The perinatal predictors of severe cerebral ischemia in premature newborns

Full Text

В структуре перинатальных повреждений мозга ведущее место (47%) занимают поражения центральной нервной системы (ЦНС), обусловленные перенесенной гипоксией и являющиеся основной причиной детской инвалидности [1-3]. Наиболее высокая частота подобных расстройств наблюдается у недоношенных новорожденных (88%), что связано с рядом особенностей васкуляризации их ЦНС: недостаточным развитием сосудистой сети, повышенной проницаемостью капилляров, зависимостью церебрального кровотока от нарушений общей гемодинамики, приводящей к формированию перивентрикулярной ишемии и лейкомаляции [3, 4]. В последние годы с целью диагностики и/или прогнозирования развития перинатальной патологии ряд исследователей предлагают определять активность ма- триксных металлопротеиназ (ММП), вовлеченных в процессы ремоделирования тканей путем деградации внеклеточного матрикса. Их источником являются клетки моноцитарно-макрофагального ряда, в частности, астроциты нервной ткани [5-7]. По данным S. Yang и соавт. (2003), синтез ММП при повреждении мозга возрастает, а их индукция инициируется МАР-киназой - протеинкиназой, активируемой митогенами (mitogen activated protein kinases) или окси- дативным стрессом [8]. В условиях гипоксии/ишемии дефицит антиоксидантов и избыток продукции активных форм кислорода вызывает выброс провоспалительных цитокинов, вследствие чего происходит индукция синтеза ММП клетками соединительной ткани оболочек плода и нейтрофилами, а также снижение естественных тканевых ингибиторов матриксных металлопротеиназ [8-10]. По мнению N. Bednarek и соавт. (2012), ма- № 4, 2015 13 триксная металлопротеиназа-9 (ММП-9) и ее физиологические ингибиторы (TIMP-1) являются ранними маркерами перинатальной энцефалопатии, а их определение может быть использовано с целью диагностики и прогнозирования ее развития у доношенных новорожденных [10]. В литературе имеются данные о том, что наиболее значимым патологическим эффектом ММП является их способность разрушать коллаген IV типа - главный компонент базальной мембраны эндотелия, окружающей кровеносные сосуды мозга. Этот процесс создает условия для повреждения гематоэнцефалического барьера и обусловливает развитие геморрагий [10-13]. Задачами нашего исследования явилось выявление наиболее информативных перинатальных предикторов тяжелой церебральной ишемии (ЦИ) у недоношенных новорожденных и разработка математической модели предсказания ее степени тяжести. Материал и методы Под наблюдением находились 288 женщин, у которых произошли преждевременные роды в сроки 28-34 нед беременности, из них 102 (35,4%) пациентки были родоразрешены в экстренном порядке операцией кесарева сечения по показаниям со стороны матери и/или плода; у остальных 186 (64,6%) женщин произошли роды через естественные родовые пути. В зависимости от степени тяжести церебральной ишемии они были разделены на две группы: группа А - женщины, родившие недоношенных детей, имевших легкую и среднюю степень ЦИ (n=189); группа Б - женщины, родившие недоношенных детей, имевших тяжелую степень ЦИ (n=99). Пациенткам сопоставляемых групп было проведено динамическое клиническое, ультразвуковое и лабораторное обследование. Функциональное состояние плода оценивали с помощью допплерометрии, кардио- токографии (КТГ) и биофизического профиля плода [14]. Оценка тяжести гемодинамических нарушений проводилась согласно классификации, разработанной А.Н. Стрижаковым и соавт. [15]. Интерпретация результатов КТГ осуществлялась по балльной шкале И.С. Сидоровой и И.О. Макарова (2005), основанной на оценке реактивности сердечно-сосудистой системы плода [16]. Биофизический профиль плода оценивали по методу А.М. Vintzileos и соавт. (1983) в модификации И.С. Сидоровой и И.