Кардиомиопатии у детей относятся к одной из наиболее тяжело протекающих форм патологии миокарда. Они характеризуются злокачественным течением, резистентностью к проводимой терапии, высокой смертностью в следствие нарастающей сердечной недостаточности или возникающей внезапно, при развитии жизнеугрожаемых сердечных аритмий [1, 2, 3, 4]. Экспериментальными [5] и клиническими [6, 7] исследованиями последних лет установлено, что при так называемых идиопатических кардиомиопатиях существуют нарушения окислительного фосфорилирования, связанные со снижением активности митохондриальной электронно-транспортной системы. В связи с этим выдвинуто предположение, что митохондриальная дисфункция может являться патогенетической основой кардиомиопатий, считающихся идиопатическими [8, 9]. В настоящее время установлено, что многие кардиомиопатии могут быть составной частью типичных митохондриальных заболеваний связанных с нарушениями структуры и функции митохондрий вследствие мутации митохондриальной или ядерной ДНК [10, 11, 12, 13, 14, 15]. Кардиомиопатии наблюдаются при синдроме MERRF [11], MELAS [16], Кернса-Сейра [18], митохондриальной миопатии [19]. Известно, что митохондриальная дисфункция может быть причиной развития не полиорганной патологии, а проявляться преимущественным поражением миокарда. Так, описаны случаи гипертрофической кардиомиопатии при недостаточности цитохром С оксидазы [20], дефиците карнитина [9], снижении активности I, IV или II и III комплексов цепи дыхательных ферментов митохондрий [21].
Вместе с тем в отечественной детской кардиологической практике кардиомиопатии митохондриального генеза при жизни до настоящего времени диагностируются недостаточно достоверно или остаются нераспознанными. Целью исследования являлось определение маркеров митохондриальных нарушений при кардиомиопатиях у детей.
Обследовано 16 детей в возрасте от 4 до 14 лет, средний возраст 8?2,3 года: 8 с дилатационной кардиомиопатией, 8 с гипертрофической кардиомиопатией. Для постановки диагноза дилататционной и гипертрофической кардиомиопатии использовались рекомендации Всемирной организации здравоохранения [22]. Всем детям проведено комплексное клинико- инструментальное обследование. С целью выявления миопатического синдрома и другой неврологической симптоматики дети осматривались невропатологом. Инструментальное обследование включало: электрокардиографию (аппарат Mingograf–34), рентгенографию грудной клетки, допплерэхокардиографию (аппарат АU580 — Италия), позитронно-эмиссионную томографию сердец выполненную на позитронно-эмиссионном томографе фирмы Scanditronix (Швеция) в Научно-практическом центре "Мозг" (г. Санкт-Петербург). Энергетический метаболизм миокарда изучали с помощью радиофармпрепарата фтордеоксиглюкозы, меченной фтором–18 (18–FDG), в исходе и при гипергликемии (внутривенное введение 10 мл 40% глюкозы), что позволяло оценить не только активность гликолиза, но и резервные возможности этого энергетического пути. Активность перфузии оценивалась по накоплению 13 NH3 в миокарде.
Исследовались биоптаты скелетной мышцы. Морфологический анализ включал световую гистохимию для выявления гликогена, кальция, липидов, митохондриальных ферментов — сукцинатдегидрогеназы, цитохромоксидазы. Проводилась электронная микроскопия скелетной мышцы. Определялся уровень лактата методом Баркера и Саммерсона в модификации Л.Ф.Марченко и пирувата методом Мюллера в модификации Л.Ф.Марченко фоне стандартного глюкозотолерантного теста. Математическая обработка материала проведена на PS/AT-386 с использованием программы Statgraph.
У 4 из 8 детей с ДКМП изменения в сердце были выявлены при развитии кардиальной декомпенсации — появлении признаков недостаточности кровообращения IIБ–III степени (развитии вялости, адинамии, появлении выраженной одышки, тахикардии, гепатомегалии, отечного синдрома). При физикальном обследовании выявлялись кардиомегалия, систолический шум недостаточности митрального клапана относительного генеза, глухие тоны сердца, признаки недостаточности кровообращения IIА или IIБ степени. Сердечная недостаточность носила бивентрикулярный характер. Характерными клиническими симптомами этих больных являлись отставание в физическом развитии (весо-ростовые показатели менее 10 процентили), повышенная утомляемость, снижение физической работоспособности, Утомляемость и слабость, снижение физической активности становились более выраженными по мере нарастания признаков сердечной слабости.
