Перинатальные гипоксически-ишемические поражения центральной нервной системы (ППЦНС) занимают лидирующее положение в структуре заболеваемости у детей первого года жизни и являются наиболее частой причиной ранней инвалидизации. По данным экспертов ВОЗ, до 80% патологии нервной системы у детей связано с ППЦНС, при этом у 25% из них формируются устойчивые расстройства в виде задержки психического и речевого развития, нарушения моторики различной степени тяжести, в том числе детский церебральный паралич, эпилепсия и другие состояния с последующим формированием инвалидности с детства. В этой связи данная проблема выходит за рамки медико-биологической и приобретает социальное значение.
В последние десятилетия сформулирована медико-биологическая концепция о значимости ранних этапов онтогенеза в обеспечении здоровья человека [1]. Известно, что при осложненном течении беременности с развитием фетоплацентарной недостаточности и хронической гипоксии плода происходит нарушение мозгового кровообращения у новорождённого, приводящее к структурно-функциональным изменениям на клеточном уровне и способствующее нарушению гомеостаза мозга и метаболизма нейромедиаторов, нейромодуляторов и нейрогормонов [2; 3].
Для гипоксических повреждений ЦНС характерно прогредиентное течение – значительное увеличение объема первичного очага за счет вовлечения других отделов мозга с последующей дистрофией ранее неизмененных нейронов, разрывом синаптических связей, запустеванием и атрофией сосудов. В связи с этим чем раньше начинается процесс реиннервации, тем больше шансов для сохранения дендритного дерева, повышения его метаболической активности, синтеза белка, то есть тех основных факторов, которые определяют сам процесс иннервации.
Наряду с этим существует группа детей, перенесших гипоксию-ишемию внутриутробно или интранатально и не имеющих неврологической симптоматики в раннем неонатальном периоде [4]. Церебральные нарушения у этих детей проявляются спустя 1-2 месяца после рождения (отсроченная манифестация ППЦНС), когда сроки для проведения своевременной патогенетической терапии упущены. Данный контингент детей, как правило, остаётся вне поля зрения педиатров и неврологов. В связи с этим разработка предикторов церебральных нарушений на доклиническом этапе заболевания позволит своевременно проводить патогенетическую терапию, что будет способствовать снижению частоты формирования и тяжести церебральной патологии у данного контингента детей.
Необходимо отметить, что существующие методы диагностики и терапии перинатальных поражений ЦНС не позволили значительно снизить частоту формирования последствий церебральных нарушений в последующие возрастные периоды. В связи с этим актуальной и очень важной задачей является поиск новых информативных маркеров ранней диагностики перинатальных поражений ЦНС, углубленное изучение механизмов формирования и прогнозирования их последствий, выбор тактики лечебных и реабилитационных мероприятий.
Особое внимание исследователей вызывает изучение диагностической и прогностической значимости биохимических маркеров нейронального повреждения мозга у новорождённых. Известно, что таким маркером является нейронспецифическая енолаза (NSE), локализованная в цитозоле нейронов и обнаруживаемая в крови при их разрушении [5; 6]. NSE – гликолитический фермент, катализирующий превращение 2-фосфоглицерата в фосфоенолпируват, локализованный в нейрональных и глиальных клетках. В настоящее время NSE используется для диагностики острых состояний, характеризующихся церебральной ишемией и гипоксией мозга, протекающих с нарушением гематоэнцефалического барьера.
Вместе с тем, наряду с определением степени повреждения головного мозга, важно проводить оценку компенсаторных возможностей нервных клеток, что позволит осуществлять прогноз течения и исход перинатального поражения ЦНС. С этой целью внимание исследователей привлекает мозговой нейротрофический фактор (BDNF), отвечающий за выживаемость нервных клеток по мере их развития, а также контролирующий нейрогенез и участвующий в подавлении апоптоза и нейропластичности мозга [3; 7].
Цель исследования: оптимизация ранней диагностики и прогноза течения перинатальных поражений ЦНС у детей на основании изучения активности нейронспецифической енолазы и содержания мозгового нейротрофического фактора.
