CC BY
22
УДК 616.441 - 08.61
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕТАБОЛИЗМ МОЗГА
У СТАРШИХ ВОЗРАСТНЫХ ГРУПП
ПРИ ПАТОЛОГИИ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
Е.Л. Союстова*, Л.Л. Клименко**, А.И. Деев***, В.Ф. Фокин****
* ГУ клиническая больница № 83,
** Институт химической физики им. H.H. Семенова РАН, Лаборатория медицинской биофизики, *** РГМУ,
**** гу Научный центр неврологии РАМН
Как известно, старение человека сопровождается изменением продукции и метаболизма многих гормонов, в том числе и тиреоидных, что проявляется в увеличении субклинических проявлений, связанных с дисфункцией тиреоидной системы — дистириозом [18]. У лиц пожилого возраста отклонения в функции щитовидной железы наблюдаются намного чаще, чем у более молодых, но важно иметь в виду, что их врачебная диагностика в большинстве случаев за-
* Деев Анатолий Иванович, профессор, Россий-
ский государственный медицинский университет,
Кафедра медицинской биофизики, 117437, Москва,
ул. Островитянова, 1.
труднена, поскольку симптомы этих нарушений «мимикрируют» под другие заболевания, и пациенты часто ищут помощи у специалистов вне сферы эндокринологии. В частности, с дисти-реозом могут быть связаны депрессия, сахарный диабет типа 1, недостаточность коры надпочечников, гипопаратиреоз, аутоиммунное воспаление яичников с ранней менопаузой, миастения, аутоиммунная алопеция, синдром Гужеро—Шег-рена (сухой синдром — недостаточность желез внешней секреции — потовых, слюнных, сальных, слезных), ревматоидный артрит [5]. Такая ситуация вполне объяснима с точки зрения современной медицины, рассматривающей нервную, эндокринную и иммунную систему как
единый структурно-функциональный блок, обладающий всеми признаками понятия «система» (включающего три основных признака: структура, информация, управление) [6]. Центральную роль в механизмах регуляции гомеостаза при эндокринных заболеваниях щитовидной железы играет гипоталамо-гипофизарно-тирео-идная система, т. е. комплекс нейро-эндокринно-го взаимодействия, непосредственно связанный с функциональным состоянием и метаболизмом мозга. Согласно современным представлениям, действие тиреоидных гормонов на мозг связано в основном с изменением его метаболической активности [5,6,13,16,18].
Оценка энергетического метаболизма мозга базируется на анализе мозгового кровотока, электрических характеристик гематоэнцефали-ческого барьера, а также метаболизма глюкозы и кислорода.
Известно, что глубокие структуры мозга, особенно гипоталамические, лимбические и средний мозг, модулируют активность работы эндокринной и иммунной систем. Но и активность нервно-психических процессов может модулироваться эндокринной системой, и, в частности, тиреоидной. В ряде исследований показано, что гипотиреоз связан с уменьшением регионального церебрального кровотока и снижением церебрального метаболизма глюкозы, приводящим к угнетению энергетического метаболизма мозга [13,17].
Процесс старения во многом обусловлен нарушением оптимальной регуляции физиологических процессов, что в первую очередь проявляется в затрудненном выполнении сенсорных и нервно-психических тестов, поэтому часто использующихся в качестве биомаркеров для определения темпов старения. С этой точки зрения высокая чувствительность ЦНС к изменению энергетического метаболизма мозга, в частности, из-за дистиреоза может свидетельствовать о субклинической патологии этой железы задолго до клинического проявления патологического процесса.
В этом аспекте перспективным представляется возможность использования неинвазивного метода регистрации и анализа уровня постоянных потенциалов головного мозга, отражающего сосудистые потенциалы головного мозга и являющиеся показателем интенсивности це-
ребрального энергетического метаболизма [9]. Предполагается, что в генерации этих потенциалов основную роль играет закисление экстраклеточного матрикса при накоплении лактата. Согласно схеме метаболической кооперации, между астроцитарной глией и нейронами, предложенной М. Твасорои1о8, Р.1. Ма^81геШ [22], в глии происходит гликолиз с высвобождением во внеклеточное пространство лактата, который используется нейронами для их энергетического обеспечения на основе окислительного фосфо-рилирования.
