6 курс / Клинические и лабораторные анализы / Флуоресцентные_методы_диагностики_в_медицине_Колтовой_Н_А_Краевой

2.5 Флуоресцентный метод выявления следов крови.

Гематопорфирин - обладает свойством автофлюоресценции. В начале XX века было замечено, что дериват гемоглобина - гематопорфирин, получаемый при обработке крови концентрированной серной кислотой, обладает способностью флюоресцировать оранжевокрасным цветом в ультрафиолетовых лучах. При обработке серной кислотой из молекулы гемоглобины «вырывается» атом железа. Эта особенность гематопорфирина была использована в судебно-медицинской экспертизе для установления наличия крови. Гематопорфирин в кислой среде флуоресцирует в области 590-650 нм, а в щелочной среде – 625-675 7 нм.

В.Н. Виноградов (1958) провел большую экспериментальную работу по изучению реакции. Исследование отдельных вопросов проводилось рядом судебных медиков (Н.П. Платов, 1955. В.И. Чарный, 1968). Сущность реакций заключается в том, что при воздействии на кровь концентрированной серной кислоты из простетической группы гемоглобина отделяется атом железа, в результате чего образуется гематопорфирин, дающий яркую оранжевую (оранжево-красную) флюоресценцию в ультрафиолетовых лучах. По данным В.Н. Виноградова и Н.П. Платова флюоресценцию гематопорфирина можно наблюдать при разведениях крови 1:10000 (в корочках крови) и до 1:20000 (в пятнах крови на тканях). В. Н. Виноградов отмечает возможность регистрации флюоресценции в частицах крови размером 9- 10 микрон.

1955 – Виноградов В.Н. Доклад на IX конференции ВНОСМК. Ленинград. 1955. с.14.

1961 - Виноградов Г.А. Люминесцентный анализ в судебной медицине, судебной химии и криминалистике. В кн. Люминесцентный анализ. 1961. с.325-331.

1981 - Стегнова Т.В. Кисин М.В.

1982 - Применение люминесцентной микроскопии при судебно-медицинском исследовании крови, спермы, клеток влагалищного эпителия, волос. Методические рекомендации. Горький.

ГМИ. 1982.

1989 - Томилин В.В. Судебная медицина. М. 1996.

2000 - Сидоров В.Л. Заславский Г.И. Маяцкая М.В. Бабаханян Р.В, Попов В.Л. (СанктПетербург, СПбГМУ) Люминесцентные методы исследования крови и спермы в пятнах на вещественных доказательствах. Санкт-Петербург. 2000. 23 с.

2012 - Михаил Березин (Mikhail Berezin) с коллегами из Университета Вашингтона в СентЛуисе разработали методику определения возраста пятен крови, основанную на продолжительности флуоресценции остатков триптофана, входящих в состав белков крови. Они с помощью лазера с длиной волны 295 нм возбуждали триптофан, флуоресценция которого весьма чувствительна к его окружению. Исследователи изучали продолжительность флуоресценции образцов крови с целью использования флуоресценции для диагностики заболеваний. По мере изменения окружения и старения белков продолжительность флуоресценции понижается.

131

Глава 3. Флуоресценция тканей.

3.1 Флуоресценция эндогенных флуорофоров тканей - автофлюоресценция тканей.

Оптическая биопсия (Optical Biopsy, Optical touch pointer)

Флуоресценция эндогенных флуорофоров ткани называется собственной флуоресценцией ткани, или автофлуоресценцией ткани. При рассмотрении различных работ по флуоресцентной диагностике необходимо определить несколько моментов.

0. Исследуется флуоресценции крови или тканей.

При исследовании флуоресценции тканей возможны различные методы:

1.Способ применения флуоресцентного метода (флуоресценция биоптата или ткани)

2.Регистрация флуоресценции ткани:

-фуоресценция ткани на живом объекте: -флуоресценция на поверхности тела (кожа, рот).

-флуоресценция на поверхности при эндоскопическом обследовании. -флуоресценция на поверхности при проведении операции на внутренних органах. -флуоресценция под поверхностью при использовании ИК флуоресценции.

