Zestaw aminokwasów surowicy krwi pępowinowej u noworodków

advertisement
Perinatologia, Neonatologia i Ginekologia, tom 3, zeszyt 4, 272-276, 2010
Skład aminokwasów surowicy krwi pępowinowej
u noworodków matek z otyłością
LIDZIYA SHEIBAK1, VLADZIMIR SHEIBAK1, LUDMILA BUT-GUSAIM2, IRYNA BARANOVSKAJA2 , TATSIANA SHARESHYK1
Streszczenie
Celem pracy jest badanie właściwości składu aminokwasów surowicy krwi pępowinowej u noworodków matek z otyłością. Wzięto
pod uwagę otyłość konstytucjonalną oraz występującą w czasie ciąży. Ujawniono zróżnicowanie składu aminokwasów surowicy krwi
pępowinowej noworodków matek z obu grup. Osobliwości składu aminokwasów sprzyjają zaburzeniom adaptacji poporodowej
dzieci. Zaburzenia metaboliczne u noworodków matek z otyłością są uwarunkowane zaburzeniami gospodarki lipidowej i są bardziej
skomplikowane; u dzieci tych może istnieć niedokrwistość w przyszłości. Odkrycie metod wyrównania składu aminokwasów surowicy krwi pępowinowej noworodków matek z otyłością będzie sprzyjać lepszej adaptacji poporodowej.
Słowa kluczowe: otyłość, ciąża, noworodek, krew pępowinowa
Wstęp
Normalny rozwój płodu zależy od ciągłego dostarczania aminokwasów od matki. Istnieją nieliczne dane o zmianach ilości wolnych aminokwasów w tkankach płodu
człowieka w zależności od czasu trwania ciąży. Wiadomo,
że w razie normalnego rozwoju płodu ilość wolnych aminokwasów jest wyższa niż u matki [6, 15]. Ich stosunek wzajemny jest niezmienny w ciągu całej ciąży. W łożysku zidentyfikowano białka transportujące wolne aminokwasy przez
barierę łożyskową [14, 20]. Otyłość u ludzi dorosłych połączona jest z mniej efektywnym spożywaniem aminokwasów
w pożywieniu, dysproporcją charakteryzującą się wysokim
stężeniem aminokwasów aromatycznych w surowicy, zaburzeniami wykorzystania ich w reakcjach biochemicznych
oraz aktywacją glukoneogenezy oraz lipogenezy. Dotychczas
niedostatecznie zbadany jest stopień oraz objawy kliniczne
zaburzeń metabolicznych u noworodków matek z otyłością
[5, 23].
Materiał i metoda
Celem pracy było zbadanie właściwości składu aminokwasów surowicy krwi pępowinowej noworodków matek
z otyłością. U 12 noworodków matek z otyłością alimentarno-konstytucjonalną, która powstała przed ciążą (1 grupa) oraz u 48 noworodków matek z otyłością powstałą
w czasie ciąży (2 grupa), badano stężenie wolnych aminokwasów w surowicy krwi pępowinowej. Grupą kontrolną
były noworodki matek bez otyłości (22 osoby).
U kobiet z otyłością alimentarno-konstytucjonalną
(1 grupa), która powstała przed ciążą, obserwowano nadwagę o 20% i więcej (nadwaga w czasie ciąży 10,3 ± 0,87
kg). W przypadku otyłości ciążowej (2 grupa) nadwaga
u matek w czasie ciąży była większa niż 12 kg (18,6 ± 0,13
kg). U kobiet w grupie kontrolnej wykładników klinicznych
otyłości nie było; przybór masy ciała w czasie ciąży wy-
nosił 10,6 ± 0,15 kg. Przebieg ciąży oraz porodu we
wszystkich grupach był porównywalny. Oprócz standardowej laboratoryjnej analizy, metodą chromatografii kationo-wymiennej oceniano wolne aminokwasy w surowicy
krwi pępowinowej [19, 24].
W grupach badanych oraz kontrolnej noworodków
oceniano dane antropometryczne, wykładniki niedotlenienia okołoporodowego oraz przebieg adaptacji poporodowej dziecka.
