ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГУЛЯЦИИ КОСТНОГО МЕТАБОЛИЗМА У ДЕТЕЙ, БОЛЬНЫХ ДЕТСКИМ ЦЕРЕБРАЛЬНЫМ ПАРАЛИЧОМ

Сравнительно высокая заболеваемость детским церебральным параличом (ДЦП) во всем мире придает этой проблеме существенное социально-экономическое, медицинское и нравственное значение [1-3]. Учитывая этиологическую мультифакториальность ДЦП,  логично допустить, что костеобразование, как и другие физиологические функции организма, страдают уже на ранних этапах развития ребенка.

Кость – это наиболее эластичная и стабильная ткань в организме. Метаболизм кости характеризуется двумя разнонаправленными процессами: образованием новой костной ткани остеобластами и разрушением (резорбцией) старой кости остеокластами. Остеопорозу свойственен дисбаланс между резорбцией и образованием костной ткани в отдельной единице ремоделирования. Скорость образования или разрушения матрикса костной ткани может оцениваться либо при измерении активности специфических ферментов костеобразующих или костеразрушающих клеток, либо путем определения компонентов, поступающих в кровоток во время синтеза или резорбции кости. Хотя эти показатели разделяются на маркеры синтеза и резорбции кости, следует учитывать, что в патологических условиях, когда процессы перестройки костной ткани сопряжены и изменены в одном направлении, любой из указанных маркеров будет отражать суммарную скорость метаболизма кости. Они отражают итоговые изменения резорбции и костеобразования, направленные в ту или иную сторону. Кроме того, к факторам, регулирующим и контролирующим процессы костного ремоделирования, относятся кальцийрегулирующие гормоны (паратиреоидный гормон (ПТГ), кальцитонин (КТн), кальцитриол (КТр)), системные гормоны (глюкокортикоиды, тироксин, половые гормоны, соматотропный гормон, инсулин), ростовые факторы и местные факторы, продуцируемые самими костными клетками. Таким образом, хроническая дисфункция процесса ремоделирования в той или иной степени приводит к развитию остеопении, а в дальнейшем, и остеопорозу [4-9].

Целью нашего исследования было изучение показателей кальцийрегулирующих гормонов и маркеров костного метаболизма у детей, больных ДЦП.

Материалы и методы.

Клинические исследования проведены у 148 детей, больных ДЦП,  находившихся на санаторно-курортном этапе реабилитации в детских санаториях г. Евпатории в возрасте от 7 до 16 лет. Средний возраст больных составил 10,9±2,4 года, из них 82 (55,4%) девочки и 66 (44,6%) мальчиков. Контрольную группу (КГ) составили 28 детей I и II групп здоровья. Все исследованные группы репрезентативны по возрасту и полу.

В соответствии с Международной классификацией болезней — МКБ-10, из обследованных нами детей, больных детским церебральным параличом (G 80), с формой двойная гемиплегия - ДГ (G 80.0) было 28 (19,0%) детей, с  формой спастическая  диплегия — СД (G80.1)  было 52 (35,1%)  ребенка  и с  формой спастическая гемиплегия — СГ (G80.2) было 68 (45,9%) детей.

Исследуемая группа детей с ДЦП в зависимости от объективной оценки уровня моторных нарушений, базируемая на их функциональных возможностях, потребности во вспомогательных устройствах и возможностях передвижения по международной системе классификации больших моторных функций (Gross Motor Function Classification System - GMFCS) была разделена на три группы: I GMFCS группа - дети, соответствующие I и II уровню по международной классификации GMFCS - 29 (19,6%) больных, группа II GMFCS –дети, соответствующие III уровню GMFCS - 107 (72,3%) больных и группа  III GMFCS – дети, соответствующие  IV  и V уровню GMFCS – 12 (8,1%) больных.

