CC BY
42
УДК 616.831-005.1 + 577.122.3
ДИНАМИКА СПЕКТРА СВОБОДНЫХ АМИНОКИСЛОТ СЫВОРОТКИ КРОВИ У БОЛЬНЫХ С ИШЕМИЧЕСКИМ ИНСУЛЬТОМ
Б. Н. Бейн, А. А. Ежова
Заболевания головного мозга - одна из ведущих причин заболеваемости, смертности и инвалидности в Российской Федерации. Последствия этих заболеваний отрицательно сказываются на экономике страны и жизни общества в целом, снижают качество жизни больных и их семей [7]. Сказанное выше подчеркивает научную и практическую значимость проблемы профилактики и адекватного лечения сосудистых заболеваний головного мозга, углубленного понимания происходящих структурных и функциональных изменений головного мозга при ишеми-ческом поражении.
Результаты клинико-биохимических исследований свидетельствуют о наличии при цереброваскулярных заболеваниях и особенно сосудистых катастрофах с полиорганной патологией определенных сдвигов в белковом обмене веществ в виде изменения содержания свободных аминокислот в сыворотке крови [3, 5, 6, 8, 9, 10, 19]. Известно, что отдаленные последствия ишемии начинают проявляться на 2-3-м часу, но сохраняются длительно (в течение нескольких месяцев), способствуя в постинсультном периоде про-грессированию процессов атерогенеза и вторичных реакций с диффузным повреждением ткани головного мозга [10]. В этой связи представляет интерес изучение спектра свободных аминокислот крови у больных инсультом в динамике. Однако имеющиеся публикации в научной литературе единич-
ны, получены на устаревшем оборудовании в 90-х годах прошлого века и носят статический характер.
Материалы
и методы исследования
Целью данного исследования явилась оценка патогенетического значения изменения спектра свободных аминокислот сыворотки крови при исследовании динамики баланса аминацидов у больных ишемическим инсультом в острейшем, остром и раннем восстановительном периодах.
С этой целью нами обследованы в острейшем периоде ишемического инсульта 35 больных в возрасте 18-82 лет (63,1±2,4 г.), из них 16 мужчин, 19 женщин (1-я группа); 31 пациент обследован в динамике через 3 недели (2-я группа) и 20 человек - через 3 месяца (3-я группа).
Критериями включения в исследование являлись наличие четкой клинической картины острого нарушения мозгового кровообращения по ишемическому типу, атеротромботического или кардиоэмбо-лического генеза разной степени тяжести, госпитализация пациентов в первые 5 суток развития заболевания. Критериями исключения были наличие у больных геморрагического и смешанного инсульта; системных заболеваний соединительной ткани; признаков заболеваний почек, печени, желудоч-
но-кишечного тракта, щитовидной железы, могущих влиять на результаты исследований. Также исключались больные со злоупотреблением алкоголем в анамнезе и с необычной культурой питания.
Проводили исследование соматического и неврологического статусов пациентов по общепринятым методикам. Для объективизации тяжести состояния, выраженности неврологического дефицита использовали балльную шкалу №Н [11]. Согласно ей, с инсультом средней тяжести было 27 человек (балл на момент госпитализации составлял от 3 до 13) и с тяжелым - 8 (балл >14). С нарушением сознания в острейший период инсульта было 6 человек, с ясным сознанием - 29.
Группа контроля включала 22 практически здоровых добровольца, у которых в анамнезе не было указаний на острое нарушение мозгового кровообращения.
Содержание свободных аминокислот в пробах сыворотки крови определяли методом ионообменной хроматографии с помощью анализатора аминокислот LC5001 фирмы «Биотроник» (Германия), оснащенного автоматической системой обработки данных «СгошаЮрас С-ИЗА» фирмы «Шимадзу». Забор крови у обследованных осуществляли из локтевой вены натощак. Изучены следующие 18 аминокислот: валин (вал), лейцин (лей), изолейцин (иле), треонин (тре), лизин (лиз), метионин (мет), триптофан (три), фенила-ланин (фен), аспарагиновая кислота (асп), серин (сер), глутаминовая кислота (глу), про-лин (про), глицин (гли), аланин (ала), цистин (цис), тирозин (тир), гистидин (гис), аргинин (арг).
При статистической обработке результатов применяли пакет STATISTICA 6.0. Данные представлены в виде среднего арифметического и его ошибки (М±т). Достоверность различий между основной и контрольной группами, а также в разные сроки у больных
инсультом устанавливали с помощью критерия Стьюдента. Для изучения взаимосвязи между признаками применяли ранговый коэффициент Спирмена (г). Различия средних и показатели связи считались значимыми при р<0,05.
