Биоэнергетический обмен в кардиомиоцитах может определяться локальными изменениями в организме первичного и вторичного характера. Известна связь между недостаточностью карнитина в миокарде и сердечными заболеваниями, например, при кардиомиопатиях. В этих случаях уровень свободного карнитина снижается почти на 40 %, что сопровождается нарушением сократимости сердечной мышцы [1,2,3].
Биохимические исследования крови у пациентов с гипоксией свидетельствуют о важной роли L-карнитина в реактивации производства аденозинтрифосфорной кислоты. Карнитин усваивается вместе с пищей и синтезируется в печени из аминокислот лизина и метионина. Метионин в процессе обмена выступает в качестве донора метильных групп. Поэтому уровни его производных могут служить косвенными признаками изменения содержания карнитина [3,4,5].
Основным источником энергии, требуемой для энергетического кардиального обмена, являются липиды. Около 80 % энергетических потребностей сердца обеспечиваются окислением свободных жирных кислот, остальное за счет метаболизма глюкозы [5]. Основное назначение карнитина - доставка липидов в митохондрии для β-окисления. Аномалии обмена карнитина ведут к нарушению кардиального энергетического метаболизма. В связи с тем, что энергетические изменения в миокарде могут определяться спектром карнитинов и остаются малоизученными, актуальным является исследование их у детей с врожденными пороками сердца (ВПС).
Цель исследования - установить новые возможности оценки биоэнергетического обмена у детей с врожденными пороками сердца.
Материалы и методы исследования
Под наблюдением находилось 82 ребенка, в возрасте от 2-х месяцев до 3- х лет, из них 53 мальчика и 29 девочек. Нами было сформировано 3 группы: в первую вошли условно здоровые дети (12). Вторую группу составили пациенты (38), имеющие различные ВПС с сердечной недостаточностью от II А до II Б стадии. Третья представлена детьми (32), у которых врожденные пороки сердца протекали с минимальными нарушениями гемодинамики (I стадия) или без таковых.
Для верификации порока сердца и оценки состояния сердечно-сосудистой системы использовались общеклинические методы исследования. Лабораторные методы включали: комплексный (по 42 наименованиям) количественный анализ аминокислот и карнитинового спектра крови с помощью жидкостного тандемного хромато-масс-спектрометра AgilentTechnologies 6410 TripleQuadLC/MS (США). Исследования проводились в лаборатории Федерального центра неонатального скрининга и наследственных патологий детей ФГУ «Московский НИИ педиатрии и детской хирургии Росмедтехнологий».
Полученные данные обрабатывались с помощью пакета программ Statgraphics (ManugisticInc., USA). В работе использованы методы вариационной статистики, основанной на определении средней арифметической (М), средне-квадратного отклонения (σ), средней арифметической ошибки (m) и критерия Стьюдента.
Результаты исследования и их обсуждение
Первую (контрольную) группу составили 12 условно здоровых детей, без клинико- инструментальных признаков ВПС. Среди наблюдаемых пациентов часто болеющих не выявлено, острые респираторно-вирусные заболевания у них были редко. На ЭХОКГ этой группы обнаружены пролабирование или незначительное смещение створок заинтересованных клапанов, а также небольшая регургитация (1-2 ст.).
Во второй группе у 38 детей с ВПС тяжесть проявлений хронической сердечной недостаточности нарастала постепенно, были периоды ухудшения состояния, связанные с присоединившейся острой респираторной вирусной инфекцией. Продолжительность нарушений кровообращения отмечалась до 3-6 месяцев, в зависимости от вида порока и выраженности сопутствующих заболеваний. Клинически у детей этой группы были: синусовые тахиаритмии (29), умеренно выраженная одышка (21), не выраженное увеличение размеров печени (9).
