Становление метаболизма железа и факторов гемопоэза в сопоставлении с периодами развития плода и возрастом гестации. Причины развития железодефицитного состояния у детей и подростков, находящихся в различных социальных сегментах современного общества.
Аннотация к работе
К важнейшим белкам, принимающим участие в метаболизме железа, относятся кислый (КФ) и щелочной ферритин (ЩФ), ферритин эритроцитов (ФЭ), трансферрин (Тф), трансферриновый рецептор (ТФР), гепсидин и др., функции которых заключаются в хранении, транспортировке и регуляции гомеостаза железа. Однако результаты исследований, имеющих непосредственное отношение к механизмам и особенностям метаболизма железа у детей в возрастном аспекте, а также отсутствие единых критериев верификации ЖДС, часто не учитывающие показатели в разнородных группах из различных социальных сегментов современного общества, затрудняют выработку рациональной тактики профилактических и лечебных мероприятий (Шиляев Р.Р., 2004; Domeloff M, 2001; Andrews NC, 2007). Оценить состояние метаболизма железа на основании современных лабораторных тестов (уровни ферритина сыворотки, ферритина эритроцитов, растворимого трансферринового рецептора, эритропоэтина, гепсидина и др. показателей) в зависимости от стадии дефицита железа. Комплексное изучение показателей обмена железа и факторов гемопоэза на протяжении раннего онтогенеза установило четкие закономерности становления феррокинетики, сопоставимые с периодами развития плода, что подтверждается достоверными взаимосвязями между основными железосодержащими и железорегуляторными протеинами (между ферритином и растворимым трансферриновым рецептором, железом и трансферрином, эритропоэтином и ферритином эритроцитов), а также прямой зависимостью уровня железа от срока гестации. Комплексная оценка метаболизма железа и факторов гемопоэза позволила установить, что железодефицитные состояния, в зависимости от степени выраженности, характеризуются в 100% случаев снижением значений ферритина и гепсидина в сочетании с повышением содержания ЭПО и РТФР (в 89,3% и 76,1% случаев соответственно).Обследование детей и подростков осуществлялось в клинических отделениях Морозовской ДГКБ (гл. врач - Фомина В.Л.), детском гинекологическом отделении (зав. Плоды для исследования (абортусы) были получены после искусственного прерывания беременности или после самопроизвольных выкидышей в роддоме №27 (гл. врач - Стригалева З.М.). Савельева Г.М.); у новорожденных детей кровь получали из пуповины сразу после родов (зав. род. отд. роддома №27 - Солоницын А.Н.). В соответствии с целью исследования и для решения поставленных задач нами определены показатели обмена железа и цитокинов у 65 плодов в возрасте 5-35 нед гестации и у 28 новорожденных, среди которых было 13 преждевременно рожденных и 15 доношенных детей (табл. Также нами проведено обследование 2670 детей из различного социума, 2220 (83,1%) из которых составили дети до 3-х лет, 49 (1,8%) - дети в возрасте 9-11,5 лет, 401 (15,1%) - подростки в возрасте 12-17,5 лет (табл.Обследованные плоды и новорожденные дети в зависимости от гестационного возраста (ГВ) были разделены на группы, в каждой из которых определены значения изучаемых показателей: у плодов 5-10 нед (1 и 2 группы) - суммарно во всех тканях, у плодов 11-15 нед (3 группа) - раздельно в тканях печени и селезенки, у развивающих плодов 26-35 нед (4 и 5 группы) и новорожденных 35-41 нед (6 и 7 группы) - в пуповинной крови (табл. Уровень ЩФ оказался чрезвычайно высоким на всем протяжении внутриутробного развития, но особенно - в периоды раннего эмбриогенеза и формирования плаценты (1297,8 и 2265,0 мкг/г белка соответственно), а КФ - только в период раннего эмбриогенеза (300 мкг/г белка), снижаясь по мере развития плода (22,5-40 мкг). Уровень гепсидина на всем протяжении раннего онтогенеза колеблется весьма незначительно - от 24,7 до 27,4 пг/л, что вдвое ниже его значений у детей в возрасте 5-6 месяцев (40-80 пг/л), и свидетельствует о весьма малой вероятности развития ДЖ в течение первых 4-х месяцев жизни, даже у недоношенных детей. Определение содержания противовоспалительных цитокинов: ИЛ-2, ИЛ-8 и ИЛ-10, - выявило, что при воздействии патогенов у плодов 19-25 нед гестации достоверно увеличивается уровень ИЛ-2 (как в печени, так и в селезенке), по сравнению с группой сравнения (р<0,001), в то время как продукция ИЛ-8 и ИЛ-10 явно недостаточна, что можно объяснить несовершенством у плодов систем лимфо-и гранулоцитопоэза. Было обследовано 2344 детей и подростков: 1337 «домашних» детей раннего возраста (от 5 мес до 3,5 лет), 175 детей-сирот, оставшихся с рождения без попечения родителей (от 4,5 мес до 3 лет), 163 воспитанника дома ребенка ГУИН (от 4,5 мес до 3 лет), 554 подростка из семейного окружения (12-17,5 лет), 115 беспризорных детей (9-15 лет).Установлены закономерности становления метаболизма железа в раннем онтогенезе человека, ассоциированные с гестационным возрастом плода, о чем свидетельствует достоверная корреляция ГВ с уровнем железа (r=0,9398, p<0,001), ЩФ (r=0,9597, р<0,0001), РТФР (r=0,9293, p<0,0001), гепсидина (r=0,8183, р<0,001), ЭПО (r=0,8889, р<0,0001), ФЭ (r=0,9297, р<0,0001). Участие железосодержащих и железорегуляторных белков в поддержании высокой активности пролиферативных и пласти
План
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Вывод
В соответствии с поставленной целью, на протяжении раннего онтогенеза человека определены значения и изучено взаимодействие железосодержащих и железорегулирующих протеинов и ряда других соединений, отражающих метаболизм железа (щелочная и кислая изоформы ферритина, железо, Тф, ЭПО, РТФР, вит. В12, фолаты, гепсидин); измерены уровни цитокинов (ФНО-а, ИЛ-6), участвующих в регуляции обмена железа.