Материал и методы исследования. Под наблюдением находились 68 детей с перинатальными поражениями ЦНС, родившихся доношенными у женщин с отягощенным течением беременности и родов. Контрольную группу составили 22 клинически здоровых ребенка, родившихся доношенными у женщин с физиологическим течением беременности и родов. В исследование не включались дети с наследственной патологией, врождёнными пороками и инфекционными заболеваниями.
Обследование и наблюдение за детьми осуществлялось в раннем неонатальном периоде, а затем в динамике в течение первого года жизни. Биохимические исследования проводились в 1-е сутки, в 1, 3 и 6 месяцев жизни. Определение в сыворотке крови активности гликолитического фермента нейронспецифической енолазы (NSE) проводилось иммуноферментным методом с помощью наборов фирмы Roshe (Швейцария), содержание мозгового нейротрофического фактора (BDNF) также осуществлялось методом иммуноферментного анализа при использовании наборов фирмы DSL (США).
Исследования выполнялись в соответствии с Хельсинкской декларацией, принятой в июне 1964 г. (Хельсинки, Финляндия) и пересмотренной в октябре 2000 г. (Эдинбург, Шотландия). Протокол исследования одобрен этическим независимым локальным комитетом ФГБОУ ВО «РостГМУ» Минздрава России. При включении в исследование всех новорожденных детей матери подписывали информированное согласие.
Статистическая обработка информации проводилась по группам, использовался пакет прикладных программ. Применялись процедуры описательной статистики, с помощью которых оценивались значения медианы и интерквартильного размаха (25-75%). Накопление, корректировка, систематизация исходной информации и визуализация полученных результатов осуществлялись в электронных таблицах Microsoft Office Excel 2016. Статистический анализ проводился с использованием программы Statistica 12.5 (разработчик - StatSoft.Inc). Для сравнения межгрупповых различий использовали непараметрический метод Вилкоксона для независимых групп с помощью пакета AtteStat 9.2. При помощи пакета SPSS рассчитывались доверительные интервалы для медиан. Статистическая значимость (р) показателей устанавливалась при значении меньше 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение. Все дети родились у женщин с отягощённым течением беременности и родов из группы перинатального риска по формированию церебральной патологии. Дети были распределены на 3 группы в зависимости от времени манифестации клинических проявлений поражения ЦНС и тяжести церебральной патологии. В I группу вошли 19 детей со средней степенью тяжести церебральной ишемии с рождения; II группу составили 27 детей с лёгкой степенью церебральной ишемии с рождения; в III группу вошли 22 ребёнка с отсроченной клинической манифестацией церебральных нарушений, у которых клинические проявления ППЦНС возникали через 1-3 месяца после рождения.
Возраст матерей составил от 22 до 42 лет. У большинства женщин имела место экстрагенитальная патология (в I группе – 94,7%, во II группе – 70,4%, в III группе – 72,7%). Осложнённое течение беременности (поздний гестоз, фетоплацентарная недостаточность и угроза прерывания беременности) наиболее часто наблюдались у матерей I группы относительно II и III групп. Наблюдение за указанным контингентом детей выявило, что к концу года неврологическая симптоматика с наибольшей частотой сохранялась у детей со средней степенью тяжести церебральных нарушений (63,2%). У детей с легкой степенью тяжести и отсроченной манифестацией неврологической симптоматики клинические симптомы заболевания сохранялись к концу первого года жизни и составляли соответственно 25,9% и 31,8%.
Наряду с клиническим обследованием всем детям было проведено ультразвуковое исследование головного мозга (нейросонография). В первые дни жизни у 84,2% детей I группы, 74% детей II группы и 72,7% детей III группы определялось умеренное диффузное повышение эхогенности паренхимы мозга. В раннем неонатальном периоде у 47,4% детей I группы и у 22,2% детей II группы при проведении нейросонографии выявлялись признаки перивентрикулярных кровоизлияний 1-2 степени, в III группе кровоизлияний не было выявлено. Расширение межполушарной щели в раннем неонатальном периоде регистрировалось только у детей I и II групп (21,0% и 22,0% соответственно). Наблюдение в динамике за данным показателем выявило снижение частоты расширения межполушарной щели с 6-месячного возраста с сохранением этого показателя к концу первого года жизни у 10,5% детей I группы и 7,4% детей II группы.
