Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Аминокислоты и их метаболиты при неврологических заболеваниях у детей

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Аминокислоты и их метаболиты при неврологических заболеваниях у детей"

г г 5 л Ч

1 О ФЕВ 1998 На правах рукописи

ГОРИНА Анна Сергеевна

АМИНОКИСЛОТЫ И ИХ МЕТАБОЛИТЫ ПРИ НЕВРОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ У ДЕТЕЙ

03.00.04 - биохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Иркутск-1997

Работа выполнена в Иркутском Государственном Медицинском Университете.

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Колесниченко Л.С.

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук А.Р. Колпаков; кандидат биологических наук А.Ю. Гришанова

Ведущая организация:

Иркутский Государственный Университет

Защита состоится"_"_199_г. в"_"

часов на заседании специализированного совета К 001.37.01 НИИ Биохимии СО РАМН.

Адрес: 630117, Новосибирск, ул. Академика Тимакова, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ Биохимии СО РАМН.

Автореферат разослан 30 декабря 1998 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета

К.М.Н.

Т.Г. Филатова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность

Некоторые аминокислоты и их метаболиты участвуют в нейромедиаторной и гуморальной регуляции как функционально самостоятельные соединения. Многочисленные данные свидетельствуют о том, что нейромедиаторные аминокислоты и их рецепторы принимают участие в формировании таких фундаментальных процессов нервной деятельности, как синаптическая пластичность; длительная потенция, лежащая в основе нейрональной памяти; регуляция полимодальных сенсорных систем мозга; поддержание судорожного порога; регуляция мышечного тонуса; физиологические механизмы сна, тревоги и агрессии; чувствительность ЦНС к гипоксии и гипогликемии (Раевский К.С., Георгиев В.П., 1986; Excitatory amino acid, 1988; Раевский К.С., 1990; Hattori Н., 1990; Kohmu-ra E. et al., 1990; Meldrum B.S., 1992; 1994; 1995).

Нарушения в содержании аминокислот и их метаболитов в организме являются одной из причин возникновения различных патологических процессов, проявляющихся прежде всего в дисфункциях нервной системы и способствующих развитию ряда нервных и психических заболеваний, особенно в детском возрасте (Калинина JT.B., Гусев Е.И., 1981; Обмен веществ, 1983). Выдвинута гипотеза повреждающего действия дисбаланса аминокислот на развивающийся мозг (Лебедев Б.В., 1981; Waziri R. et al., 1992; Pranzatolli M. et al., 1995; Levits-ky D.A., Strupp B.J., 1995).

Принятые сокращения: МЦД - Минимальная церебральная дисфункция; МД - миодистрофия Дгошенна; МЭ - миодистрофия Эрба; Ала - алашш; Apr - аргинин; Асн - аспарагин; Асп- аспартат; Вал - валшг, ГАМК - гамма-аминомасляная кислота; Гис - гистидин; Гли - глицин; Гли - глутамин; Глу - глутамат; Иле - изолейцин; Лей - лейцин; Лиз - лизни; Мет - метионин; Про - пролин; Сер - серии; Tay - таурин; Тир - тирозин; Тре - треонин; Три - триптофан; Феи - феиилаланин; Цис - цистин; Орн -ориитин; 5-ОИУК - оксишщолилуксусная кислота.

Выявление различных биохимических отклонений полезно для правильной диагностики и патогенетически обоснованного лечения (Со1агш & а1., 1990; МагЫапоэ М., 1991; БеипР.Р., 1992; Rogawski М.А., 1992; АррМопЯ.Е., 1995; Вос1-эоп W.E., ТябсИ V., 1995). Сдвиги аминокислот и их метаболитов почти не изучены при минимальной церебральной дисфункции и миодистрофии Эрба. При эпилепсии и миодистрофии Дю-шенна описаны уже многие нарушения в содержании этих веществ. Однако при эпилепсии детей нет данных о сдвигах в моче, а при миодистрофии Дюшенна - о соотношении возбуждающих и тормозящих аминокислот и метаболитах разных путей обмена триптофана; не проводили анализ в плане заменимых и незаменимых аминокислот и их групп, относящихся к разным транспортным системам. Полное комплексное и сравнительное исследование аминокислот и их метаболитов в крови и моче при указанных четырех заболеваниях никогда ранее не проводили.