Обследованные плоды и новорожденные дети в зависимости от гестационного возраста (ГВ) были разделены на группы, в каждой из которых определены значения изучаемых показателей: у плодов 5-10 нед (1 и 2 группы) - суммарно во всех тканях, у плодов 11-15 нед (3 группа) - раздельно в тканях печени и селезенки, у развивающих плодов 26-35 нед (4 и 5 группы) и новорожденных 35-41 нед (6 и 7 группы) - в пуповинной крови (табл. 3).
Таблица 3
Характеристика обследованных плодов и новорожденных детей и материала для исследования
№ группы Возраст плодов/ детей, нед гест. Средний ГВ (M±m) Возраст матерей, гг. Оценка по Апгар, баллы Исследованный материал Всего
Все ткани, spp Печень/ селезенка Кровь пуповины
1 5-6 (n=4) 5,5±0,5 25,5±2,5 - 4 - - 13
2 7-10 (n=9) 8,1±0,9 26,5±5 - 9 - -
3 11-15 (n=6) 12,7±1,1 22,0±4 - - 7/7 - 7/7
4 16-25 (n=15) 21,9±1,6 27±6 - - 15/15 - 15/15
5 26-35 (n=16) 28,2±3,0 29±6 - - - 16 44
6 35-37 (n=5) 35,8±0,5 24,5±4 6,6±0,8 - - 13
7 38-41 (n=13) 38,9±0,8 31±5 7,8±0,5 - - 15
Итого: 13 22/22 44 79
Полученные результаты исследования показателей метаболизма железа в раннем онтогенезе человека представлены в табл. 4.
Таблица 4
Показатели феррокинетики у плодов и новорожденных детей в зависимости от срока гестации
Примечание: в первых 4х группах значения приведены в расчете на 1 г белка (гомогенаты тканей), в последующих группах - в расчете на 1 л/ мл крови. В скобках указаны значения медианы; НП - не применимо, НД - нет данных. Критерии достоверности приведены в сравнении со значениями соответствующего показателя в предыдущей строке: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001.
Уровень ЩФ оказался чрезвычайно высоким на всем протяжении внутриутробного развития, но особенно - в периоды раннего эмбриогенеза и формирования плаценты (1297,8 и 2265,0 мкг/г белка соответственно), а КФ - только в период раннего эмбриогенеза (300 мкг/г белка), снижаясь по мере развития плода (22,5-40 мкг). Обнаружена достоверная обратная зависимость ЩФ от ГВ (r= -0,94987, p<0,0001), но для КФ взаимосвязи с ГВ не выявлено, как и взаимосвязи между этими изоформами ферритина. За исключением периода позднего эмбриогенеза, в раннем онтогенезе соотношение ЩФ и КФ очень высокое (59-29), которое постепенно снижается к рождению до 11, что не отличается от такового у грудных детей (10), однако у недоношенных новорожденных оно вдвое выше - 24,1 (p<0,01). Содержание ЩФ и КФ в период внутриутробного развития (рис.1) позволяет рассматривать эти изоформы ферритина основными эссенциальными железосодержащими субстратами, поддерживающими высокий уровень синтеза ферментов и железорегулирующих протеинов и обеспечивающими интенсивные процессы пролиферации тканей, органогенеза, роста и развития плода. КФ может отражать также и степень развития макрофагальной системы плода (Bradley J., 2004; Ponka P., 2007).
Рис. 1. Динамика и взаимосвязь ЩФ и КФ в раннем онтогенезе в зависимости от гестационного возраста. Линиями трендов показана событийная вероятность динамики этих показателей.
Железо в тканях плодов 5-6 нед колеблется в пределах 10-20 мкг/г белка, при формирования плаценты - 8,1 мкг/г белка (p<0,001), к 16-25 нед - 4,6 мкг/г белка, что, видимо, говорит о переключении эритропоэза в костный мозг. Начиная с 26-й недели, содержание Fe нарастает и к моменту рождения составляет 29,0 мкм/л у недоношенных и 35,9 мкм/л - у доношенных. После 19-21 нед гестации появляется прямая корреляция между уровнем Fe и ГВ (r=0,9398; p<0,001) и обратная - между Fe и ЩФ (r=-0,8940; p<0,001) (рис. 2).
Рис. 2. Динамика и взаимосвязь ЩФ и железа в раннем онтогенезе в зависимости от гестационного возраста. Линиями трендов отмечена событийная вероятность динамики этих показателей.