У 4 из 8 детей заболевание длительно протекало бессимптомно и сердечная патология была обнаружена по наличию кардиомегалии на рентгенограмме грудной клетки. Поводом для этих исследований являлись систолический шум (2 ребенка) и суправентрикулярная экстрасистолия (2 ребенка). В данном случае можно было говорить о бессимптомной коварной кардиомиопатии.
Рентгенологическая картина у обследованных детей характеризовалась кардиомегалией, кардиоторакальный индекс колебался от 55 до 84%, тень сердца была шаровидной или овальной формы. Сосудистый рисунок был усилен по венозному или смешанному типу, в наиболее тяжелых случаях застойные явления сочетались с признаками легочной гипертензии. Индекс Мура колебался от 24 до 53%.
Наиболее типичными электрокардиографическими признаками были гипертрофия левого желудочка с высоким вольтажем комплексов QRS в сочетании с нарушением процесса реполяризации, чаще отмечалась гипертрофия левого предсердия, у 1 больного она носила биатриальный характер. Нарушение процесса реполяризации носило разновыраженный характер (от сглаженных зубцов Т до резко отрицательных со смещением сегмента ST ниже изолинии). У 3 детей определялась картина субэндокардиальной ишемии миокарда. В 1 случае регистрировались рубцовые изменения в миокарде в виде QS формы желудочкового комплекса в грудных отведениях (передне- перегородочной зоне). Нарушения проводящей системы обусловливали возникновение вторичного удлинения интервала QT (2 больных), синдрома WPW (1 больной), блокаду внутрижелудочкового проведения (4 больных). Нарушения сердечного ритма чаще отмечались у детей без симптомов сердечной недостаточности и были представлены суправентрикулярной экстрасистолией (3 больных), непароксизмальной суправентрикулярной тахикардии (1 больной). Явление гипертрофии желудочков в сочетании с гипертрофией предсердий, а также интенсивность ишемических проявлений были более выраженными у детей с проявлениями сердечной декомпенсации.
По данным эхокардиографии у всех больных отмечалось увеличение полости левого желудочка округлой формы, с гипокинезией его стенок. В 2-х случаях выявлено усиление сигнала от эндокарда левого желудочка, являющееся признаком его уплотнения. У 3 больных дилатация полости левого желудочка сочеталась с дилатацией полости левого предсердия, из них у 1 больного с дилатацией правых отделов. Типичным являлась сниженная контрактильная способность миокарда: фракция выброса колебалась от 0,10 до 0,55. В 3 наблюдениях выявлена митральная регургитация от + до +++. Увеличение полости левого желудочка, снижение фракции выброса, митральная регургитация, уплотнение эндокарда у детей с сердечной декомпенсацией.
При анализе результатов позитронно-эмиссионной томографии установлено, что для детей с ДКМП свойственен специфический характер накопления и распределения фтордиоксидглюкозы в миокарде. Основными особенностями томографической картины миокарда являются: неравномерность — гетерогенность накопления радиофарм препарата в покое; низкое потребление глюкозы миокардом, вследствие чего накопление фтордиоксидглюкозы практически не отличается от концетрации в крови, что обуславливает отсутствие четких границ между полостью левого желудочка и его стенками; отрицательная реакция на нагрузку глюкозой. Данные результаты свидетельствуют о снижении активности гликолиза, отсутствии энергетического резерва. Характер накопления и распределения 13NH3 в миокарде свидетельствовал о нормальной перфузионной способности. Таким образом, снижение активности гликолиза во всем миокарде при нормальной перфузии предполагает нарушение собственно энергетического метаболизма миокарда вне связи с его кровоснабжением.
Неврологическая симптоматика этих детей характеризовалась следующими симптомами: повышенной возбудимостью, задержкой психомоторного развития (n=1), миопатическим синдромом (n=2), снижение интеллекта (n=1).
При анализе мышечных биоптатов обнаружены те или иные патоморфологические отклонения: признаки склероза и/или увеличение количества лимфоцитарно–макрофагальных элементов в эндомизии, измения стенок сосудов (диапидез, тромбоз, ультраструктурные нарушения). У двух детей определялось увеличение количества жировой ткани в мышечных оболочках (особенно в перимизии). Определялись участки множественных небольших регионарных некрозов скелетных мышц, имеют место участки дезорганизации миофибриллярного аппарата, повышение количества вторичных лизосом. У четверых детей определяется повышение регенераторной активности мышечной ткани — увеличение плотности распределения мышечных ядер, активизация миосатеилитов, наличие "мышечных почек" и единичных миотубов, расщеплений мышечных волокон. У одного ребенка отмечается большое количество мелких включений липидов в расположенных интермиофибриллярно и в эндомизии. У 2-х пациентов обнаружено большое количество субсарколемально расположенных мелкозернистых конгломератов кальция. У всех больных обнаружены значительное количество RRF, в среднем 25,0% ("ragged-red-fibres" — "рваные красные волокна"), у троих сукцинат- дегидрогеназнопозитивные и цитохромоксидазнопозитивные, у 2 — сукцинатдегидрогеназнопозитивввные и цитохромоксидазно негативные. Ультраструктурно определись увеличенные скопления митохондрий, особенно субсарколемально, реже отмечается уплотнение крист митохондрий с признаками их деструкции, вакуолизацией матрикса, контактом с лизосомами и липидными гранулами.
