Предикторы тяжёлой церебральной ишемии у недоношенных новорожденных Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

том 4, к з, 2019 :укнлдианмиечне;аклдьянмаедицинд ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ (Т-

https://doi.org/l0.23946/2500-0764-2019-4-3-15-21

ПРЕДИКТОРЫ ТЯЖЁЛОЙ ЦЕРЕБРАЛЬНОЙ ИШЕМИИ У НЕДОНОШЕННЫХ НОВОРОЖДЕННЫХ

РЕМНЁВА О.В., ФАДЕЕВА Н.И., КОРЕНОВСКИЙ Ю.В., КОЛЯДО О.В.*

ФГБОУ ВО «Алтайский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Барнаул, Россия

Резюме

Цель. Выявление информативных предикторов тяжёлой церебральной ишемии у недоношенных новорождённых.

Материалы и методы. Обследовано 80 новорожденных, рожденных в сроке 28 - 34 недели гестации, и перенесших анте- и интрана-тальную гипоксию. Определены уровень ма-триксной металлопротеиназы-9 (ММП-9) и активность основных показателей оксидант-но-антиоксидантного статуса: супероксид-дисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы и тиобарбитурат-реактивных продуктов в пупо-винной крови недоношенных новорожденных сразу после рождения.

Результаты. Исследование продемонстрировало, что повышенный уровень ММП-9 и тио-барбитурат-реактивных продуктов в пуповин-ной крови новорожденных ассоциирован с тяжелой церебральной ишемией.

Заключение. ММП-9 и тиобарбитурат-реак-тивные продукты могут быть использованы в качестве предикторов тяжелых поражений центральной нервной системы у недоношенных новорожденных.

Ключевые слова: перинатальное поражение ЦНС, матриксная металлопротеиназа-9, окислительный стресс, недоношенный новорожденный, преждевременные роды.

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования:

Ремнева О.В., Фадеева Н.И., Кореновский Ю.В, Колядо О.В. Предикторы тяжёлой церебральной ишемии у недоношенных новорожденных.Фундаментальная и клиническая медицина. 2019. Т. 4, № 3. С. 15-21.

ORIGINAL RESEARCH

PREDICTORS OF SEVERE CEREBRAL ISCHEMIA IN PREMATURE INFANTS

OLGA V. REMNEVA, NATALIA I. FADEEVA, YURIY V. KORENOVSKIY, OLGA V. KOLYADO*

Altai State Medical University (40, Lenina Street, Barnaul, 656038), Russian Federation

Abstract

Aim. To identify informative predictors of severe cerebral ischemia in preterm neonates.

Materials and Methods. Study sample consisted of 80 preterm infants with intrauterine hypoxia or perinatal asphyxia delivered on the 28th-34th week of gestation. Levels of matrix metalloproteinase-9

(MMP-9) and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) as well as activity of antioxidant enzymes superoxide dismutase, catalase, and glutathi-one peroxidase in cord blood plasma of premature infants were evaluated immediately after birth.

Results. As compared to other newborns, neo-nates with severe cerebral ischemia had higher lev-

< English

®

els of MMP-9 (MMP-9 > 305.6 ng/mL in 14.6% versus 69.7%, respectively) and TBARS in cord blood plasma.

Conclusion. MMP-9 and TBARS measured in cord blood plasma of preterm infants may be uti-

lised in diagnostics of severe cerebral ischemia.

Keywords: intrauterine hypoxia, perinatal asphyxia, severe cerebral ischemia, matrix metal-loproteinase-9, oxidative stress, preterm infants, preterm labor.

Conflict of Interest: the authors declare that there is no conflict of interest regarding the publication of this article.

For citation:

Olga V. Remneva, Natalia I. Fadeeva, Yuriy V. Korenovskiy, Olga V. Kolyado. Predictors of severe cerebral ischemia in premature infants. Fundamental and Clinical Medicine. 2019; 4 (3): 15-21.