Трансферрин (Тф) у плодов практически отсутствует до 19-21 нед, и даже при рождении его уровень невысок (2,0-2,2 мг/л). Обнаружена прямая корреляция между Тф и Fe, зависящая от ГВ (r=0,8827; p<0,0001) (рис. 3).
Рис. 3. Динамика и взаимосвязь железа и Тф в раннем онтогенезе в зависимости от гестационного возраста. Линиями трендов отмечена событийная вероятность динамики этих показателей.
Результаты определения показателей витамина В12, фолатов, РТФР, ЭФ и гепсидина в раннем онтогенезе человека приведены в табл. 5.
Таблица 5
Показатели состояния факторов гемопоэза, ЭФ и гепсидина у плодов и новорожденных детей в зависимости от срока гестации
№ группы (ГВ, нед) В12, пг Фол, нг РТФР, мг ЭПО, МКЕД ЭФ, мкг/ г Hb Гепсидин, пг
Примечание: в первых 4х группах значения приведены в расчете на 1 г белка (гомогенаты тканей), в последующих группах - в расчете на 1 л/ мл крови. В скобках указаны значения медианы; НП - не применимо, НД - нет данных. Критерии достоверности приведены в сравнении со значениями соответствующего показателя в предыдущей строке: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001.
Содержание витамина В12 и фолатов колеблется в незначительных пределах (735-790 пг и 5,6-7,0 нг соответственно) в раннем онтогенезе, что необходимо для поддержания постоянства их состава при синтезе ДНК и подтверждается прямой корреляцией между ними (r=0,5328, p=0,000686).
Уровень РТФР, отражая степень активности процессов пролиферации, довольно высок в период раннего эмбриогенеза (10,6 мг/г белка), но постепенно снижается к моменту рождения, составляя 5,8 мг/л у недоношенных и 3,5 мг/л - у доношенных. Содержание РТФР претерпевает изменения, аналогичные ЩФ, что подтверждается достоверной корреляцией (r=0,8824; p<0,0001) и высокой событийной вероятностью (рис. 4).
Рис. 4. Динамика и взаимосвязь уровней ЩФ и ТФР в раннем онтогенезе человека в зависимости от гестационного возраста. Линиями трендов показана событийная вероятность динамики указанных показателей.
Уровень ЭФ мы определяли у плодов после 21 нед, колебания которого на протяжении 21-35 нед гестации составляли 56,0-60,6 мкг/г Hb. При рождении его значения резко возрастали, причем были достоверно выше у недоношенных детей, чем у доношенных (86,0 и 120,4 и мкг/г Hb соответственно, p=0,0154). Обнаружено, что у развивающих плодов 35-36 нед гестации и недоношенных новорожденных такого же ГВ значения ЭФ достоверно отличались (60,6 и 120,4 мкг/г Hb, р<0,0001), что, вероятно, отражает процессы становления гемопоэза и является нормальным феноменом, физиологической реакцией на родовой стресс.
Значения ЭПО на ранних стадиях эмбриогенеза очень высоки (321,5 МКЕД/г белка), затем резко падают к 7-10 нед гестации (3,3 МКЕД/г белка), и снижаются далее, вплоть до 16-22 нед (0,2-0,3 МКЕД/мл). При рождении ЭПО резко возрастает, причем его уровень у недоношенных новорожденных достоверно выше, чем у доношенных (650,0 и 400,0 МКЕД/мл соответственно, р<0,01), что согласуется с данными I. Stolze и соавт. (2002). Однако в других работах (Bessler H., 2001; Bradley J., 2004) указывается, что уровень ЭПО в крови пуповины довольно низок. Представляется более вероятным, что гиперкапния и гипоксия, являющиеся основными пусковыми механизмами родов, должны вызывать высокую экспрессию ЭПО, ведущую к выходу в кровеносное русло большого числа эритроидных предшественников. В свою очередь, это сопровождается повышенной экспрессией ЭФ, на что указывает прямая корреляция между ЭПО и ЭФ (r=0,9691; p<0,0001) (рис. 5.).
Рис.5. Динамика и взаимосвязь уровней ЭПО и ЭФ в раннем онтогенезе человека в зависимости от гестационного возраста. Линиями трендов показана событийная вероятность динамики указанных показателей.
Уровень гепсидина на всем протяжении раннего онтогенеза колеблется весьма незначительно - от 24,7 до 27,4 пг/л, что вдвое ниже его значений у детей в возрасте 5-6 месяцев (40-80 пг/л), и свидетельствует о весьма малой вероятности развития ДЖ в течение первых 4-х месяцев жизни, даже у недоношенных детей. Т.о., у человека на всех этапах внутриутробного развития существует тонкая регуляция метаболизма железа, реальная возможность активного эритропоэза и синтеза Hb.
Значения основных провоспалительных цитокинов (ИЛ-6 и ФНО-?) у плодов и новорожденных в зависимости от ГВ представлены в таблице 6.
Таблица 6
Показатели уровней ИЛ-6 и ФНО-? у плодов и новорожденных детей
Значения показателей Группы обследованных (ГВ, нед)
Примечание: в первых 4х группах значения приведены в расчете на 1 г белка (гомогенаты тканей), в последующих группах - в расчете на 1 л/ мл крови. В скобках указаны значения медианы; НП - не применимо, НД - нет данных. Критерии достоверности приведены в сравнении со значениями соответствующего показателя в предыдущей строке: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001.