По современным представлениям [9,12], основным источником постоянных потенциалов являются потенциалы гематоэнцефалического барьера, при этом основным потенциалобразу-ющим ионом является ион водорода. Понятно, что накопление ионов водорода на границе этого барьера приводит к увеличению разности потенциалов между кровью и ликвором, как это было показано еще К.Б. ТвсЫ^1 с соавт. [23]. По данным экспериментальных измерений на животных, величина постоянных потенциалов описывается уравнением Нернста, она прямо пропорциональна логарифму отношения концентрации протонов в артериальной крови и ликворе.
Данные многочисленных экспериментальных исследований свидетельствуют о связи уровня постоянных потенциалов с показателями церебрального энергетического обмена: потреблением кислорода и глюкозы, накоплением гликогена, концентрацией АТФ и других энергетических метаболитов, а также с соотношением окисленных и восстановленных форм дыхательных ферментов NAD-NADH и с интенсивностью сво-боднорадикального окисления липидов мембран клеток головного мозга. [15,16,19,21,24].
Высокая чувствительность ЦНС к продукции тиреоидных гормонов делают актуальным исследование механизмов взаимодействия неврологической и тиреоидной составляющей ги-поталамо-гипофизарно-тиреоидной метасистемы, касающихся церебрального энергетического метаболизма и его изменения при патологических процессах в щитовидной железе.
Кроме того, известно, что мозг обеспечивает относительно автономную регуляцию продукции тиреоидных гормонов, изменения концентрации которых могут и не определяться во
внутренней среде организма, но влиять на церебральный энергетический гомеостаз и проявляться в изменении уровня постоянного потенциала.
Таким образом, регистрируемые на коже головы потенциалы отражают интенсивность метаболических процессов тех или иных участков мозга и могут служить показателями их функциональной активности. В данной работе предпринята попытка количественно оценить энергетический метаболизм мозга у лиц старшей возрастной группы при патологии щитовидной железы, сопровождающейся изменением тирео-идного статуса.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
У пациентов с патологией щитовидной железы, изменением тиреоидного статуса (198 женщин, средний возраст 54,3 года) измеряли уровень постоянных потенциалов с одновременным определением концентрации гормонов в сыворотке периферической крови (Т3, Т4 и ТТГ).
Группа сравнения состояла из лиц, гормональный статус которых был нормализован лечебным воздействием. Выбор именно этой группы сравнения связан с тем, что патологические нарушения функций щитовидной железы с изменением тирео-идного статуса характерны для лиц старшей возрастной группы. Сравнивать молодых лиц в возрасте 20—30 лет, находящихся на пике физиологической активности, было бы некорректным, поскольку средний возраст основной группы пациентов составлял 54,3 года. Использование для сравнения испытуемых старших возрастных групп требовало бы анализа их тиреоидного статуса, что сложно осуществить вне клинических условий. Исходя из этих соображений, для сравнения была выбрана группа пациентов, эутиреоидный статус которых был достигнут терапевтической коррекцией.
Концентрацию тиреоидных гормонов в сыворотке крови определяли методом иммуноферментно-го анализа на иммуноферментном анализаторе — микроплашечном фотометре DRG E-Liza-Mat 3000, США. Использовали реактивы производства DRG diagnostics, США.