Повышенная пульсация сосудов головного мозга в раннем неонатальном периоде регистрировалась у 42,1% детей I группы, у 22,2% детей II группы и у 18,2% детей III группы. У всех наблюдаемых детей при рождении и в 1-й месяц жизни выявлено достоверное увеличение индекса резистентности (IR), свидетельствующего о нарушении мозгового кровотока.
Для оценки морфофункционального состояния гематоэнцефалического барьера и нейронов головного мозга, а также нейротрофического обеспечения центральной нервной системы у детей с ППЦНС исследовались в сыворотке крови активность нейронспецифической енолазы (NSE) и содержание мозгового нейротрофического фактора (BDNF).
В результате проведенного анализа установлено (табл. 1), что активность NSE в сыворотке крови была достоверно повышенной у всех наблюдаемых детей с ППЦНС по сравнению с контрольными данными на протяжении всего периода наблюдения. При этом в первые часы жизни активность NSE была наиболее высокой у детей со среднетяжелой степенью перинатального поражения мозга (I группа), превышая в 7 раз контрольные значения, в 3,7 раза - показатели у детей с лёгкой степенью тяжести церебральных нарушений (II группа) и в 3,2 раза - у детей с отсроченной манифестацией клинических симптомов заболевания (III группа).
В последующие периоды наблюдения (в 1, 3 и 6 месяцев жизни) у детей I группы отмечалась тенденция к снижению активности NSE, оставаясь при этом достоверно повышенной по сравнению с контрольными данными и показателями у детей II и III групп.
Таблица 1
Активность нейронспецифической енолазы (NSE) в сыворотке крови детей с перинатальным поражением ЦНС с учетом сроков возникновения и тяжести церебральных нарушений (нг/мл)
Срок наблюдения |
I группа (n = 19) |
II группа (n = 27) |
III группа (n = 22) |
Контрольная группа (n= 22) |
P I-II |
P I-III |
P II-III |
1-е часы |
48,0 (44,16-51,25) Р=0,000000 |
13,0 (11,75-13,60) Р=0,000000 |
15,2 (14,45-16,88) Р=0,000000 |
6,7 (4,82-8,0) |
Р=0,000002 |
Р=0,000000 |
Р=0,003640 |
1 мес. |
31,2 (29,87-33,50) Р=0,000000 |
9,4 (7,45-9,95) Р=0,000247 |
21,5 (19,0-23,0) Р=0,000000 |
5,7 (4,70-6,72) |
Р=0,000002 |
Р=0,000002 |
Р=0,000001 |
3 мес. |
24,7 (23,76-26,30) Р=0,000000 |
10,0 (9,85-10,6) Р=0,000001 |
10 (9,80-10,97) Р=0,000001 |
6,05 (5,2-7,0) |
Р=0,000002 |
Р=0,000000 |
Р=0,987659 |
6 мес. |
14,9 (13,9-16,17) Р=0,000000 |
9,0 (6,95-9,0) Р=0,000501 |
8,0 (7,30-9,0) Р=0,000014 |
5,0 (2,65-7,0) |
Р=0,000020 |
Р=0,000001 |
Р=0,780698 |
Примечания:
Р - статистически обоснованные различия с контрольной группой;
PI-II - статистически обоснованные различия между I и II группами;
PI-III - статистически обоснованные различия между I и III группами;
PII-III - статистически обоснованные различия между II и III группами.
Содержание NSE при рождении во II и III группах было достоверно повышенным (в 2 раза) по сравнению с контролем. В возрасте 1 месяца наблюдалась тенденция к снижению его уровня во II группе (лёгкая степень тяжести, в то время как в III группе (отсроченная манифестация церебральных нарушений) активность NSE возрастала в 1,4 раза по сравнению с показателями в первые часы жизни, что свидетельствует о прогрессировании церебральной патологии с появлением клинических симптомов поражения ЦНС. В возрасте 3 и 6 месяцев жизни у детей II и III групп активность NSE сохранялась достоверно повышенной по сравнению с контрольными данными.