Введение

Гипоксия является основной причиной перинатального поражения центральной нервной системы [1 - 4]. У недоношенных новорожденных церебральная ишемия и лейкомаляция наблюдаются в 88% случаев [5,6]. Знания, основанные на патофизиологии церебральной ишемии, привели к открытию роли матриксных ме-таллопротеиназ и ферментов оксидантного и антиоксидантного статуса как потенциальных биомаркёров повреждения тканей нервной системы. Известно, что существует ряд функциональных и биохимических маркёров перинатальных повреждений центральной нервной системы (ЦНС), предложенных для оценки их наличия и степени тяжести. У недоношенных новорождённых наблюдается высокая частота неврологических нарушений, что связано с морфофункциональной незрелостью и рядом анатомических особенностей нервной системы [5,6]. Именно неврологическая патология вносит основной вклад в структуру смертности и инвалидности недоношенных детей [5,6]. Перспективы диагностики поражения нервной ткани, по-видимому, будут развиваться по направлениям, с одной стороны, поиска малоинвазив-ных методов получения плодового материала, с другой стороны, выявления специфических предикторов поражения ЦНС плода в периферической крови матери. Поиск новых маркеров основан на знании основных патофизиологических процессов, сопровождающих процесс ишемии/гипоксии. В условиях ишемиче-ского повреждения головного мозга избыток активных форм кислорода и дефицит антиок-сидантов инициируют продукцию провоспали-тельных цитокинов, что приводит к активации синтеза матриксных металлопротеиназ (ММП) нейтрофилами и клетками соединительной ткани [7 - 11]. В связи с этим перспективным пред-

ставляется изучение показателей перекисного окисления липидов и системы антиоксидант-ной защиты в крови новорожденных, перенесших анте- и интранатальный дистресс, а также изучение активности ММП как основных мишеней свободных радикалов.

По мнению некоторых авторов, ММП-9 является ранним маркёром повреждения головного мозга у доношенных новорождённых, а ее определение может быть использовано с целью диагностики и прогнозирования перинатальной энцефалопатии [7,11]. Задачей нашего исследования было оценить информативность ММП-9 и показателей окислительного стресса в пуповинной крови недоношенных детей непосредственно после рождения в качестве предикторов перинатальных гипоксических поражений ЦНС и прогностических маркеров степени их тяжести.

Цель исследования

Выявление информативных предикторов тяжёлой церебральной ишемии у недоношенных новорождённых.

Материалы и методы

Были изучены и проанализированы биохимические маркёры развития тяжёлой церебральной ишемии (ЦИ) у 80 недоношенных новорождённых, перенесших анте- или интра-натальный дистресс, матери которых были ро-доразрешены в 28-34 недели беременности. Ретроспективно новорожденные разделены на две группы с учётом способа родоразреше-ния и тяжести диагностированной у них ЦИ: I группа - 42 новорождённых, родившихся путём операции кесарева сечения, в том числе 1А подгруппа - 21 ребёнок с лёгкой и средней ЦИ и 1Б подгруппа - 21 новорождённый с тяжёлой степенью ЦИ; II группа - 38 новорождённых,

родившихся через естественные родовые пути. Из них была выделена IIA подгруппа - 26 детей, имевших лёгкую и среднюю ЦИ и 11Б подгруппа - 12 детей с тяжёлой ЦИ.

В пуповинной крови обследуемых детей были определены уровни ММП-9, тиобарбиту-ратреактивных продуктов (ТБРП) и основных энзимов антиоксидантной защиты: суперок-сиддисмутазы (СОД), каталазы (КАТ), глута-тионпероксидазы (ГП). Пуповинную кровь забирали сразу после рождения. Оксидантный статус определяли с помощью критерия общей прооксидантной активности, оценка которой проводилась фотометрическим методом с использованием спектрофотометра КФК-3 по накоплению в модельной системе с Твин-80 продуктов перекисного окисления липидов при длине волны 535 нм с помощью набора реактивов фирмы ZeptoMetrix Corporation (США). Активность энзимов системы антиоксидантной защиты определяли спектрофотометрическим методом. Для этого использовали вертикальный фотометр Multiscan фирмы Labsystem (Финляндия), длина волны 540 нм. Для определения уровня супероксиддисмутазы использовали реактивы фирмы Dojindo (Япония). Определение уровня каталазы проведено с помощью реактивов фирмы Cayman Chemical (США). Уровень глутатионпероксидазы оценен при использовании реагентов фирмы ZeptoMetrix Corporation (США). Активность матриксной металлопроте-

иназы-9 оценена методом иммуноферментного анализа при длине волны 450 нм. Использован фотометр Multiscan (Labsystem, Финляндия), реактивов RayBiotech (США).

Уровень статистической значимости при проверке нулевой гипотезы считали соответствующим р<0,05. С помощью ROC-анализа оценена чувствительность и специфичность уровня ММП-9 для диагностики тяжелой ЦИ. Исследование биопроб проводилось после получения информированного согласия пациентов.