3.Исследуемый орган: -кожа - дерматология,

-поверхность зуба - стоматология, -глаз - офтальмология.

4.Исследуемое заболевание (онкология, туберкулез, микробное заболевание).

5.Регистрация флуоресценции в точке или получение флуоресцентных изображений.

6.При регистрации излучения в точке регистрируется:

-величина флуоресценции на одной длине волны, -регистрируется спектр флуоресценции, -регистрируется двумерный спектр флуоресценции.

6.Использование длины волны света для возбуждения флуоресценции: -используется одна длина волны для возбуждения флуоресценции, -использование нескольких длин волн для возбуждения флуоресценции, -регистрация двумерного спектра флуоресценции.

7.Регистрируемые максимумы флуоресценции.

8.Регистрируемые компоненты ткани (коллаген, HAD, порфирины) - как интерпретируются полученные спектры флуоресценции.

9.С помощью какого прибора регистрируется флуоресценция.

10.Регистрируется собственная флуоресценция ткани (эндогенный флуорофор), или флуоресценция экзогенного флуорофора (введение в кровь для пациента, или окрашивание флуорофором для препаратов на стекле для исследования с помощью микроскопа).

132

Таблица 3-1. Методы флуоресцентной диагностики.

При диагностики различных заболеваний, например, рак молочной железы, возможно применение комплексного обследования с применением различных спектральных методов диагностики.

Таблица 3-2. Методы спектральной диагностики.

Рис. 3-1. Двумерный спектр автофлуоресценция ткани. F-normal colonic tissue/ B-adenomatous colonic tissue.

133

При регистрации аутофлюоресценции ткани накладываются спектры флуоресценции различных компонент:

-Компоненты клеточного метаболизма - NADH и FAD -Структурные компоненты ткани:

-кератин (в эпителии), -коллаген и эластин (в строме), -компоненты крови (в строме).

Флуоресцентные методы позволяют выявлять на ранних стадиях различные заболевания кожи - экзема, пигментация кожи, эритема. Повышенная флуоресценция кожи является одним из признаков возможного ракового заболевания.

Порфирины имеют максимумы поглощения и флуоресценции находятся при 400 и 700 нм соответственно. Отличительной особенностью раковых клеток является усиленное накопление порфиринов. Порфирин флуоресцирует на длине волны 700 нм при возбуждении светом с длиной волны 400 нм. Возможности диагностики:

-рак кожи - автофлюоресценция кожи - При регистрации флуоресценции кожи с помощью цифровой камеры, оснащенной специальным светофильтром, возможно определение местоположения и границ области поражения раком. При регистрации с помощью оптоволоконного спектрофотометра возможно проводить

-рак эндометрия -автофлуоресценция эндометрия - Регистрация флуоресценции полости матки осуществляется с помощью гистероскопа.

-биоптаты - диагностика на гистологических срезах - из биоптатов готовятся гистологические препараты, флуоресценция которых регистрируется с помощью флуоресцентного микроскопа. Сразу можно наблюдать количество и локализацию раковых клеток. При оперативном приготовлении препаратов с помощью криотома можно проводить диагностику непосредственно во время операции. Это позволяет принять оперативное решение

опланировании дальнейшего хода операции.

Для флуоресцентной диагностики тканей часто используют лазер с длиной волны 337 нм. Это объясняется тем, что один из основных флуорофоров в ткани - НАД(Ф)Н имеет один из максимумов поглощения на длине волны 340 нм.

134

3.1.1 Отечественные работы по автофлюоресценции тканей.

1940 - Вавилов С.И. Свешников Б.Е. Люминесцентный анализ в медицине. Новости медицины (информационный материал). М. Медгиз. 1940. т.2. с.3-17.

Вавилов С.И. Собр. соч. т.4. с.388-401. В работе отмечается целесообразность использования метода флуоресцентного анализа для диагностики заболеваний кожи. Указывается, что экзема, пигментация кожи, эритема по флуоресценции выявляются до того, как они становятся заметными в видимом свете.

1942 - Вавилов С.И. Холодный свет. АН СССР. 1942.

