CC BY
13
Результаты исследований
DOI: 10.24412/2071-5315-2023-12956
Показатели энергетического обмена мышечной ткани при идиопатической мышечной дистонии
^ О.О. Бушуева1, 2, Е.А. Антипенко1, А.В. Дерюгина3
1 Кафедра неврологии, психиатрии и наркологии ФДПО ФГБОУВО "Приволжский исследовательский медицинский университет " Минздрава России, Нижний Новгород 2 ГБУЗ НО "Городская больница № 33"Ленинского района города Нижнего Новгорода 3 Институт биологии и биомедицины ФГАОУ ВО "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского"
В основе патогенеза мышечной дистонии могут лежать разные нейробиологические механизмы, однако конечным звеном является мышечная ткань. Целью исследования явилось изучение метаболических показателей в мышцах, вовлеченных в гиперкинез, у пациентов с идиопатической мышечной дистонией. Было обследовано 84 пациента с диагнозом идиопатической мышечной дистонии, включающей синдром цервикальной дистонии. В группу контроля вошло 10 условно здоровых лиц. Тяжесть цервикальной дистонии оценивалась по TWSTRS (шкала оценки тяжести спастической кривошеи Западного Торонто) и шкале Tsui. У всех участников исследования был проведен забор биоптата из трапециевидной мышцы с последующим определением уровней аденозинтрифосфорной кислоты, лактата и 2,3-ди-фосфоглицериновой кислоты. Были выявлены метаболические изменения мышечной ткани в виде снижения показателей аденозинтрифосфорной и 2,3-дифосфоглицериновой кислот и повышения уровня лактата. Таким образом, у пациентов с дистонией имеются метаболические изменения мышечной ткани, что открывает возможности для дальнейшего изучения патогенетических путей заболевания.
Ключевые слова: дистония, мышцы, метаболические изменения, аденозинтрифосфорная кислота, лактат.
Введение
Мышечная дистония — экстрапирамидный синдром, в основе которого лежит изменение функционирования подкорковых ганглиев в виде активации прямого пути с подавлением непрямого пути. Клиническим проявлением мышечной дис-тонии служит дистонический гиперкинез с активацией нескольких групп мышц и формированием патологической позы [1]. В настоящее время не существует единой концепции патогенеза заболевания в связи с не до конца установленной его этиологией, однако развитие методов нейрови-
Контактная информация: Бушуева Ольга Олеговна, ol.bushueva@mail.ru
зуализации, генетики, нейрофизиологии способствует накоплению данных о разных патогенетических путях, в основе которых лежит нарушение функционирования подкорковых ганглиев.
Проведенные исследования изменений мышечной ткани при врожденных дисто-ниях включали морфологическое описание вовлеченной мышечной ткани. В био-птатах грудино-ключично-сосцевидной мышцы по данным электронной микроскопии было выявлено большое количество фибробластов и мезенхимоподобных клеток [2]. Также было выполнено множество работ, в которых изучалось воздействие ботулинического токсина типа А (БТА)
Иднопатнческая мышечная дистония
на мышцы. Так, согласно исследованию R.M. Olson et al., при повторных инъекциях БТА у пациентов с блефароспазмом по данным морфометрии наблюдалось значительное уменьшение средней площади поперечного сечения мышечных волокон, что указывает на мышечную атрофию [3].
При исследовании структурных изменений в круговой мышце глаза обезьяны после введения БТА по данным световой и электронной микроскопии наблюдалась атрофия мышечных волокон, однако эти структурные изменения мышц оказались обратимыми и не включали видимые долгосрочные последствия [4].
L. Mathevon et al. в систематическом обзоре, посвященном изучению структурных изменений мышц после воздействия БТА, сделали вывод, что инъекции БТА приводят к структурным изменениям в мышцах в виде их атрофии, вероятно, с не полностью обратимым ремоделированием мышечных сократительных белков, а также к изменению эластичности мышц [5]. Таким образом, БТА, возможно, оказывает влияние на структуру и биоэнергетическое состояние мышечных волокон.
