CC BY
31
K^/XTlребёнка
¡нфекцп в д1тей / Infections in Children
УДК 616.831.9-002:616.8-009.83:547.466
ПИПА Л.В., СВ1СТ1ЛЫЧ1К т.в. Внницький нацюнальний медичний ун/верситет iм. M.I. Пирогова
ВИВЧЕННЯ ВПЛИВУ ЕКСАЙТОТОКСИЧНИХ AMÍHOKMCAOT НА CTóniHb ПОРУШЕННЯ CBÍAOMOCTÍ ПРИ ГНМНИХ
MEHiHfiTAX У AÍTEÉ
Резюме. Проведене до^дження показало вiрогiднuй зворотний i сильний кореляцтний зв'язок мiж рiвнем збуджуючих нейромедiаторних амшокислот глутамату, аспартату в сироватц кровi й рiвнем свiдомостi за шкалою коми Глазго. При збльшенш концентраци глутамату й аспартату рiвень свiдомостiза шкалою коми Глазго вiрогiдно знижуеться i свiдчить про значний вплив ексайтотоксичних амтокислот на розвиток порушення свiдомостi в дтей, хворих на гншш мешнгти. Выявлено прямий сильний кореляцшний зв'язок мiж концентрациями глутамату й аспартату. При збльшент концентраци глутамату також збыьшуеться концентращя аспартату в сироватц кровi, що свiдчить про значний взаемний вплив цих нейромедiаторiв на концентраци один одного, не виключений взаемопотенцтючий вплив на стутнь порушення свiдомостiу дтей, хворих на гнтш мешнгти. Ключовi слова: метнгт, глутамат, аспартат, порушення свiдомостi.
Вступ
Баи^альний меншпт — найбшьш тяжка й по-ширена шфекцшна патолопя центрально! нервово! системи (ЦНС), що, незважаючи на використання досить ефективно! антибютикотерапп, е фатальною в 5—25 % хворих i викликае невролопчш ускладнен-ня в 30 % пащенпв [4].
Як вщомо, порушення свщомосп е досить частим симптомом, що спостертаеться при не-йроiнфекцiях [8]. Бiохiмiчна основа порушення свщомосп при рiзних станах може базуватись на порушенш обмшу нейромедiаторних амшокислот (глутамат/ГАМК) i моноамшв (допамш/норадре-налiн i серотонiн) [6].
Нейротрансмггери (нейромедiатори) — це ре-човини, що забезпечують передачу нервового iм-пульсу. 1снуе значна кшьюсть медiаторiв: дофамiн, серотонiн, норадреналiн, ацетилхолш, глутамат, ГАМК та iн. [1]. Найбшьш поширеним збуджуючим нейромедiатором ЦНС е амшокислота глутамат [9]. У нормi всi медiаторнi системи знаходяться у вза-емно збалансованих сшввщношеннях. У гострий перiод церебрально! катастрофи спостерiгаеться пщвищення продукцп бiльшостi з медiаторiв. Най-бiльш небезпечним е надмiрне видiлення збуджую-чо! нейромедiаторно! амiнокислоти глутамат. Цей медiатор вщповщае за перезбудження уражених не-йрошв, що визначае розвиток ексайтотоксичностi
або нейротоксичност (англ. to excite — збуджувати). Глутамат надмiрно збуджуе ^метил^-аспартатш рецептори (NMDA), сприяючи неконтрольованому входу кальцш в нейрони, активуючи процеси пере-кисного окислення лiпiдiв, процеси протеолiзу й апоптозу [1, 12].
Аспартат, як i глутамат, вщноситься до збуджуючих амшокислот у ЦНС i здатний також активувати рецепторы NMDA, беручи участь в ексайтотоксич-ностi [10, 11].
Виявлено, що глутаматна ексайтотоксичнiсть вiдiграe патогенетичну роль у церебральному по-шкодженш при гнiйному менiнгiтi (ГМ) [4]. Ко-реляцiю м1ж рiвнем глутамату та тяжшстю ГМ з виникненням невролопчних ускладнень було про-демонстровано в декшькох дослiдженнях. Так, у дослщженш Sprangera М. et al. (1996) висока кон-центрацiя глутамату чггко корелювала з низьким рiвнем свiдомостi. Значним i додатковим джере-лом глутамату пiд час ГМ виявлялися моноцити, якi проникали в субарахнощальний простiр пiд час розвитку захворювання [7].