Оценка состояния мышечного тонуса определялась в баллах, с помощью модифицированной шкалы Ашворса (Modified Ashworth Scale, Bohannon R.W., 1987), которая дает возможность количественно оценить выраженность спастики. Исследованная группа детей, больных ДЦП в зависимости от балльной оценки состояния мышечного тонуса была разделена на три группы: I Ash – дети с ДЦП, имеющие оценку мышечного тонуса по Ашворсу 0 – 1 баллов – 29 (19,6%) больных, II Ash – дети с ДЦП, имеющие оценку мышечного тонуса по Ашворсу 1+ - 2 балла – 59 (39,9%), III Ash - дети с ДЦП, имеющие оценку мышечного тонуса по Ашворсу 3 - 4 балла – 60 (40,5%) больных.

Для оценки СФСКТ нами использован метод ультразвуковой (УЗ) денситометрии. Обследование проводилось с помощью аппарата «Achilles+» (Lunar Corp. Madison, WI, USA). Измеряли следующие параметры: скорость распространения ультразвука - (СРУ, м/); широкополосное ослабление ультразвука - (ШОУ, дБ/МГц); жесткость или индекс плотности – (ИП,%) [4]. Оценка полученных данных проводилась по Z-критерию, применяемому для диагностики остеопороза у детей, который определялся по стандартному отклонению (SD) от возрастно-полового норматива с использованием таблиц соответствующих возрастно-половых нормативных показателей у детей Украины согласно данным В.В. Поворознюка (2001). Отклонения ИП КТ в пределах 1 SD трактовались как норма. Диагноз остеопенического синдрома подтверждался при снижении значений ИП КТ от 1 SD до 2,5 SD от возрастной нормы. Диагноз «остеопороз» предусматривал снижение значения показателя ИП КТ более чем на 2,5 SD от нормативных показателей [6].

Были исследованы в сыворотке крови уровни кальцийрегулирующих гормонов: ПТГ, КТн, КТр. 1. Уровень ПТГ – (целая молекула) определяется с помощью набора реактивов EIA-3645 (DRG international, Inc. USA). DRG intact-PTH – твердофазный иммуноферментный анализ для измерения биологически интактной 84- аминокислотной цепочки паратиреоидного гормона. 2. Уровень КТн определяется с помощью набора реактивов EIA-3648 (DRG international, Inc. USA). Определяется ИФА набором DRG Calcitonin методом твердофазного иммуноферментного анализа для определения биологически интактной 32-аминокислотной цепочки кальцитонина. 3. Уровень КТр определяется с помощью иммуноферментного набора для количественного определения 1,25-дигидроксивитамина D в сыворотке или плазме крови. IDS 1,25-Dihydroxy Vitamin D EIA представляет собой полную систему для выделения 1,25-дигидроксивитамина D (1,25 D) методом иммуноэкстракции с последующим количественным определением 1,25 D иммуноферментным методом.

В качестве маркеров костеобразования в сыворотке крови исследовались уровни активности щелочной фосфотазы (ЩФ) и остеокальцина (ОК). Уровень ОК определяется тест-системой Nordic Bioscience Diagnostics A/S N-MID Osteocalcin One Step ELISA (Denmark) — иммуноферментный тест для количественного определения остеокальцина в сыворотке или плазме крови. Активность ЩФ определяли фотометрическим методом с помощью набора реактивов, изготовленных ТОВ НВП «Филисит-Диагностика» (Украина), по гидролизу 4- нитрофенилфосфата. Оценку костной резорбции определяли набором DPD EIA KIT, Quidel corp. (США) - количественное определение выделения дезоксипиридинолина (ДПД) с мочой.  Результаты ДПД корректировали по концентрации креатинина в моче.

Статистический анализ проводили с использованием методов вариационной статистики и параметрического критерия Стьюдента. Вычисления выполнялись при помощи программного продукта STATISTICA for WINDOWS 6.0 (фирма StartSoft, США) и «Microsoft Excel».

 Результаты и их обсуждение.