Сокращение мышечного волокна зависит от ряда факторов, одним из которых является интенсивность мышечной нагрузки. При легкой и кратковременной нагрузке мышцы используют креатининфосфоки-назную реакцию для быстрого ресинтеза молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). При нагрузке умеренной интенсивности включаются механизмы окислительного фосфорилирования, что возможно при достаточном количестве кислорода. При интенсивных нагрузках мышца вынуждена использовать гликолитический путь получения энергии, запускающийся в анаэробных условиях и приводящий к повышению уровня лактата.
Мышечная ткань, вовлеченная в дисто-нический гиперкинез, находится в состоянии постоянного гипертонуса, испытывая гипоксию, и, вероятно, нуждается в большем расходе энергетических метаболитов.
В связи с этим представляется важным изучение концентрации АТФ, 2,3-дифосфо-глицериновой кислоты (2,3-ДФГ) и лактата в мышечной ткани.
Целью исследования являлось изучение метаболических показателей в мышцах, вовлеченных в гиперкинез, у пациентов с идиопатической мышечной дистонией.
Материал и методы
Диагноз устанавливался на основании критериев и классификации консенсусного комитета от 2013 г. [6]. Критерии включения в исследование: возраст пациентов от 18 до 65 лет; наличие установленного диагноза идиопатической мышечной дистонии с преобладанием синдрома цервикальной дистонии; подписанное информированное согласие на участие в исследовании. Критерии невключения в исследование: беременность и период лактации; комбинированная дистония (дистония в сочетании с другими неврологическими синдромами); мультифокальная дистония в связи с трудностью забора материала; наличие аутоиммунных, онкологических и нейродегенера-тивных заболеваний в анамнезе; отягощенный семейный анамнез по двигательным расстройствам; отказ пациента от участия в исследовании. Генетическое обследование пациентов не проводилось.
Обследовано 84 пациента с установленным диагнозом идиопатической мышечной дистонии, из них 17 мужчин (20,2%) и 67 женщин (79,8%). В 38 случаях имела место цервикальная мышечная дистония, в 36 и 10 случаях — сегментарная и генерализованная формы дистонии с преобладанием синдрома цервикальной дистонии соответственно. У мужчин медиана (1-3-й квартиль) (Ме (Q1—Q3)) возраста составила 46 (36—54) лет, у женщин — 52 (46—62) года. В целом по группе Ме (Q1—Q3) длительности заболевания составила 10 (5—21) лет, длительности ботулинотерапии — 3 (2—7) года. Группа контроля включала 10 условно
Результаты исследований
здоровых лиц (5 мужчин, 5 женщин; Me (Qj—Q3) возраста 53 (46—58,5) года).
Все пациенты подписали информированное согласие на участие в исследовании, им было проведено комплексное клинико-неврологическое обследование, включавшее сбор анамнеза, неврологический осмотр, оценку выраженности синдрома цервикальной дистонии по шкале оценки тяжести спастической кривошеи Западного Торонто (Toronto Western Spasmodic Torticollis Rating Scale, TWSTRS) и шкале Tsui. Все пациенты получали регулярные инъекции БТА. Оценка степени выраженности цервикальной дистонии проводилась перед очередной инъекцией БТА; Me (Qt—Q3) тяжести цервикальной дистонии до проведения ботулинотерапии по TWSTRS составила 31 (25—44) балл, по шкале Tsui — 7 (6—11) баллов.
У всех участников исследования был проведен забор мышечного биоптата из трапециевидной мышцы с использованием полуавтоматических игл гильотинного типа DS GBL 16Gx15 см (Tsunami Medical, Италия) с последующим определением концентрации АТФ, 2,3-ДФГ и лактата.
Определение концентрации АТФ и 2,3-ДФГ проводили спектрофотометриче-ским неэнзимотическим методом по количеству неорганического фосфата (Pi).