Результаты и обсуждение

В плазме пуповинной крови новорождённых сопоставляемых групп и подгрупп активность СОД, отражающей степень окислительного стресса, не различалась: 1,1±0,3; 1,1±0,2; 1,1±0,2; 1,0±0,1 в подгруппах 1А, 1Б, 2А и 2Б соответственно (p>0,05). При этом она имела обратную корреляционную зависимость (r=-0,40, p=0,006) с оценкой новорождённого по шкале Апгар при рождении. У детей 2Б подгруппы c тяжёлой ЦИ, перенесших родовой стресс, была обнаружена достоверно более низкая активность КАТ по сравнению с новорождёнными 2А подгруппы (p<0,05) (рисунок 1).

В пуповинной крови новорождённых 1Б подгруппы, имевших тяжёлую ЦИ и родораз-решенных оперативным путем, активность ГП была снижена по сравнению с детьми обеих подгрупп А (рисунок 2).

Рисунок 1.

Активность каталазы в пуповинной крови новорожденных.

Figure 1.

Catalase activity in cord blood plasma of preterm infants.

Рисунок 2.

Активность глутати-онпероксидазы (ГП) в плазме пуповин-ной крови.

Figure 2.

Glutathione peroxidase activity in cord blood plasma of preterm infants.

Концентрация ТБРП в крови новорождённых, имевших тяжёлую ЦИ и родившихся через естественные родовые пути, напротив, была выше по сравнению с таковой у детей после абдоминального родоразрешения и зависела от степени тяжести церебральной ишемии (рисунок 3).

У недоношенных детей с тяжёлой церебральной ишемией нами было выявлено значительное повышение концентрации ММП-9 по сравнению с детьми, имеющими лёгкую и среднюю степень ЦИ (рисунок 4).

Как видно из рисунка 4, у новорождённых 1Б подгруппы, родоразрешённых абдоминаль-

Рисунок 3.

Активность тиобар-битурат-реактивных продуктов в плазме пуповинной крови.

Figure 3.

Level of thiobarbituric acid reactive substances in cord blood plasma of preterm infants.

ным путём, концентрация ММП-9 была выше, чем таковая у детей 2Б подгруппы (р=0,04). Концентрация ММП-9, определенная в плазме пу-повинной крови сразу после рождения, прямо коррелировала с балльной оценкой новорождённого по шкале Апгар при рождении (r=0,36; p=0,023). Кроме того, в плазме пуповиной крови новорождённых, имеющих тяжёлую ЦИ, была обнаружена прямая корреляция между уровнями ММП-9 и ТБРП (r=0,057; p=0,023).

Для прогнозирования тяжёлой церебральной ишемии у недоношенных новорождённых с помощью ROC-анализа нами была оценена чувствительность и специфичность определения концентрации ММП-9 в плазме пуповинной крови недоношенных новорождённых. Рисунок 5 характеризует зависимость чувствительности (доли положительных) от вероятности (доли ложноположительных) результатов [7].

Как следует из рисунка 5, площадь под ROC-кривой (AUC) составляет 0,783, что указывает на высокую эффективность ROC-модели для прогноза тяжёлой ЦИ у недоношенных новорождённых (р<0,001). Модель обладает высокой чувствительностью (92,0%) и средней специфичностью (66,7%). Активность ММП-9 в пу-повинной крови, позволяющая разделить новорождённых на группы по тяжести ЦИ (cutoff value), соответствует значению 305,6 нг/мл. Для выяснения зависимости активности ММП-9 в пуповинной крови недоношенных новоро-

Area under the ROC curve (AUC) 0,783

Standard error 0,061

95% Confidence interval 0,668 to 0,872

z statistic 4,635

Significance level P (Area=0.5) 0,0001

Рисунок 4.

Активность матрикс-ной металлопротеи-назы-9 в пуповинной крови недоношенных новорождённых.

Figure 4.

Level of matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) in cord blood plasma of preterm infants.

Рисунок 5.

Чувствительность и специфичность определения активности МПП-9 в пуповинной крови недоношенных но-ворождённыхдля прогнозирования тяжёлой церебральной ишемии.

Figure 5.

Specificity and sensitivity of matrix metalloproteinase-9 in cord blood plasma of preterm infants to predict severe cerebral ischemia.

ждённых и степени нарушения плацентарного кровообращения в антенатальный период, а также характера перинатальных поражений ЦНС, новорожденные были разделены на две группы: с высокой (>305,6 нг/мл) и низкой активностью данного фермента (<305,6 нг/мл).