В результате анализа показателей СФС КТ в общей группе (ОГ) детей, больных ДЦП, значения ИП КТ были в пределах возрастной нормы у 76 (51,4%) детей, показатели ИП КТ были снижены от (-1 SD) до (-2,5 SD), что расценивается как остеопения, у 47 (31,8%) детей и показатели ниже 2,5 SD отмечались у 25 (16,8%) детей с ДЦП, что соответствует остеопорозу. Абсолютные значения показателей СФС КТ в ОГ детей с ДЦП были достоверно ниже, чем показатели детей КГ. Так, показатели СРУ (1527,71±2,31 м/с), ШОУ (88,48±1,23 Дб/МГц) и ИП (67,03±1,21%) достоверно (р<0,01, р<0,001, р<0,001, соответственно) отличались от показателей детей КГ – СРУ (1565,28±2,25м/с), ШОУ (107,56±0,98 Дб/МГц) и ИП (88,67±1,3%).

Концентрация кальция во внеклеточной жидкости в обычных условиях поддерживается в достаточно узком диапазоне в основном двумя гормонами: ПТГ и КТр. Эти же гормоны контролируют концентрацию неорганического фосфата во внеклеточной жидкости. КТн же блокирует действие КТр на обмен Са в костях и в то же время увеличивает абсорбцию Са в тонкой кишке, обеспечивая гиперкальциемический эффект без потери минералов из костей.

При оценке уровня ПТГ у детей с ДЦП в ОГ отмечено, что данный показатель находился в пределах возрастной нормы – 34,22±1,63 пг/мл и достоверно не отличался от показателей детей КГ (32,23±1,65 пг/мл). Содержание ПТГ в сыворотке крови у девочек (33,14±1,12 пг/мл) и у мальчиков (36,21±1,64 пг/мл) достоверно не отличалось от показателей КГ.

При оценке уровня ПТГ в зависимости от формы заболевания, установлено достоверно (р<0,05) более высокие показатели при ДГ, а также достоверные различия этой формы заболевания в сравнении с СГ (р<0,01) и СД (р<0,05). Отмечено, что с усилением двигательных нарушений (III GMFCS группа) показатели ПТГ достоверно увеличиваются, как в сравнении с КГ (р<0,05), так и в сравнениис группой I GMFCS, в которой имеются легкие двигательные нарушения. Достоверных различий в зависимости от состояния мышечного тонуса выявлено не было (Табл.1). Таким образом, повышение уровня ПТГ  в сыворотке крови в сравнении с  КГ выявлено при ДГ и при выраженных двигательных нарушениях.

Оценивая содержание КТн у детей с ДЦП выявлено, что данный показатель в ОГ был значительно снижен (6,57±0,46 пг/мл) в сравнении с КГ (18,32±0,82 пг/мл; р<0,001). Достоверных различий этого показателя между девочками и мальчиками выявлено не было. Оценивая содержание КТн у детей с ДЦП в зависимости от формы заболевания отмечено, что при ДГ и СД показатели были достоверно (р<0,05) ниже, чем при СГ. При выраженных двигательных нарушениях (III GMFCS) показатели ПТГ были достоверно ниже (р<0,05, р<0,01, соответственно), чем при II GMFCS и I GMFCS. Учитывая состояние мышечного тонуса выявлено, что в III Ash и II Ash группах показатели КТн были достоверно ниже (р<0,01, р<0,05, соответственно), чем в группе I Ash. Снижение данного показателя в крови пациентов с ДЦП может быть связано с низкими значениями Саобщ и вследствие этого недостаточным стимулом для синтеза КТн (табл. 1).

Исследуя уровень КТр у больных ДЦП отмечено, что средние значения в ОГ были в пределах возрастной нормы (52,19±0,35 пг/мл), однако, эти значения достоверно (р<0,01) снижены в сравнении с КГ (68,29±2,34 пг/мл). Достоверных различий в показателях между мальчиками и девочками выявлено не было. Оценивая содержание КТр у детей с ДЦП, учитывая форму заболевания, достоверные снижения показателей выявлены во всех группах, однако, без достоверных различий между собой. При учете тяжести двигательных нарушений отмечено, что в группе III GMFCS показатели КТр были максимально снижены в сравнении с КГ (р<0,001), а также этот показатель был достоверно снижен в сравнении с II GMFCS и I GMFCS группами (р<0,01, р<0,001, соответственно). Значительное снижение КТр (р<0,001) было выявлено при выраженной ригидности мышц (III Ash) в сравнении с КГ, а также в сравнении с группами II Ash и I Ash (р<0,01, р<0,001, соответственно).