Определение концентрации АТФ: в пробирку отмеряли 1 мл ТХУ-фильтрата (ТХУ — трихлоруксусная кислота), добавляли 1 мл 2 М HCl и проводили гидролиз в кипящей водяной бане 7 мин, после чего пробирку охлаждали в холодной воде. Затем 1 мл гидролизата переносили в другую пробирку и нейтрализовали равным объемом 2HNaOH в 0,5 мл охлажденного и нейтрализованного гидролизата, определяли неорганический фосфор, в состав которого входил P отцепившийся от АТФ после гидролиза, и Pi до гидролиза (пробирка 1).
Определение концентрации 2,3-ДФГ: из оставшейся части ТХУ-фильтрата (1,5 мл) удаляли нуклеотиды (активируемый тромбином ингибитор фибринолиза, адено-
зиндифосфат, АТФ) путем адсорбции на активированном угле: в пробирки вносили 100—150 мг активированного угля, тщательно перемешивали и встряхивали в течение 5 мин, центрифугировали 5 мин при 3000 об/мин и центрифугат фильтровали через беззольный (безфосфорный) фильтр. В 0,5 мл фильтрата определяли Р. (пробирка 2), находящийся в пробе до гидролиза. Оставшиеся 0,5 мл фильтрата подвергали озолению.
Статистический анализ проводился с использованием программы StatTech V. 2.8.8 (ООО "Статтех", Россия).
Количественные показатели оценивались на предмет соответствия нормальному распределению с помощью критерия Колмогорова—Смирнова (при числе обследованных более 50). Количественные показатели, имеющие нормальное распределение, представлены в виде М ± SD (средняя арифметическая величина ± стандартное отклонение) и 95% доверительного интервала (ДИ). В случае отсутствия нормального распределения количественные данные описывались с помощью Ме (Q1—Q3). Сравнение 2 групп по количественному показателю, распределение которого отличалось от нормального, выполнялось с помощью и-критерия Манна—Уитни. Сравнение 2 групп по количественному показателю, имеющему нормальное распределение, при неравных дисперсиях выполнялось с помощью ^критерия Уэлча.
Исследование было одобрено локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО "Приволжский исследовательский медицинский университет" Минздрава России (протокол № 10 от 26.06.2020 г.).
Результаты
При исследовании содержания АТФ в мышечной ткани у пациентов с дистони-ей (п = 84) было выявлено статистически значимое снижение этого показателя в сравнении с группой контроля (п = 10): Ме
Иднопатнческая мышечная дистония
(Q1-Q3) 0,229 (0,137-0,979) против 1,891 (1,803—1,979) ммоль/л (р = 0,004).
При оценке содержания 2,3-ДФГ также было выявлено статистически значимое снижение этого показателя у пациентов с дистонией в сравнении с группой контроля: Ме 1,170 (0,627—4,283) против 9,149 (7,581— 11,863) ммоль/л (р = 0,002).
При исследовании содержания лактата в мышечной ткани, напротив, было выявлено статистически значимое повышение этого показателя у пациентов с мышечной дистонией в сравнении с группой контроля: 3,795 ± 0,886 (95% ДИ 3,412—4,178) против 0,430 ± 0,143 (95% ДИ 0,293—0,562) ммоль/л (р < 0,001).
Следует уточнить, что показатели АТФ, 2,3-ДФГ и лактата не зависели от пола, возраста, длительности и тяжести болезни.
При оценке связи АТФ и лактата была установлена обратная корреляционная связь заметной тесноты по шкале Чеддока (р = —0,539; р = 0,012).
Обсуждение
Полученные результаты позволяют заключить, что у пациентов с мышечной дистонией показатели АТФ и 2,3-ДФГ снижены. Это можно объяснить изменением метаболических процессов в мышцах, вовлеченных в дистонический гиперкинез. Специфическая организация внутриклеточного энергетического метаболизма мышц в отличие от других тканей организма определяет получение энергии, необходимой для сокращения, не только путем митохондриального окисления, но и за счет гликолитического процесса в цитоплазме и накопленных в клетке запасов макроэргов в виде АТФ и креатинфосфата [7]. Кроме того, метаболические сдвиги в мышечных волокнах зависят от строения мышечных волокон и вида нагрузки: окислительные мышечные волокна рекрутируются при меньшей мышечной работе по сравнению с гликолитическими [8]. Можно предположить, что в мышцах, находящихся в состоя-
нии тонического напряжения, в большей степени рекрутируются тонические волокна, работающие за счет окислительного фосфорилирования, что определяет больший расход молекул АТФ.