Obliczono wartości średnie, odchylenie standardowe,
mediany i wskaźniki struktury badanych parametrów. Do
porównań między grupami zastosowano test t dla zmiennych niezależnych oraz analizę wariancji. Poziom istotności p < 0,05 przyjęto jako istotny. Do obliczeń wykorzystano pakiet Statistica.
Wyniki
Wykazaliśmy, że w surowicy krwi pępowinowej noworodków 1 grupy ogólne stężenie wolnych aminokwasów nie różni się od stężenia w grupie kontrolnej (tab. 1).
Dodatkowo, analiza składu aminokwasów surowicy krwi
pępowinowej noworodków tej grupy ujawniła zwiększenie
względne ilości aminokwasów endogennych, a stosunek
wzajemny aminokwasów endogennych do egzogennych
wynosił 2,03, w porównaniu z 1,90 w grupie kontrolnej.
Przy czym zwiększenie względne ilości endogennych
aminokwasów w danej grupie dzieci było wynikiem
prawiedwukrotnego zwiększenia poziomu glicyny (grupa
1 – 1417 ± 73 nmol/ml, kontrolna – 755 ± 34 nmol/ml),
przy jednoczesnyjm istotnym obniżeniu innych aminokwasów endogennych – metionina (o 44%), izoleucyna
(o 44%), tyrozyna (o 25%) (tab. 1). Jednocześnie w 1 grupie noworodków stwierdzono obniżenie stężenia podstawowych aminokwasów glukogennych lub ich pochodnych, powstanie których w organizmie dziecka połączone
1
Uniwersytet Medyczny w Grodnie, Białoruś.
2
Szpital Pogotowia Ratunkowego, Oddział Noworodkowy, Grodno, Białoruś
273
Skład aminokwasów surowicy krwi pępowinowej u noworodków matek z otyłością
jest z przemianą węglowodanów, szczególnie glukozy – aspartat, glutamat, alanina, glutamina. Zmniejszył się stosunek wzajemny fenylolanina/tyrozyna (1,59 w grupie i 1, 11
w grupie kontrolnej).
W surowicy krwi pępowinowej noworodków 2. grupy
stwierdzono zmniejszenie ogólnego stężenia wolnych aminokwasów o 17%, które było efektem spadku stężenia aminokwasów egzogennych – metionina (o 32%), leucyna
(o 29%), tyrozyna (o 22%) oraz aminokwasu endogennego
– glicyny (o 43%). Obniżenie stężenia glicyny w surowicy
krwi pępowinowej dzieci 2. grupy było najbardziej wyraźne u noworodków z niską masą urodzeniową (458 ± 53
nmol/ml; p < 0,001; n = 9), przy niedotlenieniu wewnątrzmacicznym (411 ± 38 nmol/ml; p < 0,001; n = 8), oraz przy
współistnieniu otyłości ciążowej z nadciśnieniem ciążowym (569 ± 46 nmol/ml; p < 0,05; n = 11), co prawdopodobnie było uwarunkowane ograniczonym spożywaniem tego
aminokwasu [18, 22].
Stosunek wzajemny aminokwasów endogennych do
egzogennych w 2. grupie noworodków był najbardziej
obniżony w przypadku ostrego niedotlenienia wewnątrzmacicznego (1,59 – niedotlenienie, do 1,90 – kontrola).
Charakterystycznym było obniżenie glutamatu (346 ± 28
nmol/ml; 432 ± 38 nmol/ml, p < 0,05) oraz glicyny (411 ± 38
nmol/ml; 755 ± 34 nmol/ml, p < 0,05). Zaburzenia ilościowe w surowicy krwi pępowinowej noworodków 2. grupy
w przypadku nadciśnienia ciążowego charakteryzują się
zwiększeniem stosunku wzajemnego glutamat/glutamina
o 1,13; u pozostałych dzieci tej grupy stosunek ten wynosił
0,85. W razie współistnienia gestozy oraz otyłości ciążowej
dochodziło do zmiany fenyloalanina/tyrozyna, co było
wynikiem podwyższenia stężenia fenyloalaniny w surowicy krwi pępowinowej. Wiadomo, że stosunek wzajemny
fenyloalanina/tyrozyna podnosi się przy niewydolności
wątroby u płodu i noworodka [4, 15].