                                                                                                                            Таблица 1

Показатели кальцийрегулирующих гормонов и гормона роста у детей с ДЦП в зависимости от формы заболевания, тяжести двигательных расстройств, мышечного тонуса, гендерной принадлежности, (М±m)

Примечание. p – достоверность различий между исследуемой группой и КГ, р1 – достоверность различий между группами СД и ДГ, р2 – достоверность различий между группами СГ и ДГ, р3 – достоверность различий между группами СГ и СД, p4 - достоверность различий между группами I Ash и III Ash, р5 - достоверность различий между группами II Ash и III Ash, p6 - достоверность различий между группами I Ash и II Ash; p7 - достоверность различий между группами I GMFCS и III GMFCS, p8 - достоверность различий между группами II GMFCS и III GMFCS, p9 - достоверность различий между группами I GMFCS и II GMFCS; д – девочки; м – мальчики; р10 – достоверность различий показателей между д и м.

Более выраженные нарушения в содержании КТр в сыворотке крови у детей с ДЦП при ДГ, при выраженных двигательных нарушениях, при высоком мышечном тонусе, которые являются показателями тяжести основного заболевания, а также наличия множества коморбидных патологий (нарушения со стороны желудочно-кишечного тракта, эндокринных органов), свидетельствуют о нарушении всасывания в кишечнике предшественников гормона.

Содержание гормона роста у детей с ДЦП в ОГ находилось в пределах возрастной нормы (2,54±0,18 мМЕ/л), однако, было достоверно (р<0,01) ниже, чем в КГ. Наиболее низкие и достоверно сниженные показатели СТГ в сравнении с КГ были при ДГ (р<0,01), в группе III Ash (р<0,001) и группе III GMFCS (р<0,001), что полностью соответствует клинической картине при данных нарушениях и данных обследования уровня физического развития. Содержание гормона роста на нижних границах нормы ведет к недостаточности данного фактора для роста детей с ДЦП, особенно в период «скачков», что негативно сказывается и на состоянии костной ткани.

При оценке уровня ПТГ, КТн, КТр, СТГ в сравнении с состоянием КТ, отмечено достоверно повышенное содержание ПТГ и достоверно сниженные показатели КТн, КТр и СТГ при ОП и Опе в сравнении с КГ и достоверно более высокие показатели в группе с ОП в сравнении с группой детей с ДЦП, имеющих нормальные показатели КТ (Рисунок 1).

 Рис.1. Уровни кальцийрегулирующих гормонов и гормона роста у больных ДЦП в зависимости от структурно-функционального состояния костной ткани (М), n=148

Примечания: 1. * – р<0,05, ** – р<0,01, *** – р<0,001 – достоверность отличия от КГ; # - р<0,05, ## – р<0,01 – достоверность отличия Nкт от Опе группы; ^ – р<0,05, ^^ – р<0,01, ^^^ – р<0,001 – достоверность отличия Nкт от ОП.

Оценивая уровень костного метаболизма, нами исследованы маркеры костного формирования – ОК, ЩФ и костной резорбции – ДПД (Табл.2).

Содержание ОК в ОГ было ниже нормы (68,52±1,72 нг/мл) и достоверно (р<0,01) отличалось от показателей в КГ (97,16±2,89 нг/мл). Отмечено, что при более легкой форме ДЦП – СГ, показатели ОК были достоверно выше (р<0,05 и р<0,01, соответственно) в сравнении с более тяжелыми формами – СД и ДГ. Уровень ОК при выраженной мышечной ригидности (III Ash группа) был достоверно ниже (р<0,05) в сравнении с группой I Ash. Учитывая выраженность двигательных нарушений отмечено достоверно (р<0,05) более низкое содержание ОК в группе III GMFCS в сравнении с I GMFCS.