Цель работы

Целью работы являлось изучение изменений в содержании аминокислот и их метаболитов в крови и моче у детей с эпилепсией, минимальной церебральной дисфункцией, миодистро-фиями Дюшенна и Эрба и выявление их возможного патогенетического и диагностического значения.

Задачи исследования:

- исследовать аминокислоты и их метаболиты у группы здоровых детей г. Иркутска;

- определить аминокислоты и их метаболиты в крови и моче у детей с эпилепсией, минимальной церебральной дисфункцией и с миодистрофиями Дюшенна и Эрба;

- проанализировать полученные данные в плане их патогенетического и диагностического значения.

Научная новизна

Впервые проведено комплексное и сравнительное изучение 35 азотсодержащих веществ (20 белковых и 3 небелковых 4

аминокислот и 12 их метаболитов) в крови и моче детей при 4 различных неврологических заболеваниях.

Впервые изучены сдвиги при минимальной церебральной дисфункции и миодистрофии Эрба, значительно расширены данные об изменениях у детей при эпилепсии и миодистрофии Дюшенна.

Полученные результаты проанализированы в плане как их функционального значения и роли в патогенезе, так и возможного диагностического использования.

Научно-практическая значимость и внедрение в практику

Полученные результаты дают комплексную характеристику сдвигов аминокислот и их метаболитов при разных неврологических заболеваниях у детей, расширяют представления о патогенезе и используются в комплексной диагностике и при выборе тактики лечения. Часть данных получена в г. Братске по программе "Город экологической катастрофы"(проведенная работа удостоена премии РАМН) и по контракту с Department of Neurology and Psychiatry, Hiroshima University School of Medicine, Japan. Полученные данные внедрены в практику работы врачей Иркутской Областной детской клинической больницы и сотрудников Клиники нервно-психического здоровья детей Института Педиатрии ВСНЦ СО РАМН. Материалы диссертации используются при чтении лекций на кафедрах невропатологии и нейрохирургии, педиатрии ГИДУВа.

Апробация работы

Материалы диссертации представлены и обсуждены на международном конгрессе по проблемам эпилепсии у детей (Амстердам, 1994); конференции молодых ученых (ГИДУВ, Иркутск, 1995); всероссийской научной конференции "Экологическая патология: вопросы биохимии, фармакологии, клиники" (Чита, 1995); международном симпозиуме "Восстановительная неврология - 3" (Иркутск, 1995); четвертом Российс-

ко-Японском международном симпозиуме (Иркутск, 1996); международном конгрессе по иммунореабилитации (Израиль, 1997); на научно-практической конференции, посвященной 100-летию заслуженного деятеля науки Российской Федерации, профессора Х.-Б.Г. Ходоса (Иркутск, 1997).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 9 работ, из них 4 тезисов на международных конгрессах и симпозиумах и 2 на всероссийских конференциях.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 131 страницах и состоит из введения, 5 разделов и выводов. Работа иллюстрирована 35 таблицами и 38 рисунками. Список литературы содержит 189 источников, из них 58 отечественных и 131 зарубежный.

Положения, выносимые на защиту

1. При эпилепсии у детей развиваются гипераминоациде-мия и гипераминоацидурия, в крови и моче увеличиваются возбуждающие медиаторные аминокислоты и их амиды и снижаются тормозящие ГАМК и глицин. Для эпилепсии характерны снижение ГАМК и резкое накопление в крови аргинина, метионина и цистина, увеличение аланина, гистидина, пролина, треонина и валина.

2. При минимальной церебральной дисфункции у детей характерны гипоаминоацидемия и гипераминоацидурия с увеличением в крови тормозящих нейромедиаторов ГАМК и глицина и снижением в крови и моче возбуждающих нейромедиаторов аспартата и глутамата, их амидов и метионина; в крови снижаются таурин, тирозин, серин, катехоламины и серо-тонин, а в моче резко увеличивается ксантуреновая кислота. При успешном лечении нарушения азотистого обмена исчезают или значительно сглаживаются.

3. При мышечных дистрофиях Дюшенна и Эрба в крови увеличиваются лейцин и таурин, снижаются в крови и моче

аланин и пролин; в крови и моче увеличиваются также возбуждающие аминокислоты и их амиды (особенно глутамат в моче) и тирозин; снижаются гистидин и глицин; в крови увеличиваются катехоламины; в моче резче, чем при других заболеваниях, увеличивается орнитин.

