CC BY
38
Серотонин и его производные в сыворотке пуповинной крови недоношенных новорожденных детей
Л.Н. Шейбак, Е.В. Каткова
Serotonin and its derivatives in the umbilical cord blood serum of premature newborn infants
L.N. Sheibak, E.V. Katkova
Гродненский государственный медицинский университет; Гродненский областной клинический перинатальный центр, Беларусь
С помощью хроматографа определяли уровень серотонина, его предшественников (триптофана, 5-гидрокситриптофана) и метаболита (5-гидроксииндолуксусной кислоты) в сыворотке пуповинной крови у 55 новорожденных детей с разным геста-ционным возрастом: 18 доношенных и 37 недоношенных. У недоношенных новорожденных детей выявлено достоверное снижение содержания серотонина и его предшественников по сравнению с группой доношенных. Установлено, что уровень изученных показателей в сыворотке пуповинной крови зависит от гестационного возраста недоношенного ребенка и способа родоразрешения. Наличие дефицита массы тела к сроку гестации, вероятно, влияет на показатели серотонинового обмена у новорожденных детей в ранний неонатальный период.
Ключевые слова: недоношенные дети, серотонин, пуповинная кровь.
The chromatography system was used to measure the umbilical cord blood serum levels of serotonin and its precursors (tryptophan, 5-hydroxytryptophan) and metabolite (5-hydroxyindoleacetic acid) in 55 neonates at different gestational age: 18 lull-term and 37 premature infants. The premature versus full-term neonates showed a significant reduction in the concentration of serotonin and its precursors. The umbilical cord blood serum level of the study indices was ascertained to be related to the gestational age of a premature baby and the mode of delivery. Underweight for gestational age is likely to affect serotonin metabolic parameters in newborn infants in early neonatality.
Key words: premature children, serotonin, umbilical cord blood.
Развитие и совершенствование перинатальных технологий позволило улучшить выживаемость и исходы интенсивной терапии у недоношенных новорожденных детей. Нарушения процессов адаптации, выявляемые в этой группе детей, требуют создания особых условий для их выхаживания и определения лечебной тактики.
Важным биологически активным соединением, регулирующим процесс приспособления новорожденного ребенка к изменившимся условиям окружающей среды, является серотонин. Известно его трофическое действие на развивающуюся нервную ткань [1, 2]. Серотонин оказывает влияние на пролиферацию нейроглии, дифференцировку нейронов, мие-линизацию аксонов и ускоряет созревание нервной системы. С его участием в раннем неонатальном периоде происходит запуск дендритного ветвления, образование новых межнейронных связей, на базе
© Л.Н. Шейбак, Е.В. Каткова, 2010
Ros Vestn Perinatol Pediat 2010; 4:27-30
Адрес для корреспонденции: Шейбак Лидия Николаевна — д.м.н., доц. каф. педиатрии №2 Гродненского государственного медицинского университета 230015 Беларусь, Гродно, ул. Горького, д. 80
Каткова Елена Владимировна — врач-неонатолог Гродненского областного клинического перинатального центра
которых в дальнейшем будут формироваться новые функциональные системы [3]. Известно, что серото-нинергическая система мозга участвует в регуляции общего уровня активности ЦНС, циркадианных ритмов, общей двигательной активности, разных форм поведения, процессов памяти и обучения. Кроме того, серотонин стимулирует сокращение гладкой мускулатуры, усиливает перистальтику кишечника, дает сосудосуживающий эффект, способствует агрегации тромбоцитов, нормализации микроциркуляции, оказывает легкое бронхоспастическое действие [1]. Очевидно, что исходный уровень этого соединения может оказывать определяющее влияние на формирование ранней неонатальной адаптации.
Целью работы явилось определение и анализ уровня серотонина, его предшественников и метаболитов в сыворотке пуповинной крови новорожденных детей в зависимости от их гестационного возраста.
ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕТЕЙ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Обследованы 55 новорожденных детей, в том числе 18 доношенных и 37 недоношенных. Среди недоношенных в срок гестации 35—36 нед роди-
НЕОНАТОЛОГИЯ
лись 11 (29,7%*) детей, 32—34 нед — 19 (51,4%), менее 31 нед — 7 (18,9%) детей. Средняя масса тела недоношенных новорожденных детей 1936±124,3 г, длина тела — 43,8±0,8 см. В группе недоношенных, родившихся в срок гестации 35—36 нед, средняя масса тела составила 2376±263 г, в срок гестации 32—34 нед. — 1965±72 г, менее 31 нед — 1293±99 г.
Контрольную группу составили 18 доношенных новорожденных детей с массой тела 3440±92,2 г, длиной тела 52,6±0,45 см. При доношенной беременности родоразрешение производилось исключительно через естественные родовые пути. В данной группе детей ранний неонатальный период протекал без особенностей.