                                                                                                                              Таблица 2

 Показатели костного метаболизма у детей с ДЦП в зависимости от формы заболевания, тяжести двигательных расстройств, мышечного тонуса, гендерной принадлежности, (М±m)

Примечание. p – достоверность различий между исследуемой группой и КГ, р1 – достоверность различий между группами СД и ДГ, р2 – достоверность различий между группами СГ и ДГ, р3 – достоверность различий между группами СГ и СД, p4 - достоверность различий между группами I Ash и III Ash, р5 - достоверность различий между группами II Ash и III Ash, p6 - достоверность различий между группами I Ash и II Ash; p7 - достоверность различий между группами I GMFCS и III GMFCS, p8 - достоверность различий между группами II GMFCS и III GMFCS, p9 - достоверность различий между группами I GMFCS и II GMFCS; д – девочки; м – мальчики; р10 – достоверность различий показателей между д и м.

Содержание ЩФ в сыворотке крови у детей с ДЦП находилось в пределах нормы (3,29±0,11 мккат/л) и достоверно не  отличался  от КГ  (3,17±0,06 мккат/л).  Однако,  в группе детей с СД данный показатель  был достоверно (р<0,05) выше, чем в группе с ДГ. Учитывая выраженность мышечного тонуса достоверных различий в показателях выявлено не было, однако, имелась тенденция к более высоким показателям ЩФ в группах I Ash и II Ash. И учитывая тяжесть двигательных нарушений выявлено, что в группах I GMFCS и II GMFCS показатели ЩФ были достоверно (р<0,05) выше, чем в III GMFCS (табл. 2). Полученные данные свидетельствуют в пользу более напряженного остеогенеза при более легкой форме ДЦП, при менее выраженных двигательных нарушениях и при умеренно повышенном мышечном тонусе.

При оценке костной резорбции по значениям  ДПД, соотнесенных с концентрацией Сr в моче, было выявлено, что средние значения ДПД/Сr у больных в ОГ (6,72±0,19 нмоль/ммоль) были достоверно выше (р<0,001), чем у детей КГ (4,65±0,16 нмоль/ммоль), однако, данный показатель находился в пределах нормы. Значения ДПД/Сr были достоверно повышены в группе ДГ в сравнении с СГ, в группе III Ash в сравнении с I Ash и II Ash и в группе III GMFCS в сравнении с I GMFCS и II GMFCS, что свидетельствует о более интенсивной рнзорбции костной ткани с нарастанием тяжести заболевания (Табл.2).

При оценке показателей костного метаболизма, учитывая состояние КТ отмечено, что у детей с ДЦП, имеющих ОП показатели костеобразования снижались в соответствии с детьми, имеющими Nкт, что свидетельствует о снижении остеогенеза и сниженной активности остеобластов. Показатель же резорбции КТ – ДПД/Сr был в группе с ОП достоверно выше, чем у детей с Nкт, что свидетельствует о повышенной активности остеокластов и резорбции КТ у этих детей.

Рис.2. Уровень остеокальцина, щелочной фосфатазы в крови и дезоксипиридинолина в моче у больных ДЦП в зависимости от структурно-функционального состояния костной ткани (М), n=148.

Данные корреляционного анализа демонстрировали, что текущее состояние процессов ремоделирования КТ у обследованных детей с ДЦП характеризовалось достаточно большим количеством достоверных (р<0,05) связей между показателями кальцийрегулирующих гормонов, маркеров костного метаболизма и состоянием КТ. Так, выявлена достоверная отрицательная корреляционная связь ПТГ с показателями с ИП КТ (r=-0,35; р<0,001), а также положительные связи КТр, КТн с показателями СФС КТ - ИП, СРУ, ШОУ (r=0,37; r=0,41; r=0,39; р<0,001 и r=0,44; r=0,39;  r=0,37; р<0,001, соответственно), что  свидетельствовало о  значительном влиянии данных факторов на формирование КТ. Наличие отрицательной достоверной слабой связи ПТГ и КТр (r=-0,34; р<0,001) подтверждает подавляющее влияние КТр на синтез и секрецию ПТГ. Так, при тяжелых формах ДЦП со снижением содержания КТр повышается синтез и секреция ПТГ, что влечет за собой активацию остеокластов и ускорение освобождения Са во внеклеточное пространство, а также выведение с мочой продуктов распада коллагена (положительная связь с экскрецией ДПД/Сr (r=0,32; р<0,001)). Таким образом, КТр усиливает эффекты ПТГ в виде активации процессов разрушения кости, чем минерализации.