1952 - Гордин Г. А. (Ташкент) Люминесцентный анализ как метод функциональной диагностики патологии печени. Ташкентский институт усовершенствования врачей. Ташкент.

1952. №2. с.48-54.

1952 - Михайлов В. Сваричевский В. Вопросы педиатрии, охраны материнства и детства. 1952. №20, с.49 Описывается метод диагностирования желтухи (до ее обнаружения в обычных условиях) путем наблюдения люминесценции кожи и слизистых оболочек полости рта. Желчные пигменты обнаруживаются по темно-бурым пятнам с коричневым отливом, появляющимися при освещении ультрафиолетовым светом.

1953 - Бергольц В.М. Люминесцентная микроскопия. Применение люминесцентного анализа в медицине. М. 1953.

1958 - Лушников Е.С. Гладкова М.А. Люминесцентный метод диагностики рака легкого при торакотомии. Хирургия. 1958-№1 с..86-92.

1958 - Гладкова М.А. О люминисцентном анализе экспериментальной опухоли легкого. Вестник АМН СССР. 1958. №5. с.47-55.

1961 - Гладкова М.А. Быкова Н.А. Милаева М.А. Исследование люминисценции перевиваемой опухоли Брауна-Пирс у кроликов. Вопр. Онкол. 1961. т.7. 5. с.41-46.

1959 - Анестиади В.Х К люминесцентно-гистологической характеристике рака кожи. Конф.

Кишинев. 1959. с.24-25.

1960 - Анестиади В.Х. К методике люминесцентного анализа атеросклероза. Архив патол. 1960.

т.24. №2. с.ЗЗ-36.

1961 - Аксельрод А.А. Люминесцентная микроскопия переживающих тканей. Кишинев. 1961.

1961 - Быкова В.П. Макролюминисцентный анализ патологических процессов в легких (рак легких и хроническое нагноение) в аспекте гистологического контроля. Арх. патол. 1961. т.23.

№10. с.21-24.

1958 - Санкт-Петербург - ГОИ Барский Исаак Яковлевич - ктн, внс

Брумберг Евгений Михайлович (1907-1977) - разработчик ультрафиолетового и люминесцентного микроскопов.

Агроскин Лев Семенович - разработка цитофотометрических установок, микроскопектрометров.

Папаян Гарри Вазгенович (ученик Агроскина)

В 1970 г. в соответствии с приказом Министерства оборонной промышленности СССР

Ленинградский завод оптического стекла передается ГОИ в качестве опытного производства с присвоением официального названия “1- й филиал ГОИ” п/я Р-6681.

136

1951 - Мейсель М.Н. Ларионов Л.Ф. Кондратьева Т.М. Прижизненное флуорохромирование тканей, культивируемых вне организма. ДАН СССР. 1951. 76. 723-725.+ 1951 - Брумберг Е.М. Применение ультрафиолетовых лучей в хроматографии. Успехи физических наук. Т.43. №4. 1951.

1958 - Брумберг Е.М. Мейсель М.Н. Барский И.Я. Бухман М.П. Опыт применения фльтрафиолетовой флуоресцентной микроскопии к биологическим объектам. Журнал общей биологии. 1958. т.28. №2. с.99.

1958 - Агроскин Л.С. Современная аппаратура для цитоспектрофотометрии. Биофизика. 1958.

т.3. №3. с.343-354.+ 1959 - Барский И.Я. Об ультрафиолетовой флуоресценции гуанина на бумажной

хроматограмме и в растворе. Биохимия. 1959. т.24. №5. с.823.

1960 - Брумберг Е.М. Барский И.Я. Шудель М.С. Об ультрафиолетовой флуоресценции клеток.

Цитология. 1960. т.2. №5. с.589.

1960 - Агроскин Л.С. Королев Н.В. Кулаев И.С. Мейсель М.Н. Помощников Н.А. Об ультрафиолетовой флуоресценции нуклуиновых кислот и полифосфатов. Доклада АН СССР.

1960. т.131. №6. с.1440-1443.+ 1960 - Брумберг Е.М. Барский И.Я. Кондратьева Т.М. Черноградская Н.А. Шудель М.С.