Було встановлено також, що концентрацiя глутамату в лiкворi чiтко корелюе з концентращею глутамату в сироватцi кровi при ГМ, що досягаеться за
© Пипа Л.В., Свютшьшк Т.В., 2013 © «Здоров'я дитини», 2013 © Заславський О.Ю., 2013
рахунок проникнення мозкового глутамату в кров через великий граддент концентраций та через по-шкоджений гематоенцефалiчний бар'ер, що може використовуватися для вивчення впливу глутамату на перебГг захворювання [5].
Мета дослщження — визначити залежнiсть пору-шення свiдомостi в дiтей, хворих на ГМ, вщ концентраций ексайтотоксичних амшокислот у кровi.
Матер1али та методи
Проведено дослщження зрaзкiв кровi 33 дiтей iз ГМ, яю лiкувaлися в Хмельницькiй iнфекцiйнiй ль кaрнi з 2010 по 2012 рж та 15 здорових дГтей вiком вiд
1 мiсяця до 18 роюв. Визначення в сироватщ кровi в 1-шу добу тсля госпiтaлiзaцГi ексайтотоксичних aмiнокислот глутамату й аспартату проводилось методом iонообмiнноi рiдинно-колонковоi хрома-тографи в Iнститутi бюымп iм. О.В. Пaлaдiнa НАН Украши (м. Кшв). Ступiнь порушення свщомосп визначали за допомогою дитячоi шкали коми Глазго. Обробку результапв проводили за допомогою критерiю Стьюдента i побудови 95% довiрчого ш-тервалу (Д1) для рiзницi середшх, а також методами кореляцiйного й регресивного aнaлiзу з побудовою Д1 для коефiцiентa кореляци.
Результати досл1дження та обговорення
Порушення свiдомостi спостерiгaлось в 11 (33,3 %) хворих, iз яких у 3 (27,3 %) визначалось оглушення, у 7 (63,6 %) сопор i в 1 (9,1 %) — кома. За шкалою коми Глазго хворi дГти з порушенням свь домосп розподiлилися так: 14 бaлiв — у 2 хворих, 12 бaлiв — у 2 хворих, 11 бaлiв — у 2 хворих, 10 бaлiв — у
2 хворих, 9 бaлiв — у 2 хворих i 8 бaлiв — в 1 хворого.
Рiвнi глутамату й аспартату у хворих iз порушенням свщомосп вiрогiдно були бiльшими порiвняно
3 хворими без порушення свщомосп, що вщображе-но в табл. 1.
У здорових дiтей рiвень глутамату становив
68.5 ± 21,1 мкмоль/л i був вiрогiдно меншим, нГж у хворих дiтей iз порушенням свщомосп (95% Д1 156,6—342,9 мкмоль/л) (р < 0,001) та без порушення свщомосп (95% Д1 37,4-106,5 мкмоль/л) (р < 0,001).
У здорових дггей рiвень аспартату становив
15.6 ± 8,2 мкмоль/л i був вГрогщно меншим, нГж у хворих дГтей Гз порушенням свщомосп (95% Д1 54,4-83,1 мкмоль/л) (р < 0,001) та без порушення свщомосп (95% Д1 20,2-46,2 мкмоль/л) (р < 0,001).
Для визначення взаемозв'язку мГж концентра-ц1ею збуджуючих ам1нокислот 1 ступенем порушення свщомосп, що визначався за дитячою шкалою коми Глазго, нами було використано кореляцшний 1 регресивний анал1зи.
Однак якщо кореляц1йний зв'язок 1 дисперсш-ний анал1з дають вщповщь на питання, чи 1снуе взаемозв'язок мiж перем1нними, то регресивний анал1з назначений для того, щоб знайти явну залеж-н1сть. Регресивний анал1з — метод статистично! об-робки даних, що дозволяе за середньою величиною одше! ознаки визначити середню величину шшо! ознаки, кореляц1йно зв'язано! з першою. Р1вняння регресГ! — математичне р1вняння, що описуе за-лежн1сть мiж ознаками, як1 зв'язаш мiж собою. На-приклад, у простш л1н1йн1й регресГ! (регресiя одше! змшно! за 1ншою) передбачаеться, що залежна змш-на у е лшшною функц1ею у = ах + Ь в1д незалежно! змшно! х. Необхщно знайти значення параметр1в а { Ь, при яких пряма ах + Ь буде найкращим чином описувати (апроксимувати) експериментальш точки (х1, у1), (х2, у2), ..., (хп, уп) [2].
Для характеристики якосп апроксимаци в регре-сивному анал1з1 використовуеться коефвдент де-термшаци R2, тобто квадрат коефщента кореляцГ!, що вим1рюеться в процентах вщ 0 до 100 % 1 харак-теризуе ту частку зм1н залежно! змшно!, яка пояс-нюеться моделлю. Чим вище значення коеф1ц1ента детермшаци, тим краща модель [2].
