Значение метаболитов соединительной ткани в оценке физического развития здоровых детей и при наследственной патологии


Представлены данные литературы и собственные результаты исследований о роли и значении соединительной ткани в процессах роста и развития здоровых детей и при болезнях Марфана, де Тони-Дебре-Фанкони и наследственных нефропатиях. Описаны возрастные особенности почечной экскреции метаболитов соединительной ткани, ее изменения при указанной патологии, коррелятивные взаимосвязи с массо-ростовыми параметрами.

Объектом педиатрии является прежде всего здоровый ребенок, его рост и развитие, биологическая и социальная адаптация. Показатели физического развития имеют большое значение для оценки состояния здоровья детей. Понятие физическое развитие рассматривают, как совокупность функциональных и морфологических признаков, которые являются следствием особенностей формирования генотипа и фенотипа под воздействием факторов внешней среды. Генетический контроль осуществляется на всем протяжении периода роста. Изучение особенностей физического развития привлекает внимание исследователей многих специальностей: физиологов, педиатров, генетиков, эндокринологов, биохимиков и др.

Ранее нами было показано, что исследование таких метаболитов соединительной ткани как оксипролин и гликозаминогликаны имеет значение для комплексной оценки физического развития детей. Это связано с тем, что примерно половина массы тела приходится на долю соединительной ткани. Кроме того, соединительно-тканные компоненты (коллаген, эластин, основное вещество) составляют основу опорно-двигательного аппарата и в известной степени влияют на формирование того или иного конституционального типа. В первую очередь это относится к коллагену, который в настоящее время рассматривают не только как опорный, но и "морфогенетический" белок. Возрастные изменения коллагена детермированы генетически и на протяжении большей части онтогенеза носят адаптивный характер. Интенсивность развития различных компонентов соединительной ткани в процессе онтогенеза неодинакова. Так, например, в коже человека максимальная концентрация структурных гликопротеинов приходится на эмбриональный период, протеогликанов - на грудной возраст, эластина - на зрелый и коллагена - на пожилой возраст.

Процессы роста и развития организма человека и животных находятся под регулирующим влиянием нейроэндокринной системы. В их регуляции принимает участие целый ряд гормонов, однако, наиболее важным из них является соматотропный гормон (СТГ). Секреция СТГ находится под двойным контролем - соматолиберинов и соматостатинов. Гормон роста оказывает свое влияние на процессы роста посредством стимуляции выделения соматомединов. Соединительная ткань является одной из мишеней гормона роста. Под действием соматомединов стимулируется хондрогенез в ростовых зонах костей, усиливается синтез коллагена и гликозаминогликанов. Кроме того, происходит увеличение размеров фиброзных капсул, синовиальных оболочек, связок, кожи. Один из механизмов действия СТГ заключается в стимуляции включения пролина в полипептидную цепь коллагена, его гидроксилирования, пролиферации фибробластов. Соединительная ткань является мишенью и для глюкокортикоидных гормонов. Известно их тормозящее влияние на синтез коллагена и гликозаминогликанов. Тиреоидные гормоны стимулируют катаболизм коллагена. Так, при гипертиреозе экскреция с мочой оксипролина и оксилизингликозидов увеличивается, при гипотиреозе - снижается. Паратиреоидный гормон также усиливает распад коллагена, эстрогены увеличивают содержание гликозаминогликанов в соединительной ткани. Инсулин стимулирует включение пролина и лизина в полипептидную цепь, однако тормозит гликозилирование коллагена. Важную роль в процессах роста играют гормоны, регулирующие кальциевый обмен.