W przypadku nadwagi u kobiet w czasie ciąży, większej niż 20 kg, ich noworodki miały bardziej nasilone zaburzenia stosunków wzajemnych aminokwasów w surowicy
krwi pępowinowej.
Tabela 1. Stężenie wolnych aminokwasów oraz pochodnych w surowicy krwi pępowinowej
noworodków matek z otyłością (nmol/ml)
Grupa kontrolna
n = 22
Noworodki matek
z otyłością przed ciążą
n = 12 (1 grupa)
Noworodki matek
z otyłością ciążową
n = 48 (2 grupa)
Cysteina
20 ± 2,0
13 ± 2,6*
13 ± 1,4
Tauryna
446 ± 38
477 ± 45
392 ± 31
Aspartat
86 ± 8
50 ± 10*#
82 ± 7
Treonina
325 ± 26
279 ± 31
288 ± 18
Seryna
270 ± 14
240 ± 20
245 ± 14
Aminokwasy
Glutamat
432 ± 38
299 ± 32*#
421 ± 33
Glutamina
504 ± 26
312 ± 40*#
452 ± 44
Glicyna
755 ± 34
1417 ± 73*#
432 ± 37*
Alanina
626 ± 53
366 ± 60*#
606 ± 41
Walin"
276 ± 26
287 ± 36
248 ± 13
68 ± 8
38 ± 5*
46 ± 4*
Izoleucyna
96 ± 13
55 ± 8*#
80 ± 4
Leucyna
195 ± 16
183 ± 13
158 ± 11*
Tyrozyna
131 ± 9
99 ± 8
102 ± 5*
Metionina
Fenyloalanina
145 ± 15
157 ± 16#
116 ± 6
Etanolamina
144 ± 15
174 ± 18#
96 ± 6*
Ornityna
284 ± 38
292 ± 43
209 ± 13
Lizyna
440 ± 39
458 ± 43
422 ± 24
Histydyna
200 ± 27
233 ± 27#
156 ± 13
5443
5429
4564
Zastąpione/niezbędne
1,9
2,03
1,82
Leucyna+izoleucyna+walina/
Fenyloalanina+tyrozyna
2,05
2,05
2,23
Fenyloalanina/tyrozyna
1,11
1,59
1,14
Podsumowanie
* istotne w stosunku do grupy kontrolnej
# istotne w stosunku do grupy dzieci matek z otyłością ciążową
274
L. Sheibak, W. Sheibak, L. But-Gusaim, I. Baranovskaja, T. Shareshyk
Tabela 2. Skład aminokwasów oraz ich pochodnych krwi pępowinowej noworodków
matek z otyłością ciążową (2 grupa) w zależności od jego stopnia nasilenia (nmol/ml)
Grupa kontrolna
n = 22
Dzieci matek z nadwagą
w ciąży od 15 do 20 kg
n = 29
Kwas cysteinowy
20 ± 2,0
16,6 ± 2,1
16 ± 4
Tauryna
446 ± 38
410 ± 36
364 ± 53
Aminokwasy
Dzieci matek z nadwagą
w ciąży więcej niż 20 kg
n=8
Aspartat
86 ± 8
80 ± 8
98 ± 10
Treonina
325 ± 26
321 ± 25
237 ± 26
Seryna
270 ± 14
248 ± 12
270 ± 22
Glutamat
432 ± 38
417 ± 31
409 ± 42
Glutamina
504 ± 26
467 ± 40
369 ± 69
Glicyna
755 ± 34
478 ± 51
410 ± 46*
Alanina
626 ± 53
591 ± 43
642 ± 60
Walin"
276 ± 26
251 ± 17
245 ± 28
68 ± 8
44 ± 2*
41 ± 4*
Metionina
Izoleucyna
96 ± 13
89 ± 5
83 ± 10
Leucyna
195 ± 16
176 ± 14
170 ± 19
Tyrozyna
131 ± 9
108 ± 6
102 ± 11*
Fenyloalanina
145 ± 15
123 ± 8
117 ± 14
Etanolamina
144 ± 15
106 ± 8
114 ± 18
Ornityna
284 ± 38
229 ± 17
208 ± 38
Lizyna
440 ± 39
554 ± 73
379 ± 60
Histydyna
200 ± 27
157 ± 12
177 ± 27
Podsumowanie
5443
4866
4451
Endogenne/egzogenne
1,90
1,66
1,87
Leucyna + izoleucyna + walina/
fenyloalanina + tyrozyna
2,05
2,23
2,27
Fenyloalanina/tyrozyna
1,11
1,14
1,15
* istotne w stosunku do grupy kontrolnej
Dyskusja
Mimo ogólnego stężenia wolnych aminokwasów w surowicy krwi pępowinowej noworodków w pierwszej grupie podobnego jak w grupie kontrolnej, dało się zauważyć
nasilone zaburzenia stosunków wzajemnych aminokwasów. Dane zaburzenia metaboliczne mogą hamować
procesy syntezy białka w organizmie noworodka oraz indukować większe nasilenie wymiennych procesów katabolicznych, doprowadzać do ubytku masy ciała, zaburzeń
adaptacji oraz nasilenia żółtaczki u noworodka [3, 7].
