XVIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2026

Введение:

Лабораторная диагностика играет ключевую роль в современной медицине, обеспечивая объективную оценку состояния здоровья пациента и позволяя своевременно выявлять заболевания на ранних стадиях. Биохимические маркеры представляют собой специфичные вещества, присутствующие в крови, моче или других биожидкостях организма, уровень которых изменяется при развитии патологических процессов. Определение концентрации этих веществ позволяет установить диагноз, оценить степень тяжести болезни, контролировать эффективность лечения и прогнозировать исход заболевания [1,3,6].

Постоянное развитие технологий и методов анализа способствует расширению спектра биохимических маркеров, используемых в клинической практике. Современные исследования направлены на выявление новых, более чувствительных и специфичных показателей, что повышает точность диагностики и улучшает качество медицинской помощи. Таким образом, изучение биохимических маркеров является актуальной задачей, способствующей повышению эффективности лечебно-диагностического процесса и улучшению качества жизни пациентов [1,2].

Последние открытия в области биохимических маркеров оказывают значительное влияние на диагностику и лечение различных заболеваний [6].

Целью настоящей обзорной статьи является изучение современного состояния проблемы использования биохимических маркеров в лабораторной диагностике, описание основных классов биохимических индикаторов, изложение принципов их выделения и анализа, а также рассмотрение перспектив развития данного направления.

Под термином «биохимические маркеры» понимают измеряемые биологические показатели (молекулы), концентрация или активность которых в биологических жидкостях (чаще всего в сыворотке или плазме крови, реже – в моче, спинномозговой жидкости и др.) изменяется при наличии патологического процесса или физиологического состояния. Эти маркеры служат индикаторами состояния органов и систем, позволяя выявлять заболевания на доклинической стадии, проводить дифференциальную диагностику, оценивать тяжесть патологии, контролировать эффективность терапии и определять прогноз [1,6].

Классификация и биологическая роль биохимических маркеров

Биохимические маркеры можно классифицировать по различным признакам:

По химической природе [1,6,7]:

1. Белки и пептиды:

• Ферменты: Креатинкиназа (МВ-фракция), аминотрансферазы (АЛТ, АСТ), лактатдегидрогеназа (ЛДГ).

• Специфические белки: Тропонины (I и T), миоглобин, альбумин, С-реактивный белок (СРБ), ферритин.

• Гормоны белково-пептидной природы: Инсулин, гормон роста, адренокортикотропный гормон (АКТГ).

• Онкомаркеры: Альфа-фетопротеин (АФП), простатспецифический антиген (ПСА).

Аминокислоты и их производные:

• Гомоцистеин, креатинин, мочевина, билирубин (продукт распада гема).

Углеводы и их производные:

• Глюкоза, лактат (молочная кислота), гликированный гемоглобин (комплекс белка с углеводом).

Липиды и липопротеины:

• Холестерин (общий, ЛПНП, ЛПВП), триглицериды, фосфолипиды, жирные кислоты.

Нуклеиновые кислоты и нуклеотиды:

• Внеклеточная ДНК (в онкологии), мочевая кислота (продукт обмена пуринов).

Низкомолекулярные органические соединения:

• Витамины, кетоновые тела.

Неорганические вещества (электролиты и микроэлементы):

• Ионы натрия, калия, кальция, хлора, магния, железа, меди.

По клинико-диагностическому назначению [1,2]:

Маркеры повреждения/функции органов: печеночные пробы (АЛТ, АСТ, билирубин), почечные пробы (креатинин, мочевина), кардиомаркеры (тропонин, КК-МВ).

Маркеры специфических патологических процессов: маркеры воспаления (СРБ, прокальцитонин), маркеры костного обмена (остеокальцин), маркеры окислительного стресса.

Современные исследования и публикации выделяют ключевые направления в области применения биохимических маркеров в лабораторной диагностике:

1. Открытие новых биомаркеров и механизмов регуляции сигналов

Исследования показывают, что понимание работы рецепторных тирозинкиназ и их роли в передаче сигналов внутри клетки позволяет создавать более точные терапевтические стратегии. Например, ученые обнаружили, что транскрипционные факторы и посттрансляционные модификации белков влияют на активность рецепторов, регулируя важные физиологические процессы, такие как пролиферация клеток и дифференцировка. Эта информация важна для улучшения ранней диагностики и профилактики хронических заболеваний, таких как рак и сердечно-сосудистые заболевания [10,11].

2. Развитие протеомики и высоких технологий анализа белков

Методы протеомики, такие как жидкостная хроматография-масс-спектрометрия (LC-MS), становятся ключевыми инструментами для изучения сложных сетей белка-протеинового взаимодействия. Эти методы предоставляют широкие возможности для идентификации неизвестных белков и биомаркеров, связанных с заболеваниями. Благодаря этому увеличивается потенциал персонализации медицинских вмешательств и выбора оптимального лечения [8,10].