4. Наблюдаются определенные изменения групп аминокислот, транспортируемых разными системами: при эпилепсии - увеличение кислых (система хд ), малых нейтральных (системы A/ASC) и основных (система у+); при минимальной церебральной дисфункции - снижение всех групп, кроме глицина и ГАМК крови; при мышечных дистрофиях - снижение основных и глицина и увеличение остальных: (система L), малых нейтральных и таурина (система ß).

5. Наличие характерных для каждого заболевания "аминокислотных профилей" позволяет использовать их в комплексной диагностике неврологических расстройств у детей и при выборе тактики патогенетически обоснованного лечения.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Обследовано 149 детей в возрасте от 3 до 10 лет из неврологического отделения Областной детской клинической больницы и из клиники нервно-психического здоровья детей НИИ Педиатрии ВСНЦ СО РАМН. Из 149 детей 22 человека составили группу контроля (здоровые дети). У 30 детей наблюдалась минимальная церебральная дисфункция, 52 ребенка страдали эпилепсией. С наследственной псевдогипертрофической мио-дистрофией Дюшенна исследовано 25 детей, а с наследственной миодистрофией Эрба (дистрофия тазового пояса) 20 детей.

Общий белок, мочевину, креатин и креатинин в сыворотке крови определяли на биохимическом анализаторе фирмы Ciba Corning (Англия) с использованием реактивов этой фирмы.

Исследование мочевины, креатина и креатинина в суточной моче проводили с использованием наборов фирм Serva и Lachema на спектрофотометре фирмы Hitachi (Япония).

Аминокислоты определяли на аминокислотном анализаторе ААА-881 (фирма Novo, Чехия). Анализатор работает по принципу ионообменной колоночной хроматографии с использованием Na-сульфополистирольных катионных смол. Пики аминокислот автоматически измерялись на фотоэлектроколо-риметре и расшифровывались на ПВМ (Козаренко Т.Д. и др., 1981; Остерман JI.A., 1985). Данные собственных исследований по группе здоровых детей (группа контроля) приведены в табл. 1.

Концентрацию серотонина в сыворотке крови определяли по Anis N.C. с соавт. (1994), 5-ОИУК - методом тонкослойной

Таблица 1.

Содержание аминокислот в сыворотке крови (мкмоль/л) и суточной моче (мкмоль/сут) у здоровых детей г. Иркутска _(группа контроля). _

№ Показатели Сыворотка крови Суточная моча

1 Алании 440±1,53 231 ±4,00

2 Аспарагин 46,6±0,92 40,0±1,3б

3 Аспартат 21,0±0,87 62,0±1,15

4 Аргинин 101+1,07 106±1,84

5 В алии 254±1,53 40,4±1,13

6 Гистидин 147+1,39 481±1,0

7 Глицин 411±1,35 579+1,18

8 Глутамин 450±1,00 676±0,94

9 Глутамат 77,1±1,16 121 ±0,91

10 Изолейцин 138+1,41 143+1,4

11 Лейцин 217+1,37 368±1,26

12 Лизин 250±1,05 100±1,62

13 Метионин 28,4±0,93 31,1±1,17

14 Пролин 229+1,03 138+0,92

15 Серии 141±1,85 144±1,44

16 Тирозин 80,0+1,11 71,5+1,29

17 Треонин 180±1,68 90,2+1,12

18 Триптофан 79,3±1,45 150±0,74

19 Фенилаланин 109±1,42 26,0±0,93

20 Цистип 96,2±1,65 131+0,87

21 Орнитин 60,0+1,27 51,1+1,57

22 ГАМК 0,49±0,002 —

23 Таурин 120±3,41 —

хроматографии по Korf J. (1984), метаболиты кинуренинового ряда - по методу Вахрушевой Л.Л., Турилкиной Т.Б. (1981).

Катехоламины в сыворотке крови и суточной моче определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии по Моуег Т.Р. (1979).

У детей с миодистрофиями исследовали содержание в сыворотке крови лактатдегидрогеназы (ЛДГ), креатинин-фосфокиназы (КФК), холинэстеразы, аланинаминотранс-феразы (АлАТ), аспартатаминотрансферазы (АсАТ) на анализаторе фирмы Ciba Corning (Англия). Определение изофермен-тов ЛДГ проводилось методом электрофореза в полиакрил-амидном геле с помощью электрофорезного комплекса фирмы Согшау.

Статистический анализ полученных данных проводили с использованием критерия Стьюдента и коэффициентов корреляции на компьютере Hyundai-super-386E по программе "Статграф". Описаны только значимые сдвиги (р< 0,05).