Ультрафиолетовая флуоресцентная микроскопия форменных элементов костного мозга и периферической крови. Доклады АН СССР. 1960. т.135. с.1521-1524.+ 1960 - Хан-Магометодва Ж.Д. Гуткина А.В. Мейсель М.Н. Ультрафиолетовая люминесценция

некоторых органов животных и ее изменение при облучении. Биофизика. 1960. т.5. №4. с.446. 1961 - Брумберг Е.М. Мейсель М.Н. Барский И.Я. Зеленин Е.А. Ляпунова Е.А. Ультрафиолетовая флуоресценция клеток при митотическом делении. Доклады АН СССР.

1961. т.141. №3. с.723.

1961 - Барский И.Я. Брумберг Е.М. Кондратьева т.М. Черногрядская Н.А. (Санкт-Петербург, ГОИ) Ультрафиолетовая флуоресценция форменных элементов костного мозга и периферической крови животных и человека в норме и патологии. 1. Ультрафиолетовая флуоресценция клеток костного мозга и периферической крови животных при лучевом поражении. Биофизика. 1961. т.6. №1. 114-118.

1961 - Барский И.Я. Брумберг Е.М. Кондратьева т.М. Черногрядская Н.А. (Санкт-Петербург, ГОИ) Ультрафиолетовая флуоресценция форменных элементов костного мозга и периферической крови животных и человека в норме и патологии. 2. Ультрафиолетовая флуоресценция клеток костного мозга и периферической крови животных при лучевом поражении. Биофизика. 1961. т.6. №5. 605-609.

1961 - Барский И.Я. Брумберг Е.М. Микроскоп для ультрафиолетовой флуоресцентной микроскопии. Журнал общей химии. 1961. т.22 №6. с.459.

1961 - Барский И.Я. О флуоресценции нуклеиновых кислот в растворе. Доклады АН СССР.

1961. т.136. №1. с.226-229.+ 1961 - Агроскин Л.С. Барский И.Я. Спектры возбуждения и яркость собственной

флуоресценции клеток. Доклады АН СССР. 1961. т.139. №4. с.987-990.+ 1961 - Брумберг Е.М. Мейсель М.Н. Барский И.Я. Зеленин Е.А. Ляпунова Е.А.

Ультрафиолетовая флуоресценция клеток при митотическом делении. Доклады АН СССР.

1961. т.141. №3. с.723.

1961 - Баренбойм Г.М. Барский И.Я. Пинто Р.И. О влиянии рентгеновского облучения на интенсивность ультрафиолетовой флуоресценции клеток периферической крови крыс. Радиобиология. 1961. т.1. №6. с.843.

1962 - Баренбойм Г.М. Барский И.Я. Брумберг Е.М. Пинто Р.И. Установка для изучения фосфоресценции микроструктур биологических объектов. Биофизика. 1962. т.7. №3. с.351. 1962 - Барский И.Я. Брумберг И.Е. Ультрафиолетовая флуоресценция клеток крысиной лимфосаркомы. Цитология. 1962. т.4. №3. с.328.

1962 - Барский И.Я. Брумберг Е.М. Брумберг В.А. Об ультрафиолетовой флуоресценции мышц.

ДАН СССР, 1962, т.147, № 2, с.474-476.+

137

1963 - Баренбойм Г.М. Пинто Р.И. Правдина К.И. Влияние рентгеновского облучения на ультрафиолетовую флуоресценцию изолированных ядер и митохондрий. 1963. Радиобиология.

т.3. №1. с.8.

1963 - Розанова Л.М. Барский И.Я. Брумберг Е.М. Ультрафиолетовая флуоресценция клеток крови людей, больных лейкозами. ДАН СССР. 1963. т.150. №4. с.907-908.+ 1963 - Агроскин Л.С. Ультрафиолетовая микрофлуориметрия клетки. Цитология. 1963. т.5. №4.

с.474.

1963 - Агроскин Л.С. Королев Н.В. Монохроматоры для микроопектрофотометров. ПТЭ, 1963,

т.4, с.135-138.