Об особенностях обмена соединительной ткани, как правило, судят по экскреции с мочой ряда ее метаболитов. Оксипролин - иминокислота, почти исключительно содержащаяся в коллагене, является биологической меткой этого белка. В последние годы обратили внимание и на другой, более специфичный показатель обмена коллагена - оксилизингликозиды. Эти соединения содержат аминокислоту оксилизин, связанную с моносахаридами гликозидной связью. В зависимости от количества моносахаридов различают две фракции: дисахаридную и моносахаридную. Соотношение фракций варьирует в зависимости от вида коллагена. В большинстве случаев эта величина колеблется от 1,2 до 2,5. Однако в костном коллагене эта величина минимальна, тогда как в коллагене базальных мембран она максимальна, будучи примерно в 8-15 раз большей. Содержание оксилизингликозидов в моче в 300-400 раз больше, чем в крови, что объясняют низким порогом экскреции и незначительной реабсорбцией. Гликозаминогликаны - главные компоненты основного вещества соединительной ткани. В зависимости от наличия в молекуле остатка серной кислоты различают сульфатированные и несульфатированные гликозаминогликаны.

Экскреция метаболитов соединительной ткани у здоровых детей находится в зависимости от возраста. С возрастом наблюдается постепенный рост абсолютных значений экскреции всех трех метаболитов. Этот факт, очевидно, обусловлен нарастанием массы соединительно-тканных образований: костного скелета, сухожилий, связок и т. д. Представляет интерес тот факт, что максимальная экскреция оксипролина и гликозаминогликанов установлена в возрасте 13 лет. Через год содержание этих метаболитов в моче снижается примерно вдвое. При анализе данных, полученных у детей 12-15 лет, эти колебания нивелируются. Для экскреции оксилизингликозидов такой зависимости не выявлено. Особое внимание следует уделить соотношению фракций оксилизингликозидов. Результаты исследования относительных значений экскреции с мочой метаболитов соединительной ткани показывают, что максимальные цифры наблюдаются в возрасте 1-3 лет, в последующем происходит постепенное их снижение.

Ранее нами было показано, что возрастные изменения антропометрических показателей у здоровых детей коррелируют с почечной экскрецией метаболитов соединительной ткани. В частности, имеется довольно тесная связь между выведением с мочой оксипролина, длиной и массой тела, а также между экскрецией гликозаминогликанов и длиной и массой тела. Еще более высокую корреляционную взаимосвязь мы выявили между экскрецией оксилизингликозидов и длиной и массой тела. Таким образом, оксилизингликозиды мочи находятся в более тесной корреляционной взаимосвязи с длиной и массой тела, чем оксипролин и гликозаминогликаны.

Оставался неясным вопрос - сохраняется ли коррелятивная взаимосвязь между антропометрическими параметрами и экскрецией метаболитов соединительной ткани, а также информативность последних в условиях наследственной патологии, связанной с нарушением физического развития.
 
Дети с отклонениями физического развития находятся под наблюдением неонатологов, невропатологов, эндокринологов, генетиков и педиатров других специальностей. Нарушения роста и развития встречаются при 200 наследственных заболеваниях. Причем, часто нервная система не поражена, и врачу приходится иметь дело с детьми-инвалидами, интеллект которых остается сохранным. Значительное увеличение роста детей является характерной чертой болезни Марфана.

Болезнь Марфана - это системное наследственное заболевание соединительной ткани, передающеся по аутосомно-доминантному типу. Клиническая картина заболевания характеризуется значительным преобладанием роста, причем нижняя часть туловища существенно больше верхней, патологическими изменениями скелета (гиперподвижность суставов, арахнодактилия, сколиоз, воронкообразные деформации грудной клетки). Характерным является также патология зрения (миопия высокой степени, дислокация хрусталика) и сердечно-сосудистой системы (аневризма аорты, нарушения клапанного аппарата сердца). Патогенез заболевания еще не ясен. На ранних этапах исследования придавали большое значение нарушению обмена основного вещества соединительной ткани. В пользу этого свидетельствовало наличие метахромазии при исследовании культуры ткани. Кроме того, работами А. Н. Семячкиной показано многократное превышение почечной экскреции гликозаминогликанов у детей с болезнью Марфана при сравнении со здоровыми детьми. Фибробласты кожи больного синтезируют примерно в 5 раз большее количество гиалуроновой кислоты, чем в контроле. В последующем выявилось, что в значительной степени в патологический процесс вовлечен и коллаген. Работами Kuhn, Krieg показано наличие перераспределения типов коллагена в тканях больного: снижение синтеза коллагена I типа и увеличение синтеза коллагена III типа. Этим, в частности, объясняли развитие аневризмы аорты, поскольку коллаген I типа гарантирует механическую прочность ткани, тогда как коллаген III типа ответственен за ее эластичность. Гиперэластичность аорты в конечном итоге заканчивалась развитием аневризмы. В последние годы при болезни Марфана установлено резкое увеличение растворимости коллагена больных. Этот факт объясняют нарушением формирования перекрестных связей коллагена. Но поскольку активность лизилоксидазы, ответственной за формирование поперечных связей коллагена, не отличалась от нормы, считают, что биохимической основой патологии является повреждение первичной структуры альфа-2-цепи.