О. Макарова (2000) [15, 16]. Лабораторные методы исследования включали определение цитомега- ловирусов и вирусов простого герпеса в цервикальном канале беременных методом полимеразной цепной реакции с помощью амплификатора. Активность ММП-9 в плазме пуповинной крови, забранной в количестве 2,5 мл у 67 недоношенных новорожденных сразу после рождения с добавлением в нее гепарината лития (14 ЕД/мл), оценивалась иммуноферментным методом при длине волны 450 нм на вертикальном фотометре Multiscan (Labsystem, Финляндия) с помощью набора реактивов Ray Biotech (США). Статистическая обработка результатов исследования проведена с помощью пакета программ прикладной статистики Мicrosoft Excel 2010, Statistica 6.1., Medcalc (9.1.0.1). Для построения математической модели прогнозирования степени тяжести ЦИ у недоношенных новорожденных был использован пошаговый дискриминантный анализ с построением линейных уравнений. Чувствительность и специфичность предложенных диагностических методик определялась с помощью ROC- анализа [17]. Уровень статистической значимости при проверке нулевой гипотезы считали соответствующий р <0,05. Результаты и обсуждение Пациентки сопоставляемых групп были идентичны по возрасту, социально-экономическому статусу, частоте гинекологической патологии (р > 0,05). Хроническая артериальная гипертензия чаще диагностировалась у беременных группы Б (14,0%) по сравнению с пациентками группы А (5,2%) (р < 0,01). У женщин, родивших детей с тяжелой ЦИ, по сравнению с матерями, родивших детей с легкой/средней ЦИ, в анамнезе чаще происходили репродуктивные потери (40,4 и 21,1% соответственно; р < 0,01). Известно, что преждевременные роды и способ родоразрешения являются факторами риска формирования церебральных нарушений у новорожденных, поэтому нами проведена оценка их тяжести у детей в зависимости от срока и способа родоразрешения. Так, пациентки группы Б, дети которых родились с тяжелой ЦИ, чаще были родоразрешены в 28-30 нед (40,4%) и реже - в 33-34 нед беременности (41,4%) по сравнению с женщинами группы А, родивших детей с лег- кой/средней степенью ЦИ (7,4 и 71,7% соответственно; р <0,001). Тяжелую ЦИ чаще диагностировали у недоношенных детей, родившихся путем операции кесарева сечения (44,1%), по сравнению с детьми, родившимися через естественные родовые пути (29,0%) (р=0,01). При этом ее формирование в большей степени было обусловлено не самим абдоминальным родоразрешением, а угрожающими жизни кровотечениями, послужившими показанием к проведению операции: в каждом втором случае (52,1%) - преждевременная отслойка нормально расположенной плаценты, в каждом шестом (17,4%) - предлежание плаценты. Результаты исследования показали, что тяжелую форму гестоза, напротив, чаще (р < 0,001) наблюдали у пациенток группы А, родивших детей с легкой/средней ЦИ (65,9 и 30,4% - у женщин группы Б). Она явилась в каждом третьем случае показанием к экстренному родоразрешению абдоминальным путем. Пациентки, родившие детей с тяжелой ЦИ, по сравнению с матерями, родивших детей с легкой/средней ЦИ, чаще были инфицированы вирусами цитомегалии и простого герпеса (66,7, 21,2, 60,6 и 19,0% соответственно; р < 0,001). Несмотря на то, что по данным ультразвуковой фетометрии задержка роста плода в сравниваемых группах выявлялась одинаково часто (17,5 и 26,3% в группах А и Б соответственно; р > 0,05), у женщин группы Б она чаще развивалась на фоне выраженных нарушений плацентарного кровообращения, выявленных по результатам допплерометрических исследований (III степень гемодинамических нарушений - 3,2 и 12,1% у беременных А и Б групп соответственно; р < 0,01). Кардиомониторный контроль был ценным методом исследования, представлявшим достоверную информацию о функциональных резервах плода при преждевременных родах. В нашем исследовании выраженных и тяжелых изменений по КТГ (1 и 2 балла по шкале И.С. Сидоровой) в группах сравнения не наблюдалось. Следует отметить, что у плодов матерей, родивших детей с тяжелой ЦИ абдоминальным путем, по сравнению с таковыми женщин, родивших таких детей консервативно, накануне родов чаще наблюдались умеренные нарушения сердечного ритма по данным КТГ (по шкале И.