На ЭКГ определялись отклонения электрической оси вправо у 19 человек, нарушения процессов реполяризации - 17, гипертрофия миокарда появлялась на 2-м году жизни и сохранялась в дальнейшем в динамике наблюдения у большинства наблюдаемых (21). Выявлено, что 23 пациента имели различные виды блокад, среди которых преобладали неполные блокады правой ножки пучка Гиса, на второй позиции располагались атриовентрикулярные блокады, чаще 1-й степени.
На ЭХОКГ подтверждались диагностированные клинически пороки сердца, среди которых были преимущественно дефекты межжелудочковой и межпредсердной перегородок, реже открытый артериальный проток. Выявлялись изменения размеров полостей сердца, в большинстве случаев за счет гипертрофии миокарда и увеличения полостей (32); парадоксальные движения перегородок (10), изменения амплитуды движения створок клапанов (7), аномальный кровоток через имеющийся дефект (21), а также определялись изменения диаметра крупных сосудов (12) и недостаточность клапанов (11).
Из сопутствующих заболеваний встречались: у 17 пациентов гипотрофия на первом году жизни, у 8 человек - рахит. Наряду с этим, у 18 - в течение первых 12-ти месяцев жизни диагностировалась анемия легкой степени тяжести, на втором году жизни ее признаки сохранялись у 12 пациентов. Анемия средней степени тяжести в раннем возрасте выявлялась в 7 случаях.
Кроме того, определялась гипоксически-ишемическая энцефалопатия (ГИЭ): с синдромами гипервозбудимости - 18 детей, с синдромом угнетения - 8. На 2 - 3 году жизни у большинства детей сохранялись остаточные изменения перенесенной гипоксически-ишемическая энцефалопатии. Все дети получали общепринятую консервативную терапию в соответствии с разработанными стандартами лечения.
Третья группа была представлена 32 пациентами, имеющими врожденные пороки сердца, которые либо не сопровождались нарушениями гемодинамики, либо эти изменения были минимальны. У 20 детей не было признаков нарушения кровообращения ни при нагрузке, ни в покое, а у остальных - доклинические проявления изменений гемодинамики, которые становились выраженными чаще при присоединении респираторных инфекций, и их можно было расценивать, как соответствующие первой стадии хронической сердечной недостаточности. В этой группе тоже отмечалась сопутствующая патология: рахит (12), гипотрофия различной этиологии (11), ГИЭ с различными синдромами (18). Однако выявлено, что повторные респираторные инфекции встречались у них в 2,2 раза реже, чем у пациентов второй группы. Пороки были представлены различными дефектами, которые были гемодинамически не выражены и не требовали терапии.
На ЭКГ правограмма встречалась редко, гипертрофия отделов сердца отсутствовала, довольно редко (5 случаев) отмечались не выраженные метаболические нарушения, кроме того выявлялось незначительное количество нарушений реполяризации.
На ЭХОКГ, кроме подтверждения обнаруженных клинически прямых и косвенных признаков врожденных аномалий сердца, определялись умеренные объемные перегрузки (11) и увеличения размеров полостей (7), гипертрофии не отмечались.
При оценке показателей карнитинового спектра и некоторых аминокислот выявлено, что уровни метионина были снижены (табл.) во второй группе (p<0,01) больше, чем в третьей (p<0,05). Содержание свободного карнитина имело тенденцию к снижению у пациентов второй группы (p>0,05), а в третьей группе существенных изменений его уровней не отмечалось (табл.).
Таблица
Уровни основных показателей карнитинового спектра в зависимости от состояния гемодинамики у детей (M±m)
|
Показатели (мкмоль/л) |
Группы детей |
||
|
1-я группа (n=12) |
2-я группа (n=38) |
3-я группа (n=32) |
|
|
Метионин |
12,1±0,5 |
9,8±0,5*** |
10,2±0,7** |
|
СО (свободный карнитин) |
28,3±3,1 |
20,1±3,2* |
23,1±4,7 |
|
С2 (ацетилкарнитин) |
6,7±0,7 |
9,2±0,5** |
8,7±0,7* |
|
С8 (октаноилкарнитин) |
0,25±0,04 |
0,39±0,05** |
0,29±0,07 |
|
С16 (гексаденоилкарнитин) |
3,2±0,3 |
3,5±0,3 |
3,1±0,5 |
|
С18 (стеароилкарнитин) |
2,1±0,2 |
2,3±0,2 |
2,2±0,3 |
Примечание: Достоверность показателей соответствующих групп детей и условно здоровых пациентов:
* - p> 0,05; ** - p< 0,05; *** - p< 0,01.