Нами, совместно с А. Н. Семячкиной, обследованы 9 детей с болезнью Марфана, находящихся на лечении в отделе врожденных и наследственных заболеваний Московского НИИ педиатрии и детской хирургии МЗ. У всех детей абсолютная экскреция оксилизингликозидов превышала возрастную норму на 20-160%. Среднее значение соотношения фракций у больных составило 0,68. Это меньше, чем в норме, и свидетельствует о преобладании поражения костного коллагена. Рост больных детей также был выше нормы на 2-3 сигмальных отклонения.

Для исследования коррелятивных связей между экскрецией метаболитов соединительной ткани и параметрами физического развития мы использовали индекс Квитля. Этот индекс у здоровых детей колеблется от 16,5 в возрасте 6 мес. до 19,9 в 14 лет. Величины индекса нами рассчитаны на основании показателей физического развития здоровых детей г. Москвы и соответствуют данным литературы. Все анализируемые величины выражены в процентах от средней возрастной нормы. Индекс Квитля у всех больных был снижен примерно на 10-30%. Это объясняется диспропорциональным развитием детей с болезнью Марфана - увеличенным ростом при дефиците веса. Корреляционный анализ показал, что между индексом Квитля, с одной стороны, и почечной экскрецией оксипролина и гликозаминогликанов, с другой, взаимосвязи не установлено. Имелась, однако, обратная зависимость на уровне средней между индексом и экскрецией оксилизингликозидов, в то время как у здоровых детей она была положительна. Таким образом, нами показано, что из всех изучаемых метаболитов соединительной ткани лишь между экскрецией оксилизингликозидов и массо-ростовым коэффициентом имелась зависимость. Следовательно, при болезни Марфана, наряду с нарушением физического развития имеется извращение коррелятивных связей между ним и экскрецией оксилизингликозидов с мочой. Последнее может являться следствием изменения образования перекрестных связей коллагена, которые осуществляются, в основном, за счет производных оксилизина.

Болезнь Марфана относится к таким заболеваниям, при котором, с одной стороны, имеется нарушение структуры и метаболизма соединительной ткани, а с другой стороны не страдает функциональное состояние почек, что определяет надежность использования метаболитов соединительной ткани в оценке ее морфофункционального состояния и физического развития детей.

У больных с нефропатиями, когда нарушены или изменены механизмы фильтрации, реабсорбции, секреции и многие другие, возможна диспропорция между массо-ростовыми параметрами и экскрецией с мочой метаболитов соединительной ткани. В таком случае последние не могут быть использованы для характеристики роста и развития детей. И действительно, при обследовании 35 больных с наследственным нефритом и почечным дизэмбриогенезом оказалось, что какая-либо связь между показателями роста, массы, индексом Квитля и экскрецией с мочой оксипролина, оксилизингликозидов и гликозаминогликанов отсутствует.