Установлены закономерности синтеза ИЛ-6 и ФНО-? в раннем онтогенезе: высокая экспрессия на ранних сроках гестации и резкое снижение после плацентации, что обеспечивает протективный эффект зародышу в период раннего эмбриогенеза, а в дальнейшем - нормальное динамическое развитие. При рождении уровень ИЛ-6 у доношенных детей не отличается от показателей грудных детей (40-60 пг/л), а у недоношенных - достоверно ниже (25-35 пг/л, p=0,0268), что у последних может, вероятно, обусловливать недостаточную системную воспалительную реакцию. Выявлена взаимосвязь между ИЛ-6 и ФНО-а (r=0,8872, p<0,001) и их высокая событийная вероятность (R2=8998, p<0,001). Обнаружена прямая корреляция между ФНО-а и ЩФ (r=0,9579; p<0,0001), между ФНО-а и РТФР (r=0,8775; p<0,001) (рис.6,7). Подобный синергизм между железорегулирующими протеинами и ФНО-а, видимо, уравновешивает процессы пролиферации (ЩФ, РТФР) и апоптоза (ФНО-?).
Рис.6. Динамика и взаимосвязь уровней ФНО-? и ЩФ в раннем онтогенезе человека. Линиями трендов показана событийная вероятность динамики указанных показателей.
Рис.7. Динамика и взаимосвязь уровней ФНО-? и РТФР в раннем онтогенезе человека. Линиями трендов показана событийная вероятность динамики указанных показателей.
Таким образом, каждый из исследованных показателей участвует в регуляторных и синтетических процессах на уровне отдельных клеток и органов, оказывая непосредственное влияние на процессы становления метаболизма железа и иммунной системы плода.
Нами определены показатели обмена железа и цитокинов у плодов - самопроизвольных выкидышей, произошедших на сроке 19-25 нед гестации, вследствие воздействия вирусов (7), бактерий (8) и их ассоциаций (9), что позволяет уточнить патогенез нарушений при осложненной беременности. Группу сравнения в данном исследовании составили 6 плодов аналогичного ГВ, погибших в результате травматического воздействия (табл. 7,8).
Таблица 7
Показатели метаболизма железа у самопроизвольных выкидышей в зависимости от этиологии воздействующих инфекционных агентов
Показатели 1 группа (n=7) Вирусные инфекции 2 группа (n=8) Бактериальные инфекции 3 группа (n=9) Микст-инфекции Группа сравнения (n=6)
При всех типах ИВЗ обнаружен высокий уровень ферритина, как в печени, так и селезенке, в 5-10 раз превышавший показатели группы сравнения, причем его значения были достоверно выше при бактериальной инфекции, чем при вирусной (р<0,001), что может быть связано с более выраженным антигенным воздействием бактерий на макрофаги печени, по сравнению с влиянием вирусов на моноцитарную систему селезенки. При всех типах ИВЗ уровень РТФР повышен в селезенке (р<0,01); а в печени его содержание снижено, что вполне соответствует представлениям о роли этого протеина в пролиферативной активности организма (Reynolds P. 2001; Kasibhatla S, 2005). Показатели ЭПО и в печени, и в селезенке при всех ИВЗ незначительно повышены (р<0,05). Гепсидин возрастает более чем в 50 раз при бактериальных ИВЗ, но только в селезенке (p<0,0001), что соответствует роли этого медиатора при бактериальном воспалении (Nemeth E., 2008).
Таблица 8
Показатели цитокинов у самопроизвольных выкидышей в зависимости от этиологии воздействующих инфекционных агентов
Показатели 1 группа (n=7) Вирусные инфекции 2 группа (n=8) Бактериальные инфекции 3 группа (n=9) Микст-инфекции Группа сравнения (n=6)
Исследование провоспалительных цитокинов показало, что при всех типах ИВЗ содержание ИЛ-6 - важнейшего медиатора острого воспаления - значительно увеличивается, и в печени, и в селезенке плодов (p<0,001). Уровень ФНО-а повышается при вирусной инфекции, причем только в селезенке (p<0,01), а при бактериальной и микст-инфекции его содержание снижается (р<0,05).
Определение содержания противовоспалительных цитокинов: ИЛ-2, ИЛ-8 и ИЛ-10, - выявило, что при воздействии патогенов у плодов 19-25 нед гестации достоверно увеличивается уровень ИЛ-2 (как в печени, так и в селезенке), по сравнению с группой сравнения (р<0,001), в то время как продукция ИЛ-8 и ИЛ-10 явно недостаточна, что можно объяснить несовершенством у плодов систем лимфо- и гранулоцитопоэза. Очевидно, цитокиновый дисбаланс нарушает межклеточные взаимодействия и сопровождается поломкой механизмов подавления усиленной пролиферации, неспособностью плода сформировать системную воспалительную реакцию и иммунный ответ, что и приводит к гибели плода (Playfair JHL., 2008).
Для изучения показателей метаболизма железа и его нарушений в зависимости от возраста, стадии ДЖ, социального статуса обследовано свыше 2600 детей раннего возраста и подростков. Среди них отобрано 154 практически здоровых ребенка раннего возраста и 116 подростков, показатели которых в дальнейшем использовали в качестве групп сравнения (табл. 9).