Oprócz tego, zmiana stężenia etanolaminy oraz glicyny,
mogą prowadzić do niedostatecznej syntezy fosfolipidów,
które są istotne w tworzeniu błony komórkowej, aktywacji
enzymów błony komórkowej oraz lizosomu, w przekazywaniu impulsów neuronalnych, w krzepnięciu krwi oraz
w reakcjach immunologicznych [1, 2]. Pośrednim potwierdzeniem tego są częstsze przejściowe zaburzenia neurologiczne u noworodków z obserwowanych grup (63,3%),
oraz zmiany amplitudy odruchów periostalnych, obniżenia odruchów Moro, Galanta oraz zaburzenia chodzenia
i oparcia.
Analizując morfologię krwi u noworodków 1. grupy
w pierwszej dobie życia po urodzeniu stwierdzono obniżenie średniego stężenia hemoglobiny w krwinkach
czerwonych oraz średniej objętości krwinek czerwonych,
co być może, jest związane z osobliwością przemiany
glicyny, aktywnie uczestniczącej w produkcji hemu [9].
Wiadomo, że nadmiar glicyny, której powstanie poprzedza
syntezę choliny oraz acetylcholiny, może zaburzać przekaz impulsów w neuronach, aktywować efferentne systemy, do których zaliczane są neurony ruchowe, tworzące
synapsy neuronalno-mięśniowe, wszystkie preganglionarne neurony autonomicznego systemu nerwowego oraz
postganglionarne neurony systemu parasympatycznego
[8]. Trzeba również uwzględnić niedojrzałość receptorów
acetylcholinowych. Tym samym, zmiany we wzajemnych
stosunkach między aminokwasami w surowicy krwi, mogą
być przyczyną częstszych wymiotów u dzieci z badanych
grup, dłuższego czasu autostabilizacji czy kształcenia się
systemów funkcjonalnych w życiu pozamacicznym.
Na niedojrzałość systemów enzymatycznych wątroby
u dzieci 1. grupy wskazuje zmiana (podwyższenie) sto-
Skład aminokwasów surowicy krwi pępowinowej u noworodków matek z otyłością
sunku fenyloalanina/tyrozyna po porodzie (1,59 grupa
badana, 1,11 grupa kontrolna). W czasie wczesnej adaptacji u noworodków tej grupy nasilona była żółtaczka, co
było wskazaniem do fototerapii oraz konieczności dożylnego przetoczenia płynów (u 29% dzieci w grupie badanej,
11% w grupie kontrolnej).
Metabolizm aminokwasów u noworodków, w przypadku nabytej otyłości matek w czasie trwania ciąży
(2 grupa), ma inny charakter. W tych przypadkach stwierdzono obniżenie ogólnego stężenia aminokwasów kosztem
stężenia aminokwasów egzogennych (metionina, leucyna,
tyrozyna) i aminokwasu endogennego – glicyny. Oprócz
tego w surowicy krwi pępowinowej noworodków danej
grupy stwierdzono obniżenie stęzenia etanolaminy. Stężenie białka aminokwasów glukogennych (aspartat, glutamat,
glutamina) u dzieci danej grupy nie różni się od wartości
w grupie kontrolnej. U tych dzieci, zmiany stężenia aminokwasów przy urodzeniu miały miejsce w przypadkach
obniżonej urodzeniowej masy ciała, wystąpienia niedotlenienia okołoporodowego, gestozy u matki. Podwyższony stosunek wzajemny glutamat/glutamina może być odruchem ochronnym u noworodka w mechanizmie neutralizacji amoniaku, co stymuluje aktywność odruchową
[13, 16]. Podwyższenie stężenia glutamatu w hodowli neuronów zauważono przy niedotlenieniu, co daje efekt pobudzenia [17, 21]. Glutamina aktywnie reguluje równowagę
kwasowo-zasadową [10-12], co ma wielkie znaczenie przy
hipoksji płodu oraz niedotlenieniu okołoporodowym.