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Эпилепсия

В периоде обострения закономерно наблюдались гипер-аминоацидемия (+29%) и гипераминоацидурия (+11%), при этом незаменимые аминокислоты в крови накапливались гораздо меньше (+11%), чем заменимые (+41%); в моче первые увеличились примерно также, как в крови (+14%), а вторые намного меньше (+8%). Увеличение концентрации в биологических жидкостях было характерно для 2/3 аминокислот (р=1). В сыворотке крови (рис. 1) максимальным было накопление аргинина и цистина (соответственно на 148 и 109%), значительно повышались аспартат, глутамат, метионин, аспарагин, глу-тамин, аланин (на 93-59%), умеренно - орнитин, гистидин, про-лин, треонин, валин (на 48-20%) и лишь слегка - тирозин и изо-лейцин (на 12 и 9%). Очевидно, что гипераминоацидемия

отнюдь не является равномерной. Больше всего она выражена для 3 групп аминокислот: 1) кислых и их амидов; 2) двух основных, особенно аргинина; 3) серосодержащих, а также аланина. Для мочи в основном характерны аналогичные, но менее выраженные сдвиги (отсутствует лишь повышение амидов и добавилось увеличение фенилаланина, лейцина и лизина) (рис. 1). Между относительными сдвигами концентраций аминокислот в сыворотке крови и экскрецией аминокислот с мочой обнаружена значимая положительная корреляция средней силы: г5=+0,46 (р<0,05).

В крови накапливаются в основном аминокислоты, транспортируемые системами хА"с (глутамат и аспартат), А и АБС (6 из 7 малых нейтральных) и у+(3 из 4 основных). Известно, что аминокислоты, транспортируемые одной и той же системой, конкурируют за нее. Это может способствовать образованию в головном мозге N0- из аргинина, процессам метилирования с использованием метионина и, наоборот, снижать синтез серотонина из триптофана и, возможно, ацетилхолина из серина.

С мочой максимально возрастает экскреция глутамата и аспартата (система Хд0), умеренно - основных аминокислот (система у+). Сопоставление сдвигов в моче и крови, свидетельствует, что при эпилепсии системы х~АО иЬв почках работают нормально, а системы у+, С1у и, особенно, А/АБС -ослабленно.

Накопление в крови глутамата и аспартата с параллельным снижением ГАМК и глицина приводит к значительному (в 2,8 раза) увеличению отношения возбуждающие/ тормозящие аминокислоты, такое нарушение баланса функционально противоположных медиаторов может иметь патогенетическое значение - способствовать развитию эпилептического приступа.

Максимальное повышение в крови аргинина, субстрата нитроксидсинтазы, может способствовать синтезу N0-, вызы-

Кровь

Моча

до лечения

ФСН лиз

после лечения

•в ПРО

Рис. 1. Относительные (%%) изменения концентрации аминокислот в крови и их экскреции с мочой у детей с эпилепсией (I) и минимальной церебральной дисфункцией (II, до и после лечения). • - значимые (р<0.05) различия с контролем.

ваемому возбуждающими аминокислотами и опосредующему многие их эффекты.

В крови при эпилепсии происходит параллельное снижение концентрации триптофана (на 24%) и двух его метаболитов: серотонина и 5-ОИУК (на 30% и 22%), снижается также экскреция с мочой триптофана (на 15%) и двух метаболитов триптофанпирролазного пути - кинуренина и кинуреновой кислоты (на 20 и 22%). Это может быть важным, так как серотонин - один из преимущественно тормозящих нейро-трансмиттеров.

Необходимо однако отметить, что снижение в крови других тормозящих нейротрансмиттеров (таурина и пролина), не происходит, а тирозин, предшественник важных возбуждающих нейротрансмиттеров катехоламинов, увеличивается только слегка.

Высокое накопление метионина и цистина может влиять на синтез адреналина, мелатонина и холина (и следовательно, ацетилхолина) и инактивацию катехоламинов, способствовать образованию глутатиона и активного сульфата, что может увеличивать метаболизм ряда ксенобиотиков.

2. Минимальная церебральная дисфункция

До лечения у детей наблюдалась гипопротеинемия (в среднем -25%) при отсутствии изменений концентрации мочевины и креатинина в крови и моче. Характерны гипоамино-ацидемия (-13%) и гипоаминоацидурия (-12%). Отношение незаменимых аминокислот к заменимым снижалось в крови и не изменялось в моче.