Результаты
исследований и обсуждение
Выполненные исследования свидетельствуют о том, что аминокислотный спектр сыворотки крови у пациентов с ишемиче-ским инсультом в острейший, острый и ранний восстановительный периоды по качественному составу аминокислот изменений не претерпел.
Количественная перестройка аминокислотного баланса у больных с ишемическим инсультом в острейшем периоде заболевания (1-я группа) характеризовалась повышением среднего уровня всех аминокислот, кроме треонина. Достоверно были увеличены уровни 12 свободных аминокислот сыворотки крови, в частности, валина, лейцина, изо-лейцина, лизина, метионина, фенилаланина, аспарагиновой кислоты, серина, пролина, тирозина, гистидина и аргинина. Среднее содержание остальных аминокислот имело незначительные отклонения от контрольных показателей (таблица).
Можно полагать, что ведущим инициальным фактором, обусловливающим изменение аминокислотного спектра крови при острой ишемии мозга, является интенсификация белкового обмена, происходящая в связи с гиперфункцией корково-подкорко-вых структур, сердечно-сосудистой системы и надпочечников. Кроме того, в зоне ишемии усиливаются протеолитические процессы, ведущие к усилению распада белков в мозговой ткани и высвобождению аминокислот [1, 3].
Достоверных различий в содержании свободных аминокислот в сыворотке крови
Изменение содержания свободных аминокислот (мг/л) сыворотки крови у больных в острейший, острый и ранний восстановительный периоды инсульта (М±т)
Аминокислота Контроль 1-я группа, п=35 2-я группа, и=31 3-я группа, и=20
Незаменимые аминокислоты
вал 30,9±2,5 36,7±1,4 * 37,2±1,4 * 37,4±2,2
лей 25,9±3,4 37,2±3,1 *# 32,6±1,6 * 24,6±1,6
иле 12,6±0,9 18,4±1,6 * 16,2±1,0 * 14,4±0,8
тре 62,6±4,3 57,8±3,3 57,0±3,5 63,1±3,3
лиз 29,0±2,8 38,7±2,8 * 34,9±1,6 * 30,7±1,4
мет 9,0±0,6 12,2±1,0 *# 9,2±0,4 + 8,6±0,5
три 16,5±0,7 17,8±1,7 # 16,8±1,1 24,9±2,9 *
фен 21,0±4,3 29,0±2,3* 28,2±1,7 * 22,0±1,8
Заменимые аминокислоты
асп 14,9±2,4 20,4±2,6 *# 16,9±1,4 10,7±1,0
сер 19,5±1,8 39,1±5,7 *# 28,8±1,1 *+ 24,5±1,3 *
глу 52,0±4,9 60,2±4,2 # 55,7±2,9 36,2±2,6 *
про 54,8±3,9 71,2±3,7 * 76,1±3,3 * 60,7±3,0
гли 22,6±2,4 26,1±1,8 # 27,5±2,4 18,6±1,5
ала 45,1±5,4 49,6±2,0 51,1±1,6 46,1±2,6
цис 10,0±0,7 12,5±1,2 16,3±1,7 10,5±0,7
тир 16,9±1,7 25,3±3,0 * 24,5±2,5 * 16,9±0,8
гис 34,0±4,8 47,1±4,1 * 42,6±2,8 * 37,1±1,8
арг 16,6±2,6 30,4±3,0 * 27,1±3,0 * 21,3±1,7 *
Примечание. * — р<0,05, достоверность различий по отношению к здоровым; # — р<0,05, достоверность различий по отношению к 3-й группе; +— р<0,05, достоверность различий по отношению к 1-й группе.
у госпитализированных больных с разной степенью тяжести инсульта и с нарушением или без нарушения сознания выявлено не было. Среднее содержание глутаминовой кислоты сыворотки крови в острейший период заболевания было выше, но достоверно не отличалось от контроля. Обнаружено влияние полового диморфизма на уровень глицина. Так, средний уровень глицина у женщин составил 29,4±3,0 мг/л, у мужчин - 22,3±1,2 мг/л.