3. Применение искусственного интеллекта (ИИ) в обнаружении биомаркеров

Искусственный интеллект активно используется для обработки огромных объемов биологических данных, помогая выявлять закономерности и взаимосвязи, скрытые от человеческого восприятия. Алгоритмы машинного обучения способствуют разработке эффективных протоколов для точной диагностики и мониторинга изменений в клетках и тканях. Прогрессивные исследования включают разработку методов предиктивной аналитики, позволяющих заранее оценивать риски возникновения заболеваний и подбирать профилактические меры [1,8,10].

4. Обнаружение уникальных биомаркеров конкретных заболеваний

Российские ученые открыли новые биомаркеры, связанные с патологиями печени, диабетом и артритом. Эти биомаркеры могут использоваться для раннего выявления и предотвращения осложнений указанных заболеваний. Подобные открытия увеличивают шансы на успешное лечение и снижение нагрузки на систему здравоохранения благодаря своевременному вмешательству [5,11].

5. Использование биомаркеров старения и повреждения клеток

Современные исследования подчеркивают важность биомаркеров, таких как метилирование ДНК, длина теломер и экспрессия определенных генов, для оценки степени повреждений клеток и выбора оптимальной терапии. Жидкостные биопсии, используемые для измерения уровней повреждающих факторов, повышают точность диагностики и улучшают результаты лечения возрастных патологий [6,10].

6. Перспективы персонализированной терапии

Индивидуализация подхода к лечению достигается за счет использования генетических тестов, биомаркеров и инструментов искусственного интеллекта. Генетические тесты позволяют выявить предрасположенность к определенным заболеваниям, а биомаркеры помогают выбрать оптимальные лекарственные средства. Это направление демонстрирует высокий потенциал для повышения эффективности психотерапии и медикаментозного лечения, предлагая пациентам более целенаправленную помощь [1,10].

Эти открытия создают основу для дальнейшего прогресса в области лабораторной диагностики и персонализированной медицины, улучшая качество медицинского обслуживания и снижая негативные последствия многих серьезных заболеваний [11].

Биологическая роль маркеров разнообразна. Одни являются непосредственными участниками обмена веществ (глюкоза, мочевина), другие высвобождаются в кровоток при повреждении клеток (ферменты цитолиза), третьи синтезируются в ответ на патологию (белки острой фазы) [1,3].

2. Основные группы маркеров в оценке функции органов и систем

Сердечно-сосудистая система. «Золотым стандартом» диагностики инфаркта миокарда является тропонин I или T – высокоспецифичные и чувствительные белки миокарда. Креатинкиназа-МВ (КК-МВ) имеет меньшее диагностическое окно. Натрийуретические пептиды (BNP, NT-proBNP) – ключевые маркеры диагностики и прогноза сердечной недостаточности [4,6,9].

Печень. Комплекс «печеночных проб» включает:

АЛТ (цитоплазматический фермент, более специфичен для печени).

АСТ (присутствует в митохондриях печени, а также в сердце, мышцах).

Щелочная фосфатаза (ЩФ) и Гамма-глутамилтрансфераза (ГГТ) – маркеры холестаза (нарушения оттока желчи).

Билирубин (общий, прямой, непрямой) – показатель пигментного обмена.

Общий белок и альбумин – показатели синтетической функции печени. Для оценки фиброза применяются специальные расчетные индексы (FIB-4, APRI) и прямые маркеры (гиалуроновая кислота) [1,3].

Почки. Основные маркеры – креатинин и мочевина, по уровню которых рассчитывается скорость клубочковой фильтрации (СКФ) – основной показатель функции почек. В последнее время также используют цистатин С, который считается более чувствительным маркером раннего снижения СКФ, менее зависимым от мышечной массы.Важным дополнением является определение альбумина в моче (микроальбуминурия) для выявления поражения почек при диабете и гипертонии [1,6,8].

Поджелудочная железа. При остром панкреатите резко возрастает активность липазы (более специфична) и амилазы. Уровень панкреатической эластазы в кале является маркером экзокринной недостаточности железы [6,10].

Костная ткань. Щелочная фосфатаза (костная изоформа), остеокальцин, С-терминальный телопептид (β-CrossLaps) используются для оценки метаболизма костей при остеопорозе, метастазах [3,10].

Эндокринная система. Широкий спектр гормонов: ТТГ, Т4 свободный (патология щитовидной железы), глюкоза, гликированный гемоглобин (HbA1c) (сахарный диабет), кортизол (надпочечники) [1,6].

3. Онкомаркеры: возможности и ограничения

Онкомаркеры – вещества, часто белковой природы, продуцируемые опухолевыми клетками или организмом в ответ на опухоль. Важно понимать, что они не являются абсолютно специфичными для рака и не используются для первичного скрининга в общей популяции. Их основные клинические задачи:

• Мониторинг эффективности противоопухолевой терапии (снижение уровня указывает на ответ на лечение).

• Раннее выявление рецидивов.

• Оценка прогноза.

• В комбинации с другими методами – дифференциальная диагностика образований [5,11].