Уровень постоянных потенциалов измеряли с помощью аппаратно-программного диагностического комплекса «Нейроэнергон-01» с входным сопротивлением 1014 Ом, в котором используются методы анализа и топографического картирования постоянных потенциалов, что позволяет оценивать суммарные энергозатраты головного мозга и его от-
дельных областей [9]. Для регистрации потенциалов используются неполяризуемые хлорсеребряные электроды с сопротивлением 30 кОм. Регистрация потенциалов производится неинвазивно, непосредственно от кожи головы в 5 точках: лобной (Р), центральной (С), затылочной (О), правой (Тё) и левой (Ts) височных. Сопротивление кожи во всех точках отведения перед измерением максимально снижается и выравнивается. Статистическую обработку данных проводили с использованием программ 81а1§га1^ и 81а^Иса [1,2,7].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
По данным литературы, гипотиреоз сопровождается уменьшением регионального церебрального кровотока и снижением церебрального метаболизма глюкозы, однако количественные характеристики этого феномена не были определены [10,11,14,20]. С другой стороны, при гипертиреозе чаще отмечаются аффективные расстройства, тремор и тахикардия. Поэтому на первом этапе исследования измеряли монополярные потенциалы (в точках отведения), характеризующие интенсивность метаболизма в регистрируемой области, у пациентов с патологией щитовидной железы и изменением тирео-идного статуса. Данные измерений, усредненные по соответствующим группам пациентов, представлены на рис. 1, 2.
УПП, мВ
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
F
C
O
Рис. 1. Распределение постоянных потенциалов в сагиттальном (Р—С—О) направлении у пациентов с патологией щитовидной железы с различным тирео-идным статусом.
УПП, мВ 30,00
□ гипертериоз щ эутириоз о гипотиреоз
0,00
ТО
с
та
Рис. 2. Распределение постоянных потенциалов в латеральном (ТБ—С—ТЯ) направлении у пациентов с патологией щитовидной железы с различным ти-реоидным статусом.
Как видно из приведенных на рис. 1 и 2 данных, средние значения монополярных постоянных потенциалов по сравнению с таковыми при эутиреозе снижены при гипотиреозе и повышены при гипертиреозе. При гипертиреозе увеличение уровня постоянных потенциалов особенно сильно выражено в затылочной доле, где оно превышает соответствующее значение при эутиреозе в 3 раза. Подобное повышение уровня постоянных потенциалов в затылочной области наблюдалось ранее при ревматических заболеваниях и характеризовало воспалительный процесс. При гипотиреозе наибольшее снижение уровня постоянных потенциалов в 2,2 раза выражено в центральном отведении, что связано с нарушением в стволовых структурах мозга, связанным с гипоталамо-гипофизарной дисфункцией при патологическом процессе в щитовидной железе.
Форма распределения постоянных потенциалов также изменяется в зависимости от тирео-идного статуса. При эутиреозе форма распределения как в сагиттальном, так и в латеральном направлении при условном соединении вершин столбиков на рис. 1 и 2 представляет собой треугольник, направленный вершиной вверх. Такое распределение потенциалов типично для здоровых людей. При гипертиреозе аналогичные треугольники направлены вершиной вниз, что характерно для патологии различного рода и также свидетельствует о дисфункции стволовых гипо-таламических структур мозга. При гипотиреозе отчетливо видно уплощение этих треугольников:
кора головного мозга становится эквипотенциальной, что также характерно для патологии и наблюдалось ранее при системных ревматических заболеваниях высокой стадии [3,4].
Наглядно распределение постоянных потенциалов при различном тиреоидном статусе показано также на лепестковой диаграмме (рис. 3), представляющей собой 5 осей (лучей), выходящих из одной точки, которые соответствуют 5 отведениям потенциалов. Начало луча принято за нулевое значение потенциала. В данной системе обозначений диаграмма распределения потенциалов при эутиреозе представляет собой пятиугольник с превышением потенциала относительно среднего значения по оси О и Т8 и уменьшением по оси Р, С и Тё. В случае гипотиреоза значения потенциалов во всех отведениях ниже, чем при эутиреозе. Характерно, что при гипотиреозе пятиугольник является правильным и по всем осям локальные значения потенциала практически совпадают со средними значениями, что также ассоциируется с эквипо-тенциализацией мозга при высокой активности патологического процесса [15,24].
Топография распределения потенциалов при гипертиреозе характеризуется почти двукратным превышением их уровня (по сравнению с эутиреозом) во всех отведениях. При этом по оси О превышение выражено наиболее сильно, оно было почти 3-кратным. Такое превышение обусловлено повышением церебрального метабо-
та
то
гипертериоз
эутириоз
гипотиреоз
Рис. 3. Диаграмма распределения постоянных потенциалов при различном тиреоидном статусе.