Zaburzenia przemiany fenyloalaniny w tyrozynę oraz
zmieniony stosunek fenyloalanina/tyrozyna świadczy
o niewydolności wątroby u noworodków 2 grupy [4]. W tej
grupie noworodków badania własne wykazały podobną
częstość wystąpienia żółtaczki oraz skazy krwotocznej.
Badania własne wykazały istnienie istotnych związków
korelacyjnych w ramach puli wolnych aminokwasów krwi
pępowinowej u noworodków grupy kontrolnej (nie mniej
niż 50, r = 0,7-0,88). W surowicy krwi pępowinowej dzieci
1. grupy liczba istotnych związków korelacyjnych wynosiła tylko 17, a w grupie 2. było ich 19. O ile w pierwszej
grupie pojawiło się 12 związków, których nie było w grupie kontrolnej, to w składzie aminokwasów surowicy krwi
pępowinowej drugiej grupy liczba nowoutworzonych zależności korelacyjnych wynosiła 8. Przeprowadzona analiza związków korelacyjnych w puli wolnych aminokwasów w surowicy krwi pępowinowej pozwala przypuszczać,
że zaburzenia metaboliczne u noworodków matek z otyłością są złożone i uwarunkowane zaburzeniem gospodarki lipidowej u matek.
Podsumowanie
1) W otyłości ciężarnych, nabytej przed lub w czasie ciąży mają miejsce zaburzenia stosunków wzajemnych
wolnych aminokwasów w surowicy krwi pępowinowej noworodków.
275
2) Stwierdzone różnice w składzie aminokwasów mogą
być odpowiedzialne za poporodowe zaburzenia adaptacyjne u noworodków. Noworodki matek z otyłością
mają większe ryzyko wystąpienia poporodowej niedokrwistości.
3) Stosowanie metody zbilansowania składu aminokwasów surowicy krwi pępowinowej u noworodków matek z otyłością może sprzyjać lepszej adaptacji poporodowej.
Piśmiennictwo
[1] Al-Sarraf., Preston J., Segal M. (1997) Changes in the kinetics
of the acidic amino acid brain and CSF uptake during development in the rat. Brain Res. Dev. Brain Res. 18: 127-134.
[2] Arias P., Jarry H., Convertini V. (1998) Changes in mediobasal hypothalamic dopamine and GABA release: a possible
mechanism underlying taurine-induced prolactin secretion.
Amino Acids 15: 5-11.
[3] Bertino E; Coscia A. Mombro M, et al. (2006) Postnatal
weight increase and growth velocity of very low birth weight
infants. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 91: 349-356.
[4] Byrd D., Wilteang A., Rodeck B. (1993) The plasma amino
acid profile and its relationships to standard quantities of
liver function in infant and children with extrahepatic biliary
atresia and preterminal liver cirrhosis. Eur. J. Clin. Chem.
Clin. Biochem. 31: 197-204.
[5] Cherif H., Reusens B., Ahn M.T., Hoet J.J. (1998) Effects of
taurine on the insulin secretion of rat fetal islets from dams
fed a low-protein diet. J. Endocrinol. 159: 341-348.
[6] Chien P., Smith K., Watt P. (1993) Protein turnover in the human fetus studied at term using stable isotope tracer amino
acids. Am. J. Physiol. 265: 31-35.
[7] Davis T., Burrin D., Fiorotto M. (1998) Roles of insulin and
amino acids in the regulation of protein synthesis in the
neonate. J. Nutr. 128: 347-350.