Простим в1зуал1зац1йним способом виявити на-явн1сть взаемозв'язку мiж юльюсними перемш-ними можна, побудувавши д1аграму розс1ювання лшшно! регресГ!. Вона характеризуеться тим, що сума квадрапв вщсташ вщ точок на д1аграм1 до ще! лши м1н1мальна (пор1вняно з ус1ма можливими ль нiями). Коеф1ц1ент парно! кореляцГ! г приймае значення в д1апазош вщ —1 до +1. Чим вище за модулем значення коефщента кореляцГ!, тим сильшший зв'язок мiж ознаками. Вважаеться, що коефщ1енти кореляцГ!, що за модулем бтьш1 за 0,7, свщчать про сильний зв'язок (при цьому коефщ1ент детермшаци > 50 %, тобто ознака визначае другу бГльше нГж на половину). Коефщ1енти кореляцГ!, як1 за модулем менше 0,7 ! бшьше 0,5, свщчать про зв'язок серед-ньо! сили (при цьому коефщ1ент детермшаци менше 50 %, але бГльше 25 %). Коефщ1енти кореляцГ!, що за модулем менш1 вщ 0,5, вказують на слабкий зв'язок (при цьому коефщ1ент детермшаци менший в!д 25 %) [2, 3].
Таблиця 1. Умст збуджуючих нейромедiаторних ам1нокислот у сироватщ кров1 у дтей, хворих на гн1йн1
мен1нпти, з порушенням св'щомостi та без нього (M ± m)
Доба захворювання З порушенням свщомосп, n = 11 Без порушення свщомосп, n = 22 95% Д1 (мкмоль/л) р
Глутамат у сироватц KpoBi (мкмоль/л)
1-ша — 2-га 318,3 ± 139,0 140,5 ± 48,1 111,2-244,2 < 0,001
Аспартат в сироватцi KpoBi (мкмоль/л)
1-ша — 2-га 84,4 ± 20,2 48,8 ± 18,0 21,3-49,6 < 0,001
Якщо значення коефiцiента кореляцп визначено за даними вибiрки, то для ощнки його значення в генеральнш сукупностi зазвичай будуеться довiр-чий iнтервал. Якщо нуль не входить у Д1, значить, iз високою ймовiрнiстю в генеральнiй сукупност не може бути нульового значення коефщента кореляцп, тобто зв'язок мж ознаками iснуе i в генеральнш сукупносп. У такому випадку коефiцiент кореляцп е статистично значимим [2, 3].
На рис. 1 побудована дiаграма лшшно! регресп, що показуе прямий зворотний зв'язок мж концен-трацiею глутамата в сироватш кровi i ступенем по-рушення свiдомостi за шкалою коми Глазго.
Аналiз дiаграми (рис. 1) засвщчив певнi осо-бливостi взаемозв'язку м!ж глутаматом i рiвнем свiдомостi. Визначений коефщент детермiнацГ! R2 = 0,603 свщчить, що в 60,3 % випадюв змiни концентрацп глутамату призводять до змiни рiвня свь домостi за шкалою коми Глазго. Розрахований кое-фiцiент кореляцп становить грозр = —0,77, де гкрит при п-2 = 0,60, тобто г < г , що е статистично зна-
' ' крит розр' ^
чимим (р < 0,05) (95% Д1 для г вщ -1,09 до -0,44). Отримаш данi з використанням критерiю Стьюден-та [1 = 4,68 (1 для а = 0,05 % становить 2,26),
розр крит
вщповщно, гкрит < 1розр] також свiдчать про значимють коефiцiента кореляцп.
Таким чином, виявлено вiрогiдний зворотний i сильний кореляцшний зв'язок мж рiвнем глутамату й рiвнем свiдомостi за шкалою коми Глазго, тобто при збшьшенш концентрацп глутамату рiвень свь домосп знижуеться, що свiдчить про значний вплив глутамату на розвиток порушення свiдомостi у да-тей, хворих на ГМ.
На рис. 2 подана дiаграма лшшно! регресп, що засвщчуе прямий зворотний зв'язок м!ж концен-трацiею аспартату в сироватш кровi i ступенем порушення свщомосп за шкалою коми Глазго.