С. Сидоровой 3 балла - 42,9 и 12,2% соответственно; р < 0,001). Оценка биофизического профиля плода, проведенная нами за 1-2 дня до родов, показала, что низкие оценочные показатели (3,5 балла и менее по шкале 14 Российский медицинский журнал Рис. 1. Активность матриксной металлопротеиназы-9 в пуповинной крови недоношенных новорожденных от матерей А и Б групп. И.С. Сидоровой) чаще отмечались у плодов пациенток, родивших детей с тяжелой ЦИ, по сравнению с женщинами, родивших детей с легкой/средней ЦИ (46,5 и 18% соответственно; р < 0,001). Сопоставление степени тяжести ЦИ у новорожденных и их балльной оценки по шкале Апгар при рождении показало, что оценка в 6-7 баллов встречалась чаще, а 5 баллов и менее - реже при легкой/средней ЦИ по сравнению с детьми, имеющих тяжелую ЦИ (72 и 16,9%, а также 43,4 и 46,5% соответственно; р < 0,001). В крови недоношенных детей, имеющих тяжелую ЦИ, нами было обнаружено значительное повышение активности ММП-9 по сравнению с таковой у детей с легкой/средней ЦИ (рис. 1). Как видно из рис. 1, у новорожденных группы Б, имеющих тяжелую ЦИ, отмечалась более высокая активность ММП-9, чем таковая у детей группы А (р < 0,001). Для прогнозирования степени тяжести ЦИ у недоношенных новорожденных мы применили ROC- анализ, основанный на определении активности ММП-9 в их пуповинной крови сразу после рождения (рис. 2). Как следует из рис. 2, ROC-модель, предложенная нами для прогноза степени тяжести ЦИ, основанная на определении активности МПП-9, обладает высокими эффективностью (площадь под ROC-кривой (AUC) - 0,783; р < 0,001) и чувствительностью (92%) при средней специфичности (66,7%). Установлено, что активность ММП-9 в пуповинной крови недоношенных новорожденных выше 305,6 нг/мл свидетельствует о наличии тяжелой, а ниже этого показателя - легкой/сред- ней степени тяжести церебральной ишемии. Мы ретроспективно проанализировали допплерометрические параметры плацентарного кровотока, наблюдавшиеся у матерей недоношенных новорожденных, имевших при рождении в пуповинной крови высокие (>305,6 нг/мл) и низкие (<305,6 нг/мл) значения ММП-9 (табл. 1). Как показали результаты сопоставления у матерей недоношенных детей, имевших после рождения высокие значения ММП-9, при антенатальной допплерометрии чаще диагностировали нарушения плацентарного кровообращения II степени по сравнению с женщинами, дети которых имели низкие значения ММП-9. Гемодинамические нарушения !А степени, напротив, реже диагностировались у матерей, родивших детей с высокими значениями ММП-9. Частота выявления III степени нарушений кровотока в функциональной системе мать-плацента-плод, как видно из табл. 1, не зависела от значений ММП-9 в пуповинной крови новорожденных. ММП-9 Area under the ROC curve (AUG) 0,783 Standart error 0,061 95% Confidence interval 0,668 to 0,872 Z statistic 4,635 Significance level P (Area=0,5) 0,0001 Рис. 2. Чувствительность и специфичность определения активности МПП-9 в пуповинной крови недоношенных новорожденных для прогнозирования степени тяжести церебральной ишемии. Мы изучили характер осложнений периода ранней неонатальной адаптации, а также степень тяжести церебральной ишемии у недоношенных новорожденных в зависимости от активности ММП-9 (табл. 2). Как видно из табл. 2, высокие (>305,6 нг/мл) значения ММП-9 отмечались у новорожденных, имевших среднюю и тяжелую степень ЦИ (р < 0,001). Повышенная активность этого фермента в пуповинной крови была обнаружена у тех младенцев, которые имели внутрижелудочковые кровоизлияния (р=0,05). Кроме того, дети, имевшие в пуповинной крови высокие значения ММП-9 при рождении, по сравнению с недоношенными новорожденными, значения ММП-9 в пуповинной крови которых были ниже 305,6 нг/мл, чаще имели внутриутробные пневмонии (p=0,01). Для прогнозирования степени тяжести ЦИ у недоношенных новорожденных нами был применен пошаговый дискриминантный анализ. Матрица обучающей информации включала статистически значимые критерии, влияющие на формирование и степень тяжести ЦИ: Таблица 1 Степень гемодинамических нарушений в функциональной системе