Примеры: ПСА (рак предстательной железы, но также повышается при аденоме, простатите), АФП (гепатоцеллюлярная карцинома, герминогенные опухоли), СА-125 (рак яичников), РЭА (раково-эмбриональный антиген, колоректальный рак) [5,6].

4. Принципы интерпретации и основные проблемы

Интерпретация результатов – сложный процесс, требующий учета многих факторов.

Специфичность и чувствительность: Идеальный маркер обладает 100% специфичностью (не повышается при других состояниях) и 100% чувствительностью (повышается всегда при данной патологии). На практике такого не существует. Например, АСТ повышается при инфаркте миокарда и при гепатите [1,3].

Диагностическое окно: Время появления и элиминации маркера из кровотока. Тропонин повышается через 3-6 часов и сохраняется повышенным до 10-14 дней, а КК-МБ нормализуется за 2-3 суток [4,6].

Преаналитический этап: До 70% ошибок происходят на этапе взятия, транспортировки и хранения биоматериала. На результаты влияют: неправильная подготовка пациента (голодание, физическая нагрузка), гемолиз пробы, несоблюдение временных интервалов [1,2,8].

Проблема стандартизации: Разные методы анализа и реагенты от различных производителей могут давать отличающиеся результаты для одного и того же маркера (особенно актуально для онкомаркеров, тропонинов). Необходимо использовать референсные интервалы, установленные конкретной лабораторией [3,5,8].

5. Современные тенденции и будущее

Развитие биохимической диагностики движется по пути:

1. Повышения чувствительности методов. Появление высокочувствительных тестов на тропонин позволяет выявлять минимальные повреждения миокарда, например, при нестабильной стенокардии [4,9].

2. Мультиплексного анализа. Одновременное измерение множества маркеров из одного образца для комплексной оценки патологии (например, панель для сепсиса, аутоиммунный панель) [2,7].

3. Поиска новых высокоспецифичных маркеров с помощью протеомики и метаболомики, что открывает путь к «жидкой биопсии» и ранней диагностике онкологических заболеваний [7,11].

4. Интеграции с ИИ: Использование алгоритмов машинного обучения для комплексной интерпретации больших массивов лабораторных данных в сочетании с клинической картиной [7].

Заключение

Биохимические маркеры остаются фундаментальным и динамично развивающимся инструментом лабораторной диагностики. Их правильный выбор и грамотная интерпретация в контексте клинической картины пациента являются залогом точной диагностики, эффективного контроля лечения и улучшения исходов заболеваний. Будущее принадлежит персонализированному подходу, где комбинации маркеров, измеренные высокоточными методами, будут предоставлять врачу максимально полную информацию о состоянии пациента на молекулярном уровне.

Список литературы:

1. Кишкун А.А. Клиническая лабораторная диагностика: учебник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2019. – 1000 с.

2. Карпищенко А.И. Медицинская лабораторная диагностика (программы и алгоритмы): справочник. – СПб.: Интермедика, 2001. – 320 с.

3. Назаренко Г.И., Кишкун А.А. Клиническая оценка результатов лабораторных исследований. – М.: Медицина, 2005. – 544 с.

4. Morrow D.A., Cannon C.P., Jesse R.L. et al. National Academy of Clinical Biochemistry Laboratory Medicine Practice Guidelines: Clinical Characteristics and Utilization of Biochemical Markers in Acute Coronary Syndromes // Clinical Chemistry. – 2007. – Vol. 53, № 4. – P. 552–574.

5. Sturgeon C.M., Duffy M.J., Stenman U.H. et al. National Academy of Clinical Biochemistry Laboratory Medicine Practice Guidelines for Use of Tumor Markers in Testicular, Prostate, Colorectal, Breast, and Ovarian Cancers // Clinical Chemistry. – 2008. – Vol. 54, № 12. – P. e11-e79.

6. Wu, A. H. B. (Ed.). Tietz Clinical Guide to Laboratory Tests. 4th edition. – St. Louis: Saunders Elsevier, 2006. – 1792 p.

7. Лифшиц В.М., Сидельникова В.И. Биохимические анализы в клинике: справочник. – М.: Медицинское информационное агентство, 2013. – 456 с.

8. Dufour D.R., Amenta J.S. Laboratory Medicine: A National Status Report. – The Lewin Group, 2008. – 112 p.

9. Thygesen K., Alpert J.S., Jaffe A.S. et al. Fourth Universal Definition of Myocardial Infarction (2018) // Journal of the American College of Cardiology. – 2018. – Vol. 72, № 18. – P. 2231–2264.

10. Burtis C.A., Ashwood E.R., Bruns D.E. Tietz Textbook of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics. 5th edition. – St. Louis: Elsevier Saunders, 2012. – 2238 p.

11. Henry N.L., Hayes D.F. Cancer biomarkers // Molecular Oncology. – 2012. – Vol. 6, № 2. – P. 140–146.

Код для цитирования: Скопировать