Мы сопоставили состояние недоношенных новорождённых, имевших разные уровни ММП-9 (таблица 1). Как видно из таблицы 1,

®

Таблица 1. Характеристика осложнений периода адаптации у недоношенных новорождённых в зависимости от значений Нозология Disease Новорождённые со значениями ММП-9 более 305,6 нг/мл (n = 33), абс. (%) Cord blood plasma MMP-9 > 305.6 ng/mL, n (%) Новорождённые со значениями ММП-9 менее 305,6 нг/мл (n = 34), абс. (%) Cord blood plasma MMP-9 < 305.6 ng/mL, n (%) P

матриксной металло-протеиназы-9. Table 1. Respiratory failure - 0 степени / Grade 0 - 1 степени / Grade 1 - 2 степени / Grade 2 - 3 степени / Grade 3 3 (9,1) 14 (42,4) 3 (9,1) 13 (39,4) 8 (23,5) 9 (26,5) 1 (2,9) 16 (47,1) 0,18 0,20 0,35 1,00

Complications of adaptation period Пневмония Pneumonia 8 (24,2) 1 (2,9) 0,01

in preterm infants as depending on the level of MMP-9 in cord blood plasma. Церебральная ишемия Cerebral ischemia - 1 степени / Grade 1 - 2 степени / Grade 2 - 3 степени / Grade 3 3 (9,1) 7 (21,2) 23 (69,7) 4 (11,8) 25 (73,5) 5 (14,7) 1,00 0,0001 0,0001

Внутрижелудочковые кровоизлияния Intraventricular hemorrhage 6 (18,2) 1 (2,9) 0,05

Внутриутробная гипотрофия Intrauterine growth restriction 5 (15,2) 3 (8,8) 0,47

высокие (>305,6 нг/мл) значения ММП-9 отмечались у новорождённых не только со средней и тяжёлой степенью церебральной ишемии (р<0,001), но и при наличии внутрижелудочко-вых кровоизлияний. Кроме того, у детей с высокими значениями ММП-9 при рождении чаще диагностировались внутриутробные пневмонии (р=0,01) по сравнению с детьми, значения ММП-9 в пуповинной крови которых были ниже 305,6 нг/мл.

Заключение

Таким образом, независимо от способа родо-разрешения, тяжелая церебральная ишемия у недоношенных новорожденных сопровождалась активацией перекисного окисления липидов, что характеризовалось повышением концентрации тиобарбитурат-реактивных продуктов в плазме пуповинной крови недоношенных новорожденных. Наряду с этим, тяжелая церебральная ише-

мия сочеталась со снижением активности компонентов антиоксидантной защиты: глутатионпе-роксидазы у рожденных путем кесарева сечения и каталазы у рожденных через естественные родовые пути. Тяжёлая церебральная ишемия у недоношенных новорождённых сопровождалась наличием в плазме их пуповинной крови высокой активности матриксной металлопротеина-зы-9, имеющей прямую корреляционную зависимость с концентрацией тиобарбитурат-реак-тивных продуктов. Высокий уровень матриксной металлопротеиназы-9 в плазме крови сочетался с наличием внутрижелудочковых кровоизлияний и пневмоний у недоношенных новорождённых.

Источник финансирования

Исследование и публикация работы проведены без внешнего финансирования.

Funding

The research has no financial support.

Литература / References:

1. Kurinczuk JJ, White-Koning M, Badawi N. Epidemiology of neonatal encephalopathy and hypoxic-ischaemic encephalopathy. Early Hum Dev. 2010;86(6):329-338. DOI: 10.1016/j.earlhumdev.2010.05.010

2. Lawn JE, Cousens S, Zupan J; Lancet Neonatal Survival Steering Team. 4 million neonatal deaths: When? Where? Why? Lancet. 2005;365(9462):891-900. DOI: 10.1016/S0140-6736(05)71048-5

3. Marlow N, Budge H. Prevalence, causes, and outcome

at 2 years of age of newborn encephalopathy. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 2005;(3):193-194. DOI: 10.1136/ adc.2004.057059

4. Al-Macki N, Miller SP, Hall N, Shevell M. The spectrum of abnormal neurologic outcomes subsequent to term intrapartum asphyxia. Pediatr Neurol. 2009;41(6):399-405. DOI: 10.1016/j.pediatrneurol.2009.06.001

5. Brew N, Walker D, Wong FY. Cerebral vascular regulation and brain injury in preterm infants. Am J Physiol Regul

6.

7.