мать-плацента-плод в III триместре беременности в зависимости от значений матриксной металлопротеиназы-9 в пуповинной крови при рождении Степень гемодинамических нарушений Новорожденные со значениями ММП-9 более 305,6 нг/ мл (п = 33) Новорожденные со значениями ММП-9 менее 305,6 нг/ мл (п = 34) абс. % абс. % 1А степень 4 12,1* 11 32,4 1В степень 6 18,2 8 23,5 II степень 17 51,6* 9 26,7 III степень 2 6,1 2 6,1 Примечание. * - р < 0,05 по отношению к новорожденным со значениями ММП-9 менее 305,6 нг/мл. № 4, 2015 15 Таблица 2 Характеристика осложнений периода адаптации у недоношенных новорожденных в зависимости от активности матриксной металлопротеиназы-9 Нозология Новорожденные со значениями ММП-9 более 305,6 нг/мл (n = 33) абс. (%) Новорожденные со значениями ММП-9 менее 305,6 нг/мл (п = 34) абс. (%) Р Внутриутробная пневмония 8 (24,2) 1 (2,9) 0,01 Церебральная ишемия: 1 степени 3 (9,1) 4 (11,8) 1,00 2 степени 7 (21,2) 25 (73,5) 0,0001 3 степени 23 (69,7) 5 (14,7) 0,0001 Внутрижелудочковые кровоизлияния 6 (18,2) 1 (2,9) 0,05 Внутриутробная гипотрофия 5 (15,2) 3 (8,8) 0,47 а) клинические (репродуктивные потери в анамнезе, осложнение беременности гестозом тяжелой степени, срок и способ родоразрешения, оценка новорожденного по шкале Апгар на первой минуте жизни); б) функциональные (патологические значения балльной оценки биофизического профиля плода); в) лабораторные (обнаружение вирусов цитомегалии и простого герпеса в цервикальном канале, определение активности ММП-9 в пуповинной крови новорожденного). Были составлены два линейных уравнения дискриминантных функций для прогнозирования степени тяжести ЦИ у недоношенных новорожденных, подставив в каждое из которых конкретные значения (табл. 3), можно отнести ребенка к одной из двух групп (D0 или D1), соответствующей наибольшему значению функции с вероятностью 80%. Do (легкая и средняя ЦИ) = -277,06 + 14,29 х Х3 - 1,28 х Х5 + 1,27 х Х6 + 0,06 х Х7 + 16,19 х Х8 - 0,79 х Х11 D1 (тяжелая ЦИ) = -262,15 + 12,91 х Х3 + 0,13 х Х5 + 0,36 х Х6 + 0,07 х Х7 + 15,71 х Х8 - 1,28 х Х11 В процессе пошагового дискриминантного анализа были выделены три наиболее значимых предиктора тяжелой ЦИ недоношенных новорожденных: активность ММП-9 в пуповинной крови при рождении (р=0,004), срок родоразрешения (р=0,032), оценка по шкале Апгар на первой минуте жизни (р=0,047). Таблица 3 Коэффициенты линейных классификационных функций, включенных в модель прогнозирования тяжелой церебральной ишемии недоношенных новорожденных Предикторы Класс 0 (легкая и средняя ЦИ) Класс 1 (тяжелая ЦИ) Активность ММП-9 (Х7) 0,06 0,07 Срок родоразрешения (Х8) 16,19 15,71 Оценка по шкале Апгар (Х11) -0,79 -1,28 Патологическая балльная оценка биофизического профиля плода (Х5) -1,28 0,13 Тяжелый гестоз (Х3) 14,28 12,91 Наличие вируса простого герпеса 2-го типа в цервикальном канале (Х6) 1,27 0,36 Константа (свободный член) -277,06 -262,15 При построении матрицы доля правильной классификации недоношенных новорожденных, имевших тяжелую ЦИ, составила 60%, легкую и среднюю ЦИ - 91,1%, что свидетельствует о высокой точности (80%) дискриминационной математической модели. Темп роста мозга до 33-й недели жизни плода превышает темп роста остальных его систем и органов. Характер повреждения развития мозга при различных патогенных воздействиях зависит от периода его развития и спурта тех процессов, которые в этот момент в нем происходят [18, 19]. Различные исследователи предлагают использовать допплерометрические показатели плодово-плацентарного кровотока и, в частности, определенные в средней мозговой артерии, в качестве критерия, отражающего нарушения развития ЦНС плода [14-16]. Однако в настоящее время приоритетным направлением остается расшифровка тонких нейроиммунологических и молекулярных механизмов повреждения нейронов, в том числе объясняющих их гибель [20]. Исследования последних лет позволили выделить возможные биохимические маркеры, специфичные для повреждения нейронов в антенатальном периоде [18, 21-23]. Это нейроспецифическая креатинкиназа и енолаза, которые составляют в сочетании с рядом синаптических гликолитических ферментов и сократительных белков медленную компоненту аксонального транспорта. Однако до настоящего времени обсуждается вопрос об информативной и прогностической ценности вышеперечисленных показателей для оценки тяжести неврологических нарушений у новорожденного. В качестве критериев перинатальной энцефалопатии при критических значениях универсальных маркеров нарушения функции ЦНС Н.