В обеих биологических жидкостях снижалось большинство аминокислот (рис. 1). В сыворотке крови это было наиболее выражено для метионина, лизина и тирозина (на 58-55%), затем - глутамата, аспартата, серина и таурина (на 49-40%); умеренно снижались аспарагин, глутамин, валин, треонин и триптофан (на 36-26%). Увеличивались в большей степени аланин (на 16%), глицин (на 25%) и ГАМК (на 43%). Гипоаминоацидемия не

является равномерной, она больше всего выражена для кислых аминокислот и их амидов, метионина, таурина; умеренно -предшественников катехоламинов и серотонина. Изменения экскреции аминокислот с мочой в большинстве случаев (15 из 21) имели ту же направленность, что и в крови. В соответствии с этим наблюдалась значительная положительная корреляция сдвигов аминокислот в крови и моче больных детей г5= +0,53, р<0,05.

При классификации по транспортным системам в крови больше всего снижаются аминокислоты, транспортируемые системами Хд0 (глутамат и аспартат), (3 (таурин), AM.SC (малые нейтральные), умеренно - системами у+ (основные) и Ь (большие нейтральные). Уровень же глицина (система Э1у) и ГАМК увеличен. Экскреция с мочой аминокислот, принадлежащих ко всем транспортным системам, снижена; сопоставление изменений в крови и моче позволяет предположить, что в почках почти все системы выведения аминокислот работают усиленно, так как снижение экскреции выражено меньше, чем концентрация в крови.

Как в крови, так и в моче происходило снижение триптофана, в крови - серотонина, в моче его метаболита 5-ОИУК (на 23 %). В отличие от этого, в моче значительно увеличивалась ксантуреновая кислота (+201%), что часто связано с недостаточностью витамина В6.

Параллельно снижению фенилаланина и тирозина - предшественников катехоламинов - в сыворотке крови уменьшается концентрация самих катехоламинов: норадреналина, адреналина и дофамина (на -25, -17 и -13%); в моче снижается только дофамин.

Снижение в крови глутамата и аспартата с параллельным увеличением ГАМК и глицина приводит к значительному (в 2,5 раза) снижению отношения возбуждающие/тормозящие аминокислоты, что может снижать активность головного мозга и тормозить его развитие в онтогенезе.

Есть все основания полагать, что последнему способствует снижение ряда аминокислот - предшественников различных нейротрансмиттеров (тирозин, триптофан, серин, метио-нин) и самих нейротрансмиттеров: таурина, серотонина и кате-холаминов. Важность всех этих веществ для нормального развития центральной нервной системы, ее пластичности, памяти и поведения хорошо известна. Весьма вероятно вредное действие на мозг резкого накопления кинуренинового метаболита триптофана - ксантуреновой кислоты.

В результате лечения большинство сдвигов сглаживалось: уменьшались гипопротеинемия, гипоаминоацидемия и гипоаминоацидурия, снижение в крови незаменимых аминокислот, в моче - незаменимых и заменимых, изменения большинства индивидуальных аминокислот, в том числе возбуждающих (глутамат и аспартат) и тормозящих (ГАМК и глицин) медиаторов и их соотношения, нейромодуляторов и их предшественников. Это очень четко видно на «лучевых» диаграммах: неправильные фигуры, характерные для детей до лечения сильно приближаются к кругу (рис.1). Параллелизм клинического и биохимического улучшения свидетельствует о важном значении аминокислот и их метаболитов в патогенезе минимальной церебральной дисфункции.

3. Миодистрофии Дюшенна и Эрба (МД и МЭ)

При обеих миодистрофиях, особенно МД, в сыворотке крови повышались активности 4 исследованных ферментов: лактатдегидрогеназы, креатинфосфокиназы, аланин- и аспартатаминотрансфераз; холинэстераза, наоборот, снижалась. По сравнению с общей активностью ЛДГ, изоферменты были более информативны: при МД значительно увеличивалась активность всех изоферментов (кроме II), но особенно резко V и затем IV, при миодистрофии Эрба - только V и IV.

Для обеих миодистрофий характерна гипопротеинемия и гиперкреатинемия, при МЭ происходило накопление в сыворотке крови креатинина и мочевины. Резко возрастала

экскреция с мочой креатина и лишь умеренно - креатинина, выделение мочевины не изменялось.