[8] Hagberg H. (1992) Hypoxic-ischemic damage in the neonatal
brain: exitatory amino acid. Dev. Pharmacol. Ther. 18: 139144.
[9] Hay W.W., Thureen P.J. (2006) Early postnatal administra-
tion of intravenous amino acids to preterm, extremely low
birth weight infants. J. Pediatr. 148: 300-305.
[10] Lepage N., McDonald N., Dallaire L., Lambert M. (1997) Agespecific distribution of plasma amino acid concentrations in
a healthy pediatric population. Clin. Chem. 43: 2397-2402.
[11] Miller R., Jahoor F., Jaksis T. (1995) Decreased cysteine and
praline synthesis in parenterally fed premature infants. J. Pe-
diatr. Surg. 30: 953-957.
[12] Miller R., Keshen T., Jahoor F. (1996) Compartmentation of
endogenous synthesized amino acids in neonates. J. Surg.
Res. 65: 199-203.
[13] Miranda L., Mendoza R., Palacios E. (1998) Levels of mono-
amine and amino acid neurotransmitters in the developing
male mouse hypothalamus and in histotypic hypothalamic
cultures. Int. J. Dev. Neurosci. 16: 403-412.
[14] Moe A.J. (1995) Placental amino acid transport. Am. J. Physiol. 268: 1321-1331.
[15] Moriyama I.S., Ueda S., Akasaki M. (1984) Changes in taurine
and other free amino acid levels in the blood of developing
fetuses. Acta Paediat. Jap. 21: 20-27.
[16] Pastuszko A. (1994) Metabolic responses of the dopaminergic system during hypoxia in newborn brain. Biochem. Med.
Metab. Biol. 51: 1-15.
276
L. Sheibak, W. Sheibak, L. But-Gusaim, I. Baranovskaja, T. Shareshyk
[17] Peters C., van Bell F. (2001) Pharmacotherapeutical reduc-
tion of post-hypoxic-ishemic brain injury in the newborn.
Biol. Neonate. 79: 274-280.
[18] Satish C. Kalhan and John M. Edmison (2007) Effect of in-
travenous amino acids on protein kinetics in preterm infants. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care 10: 69-74.
[19] Sheibak M.P., Nefedov L.I., Sheibak L.N. (1995) Rola tauryny dla rosnącego organizmu. Ros. Vestn. Perinatol. Pediatr.
5:48-52.
[20] Sheibak L.N., Sheibak V.M. (1996) Rola biologiczna tauryny
u zwierząt i ludzi. Zdravoochranenie 2: 39-41.
[21] Sheibak L.N., Sheibak V.M. (2000) Mechanizm niedotlenio-
[23] Wray-Cahen D., Beckett P., Nguen H., Davis T. (1997)
Insulin-stimulated amino acid utilization during glucose and
amino acid clamps decreases with development. Am. J.
Physiol. 273: 305-314.
[24] Yu K. (1992) Umbilical and maternal amino acid concen-
trations in appropriate and small for gestational age infants.
Chung Hua Tsa Chin Taipei 72: 453-455.
J
wo-niedokrwistego porażenia mózgu płodu i noworodka.
Medicinsk. Novosti. 4: 17-20.
[22] Su L., Lei H., Yu H. (1996) A comparison of plasma amino
L. Sheibak
Department of Pediatric Nr 2
Medical University of Grodno
230009 Grodno, 80 Gorkov str.
e-mail: [email protected]
acid concentrations between appropriate and small for gestational age fetus. Chung Hua Fu Chan Ko Tsa. Chin. 31: 93-96.
Composition of amino acids in umbilical blood of neonates of mothers with obesity
The aim of the study was the evaluation of the composition of amino acids in umbilical cord of neonates of mothers with obesity. The
pregnant women with pre-pregnancy and pregnancy obesity were included in the study. In both groups changes in composition of
amino acids were detected. These changes can implicate abnormal adaptation of neonates. Metabolic disorders in neonates of
mothers with obesity are complicated and related to disorders in metabolism of lipids. In this group of children anemia can be
diagnosed in their future life. Development of the methods of correction of abnormal composition of amino acids in umbilical blood
in the group of mothers with obesity can improve postpartum adaptation of neonates.
Key words: obesity, pregnancy, neonate, amino acids, umbilical blood
Download