Г. Павлова и соавт. (1999) определяли в крови плодов уровни нейроспецифической креатинкиназы и енолазы [19, 20]. При тяжелой перинатальной энцефалопатии авторы наблюдали повышение в 2,9 раза активности ВВ-креатинкиназы. А.М. Литвинова и соавт. (2008) при тяжелой асфиксии новорожденных обнаруживали в пуповинной крови высокие уровни нейроспецифической енолазы по сравнению с таковыми у детей, родившихся в асфиксии легкой и средней степени [22]. Результаты нашего исследования показали, что у недоношенных новорожденных факторами, непосредственно влияющими на развитие тяжелой церебральной ишемии, являлись степень их незрелости, выраженные нарушения кровообращения, низкая балльная оценка биофизического профиля и низкая оценка по шкале Ап- гар. Эти плоды/новорожденные перенесли наиболее тяжелый антенатальный дистресс. Известно, что на фоне нарастающего оксидативного стресса в условиях гипок- сии/ишемии мозг плода подвергается повреждающему действию свободных радикалов, одной из основных мишеней для которых являются ММП-9 нервной ткани [12, 24]. Субстратом для ММП-9 является компонент белого вещества, основной протеин миелина, повреждение которого после гипоксии/ишемии нарушает миелини- зацию поврежденных нейронов и замедляет восстановление нервной ткани новорожденного. Исследования G. Rosenberg и соавт. [25] показали, что повреждение белого вещества после ишемии может быть обусловлено аномально повышенной активностью ММП-9, что подтверждает и выявленная нами максимальная активность ММП-9 в их пуповинной крови по сравнению с детьми, имеющим легкую/среднюю степень ЦИ. Высокий уровень ММП-9 (более 305,6 нг/мл) в пуповинной крови обследованных нами недоношенных новорожденных также был ассоциирован с наличием внутрижелу16 Российский медицинский журнал дочковых кровоизлияний и пневмоний. Это совпадает с данными литературы, описывающими патологический эффект ММП-9 в виде способности разрушать коллаген IV типа, главный компонент базальной мембраны эндотелия, окружающей кровеносные сосуды мозга, что создает условия для повреждения гематоэнцефалического барьера и обусловливает развитие геморрагий [5, 7, 24]. Многофакторная оценка состояния ЦНС плода и недоношенного новорожденного сразу после рождения позволит своевременно выявить его неврологические нарушения, начать соответствующее лечение и определить прогноз развития в плане физического здоровья и социальной адаптации в будущем. Таким образом, при тяжелой церебральной ишемии недоношенных новорожденных наблюдается высокая активность ММП-9 в пуповинной крови сразу после рождения, которая часто сочетается с наличием у них внутрижелудочковых кровоизлияний и пневмоний, формирующихся во время беременности на фоне нарушений плацентарного кровообращения. Созданная нами на основе пошагового дискриминантного анализа многомерная математическая модель расчета риска тяжелой церебральной ишемии у недоношенных новорожденных, имеет высокую точность прогнозирования (80%) и включает ее важные предикторы: срок родоразрешения, оценку по шкале Апгар и активность ММП-9 в пуповинной крови сразу после рождения.

About the authors

Ol’ga V. Remneva

The Altay state medical university of Minzdrav of Russia; The Altaiskiy kray perinatal center (clinical)

Email: rolmed@yandex.ru
MD, PhD 656038 Barnaul, Russia

N. I Fadeeva

The Altay state medical university of Minzdrav of Russia

656038 Barnaul, Russia

Yu. V Korenovskiy

The Altay state medical university of Minzdrav of Russia

656038 Barnaul, Russia

References

Supplementary files