Изучение биохимической ауторегуляции кровотока в системе внутренней сонной артерии у недоношенных детей

Основной функцией сосудистого русла является достаточное поступление кислорода и питательных веществ к тканям и органам, необходимое для адекватного поддержания клеточного дыхания и выживания организма в целом. Объем кровотока в органе или ткани зависит от соотношения между перфузионным давлением и сопротивлением кровотоку [1, 2]. Способность сохранять постоянный уровень кровотока независимо от колебаний перфузионного давления называют ауторегуляцией.

Биохимическая ауторегуляция - способность поддерживать в органе или ткани уровень кровотока, соответствующий метаболическим потребностям. Наиболее мощными регуляторами местного кровотока являются кислород и углекислый газ. При гипероксигенемии калибр артериол уменьшается - включается гипероксический драйв, направленный на снижение токсического действия кислорода. При увеличении напряжения углекислого газа в крови калибр артериол увеличивается - включается гиперкапнический драйв [3].

Ауторегуляция кровотока характерна для органов и тканей с высоким уровнем метаболизма, в первую очередь к ним относятся ЦНС и сетчатка глаза.

Нарушение регуляции кровотока может привести как к гипер-, так и гипоперфузии с развитием ишемии, часто сопровождается барьерной дисфункцией, в частности ослаблением состояния гематоэнцефалического и гематоофтальмического барьера [1-3].

Существует анатомическая и функциональная общность глазных и церебральных сосудов [1, 2, 4]. Это позволяло до эры ультразвуковой допплерографии использовать офтальмоскопическую картину сосудов глазного дна для диагностики нарушений кровотока по внутренней сонной артерии и сосудистых поражений головного мозга.

Полученные нами данные [5-8] подтверждают существование у недоношенных детей общих механизмов нарушения гемодинамики в конечных ветвях внутренней сонной артерии: передней мозговой и глазной артерий и возможности использования допплерографического параметра кровотока - индекса резистентности передней мозговой артерии для прогнозирования гемодинамических нарушений в глазной артерии. Индекс резистентности рассчитывается по результатам измерения систолической и диастолической скорости кровотока и отражает степень резистентности сосудистой стенки [9]. Выраженные нарушения мозгового кровотока, подтвержденные критическими значениями индексов резистентности передней мозговой артерии (более 0,8), являются одним из патогенетических факторов развития перивентрикулярной лейкомаляции и ретинопатии недоношенных (РН). Этот факт подтверждается едиными возрастными параметрами развития первых клинических признаков данных заболеваний и выявленной взаимосвязью нарушений кровотока в ЦНС и сетчатке [5-8, 10].

РН - тяжелое вазопролиферативное заболевание глаз, развивающееся преимущественно у глубоко недоношенных детей на первых месяцах жизни. Частота РН составляет 32-37% среди детей группы риска [11, 12]. Тяжелое течение заболевания может приводить к отслойке сетчатки, слепоте и слабовидению с детства.

Исследования ауторегуляции кровотока у новорожденных детей малочисленны. Основная их масса проводилась на новорожденных поросятах и крысах.

Известно, что ауторегуляция кровотока ЦНС формируется на последних неделях III триместра беременности [13].

У здоровых новорожденных детей уже на 2-й день жизни выявлялась регуляция мозгового кровотока при изменении парциального давления СО2. У новорожденных с выявленными по данным нейросонографии структурными постгипоксическими нарушениями в ЦНС такая регуляция отсутствовала [14]. Колебания церебрального кровотока в первые дни жизни ассоциировались с высокой частотой и тяжестью внутрижелудочковых кровоизлияний [15].

В сетчатке у новорожденных кровоток ауторегулируется в гораздо более узком диапазоне, чем у взрослых, а у недоношенных детей, по мнению ряда авторов [16-18], ауторегуляция совсем отсутствует. Нормальную регуляцию кровотока в сетчатке у недоношенных новорожденных нарушают гипероксигенация и увеличенная поставка токсичного кислорода [16, 19, 20].

Гипероксия в эксперименте приводила к снижению кровотока в сетчатке у новорожденных поросят, но не вызывала снижения кровотока и доставки кислорода в сосудистой оболочке, являющейся основным источником питания сетчатки, что способствовало развитию кислород­индуцированной ретинопатии [21]. У глубоко недоношенных детей, подвергавшихся на 1-й неделе жизни гипер­оксии и гиперкапнии, с высокой частотой выявлялись тяжелые формы РН [22].

По нашим данным, у недоношенных детей с нормально завершившимся васкулогенезом сетчатки до 30-й недели гестационного периода ауторегуляция осуществляется за счет работы гиперкапнического механизма, с 30-й недели начинает превалировать гипероксический механизм ауторегуляции, устойчивая работа которого отмечается с 31-32-й недели [5, 10].