За аналiзом дiаграми (рис. 2), в 60,1 % випадюв змша концентрацп аспартату призводить до змши рiвня свiдомостi, про що свщчить коефщент детер-мшацп R2 = 0,601. Розрахований коефщент кореляцп становить г = -0,77, де г при п-2 = 0,60, тоб-
розр крит
то г < г , що е статистично значимим (р < 0,05)
крит розр
(95% Д1 для г вщ -1,09 до -0,44). Перевiрка даних iз використанням критерiю Стьюдента [1розр = 4,68 (1 для а = 0,05 % становить 2,26), вщповщно, г < 1 ] також свщчить про значимють коефщь
крит розр
ента кореляцп.
Отже, виявлено вiрогiдний зворотний i сильний кореляцiйний зв'язок мж рiвнем аспартату й рiвнем свiдомостi за шкалою коми Глазго, тобто при збшьшенш концентрац!! аспартату рiвень свiдомостi знижуеться i свiдчить про значний вплив аспартату на розвиток порушення свщомосп в дггей, хворих на ГМ.
Таким чином, i глутамат, i аспартат мають майже iдентичний вплив на ступiнь порушення свщомосп, не виключений потенцiюючий вплив один одного. Кореляцшний аналiз iз використанням коефщен-та рангово! кореляцп Стрмена виявив вiрогiдний прямий високий кореляцшний зв'язок мж кон-центрац1ями глутамату й аспартату, де грозр = 0,86 (г = 0,60), тобто г < г , що е статистично зна-
крит крит розр
чимим (р < 0,05) (95% Д1 для г вщ 0,72 до 1,0), отже, при збшьшенш концентрацп глутамату також збшь-шуеться концентрацiя аспартату в сироватш кров^ що свщчить про значний взаемний вплив цих не-йромедiаторiв, не виключений взаемопотенщюю-чий вплив на стушнь порушення свщомосп у дггей, хворих на ГМ.
Висновки
При збшьшенш концентрацп глутамату й аспартату в сироватш кровi рiвень свщомосп у дiтей, хворих на ГМ, за шкалою коми Глазго знижуеться, про що свщчать зворотш i вiрогiдно сильнi кореляцшш зв'язки мж показниками на дiаграмах регресп, де в обох випадках коефiцiент кореляцп г становить -0,77 (р < 0,05).
При збшьшенш концентрац!! глутамату також збшьшуеться концентрац1я аспартату в сироватш кров^ що свщчить про значний взаемний вплив цих нейромедiаторiв на концентрац!! один одного, не виключений взаемопотенцгоючий вплив на стушнь
15 14 о 13
т 12 го Ц
с 10 * 9
о *
го <
го
у = -0,0098х"+"!5^
Р2 = 0.603
100 200 300 400 500 600 700 Глутамат (мкмоль/л)
Рисунок 1. Взаемозв'язокм'жконцентрац'ею в сироватц кров1 глутамату й р1внем св'щомост'1 за шкалою коми Глазго
15
14
о 13
т 12
ГО 11
< 10
X 9
> 8
о 7
*
га 6
< го 5
* 4
d 3
• •
у = -0,0699х + 16,671
Р2 = 0.601
50 100
Аспартат (мкмоль/л)
150
Рисунок2. Взаемозв'язокм'жконцентрац'ею в сироватц кров! аспартату й р1внем св'щомост'1 за шкалою коми Глазго
порушення свщомосп у дггей, хворих на ГМ, про що свщчить вiрогiдний прямий високий кореляцшний зв'язок м1ж концентрац1ями глутамату й аспартату, де коефщент кореляци r = 0,86 (р < 0,05).
Висою рiвнi глутамату й аспартату роблять зна-чний внесок у розвиток порушення свщомосп у хворих на ГМ, тому блокування ix дй з використан-ням антагошспв NMDA-рецепторiв може сприяти вщновленню свщомосп у хворих i покращувати пе-ребiг захворювання.
Список л1тератури
1. Нейрореаниматология. Выход из комы (терапия посткоматозных состояний) / О.С. Зайцев, С.В. Царенко. — М.: Ли-тасс, 2012. — 120 с.
2. Статистические методы в медико-биологическом эксперименте (типовые случаи): [метод. рекоменд.] / Д.А. Новиков, В.В. Новочадов. — Волгоград: Издательство ВолГМУ, 2005. — 84с.
3. Регрессионный анализ в медико-биологических исследованиях: методические рекомендации / С.А.. Мун, А..Н. Глушков, Т.А.. Штер-нис, СА. Ларин, СА.. Максимов; ГБОУВПО КемГМА Минздравсоц-развития России. — Кемерово: КемГМА., 2012. —115 с.
4. Blockade of NMDA receptor subtype NR2B prevents seizures but not apoptosis of dentate gyrus neurons in bacterial meningitis in infant rats/A. Kolarova, R. Ringer, M. G Täuber, S.L. Leib // BMC Neuroscience. — 2003. — Vol. 4. — P. 21.
