EcoScreen
Система для отбора проб чистого конденсата из выдыхаемого воздухаLothar Neumann
Перевод с английского Недостатки традиционных методов диагностики  Традиционная система диагностики дыхательной системы включает в себя измерение вентиляции легких, диффузии газов и кровотока, а также, отчасти, заполняемости легких . К сожалению эти диагностические методы не позволяют определять такие важные параметры патологических изменений в дыхательных путях, как эозинофильное воспаление, содержание маркеров активности поражения ткани легких и наличие опухолевых клеток. Инвазивные методы, например, бронхоскопия или стимуляция мокроты, причиняют пациенту сильное неудобство и используются только при специфических показаниях. Например, главная причина бронхиальной астмы, то есть бронхиальное эозинофильное воспаление, не может быть определена традиционными методами.
Этот факт следует принимат ь во внимание, так как наиболее важной основой для эффективного лечения бронхиальной астмы является противовоспалительная терапия. Традиционные инвазивные диагностические методы вызывают изменение состава веществ, присутствующих в дыхательных путях. Воспалительные изменения в эпителиальной ткани дыхательных путей вызывают жалобы у пациентов; однако, на ранних стадиях заболевания очень часто эти симптомы очень часто не имеют функциональной или морфологической корреляции с определяемыми показателями. Как и при большинстве органических расстройств, структурные изменения в легких предваряются изменением тканевых биохимических процессов. Следовательно, ключом к решению проблемы ранней детекции является упрощение
биохимического описания состояния органической сист емы. Измерение биохимических изменений в дыхательной системе, таким образом, подходит для ранней диагностики и профилактики воспалительных заболеваний дыхательной системы. В конденсате выдыхаемого воздуха и бронхоальвеолярной жидкости определялись негазообразные вещества, которые могли бы быть маркерами воспалительного процесса. Помимо эйкозаноидов, нитритов, мочевины и перекисей присутствует ряд белков и их производных. Методы совершенствования  Обычно конденсат выдыхаемого воздуха собирают во время регулярного дыхания, поэтому состав бронхиальной и альвеолярной жидкостей остается неизменным. Основываясь на нынешнем состоянии исследований, мы предполагаем, что биологические молекулы попадают в дыхательный конденсат из бронхиального и альвеолярного аэрозолей, формирующихся при испарении. Это приводит к частичному дыхательному коллапсу в некоторых альвеолах.
Во время следующего вдоха частицы аэрозоля поднимаются над уровнем и уходят из альвеолярной жидкости, так как слипшиеся поверхности разделяются (Рисунки 1 и 2). Удивительно, но в конденсате выдыхаемого воздуха обнаруживаются высокие концентрации слабо летучих липидов, таких как простагландины и лейкотриены. Во многом это явление обусловлено взаимодействием между слоями липидов, держащихся на поверхности альвеол или бронхов, и циркулирующими молекулами газов. Анализ конденсата выдыхаемого воздуха можно назвать мгновенной фотографией процессов, происходящих в альвеолах и бронхах. Метод отличается быстротой и большей чувствительностью по сравнению с упоминавшимися выше традиционными диагностическими процедурами. Анализ конденсата выдыхаемого воздуха можно использовать, например, для детекции слабых ранних аллергических реакций после референсного измерения во время специфической провокационной пробы (Рисунок 3).  