В наших исследованиях было показано, что РН развивается на фоне неадекватной работы биохимической ауторегуляции кровотока в сетчатке глаза. У таких детей с 29-й недели гестационного периода выявлялся выраженный спазм артерий сетчатки, который сохранялся вплоть до развития РН. Неадекватная реакция артериол обнаруживалась на фоне невысоких значений парциального давления кислорода (показатели рО2 были в пределах нормальных значений, не достигая верхней границы) и повышенных - углекислого газа [5, 8, 10].

В последние годы в связи с переходом на новые критерии живорожденности увеличилось количество выживших детей со сроком гестации на момент рождения 24-25 нед. Эта группа недоношенных детей характеризуется глубокой морфологической незрелостью, полиорганной недостаточностью, крайне тяжелым соматическим и нев­рологическим состоянием, высокими смертностью, частотой развития РН и удельным весом случаев задней агрессивной формы РН и РН I зоны.

До сих пор ауторегуляция кровотока в сосудах глаза и ЦНС на первых неделях жизни у детей, рожденных на 24-25-й неделе гестации, не изучалась.

Визуальный осмотр глазного дна у недоношенных детей невозможен до 29-30-й недели гестационного возраста из-за морфологической незрелости и низкой прозрачности роговицы, выраженной сосудистой эмбриональной капсулы хрусталика [12, 23].

Обоснованная в наших работах [5-8] возможность использования индекса резистентности передней мозговой артерии для прогнозирования гемодинамических нарушений в глазной артерии позволила нам провести настоящее исследование.

Цель исследования - изучение биохимической ауторегуляции кровотока в сосудах бассейна внутренней сонной артерии у детей, рожденных на 24-25-й неделе гестации.

Обследовали 18 детей, рожденных на 24-25-й неделе гестации. Масса тела на момент рождения составила 763±138 г. Из исследования были исключены умершие дети.

Офтальмологическое наблюдение осуществлялось с 29-30-й недели гестационного возраста. При первом осмотре выявлялась низкая прозрачность и опалесценция роговиц, выраженная эмбриональная сосудистая капсула хрусталика. Фон глазного дна был серо-желтым. Диск зрительного нерва - бледный. Ретинальные сосуды были очень малой протяженности и визуализировались непосредственно около диска зрительного нерва. Офтальмоскопический осмотр проводился 1 раз в 10 дней, при выявлении РН - 1 раз в 7 дней, при активном течении процесса - 1 раз в 3-5 дней.

По итогам офтальмологического скрининга в исследуемой группе в 100% случаев отмечалось развитие РН с локализацией в заднем полюсе глазного яблока (РН 11+ с локализацией в I-II зоне выявлялась в 53,5% случаев, задняя агрессивная РН - в 37,5%). Первые признаки заболевания выявлялись на 32-33-й неделе гестационного возраста. Всем детям потребовалось проведение профилактической лазеркоагуляции сетчатки.

Ретроспективно проводился анализ историй болезни. Тяжесть состояния новорожденных была обусловлена соматической и неврологической отягощенностью. У всех детей в раннем неонатальном периоде отмечался респираторный дистресс-синдром. Бронхолегочная дисплазия развилась у 15 (77%) детей. Все дети нуждались в длительной дополнительной оксигенотерапии. У всех детей была диагностирована генерализованная врожденная инфекция. У 7 (38%) детей отмечался гнойный менингит. Язвенно-некротический энтероколит формировался у 9 (50%) детей. Диагноз «внутриутробная пневмония» выставлен в 100% случаев. Дистрибутивное состояние отмечено у 5 (28%) детей. Коагулопатия выявлена у 5 (28%) детей, ранняя анемия недоношенных - у 10 (55%). У всех обследованных отмечалось гипоксическое поражение ЦНС. Отмечена высокая частота выявления структурных поражений ЦНС при проведении нейросонографии: перивентрикулярная лейкомаляция развилась у 9 (50%) детей, внутрижелудочковое кровоизлияние III степени - у 9 (50%), II степени - у 5 (28%).

С 25-й по 30-ю неделю гестационного возраста учитывались результаты анализа газового состава капиллярной крови: парциальное давление кислорода и углекислого газа в дни проведения нейросонографии с допплерографией сосудов ЦНС; показатели индекса резистентности передней мозговой артерии по данным допплерографического исследования (нормальные значения для новорожденных 0,64-0,72 до 30-й недели гестационного возраста [3]). Нормальными значениями при исследовании кислородно-основного состава капиллярной крови для данной группы детей считалось рО2 40-60 мм рт.ст.; рСО2 35-45 мм рт.ст., при рН >7,25 [24].