Таблица 9
Показатели обмена железа у здоровых детей раннего возраста (3,5 мес - 5 лет) и здоровых подростков (11 - 17,5 лет)
Показатели Значения (колебания показателя)
Дети раннего возраста (n=154) Юноши (n=49) Девушки (n=67) Р
Примечание: р - различия значений между показателями у юношей и девушек
Было обследовано 2344 детей и подростков: 1337 «домашних» детей раннего возраста (от 5 мес до 3,5 лет), 175 детей-сирот, оставшихся с рождения без попечения родителей (от 4,5 мес до 3 лет), 163 воспитанника дома ребенка ГУИН (от 4,5 мес до 3 лет), 554 подростка из семейного окружения (12-17,5 лет), 115 беспризорных детей (9-15 лет). Среди них было выявлено 378 (16,1%) человек с ДЖ, что позволило установить частоту ЖДС в различных социальных сегментах современного общества (рис. 8).
Рис. 8. Распространенность ЖДС среди детей раннего возраста и подростков из разного социума. железодефицитный подросток метаболизм
Помимо этого, у 545 детей раннего возраста и 93 подростков, находившихся в стационаре по поводу ЖДА, также были исследованы показатели обмена железа и факторов гемопоэза, что позволило обнаружить зависимость степени ДЖ от социального статуса (табл. 10).
Таблица 10
Характеристика обследованных детей с ЖДС в зависимости от социального статуса и степени выраженности дефицита железа
Возраст Социальный статус Мальчики (%) Девочки (%) Степень выраженности ДЖ Всего
9-15 лет Беспризорные дети и подростки 63 (100) - 38 (33,0) 23 (20,0) 2 (1,8) - 63
Итого: 477 539 323 544 132 17 1016
Обнаружено, что среди «домашних» детей раннего возраста превалирует легкая степень ЖДА (62,1%), а «пик» заболеваемости (37,4%) приходится на возраст 10-12 мес, что согласуется с другими данными (Коровина Н.А., 2002; Финогенова Н.А., 2005). Основными причинами развития ДЖ для этой когорты детей являлись: 1) несбалансированное питание (в 84,1% случаев применялись неадаптированные смеси); 2) использование в рационе цельного коровьего молока с 8 мес жизни (76%); 4) низкий материальный уровень семей (30%); 4) плохая осведомленность родителей о причинах развития ДЖ (89,8%).
У детей-сирот частота ЖДС выше, чем у «домашних» детей (13,1% и 10,4% соответственно, р<0,05), но выраженность ДЖ у них меньше: отсутствовали средние и тяжелые формы ЖДА и преобладал ЛДЖ (56,5%). Пик заболеваемости приходился на возраст 13-18 мес, что объясняется более низкими темпами роста этих детей. Причинами развития ДЖ у детей данного социума являлись: 1) неудовлетворительное состояние здоровья матерей (ИВЗ, алкоголизм, табакокурение, наркомания, отсутствие контроля за течением беременности и др.); 2) отсутствие грудного вскармливания.
Среди детей из дома ребенка ГУИН выявлено наибольшее число случаев ЖДС (50,9%), при этом у 57,8% детей - в форме ЛДЖ, у 32,5% - ЖДА 1 ст., у 9,5% - ЖДА 2 ст. Примечательно, что на естественном вскармливании до 3 мес находился 151 (92,6%) ребенок, до 6 мес - 124 (76,1%), до 1 года - 76 (46,6%) детей. Однако практиковалось раннее введение каш на цельном молоке (с 5 мес жизни), в возрасте 7-9 мес дети получали 400-500 мл цельного молока, в 9-12 мес - около 600 мл; овощи и фрукты в рационе занимали 10-12%, что наряду с ранним введением цельного молока, служило основными факторами развития ЖДС. Изменение рациона, проведенное нами при содействии компаний-производителей детского питания («Фризланд», «Нестле»), позволило сократить число детей первого года жизни с проявлениями ЖДС с 50,9% до 16,2% только за счет коррекции рациона. Т.о., следует признать, что ЖДС являются моделью медико-социальной болезни.
В группе юношей из семейного окружения (n=24) причиной развития ДЖ у 11 человек (45,8%) являлись хронические кровопотери из ЖКТ (хронический гастродуоденит, полипы прямой кишки и др.), хотя у них не было явных клинико-лабораторных признаков воспаления в момент обследования. У 13 подростков (54,2%) факт кровопотери не был доказан, однако у 12 (50%) из них в возрасте 14,9-16 лет (Ме=15,5 лет) такой причиной, вероятно, служили занятия спортом, ассоциированные со значительной прибавкой в массе (Ме=6,9 кг) за последние 5-8 мес. У одного мальчика 12,5 лет из семьи с низким материальным достатком причина ДЖ не была установлена, но показатели феррокинетики у него нормализовались после приема ФП. Это указывает на повышенную потребность в железе у юношей в период пубертатного спурта, особенно в сочетании с болезнями ЖКТ, интенсивными занятиями спортом, резким нарастанием массы тела (Малкоч С.В, 2006; Kato S., 2004; Sinclair L.M., 2005).