Проведенное в динамике изучение содержания мозгового нейротрофического фактора (BDNF) в сыворотке крови наблюдаемых детей с перинатальным поражением ЦНС выявило ряд особенностей (табл. 2).
Таблица 2
Уровень нейротрофического фактора (BDNF) в сыворотке крови детей с перинатальным поражением ЦНС с учетом сроков возникновения и тяжести церебральных нарушений (pg/ml)
Срок наблюдения |
I группа (n = 19) |
II группа (n = 27) |
III группа (n = 22) |
Контрольная группа (n= 22) |
P I-II |
P I-III |
P II-III |
1-е часы |
14003,5 (13120,0-14088,1) Р=0,028681 |
19909,4 (19100,0-20318,9) Р=0,000531 |
14090,0 (139298,7-16157,7) Р=0,145586 |
16521,7 (13488,0-18752,0) |
Р=0,000002 |
Р=0,391223 |
Р=0,000006 |
1 мес. |
14837,1 (12699,5-17968,2) Р=0,003292 |
13951,0 (13362,9-15968,6) Р=0,183460 |
15338,0 (13625,0-15418,0) Р=0,113103 |
15667,5 (13444,3-17518,4) |
Р=0,635257 |
Р=0,882479 |
Р=0,496152 |
3 мес. |
29415,1 (17791,6-33406,2) Р=0,003111 |
16928,6 (15046,0-17550,3) Р=0,000058 |
14822,55 (12295,55-17089,25) Р=0,006028 |
11370,7 (9973,5-1194,01) |
Р=0,019692 |
Р=0,013010 |
Р=0,137584 |
6 мес. |
33328,0 (29757,0-35022,5) Р=0,000007 |
16681,0 (15043,5-18295,0) Р=0,025929 |
30173,0 (29077,5-31331,2) Р=0,000000 |
14958,0 (14320,2-15452,7) |
Р=0,000039 |
Р=0,069020 |
Р=0,000001 |
Примечания:
Р - статистически обоснованные различия с контрольной группой;
PI-II - статистически обоснованные различия между I и II группой;
PI-III - статистически обоснованные различия между I и III группами;
PII-III - статистически обоснованные различия между II и III группами.
Так, в первые часы жизни у новорождённых детей с церебральной патологией средней степени тяжести (I группа) отмечались достоверно низкие показатели BDNF в сыворотке крови, в то время как у детей с легкой степенью тяжести ППЦНС (II группа) их значения были достоверно повышенными. У детей с отсроченной манифестацией церебральных нарушений (III группа) содержание BDNF в сыворотке крови не отличалось от показателей контрольной группы.
В возрасте 1 месяца у детей I группы концентрация BDNF оставалась достоверно пониженной, в то время как у детей II и III групп данный показатель не отличался от контроля. К 3 месяцам жизни концентрация BDNF достоверно повышалась во всех наблюдаемых группах, при этом обращало на себя внимание значительное его возрастание у детей I группы: в 2,6 раза по сравнению с контрольными значениями, в 1,7 и 1,9 раза относительно показателей у детей II и III групп соответственно.
У всех наблюдаемых детей в возрасте 6 месяцев сохранялось повышенное содержание BDNF, при этом у детей с отсроченной манифестацией ППЦНС (III группа) его значения в 2 раза превышали показатели контрольной группы.
Согласно современным представлениям о возникновении церебральных нарушений у новорождённых в результате перенесенной перинатальной гипоксии, связанной с осложнённым течением беременности и родов, ключевым моментом являются метаболические изменения, возникающие вследствие нарушения кровотока в фетоплацентарном комплексе и приводящие к гибели нервных клеток головного мозга плода. При этом нарушается гематоэнцефалический барьер и в кровь выходят нейроспецифические белки.
Среди нейроспецифических белков, определяющих функционирование головного мозга, ведущее значение отводится нейронспецифической енолазе и мозговому нейротрофическому фактору [8-10]. Во время эмбриогенеза передача сигналов BDNF-TrkB способствует дифференцировке клеток-предшественников коры и позже способствует дифференцировке клеток-предшественников коры в нейроны [11; 12].
