Определение уровня глюкозы крови — один из самых распространенных тестов, выполняемых клинико-диагностическими лабораториями. Кроме различных лабораторных методов анализа уровней глюкозы, существует большое число портативных приборов, действующих на основе принципа «сухой химии». Речь идет о так называемых глюкометрах, позволяющих в домашних условиях осуществить эту процедуру. Выбор прибора в каждом индивидуальном случае зависит от многих объективных и субъективных факторов, которые рассмотрены в данной статье.
Историческая справка
Более 100 лет назад было установлено, что употребление углеводов приводит к повышению количества сахара в моче, и больным сахарным диабетом (СД) в качестве лечения советовали не принимать пищу, содержащую углеводы. Единственным методом контроля эффективности таких ограничений являлось частое определение уровня сахара в моче с помощью реактива Бенедикта — раствора, содержащего сульфат меди, лимонную кислоту и карбонат натрия. Для проведения качественного анализа требовалось добавить 8 капель мочи к 5 мл реактива в пробирке и вскипятить раствор, держа его непосредственно над огнем в течение 2 мин. При этом глюкоза мочи окислялась, в результате чего снижалась интенсивность голубого цвета сульфата меди, изменялся цвет раствора и выпадал окрашенный осадок. Цвет и осадок являлись индикаторами уровня глюкозы мочи. Чистый голубой цвет без осадка указывал на отсутствие глюкозы, в то время как изменение цвета — от зеленого с желтым осадком до насыщенного оранжевого или красного — напрямую зависело от количества сахара в моче.
Определение уровня глюкозурии стало наиболее популярным после открытия инсулина в 1921 г. и в дальнейшем использовалось в лечении СД. Однако до 1941 г., т. е. до тех пор пока Walter Compton и Maurice Treneer не изобрели первый химический тест с сухим реактивом в виде таблеток-реагентов Клинитест, не существовало более простого способа контроля глюкозурии. Таблетки содержали такой же реактив, как и в тесте Бенедикта, но в сухой форме с добавлением гидроксида натрия. Жидкостью, необходимой для запуска реакции, являлась моча. Таблетка опускалась в небольшое количество мочи, находящейся в пробирке, и возникала мгновенная реакция с выработкой достаточного количества тепла, приводящего к кипению. Глюкоза мочи окислялась, а насыщенность голубого цвета сульфата меди снижалась, что приводило к изменению цвета раствора — от голубого к зеленому до желтого и оранжевого. Полуколичественный результат оценивался при визуальном сравнении полученного цвета со шкалой-эталоном.
Первые тест-полоски с «сухим реактивом» были продемонстрированы в 1956 г. Речь идет о системе Клинистикс — тест-полоске для определения глюкозы в моче. Все необходимые реагенты (глюкозооксидаза, пероксидаза и хромоген) были инкапсулированы в пористой основе полоски. Такой же ферментный принцип использовался при разработке в 1964 г. Декстростикса — одноразовой тест-полоски для полуколичественного анализа уровня глюкозы крови. Основной компонент сухого реактива содержал три слоя: поддерживающий слой, отражающую зону и реагирующую зону. Вода, необходимая для запуска реакции, содержалась непосредственно в исследуемом компоненте (кровь, плазма, сыворотка, моча). Полученный в результате реакции цвет можно было оценить визуально, сравнив его с напечатанной цветовой шкалой-эталоном. Это позволяло проводить полуколичественный анализ, результат которого в значительной степени зависел от способности пользователя корректно сравнить цвет тест-поля с образцом. Многие пациенты с СД, имеющие проблемы со зрением, не могли правильно оценить полученные результаты, особенно если имелся незначительный переход от голубого цвета к зеленому.
Тест-полоски для измерения глюкозы в моче до сих пор используются как скрининговый метод и очень редко в качестве диагностического метода для коррекции лечения диабета. Несмотря на дешевизну определения уровня глюкозурии, этот метод не позволяет назначить качественное лечение СД, так как не дает возможности выявить гипогликемию, а результаты анализа зависят от многих факторов, влияющих на почечную экскрецию глюкозы у пациента.
Учитывая трудности качественного субъективного анализа уровня гликемии по визуальным тест-полоскам у пациентов с сосудистыми и неврологическими осложнениями СД, производители разработали приборы для оценки изменения цвета тест-поля полоски.
Рефлектометры
Рефлектометры появились в 1969 г. и были представлены компанией Байер АГ. Они измеряли отраженный свет от окрашенной тест-полоски и преобразовывали сигнал в количественное выражение концентрации глюкозы. Первые приборы были тяжелые и громоздкие, требовали ручной калибровки, а тест-полоску необходимо было промывать и промокать прежде, чем поместить в прибор. Основным преимуществом этих глюкометров можно считать то, что результаты измерения уже не были полуколичественными и, несмотря на широкий аналитический диапазон, исключались ошибки измерения, зависящие от умения пользователя визуально оценивать цвет полоски. Однако проблема неправильной интерпретации результатов все еще была актуальной, если исследователь скрупулезно не выполнял все инструкции производителей во время проведения теста. Так, от пользователя зависело соблюдение правил хранения полосок, программирования кода, получения капли крови необходимого размера (около 50 мкл). Также довольно трудно было соблюсти временные рамки нанесения капли крови на тест-полоску и технику ее стирания с тест-поля до определения цвета. Если тест-полоска неправильно помещалась в глюкометр, то результаты теста оказывались непредсказуемыми. Эти глюкометры были так сконструированы, что химическая реакция на тест-поле происходила после размещения тест-полоски в глюкометре, что в дальнейшем требовало обязательного контроля чистоты оптической зоны прибора.
В наше время системы для измерения глюкозы отражающим методом компактны, просты в использовании и требуют минимального участия пользователя, что позволяет свести к минимуму субъективные ошибки. Использование новых технологий (анализатор цвета размещается под тест-полоской) исключило необходимость стирать кровь с полоски. Появились приборы с автоматическим счетом времени, а количество требуемой капли крови для анализа снизилось до 1–2 мкл. Кроме того, глюкометры стали автоматически предупреждать пользователя о возможных ошибках при проведении измерения гликемии.
Биосенсоры
Биосенсоры появились в конце 80-х гг. прошлого столетия и стали первой генерацией тест-полосок, использующих «нестираемую» систему определения гликемии. Биосенсор — это биоэлектрохимический преобразователь, который совместно с портативным анализатором регистрирует электрический сигнал, продуцируемый при биохимической реакции. Во многих приборах используются тест-полоски с сенсором, включающим фермент, который очень специфично ускоряет процесс окисления глюкозы, и медиатор, вовлеченный в окислительно-восстановительную реакцию.