Integr Comp Physiol. 2014;306(11):773-786. DOI: 10.1152/ ajpregu.00487.2013

Ballabh P. Intraventricular hemorrhage in premature infants: mechanism of disease. Pediatr Res. 2010;67(1):1-8. DOI: 10.1203/PDR.0b013e3181c1b176

Кореновский Ю.В., Ельчанинова С.А., Шабалина Ю.В. Матриксные металлопротеиназы и тканевые ингибиторы матриксных металлопротеиназ при перинатальном поражении центральной нервной системы. Мать и Дитя в Кузбассе. 2013;(2(49)):14-17. [Korenovsky YV, Elchaninova SA, Shabalina YV. Matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of matrix metalloproteinases in perinatal nervous system lesions. Mat' i ditya v Kuzbasse. 2012;(2(49)):14-17. (In Russ.).] Cunningham L, Wetzel M, Rosenberg G. Multiple Roles for MMPs and TIMPs in Cerebral Ischemia. Glia. 2005;50(4):329-

9.

10.

11.

339. DOI: 10.1002/glia.20169

Rosell A, Ortega-Aznar J, Alvarez-Sabín J, Fernández-Cadenas I, Ribó M, Molina CA, Lo EH, Montaner J. Increased brain expression of matrix metalloproteinase-9 after ischemic and hemorrhagic human stroke. Stroke. 2006;37(6):1399-1406. DOI: 10.1161/01.STR.0000223001.06264.af Bednarek N, Svedin P, Garnotel R. Favrais G, Loron G, Schwendiman L, Hagberg H, Morville P, Mallard C, Gressens P. Increased MMP-9 and TIMP-1 in mouse neonatal brain and plasma and in human neonatal plasma after hypoxia-ischemia: a potential marker of neonatal encephalopathy. Pediatr Res. 2012;71(1):63-70. DOI: 10.1038/pr.2011.3 Yang S, Sharrocks A, Whitmarsh A. MAP kinase signalling cascades and transcriptional regulation. Gene. 2013;513(1):1-13. DOI: 10.1016/j.gene.2012.10.033

Сведения об авторах

Ремнёва Ольга Васильевна, доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой акушерства и гинекологии ФГБОУ ВО «Алтайский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Барнаул, Россия.

Вклад в статью: научный руководитель исследования. ORCID: 0000-0002-5984-1109

Фадеева Наталья Ильинична, доктор медицинских наук, профессор, доцент кафедры акушерства и гинекологии ФГБОУ ВО «Алтайский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Барнаул, Россия.

Вклад в статью: осуществляла сбор данных, внесла существенный вклад в концепцию и дизайн статьи. ORCID: 0000-0002-9930-2062

Кореновский Юрий Владимирович, кандидат медицинских наук, заведующий кафедрой общей и биологической химии, клинической и лабораторной диагностики ФГБОУ ВО «Алтайский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Барнаул, Россия.

Вклад в статью: анализ лабораторных исследований. ORCID: 0000-0002-4434-5217

Колядо Ольга Викторовна, аспирант кафедры акушерства

и гинекологии ФГБОУ ВО «Алтайский государственный

медицинский университет» Министерства здравоохранения

Российской Федерации, г. Барнаул, Россия.

Вклад в статью: сбор, статистическая обработка данных

и написание статьи.

ORCID: 0000-0002-5812-4925

Authors

Prof. Olga V. Remneva, MD, DSc, Head of the Department of Obstetrics and Gynecology, Altai State Medical University, Barnaul, Russian Federation.

Contribution: conceived and designed the study. ORCID: 0000-0002-5984-1109

Prof. Natalia I. Fadeeva, MD, DSc, Department of Obstetrics and Gynecology, Altai State Medical University, Barnaul, Russian Federation.

Contribution: conceived and designed the study; collected the data. ORCID: 0000-0002-9930-2062

Dr. Yuriy V. Korenovskiy, MD, PhD, Head of the Department of General and Biological Chemistry and Clinical and Laboratory Diagnostics, Altai State Medical University, Barnaul, Russian Federation.

Contribution: performed the biochemical measurements. ORCID: 0000-0002-4434-5217

Dr. Olga V. Kolyado, MD, PhD Student, Department of Obstetrics and Gynecology, Altai State Clinical Perinatal Centre, Barnaul, Russian Federation.

Contribution: collected and processed the data; wrote the manuscript.

ORCID: 0000-0002-5812-4925

Корреспонденцию адресовать:

Колядо Ольга Викторовна 656038, г. Барнаул, ул. Ленина, д. 40 E-mail: [email protected]

Corresponding author:

Dr. Olga V. Kolyado

40, Lenina Street, Barnaul, 656038, Russian Federation E-mail: [email protected]

Статья поступила: 05.07.2019 г. Принята в печать: 31.08.2019 г.

Received: 05.07.2019 Accepted: 31.08.2019