Все 139 обследованных девушек с ЖДС имели менструальную функцию. У 69 (49,7%) из них менархе отмечалась 7-18 мес назад (Ме=13 мес), у 58 (41,7%) - более 2-х лет назад (Ме=2,5 года), у 12 (8,6%) - более 3-х лет назад (Ме=3,5 года). У всех имелись нарушения менструальной функции и носили черты ЮМК, но сами девушки расценивали их как несерьезные временные расстройства («само пройдет»). У 56 девушек (40,3%), обследованных амбулаторно, ЮМК протекали по типу мено- (69,6%), метро- (17,9%) или менометроррагий (12,5%). В то время как у 83 девушек (59,7%), попавших в стационар, кровотечения носили, в основном, характер поли- (55,4%) и менометроррагий (41%), меноррагиями (3,6%). Генез ЮМК был обусловлен персистирующей тонзилогенной инфекцией (51,8%), физическими, эмоциональными перегрузками (25,2%), редуцированными диетами и голоданием (15,1%), психогенными травмами (7,9%), что позволяет рассматривать их в качестве наиболее вероятных причин ЮМК (Жуковец И.В., 2004; Коколина В.Ф., 2008; WHO, 1998; Livingstone M., 2002).
В группе беспризорных детей (n=115) 97 мальчиков (84,3%) живут вне семьи и учреждений попечительства свыше 3 лет, половина из них (51,3%) являются социальными сиротами. Частота ЖДС в этом социальном сегменте имела четкую зависимость от времени года и возраста: летом число детей с ЖДС было достоверно ниже (36%), в сравнении с зимним периодом (69,2%, p<0,01), когда их число увеличивалось за счет подростков 14-15 лет (6,1% и 15,7% соответственно, p<0,01). Диета детей из неблагополучного социума имела свои особенности. Так, в сравнении с «домашними» юношами, они чаще употребляют мясо (р=0,0356), но реже - свежие овощи и фрукты (р=0,0223), ежедневным атрибутом их питания являются хлеб, выпечка, чипсы. Среди этих детей и подростков систематически курящими были все, и начали курить в возрасте 5-7 лет. 77 человек (67%) ежедневно употребляли пиво, 35 человек (30,4%) - регулярно потребляли алкоголь, 22 (15,6%) - имели «пристрастие» к резиновому клею. Треть беспризорных детей имеют ЛДЖ, а каждый пятый страдает от ЖДА, при этом зимой среди подростков 12-15 лет (Ме=14,2 лет) выявлял ЖДА 2 ст. Событийная вероятность подобного распределения различных форм ДЖ в зависимости от возраста чрезвычайно высока (R2 =1,0 для всех возрастных групп). Причинами ЖДС у этих детей являлись хронические кровопотери из ЖКТ: хронический гастродуоденит (51,3%), эрозии и полипы прямой кишки (11,3%), поверхностно-эрозивный гастрит (7,0%), глистные инвазии (3,5%). В совокупности с факторами, снижающими абсорбцию пищевого железа (никотин, токсикомания и др.), и другими неприглядными «спутниками» безнадзорного детства (травмы и жестокое обращение, вызывающие повышенные кровопотери) - это способствует ЖДС у данного контингента детей (Рыбинский Е.М., 2003; Трушкин А.Г., 2005; Выхристюк О.Ф., 2006).
Исследованные показатели метаболизма железа при ЖДС в различных группах детей и подростков имели прямую зависимость от степени выраженности дефицита железа (табл. 11).
Таблица 11
Показатели метаболизма железа у детей и подростков в зависимости от степени выраженности дефицита железа
Показатели Группа сравнения (n=270) ЛДЖ (n=329) Степени ЖДА
Легкая (n=547) Средняя (n=132) Тяжелая (n=17)
Гемоглобин, г/л - дети до 3,5 лет (n=154) - юноши (n=49) - девушки (n=67) 118,8±3,1 139,5±2,1 125,9±3,7 117,1±9,2 98,8±4,7** 82,3±6,3*** 62,8±5,3***
Примечание: показатели достоверности приведены в сравнении с показателями группы сравнения: * - p<0,05, ** - p<0,01, *** - p<0,001.
Самыми ранними и высоко специфичными индикаторами нехватки железа являются сниженные значения ФС и гепсидина, выявляемые уже на стадии ЛДЖ: первый указывает на опустошение депо железа, а снижение продукции гепсидина дает возможность повышенной абсорбции железа из ЖКТ и рекрутирование железа из стареющих эритроцитов. Событийная вероятность подобного развития при ЖДС одинаково высока как для ФС (R2=0,9018), так и гепсидина (R2=0,9858), поскольку для снижения значений этих показателей других поводов, кроме ДЖ, просто не существует (рис. 9).
Рис. 9. Уровни гемоглобина, ЖС, ФС и гепсидина в зависимости от формы ДЖ. Линии трендов указывают направление аппроксимации, R? - величину достоверности аппроксимации.
На стадии ЖДА главной фигурой на плацдарме взаимодействий железосодержащих и железорегулирующих протеинов становится уровень Hb (R2=0,9884), о чем свидетельствует высокая корреляция между уровнем Hb и ФЭ (r=-0,9316; р<0,0001), Hb и ЭПО (r=-0,9628; р<0,001), Hb и гепсидином (r=0,9008; р<0,001). Это указывает, что по мере снижения запасов железа, эритропоэз становится неэффективным, нарастает тканевая гипоксия, а за счет падения уровня гепсидина появляется возможность интенсивной абсорбции железа. Взаимосвязь Hb с ФС не столь достоверна (r=0,7772, р<0,01), что легко объяснимо, т.к. ФС снижается еще на стадии ЛДЖ, но прогноз подобных событий очень высок (R2=0,9272, p<0,0001).