Родоразрешение при преждевременных родах осуществляли путем кесарева сечения у 22 (40%) женщин. Дыхательную недостаточность имели все недоношенные дети, причем у 17 (45,9%) из них проводилась искусственная вентиляция легких. У 31 (83,8%) недоношенного ребенка отмечался синдром дыхательных расстройств первого типа (рассеянные ателектазы лёгких, болезнь гиалиновых мембран) и у 6 (16,2%) была выявлена врождённая пневмония. Задержка внутриутробного развития сочеталась с недоношенностью у 9 детей. Изменения при нейросонографии в виде признаков перивентрикулярных кровоизлияний выявлены у 4 недоношенных детей, вентрикулодила-тация — у 6 детей.
Определение биогенных аминов и родственных соединений проводили ион-парной высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ) с детектированием по природной флюоресценции с помощью хроматографической системы Agilent 1100. Колонка 3х250 мм Separon SGX C18, 8 мкм («Элси-ко», Россия) термостатировалась при 27°С. Подвижная фаза: 0,1М KH2PO4, 0,017M CH3COOH, pH 3,65; 180 мг/л гептилсульфоната натрия, 180 мг/л октил-сульфоната натрия, 50 мг/л ЭДТА, 10% (об.) метанола. Скорость потока 0,5 мл/мин. Детектирование: длина волны возбуждения 280 нм, излучения — 320 и 340 нм. Идентификация веществ в пробах проводилась по совпадению времен удерживания, а также спектров флюоресценции на вершине пика при длине волны возбуждения 280 нм с временами удерживания и спектрами флюоресценции соответствующих стандартов. Калибровку системы проводили с использованием смесей стандартов, содержащих по 40, 200 нмоль и 1 мкмоль каждого из определяемых веществ. Данные смеси обрабатывались средой для депротеинизации так же, как пробы плазмы крови. Прием и обработка данных осуществлялась с помощью программы Agilent ChemStation A10.01. Обработка данных была реализована с помощью программы Statistica 7.0.
* Здесь и далее % вычеслен условно, так как количество детей <100.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Исходным продуктом для образования серотони-на является незаменимая аминокислота триптофан. В результате ее гидроксилирования, под воздействием фермента триптофангидроксилазы, образуется непосредственный предшественник серотонина — 5-ги-дрокситриптофан. Данный этап является основным звеном биосинтеза серотонина. В результате деградации серотонина образуется 5-гидроксииндолуксусная кислота. По данному метаболическому пути расщепляется не более 1% триптофана [1].
Нами обнаружено снижение содержания серо-тонина и его предшественников в сыворотке пупо-винной крови недоношенных новорожденных детей (табл. 1). Возможно, снижение содержания триптофана в сыворотке пуповинной крови у детей, родившихся раньше срока, определяет последующую недостаточность образования серотонина.
Выявлена определенная волнообразность этапов образования серотонина из триптофана у недоношенных детей. Так, процесс образования серотонина из его предшественника 5-гидрокситриптофана, у недоношенных происходит медленнее, о чем свидетельствует повышение отношения 5-гидрокситриптофан/ серотонин (0,54±0,05). У доношенных детей этот показатель значительно меньше (0,18±0,02; ^<0,01). Вероятно, у недоношенных новорожденных имеет место снижение активности фермента, катализирующего данный процесс. Напротив, деградация серотонина и образование 5-гидроксииндолуксусной кислоты у недоношенных детей происходят активнее: отношение серотонин/5-гидроксииндолуксусная кислота у детей, родившихся преждевременно, достоверно меньше, чем у доношенных (0,89±0,09 и 1,56±0,16 соответственно; р<0,05).
Такие особенности метаболизма серотонина по всей видимости вносят вклад в формирование неврологического статуса недоношенных новорожденных детей. Серотонин — нейромедиатор, регулирующий уровень активности ЦНС путем влияния на мотонейроны [4]. Снижение спонтанной двигательной активности, мышечного тонуса и рефлексов в раннем неонатальном периоде характерно для недоношенного ребенка. Анализ метаболических показателей с учетом клинической картины свидетельствовал, что наибольшее снижение содержания серотонина в сыворотке пуповинной крови наблюдалось у недоношенных детей с вентрикулодилата-цией (22,1±7,1 нмоль/л) и церебральной ишемией (57,9±18,9 нмоль/л). У детей с внутрижелудочковыми кровоизлияниями также отмечалось снижение содержания серотонина в сыворотке пуповинной крови (101,2±47,8 нмоль/л). Одновременно в этих группах детей были выявлены более низкие показатели содержания триптофана и 5-гидрокситриптофана. Таким образом, можно предположить, что дефицит серото-
Шейбак Л.Н,, Каткова Е.В. Серотонин и его производные в сыворотке пуповинной крови недоношенных новорожденных детей
Таблица 1. Содержание серотонина, его предшественников и 5-гидроксииндолуксусной кислоты в сыворотке крови (в нмоль/мл) новорожденных детей
Показатель Недоношенные (n=37) Доношенные (n=18)
Триптофан 55,05+6,4* 82,9+4,34
5-гидрокситриптофан 19,22+2,22* 30,9+3,3
Серотонин 84,2+21,1* 215,6+25,1
5-гидроксииндолуксусная кислота 174,63+14,6 149,5+13,7
Примечание. Здесь и в табл. 2: * — достоверное различие (р<0,001) при сравнении с группой доношенных новорожденных.