Общая концентрация аминокислот в сыворотке крови при обеих миодистрофиях и экскреция с мочой при МД оставалась нормальной, при МЭ последняя несколько увеличивалась. Незаменимые аминокислоты в крови и моче в обоих случаях немного уменьшались, а заменимые слегка увеличивались в обеих жидкостях при МД и в моче при МЭ.

При МД в крови резко увеличивалась концентрация аспартата и аспарагина (на 113 и 85%), значительно - тирозина (на 59%), умеренно - лейцина, орнитина, глутамина, таурина и глутамата (на 39-21%); снижались: умеренно - пролин, аланин, фенилаланин, триптофан, валин (на 17-28%) и значительно -гистидин (на 45%). Экскреция с мочой, как правило, изменялась в ту же сторону, что и в крови, хотя и с разной выраженностью (рис. 2).

При МЭ в крови резко возрастал тирозин (на 135%), значительно - изолейцин, орнитин, аспартат, лейцин, глутамат (на 71-47%), умеренно - глутамин, аспарагин и таурин (на 3517%); снижались умеренно - пролин, глицин, аланин, гистидин и валин (на 21 -35%) и значительно - лизин (на 47%). Экскреция с мочой, как правило, изменялась в ту же сторону, что и в крови (рис. 2). При обеих мышечных дистрофиях между изменениями концентраций аминокислот в крови и их экскреции с мочой существует тесная положительная корреляция: оба г5= +0,84, р<0,001.

При классификации по транспортным системам при обеих миодистрофиях в крови и моче увеличены аминокислоты, транспортируемые системами Хд0 (глутамат и аспартат) и |3 (таурин в крови), в меньшей степени - А/АБС (малые нейтральные,- кроме крови при МЭ) и Ь (большие нейтральные,- кроме мочи при МД). Снижены сумма аминокислот, транспортируемых системами у+ и в1у (глицин). Ввиду конкуренции аминокислот за общий носитель можно ожидать преиму-

Миодистрофия Миодистрофия

Дюшенна Эрба

Рис. 2. Относительные (%%) изменения концентрации аминокислот в крови и их экскреции с мочой у детей с наследственными

миодистрофиями.

щественного транспорта в мозг тирозина, лейцина и изолей-цина за счет валина, триптофана и фенилаланина, орнитина -за счет гистидина и лизина, а при МД - аспартата за счет глутамата.

Изменения аминокислотного обмена при обеих мышечных дистрофиях качественно очень близки, в крови в основном увеличивались кислые аминокислоты и их амиды, изолейцин, лейцин, тирозин, орнитин и таурин; снижались глицин, пролин, лизин, гистидин, триптофан, валин, аланин; в моче наиболее резко увеличивались глутамат и орнитин. В результате сдвиги аминокислот при мышечных дистрофиях тесно коррелируют как в крови (г8= +0,85, р<0,001), так и в моче (г5= +0,73, р<0,001). Установлены и различия между этими заболеваниями: при МД в крови больше повышались аспартат и аспарагин и меньше -глутамат, тирозин и изолейцин; меньше снижались глицин и лизин; в моче только при МД снижались фенилаланин и триптофан и только при МЭ увеличивались аргинин и треонин.

Изменения триптофана и его метаболитов были умеренными как при МД, так и при МЭ. Изменения катехоламинов при данных заболеваниях были следующие: в крови при МД умеренно увеличивался адреналин (на +35%) и слегка норадреналин (на +9%). При МЭ выражено возрастали дофамин (на +45%) и, особенно, адреналин (на +77%). Эти сдвиги сочетались с выраженной аккумуляцией в крови предшественника катехоламинов тирозина.

Накопление в биологических жидкостях лейцина и изолейцина скорее всего - результат дегенерации скелетных мышц - как распада мышечных белков, так и накопления в результате снижения метаболизма в мышечной ткани. Снижение в крови аланина может приводить к уменьшению глюкозо-аланинового цикла и в результате - глюконеогенеза. Снижение в биологических жидкостях глицина и пролина может быть результатом их использования для синтеза коллагена, которые увеличиваются при миодистрофиях компенсаторно. Сдвиги

других аминокислот в биологических жидкостях являются, очевидно, результатом изменения метаболизма.

Накопление в крови аспартата и глутамата при малых изменениях ГАМК и снижении глицина приводит к увеличению отношения возбуждающие/ тормозящие аминокислоты (в 1,7 раза). Это сочеталось со значительным накоплением тирозина и увеличением в крови катехоламинов, особенно адреналина, а при МЭ - и дофамина. Снижались концентрации пролина, триптофана и не столь закономерно - серотонина. Эти сдвиги могли бы способствовать увеличению возбудимости головного мозга.

