Журнал «Здоровье ребенка» 4 (47) 2013

Вступ

Бактеріальний менінгіт — найбільш тяжка й поширена інфекційна патологія центральної нервової системи (ЦНС), що, незважаючи на використання досить ефективної антибіотикотерапії, є фатальною в 5–25 % хворих і викликає неврологічні ускладнення в 30 % пацієнтів [4].

Як відомо, порушення свідомості є досить частим симптомом, що спостерігається при нейроінфекціях [8]. Біохімічна основа порушення свідомості при різних станах може базуватись на порушенні обміну нейромедіаторних амінокислот (глутамат/ГАМК) і моноамінів (допамін/норадреналін і серотонін) [6].

Нейротрансмітери (нейромедіатори) — це речовини, що забезпечують передачу нервового імпульсу. Існує значна кількість медіаторів: дофамін, серотонін, норадреналін, ацетилхолін, глутамат, ГАМК та ін. [1]. Найбільш поширеним збуджуючим нейромедіатором ЦНС є амінокислота глутамат [9]. У нормі всі медіаторні системи знаходяться у взаємно збалансованих співвідношеннях. У гострий період церебральної катастрофи спостерігається підвищення продукції більшості з медіаторів. Найбільш небезпечним є надмірне виділення збуджуючої нейромедіаторної амінокислоти глутамат. Цей медіатор відповідає за перезбудження уражених нейронів, що визначає розвиток ексайтотоксичності або нейротоксичності (англ. to excite — збуджувати). Глутамат надмірно збуджує N-метил-D-аспартатні рецептори (NMDA), сприяючи неконтрольованому входу кальція в нейрони, активуючи процеси перекисного окислення ліпідів, процеси протеолізу й апоптозу [1, 12].

Аспартат, як і глутамат, відноситься до збуджуючих амінокислот у ЦНС і здатний також активувати рецепторы NMDA, беручи участь в ексайтотоксичності [10, 11].

Виявлено, що глутаматна ексайтотоксичність відіграє патогенетичну роль у церебральному пошкодженні при гнійному менінгіті (ГМ) [4]. Кореляцію між рівнем глутамату та тяжкістю ГМ з виникненням неврологічних ускладнень було продемонстровано в декількох дослідженнях. Так, у дослідженні Sprangera М. et al. (1996) висока концентрація глутамату чітко корелювала з низьким рівнем свідомості. Значним і додатковим джерелом глутамату під час ГМ виявлялися моноцити, які проникали в субарахноїдальний простір під час розвитку захворювання [7].

Було встановлено також, що концентрація глутамату в лікворі чітко корелює з концентрацією глутамату в сироватці крові при ГМ, що досягається за рахунок проникнення мозкового глутамату в кров через великий градієнт концентрації та через пошкоджений гематоенцефалічний бар’єр, що може використовуватися для вивчення впливу глутамату на перебіг захворювання [5].

Мета дослідження — визначити залежність порушення свідомості в дітей, хворих на ГМ, від концентрації ексайтотоксичних амінокислот у крові.

Матеріали та методи

Проведено дослідження зразків крові 33 дітей із ГМ, які лікувалися в Хмельницькій інфекційній лікарні з 2010 по 2012 рік та 15 здорових дітей віком від 1 місяця до 18 років. Визначення в сироватці крові в 1-шу добу після госпіталізації ексайтотоксичних амінокислот глутамату й аспартату проводилось методом іонообмінної рідинно-колонкової хроматографії в Інституті біохімії ім. О.В. Паладіна НАН України (м. Київ). Ступінь порушення свідомості визначали за допомогою дитячої шкали коми Глазго. Обробку результатів проводили за допомогою критерію Стьюдента і побудови 95% довірчого інтервалу (ДІ) для різниці середніх, а також методами кореляційного й регресивного аналізу з побудовою ДІ для коефіцієнта кореляції.

Результати дослідження та обговорення

Порушення свідомості спостерігалось в 11 (33,3 %) хворих, із яких у 3 (27,3 %) визначалось оглушення, у 7 (63,6 %) сопор і в 1 (9,1 %) — кома. За шкалою коми Глазго хворі діти з порушенням свідомості розподілилися так: 14 балів — у 2 хворих, 12 балів — у 2 хворих, 11 балів — у 2 хворих, 10 балів — у 2 хворих, 9 балів — у 2 хворих і 8 балів — в 1 хворого.

