Ионоселективные электроды для измерения калия в эритроцитах: модель клинической интерпретации результатов (пилотное исследование)
Цель исследования — изучить концентрацию калия в эритроцитах с помощью предлагаемого нами метода, его взаимосвязь с другими электролитными и кислотно-основными параметрами плазмы крови, а также создать основу для клинической интерпретации результатов.
Материалы и методы. Измерение содержания калия в эритроцитах проводили с помощью ионоселективных электродов на анализаторе газов крови параллельно лабораторной процедуре. Для исследования случайным образом были отобраны пациенты из отделений интенсивной терапии.
Результаты. Корреляций калия с другими параметрами плазмы крови не обнаружено, однако установлена его буферная зависимость от хлора в плазме. Минимальное значение концентрации калия в эритроцитах (для 356 измерений) составило 68,2 ммоль/л, максимальное — 210,2 ммоль/л.
Следуя логике кислотно-основного статуса, мы разработали номограмму для клинической интерпретации внутриклеточного гомеостаза калия. Низкие значения в основном связаны с дефицитом калия, который невозможно определить в плазме крови (например, при тяжелом метаболическом алкалозе или терапии мочегонными средствами). Повышенная концентрация калия в эритроцитах обусловлена эриптозом — высвобожденный калий поглощается нормальными эритроцитами (защита от гиперкалиемии). Таким образом, повышенная концентрация калия в эритроцитах напрямую указывает на наличие триггеров эриптоза — медиаторов воспаления, окислительного стресса и других, например при сепсисе. Результаты исследования показали, что измерение концентрации калия в эритроцитах с помощью ионоселективных электродов — эффективный метод мониторинга его внутриклеточного гомеостаза. Калий в эритроцитах является независимым биологическим маркером, который может предоставить клинически значимую информацию.
- Nemkov T., Reisz J.A., Xia Y., Zimring J.C., D’Alessandro A. Red blood cells as an organ? How deep omics characterization of the most abundant cell in the human body highlights other systemic metabolic functions beyond oxygen transport. Expert Rev Proteomics 2018; 15(11): 855–864, https://doi.org/10.1080/14789450.2018.1531710.
- Bateman R.M., Sharpe M.D., Singer M., Ellis C.G. The effect of sepsis on the erythrocyte. Int J Mol Sci 2017; 18(9): 1932, https://doi.org/10.3390/ijms18091932.
- Pretorius E., du Plooy J.N., Bester J. A comprehensive review on eryptosis. Cell Physiol Biochem 2016; 39(5): 1977–2000, https://doi.org/10.1159/000447895.
- Repsold L., Joubert A.M. Eryptosis: an erythrocyte’s suicidal type of cell death. Biomed Res Int 2018; 2018: 9405617, https://doi.org/10.1155/2018/9405617.
- Mangubat E.A., Hinds T.R., Vincenzi F.F. Analysis for potassium in human erythrocytes by use of a standard-additions method and an ion-selective electrode. Clin Chem 1978; 24(4): 635–639.
- Barg J. Verfahren und Vorrichtung für die Messung der Kaliumkonzentration in Erythrozyten [Apparatus for the measurement of potassium concentrations in erythrocytes, for medical laboratory diagnosis and scientific research, has a mixing chamber with distilled water and a reagent chamber as a disposable set]. Patent DE 000010308154 A1. 2004. URL: https://register.dpma.de/DPMAregister/pat/register?AKZ=103081542.
- Resnick L.M., Barbagallo M., Dominguez L.J., Veniero J.M., Nicholson J.P., Gupta R.K. Relation of cellular potassium to other mineral ions in hypertension and diabetes. Hypertension 2001; 38(3 Pt 2): 709–712, https://doi.org/10.1161/01.hyp.38.3.709.
- Bissinger R., Bhuyan A.A.M., Qadri S.M., Lang F. Oxidative stress, eryptosis and anemia: a pivotal mechanistic nexus in systemic diseases. FEBS J 2019; 286(5): 826–854, https://doi.org/10.1111/febs.14606.
- Reddi A.S. Fluid, electrolyte and acid-base disorders. Clinical evaluation and management. Springer International Publishing; 2018, https://doi.org/10.1007/978-3-319-60167-0.
- Bateman R.M., Sharpe M.D., Singer M., Ellis C.G. The effect of sepsis on the erythrocyte. Int J Mol Sci 2017; 18(9): 1932, https://doi.org/10.3390/ijms18091932.