Контаминация полости рта и грудной клетки Во время регулярного циклического дыхания в конденсат практически не попадают вещества из верхних дыхательных путей. Это явление обусловлено недостаточной для формирования аэрозоля силой ламинарного потока воздуха. По сравнению с нижни ми дыхательными путями поверхность верхних путей так мала, что возможно пренебречь испарением из полости рта и грудной клетки. Исключение составляют летучие вещества, концентрации которых в верхних дыхательных путях значительно выше. NO против конденсата выдыхаемого воздуха NO представляет собой очень нестабильную молекулу. NO обнаруживается в высокой концентрации повсюду в окружающей среде. Измерение концентрации NO в выдыхаемом воздухе характеризуется склонностью к ошибочным результатам; для обеспечения д остаточной точности приходится прибегать к специальному дыхательному упражнению, не говоря уже о необходимости иметь прецизионное дорогое оборудование для детекции. К настоящему моменту метод анализа конденсата выдыхаемого воздух позволяет определять около 200 веществ. Среди них выделяют различные маркеры воспалительного процесса, например, нитротирозин, стабильный продукт реакции с участием NO, высокие концентрации которого могут наблюдаться в конденсате выдыхаемого воздуха. Первые результаты показывают ве ликолепную корреляцию с результатами измерения NO в выдыхаемом воздухе. Определение содержания множества прочих медиаторов, например, эйкозаноидов и H 2O2, предоставляет исследователю большой объем информации по характеру протекающего воспаления и, возможно, даже позволит определить тип воспаления. Метод ECoScreen – это мощная базовая система для неинвазивного сбора негазообразных веществ в выдыхаемом воздухе (аэрозоли, пары воды). Метод основывается на так называемом принципе противотока (Рисунок 4). Вещества охлаждаются до приблизительно - 10° С. Для получения образца конденсата объемом примерно 2 мл требуется от 5 до 15 минут. Образец в основном содержит продукты метаболизма из дыхательных путей и других органов, которые попадают в легкие через кровь. Выдыхаемые вещества, попадающие в окружающую среду через воздух, кишечник или кожу также можно идентифицировать. Анализ конденсата выдыхаемого воздуха Зачастую распространенные традиционные тестовые систем недостаточно чувствительны или требуют специальной калибровки. Нестабильные биомолекулы, например, H 2O2 или лейкотриены, могут распасться. Адгезия с поверхностью снижает измеренную концентрацию в зависимости от типа используемого материала и объема образца жидкости. Следовательно, необходимо использовать аналитические методы, поддающиеся проверке. Наилучшим методом для контроля (референс -метод) является жидкостная хроматография с масс-спектрометрической детекцией. Этот метод позволяет точно определить содержание большинства веществ в конденсате. Метод уже может быть использован в качестве стандартного для решения следующих задач: Анализ статуса воспалительного проце сса в нижних дыхательных путях. Высокочувствительная детекция эффектов дыхания при провокационных или экспозиционных пробах. Мониторинг противовоспалительной терапии. Идентификация маркеров опухолей.
Если измерения производятся во время проведения тера пии заболеваний дыхательной системы, включающей в себя препараты, влияющие на синтез или действие лейкотриенов, методом выбора является измерение содержания лейкотриена B4 или лейкотриена CDE4. Более того, измерение содержания лейкотриенов рекомендуется в качестве метода определения неспецифических воспалительных процессов дыхательной системы в случае поражения раздражающими веществами, аллергенами или инфекцией. В определенных случаях может быть полезной идентификация специфических медиаторов воспаления (ECP/EPX, интерлейкины, TNFa и т. д.) Следующие шаги Наиболее важной задачей для исследований в области анализа конденсата выдыхаемого воздуха является стандартизация метода. В контексте этого представляется успешным определение коэффициентов концентраций молекул, чьи механизмы формирования являются идентичными. Полученные данные позволяют предположить, что коэффициенты концентраций весьма независимы от индивидуальных дыхательных движений. Коротко… (Заключение) Так как для измерения данным методом требуется т олько регулярное дыхание, получаемый образец не будет зависеть от собственно метода отбора проб. Другие методы, например, форсированное дыхание, бронхо-легочный лаваж или стимуляция отделения мокроты, действительно влияют на состав исследуемого образца. Новый метод предоставляет исследователю множество новых параметров, которые расширяют спектр традиционного анализа функции легких. Истинное значение этих параметров в диагностике функции легких пока не полностью ясно. В будущем, с развитием техники биосенсор ов для определенных параметров метод может представлять особенный интерес для врачей частной практики. Параметры конденсата выдыхаемого воздуха Нитротирозин: 2 – 25 нг/мл
Изопростан: 5 – 60 пг/мл
Лейкотриен: В4 <15 – 7520 пг/мл
Лейкотриен: CDE4 <1 – 284 пг/мл
Простагландин: Е2 <5 - > 1000 пг/мл
H2O2: <0,005–1,25 мкМ/л
EPX: <1 – 80,5 нг/мл
Тромбоксан: В2 <0,7 – 12,2 пг/мл
Интерлейкин: 8 <16 – 931 пг/мл
ECP: <1 . 70,8 пг/мл
Нитрит: <0,1 – 26,5 мкМ/л
Хлорид: 0,2 – 14 мкг/мл
Общий белок: 0,8 – 51,4 мкг/мл
Мочевина: 0,6 – 43,5 мкг/мл
Амилаза: <0,1 % мокрота Технические характеристики системы ECoScreen Общие габариты: (высота х ширина х глубина): 38 х 55 х 23 см
Масса: 37,6 кг
Напряжение сети: 220 / 240 В
Потребляемая мощность: 460 Вт
Предохранитель в цепи питания: 16 А
Условия эксплуатации: 0 – 70 % Влажность
Условия хранения: -40° С - +40° С
Категория защиты I, тип B в соответствии с IEC 601 -1, VDE 0750, часть 1 соответственно
| 