Уровни короткоцепочечных ацилкарнитинов (С2 и С8) были увеличенными во второй группе (p<0,05) и незначительно повышенными в третьей (p>0,05). Содержание длинноцепочечных ацилкарнитинов (С16, С18) в этих группах не превышало значения таковых у условно здоровых пациентов (p>0,1). Результаты исследования карнитинового спектра у детей второй группы свидетельствуют об изменении биоэнергетического обмена, проявляющемся снижением содержания свободного карнитина и повышением уровней короткоцепочечных ацилкарнитинов. Обнаруженные изменения, вероятно, связаны с проявлениями гипоксии, вызванной самим пороком, нарушениями гемодинамики, усугубляющимися наличием сопровождающей сопутствующей патологии. Снижение уровней метионина у этих пациентов может расцениваться как критерий изменения уровня свободного карнитина в тканях даже при нормальном уровне его в плазме, как указывалось в подобных исследованиях [5].
В третьей группе, в отличие от второй, врожденные пороки сердца не сопровождались выраженными гемодинамическими нарушениями. Обращало внимание, что у этих детей сопутствующие соматические заболевания отмечались значительно реже, чем у пациентов групп сравнения. Всё это обуславливает отсутствие существенных изменений карнитинового спектра у данной группы больных.
Углубленный анализ полученных показателей позволил разделить третью группу на 2 подгруппы: без достоверных изменений показателей карнитинового спектра (20 человек) и с умеренными изменениями (12 детей). В первой подгруппе неизмененное состояние карнитинового спектра соответствовало выявленным минимальным клиническим проявлениям порока и отсутствию гемодинамических нарушений. Обнаруженный дисбаланс карнитинов во второй подгруппе не настолько выражен, как у пациентов второй группы (p< 0,05), но все же величины показателей не соответствуют нормативным значениям, что, возможно, говорит о наличии доклинических нарушений или напряженности функций кардиомиоцитов.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют, что определение карнитинового спектра важно использовать как инновационный подход к оценке биоэнергетического обмена у детей с врожденными пороками сердца. При компенсированном течении порока сердца определяются умеренные нарушения карнитинового спектра, которые носят вторичный характер и, вероятно, связаны с перенесенными сопутствующими заболеваниями. Тогда как у детей с врожденными пороками сердца и значительными нарушениями гемодинамики отмечается сдвиг некоторых показателей карнитинового спектра, преимущественно за счет повышения уровней ацилкарнитинов, снижения уровня свободного карнитина и метионина, свидетельствуют о нарушении биоэнергетического обмена.
Выводы
- Определение карнитинового спектра можно использовать как перспективный инновационный метод для оценки биоэнергетического обмена у детей с врожденными пороками сердца.
- У детей с компенсированным течением порока сердца определяются умеренные нарушения карнитинового спектра. Выявленные изменения биоэнергетического обмена носят вторичный характер и, вероятно, связаны с перенесенными сопутствующими заболеваниями.
- Выраженные нарушения карнитинового спектра, преимущественно за счет повышения уровней ацилкарнитинов, снижения уровня свободного карнитина и метионина, отмечаются только у детей с врожденными пороками сердца и значительными нарушениями гемодинамики.
Рецензенты:
Башкина Ольга Александровна, доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой факультетской педиатрии ГБОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России, г. Астрахань.
Григанов Владимир Иванович, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой педиатрии лечебного факультета ГБОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России, г. Астрахань.