Химическое исследование спинномозговой жидкости

Основные различия в составе спинномозговой жидкости и плазмы крови состоят в том, что в жидкости примерно в 300 раз меньше белка, значительно меньше холестерина, глюкозы и больше хлоридов.

Химический состав спинномозговой жидкости отражает основные изменения, происходящие в центральной нервной системе.

Белок в спинномозговой жидкости

В норме в жидкости из желудочков мозга содержится 0,12—0,2 г/л белка, из мозжечково-мозговой цистерны— 0,1—0,2, из подпаутинного пространства спинного мозга — 0,22— 0,33 г/л.

Уменьшение или повышение уровня белка спинномозговой жидкости указывает на патологический процесс. Нормальное содержание белка еще не дает основания отрицать наличие органического поражения центральной нервной системы, так как возможны нарушения соотношения белковых фракций спинномозговой жидкости. По белковому составу нормальная спинномозговая жидкость отличается от сыворотки крови отсутствием эуглобулинов и наличием дополнительных фракций.

Изучение происхождения белков спинномозговой жидкости показало, что почти 10 % их не имеют иммунологического сходства с белками сыворотки крови и относятся к категории специфических белков ЦНС.

Увеличение содержания белка в спинномозговой жидкости происходит вследствие нарушения гемодинамики мозга и застоя крови в сосудах ЦНС.

Преальбуминовая фракция в жидкости из желудочков мозга составляет 13—20%, из мозжечково-мозговой цистерны — 7—13, в жидкости, полученной при поясничной пункции,— 4—7 % общего количества белка. Эта фракция белка отсутствует при блокаде ликворных пространств, она может маскироваться альбуминами и не всегда выделяется при высоком уровне белков в спинномозговой жидкости.

При опухолях мозга и воспалительных заболеваниях центральной нервной системы в спинномозговой жидкости уменьшается содержание мелкодисперсных фракций (альбумина, α1- и α2-глобулинов) и увеличивается содержание грубодисперсных (β- и γ-глобулинов).

Для выявления повышенного содержания в спинномозговой жидкости глобулинов можно использовать реакцию Панди, основанную на помутнении жидкости в результате коагуляции белка под влиянием фенола. Проведение этой реакции капельным методом дает возможность значительно экономить исследуемую жидкость, нередко доставленную в лабораторию в очень небольшом количестве.

Глобулиновые реакции хотя и используются в лабораторной диагностике, но дают лишь ориентировочное представление о содержании белка.

Количество белка в спинномозговой жидкости определяют так же, как в моче, методом Брандберга—Робертса—Стольникова или колориметрическим методом с помощью сульфосалициловой кислоты и сульфата натрия.

Интенсивность помутнения, образующегося при добавлении к спинномозговой жидкости сульфосалициловой кислоты, пропорциональна концентрации белка.

В геморрагической спинномозговой жидкости содержание белка может быть повышено за счет белка плазмы крови. При получении спинномозговой жидкости, окрашенной кровью, у больного необходимо взять кровь из пальца в пробирку и с помощью изотонического раствора хлорида натрия получить раствор, окрашенный несколько более интенсивно, чем жидкость. Пробирки со спинномозговой жидкостью и кровью должны быть одинаковыми по толщине и цвету стекла. Окраску жидкостей выравнивают в компараторе, осторожно добавляя к разведенной крови изотонический раствор хлорида натрия, затем ее центрифугируют и определяют количество белка в бесцветной прозрачной над- осадочной жидкости. Истинное содержание белка в спинномозговой жидкости получают путем вычитания количества белка в разведенной крови из количества белка в геморрагической жидкости. Методика эта не очень точная, она применяется в тех случаях, когда геморрагическая спинномозговая жидкость обесцвечивается после центрифугирования.

Содержание белка в спинномозговой жидкости повышается при нарушениях гемодинамики, воспалительных процессах, после операций на центральной нервной системе, а также при опухолях головного и спинного мозга. Выраженное увеличение количества белка наблюдается при венозном застое в сочетании с нарушением циркуляции спинномозговой жидкости. В таких случаях при высоком содержании белка цитоз нормальный — белково-клеточная диссоциация. В сочетании с ксантохромией она характерна для синдрома Фроана, который наблюдается при опухолях головного и спинного мозга. Уменьшение количества белка в спинномозговой жидкости отмечается при ее гиперсекреции и гидроцефалии.

Реакция Нонне—Апельта специфична для глобулинов. Принцип ее заключается в осаждении глобулинов в присутствии насыщенного раствора сульфата аммония. Реакцию считают положительной при содержании в спинномозговой жидкости 0,05 % глобулинов и более. Дает ориентировочные данные о содержании глобулинов в спинномозговой жидкости.