Показатели метаболизма железа при ЖДА и анемии, ассоциированной с ИВЗ, часто бывают идентичными, что потребовало уточнения характерных биохимических маркеров, позволяющих отличать ЖДА от анемии при ИВЗ. С этой целью обследовано в динамике 104 больных ребенка (61 девочка и 43 мальчика) в возрасте от 5 мес до 17,5 лет, у которых анемия сочеталась с ИВЗ различной этиологии и локализации. Среди них было 48 (46,2%) детей раннего возраста (Ме=18 мес) и 56 (53,8%) подростков (Ме=15 лет). У 85 детей (81,7%) наблюдалась анемия 1 ст., у 19 (18,9%)- анемия 2 ст.
Нозологическая структура ИВЗ у детей раннего возраста в 91,7% случаев была представлена острыми ИВЗ (ОРИ, пневмония, о.пиелонефрит, бак. эндокардит и др.), в 8,3% случаев - хроническими болезнями (целиакия), протекавшими с анемией 1 ст. Структуру ИВЗ у подростков представляли хронические заболевания эндометрия (58,9%), кишечника (28,6%), почек (12,5%), ассоциированные с анемией 1 ст. (66,1%) и анемией 2 ст. (33,9%). Определение показателей метаболизма железа и других параметров проводилось до начала лечения основного заболевания (табл. 12).
Таблица 12
Показатели метаболизма железа при инфекционно-воспалительных заболеваниях, ассоциированных с анемией
Показатели Группа сравнения - пациенты с ЖДА (n=154) Острые ИВЗ Хронические ИВЗ
Показатели метаболизма железа при ИВЗ, ассоциированных с анемией, достоверно отличались от параметров больных ЖДА: это касается, прежде всего, резкого повышения уровня ФС (p<0,001) и гепсидина (p<0,0001), увеличения РТФР (p<0,05), сопряженных с уменьшением уровней ФЭ, В12 и фолатов (p<0,001). Увеличение продукции гепсидина при воспалении и его способность подавлять эритропоэз путем истощения запасов железа, связаны с его ключевой ролью в метаболизме железа (Ganz T., 2005; Kemma E., 2005). Между группами пациентов с острыми и хроническими ИВЗ также обнаружены различия показателей: это относилось к значениям ФС (выше при хронических ИВЗ, чем при острых, p<0,01) и ЭПО (ниже при хронических ИВЗ, p<0,001), особенно - при длительно текущих хронических ИВЗ с анемией 2 ст. (1,5 МКЕД/л, p<0,0001) (рис. 10).
Рис. 10. Показатели метаболизма железа при ЖДА, острых и хронических инфекционно-воспалительных заболеваниях, ассоциированных с анемией.
Провоспалительные и противовоспалительных цитокины при ИВЗ, ассоциированных с анемией, имели различную направленность (рис. 11).
Рис. 11. Соотношение и направленность параметров феррокинетики и цитокинов при острых ИВЗ и хронических воспалительных процессах.
Так, уровень ФНО-? был чрезвычайно высоким, как при острых, и при хронических ИВЗ, что, наверное, обусловлено его универсальным регулирующим воздействием на процессы апоптоза при инфекции и воспалении, однако его влияние при хронических ИВЗ может, вероятно, влиять на снижение продукции ЭПО (Nemeth E, 2004; Weinstein DA, 2008). Значения ИЛ-6 были на порядок выше при хроническом воспалении, по сравнению с острыми ИВЗ (700 и 65 пг/мл соответственно, p<0,001), что может способствовать прогрессированию заболевания. Уровень ИЛ-2 был значительно выше при острых ИВЗ, чем при хронических (800 и 140 пг/мл соответственно, p<0,001), что может играть роль благоприятного прогностического фактора при острых инфекциях, поскольку ИЛ-2 является одним из главных антагонистов ИЛ-6. В то время как при хронических ИВЗ его продукция явно недостаточна, что ведет к нарушению нормального синергизма взаимодействий про- и противовоспалительных интерлейкинов. К тому же повышенная экспрессия гепсидина играет «псевдозащитную» роль: блокируя абсорбцию железа из кишечника, гепсидин подавляет пролиферативные процессы и эритропоэз, способствуя прогрессированию анемии, а высокая продукция ИЛ-6 поддерживает синтез гепсидина на высокий уровне. Вероятно, все это угнетает нормальную выработку ЭПО, что поддерживает анемию и способствует персистенции воспаления.
Лечение ЖДС у детей и подростков, когда диагноз верифицирован, не представляет больших трудностей, поскольку на сегодня признано во всем мире, что это возможно только с помощью ферропрепаратов (ФП). Выбор конкретного ФП зависел от возраста детей, стадии ДЖ, сопутствующей патологии, социального окружения. В большинстве случаев (98,3%) назначались ФП для приема внутрь, у 17 пациентов (1,7%) с тяжелой ЖДА - парентеральные ФП для в/м введения (Мальтофер, Феррум Лек) (табл. 13).
Таблица 13
Ферропрепараты, использованные для лечения пациентов с ЖДС
Название ФП Лекарственная форма, способ введения Колво пациентов (%)
Актиферрин Сироп для приема внутрь 156 (15,3)
Актиферрин композитум Капсулы для приема внутрь 191 (18,6)
Мальтофер Капли для приема внутрь 73 (7,1)
Мальтофер Сироп для приема внутрь 176 (17,2)
Мальтофер Таблетки для приема внутрь 82 (8,0)
Мальтофер Раствор для в/м введения 8 (0,8)
Феррум Лек Сироп для приема внутрь 211 (20,6)
Феррум Лек Таблетки для приема внутрь 85 (8,3)
Феррум Лек Раствор для в/м введения 9 (0,9)
Ферлатум Раствор для питья 34 (3,2)
Всего: 1025 (100)
Продолжительность ФТ зависела от степени тяжести ЖДС (табл. 14).
Таблица 14
Продолжительность ферротерапии и расчет дозы алиментарного железа для приема внутрь
Форма ЖДС Возраст Доза ФП Длительность ФТ, нед
ЛДЖ до 3-5 лет 3 мг/кг/сут 4-6
>5 лет 40-60 мг/сут
ЖДА I ст. до 3-5 лет 5-6 мг/кг/сут 6-8
>5 лет 50-150 мг/сут
II ст. до 3-5 лет 5-6 мг/кг/сут 8-10
>5 лет 50-200 мг/сут
III ст. до 3-5 лет 5-8 мг/кг/сут 10-12
>5 лет 50-200 мг/сут
Через 5-8 дней от начала ФТ проводили подсчет числа ретикулоцитов: при ЖДС их количество увеличивалось в 2-10 раз, а через 3-4 нед - определяли уровень Hb: положительным эффектом ФТ считался его подъем на 10 г/л и более. Критерием излечения ЖДС являлось восполнение депо железа, что оценивали по нормализации уровня ФС (N=80-200 мкг/л).
У детей с ЛДЖ через 4-6 нед ФТ показатели метаболизма железа полностью соответствовали параметрам здоровых детей, в то время как у пациентов с ЖДА 1-2 ст. восстановление железного статуса происходило более медленно и зависело от химической структуры ФП (табл. 15).
Таблица 15
Динамика показателей метаболизма железа через 6-12 нед ферротерапии у пациентов при ЖДА легкой и средней степени
Показатели Группа сравнения (n=270) До лечения (n=679) Через 6-12 нед ФТ (n=643)
Примечание: достоверность указана в сравнении с показателями до начала ФТ: * - p<0,05, ** - p<0,01.
Восстановление уровня Hb, а также емкостей депо железа было более значимым при использовании сульфата железа (СФЖ) и гидроксид-полимальтозного комплекса Fe3 (ГПК-Fe3 ) по сравнению с железа протеин-сукцинилатом (ЖПС), что обусловлено структурой и особенностями абсорбции последнего, на которые указывают и другие авторы (Haliotis FA, 1998; Raja KB, 2000). При использовании ЖПС даже через 12 нед ФТ сохранялся неэффективный эритропоэз (высокие уровни ЭПО и ФЭ, р<0,05), не восполнилось депо железа (ФС снижен, p<0,01), несмотря на нормализацию уровней Hb и ЖС.
При использовании оральных ФП в 6,1% случаев (61 человек) были отмечены нежелательные эффекты. У 44 детей (72,1%) нежелательные эффекты были связаны с использованием ионных ФП и обусловлены прямым цитотоксическим воздействием ионов железа, а прием неионных несолевых ФП (ГПК-Fe3 ) у 17 детей (27,9%) сопровождался кожными аллергическими реакциями.
Прямое цитотоксическое воздействие ионов железа (ионные солевые ФП) было подтверждено при сравнительном изучении окислительно-восстановительного баланса под действием разных ФП. Прием ФП на основе ГПК-Fe3 активизирует эритроцитарные антиокислительные механизмы защиты (увеличение КАТ и СОД, p<0,001), не провоцируя при этом усиленного образования в лейкоцитах активных форм кислорода (АФК), инициирующих окислительный стресс (нормализация спонтанной и активированной ХЛ цельной крови). При использовании СФЖ, напротив, значения КАТ достоверно снижались, в отличие от пациентов, получавших ГПК-Fe3 (p<0,01) и резко возрастала активность СОД, что может приводить к развитию окислительного стресса (Fuhrmann B, 1994; Geisser P, 1995; Афанасьев И.В., 2005).
У 17 пациентов с тяжелой ЖДА использовались парентеральные ФП, что позволило сократить сроки восполнения депо железа и пребывания в стационаре, которые не отличались от сроков излечения при ЖДА 2 ст. (p>0,05). Различные по химической структуре в/м ФП (декстран и декстрин железа) демонстрировали одинаково высокую антианемическую активность, и мы не выявили какой-либо разницы в показателях феррокинетики у пациентов после 2 нед ФТ. В дальнейшем ФТ проводилась с помощью оральных ФП. К окончанию лечения все параметры были в пределах нормальных значений, а общий курс ФТ (включая в/м инъекции) составил 10-14 нед.
На фоне проведения ФТ обнаруживалось снижение уровней В12 и фолатов: у 20-22% детей с ЖДА 1ст., у 42-45% - при ЖДА 2 ст. и у 80-85% - при ЖДА 3ст., поскольку потребность в них повышена вследствие активации процессов синтеза гема в условиях ФТ. Примерно через 5-7 дней после начала приема ФП мы назначали сапплементацию витамином В12 и фолиевой кислотой, на что указывают и другие авторы (Fairweather-Tait SJ., 1996; Beguim I., 2002).