В то же время у больных, возможно, происходит снижение клеточного энергообмена, что зависит от уровня окислительного метаболизма глюкозы [9]. Дефекты цепи переноса электронов сопряжены с накоплением лактата. Сбой переноса электронов через дыхательную цепь приводит к невозможности окисления NADH (восстановленный никотинамидадениндинуклеотид) и FADH2 (восстановленный флавинаде-ниндинуклеотид), образующихся в реакциях цикла трикарбоновых кислот, вследствие чего уровень АТФ резко снижается [10]. Таким образом, снижение концентрации АТФ может происходить вследствие большей гликолитической мощности и меньшей аэробной мощности энергетики скелетных мышц у больных, что не позволяет им быстро и в достаточном количестве ресинтезировать АТФ.
В свою очередь, данные по кинетике лактата в ткани можно использовать для количественной оценки вклада гликолиза в энергообеспечение [11]. Увеличение уровня лактата свидетельствует о резкой активации анаэробно-гликолитической энергопродукции при развитии заболевания. Возможно, это сопряжено с нарушениями нейротрофического контроля мышц, что и выражается значимым повышением уровня лактата [12].
Следствием нарушения метаболизма пирувата может быть и некомпенсированный лактоацидоз, который наиболее часто встречается в клинической практике при тканевой гипоксии и является результатом снижения тканевой оксигенации [13—15].
Показатель 2,3-ДФГ непосредственно связан с энергетическим обменом ткани, а именно повышает сродство гемоглобина к кислороду. Повышение концентрации 2,3-ДФГ свидетельствует о включении адаптивных механизмов, улучшающих до-Лечебное дело 1.2023
Результаты исследований
ставку кислорода. Уменьшение концентрации 2,3-ДФГ, которая является аллостери-ческим регулятором сродства гемоглобина к кислороду, свидетельствует о снижении поступления кислорода при прохождении крови через капилляры мышц, что может служить причиной развития гипоксическо-го состояния [16].
Заключение
В проведенном нами исследовании синдром мышечной дистонии изучался с точки
зрения изменения метаболизма мышечной ткани, в том числе были продемонстрированы некомпенсированные нарушения. Выявленные метаболические изменения мышечной ткани в виде снижения показателей АТФ и 2,3-ДФГ и повышения уровня лактата могут способствовать дальнейшему изучению патогенетических путей развития дистонии.
Со списком литературы вы можете ознакомиться на нашем сайте www.atmosphere-ph.ru
Parameters of Energy Metabolism of Muscle Tissue in Idiopathic Dystonia O.O. Bushueva, E.A. Antipenko, and A.V. Deryugina
The pathogenesis of dystonia may be based on different neurobiological mechanisms, but muscle tissue is the final element. The aim of this study was to study the metabolic parameters in muscles involved in hyperkinesia in patients with idiopathic dystonia. The study involved 84 patients diagnosed with idiopathic dystonia, including cervical dystonia syndrome. The control group contained 10 healthy individuals. The severity of cervical dystonia was assessed using the TWSTRS (Toronto Western Spasmodic Torticollis Rating Scale) and Tsui scale. All study participants underwent biopsy sampling from trapezius muscle, followed by the determination of adenosine triphosphate (ATP), lactate, and 2,3-diphosphoglycerate (2,3-DPH) levels. The results revealed metabolic changes in muscle tissue, as seen by the decrease in ATP and 2,3-DPH and increase in lactate levels. Thus, patients with dystonia had metabolic changes in muscle tissue, which might be helpful for further investigation of the pathogenic pathways of the disease. Key words: dystonia, muscles, metabolic changes, adenosine triphosphate, lactate.