4. Значение сдвигов аминокислот

При всех 4 заболеваниях закономерно и по-разному изменялись уровни медиаторных аминокислот в биологических жидкостях. В результате отношение возбуждающие/тормозящие аминокислоты увеличивалось при миодистрофиях и, особенно, эпилепсии и резко снижалось при минимальной церебральной дисфункции (рис. 3). Различие между двумя последними заболеваниями является 7-кратным. Нарушение баланса противоположных медиаторов может иметь важное патогенетическое значение: при эпилепсии - способствовать развитию судорожного приступа, при минимальной церебральной дисфункции - не только снижать функциональную активность головного мозга, но и тормозить его развитие в онтогенезе.

Анализ изменений концентрации аминокислот в крови и их экскреции с мочой установил их значимую положительную

Таблица 2.

Корреляция сдвигов аминокислот в крови и моче.

Заболевание Эпилепсия Церебральная дисфункция Миодистрофии

Дюшенна Эрба

+ 0, 46 + 0,50 + 0,84 + 0,84

Р <0,05 < 0,05 < 0,001 < 0,001

2,79 И ' "»• I ^

1,71 1,69

( V, -

1,00

— 0,40

-)- -1-^Ша-1- -1- -1

норма эпилепсия минимальная миодистрофия миодистрофия

церебральная Дюшенна Эрба

дисфункция

Рис. 3. Соотношение в крови возбуждающих и тормозящих

аминокислот.

сорреляцию, - средней силы для эпилепсии и минимальной деребральной дисфункции и тесную для обеих мышечных дистрофий (табл. 2).

Это свидетельствует о том, что концентрация амино-сислот в крови является важным, но не единственным фактором, определяющим их экскрецию из организма. Сопоставление сдвигов в крови и моче показало влияние и транс-юртных систем аминокислот в почках.

Для изученных нами 4 заболеваний одинаковая направ-генность сдвигов аминокислот в биологических жидкостях 5ыла редким явлением: только снижение отношения незаменимые/заменимые аминокислоты в крови, увеличение орнитина 1 снижение триптофана в крови и моче и увеличение лейцина в лоче. Все остальные аминокислоты изменялись по-разному. Наглядное представление об этом дают лучевые диаграммы, >чень характерные для каждого заболевания и значительно этличающиеся друг от друга (рис. 1,2). Важно, что при ^спешном лечении минимальной церебральной дисфункции :арактерные для нее сдвиги азотистого обмена исчезали или

значительно сглаживались, - и в результате форма лучевых диаграмм как для крови, так и для мочи значительно приближалась к кругу. Это свидетельствует об обратимости метаболических нарушений, их связи с состоянием больных.

Своеобразие аминокислотных сдвигов при разных заболеваниях подтверждается тем, что коэффициенты корреляции между ними как в крови, так и в моче, как правило, невысоки и незначимы. Только изменения при мышечных дистрофиях Дюшенна и Эрба закономерно и тесно коррелируют (табл. 3).

Таблица 3.

Корреляция (Гд) сдвигов аминокислот при разных заболеваниях у детей.

Заболевания Концентрация в крови Экскреция с мочой

МЦД МД МЭ МЦД МД МЭ

Эпилепсия -0.17 +0.29 +0.19 +0.32 +0.21 +0.25

МЦД -0.28 -0.081 +0.09 +0.07

мд +0.85*** +0.73***

Установленные нами при изученных неврологических заболеваниях у детей характерные для каждого из них сдвиги как отдельных аминокислот и их метаболитов, так и в особенности их комплексы, с одной стороны, расширяют существующие представления о биохимических компонентах патогенеза, с другой - могут, очевидно, реально помочь в комплексной диагностике.

ВЫВОДЫ

1. При эпилепсии у детей развиваются гиперамино-ацидемия и гипераминоацидурия, в крови и моче увеличивается содержание аспартата, глутамата и их амидов и снижается содержание ГАМК и глицина; в результате возрастает отношение возбуждающие/тормозящие медиаторные аминокислоты. Для эпилепсии характерны снижение ГАМК и резкое

накопление в крови аргинина, метионина и цистина, увеличение аланина, гистидина, пролина, треонина и валина.