¥
с
лизма при тиреотоксикозе. Повышенное значение уровня постоянный: потенциалов в затылочном отведении также характеризует высокую активность патологического процесса, свидетельствующую об усилении энергетического метаболизма мозга при тиреотоксикозе.
Типичные распределения постоянного потенциала по поверхности коры головного мозга, регистрируемое с помощью прибора Нейроэнер-гон, показаны на рис. 4. Значения уровня постоянного потенциала представлены условным цветом, наглядно характеризующим различия в его распределении при изменении тиреоидного статуса.
При оценке дисперсии показателей по коэффициенту вариации оказалось, что она практически одинакова в случае гипертиреоза и эутиреоза, составляя от 25 до 46%. В случае гипотиреоза дисперсия показателей уровня постоянных потенциалов в группе была больше примерно вдвое: от 63 до 110%. Такая высокая вариативность показателей в случае гипотиреоза может свидетельствовать о существенном нарушении регуляции уровня потенциала при этом состоянии. Наглядно его вариативность при различном тиреоидном статусе показана в виде лепестковой диаграммы на рис. 5.
Таким образом, полученные результаты показывают, что уровень постоянных потенциалов является маркером церебрального энергетического метаболизма и указывает на принципиальное и достоверное различие церебрального энер-
Рис. 4. Схема распределения постоянного потенциала по поверхности головы при различном тиреоид-ном статусе. Внизу представлен возрастной эталон распределения потенциала у женщин в возрасте 54,3 года.
та
Коэффициент вариации значений УПП Р
120% т 100% 80% + 61
ТР
гипертиреоз
эутиреоз
гипотиреоз
Рис. 5. Коэффициенты вариации значений постоянного потенциала при различном тиреоидном статусе.
гообмена у лиц старших возрастных групп при изменении тиреоидного статуса. Гипертиреоз характеризуется усилением энергетического метаболизма, гипотиреоз — его снижением, при эутиреоидном статусе показатели энергообмена приближаются к нормальным. Регистрацию и анализ постоянного потенциала головного мозга можно положить в основу мониторинга диагне-остики дистиреоза при его стертых клинических признаках заболевания.
выводы
1. Уровень постоянного потенциала головного мозга является показателем изменения церебрального энергообмена у лиц старшего возраста при патологии щитовидной железы с изменением тиреоидного статуса.
2. При гипертиреозе по сравнению с эутирео-зом уровень постоянного потенциала головного мозга превышает в затылочной, лобной и височной областях, что ассоциируется с увеличением церебрального энергообмена в соответствующих областях коры головного мозга.
3. При гипотиреозе по сравнению с эутирео-зом выявлено снижение уровня постоянного потенциала во всех областях мозга, что связано со снижением церебрального энергообмена в соответствующих областях коры головного мозга.
4. При гипотиреозе происходит выравнивание его во всех областях головного мозга (экви-
с
потенциализация коры головного мозга), что связано с глубоким нарушением нейроэндок-ринного взаимодействия внутри управляющей гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной системы.
5. Нормализация тиреоидного статуса (эути-реоз) восстанавливает и нормальный уровень постоянного потенциала головного мозга.
ЛИТЕРАТУРА
1. Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ: подход с использованием ЭВМ (Мир, М., 1982).
2. Гланц С. Медико-биологическая статистика, (Практика, М., 1998).
3. Клименко Л.Л., Грызунов Ю.А., Кудряшова Л.П., Турна А.А., Матвеев Г.Н. и др. Биофизика, 1999; 44: 372-377.
4. Клименко Л.Л., Грызунов Ю.А., Кудряшова Л.П., Турна А.А и др. Биофизика, 1999; 44: № 2, 368371.
5. Ни П. Щитовидная железа. Заболевания: лечение и профилактика. М.: ООО «ТД «Издательство Мир книги»; 2006, 104-105.
6. Полетаев А.Б., Морозов С.Г., Ковалев И.Е. Регуля-торная метасистема (иммунонейроэндокринная регуляция гомеостаза). М.: Медицина; 2002. 168.
7. Рунион Р. Справочник по непараметрической статистике. Финансы и статистика. М.; 1982).