Рівні глутамату й аспартату у хворих із порушенням свідомості вірогідно були більшими порівняно з хворими без порушення свідомості, що відображено в табл. 1.

У здорових дітей рівень глутамату становив 68,5 ± 21,1 мкмоль/л і був вірогідно меншим, ніж у хворих дітей із порушенням свідомості (95% ДІ 156,6–342,9 мкмоль/л) (р < 0,001) та без порушення свідомості (95% ДІ 37,4–106,5 мкмоль/л) (р < 0,001).

У здорових дітей рівень аспартату становив 15,6 ± 8,2 мкмоль/л і був вірогідно меншим, ніж у хворих дітей із порушенням свідомості (95% ДІ 54,4–83,1 мкмоль/л) (р < 0,001) та без порушення свідомості (95% ДІ 20,2–46,2 мкмоль/л) (р < 0,001).

Для визначення взаємозв’язку між концентра­цією збуджуючих амінокислот і ступенем порушення свідомості, що визначався за дитячою шкалою коми Глазго, нами було використано кореляційний і регресивний аналізи.

Однак якщо кореляційний зв’язок і дисперсійний аналіз дають відповідь на питання, чи існує взаємозв’язок між перемінними, то регресивний аналіз назначений для того, щоб знайти явну залежність. Регресивний аналіз — метод статистичної обробки даних, що дозволяє за середньою величиною однієї ознаки визначити середню величину іншої ознаки, кореляційно зв’язаної з першою. Рівняння регресії — математичне рівняння, що описує залежність між ознаками, які зв’язані між собою. Наприклад, у простій лінійній регресії (регресія однієї змінної за іншою) передбачається, що залежна змінна g є лінійною функцією g = ax + b від незалежної змінної х. Необхідно знайти значення параметрів а і b, при яких пряма ax + b буде найкращим чином описувати (апроксимувати) експериментальні точки (x1, g1), (x2, g2), …, (xn, gn) [2].

Для характеристики якості апроксимації в регресивному аналізі використовується коефіцієнт детермінації R², тобто квадрат коефіцієнта кореляції, що вимірюється в процентах від 0 до 100 % і характеризує ту частку змін залежної змінної, яка пояснюється моделлю. Чим вище значення коефіцієнта детермінації, тим краща модель [2].

Простим візуалізаційним способом виявити наявність взаємозв’язку між кількісними перемінними можна, побудувавши діаграму розсіювання лінійної регресії. Вона характеризується тим, що сума квадратів відстані від точок на діаграмі до цієї лінії мінімальна (порівняно з усіма можливими лініями). Коефіцієнт парної кореляції r приймає значення в діапазоні від –1 до +1. Чим вище за модулем значення коефіцієнта кореляції, тим сильніший зв’язок між ознаками. Вважається, що коефіцієнти кореляції, що за модулем більші за 0,7, свідчать про сильний зв’язок (при цьому коефіцієнт детермінації > 50 %, тобто ознака визначає другу більше ніж на половину). Коефіцієнти кореляції, які за модулем менше 0,7 і більше 0,5, свідчать про зв’язок середньої сили (при цьому коефіцієнт детермінації менше 50 %, але більше 25 %). Коефіцієнти кореляції, що за модулем менші від 0,5, вказують на слабкий зв’язок (при цьому коефіцієнт детермінації менший від 25 %) [2, 3].

Якщо значення коефіцієнта кореляції визначено за даними вибірки, то для оцінки його значення в генеральній сукупності зазвичай будується довір­чий інтервал. Якщо нуль не входить у ДІ, значить, із високою ймовірністю в генеральній сукупності не може бути нульового значення коефіцієнта кореляції, тобто зв’язок між ознаками існує і в генеральній сукупності. У такому випадку коефіцієнт кореляції є статистично значимим [2, 3].

На рис. 1 побудована діаграма лінійної регресії, що показує прямий зворотний зв’язок між концентрацією глутамата в сироватці крові і ступенем порушення свідомості за шкалою коми Глазго.