Наличие у больных сахарного диабета или нарушения толерантности к глюкозе достоверно влияло на концентрацию двух аминокислот - аланина и глутаминовой кислоты, средний уровень которых оказался ниже, чем у пациентов без нарушения углеводного обмена. Среднее их содержание: глутаминовой кислоты - соответственно, 38,9±5,2, б4,5±4,6 мг/л, аланина - 40,8±3,7 и 51,4±2,1 мг/л (р<0,05). Эти аминокислоты относятся к гликогенным аминокислотам,
т. е. они используются в процессе глюконео-генеза, что и происходит при сахарном диабете [2].
При анализе зависимости между максимальным размером очага ишемии по данным компьютерной томографии головного мозга и содержанием аминокислот сыворотки крови установлены прямые корреляции с концентрацией цистина (г=0,9, р<0,05) и обратные корреляции с концентрацией треонина (г=-0,9, р<0,05) у больных в острейший период инсульта.
У больных 2-й группы оставался повышенным уровень 10 аминокислот: валина, лейцина, изолейцина, лизина, фенилалани-на, серина, пролина, тирозина, гистидина, аргинина. Среднее содержание этих аминокислот, кроме валина и пролина, устанавливалось ниже их уровня по сравнению с 1-й группой. Таким образом, к концу острого периода заболевания намечается тенденция к нормализации обмена аминокислот, хотя достоверно снижалась только концентрация серина и метионина (см. таблицу).
У 28 больных, у которых к концу острого периода заболевания на 3-й неделе отмечалось общее улучшение самочувствия с регрессом неврологической симптоматики, уровень тирозина был ниже, чем у тех пациентов, состояние которых оставалось без динамики (4 человека) или где имел место летальный исход (3 человека). Соответственные значения содержания тирозина в указанных подгруппах наблюдений составили 22,1±1,3, 45,9+23,9 и 28,0±7,5 мг/л. Известно, что тирозин, кроме использования в синтезе белков, выступает в разных тканях предшественником таких соединений, как катехола-мины, тироксин, меланины. В щитовидной железе синтезируются и выделяются гормоны из йодтиронина: тироксин (тетрайодти-ронин) и трийодтиронин [2]. Можно предположить у больных ишемическим инсультом замедление перехода тирозина в гормоны
щитовидной железы. Снижение уровня в крови этих гормонов увеличивает риск развития ишемического инсульта [16].
В острый период заболевания у пациентов с повторным и впервые возникшим ише-мическим инсультом выявлены достоверные различия по содержанию пролина и сери-на. Так, у больных с повторным инсультом среднее содержание серина составило 32,9± ±2,5 мг/л, а пролина - 62,9+4,9 мг/л, тогда как у лиц с впервые возникшим инсультом - 28,0±1,3 и 78,6+3,5 мг/л соответственно.
В 3-й группе в раннем восстановительном периоде средний уровень триптофана, серина и аргинина персистировал на более высоких цифрах, чем в контрольной.
По сравнению с острейшим периодом инсульта у больных в ранний восстановительный период наблюдали достоверное снижение концентрации лейцина, метиони-на, аспарагиновой кислоты, серина, глутами-новой кислоты, глицина и повышение триптофана (см. таблицу).
Уровень глутаминовой кислоты в 3-й группе оказался достоверно ниже по сравнению с таковым в 1-й группе и с таковым у здоровых. Возможной причиной этого могло быть замедление образования в цикле трикарбоновых кислот а-кетоглутаровой кислоты и усиленное поглощение тканями глютаминовой кислоты у больных в раннем восстановительном периоде инсульта [9].
Как показали наши исследования, у больных, перенесших инсульт, наблюдается определенная динамика спектра свободных аминокислот сыворотки крови. В целом отмечалась тенденция к повышению концентрации свободных аминокислот сыворотки крови от их контрольных значений. При этом в острейшем периоде инсульта было повышено содержание 12 аминокислот, в остром периоде - 10, а в раннем восстановительном - только 3 аминокислот сыворотки
крови. Динамика некоторых аминокислот в острейшем и раннем восстановительном периодах показана на рис. 1.
вал лей ипе рлет три Фен эсп г пу про тир
Рис. 1.Динамика концентрации свободных аминокислот (мг/л) у пациентов в острейшем и раннем восстановительном периодах инсульта
Мониторинг спектра аминокислот позволил выявить особенности флуктуаций некоторых аминокислот. Так, уровень двух аминаци-дов - аргинина и серина - был достоверно повышен во всех трех группах по сравнению с контролем. При этом параметры серина были достоверно выше в 1-й группе по сравнению с 3-й. Динамика среднего значения этих аминокислот у больных представлена на рис. 2. Кроме того, концентрация аргини-
40 35 30 25 20 15 10 5 0
□ 1-я группа
Серин Аргинин
Рис. 2. Динамика среднего содержания аргинина и серина в сыворотке крови у больных (мг/л) от момента развития ишемического инсульта
на и серина снижалась по мере увеличения срока от начала инсульта.