Вместе с тем можно предположить, что исследование культуры фибробластов - основных клеточных элементов соединительной ткани - позволит получить дополнительную информацию о процессах роста на тканевом уровне. Нами установлено, что фибробласты кожи больных с почечным дизэмбриогенезом и наследственными тубулопатиями отличаются по ряду морфофункцинальных особенностей от клеток здоровых детей. При дисплазиях почечной ткани, наследственных тубулопатиях, наследственном нефрите у детей фибробласты характеризуются резким замедлением всех фаз роста. Первые выросты этих клеток, полученных из биоптатов кожи, появляются в 3 раза позднее, а при тубулопатиях этот процесс занимает в 5 раз больший период времени по сравнению с таковым в контрольной группе. Фибробласты кожи при этом способны претерпевать только 4-6 пассажей, тогда как клетки здоровых детей выдерживают 25 пассажей. У детей с почечным дизэмбриогенезом при особенно выраженных клинических проявлениях заболевания фибробласты не давали роста вообще или погибали на стадии первых выростов. Полученные данные свидетельствуют об инертности процессов роста фибробластов кожи и снижении их жизнеспособности при данной патологии. Кроме того, при тубулопатиях резко снижается продукция клетками оксипролина, т. е. нарушается синтез коллагена.

Использование культуры фибробластов дает возможность также исследовать систему межклеточных контактов (МКК), занимающих ключевое положение в структурной организации тканей. Являясь системообразующим элементом, МКК преобразуют свойства клеток в свойства тканей. Способность к образованию тканевых систем, к установлению контактов с другими клетками определяется клеточной поверхностью. Центральной частью клеточной поверхности является мембрана. С внешней ее стороны располагается надмембранный компонент, в состав которого входят фибронектин, мембранный коллаген, РНК, хондроитинсульфаты, гепарансульфат, гликопротеины и др.. МКК представляет собой мощную и филогенетически более древнюю, чем нейроэндокринная, систему регуляции. Одним из самых ранних проявлений нарушения в системе МКК является изменение синтеза нуклеиновых кислот. В норме в процессе роста клеток в культуре количество межклеточных контактов увеличивается. Синтез ДНК и РНК при этом также нарастает. По мере уплотнения слоя фибробластов синтез нуклеиновых кислот синхронно снижается. Нами совместно с Д. А. Лебедевым и Н. А. Коровиной обследованы 6 больных с синдромом де Тони-Дебре-Фанкони и почечно-тубулярным ацидозом. Эта патология сопровождается значительным поражением соединительной ткани. Состояние системы межклеточных контактов исследовали с помощью радиологического метода определения синтеза ДНК и РНК в культуре фибробластов кожи. Наиболее выраженные изменения обнаружены у детей с болезнью де Тони-Дебре-Фанкони. При почечно-тубулярном ацидозе нарушения были выражены в меньшей степени. При наследственных тубулопатиях нами установлено снижение скорости синтеза нуклеиновых кислот и инертность этого процесса, нарушение пропорциональности и синхронности синтезов ДНК и РНК- Установленные аномалии в системе МКК могут быть причиной изменения свойств клеточной поверхности, способствовать нарушению мембранного транспорта различных веществ, всасывания кальция, а также влиять на фибриллогенез. В целом, данные о морфофункциональных изменениях фибробластов кожи при данной патологии свидетельствуют о нарушении нормального развития соединительной ткани, что в той или иной степени может отразиться на росте, развитии детского организма и формировании стигм дизэмбриогенеза. Необходимо, однако, при этом учитывать многообразные влияния различных регуляторных механизмов на рост и развитие детей и наличие компенсаторных возможностей этих процессов.

Проблема роста и развития здоровых детей и больных с различной патологией чрезвычайно важна и несомненно требует дальнейшей разработки. Исследование при этом метаболитов соединительной ткани в биологических жидкостях и морфофункциональных особенностей культуры фибробластов детей будет способствовать раскрытию целого ряда механизмов нарушения роста и развития при наследственных заболеваниях.

Женский журнал www.BlackPantera.ru:  Александр Ананенко

Еще по теме:


Ваше имя:
Защита от автоматических сообщений:
Защита от автоматических сообщений Символы на картинке: