Взаимосвязь маркеров повреждения структур головного мозга с неонатальными исходами. Приходько А.М., Иванец Т.Ю., Романов А.Ю. и соавт.

УДК 616.831-053.2
DOI 10.64831/2619-0001.2023.2.221923

Взаимосвязь маркеров повреждения структур головного мозга с неонатальными исходами

А.М. Приходько¹, к.м.н., Т.Ю. Иванец¹, д.м.н., А.Ю. Романов¹, к.м.н., О.В. Тысячный¹, к.м.н., С.В. Павлович¹,², к.м.н., О.Р. Баев¹,², д.м.н., профессор

¹ ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Министерства здравоохранения РФ, г. Москва, Россия
² ФГАОУ ВО «Первый московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова» (Сеченовский университет) Министерства здравоохранения РФ, г. Москва, Россия

РЕЗЮМЕ. Прогнозирование повреждений головного мозга (ПГМ) плода в процессе родов вследствие дистресса играет важную роль, поскольку этот диагноз устанавливается на основании данных акушерского анамнеза, клинической симптоматики, результатов инструментальных и лабораторных исследований. В представленной работе были изучены параметры маркеров ПГМ в пуповинной крови новорожденных в зависимости от острой гипоксии в родах.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ОСТРАЯ ГИПОКСИЯ, ПОВРЕЖДЕНИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА, ПУПОВИННАЯ КРОВЬ

ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Приходько А.М., Иванец Т.Ю., Романов А.Ю. и соавт. Взаимосвязь маркеров повреждения структур головного мозга с неонатальными исходами. Медицинский оппонент. 2023; 2 (22): 19—23.

UDC 616.831-053.2

Relationship Between Markers of Damage to the Brain Structures and Neonatal Outcomes

A.M. Prikhodko¹, T.Yu. Ivanets¹, A.Yu. Romanov¹, O.V. Tysyachyny¹, S.V. Pavlovich¹,², O.R. Baev¹,²

¹ FSBI «National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology named after Academician V.I. Kulakova», Ministry of Health of the Russian Federation, Moscow, Russia
² First Moscow State Medical University named after I.M. Sechenov (Sechenov University), Ministry of Health of the Russian Federation, Moscow, Russia

SUMMARY. Prediction of fetal brain damage during labor due to distress plays an important role because this diagnosis is based on the obstetric history, clinical symptomatology, and the results of instrumental and laboratory tests. In the presented work, we studied the parameters of brain damage markers in the umbilical cord blood of newborns depending on acute hypoxia in labor.

KEYWORDS: ACUTE HYPOXIA, BRAIN DAMAGE, UMBILICAL CORD BLOOD

FOR CITATION: Prikhodko A.M., Ivanets T.Yu., Romanov A.Yu. et al. Relationship between markers of damage to the brain structures and neonatal outcomes. Meditsinskii opponent = Medical Opponent. 2023; 2 (22): 19—23.

Введение

Прогнозирование повреждений головного мозга плода в процессе родов вследствие дистресса имеет первостепенное значение, поскольку этот диагноз устанавливается на основании данных акушерского анамнеза, клинической симптоматики, результатов инструментальных и лабораторных исследований [1]. Имеющийся в настоящее время широкий спектр методов диагностики гипоксических травм головного мозга невозможно применять в качестве ранних способов оценки тяжести повреждения центральной нервной системы (ЦНС), а также их отдаленных последствий. В последние годы предпринимались попытки ввести в клиническую практику биомаркеры ПГМ для прогнозирования исходов после черепно-мозговой травмы. Однако, несмотря на очевидную целесообразность их применения в качестве ранних маркеров оценки тяжести последствий травмы головного мозга, их использование в клинической практике ограничено отсутствием рекомендаций по выбору биомаркеров и четких референсных значений.

В настоящее время целесообразно применять биомаркеры перинатального ПГМ, поскольку они могут обнаружить повреждение на той стадии, когда его клиническая картина еще не сформирована.

Среди потенциальных маркеров ПГМ в результате перинатальной асфиксии (ПА), гипоксически-ишемической энцефалопатии (ГИЭ) у доношенных новорожденных и внутрижелудочковых кровоизлияний (ВЖК) у недоношенных выделяют ряд белковых молекул, таких как S100B, BDNF, нейроспецифическая енолаза (NSE), глиальный фибриллярный кислый белок (G-FAP).

Цель данного исследования — изучить параметры маркеров повреждения головного мозга в пуповинной крови новорожденных в зависимости от острой гипоксии в родах.

Пациенты и методы

В исследование были включены беременные женщины, родоразрешенные в ФГБУ «НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова» Минздрава России. Критериями включения в исследование служили: доношенный срок беременности, спонтанное начало родов, информированное добровольное согласие пациентки на проведение исследования. Выполнение исследовательской работы было одобрено локальным этическим комитетом ФГБУ «НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова» Минздрава России.

Критериями исключения служили тяжелая соматическая патология, осложненное течение беременности, аномалии развития матки, пороки развития плода, подтвержденные лабораторно признаки внутриутробной инфекции новорожденного.

Для определения уровня белков (S100, BDNF, NSE, G-FAP) использовали образцы крови, полученные из артерии пуповины. На нее накладывали три зажима. Между первым и вторым зажимами пуповину пересекали. Между вторым и третьим производили взятие крови из артерии пуповины. Полученные образцы центрифугировали при 3 000 об/мин в течение 20 минут, сыворотка аликвотировалась и хранилась до исследований при температуре –20 °С.

Определение концентрации S100 и NSE в сыворотке крови выполняли электрохемилюминесцентным методом на автоматическом иммунохимическом анализаторе «Cobas e411» (Roche Diagnostics GmbH, Германия). Оценку уровня BDNF и G-FAP проводили твердофазным иммуноферментным методом с помощью коммерческих наборов R&D SYSTEMS (США) и BioVendor (Чехия). Для определения показателей кислотно-основного состояния и газового состава пуповинной крови использовали пробы, полученные из артерии пуповины. Определяли уровень pH, лактата (lac), дефицита оснований (BE) с применением газового анализатора ABL800 FLEX (Radiometer Medical ApS, Дания) не позднее 10 минут после взятия биоматериала, как было описано ранее [2, 3].

Для статистического анализа и построения графиков использовали пакет статистических программ GraphPad Prism (GraphPad Software, США) с помощью t-теста для сравнения параметрических данных, критерия Манна — Уитни для непараметрических данных и точного теста Фишера для оценки количественных данных. Параметрические данные представлены как среднее значение и стандартное отклонение, непараметрические — как медиана и интерквартильный размах, количественные — как абсолютное значение и процент. Различия считали статистически значимыми при р < 0,05.

Результаты и их обсуждение

При сравнении исследуемых групп не было выявлено различий в возрастных показателях. Средний возраст женщин в основной группе составил 29,5 (5,6) года против 29,2 (4,4) года в группе сравнения (р = 0,6). Средние значения индекса массы тела пациенток также не различались и в основной группе составили 27,2 (5,4) кг/м2 против 26,2 (2,2) кг/м2 (р = 0,9) в группе сравнения.

Анализ частоты и структуры экстрагенитальных болезней у обследованных женщин показал, что не было различий в частоте заболеваний органов зрения, лор-органов, желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой и мочевыделительной систем. Эти показатели составили 15 (16,6%) в основной группе против 12 (16,2%) в группе сравнения, 9 (10%) против 9 (12,1%), 5 (5,5%) против 6 (8,1%), 2 (2,2%) против 1 (1,35%) и 9 (10%) против 7 (9,4%) соответственно (р > 0,05).

Изучение данных гинекологического анамнеза также не выявило различий в частоте встречаемости доброкачественных заболеваний шейки матки (эктопия), дисфункции яичников, опухолевидных образований матки (миома), опухолевидных образований придатков матки (кисты яичников), бесплодия. Эти показатели составили 9 (10%) в основной группе против 10 (13,5%) в группе сравнения, 2 (2,2%) против 0 (0%), 2 (2,2%) против 3 (4%), 1 (1,1%) против 1 (1,3%), 4 (4,4%) против 2 (2,7%) соответственно (р > 0,05).

Анализ данных акушерского анамнеза показал, что исследуемые группы не отличались по частоте искусственного аборта, самопроизвольного выкидыша, неразвивающихся и внематочных беременностей, количеству перво- и повторнородящих женщин (р > 0,05).

Изучение течения беременности не выявило различий между группами по частоте раннего токсикоза, угрожающего выкидыша, угрозы преждевременных родов, анемии беременных и истимко-цервикальной недостаточности (р > 0,05).

На момент родоразрешения срок беременности не различался между группами и составил: 273,7 (9,3) (39 недель) в основной группе против 276,2 (8,6) (39 недель 3 дня) в группе сравнения (р = 0,31).

Изучение общего количества оперативных родоразрешений показало, что в основной группе этот показатель был в 1,2 раза выше, чем в группе сравнения. Это 82 (91,1%) против 53 (71,6%) соответственно; RR-1,2; 95% CI: 1,0–1,4; р = 0,002. При этом в основной группе у 24 (26,6%) женщин потребовалось родоразрешение путем вакуум-экстракции плода против 16 (21,6%) в группе сравнения (р = 0,42). Показаниями к вакуум-экстракции послужила острая гипоксия плода.

В табл. 1 представлена структура показаний к кесареву сечению. Следует отметить, что его частота в основной группе была в 2,2 раза выше, чем в группе сравнения, и составила 58 (64,4%) против 37 (20%) соответственно; RR-2,2; 95% CI: 1,0–1,8; р = 0,02.

В обеих группах родились живые дети, которых оценили по шкале Апгар от 1 до 9 баллов. Средняя оценка по этой шкале в группе гипоксии на первой минуте составила 3,0 (1,6) балла против 6,6 (1,4); р < 0,0001. На пятой минуте этот показатель составил 5,2 (1,9) балла против 7,9 (4,6) соответственно; р = 0,0001.

Таблица 1. Показания к кесареву сечению
Table 1. Indications for C-section

Оценка антропометрических данных новорожденных также не показала различий между группами. Среднее значение массы тела новорожденных в основной группе составило 3305,4 (384,9) грамма против 3430,9 (528,4) в группе сравнения (p = 0,37), среднее значение длины — 51,5 (2,1) см против 51,9 (2,7) соответственно (p = 0,6).

В первой группе новорожденным была проведена неонатальная гипотермия — 34 (37,7%), во второй группе 7 (9,5%) — 3,5 (95% ДИ: 2,4–6,9, р = 0,0003). Диагноз «гипоксически-ишемическая энцефалопатия» в первой группе установлен в 33 случаях (36,7%), во второй группе — в 11 (14,8%) (95% ДИ: 2,8–11, р = 0,004).

При оценке показателей кислотно-основного состояния и газового состава крови из артерии пуповины было обнаружено, что показатель кислотности среды (рН) в группе женщин с острой гипоксией в родах составил 6,87 (0,1) против 7,27 (0,08) в группе без гипоксии; р < 0,0001. Показатели дефицита оснований (ВЕ) и лактата составили 19,7 (5,2) против 10,2 (4,6) (р < 0,0001) и 14,1 (5,4) против 8,4 (4,0) соответственно (р = 0,007).

Для анализа прогноза неврологических нарушений у новорожденных оценивались маркеры повреждения ЦНС (белок S100, BDNF, NSE, G-FAP), полученные из пуповинной крови. Результаты исследования показали, что концентрация G-FAP в обеих группах наблюдалась ниже уровня чувствительности метода. Количественные значения не были получены.

При анализе взаимосвязи белка S100, BDNF, NSE с развитием ацидоза у новорожденного статистически значимые значения получены только с S100 (p = 0,002) (табл. 2).

Таблица 2. Взаимосвязь концентрации белка S100, NSE, BDGF с развитием метаболического ацидоза
Table 2. Relationship of S100, NSE, and BDGF protein concentrations to metabolic acidosis

При анализе взаимосвязи белка S100, BDNF, NSE с развитием тяжелой асфиксии при рождении у новорожденного статистически значимые значения получены у S100 (p = 0,0001) и NSE (p = 0,01) соответственно (табл. 3).

Таблица 3. Взаимосвязь концентрации белка S100, NSE, BDGF с тяжелой асфиксией при рождении
Table 3. Relationship of S100, NSE, and BDGF protein concentrations to severe asphyxia at birth

Для изучения взаимосвязи белков повреждения головного мозга и показателей кислотно-основного состояния и газового состава пуповинной крови был проведен линейный регрессионный анализ с оценкой отличий коэффициента корреляции. Полученные данные показали, что существует обратная умеренная связь между уровнем белка S100 и концентрацией pH, в то же время найдена прямая связь с ВЕ и лактатом. Кроме того, выявлена обратная умеренная связь NSE с уровнем pH и прямая связь с ВЕ (табл. 4).

Таблица 4. Коэффициент корреляции белка S100, NSE, BDGF с уровнем pH, с ВЕ, лактатом
Table 4. Correlation coefficient of S100, NSE, BDGF protein with pH, BE, lactate levels

При анализе взаимосвязи показателей белка S100, NSE, BDGF с оценкой состояния новорожденных по шкале Апгар на первой и пятой минутах обнаружена отрицательная умеренная связь (табл. 5).

Таблица 5. Коэффициент корреляции белка S100, NSE, BDGF с оценкой по шкале Апгар на первой и пятой минутах
Table 5. Correlation coefficient of S100, NSE, and BDGF protein with 1- and 5-min Apgar scores

Учитывая наличие ГИЭ как в группе с нормальными значениями КОС из артерии пуповины, так и в группе с метаболическим ацидозом, была проанализирована концентрация белка S100 как наиболее информативного маркера повреждения ЦНС (табл. 6). Выявлено, что вне зависимости от уровня pH при увеличении концентрации белка S100 повышается степень тяжести ГИЭ.

Таблица 6. Взаимосвязь белка S100 с ГИЭ различной степени тяжести
Table 6. Relationship of S100 protein to HIE of varying degree of severity

Рисунок 1. Чувствительность и специфичность среднетяжелой и тяжелой ГИЭ в зависимости концентрации белка S100
Figure 1. Sensitivity and specificity of moderate and severe HIE depending on the degree of S100 protein concentration

Для диагностики среднетяжелой и тяжелой ГИЭ предиктивным порогом отсечки является оценка по уровню белка S100 (>1,315 мкг/л). Площадь под ROC-кривой составила 87,0%, чувствительность модели — 84,6%, специфичность — 84,6% (рис. 1).

Выводы

Оценка прогноза неврологического дефицита возможна с помощью маркеров повреждения ЦНС. S100 представляет собой кальцийсвязывающий белок, находящийся в астроглиальных и шванновских клетках. Увеличение концентрации происходит при гипоксии, травме, внутричерепном кровоизлиянии и инсульте [4]. NSE — гликолитический фермент, который находится в цитоплазме нейронов [5] и секретируется из поврежденных аксонов NSE для поддержания гомеостаза [6]. При анализе взаимосвязи белка S100, BDNF, NSE с развитием тяжелой асфиксии при рождении у новорожденного статистически значимые значения получены у S100 (p = 0,0001) и NSE (p = 0,019). Сниженная чувствительность NSE определенной из пуповинной крови была показана в работе E. Thornberg (1995), однако ее уровень, определенный в цереброспинальной жидкости новорожденного, указывающий на повреждение нейронов, имел более значимое прогностическое значение [7]. Таким образом, уровень NSE в пуповинной крови менее чувствителен, чем белок S100 [8]. По данным представленного исследования, при анализе взаимосвязи белка S100, BDNF, NSE с развитием ацидоза (pH < 7,12) у новорожденного статистически значимые значения получены у S100 (p = 0,0028). В работе N. Nagdyman также была подтверждена взаимосвязь между концентрацией белка S100 со степенью тяжести ГИЭ и неврологическим дефицитом [9], однако концентрация белка S100 в пуповинной крови не зависела от наличия синдрома внутриутробной задержки развития плода [10]. По данным M.S. El Shimi (2014), BDNF значительно увеличился [11], а NSE снижается на пятые сутки жизни после перенесенной гипоксии. Повышение концентрации BDNF может быть связано с его нейропротективным действием, так как при черепно-мозговой травме происходит его возрастание в цереброспинальной жидкости [12]. Уровень BDNF значительно повысился через 72 часа у новорожденных (фаза реперфузии) с перенесенной гипоксией в родах. По данным представленного исследования, уровень BDNF увеличивается при низкой оценке по шкале Апгар, что имеет протективное значение для структур головного мозга. Концентрация BDNF может зависеть от степени тяжести ГИЭ. При тяжелой степени ГИЭ уровень маркера выше, чем при средней. Высокие концентрации BDNF в первые сутки могут указывать на высокий риск летальности [13].

По данным R.O. Martins (2006), только 28% новорожденных с ГИЭ имеют признаки гипоксии в родах [14]. Учитывая встречаемость ГИЭ как в группе с нормальными значениями КОС из артерии пуповины, так и в группе с метаболическим ацидозом, была проанализирована концентрация белка S100 как наиболее информативного раннего маркера повреждения ЦНС. Выявлено, что вне зависимости от уровня рН при увеличении концентрации белка S100 повышается степень тяжести ГИЭ, и это может иметь важное клиническое значение в диагностике поражения ЦНС. По данным N. Massaro, уровни сывороточного белка S100 и NSE у новорожденных связаны с неонатальной энцефалопатией с неврологическим дефицитом в возрасте 15 месяцев (вне зависимости от причины) [15].

Таким образом, наиболее специфичным маркером повреждения ЦНС новорожденного считается S100. Для диагностики среднетяжелой и тяжелой ГИЭ предиктивным порогом отсечки является оценка по уровню белка S100 (>1,315). Площадь под ROC-кривой составляет 87,0%, чувствительность модели — 84,6%, специфичность — 84,6%. Данный маркер не только чувствителен к изменению уровня рН, ВЕ и лактата в артерии пуповинной крови, но и является прогностически значимым для степени тяжести ГИЭ.

Литература/References

1. Rissio F.M., Sannia A., Gazzolo D. Preterm and term newborn: primary investigations. J. Matern. Fetal Neonatal. Med. 2012; 25 (1): 70–72.

2. Приходько А.М., Романов А.Ю., Шуклина Д.А., Баев О.Р. Показатели кислотно-основного равновесия и газовый состав артериальной и венозной пуповинной крови в норме и при гипоксии плода. Акушерство и гинекология. 2019; 2: 93–97. [Prikhodko A.M., Romanov A.Yu., Shuklina D.A., Baev O.R. The indicators of acid-base balance and the gas composition of umbilical cord arterial and venous blood in health and fetal hypoxia. Obstetrics and Gynecology. 2019; 2: 93–97. (In Russ.)].

3. Приходько А.М., Баев О.Р. Определение кислотно-основного состояния пуповинной крови. Показания и техника. Акушерство и гинекология. 2018; 5: 127–131 [Prikhodko A.M., Baev O.R. Determination of umbilical cord blood acid-base status. Indications and techniques. Obstetrics and Gynecology. 2018; 5: 127–131. (In Russ.)].

4. Kleindienst A., Ross Bullock M. A critical analysis of the role of the neurotrophic protein S 100B in acute brain injury. J. Neurotrauma. 2006; 23 (8): 1185–1200.

5. Ytrebø L.M., Ingebrigtsen T., Nedredal G.I. et al. Protein S-100beta: a biochemical marker for increased intracranial pressure in pigs with acute hepatic failure. Scand. J. Gastroenterol. 2000; 35 (5): 546–551.

6. Wu H.-M., Huang S.-C., Hattori N. et al. Selective metabolic reduction in gray matter acutely following human traumatic brain injury. J. Neurotrauma. 2004; 21 (2): 149–161.

7. Thornberg E., Thiringer K., Hagberg H., Kjellmer I. Neuron specific enolase in asphyxiated newborns: association with encephalopathy and cerebral function monitor trace. Arch. Dis. Child Fetal Neonatal. Ed. 1995; 72 (1): F39–42.

8. Hans V.H., Kossmann T., Lenzlinger P.M. et al. Experimental axonal injury triggers interleukin-6 mRNA, protein synthesis and release into cerebrospinal fluid. J. Cereb. Blood Flow Metab. 1999; 19 (2): 184–194.

9. Nagdyman N., Kömen W., Ko H.K. et al. Early biochemical indicators of hypoxic-ischemic encephalopathy after birth asphyxia. Pediatr. Res. 2001; 49 (4): 502–506.

10. Kiseli M., Caglar G.S., Gursoy A.Y. et al. Maternal and fetal blood levels of S100 and ischaemia modified albumin in term intrauterine growth restricted fetuses with abnormal umbilical artery Doppler values. J. Obstet. Gynaecol. 2015; 35 (4): 368–371.

11. El Shimi M.S., Awad H.A., Hassanein S.M.A. et al. Single dose recombinant erythropoietin versus moderate hypothermia for neonatal hypoxic ischemic encephalopathy in low resource settings. J. Matern. Fetal Neonatal. Med. 2014; 27 (13): 1295–1300.

12. Korhonen L., Riikonen R., Nawa H., Lindholm D. Brain derived neurotrophic factor is increased in cerebrospinal fluid of children suffering from asphyxia. Neuroscience Lett. 1998; 240 (3): 151–154.

13. Imam S.S., Gad G.I., Atef S.H., Shawky M.A. Cord blood brain derived neurotrophic factor: diagnostic and prognostic marker in fullerum newborns with perinatal asphyxia. Pakistan J. Biol. Sciences. 2009; 12 (23): 1498–1504.

14. Martins R.O., Rotta N.T., Portela L. V, Souza D.O. S100B protein related neonatal hypoxia. Arq. Neuropsiquiatr. 2006; 64 (1): 24–29.

15. Massaro A.N., Chang T., Baumgart S. et al. Biomarkers S100B and neuron-specific enolase predict outcome in hypothermia-treated encephalopathic newborns*. Pediatr. Crit. Care Med. 2014; 15 (7): 615–622.

Вклад авторов. А.М. Приходько, Т.Ю. Иванец, А.Ю. Романов, О.В. Тысячный, С.В. Павлович, О.Р. Баев: разработка исследования, получение данных для анализа, обзор публикаций по теме статьи, статистический анализ полученных данных, написание текста рукописи.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Финансирование. Исследование проведено без спонсорской поддержки.

Financing. The study was performed without external funding.

Статья поступила: 27.04.2023. Принята к публикации: 08.06.2023.

Article received: 27.04.2023. Accepted for publication: 08.06.2023.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Приходько Андрей Михайлович, к.м.н., врач первого родильного отделения*.

Иванец Татьяна Юрьевна, д.м.н., заведующая клинико-диагностической лабораторией*.

Романов Андрей Юрьевич, к.м.н., заведующий отделом планирования и сопровождения научных проектов*.

Тысячный Олег Владимирович, к.м.н., научный сотрудник отдела инновационных технологий Института акушерства*.

Павлович Станислав Владиславович, к.м.н., ученый секретарь*. Профессор кафедры акушерства, гинекологии, перинатологии и репродуктологии ФГАОУ ВО «Первый московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова» (Сеченовский университет) Министерства здравоохранения РФ.

Баев Олег Радомирович, д.м.н., профессор, руководитель первого родильного отделения*. Профессор кафедры акушерства, гинекологии, перинатологии и репродуктологии ФГАОУ ВО «Первый московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова» (Сеченовский университет) Министерства здравоохранения РФ.

• ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Министерства здравоохранения РФ. Адрес: 117997, г. Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: +7 (495) 531-44-44. E-mail: secretariat@oparina4.ru.