Гипертрофическая кардиомиопатия носила симметричный характер в 5 наблюдениях и ассиметричный в 3-х, из них в 2-х случаях с обструкцией. У всех детей заболевание длительно протекало бессимптомно и диагноз кардиомиопатии был поставлен случайно при обследовании с целью уточнения характера систолического шума или при обследовании в связи с выявлением кардиальной патологии у родителей. Учитывая значение наследственного фактора в возникновении гипертрофической кардиомиопатии с помощью ЭхоКГ проведено семейное обследование родителей пробандов. Данных за наличие гипертрофической кардиомиопатии у родителей не получено ни в одном случае. В то же время мать одной больной умерла от дилатационной кардиомиопатии, а отец другой пациентки умер от длительного приступа пароксизмальной тахикардии, развившегося на фоне синдрома Вольфа-Паркинсона-Уайта).
Половина из обследованных больных с ГКМП предъявляли жалобы на повышенную утомляемость, одышку при физической нагрузки. Реже встречались жалобы на кардиалгии, сердцебиения, синкопальные состояния (2 больных). Признаки недостаточности кровообращения IIБ степени отмечены у 2-х больных. Малосимптомное течение заболевания отмечено у 4 из 8 больных. При объективном обследовании у всех больных выслушивался систолический шум: при обструктивной форме грубый скребущий, обусловленный сужением выходного тракта левого желудочка, более нежный при необстуктивных формах ГКМП связанный с турбулентным потоком крови на фон неодновременного сокращения участков гипертрофированного миокарда 4-х больных пальпировался усиленный верхушечный толчок, пульсация в III межреберье слева от грудины, вызванная гипертрофией левого предсердия, у большинства больных (6 пациентов) отмечалась склонность к брадикардии, артериальная гипотония.
У всех обследованных имелись изменения на ЭКГ синусовая брадиаритмия (n=8), гипертрофия левого желудочка (n=8), депрессия ST ниже изоэлектрической линии (n=7), инверсия зубца Т в левых грудных отведениях более 1 мм (n=8), блокада левой ножки предсердно-желудочкового пучка ( n=3), синдром CLC — укорочение интервала PQ (n= 3), патологический зубец Q в стандартных и левых грудных отведениях (n=2), нарушений сердечного ритма зафиксировано не было ни на стандартной, ни на суточной ЭКГ при холторовском мониторировании.
Эхокардиографическая симптоматика больных с ГКМП характеризовалась наличием симметричной (n=5) или асимметричной (n=3) формы гипертрофии миокарда левого желудочка, уменьшением размера полости левого желудочка, снижением индекса объем/масса левого; реже отмечалось увеличение размера левого предсердия, связанное с выраженной диастолической дисфункцией левого желудочка (n=2), у одной больной доминировала гипертрофия правого желудочка. Для больных с асимметричной формой КМП с обструкцией характерным было передне-систолическое движение передней створки митрального клапана при обструктивных формах варьировал от 12 до 40 мм.рт.ст. Показатели центральной гемодинамики характеризовались низкими значениями ударного объема, при этом фракция выброса и процент систолического укорочения переднезаднего размера полости левого желудочка были нормальны или даже повышены.
Экстракардиальные проявления заболевания характеризовались отставанием в физическом развитии (n=4), гепатомегалией (n=3), сколиозом (n=2), нарушением осанки (n=2), миопатическим синдромом (n=2), эпизодами гипогликемии (n=1), эпилептиформный синдром (n=1).
