Оценка показателей карнитинового и аминокислотного обмена у детей с врожденными пороками сердца

Врожденные пороки сердца (ВПС) составляют до 30% всех врожденных пороков развития, а в 11% случаев являются причиной младенческой смертности. Известно более 90 вариантов пороков сердца и множество их сочетаний. Распространенность ВПС, по данным различных исследований, колеблется от 4 до 50 случаев на 1000 живорожденных младенцев [1].

В современных условиях достигнуты определенные успехи в их ранней диагностике. Так, широко используются возможности антенатального выявления аномалий развития сердца, особенно тяжелой и сочетанной патологии. Важной задачей является ранняя кардиохирургическая коррекция большинства гемодинамически значимых пороков. Существенное значение придается прогрессированию процессов ремоделирования миокарда. В отдельных случаях необходимо учитывать не только состояние миокарда, но и метаболические, а также энергетические нарушения, происходящие в кардиомиоцитах [2].

Состояние миокарда может определяться как локальными, так и полисистемными нарушениями биоэнергетического обмена первичного и вторичного характера. Установлена связь между недостаточностью карнитина в миокарде и сердечными заболеваниями, например при хронической сердечной недостаточности. В этих случаях уровень свободного карнитина снижается почти на 40%, что сопровождается нарушением сократимости сердечной мышцы [3—5].

Биохимические исследования крови у пациентов с гипоксией свидетельствуют о важной роли L-карнитина в реактивации производства АТФ, предотвращении переизбытка ферментов карнитилацилтрансферазы, аденилнуклеотидтрансферазы. 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 изменения уровней его производных могут служить косвенными признаками изменения уровня самого карнитина [5—7].

Основным источником энергии, требуемой для энергетического кардиального обмена, являются липиды. До 80% энергетических потребностей сердца обеспечиваются окислением свободных жирных кислот [8, 9]. Основное назначение карнитина — доставка липидов в митохондрии для бета-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 [10, 11].

Цель исследования — изучение уровней карнитина, ацилкарнитинов и аминокислот у детей с ВПС.

Под наблюдением находились 82 ребенка в возрасте от 2 мес до 3 лет, разделенных на 3 группы. В 1-ю группу вошли условно здоровые дети (12), во 2-ю — пациенты (38), имеющие различные ВПС с сердечной недостаточностью от 2А до 2 В стадии, в 3-ю — дети (32), у которых ВПС протекали с минимальными нарушениями гемодинамики (1-я стадия) или без таковых.

Для верификации порока сердца и оценки состояния сердечно-сосудистой системы использовали общеклинические методы исследования. Лабораторные методы включали: комплексный (по 42 наименованиям) количественный анализ аминокислот и карнитинового спектра крови с помощью жидкостного тандемного хромато-масс-спектрометра Agilent Technologies 6410 Triple Quad LC/MS (США). Исследования проводились в Лаборатории молекулярной и биохимической диагностики НИКИ педиатрии РНИМУ им. Н.И. Пирогова.

Для определенных нозологических форм существует два типа маркеров метаболизма. Первичные маркеры отражают непосредственно те этапы метаболизма, которые привязаны к определенному патологически измененному ферменту. Вторичные же маркеры являются либо дериватами первичных, либо представляют относительные концентрации одного маркера по отношению к другому. Но в каждом конкретном случае диагностики нозологической формы наследственного нарушения метаболизма желательно исследовать как значения концентрации первичных маркерных метаболитов, так и вторичные маркеры, что наиболее актуально, если значения концентрации определенного вещества находятся на границе нормальных и патологических значений [11].

Полученные данные обрабатывали с помощью пакета программ Statgraphics («Manugistic Inc.», США). В работе использованы методы вариационной статистики, основанной на определении средней арифметической (М), среднеквадратического отклонения (σ), средней арифметической ошибки (m) и критерия Стьюдента.

В 1-ю (контрольную) группу вошли 12 условно здоровых детей без клинико-инструментальных признаков ВПС, имеющих лишь малые аномалии развития сердца, а также 9 пациентов с нарушениями функции различных клапанов небольшой степени (1—2-й степени).