Количество глобулинов значительно увеличивается при хронических воспалительных и дегенеративных процессах в центральной нервной системе (менингит, менингоэнцефалит, прогрессивный паралич, рассеянный склероз). При увеличении уровня глобулинов нарушается альбумино-глобулиновое соотношение спинномозговой жидкости. В норме оно колеблется в пределах 0,2—0,3. Для более точного представления о белковых фракциях спинномозговой жидкости следует определять их с помощью электрофореза или других количественных методов.

Исследование белкового состава спинномозговой жидкости методом электрофореза — процесс более трудоемкий, чем исследование состава сыворотки крови. В спинномозговой жидкости в 200—400 раз меньше белка, поэтому его предварительно концентрируют (сгущают) методом ультрафильтрации в вакууме, диализом против гуммиарабика или декстрана, а также выпариванием в вакууме. Однако при сгущении спинномозговой жидкости возможны потери белковых фракций или выявление артефактов. В связи с этим несомненное преимущество имеет определение протеинограммы спинномозговой жидкости методом электрофореза на геле агара или полиакриламида.

При электрофорезе в геле агара у здоровых людей в спинномозговой жидкости выделяют γ2— и γ3-глобулины.

Более чувствительным методом фракционирования белка спинномозговой жидкости, не требующим ее сгущения, является электрофорез на полиакриламидном геле, позволяющий выявлять до 30—40 белковых фракций, главным образом в области γ-глобулинов.

Методом иммуноэлектрофореза в спинномозговой жидкости выявляют иммуноглобулины A, M, G, содержание которых в 3—4 раза меньше, чем в сыворотке крови: 2,65 мг/л IgG, 2,05 мг/л IgA и 0,24 мг/л IgM.

Фракционный состав белков спинномозговой жидкости с возрастом подвергается существенным изменениям. Для детей характерно низкое содержание альбуминов, хотя уровень пре- альбуминовой фракции относительно высокий. У людей пожилого возраста наблюдается увеличение содержания IgA и IgG, которые относятся к γ-глобулинам.

Изучение фракционного состава белка спинномозговой жидкости имеет важное диагностическое значение, скольку при ряде заболеваний ЦНС (опухолях, рассеянном склерозе) общее количество его может не изменяться. Наиболее диагностически ценным является одновременное определение фракций белков, липо- и гликопротеидов.

Установлено, что для острых воспалительных заболеваний нервной системы наиболее характерно увеличенное содержание в спинномозговой жидкости α-глобулинов, для хронических воспалительных процессов — иммуноглобулинов, а для злокачественных новообразований — β-липопротеидов.

Коллоидные реакции определения белка

Реакция Ланге основана на том, что при контакте патологически измененной спинномозговой жидкости с высокодисперсным коллоидным раствором хлорида золота в присутствии электролитов наступают коагуляция и изменяется цвет раствора.

В норме спинномозговая жидкость не изменяет цвета коллоидного раствора золота, он остается красным. Изменение цвета раствора при патологии принято оценивать цифрами:

  • красный — 0;
  • красно-фиолетовый — 1;
  • фиолетовый — 2;
  • красно-синий или красно-опалесцирующий с незначительным оседанием частиц — 3;
  • синеватый — 4;
  • едва заметный розовый цвет с голубоватым оттенком и осадком — 5;
  • бесцветный с осадком — 6.

Различают четыре типа реакции Ланге:

  • нормальный, при котором изменения цвета не наступает совсем или же в трех — пяти пробирках цвет немного отличается от цвета в контрольной пробирке (красный со слабым фиолетовым оттенком);
  • дегенеративный, характеризующийся изменением цвета в левой половине ряда пробирок (от фиолетового до обесцвечивания) и появлением осадка; наблюдается при сифилисе мозга, рассеянном склерозе, опухолях головного и спинного мозга, размягчении мозга и др.;
  • воспалительный, для которого свойственно изменение цвета в правой части или в середине ряда пробирок; наблюдается при менингитах различной этнологии;
  • смешанный, при котором изменение цвета происходит как в левой, так и в правой части ряда пробирок; наблюдается при смешанных поражениях оболочек и ткани мозга.

Реакция Таката—Ара дополняет или подтверждает реакцию Ланге. Основана на коагуляции белков спинномозговой жидкости под влиянием раствора дихлорида ртути и изменении цвета смеси в присутствии раствора фуксина.

Возможны четыре типа реакции:

  • отрицательный (нормальный) — фиолетовый цвет смеси не изменяется, жидкость прозрачная;
  • дегенеративный — выпадение сине-фиолетового осадка, над которым находится прозрачная жидкость;
  • воспалительный — смесь розового цвета без осадка, с течением времени обесцвечивающаяся;
  • смешанный — прозрачная жидкость над розовым осадком.

Реакция Таката—Ара более чувствительна, чем реакция Ланге.

Для диагностики дегенеративных и воспалительных процессов в ЦНС используется мастичная реакция.

Триптофановая реакция и реакция Левинсона применяются для диагностики туберкулеза.