1964 - Агроскин Л.С. Предтеченский Ю.Б. Барский И.Я. Шудель М.С. Установка для записи спектров ультрафиолетовой люминесценции клеток. В кн.: Электронная и флуоресцентная микроскопия клетки. М.- Л. Наука. 1964. 152-155.

1964 - Барский И.Я. Разработка фотографических и фотоэлектрических методов и аппаратуры фльтрафиолетовой флуоресцентной микроскопии для исследования биологических объектов. Диссертация кандидата технических наук. Ленинград. 1964.

1967 - Барский И.Я. Розанов Ю.М. Шифферс Л.А. Микрофлуориметр для исследования поляризованной флуоресценции биологических объектов. Цитология, 1967, т.9. №8, с.1026-

1030.

1968 - Барский И.Я. Розанов Ю.М. Черногрядская Н.А. Шифферс JT.A. Шудель М.С. Поляризованная флуоресценция микроструктур биологических объектов. Изв. АН СССР, сер.

физ. 1968, т.32, №9, с.1546-1549.

1972 - Боровиков Ю.С. Розанов 10.М. Барский Й.Я. Шудель М.С. Черногрядская Н.А. Исследование поляризованной ультрафиолетовой флуоресценции гигантских мышечных волокон Baianus rostratus. Цитология. 1972, т.14, №8. с.957-960.

1974 - Иоффе В.А. Боровиков Ю.С. Барский И.Я. Розанов Ю.М. Двухканальный поляризационный микрофлуориметр. Цитология. 1974, т.16, №1. с.112-116.

1976 - Агроскин Л.С. Монохроматоры для цитофотометров и цитофлуориметров. Цитология,

1976, т.18, № 5, с.647-648.

1977 - Барский И.Я. Виноградова Г.Н. Иоффе В.А. Папаян Г.В. Микрофлуориметр. Патент

574666. 1977.+ 1977 - Соловьев В.Н. Самойлов В.О. Исследование люминесценции пиридиннуклеотидов и

флавопротеидов в зоне рецепторного эпителия языка лягушки. Физиол. журн. СССР. 1977. т.63,

№ 10. с.1476-1478.

1982 - Папаян Г.В. Барский И.Я. Титов В.В. Сафиулина С.С. Щедрунов В.В. Лебедев О.Е. Грухин Ю.А. Гущ В.В. Микрофлуориметр для медицинских исследований. ОМП. 1982. №7.

с.34-36.

1982 - Папаян Г.В. Магакян Ю.А. Агроскин Л.С. Каралова Е.М. Использование данных сканирующей цитофотометрии для анализа распределения поглощающего вещества в клетках.

Цитология. 1982. т.24. № 11. с.1360-1366.

1983 - Третьяков А.Н. Барский И.Я. Зенин В.В. Папаян Г.В. Розанов Ю.М. Степанов С.И. Проточный цитофлуориметр. Патент 1056008. 1983.+ 1984 - Лисовский В.А. Щедрунов В.В. Барский И.Я. Папаян Г.В. Самойлов В.О. и др.

Люминесцентный анализ в гастроэнтерологии. Л. Наука, 1984. 234 с.

1977 - Соловьев В.Н. Самойлов В.О. Исследование люминесценции пиридин-нуклеотидов и флавопротеидов в зоне рецепторного эпителия языка лягушки. Физиол. журн. СССР. 1977. т.63,

№10. с.1476-1478.

1977 - Агроскин Л.С. Папаян Г.В. Цитофотометрия. Аппаратура и методы анализа клеток по светопоглощению. Л. Наука. 1977.

1989 - Арзуманов А.С. Крупенчук А.И. Барский И.Я. Папаян Г.В. Щнголева Н.Е. Способ интраоперационной диагностики жизнеспособности тканей. Патент 1466704. 1989.+ 1997 - Барский И.Я. Папаян Г.В. Диагностический щуп. Патент на полезную модель №3884.

1997.+

2000 - Papayan G.V. Barsky I.Ya. Contact Luminescence spectrophotometry for biomedical studies Proc. SPIE. 2000. V. 4515.