8. Фокин В.Ф., Пономарева Н.В., Гаврилова С.И. Вестник РАМН. 1994; № 1: 39-41.
9. Фокин В.Ф., Пономарева Н.В. Энергетическая физиология мозга. М.: Антидор. 2003: 288.
10. Baxter L.R, Schwartz J.M, Phelps M.E., Mazziotta J.C., Guze B.H., Selin C.E., Gerner R.H., Sumida R.M. Arch. Gen. Psychiatry 1989; 46: 243-250.
11. Bench C.J., Friston K.J., Brown R.G., Scott L.C., Frackowiak R.S.J., Dolan R.J. Psychol. Med. 1992; № 22: 607-615.
12. Bradbury M. The concept of a Blood-Brain Barrier. N. Y., 1983, 479.
13. Constant E.L., De Volder A.G., Ivanoiu A., Bol A., La-bar D., Seghers A., Cosnard G., Melin J., Daumerie C. The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 1998; 86 (8): 3864-3870.
14. Dolan R.J., Bench C.J., Brown R.G., Scott L.C., Friston K.J., Frackowiak R.S.J. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry 1992; № 55: 768-773.
15. Kubota M., Nakamura T., Sunami K., Ozawa Y., Nam-ba H., Yamaura A., Makino H. Neurosurg-Rev. 1989; 12: 393-399.
16. Lehmenkuler A., Richter F., Popelman T. Neurosci. Let., 1999; 270: 67-70.
17. Marangell L.B., Ketter T.A., George M.S., Pazzaglia P.J., Callahan A.M., Parekh P., Andreason P.J., Horwitz B., Herscovitch P., Post R.M. Amer. J. Psychiatry.1997; 154 (2): 224-230.
18. Peeters R.P. Thyroid hormones and aging. Hormones (Athens) 2008; 7 (1): 28-35.
19. Rowland V., Andersen R. Progr. Physiol. Phsychol. 1971; 4: 37-51.
20. Schwartz J.M., Baxter L.R., Mazziotta J.C., Gerner R.H., Phelps M.E. JAMA - 1987; 258: 1368-1374.
21. Somjen J. Progr. Neurobiol., 1973; 1: 199-237.
22. Tsacopoulos M., Magistretti P.J. J. Neurosci. 1996; 16 (3):877-85.
23. Tschirgi R.D., Taylor J.L. Amer. J. Physiol., 1958; 195: 7-22.
24. Vanucci S., Seaman L., Brucklacher R., Vanucci R. S. Mol. Cell. Biochem., 1994; 140: 177-184.
Поступила 12.07.2008
ВЫШЛА В СВЕТ НОВАЯ КНИГА! КЛИНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
3-е издание дополненное, с приложениями Под редакцией профессора П.А. Воробьева Издательство НЬЮДИАМЕД 2008 г.
Это издание в 2 раза больше по объему предыдущего
Монография — размышления о качестве медицинской помощи, современном состоянии здравоохранения, рациональных путях его развития. Впервые представлен академический анализ систем лекарственного обеспечения в США, странах Западной и Восточной Европы в сравнение с отечественной системой. Подробно изложена методология фар-макоэкономических (клинико-экономических) исследований, моделирования, методов принятия решений. На многочисленных примерах показаны достижения российских экспертов. Большой раздел посвящен проведению клинико-экономического анализа в медицинской организации, созданию больничного формуляра, стандартов, расчета стоимости медицинских услуг и обоснования тарифов на медицинскую помощь.
Книга адресована главным врачам, начмедам, клиническим фармакологам, членам формулярных комиссий.
М.: Издательство «Ньюдиамед», 2008 г.: 778 с., ISBN 978-5-88107-065-6, формат 60х90/16, твердый переплет, цена 1200 руб., цена с почтовыми услугами 1400 руб. (цена включает НДС 10%).
Адрес: 115446, Москва, Коломенский проезд, 4, ГКБ № 7, Издательство «Ньюдиамед» Тел./факс: 8-499-782-31-09, 8-495-609-13-57 E-mail: mtpndm@dol.ru, www.rspor.ru,www.zdravkniga.net,www.zdrav.net