5. Brain neuroprotection by scavenging blood glutamate/A. Zlot-nik, B. Gurevich, S. Tkachov//Experimental Neurology. — 2007. — Vol. 203. — P. 213-220.
6. Clauss R.P. Neurotransmitters in coma, vegetative and minimally conscious states, pharmacological interventions/R.P. Clauss// Med. Hypotheses. — 2010. — Vol. 75. — P. 287-90.
7. Excess glutamate in the cerebrospinal fluid in bacterial meningitis/M. Sprangera, S. Krempiena, S. Schwaba [et al.]// Journal of the Neurological Sciences. — 1996. — Vol. 143. — P. 126-131.
8. Fitch M.T., van de Beek D. Emergency diagnosis and treatment of adult meningitis // Lancet Infect. Dis. — 2007. — Vol. 7, № 3. — P. 191-200.
9. Homeostasis of glutamate in brain fluids: an accelerated brain-to-blood efflux of excess glutamate is produced by blood glutamate scavenging and offers protection from neuropathologies / V.I. Teichberg, A.K. Cohen-kashi-malina, A.I. Coopera, A. Zlotnik// Neuroscience. — 2009. — Vol. 158. — P. 301-308.
10. Ncm-D-aspartate: A novel cagedD-aspartatesuitable for activation of glutamate transporters and N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors in brain tissue/ Y.H. Huang, S. Muralidharan, S.R. Sinha [et al.]//Neuropharmacology. — 2005. — Vol. 49. — P. 831-842.
11. Marcaggi P. Release of L-aspartate by reversal of glutamate transporters / P. Marcaggi, N. Hirji, D. Attwell // Neuropharmaco-logy. — 2005. — Vol. 49. — P. 843-849.
12. Zhang X.-M. Kainic acid-induced neurotoxicity: targeting glial responses and glia-derived cytokines / Xing-Mei Zhang, Jie Zhu // Current Neuropharmacology. — 2011. — Vol. 9. — P. 388-398.
OTpuMaHO 03.03.13 □
Пыпа A.B., Свистильник T.B.
Винницкий национальный медицинский университет им. Н.И. Пирогова
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭКСАЙТОТОКСИЧЕСКИХ АМИНОКИСЛОТ НА СТЕПЕНЬ НАРУШЕНИЯ СОЗНАНИЯ ПРИ ГНОЙНЫХ МЕНИНГИТАХ У ДЕТЕЙ
Резюме. Проведенное исследование показало достоверную обратную и сильную корреляционную связь между уровнем возбуждающих нейромедиаторных аминокислот глутамата, аспартата в сыворотке крови и уровнем сознания по шкале комы Глазго. При увеличении концентрации глутамата и аспартата уровень сознания по шкале комы Глазго достоверно снижается, что свидетельствует о значительном влиянии эксайтотоксических аминокислот на развитие нарушения сознания у детей с гнойными менингитами. Выявлена прямая сильная корреляционная связь между концентрациями глутамата и аспартата. При увеличении концентрации глутамата также увеличивается концентрация аспартата в сыворотке крови, что свидетельствует о значительном взаимном влиянии этих медиаторов на концентрации друг друга, не исключено взаимо-потенцирующее влияние на степень нарушения сознания у детей с гнойными менингитами.
Ключевые слова: менингит, глутамат, аспартат, нарушение сознания.
Pypa L.V., Svistilnik T.V.
Vinnytsya National Medical University named after M.I. Pyrogov, Vinnytsya, Ukraine
STUDYING THE EXCITOTOXIC AMINO ACIDS IMPACT ON THE DEGREE OF IMPAIRMENT OF CONSCIOUSNESS IN PURULENT MENINGITISES IN CHILDREN
Summary. The study revealed a strong and significant inverse correlation between the level of excitatory neurotransmitter amino acid of glutamate, aspartate in the blood serum and level of consciousness according to Glasgow Coma Scale. When the concentration of glutamate and aspartate increase, levels of consciousness on Glasgow Coma Scale was significantly reduced, indicating a significant effect of excitotoxic amino acids on the development of cognitive disorders in children with purulent meningitis. There were also found a strong direct correlation between the concentrations of glutamate and aspartate. In increase of glutamate concentration, aspartate concentration in in blood serum increases too, indicating a significant mutual influence of these mediators on the concentration of each other, mutually potentiating effects on the degree of impairment of consciousness is possible in children with purulent meningitis.
Key words: meningitis, glutamate, aspartate, impairment of consciousness.