Во 2-й группе (38 детей) тяжесть проявлений хронической сердечной недостаточности нарастала постепенно, были периоды ухудшения состояния, связанные с острой респираторной вирусной инфекцией. Продолжительность нарушений кровообращения отмечена до 4—6 мес в зависимости от вида порока и выраженности сопутствующих заболеваний. Клинически у детей этой группы отмечены синусовые тахиаритмии (11 случаев), умеренно выраженная одышка (10), не выраженное увеличение размеров печени (9).

Из сопутствующих заболеваний встречались: у 17 пациентов гипотрофия на первом году жизни, у 8 пациентов рахит. Наряду с этим у 18 детей в течение первых 12 мес жизни диагностирована анемия легкой степени тяжести, на втором году жизни ее признаки сохранялись у 12 пациентов. Анемия средней степени тяжести в раннем возрасте выявлена в 7 случаях.

Кроме того, определена гипоксически-ишемическая энцефалопатия (ГИЭ): с синдромами гипервозбудимости у 18 детей, с синдромом угнетения у 8. На 2—3-м году жизни у большинства детей сохранялись остаточные изменения перенесенной гипоксически-ишемической энцефалопатии. Все дети получали общепринятую консервативную терапию в соответствии с разработанными стандартами лечения.

В 3-ю группу включены 32 ребенка, имеющие ВПС, 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 имелись доклинические проявления изменений гемодинамики, которые становились выражены при присоединении респираторных инфекций, и их можно было расценивать как соответствующие первой стадии хронической сердечной недостаточности. В этой группе тоже отмечена сопутствующая патология: рахит (12 случаев), гипотрофия различной этиологии (11), ГИЭ с различными синдромами (18). При этом выявлено, что повторные респираторные инфекции встречались у них в 2,2 раза реже, чем у пациентов 2-й группы. Пороки были представлены различными дефектами, которые были гемодинамически не выражены и не требовали терапии.

При оценке показателей карнитинового спектра и некоторых аминокислот выявлено, что уровни метионина были снижены во 2-й группе (p<0,01) больше, чем в 3-й (p<0,05). Содержание свободного карнитина имело тенденцию к снижению у пациентов 2-й группы (p>0,05), а в 3-й группе существенных изменений его уровней не отмечено (см. таблицу).

Уровни короткоцепочечных ацилкарнитинов (С2 и С8) были увеличенными во 2-й группе (p<0,05) и незначительно повышенными в 3-й (p>0,05). Содержание длинноцепочечных ацилкарнитинов (С16, С18) в этих группах не превышало значения таковых у условно здоровых (p>0,1).

Результаты исследования карнитинового спектра у детей 2-й группы свидетельствуют о значительном нарушении 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 его уровне в плазме крови.

В 3-й группе в отличие от второй врожденные пороки сердца не сопровождались выраженными гемодинамическими нарушениями. Значительно реже у этих детей отмечены и сопутствующие соматические заболевания. Видимо, это в первую очередь и обусловливает то, что карнитиновый спектр у детей этой группы не имел существенных изменений.

Углубленный анализ полученных показателей позволил разделить 3-ю группу на 2 подгруппы: без достоверных изменений показателей карнитинового спектра (20 детей) и с умеренными изменениями (12 детей). В 1-й подгруппе неизмененное состояние карнитинового спектра соответствовало выявленным минимальным клиническим проявлениям порока и отсутствию гемодинамических нарушений. Обнаруженный дисбаланс карнитинов во 2-й подгруппе не настолько выражен, как у пациентов 2-й группы (p<0,05), но все же показатели не соответствуют нормативным значениям, что, возможно, говорит о наличии доклинических нарушений или напряженности функций кардиомиоцитов.

Определение карнитинового спектра важно использовать у детей с ВПС для оценки биоэнергетического обмена. У детей с компенсированным течением порока сердца определяются умеренные нарушения карнитинового спектра, которые носят вторичный характер и, вероятно, связаны с перенесенными сопутствующими заболеваниями. Тогда как у детей с ВПС и значительными нарушениями гемодинамики отмечаются выраженные нарушения карнитинового спектра, преимущественно за счет повышения уровней ацилкарнитинов, снижения уровня свободного карнитина и метионина.