Результаты позитронно-эмиссионной томографии (6 наблюдений) свидетельствовали о дефектах накопления NH3, что отражает снижение перфузии миокардом, реакция на нагрузку но- шпой снижена или отрицательна, что отражает сниженный коронарный резерв. Результаты накопления фтордиогсиглюкозы в миокарде отражают снижение активности гликолиза в сочетании со сниженным энергетическим резервом (дефекты накопления фтордиоксиглюкозы, сниженная реакция на нагрузку глюкозы). Снижение активности гликолиза в покое при умеренно сниженной перфузии указывает на нарушение энергетического метаболизма. Определение уровня лактата и пирувата в исходе и на фоне стандартного глюкозотолерантоного теста указывало на нарушение гликолитических процессов, что выражалось в увеличении в крови уровня лактата и пирувата, повышением активности лактатдегидрогеназы, при этом коэффициент отношения лактата к пирувату сохранялся в пределах нормы. При нормальном отношении лактата к пирувату лактатацидоз свидетельствует о метаболическом дефекте обмена пирувата.
В биоптатах скелетной мышцы больных с ГКМП обнаруживается увеличение объема и признаки склероза соединительнотканных оболочек, разной степени выраженности ультрастуктурные признаки повреждения сосудов. В мышечных волокнах небольшое количество регионарных некрозов с фагоцитозом. На ультрастуктурном уровне определяются участки дезорганизации миофибрилл, повышение лизосомальной активности. У всех больных определяются RRF, в среднем 19,7% ("ragged-red- fibres" — "рваные красные волокна"), но в различном количестве. Часть RRF была сукцинтатдегидрогеназо- и цитохромоксидазо- позитивными, часть цитохромоксидазо-негативными. При этом общая активность цитохром оксидазы была снижена.
Результаты наших исследований показали, что одной из причин кардиомиопатий у детей являются метаболические нарушения, связанные с митохондриальной дисфункцией и дефектами окислительного фосфорилирования. В наших исследованиях для подтверждения митохондриального генеза кардиомиопатий мы ограничивались результатами биопсии скелетной мышцы и данными биохимического определения уровня лактата и пирувата. Однако другими авторами митохондриальный генез кардиомиопатий подтвержен на основании эндомиокардиальной биопсии пациентов с так называемыми идиопатическими кардиомиопатиями. Так, Zeviani- M. (1995) при проведении эндомиокардиальной биопсии у пациентов с идиопатической гипертрофической кардиомиопатией более чем в половине случаев выявил дефект различных комплексов (I или IY, или II и III) цепи дыхательных ферментов. При этом первичный характер митохондриальной патологии был подтвержден мутацией митохондриальной ДНК. Аналогичные результаты получены Rustin P. et al. при проведении эндомиокардиальной биопсии группе детей с идиопатической кардиомиопатией. При этом автор предлагает для идентификации больных с митохондриальным генезом заболевания проведение эндомиокардиальной биопсии.
Однако мы считаем, что эндомиокардиальная биопсия является инвазивным методом не безразличным для этого тяжелого контингента больных. В связи с чем мы пытались для выявления митохондриальной патологии использовать результаты более щадящей биопсии скелетной мышцы и данными биохимического определения уровня лактата и пирувата. Результаты микроскопического анализа биоптатов скелетной мышцы бедра у детей с кардиомиопатиями показали существенные патологические изменения в мышечных волокнах. Структурные изменения в скелетной мышце представлены различными по степени и виду деструктивно-дистрофическими процессами, а также признаками очаговой гипертрофией в сочетании с атрофией, гипоплазией, умеренным склерозом. Имеется повышенная плотность расположения капилляров, в ряде случаев с явлениями тромбоза. Часть мышечных волокон окружена утолщенными прослойками соединительной ткани (эндомизий и перимизий). Количество, форма и размеры митохондрий изменены, активность митохондриальных ферментов снижена. В миофибрилах отмечаются очаговые скопления полиморфных митохондрий, измененных разнообразно и в различной степени, расположенных чаще под сарколемой на периферии мышечного волокна, видоизменение внутренней мембраны митохондрий (митохондриальных крипт), в ряде случаев при лизисе крипт митохондрий отмечается их превращение в пластинчатые тельца или вакуоли. В мышечной ткани обнаруживаются липидные включения, депозиты кальция. Результаты электронной гистохимии свидетельствовали о снижении активности митохондриальных ферментов: сукцинатдегидрогеназы, цитохром-С оксидазы.
В результате проведенного исследования установлена взаимосвязь между кардиомиопатиями и митохондриальной недостаточностью. В то же время, учитывая небольшое количество наблюдений, мы не можем судить какая часть кардиомиопатий у детей обусловлено митохондриальной недостаточностью. Однако распространенность этой патологии явно недооценивается, что препятствует развитию методов адекватной терапии. Определение митохондриальной недостаточности с последующим назначением средств заместительной и стимулирующей терапии позволит снизить инвалидизацию и смертность в этой тяжелой подгруппе детей.