Реакция Фридмана используется для ранней диагностики менингита. Принцип заключается в том, что под влиянием перманганата калия происходят окислительно-восстановительные процессы и цвет спинномозговой жидкости изменяется, а под влиянием трихлоруксусной кислоты осаждается содержащийся в ней белок. При травмах, опухолях, сифилисе мозга, рассеянном склерозе цвет жидкости не изменяется.

В спинномозговой жидкости выявляется от 20 до 25 свободных аминокислот. Для изучения аминокислотного состава спинномозговой жидкости используются современные методы хроматографии, ионообменной флюорометрии.

Содержание свободных аминокислот и аминного азота в спинномозговой жидкости составляет в среднем 0,6— 1,4 мкмоль/л, что ниже, чем в плазме крови — 1,9—2,8 мкмоль/л.

Важную роль в диагностике заболеваний нервной системы имеют исследования содержания в спинномозговой жидкости глюкозы, ферментов, хлоридов, билирубина, холестерина и остаточного азота.

Глюкоза в спинномозговой жидкости

В норме в спинномозговой жидкости содержится 2,5— 3,33 ммоль/л глюкозы. Для определения ее количества в спинномозговой жидкости используется любой из методов, применяемых для определения уровня глюкозы в крови. Жидкость исследуется сразу после взятия, так как быстро наступает гликолиз. При остром и подостром воспалении мозговых оболочек уровень глюкозы в спинномозговой жидкости уменьшается, а иногда (что бывает очень редко) она полностью исчезает. Чаще всего глюкоза в спинномозговой жидкости отсутствует при стрептококковом и менингококковом менингите.

Повышение уровня глюкозы в спинномозговой жидкости наблюдается при энцефалите и эпилепсии. При опухолях мозга содержание глюкозы может как повышаться, так и понижаться.

Молочная кислота в спинномозговой жидкости

В спинномозговой жидкости здоровых людей ферментными методами определяется в среднем 1,54 (0,89—2,8) ммоль/л молочной кислоты.

Наиболее значительно повышается содержание молочной кислоты в спинномозговой жидкости при гипоксических и деструктивных процессах в ткани мозга, что имеет не только диагностическое, но и прогностическое значение. Ферменты, участвующие в метаболизме ЦНС, содержатся в спинномозговой жидкости в значительно меньшем количестве, чем в крови, и определяются теми же методами, что и в крови.

Из гликолитических ферментов чаще всего определяются альдолаза и лактатдегидрогеназа и ее изоферменты.

Хлориды в спинномозговой жидкости

Содержание хлоридов в спинномозговой жидкости в норме у взрослых 197—242 ммоль/л, у детей — 195—204 ммоль/л. Для определения уровня хлоридов в спинномозговой жидкости может использоваться любая методика, применяемая для исследования хлоридов крови, однако предпочтительнее применение метода объемного определения путем титрования жидкости нитратом серебра.

Снижение содержания хлоридов наблюдается при туберкулезном менингите, иногда — при энцефалите, повышение— при уремии.

Билирубин в спинномозговой жидкости

Билирубин в спинномозговой жидкости и жидкости из кист мозга имеет гематогенное происхождение и обусловливает ксантохромию. Для качественного и количественного определения билирубина применяются те же пробы, что и для определения билирубина в крови. В норме билирубин в спинномозговой жидкости не обнаруживается.

Холестерин в спинномозговой жидкости

У здоровых людей холестерин в спинномозговой жидкости либо отсутствует, либо содержание его колеблется от следов до 0,003—0,005 ммоль/л. Повышение уровня холестерина наблюдается при менингитах и опухолях головного мозга, особенно злокачественных.

Для определения холестерина в спинномозговой жидкости может применяться метод Энгельгардта—Смирновой или метод Илька.

В норме содержание остаточного азота в спинномозговой жидкости составляет в среднем 8,6—14,3 ммоль/л, т. е. на 50 % ниже, чем в крови.

Уровень остаточного азота в спинномозговой жидкости исследуется теми же методами, что и содержание остаточного азота в крови.

Гликопротеиды и липопротеиды в спинномозговой жидкости

Исследование гликопротеидов и липопротеидов проводится методом электрофореза на бумаге в предварительно сгущенной на геле из агара или полиакриламида или в нативной спинномозговой жидкости. Эти исследования используются для диагностики воспалительных заболеваний и опухолей.

В спинномозговой жидкости выявляются биологически активные вещества различной химической природы:

  • медиаторы (ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин, гамма-аминомасляная кислота);
  • гормоны гипофиза, шишковидного тела и других желез внутренней секреции;
  • нейропептиды (эндорфины, энкефалины);
  • циклические нуклеотиды (аденозинцнклофосфат, гуаниловая кислота);
  • простагландины;
  • кинины.

Большинство указанных биологически активных соединений определяется радиоиммунологическим методом, который все чаще используется в клинической лабораторной диагностике.