138

2000 - Папаян Г.В. Манцветов А.А. Высокочувствительная измерительная телевизионнокомпьютерная система ТВИСТ для флуоресцентной эндоскопии и микроскопии. Оптический журнал. 2000. № 1. с.70-77.

2000 - Папаян Г.В. Барский И.Я. Способ флуоресцентной эндоскопии и устройство его реализующее. Патент РФ № 2197168. 29.06.2000.

2003 - Kang Uk. Papayan G.V. Fluorescence endoscope apparatus and method for imaging tissue within a body using the same United States Patent Application № US20030078477. April 24, 2003. 2003 - Kang Uk, Papayan G.V. Fluorescent endoscope system and diagnostic region image-carving

method utilizing the same Japanese Patent № JP2003204924. July 22, 2003.

2006 - Папаян Г.В. Флуоресцентная эндоскопическая видеосистема. Оптический журнал.

2006.т.73. №10. с.94-100.

2008 - Kang Uk, Папаян Г.В. Bae Soo-Jin, Березин В.Б. Ким С.В. Флуоресцентный видеодерматоскоп. Оптический журнал. 2008. т.75. № 1. с.32-38.

2009 - Папаян Г.В. Березин В.Б. Kang Uk, Bae Soo-Jin, Березин В.Б. Ким С.В. Флуоресцентная мультиспектральная телевизионно-компьютерная измерительная система для диагностики заболеваний кожи. Труды 7-й международной конференции “ Телевидение: передача и обработка изображений”. СПб.: СПб ГЭТУ, 2009. с.161-165.

2010 - Папаян Г.В. Петрищев Н.Н. Крылова Е.В. Kang Uk. Ким С.В. Березин B.Б. Bae Soo-Jin. Метод оценуи биологического возраста кожи с помощью флуоресцентного мультиспектрального видеодерматоскопа. Оптический журнал. 2010.

1963 - Штранкфельд И.Г. Об ультрафиолетовой люминесценции мышц и мышечных белков.

Биофизика. 1963. т.8. №6. с.690.

1964 - Даниель-Бек К.В. О практической ценности макролюминесцентного анализа при операциях по поводу злокачественных опухолей. Вопр. онкол. 1964. №7. с.33-37.

1985 - Барашков Н.Н. Люминесцентный анализ на службе здоровья. М. Наука. 1985.

1985 - Посудин Ю. Лазерная микрофлуориметрия биологических объектов. Киев: Высшая школа, 1985. 110с.

1990 - Рятсеп В.И. Мянников М.Х. Лойт П.О. и др. Использование лазерной флюоресценции для диагностики рака желудка. В кн.: Материалы 7-й конференции онкологов Лит. ССР, Лат. ССР, ЭССР. Вильнюс. 1990, с.75-76.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1990 - Москва - МГМСУ

Полсачев Виктор Иосифович - дмн, проф.

1990 - Полсачев В.И. Флюоресцентный метод в диагностике и дифференциальной диагностике заболеваний желудка. Диссертация доктора медицинских наук. М. 1990. с.

1990 - Полсачев В.И. Потемкина Е.В. Дзбановский H.H. и др. Эндоскопическая флюорисцентная диагностика рака желудка. /Вопросы онкологии. 1990, №6. с.36-738.

1998 - Полсачев В.И. Шевченко В.П. Алексейцева С.П. Люминесцентная эндоскопия в дифференциальной диагностики язв желудка — настоящее и будущее. Российский симпозиум «Внутрипросветная эндоскопическая хирургия». 1998. с.273-275.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1990 - Ораевский А.А. Летохов В.С. Рагимов С.Э. и др. Спектральная диагностика атеросклеротических бляшек в сосудах человека Изв. АН ССР. Сер. Физическая. 1990. т.54. № 10. с.1900-1903. При атеросклерозе происходит изменение автофлуоресценции внутренней стенки артерий. Изменения регистрируются на длинах волн 550, 580 и 600 нм. Пик а длине волны 600 нм скорее всего соответствует порфиринам.

139