Аналіз діаграми (рис. 1) засвідчив певні особливості взаємозв’язку між глутаматом і рівнем свідомості. Визначений коефіцієнт детермінації R² = 0,603 свідчить, що в 60,3 % випадків зміни концентрації глутамату призводять до зміни рівня свідомості за шкалою коми Глазго. Розрахований коефіцієнт кореляції становить r_розр = –0,77, де r_крит при n-2 = 0,60, тобто r_крит < r_розр, що є статистично значимим (р < 0,05) (95% ДІ для r від –1,09 до –0,44). Отримані дані з використанням критерію Стьюдента [t_розр = 4,68 (t_крит для a = 0,05 % становить 2,26), відповідно, r_крит < t_розр] також свідчать про значимість коефіцієнта кореляції.

Таким чином, виявлено вірогідний зворотний і сильний кореляційний зв’язок між рівнем глутамату й рівнем свідомості за шкалою коми Глазго, тобто при збільшенні концентрації глутамату рівень свідомості знижується, що свідчить про значний вплив глутамату на розвиток порушення свідомості у дітей, хворих на ГМ.

На рис. 2 подана діаграма лінійної регресії, що засвідчує прямий зворотний зв’язок між концентрацією аспартату в сироватці крові і ступенем порушення свідомості за шкалою коми Глазго.

За аналізом діаграми (рис. 2), в 60,1 % випадків зміна концентрації аспартату призводить до зміни рівня свідомості, про що свідчить коефіцієнт детермінації R² = 0,601. Розрахований коефіцієнт кореляції становить r_розр = –0,77, де r_крит при n-2 = 0,60, тобто r_крит < r_розр, що є статистично значимим (р < 0,05) (95% ДІ для r від –1,09 до –0,44). Перевірка даних із використанням критерію Стьюдента [t_розр = 4,68 (t_крит для a = 0,05 % становить 2,26), відповідно, r_крит < t_розр] також свідчить про значимість коефіцієнта кореляції.

Отже, виявлено вірогідний зворотний і сильний кореляційний зв’язок між рівнем аспартату й рівнем свідомості за шкалою коми Глазго, тобто при збільшенні концентрації аспартату рівень свідомості знижується і свідчить про значний вплив аспартату на розвиток порушення свідомості в дітей, хворих на ГМ.

Таким чином, і глутамат, і аспартат мають майже ідентичний вплив на ступінь порушення свідомості, не виключений потенціюючий вплив один одного. Кореляційний аналіз із використанням коефіцієнта рангової кореляції Спірмена виявив вірогідний прямий високий кореляційний зв’язок між концентраціями глутамату й аспартату, де r_розр = 0,86 (r_крит = 0,60), тобто r_крит < r_розр, що є статистично значимим (р < 0,05) (95% ДІ для r від 0,72 до 1,0), отже, при збільшенні концентрації глутамату також збільшується концентрація аспартату в сироватці крові, що свідчить про значний взаємний вплив цих нейромедіаторів, не виключений взаємопотенціюючий вплив на ступінь порушення свідомості у дітей, хворих на ГМ.

Висновки

При збільшенні концентрації глутамату й аспартату в сироватці крові рівень свідомості у дітей, хворих на ГМ, за шкалою коми Глазго знижується, про що свідчать зворотні і вірогідно сильні кореляційні зв’язки між показниками на діаграмах регресії, де в обох випадках коефіцієнт кореляції r становить –0,77 (р < 0,05).

При збільшенні концентрації глутамату також збільшується концентрація аспартату в сироватці крові, що свідчить про значний взаємний вплив цих нейромедіаторів на концентрації один одного, не виключений взаємопотенціюючий вплив на ступінь порушення свідомості у дітей, хворих на ГМ, про що свідчить вірогідний прямий високий кореляційний зв’язок між концентраціями глутамату й аспартату, де коефіцієнт кореляції r = 0,86 (р < 0,05).

Високі рівні глутамату й аспартату роблять значний внесок у розвиток порушення свідомості у хворих на ГМ, тому блокування їх дії з використанням антагоністів NMDA-рецепторів може сприяти відновленню свідомості у хворих і покращувати перебіг захворювання.