Выявленные прямые корреляционные связи ОК с показателями УЗ денситометрии – ИП, СРУ, ШОУ (r=0,38; r=0,34; r=0,27; р<0,001), ЩФ с этими  же показателями (r=0,42, r=0,39; r=0,4; р<0,001), а также отрицательная корреляционная связь ДПД/Сr с вышеуказанными показателями УЗ денситометрии (r=-0,33, r=- 0,26; r=-0,35; р<0,001) указывают об активном участии ОК и ЩФ в процессах формирования КТ и о сопряженности процессов ремоделирования. Наличие прямых корреляционных связей КТр с ОК и ЩФ (r=0,35; r=0,44; р<0,001) говорит о преобладающем влиянии КТр на процессы минерализации КТ.

Заключение.

Таким образом, состояние регуляции минерального обмена у больных ДЦП характеризовалось достоверно сниженными в сравнении с показателями КГ уровнями КТн, КТр, СТГ в сыворотке крови, а также повышением уровня ПТГ более выраженными с формой заболевания ДГ, при повышенном мышечном тонусе и особенно, при выраженных двигательных нарушениях и у больных ДЦП с остеопорозом.

Процессы ремоделирования КТ у больных ДЦП характеризовались снижением уровня ОК, повышением уровня ДПД в моче в сравнении с детьми КГ, более выраженными при тяжелых клинических формах ДЦП с выраженной  спастикой,  значительными  двигательными  нарушениями  и  у  детей  с  остеопорозом,  а  также повышением активности ЩФ в сыворотке крови у больных с остеопенией.

Полученные результаты свидетельствовали о замедлении процессов формирования и повышении уровня резорбции КТ у больных ДЦП.

Список литературы

1. Беневоленская Л.И. Руководство по остеопорозу. М. – 2003. – 524 с.

2. Евтушенко С.К. Новый взгляд на этиологию, патогенез и реабилитацию церебрального паралича у детей (факты и гипотезы). // Соціальна педіатрія: Матеріали VIII українсько-баварського симпозіуму. – Збірник наукових праць.- К.: Інтермед, 2003. – С.36-41.

3. Лильин Е.Т., Иваницкая И.Н. Современные предсталения об этиологии детского церебрального паралича. – Российский педиатрический журнал. – 2002. - №3. – С.35 – 39.

4. Поворознюк В.В. Захворювання кістково-м'язової системи в людей різного віку (Вибрані лекції, огляди, статті): у двух томах. – К: 2004. – Т.2. – 520 с.

5. Риггз Б.Л., Мелтон III Л.Дж. Остеопороз: этиология, диагностика, лечение. Пер. с англ. М. – СПб.: ЗАО «Издательство БИНОМ», «Невский диалект», – 2000. – 560 с.

6. Рожинская Л.Я. Системный остеопороз. Практическое руководство для врачей. – М.: Изд. Мокеев, 2000. – 196с.

7. Щеплягина Л.А.,  Моисеева  Т.Ю.  Проблемы  остеопороза  в педиатрии:  возможности  профилактики // Русский медицинский журнал, 2003. – №27 (199). – С. 1554 – 1556.

8. Щеплягина Л.А., Моисеева Т.Ю., Коваленко М.В.и др. / Остеопения у детей: диагностика, профилактика и коррекция / Пособие для врачей. М., 2005. – 40 с.

9. Arden N.K., Major P., Poole J.R., Keen R.W., Vaja S., Swaminatham R., Cooper C., Spector T.D. Size at birth, adult intestinal calcium absorption and 1,25(OH)2 vitamin D //Quart. J. Med.- 2002.- 95, № 1. – Р. 15-21.