2. Для минимальной церебральной дисфункции у детей характерны гипоаминоацидемия и гипоаминоацидурия с увеличением в крови ГАМК и глицина и снижением в крови и моче аспартата, глутамата, их амидов и метионина; отношение возбуждающие/тормозящие медиаторные аминокислоты уменьшается. В крови снижается концентрация таурина, тирозина, серина, катехоламинов и серотонина, а в моче резко увеличивается ксантуреновая кислота. При успешном лечении минимальной церебральной дисфункции нарушения обмена аминокислот исчезают или значительно сглаживаются.

3. При миодисрофиях Дюшенна и Эрба в крови и моче увеличиваются возбуждающие аминокислоты и их амиды (особенно глутамат в моче), тирозин и катехоламины (кровь); лейцин и изолейцин. Снижаются в крови и моче аланин, пролин и глицин. Установлены различия и между двумя мышечными дистрофиями.

4. Выявлены определенные изменения групп аминокислот, транспортируемых разными системами: при эпилепсии -увеличение кислых (система Хд0), малых нейтральных (системы A/ASC) и основных (система у+); при минимальной церебральной дисфункции - снижение всех групп, кроме глицина и ГАМК крови; при миодистрофиях Дюшенна и Эрба - снижение основных и глицина и увеличение остальных - кислых, больших (система L) и малых нейтральных и таурина (система (3).

5. При всех 4 заболеваниях наблюдались неспецифические изменения аминокислотного обмена: снижение отношения незаменимые/заменимые аминокислоты в крови, увеличение орнитина и снижение триптофана в крови и моче и увеличение лейцина в моче. При эпилепсии и минимальной церебральной дисфункции снижается содержание серотонина в крови и 5-гидроксииндолилуксусной кислоты в моче.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Hammond E.J., Uthan В.M., Vorobeov S.N., Gorina A.S., Wilder В J. Neurochemical effects of vagus nerve stimulation on children with epilepsy //Abstracts of VII-th Int. Cong, of the Int. Child Neurology Association. - Amsterdam, 1994.- P. 301.

2. Горина A.C., Брегель В.А. Нарушение белково-амино-кислотного обмена у детей, страдающих миопатиями. //Тез. докл. научн. конф. молодых ученых ГИДУВа.- Иркутск.-1995.- С.46-47.

3. Горина A.C., Брегель В.А. Показатели белково-амино-кислотного обмена у детей с прогрессирующей мио-дистрофией Дюшенна. //Тез.докл. научн. конф. молодых ученых ГИДУВа.- Иркутск, 1995.- С.47-48.

4. Колесниченко JI.C., Горина A.C. Содержание аминокислот в сыворотке крови и моче у детей с отставанием в психомоторном развитии. // Тез. докл. Всерос. науч. конф. "Экологическая патология: вопросы биохимии, фармакологии, клиники". - Чита, 1995. - С. 107.

5.Горина A.C., Демидова Л.А., Колесниченко JI.C. Генетико-биохимический скрининг детей дошкольного возраста г.Братска. // Тез. докл. Всерос. научн. конф. "Экологическая патология: вопросы биохимии, фармакологии, клиники". -Чита, 1995. - С. 93.

6. Горина A.C., Колесниченко JI.C., Осокин В.В. Особенности обмена аминокислот у детей, страдающих эпилепсией. // Тез. докл. международн. симп. "Восстановит, неврол. - 3". Иркутск, 1995. - С. 23 - 24.

7. Горина A.C., Колесниченко Л.С., Седых Н.В. Аминокислоты и их метаболиты при наследственных миопатиях // Тез. докл. Международн. Российско-Японского симп. Иркутск, 1996. -С. 302.

8. Кулинский В.И., Горина A.C., Колесниченко Л.С. Аминокислоты и их метаболиты при отставании детей в психомотор-

ном развитии // International Journal on Immunorehabilitation. - 1997, №4.-P. 128.

. Седых H.B., Колесниченко JI.С., Горина A.C. Определение аминокислот, их метаболитов и электровозбудимости мышц у детей, страдающих прогрессирующими миопатиями // Матер, республ. научно-практ. конф., посвящен. 100-летию заслуж. деятеля науки Российской Федерации профессора X.-Б.Г.Ходоса. Иркутск, 1997. - С. 144.

Рекламно-издательская группа ИТО ВСНЦ СО РАМН

Зак. № 81 25.12.97 г.

Тираж 100 экз.