Такая динамика указанных аминокислот, по-видимому, обусловлена их физиологическим значением в обменных процессах. В частности, серин необходим для полноценного обмена жиров и жирных кислот, мышечного роста, поддержания иммунной системы. Это важный участник образования цистеина из метионина. В эксперименте на клетках мозга мышей показано, что серин синтезируется астроцитами в ответ на образование глутамата при ишемии мозга, так как он играет важную роль в защите клеток от повреждения [17]. Аргинин выполняет в организме не менее важные функции: участвует в синтезе мочевины, служит источником оксида азота, используется в синтезе креатина. В поддержании гомеостаза этой аминокислоты в плазме крови существенную роль играют почки. Повышение уровня аргинина, вероятно, детерминировано замедлением превращения этой аминокислоты до конечных продуктов.
Таким образом, результаты проведенных исследований дополняют и конкретизируют представления о патохимической сущности нарушений обмена веществ у больных ише-мическим инсультом. Принимая во внимание выраженное постоянство свободных аминокислот сыворотки крови, можно считать, что выявленные нарушения обмена аминокислот в разные периоды инсульта свидетельствуют о дисрегуляторных расстройствах центральной нервной системы - ее надсегментарных вегетативных уровней - и могут быть индикатором сопутствующих инсульту глобальных метаболических сдвигов. Можно предположить, что дисфункция аминокислотного обмена вторично усугубляет последствия сосудистой катастрофы. С другой стороны, тенденция изменений спектра аминокислот у выживших больных объективизирует са-ногенетические реакции у пациентов после ОНМК.
Выводы
1. После возникновения ишемического инсульта - в острейшем, остром и раннем восстановительном периодах - у больных содержание свободных аминокислот сыворотки крови претерпевает определенную динамику в виде начального значительного прироста их уровня с последующим снижением концентрации по мере увеличения времени от момента ОНМК.
2. Уровень двух заменимых аминокислот - аргинина и серина - сохраняется достоверно повышенным во всех изучаемых периодах ишемического инсульта.
3. Не выявлено достоверных различий в спектре свободных аминокислот сыворотки крови у пациентов со средней и тяжелой степенью тяжести инсульта, что, возможно, обусловлено небольшой выборкой наблюдений. В то же время снижение уровня тирозина в острой фазе инсульта совпадало с регрессом неврологического эффекта. Уровень глутаминовой кислоты и аланина у больных коррелирует с нарушениями углеводного обмена (сахарный диабет) в острейший период заболевания.
Библиографический список
1. Бейн, Б. Н. Особенности течения, нейро-гормонального реагирования и терапии латерализованных ишемий мозга в остром периоде: метод. рекомендации/Б. Н. Бейн, А. Ф. Пэма.- Киров: КГМИ, 1995.- 15 с.
2. Биохимия: учебник. 3-е изд., испр./под ред. Е. С. Северина- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005.784 с.
3. Гусев, Е. И. Содержание свободных аминокислот в плазме и эритроцитах крови у больных в остром периоде ишемического инсульта/Е. И. Гусев, Ф. Е. Горбунов//Журн. невропатол. и психиатр. им. Корсакова.-1981.- Т. 81.- Вып. 9.- С. 1308-1313.
4. Дэвени, Т. Аминокислоты, пептиды и белки: пер. с англ./Т. Дэвени, Я. Гергей.- М., 1976.
5. Кулеш, С. Д. Особенности метаболизма нейроактивных аминокислот в остром периоде ишемического инсульта/С. Д. Кулеш, Е. М. Дорошенко //Журн. невропатол. и психиатр.- 2000.- № 5.- С. 64-65.
6. Лужбин, А. В. Диагностическое значение количественного определения свободных аминокислот в сыворотке крови на пластинках «Фиксион 50x8» в острейшем периоде мозговых инсультов/А. В. Лужбин// Лабор. дело.- 1980.- № 4.- С. 217-219.
7. Опыт использования кортексина в амбулаторной неврологической практике у больных с хроническими церебровас-кулярными нарушениями/А. Н. Бойко, Т. Т. Батышева и др.//Журн. неврологии и психиатр.- 2006.- № 5.- С. 25-29.