У новорождённых со средней степенью тяжести ППЦНС (I группа) выявленные в первые часы жизни в сыворотке крови высокие значения NSE (в 7 раз превышающие контрольные данные) в сочетании с низкими показателями BDNF при рождении свидетельствуют о повреждении нейронов головного мозга, нарушении проницаемости гематоэнцефалического барьера и отсутствии компенсаторной реакции на хроническую внутриутробную гипоксию плода.
В последующие 1, 3 и 6 месяцев жизни у наблюдаемых детей сохранялся высокий уровень NSE. При этом содержание BDNF в 1-й месяц жизни сохранялось достоверно пониженным относительно контрольных значений, и только в 3 и 6 месяцев происходило повышение концентрации BDNF в сыворотке крови на фоне проводимой терапии. Сохраняющаяся к концу года неврологическая симптоматика у 63,2% наблюдаемых детей свидетельствует о прогредиентном течении заболевания.
Таким образом, высокая активность NSE в сочетании с низкими значениями BDNF в сыворотке крови у детей I группы при рождении и в 1 месяц жизни могут являться прогностическими маркерами сохранения неврологической симптоматики к концу первого года жизни, что позволит определять тактику лечебных мероприятий и оценивать их эффективность. Полученные результаты согласуются с исследованиями Massaro A.N. et al. [13], Kyslova Lu et al. [14], установившими, что низкие значения BDNF на 5-е сутки жизни у новорождённых коррелируют с сохранением церебральных нарушений в возрасте 1 года жизни.
У детей с лёгкой степенью тяжести перинатального поражения ЦНС (II группа) в течение первых 6 месяцев жизни стойко регистрировалась достоверно высокая активность NSE, при этом динамика содержания BDNF имела разнонаправленный характер. Так, при рождении отмечалось достоверное повышение концентрации BDNF, свидетельствующее, вероятно, о компенсаторной реакции организма на внутриутробную гипоксию. К 1 месяцу жизни происходило снижение уровня BDNF до контрольных значений с последующим его повышением в 3 и 6 месяцев жизни. Вместе с тем необходимо отметить, что, несмотря на лёгкое течение заболевания и проводимую терапию, к концу первого года жизни у 25,9% детей сохранялись церебральные нарушения.
У детей с отсроченной манифестацией церебральных нарушений (III группа) повышение в сыворотке крови уровня NSE в сочетании с нормальными значениями BDNF в первые часы жизни после рождения свидетельствует о повреждении нейронов головного мозга на доклиническом этапе заболевания, обусловленного неблагоприятным течением беременности с развитием внутриутробной гипоксии плода. Появление отсроченной неврологической симптоматики связано с несовершенством ассоциативных связей, отвечающих за клиническую реализацию того или иного дефекта, а также с развитием апоптоза, при котором в отличие от быстрой гибели клеток головного мозга (нейронального некроза) процесс протекает в форме замедленной гибели нейронов [15]. Сохраняющийся высокий уровень NSE в 3-6 месяцев жизни, несмотря на повышение содержания BDNF, свидетельствует о прогредиентном течении заболевания, что подтверждается сохранением неврологической симптоматики у 31,8% детей к концу первого года жизни. Приведенные данные свидетельствуют о целесообразности проведения превентивных мероприятий на доклиническом этапе заболевания.
Заключение. У детей, родившихся с перинатальными поражениями ЦНС, целесообразно определять в сыворотке крови содержание мозгоспецифических белков (активность фермента NSE и концентрацию BDNF) для диагностики степени тяжести неврологической симптоматики и персонифицированного подхода к выбору объёма терапевтических мероприятий с последующей оценкой их эффективности. У детей, рождённых женщинами с осложнённым течением беременности (фетоплацентарная недостаточность, хроническая гипоксия плода), необходимо в первые часы жизни определять в сыворотке крови активность NSE и содержание BDNF для ранней (доклинической) диагностики ППЦНС и проведения своевременных превентивных мероприятий, направленных на снижение частоты формирования и тяжести отсроченных церебральных нарушений. Активность фермента NSE и концентрации BDNF являются объективными маркерами ранней диагностики и прогноза течения перинатальных поражений ЦНС, позволяющими своевременно проводить патогенетическую терапию церебральных нарушений и осуществлять контроль за её эффективностью.