нина в сыворотке крови преждевременно рожденных детей может негативно сказываться на созревании ЦНС и определять высокую вероятность развития в дальнейшем энцефалопатии [5, 6]. В экспериментальных работах доказано отрицательное влияние дефицита серотонина на нервную ткань в критические периоды развития ЦНС, подчеркивается высокий риск нарушения адаптации со стороны нервной системы у недоношенных детей и формирование отклонений неврологического статуса в последующие возрастные периоды [2, 7].
Содержание продукта деградации серотонина — 5-гидроксииндолуксусной кислоты — в сыворотке пуповинной крови недоношенных детей было несколько более высоким, но достоверно не различалось в обеих группах новорожденных детей. Это может косвенно свидетельствовать о достаточной активности моноаминооксидаз, участвующих в процессе утилизации серотонина. Одновременно тенденция к более высоким показателям конечного метаболита серотонина в сыворотке крови может означать функциональную незрелость мочевыделительной системы у недоношенных новорожденных.
Нами проведен анализ показателей обмена серо-тонина у недоношенных детей в зависимости от срока гестации. По мере снижения гестационного возраста отмечено уменьшение содержания серотонина в сыворотке пуповинной крови (табл. 2). Наиболее низкие значения серотонина (42,0±11,9 нмоль/л) получены у недоношенных новорожденных с гестационным сроком менее 31 нед. В этой же группе детей выявлен самый низкий уровень триптофана — предшественника серотонина. Поскольку триптофан относится
к незаменимым аминокислотам, потребности в нем покрываются исключительно вследствие транспорта из организма матери [6]. У более зрелых новорожденных детей — 32—34 и 35—36 нед гестации уровень се-ротонина в сыворотке пуповинной крови был выше.
Обнаружено значительное увеличение продукта деградации серотонина — 5-гидроксииндолуксусной кислоты у недоношенных детей со сроком гестации менее 31 нед (212,1±23,7 нмоль/л). В группах детей 35—36 и 32—34 нед гестации эти показатели существенно не различались (162,8±33,1 и 167,0±35,0 нмоль/л соответственно). Повышение уровня 5-гидроксииндолуксу-сной кислоты в сыворотке пуповинной крови в группе наиболее незрелых недоношенных детей подтверждает предположение о возможном нарушении процессов экскреции.
По результатам клинического обследования, дети с более низким гестационным возрастом чаще имели выраженные признаки синдрома угнетения ЦНС, вентрикулодилатацию, внутрижелудочковые кровоизлияния. В группе недоношенных новорожденных детей с тяжелыми клиническими проявлениями синдрома угнетения ЦНС (n=10) уровень серото-нина в сыворотке пуповинной крови был снижен (89,6±25 нмоль/л).
При сочетании недоношенности с задержкой внутриутробного развития нами выявлено снижение содержания серотонина в сыворотке пуповин-ной крови при существенно не различающихся показателях триптофана. Так, содержание серотонина в данной группе составило 52,6±27,6 нмоль/л, что было несколько меньше, чем у недоношенных детей, соответствующих сроку гестации по антро-
Таблица 2. Содержание серотонина, его предшественников и 5-гидроксииндолуксусной кислоты в сыворотке пуповинной крови (в нмоль/мл) недоношенных новорожденных с разным сроком гестации
Показатель Срок гестации
35—36 нед (n=11) 32—34 нед (n=19) менее 31 нед (n=7)
Триптофан 54,0+6,6* 59,5+8,7 44,6+11,2*
5-гидрокситриптофан 27,0+13,2* 18,1+3,1* 3,6+0,8*
Серотонин 131,7+47,1* 71,6+15,6* 42,0+11,9*
5-гидроксииндолуксусная кислота 162,8+33,1 167,0+35,0 212,1+23,7*
КАРДИОЛОГИЯ
пометрическим показателям (95,7±24,9 нмоль/л). Концентрация триптофана в сыворотке пуповин-ной крови в обеих группах существенно не различалась (50,7±8,0 и 55,4±7,1 нмоль/мл соответственно). Можно предположить, что у недоношенных детей с задержкой внутриутробного развития имеет место более низкая активность ферментов, контролирующих превращение триптофана в серотонин. Именно с этим может быть связана неврологическая дисфункция, наблюдаемая в раннем неонатальном периоде. Одновременно обнаружено некоторое увеличение содержания 5-гидроксииндолуксусной кислоты в сыворотке пуповинной крови в группе недоношенных детей с дефицитом массы тела для срока геста-ции по сравнению с соответствующими по антропометрическим показателям недоношенными детьми (196,2±17,3 и 158,3±27,9 нмоль/л соответственно). Можно предположить, что при преждевременном рождении ребенка c задержкой внутриутробного развития имеет место более высокая активность метаболизма серотонина, что является отражением реакции на стресс.
