Skład aminokwasów surowicy krwi pępowinowej u noworodków matek z otyłością

Transkrypt

1 Perinatologia, Neonatologia i Ginekologia, tom 3, zeszyt 4, , 2010 Skład aminokwasów surowicy krwi pępowinowej u noworodków matek z otyłością LIDZIYA SHEIBAK 1, VLADZIMIR SHEIBAK 1, LUDMILA BUT-GUSAIM 2, IRYNA BARANOVSKAJA 2, TATSIANA SHARESHYK 1 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 wynosił 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 ± 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

2 Skład aminokwasów surowicy krwi pępowinowej u noworodków matek z otyłością 273 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) Aminokwasy 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 ± ± ± 31 Aspartat 86 ± 8 50 ± 10*# 82 ± 7 Treonina 325 ± ± ± 18 Seryna 270 ± ± ± 14 Glutamat 432 ± ± 32*# 421 ± 33 Glutamina 504 ± ± 40*# 452 ± 44 Glicyna 755 ± ± 73*# 432 ± 37* Alanina 626 ± ± 60*# 606 ± 41 Walin" 276 ± ± ± 13 Metionina 68 ± 8 38 ± 5* 46 ± 4* Izoleucyna 96 ± ± 8*# 80 ± 4 Leucyna 195 ± ± ± 11* Tyrozyna 131 ± 9 99 ± ± 5* Fenyloalanina 145 ± ± 16# 116 ± 6 Etanolamina 144 ± ± 18# 96 ± 6* Ornityna 284 ± ± ± 13 Lizyna 440 ± ± ± 24 Histydyna 200 ± ± 27# 156 ± 13 Podsumowanie 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 * istotne w stosunku do grupy kontrolnej # istotne w stosunku do grupy dzieci matek z otyłością ciążową

3 274 L. Sheibak, W. Sheibak, L. But-Gusaim, I. Baranovskaja, T. Shareshyk Aminokwasy 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 Dzieci matek z nadwagą w ciąży więcej niż 20 kg n = 8 Kwas cysteinowy 20 ± 2,0 16,6 ± 2,1 16 ± 4 Tauryna 446 ± ± ± 53 Aspartat 86 ± 8 80 ± 8 98 ± 10 Treonina 325 ± ± ± 26 Seryna 270 ± ± ± 22 Glutamat 432 ± ± ± 42 Glutamina 504 ± ± ± 69 Glicyna 755 ± ± ± 46* Alanina 626 ± ± ± 60 Walin" 276 ± ± ± 28 Metionina 68 ± 8 44 ± 2* 41 ± 4* Izoleucyna 96 ± ± 5 83 ± 10 Leucyna 195 ± ± ± 19 Tyrozyna 131 ± ± ± 11* Fenyloalanina 145 ± ± ± 14 Etanolamina 144 ± ± ± 18 Ornityna 284 ± ± ± 38 Lizyna 440 ± ± ± 60 Histydyna 200 ± ± ± 27 Podsumowanie 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-

4 Skład aminokwasów surowicy krwi pępowinowej u noworodków matek z otyłością 275 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. 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: [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: [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: [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: [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: [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: [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: [8] Hagberg H. (1992) Hypoxic-ischemic damage in the neonatal brain: exitatory amino acid. Dev. Pharmacol. Ther. 18: [9] Hay W.W., Thureen P.J. (2006) Early postnatal administration of intravenous amino acids to preterm, extremely low birth weight infants. J. Pediatr. 148: [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: [11] Miller R., Jahoor F., Jaksis T. (1995) Decreased cysteine and praline synthesis in parenterally fed premature infants. J. Pediatr. Surg. 30: [12] Miller R., Keshen T., Jahoor F. (1996) Compartmentation of endogenous synthesized amino acids in neonates. J. Surg. Res. 65: [13] Miranda L., Mendoza R., Palacios E. (1998) Levels of monoamine and amino acid neurotransmitters in the developing male mouse hypothalamus and in histotypic hypothalamic cultures. Int. J. Dev. Neurosci. 16: [14] Moe A.J. (1995) Placental amino acid transport. Am. J. Physiol. 268: [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: [16] Pastuszko A. (1994) Metabolic responses of the dopaminergic system during hypoxia in newborn brain. Biochem. Med. Metab. Biol. 51: 1-15.

5 276 L. Sheibak, W. Sheibak, L. But-Gusaim, I. Baranovskaja, T. Shareshyk [17] Peters C., van Bell F. (2001) Pharmacotherapeutical reduction of post-hypoxic-ishemic brain injury in the newborn. Biol. Neonate. 79: [18] Satish C. Kalhan and John M. Edmison (2007) Effect of intravenous amino acids on protein kinetics in preterm infants. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care 10: [19] Sheibak M.P., Nefedov L.I., Sheibak L.N. (1995) Rola tauryny dla rosnącego organizmu. Ros. Vestn. Perinatol. Pediatr. 5: [20] Sheibak L.N., Sheibak V.M. (1996) Rola biologiczna tauryny u zwierząt i ludzi. Zdravoochranenie 2: [21] Sheibak L.N., Sheibak V.M. (2000) Mechanizm niedotleniowo-niedokrwistego porażenia mózgu płodu i noworodka. Medicinsk. Novosti. 4: [22] Su L., Lei H., Yu H. (1996) A comparison of plasma amino acid concentrations between appropriate and small for gestational age fetus. Chung Hua Fu Chan Ko Tsa. Chin. 31: [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: [24] Yu K. (1992) Umbilical and maternal amino acid concentrations in appropriate and small for gestational age infants. Chung Hua Tsa Chin Taipei 72: J L. Sheibak Department of Pediatric Nr 2 Medical University of Grodno Grodno, 80 Gorkov str. vsheibak@gmail.com 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