У детей исследуемой группы отмечался высокорезистентный спастический характер кровотока в передней мозговой артерии. Среднее значение систолической скорости кровотока за весь период наблюдения составило 34,2±9 см/с, диастолической - 5,9±1,9 см/с. Среднее значение индекса резистентности было 0,83±0,04 и превышало (>0,8) критическое значение. Исходя из наших предыдущих исследований, можно утверждать, что и в глазной артерии отмечались нарушения кровотока спастического характера [5-8].

До 29-й недели гестационного возраста спастический характер кровотока отмечался на фоне низких (нижняя граница нормы и ниже) значений рО2(см. таблицу).

На 1-й и 2-й неделях жизни (25-я, 26-я недели гестационного периода) по результатам исследования газового состава капиллярной крови у детей отмечалась гипоксемия. Парциальное давление кислорода было ниже нормы: 39,6±4,6 и 37,7±3,6 мм рт.ст. соответственно. Отмечался спастический характер кровотока в передней мозговой артерии, индекс ее резистентности составил 0,82±0,03 на 25-й неделе и 0,85±0,04 на 26-й неделе гестационного периода. Парциальное давление углекислого газа на первых неделях жизни соответствовало нижним значениям нормы и составило на 25-й неделе 38,8±6 мм рт.ст. и на 26-й - 39,8±4 мм рт.ст. Таким образом, гиперкапнический механизм ауторегуляции на этих сроках гестационного периода недостаточно чувствителен. Артериоспазм отмечается при низких значениях парциального давления кислорода (не соответствует нормальному механизму регуляции) и нормальных - углекислого газа, биохимическая ауторегуляция кровотока на этих сроках гестационного периода не выявляется.

С 27-й по 30-ю неделю гестационного периода уровень рО2 соответствовал нижней границе нормы, средние значения составили на 27-й неделе 41±4,8 и на 30-й неделе 40,3±7 мм рт.ст. Уровень рО2 повышался на 27-й неделе до верхней границы нормы - 46,8±6 мм рт.ст. и превышал нормальные значения с 28-й недели, достигая 48±8 мм рт.ст. Отмечалась достоверная разница (р<0,05) между показателями рСО2 на 25-26-й и 28-30-й неделях гестационного возраста. С 28-й недели гестационного возраста средние показатели индекса резистентности передней мозговой артерии были ниже критических значений (<0,8), но статистически значимо не изменялись, т.е. снижение тонуса сосудов и увеличение калибра были весьма умеренные, сохранялся спастический характер кровотока. С 29-й недели гестационного периода выявлялась отрицательная корреляция индекса резистентности с рСО2 (r= –0,35; р<0,05).

Таким образом, в исследуемой группе с 25-й по 30-ю неделю гестационного периода не было выявлено гипоксических механизмов ауторегуляции кровотока. Гиперкапнический механизм, видимо, созревает раньше гипер­оксического, начиная формироваться с 28-й недели гестационного периода. На слабость гиперкапнического механизма ауторегуляции на этих сроках гестационного возраста указывает умеренное, постепенное снижение сосудистого тонуса при превышающих нормальные значениях парциального давления углекислого газа.

По данным литературы [16, 22], устойчивая гиперкапния существенно нарушает регуляцию кровотока у недоношенных, приводит к резкому увеличению глазного кровотока, «глазной гиперемии» и развитию РН в эксперименте. В нашем исследовании стойкое повышение уровня рСО2 выявлялось с 27-й недели гестационного периода, достоверная разница с показателями первых дней жизни отмечалась на 28, 29 и 30-й неделях. Резкое нарастание гиперкапнии приводило к снижению резистентности, увеличению калибра сосудов, притоку крови к тканям и, в конечном итоге, раннему развитию РН, формированию перивентрикулярной лейкомаляции и внутрижелудочковых кровоизлияний. Первые признаки РН в исследуемой группе выявлялись уже на 31-32-й неделе гестационного периода. У детей отмечалась высокая частота выявления внутрижелудочковых кровоизлияний - 77% (14 детей), из них в 50% (9 детей) случаев развивались внутрижелудочковые кровоизлияния III степени с вентрикуломегалией. Кистозная перивентрикулярная лейкомаляция сформировалась в 50% (9 детей) случаев.

Таким образом, в исследуемой группе с 25-й по 30-ю неделю гестационного возраста не были выявлены гипер­оксические механизмы ауторегуляции мозгового кровотока. Гиперкапнический механизм ауторегуляции формировался раньше и выявлялся с 28-й недели гестационного периода. Отсутствие адекватной ауторегуляции кровотока на фоне выраженной морфологической незрелости ЦНС и органа зрения сопровождалось высокой частотой структурных поражений ЦНС и развитием тяжелых форм РН. Стойкая гиперкапния с 28-й недели гестационного возраста предшествовала развитию тяжелых форм РН.