8. Рыбачук, И. А. Обмен аминокислот и микроэлементов у больных гипертонической болезнью/И. А Рыбачук, В. И. Денисюк// Врачебное дело.- 1976.- № 7.- С. 73-76.
9. Савенко, С. Н. Аминокислотный спектр сыворотки крови у больных гипертонической болезнью с нарушениями мозгового кровообращения/С. Н. Савенко, И. К. Владковский//Журн. невропатол. и психиатр.- 1971.- Т. 71.- № 9.- С. 13311336.
10. Старченко, А. А. Клиническая нейроре-аниматология: руководство для врачей. 2-е изд., доп./А А. Старченко; под общ. ред. акад. РАМН, проф. В. А. Хилько.- М., 2004.- 944 с.
11. Федин, А. И. Интенсивная терапия ишемического инсульта/А. И. Федин, С. А. Румянцева.- М.: Медицинская книга, 2004.284 с.
12. Хлыбова, С. В. Роль системы L-аргинин-оксид азота в регуляции висцеральных функций и обеспечении гестационно-го процесса/С. В. Хлыбова, В. И. Циркин, С. А.Дворянский.- Киров, 2007.- 178 с.
13. Шамрай, Е. Ф. Клиническая биохимия/ Е. Ф. Шамрай, А. Е. Пащенко.- М.: Медицина, 1970.- 336 с.
14. Alevizaki, M. Low triiodothyronine: a strong predictor of outcome in acute stroke patients/M. Alevizaki, M. Synetou, K. Xynos// Eur. J. Clin. Invest.- 2007.- Vol. 37(8).-P. 651-657.
15. Cerebrolysin enhances functional recovery following focal cerebral infarction in rats/ J. Ren, D. Sietsma, S. Qiu et al.//Restor. Neurol. Neurosci.- 2007.- Vol. 25(1).- P. 25-31.
16. Free thyroxine index and risk of stroke: results from the National Health and Nutrition Examination Survey Follow-up Study/A. I. Qureshi, F. K. Suri, A Nasar et al. //Med. Sci. Monit.- 2006.- Vol. 12(12).-P. 501-506.
17. Glutamate reduces secretion of l-serine in astrocytes isolated from stroke-prone spontaneously hypertensive rats/K. Yama-gata, Y. Shoji, T. Terashima, H. Yokogoshi// Neuroscience.- 2006.- Vol. 143(3).- P. 729737.
18. Herrmann, W. Review of the role of hyperhomocysteinemia and B-vitamin deficiency in neurological and psychiatric disorderscurrent evidence and preliminary recommendations/W Herrmann, S. Lorenzl, R. Obeid//Fortschr. Neurol. Psychiatr.-2007.- Vol. 75(9).- P. 515-527.
19. L-arginine levels in blood as a marker of nitric oxide-mediated brain damage in acute stroke: a clinical and experimental study/ A. Armengou, O. Hurt ado, R. Leira et al.// J. Cereb. Blood Flow. Metab.- 2003.-Vol. 23(8).- P. 978-984.
20. Neuroprotective actions of a histidine analogue in models of ischemic stroke/ S. C. Tang, T. V. Arumugam, R. G. Cutler et al.//}. Neurochem.- 2007.- Vol. 101(3).-P. 729-736.
21. The nitric oxide donor LA 419 decreases ischemic brain damage//. Serrano, A. P. Ferndez, R. Marthnez-Murillo et al.//Int. J. Mol. Med.- 2007.- Vol. 19(2).- P. 229-236.
B. N. Bein, A. A. Ezhova
DYNAMICS OF BLOOD SERUM FREE AMINO ACID SPECTRUM IN PATIENTS WITH ISCHEMIC STROKE
The aim of the study was to estimate pathogenetic significance of changes in free amino acid spectrum of blood serum among patients with ischemic stroke at the most acute, acute and early restoration periods. During all periods of ischemic stroke studied, there is a tendency towards growing of blood serum free amino acid concentrations from control values and their lowering as the time from the onset of disease increases. The level of two replaceable amino acids - arginine and serine -was authentically found to be increased at all periods of ischemic stroke studied. No reliable differences in blood serum free amino acid spectrum among patients with average and severe degree of the stroke were revealed. The level of glutamine acid and alanine in patients correlates with carbohydrate metabolism disorders (diabetes mellitus at the most acute period of the disease.
Keywords: free amino acid spectrum of blood serum, ischemic stroke, periods.
Кировская государственная медицинская академия
Материал поступил в редакцию 22.02.2008 © Бейн Б. Н., Ежова А А., 2008