Содержание серотонина в сыворотке пуповинной крови у недоношенных новорожденных детей, рожденных путем кесарева сечения, отличалось от показателей у недоношенных детей, рожденных естественным путем. Нами получены значительно более высокие показатели серотонина у недоношенных детей, рожденных оперативно (102,2±16,4 против 55,9±14,4 нмоль/л; p<0,05). По данным литературы, серотонинергическая система участвует в обеспечении интранатальной ги-бернации плода во время родов при родоразрешении
через естественные родовые пути [7, 8]. Учитывая, что при рождении доношенного новорожденного ребенка содержание серотонина в сыворотке пуповинной крови достаточно высокое, следует считать оперативное родоразрешение при преждевременных родах более щадящим по обеспеченности серотонином в ранний неонатальный период.
У недоношенных новорожденных детей с клиническими проявлениями внутриутробного инфицирования, проявляющимися врожденной пневмонией, отмечалось некоторое снижение содержания серото-нина по сравнению с группой детей, не имеющих данных клинических проявлений (66,3±25,0 и 87,8±21,0 нмоль/л соответственно). Причем содержание триптофана в сыворотке пуповинной крови в обеих группах детей практически не различалось (51,5±6,4 и 55,7±6,4 нмоль/мл соответственно).
Таким образом, проведенные нами исследования дают основание утверждать, что в сыворотке пупо-винной крови недоношенных новорожденных детей достоверно снижено содержание серотонина и его предшественников по сравнению с группой доношенных новорожденных. Уровень серотонина, его предшественников и метаболитов зависит от геста-ционного возраста недоношенного ребенка, способа родоразрешения, а также, вероятно, от наличия дефицита массы тела к сроку гестации. Дисбаланс серотонинергической системы может оказывать неблагоприятное влияние на рост и развитие нервной системы недоношенного новорожденного ребенка и свидетельствовать о более низких компенсаторных возможностях детей, рожденных преждевременно.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бузников Г.А. Нейротрансмиттеры в онтогенезе. М.: Наука, 1987. 162 с.
2. Шабалов Н.П. Неонатология. М.: МЕДпресс-информ, 2004. Том 1. 607 с.
3. Маслова М.В, Граф А.В. Влияние острой прогестацион-ной гипоксии на баланс биогенных аминов в головном мозге у потомства белых крыс и их пептидная коррекция // Бюлл. экспер. биол. 1997. № 8. С. 142—144.
4. KinneyH.C, BelliveauR.A., TrachtenbergF.L.The development of the medullary serotoninergic system in early human life // Auton. Neurosci. 2007. Vol. 132, № 1—2. P. 81—102.
5. Abumaree M.H., Stone P.R., Chamley L.W. The effects of apoptotic, deported human placental trophoblast on macrophages: possible consequences for pregnancy // J.
Reprod. Immunol. 2006. Vol. 72, № 1—2. P. 33—45.
6. Anderson G.M., Czarkowski K, Ravski N. Platelet serotonin in newborns and infants: ontogeny, heritability and effect of in utero exposure to selective serotonin reuptake inhibitors // Pediatric Research. 2004. Vol. 56. P. 418—422.
7. Михеева И.Г., Рюкерт Е.Н. Содержание серотонина в сыворотке крови новорожденных детей с гипоксически-ишемическим поражением ЦНС // Педиатрия. 2008. № 1. C. 40—44.
8. Schulpis K.H., Vlachos G.D, Karikas G.A. The effect of the mode of delivery on maternal-neonatal interleukin-6, biogenic amine and their precursor amino acid concentrations // Clin. Chem. Lab. Med. 2008. Vol. 46, № 11. P. 1624—1630.
Поступила 30.08.09
