Церебральный кровоток у детей с ожирением и артериальной гипертензией

Комментарии

Опубликовано в журнале:
« Практика педиатра » № 4 Ноябрь-декабрь, 2019

С.В. Иванова1, канд. мед. наук, врач детский кардиолог; Е.В. Неудахин1, д-р мед. наук, профессор, заслуженный врач РФ, главный научный сотрудник; И.Г. Морено2,3, доцент кафедры госпитальной педиатрии им. академика В.А. Таболина2, зав. кардиологическим отделением3
1 Консультативно-диагностический центр ГБУЗ «Научно-практический центр специализированной медицинской помощи детям им. В.Ф. Войно-Ясенецкого» Департамента здравоохранения г. Москвы
2 Педиатрический факультет ФГБОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова» МЗ РФ, г Москва
3 ГБУЗ «Детская городская клиническая больница № 9 им. Г.Н. Сперанского» Департамента здравоохранения г. Москвы


Резюме: Обследованы 98 пациентов в возрасте от 11 до 17 лет с различными показателями индекса массы тела и артериального давления. Всем детям проводили ультразвуковую доплерографию для оценки кровотока в интракраниальных артериях (основной и среднемозговой); анализировали скоростные характеристики потока и уровень периферического сопротивления (индекс Гослинга). Для оценки реактивности церебральных сосудов использовали функциональные пробы, меняющие газовый состав крови (гиперкапния, гипокапния). При проведении пробы с гиперкапнией определяли увеличение скорости мозгового кровотока у всех пациентов. Однако у детей с ожирением и артериальной гипертензией (АГ) прирост скорости в основной артерии был менее выражен, и, как следствие, коэффициент реактивности на гиперкапническую нагрузку был ниже по сравнению с группой контроля, что отражает снижение вазодилатационного резерва. При АГ у детей с нормальной массой тела отмечалось увеличение периферического сопротивления сосудов в бассейнах основной и среднемозговой артерий, а у детей с ожирением подобные отклонения встречались реже, несмотря на то что средняя длительность течения АГ у них была выше. Таким образом, ожирение и АГ уже в детском и подростковом возрасте вызывают изменения в церебральном сосудистом русле, приводят к снижению адаптационных резервов в виде недостаточной вазодилатации в ответ на гиперкапнию. Механизмы данных изменений требуют дальнейшего изучения для оценки риска сердечно-сосудистых и церебральных сосудистых заболеваний, сопровождающих ожирение.


Ключевые слова: церебральный кровоток, артериальная гипертензия, ожирение, дети, подростки


Summary: Were examined 98 patients aged 11 to 17 years with different indices of body mass index and blood pressure. All children underwent ultrasound dopplerography to assess blood flow in the intracranial arteries (main and middle brain); velocity characteristics of the flow and the level of peripheral resistance (Gosling index) were analyzed. To assess the reactivity of cerebral vessels, functional tests that change the gas composition of blood (hypercapnia, hypocapnia) were used. During the test with hypercapnia, an increase in the rate of blood flow in all patients was determined. However, in children with obesity and arterial hypertension (AH), the rate increase in the main artery was less pronounced, and as a consequence, the reactivity coefficient to hypercapnic load was lower when compared with the control group, which reflects a decrease in the vasodilation reserve. When hypertension in children with normal body weight, there was an increase in peripheral vascular resistance in the basins of the main and middle cerebral arteries, and in children with obesity, such deviations were less common, despite the fact that the average duration of hypertension in them was higher. Obesity and hypertension already in childhood and adolescence cause changes in the cerebral vascular bed, lead to a decrease in adaptive reserves in the form of insufficient vasodilation in response to hypercapnia. The mechanisms of these changes require further study to assess the risk of cardiovascular and cerebral vascular diseases accompanying obesity.
Keywords: cerebral blood flow, hypertension, obesity, children, adolescents


По оценкам Всемирной организации здравоохранения, в 2016 г. избыточный вес и ожирение зафиксированы у 340 млн детей и подростков в возрасте от 5 до 19 лет (у 18% девочек и 19% мальчиков). Распространенность избыточного веса и ожирения в этой возрастной группе увеличилась с 4% в 1975 г. до 18% в 2016 г. Количество людей с ожирением превышает количество людей с пониженной массой тела; такое положение дел наблюдается во всех регионах, кроме некоторых районов Африки к югу от Сахары и Азии.

Повышенный индекс массы тела (ИМТ) становится одним из основных факторов риска таких неинфекционных заболеваний,как:

  • сердечно-сосудистые заболевания (главным образом инфаркты и инсульты), являющиеся основной причиной смерти;
  • сахарный диабет;
  • нарушения опорно-двигательной системы (особенно остеоартрит - крайне инвалидизирующее дегенеративное заболевание суставов);
  • некоторые онкологические заболевания (в том числе рак эндометрия, молочной железы, яичника, предстательной железы, печени, желчного пузыря, почки и толстой кишки).
Риск этих неинфекционных заболеваний возрастает по мере увеличения ИМТ. Ожирение у детей повышает вероятность ожирения, преждевременной смерти и инвалидности у взрослых. Страдающие ожирением дети подвержены повышенному риску переломов, артериальной гипертензии (АГ), сердечно-сосудистых заболеваний, инсулинорезистентности. Они часто испытывают психологические проблемы [1].

Избыток жировой ткани приводит к усилению оксидативного стресса, что способствует развитию эндотелиальной дисфункции и нарушению сосудорасширяющей способности церебральных сосудов [2]. Ожирение также связано со снижением плотности мелких сосудов и развитием воспаления [3].

В немногочисленных исследованиях оценивается взаимосвязь между ИМТ и регулированием кровотока, а также между ожирением и снижением податливости крупных и мелких артерий, жесткостью и уменьшением растяжимости, в том числе сонных артерий [3-5].

Перекрестное исследование скоростей мозгового кровотока с помощью транскраниальной доплерографии у взрослых без инсульта в анамнезе показало, что такие факторы сердечно-сосудистого риска, как АГ, гиперлипидемия, сахарный диабет и ожирение, вызывают снижение скорости кровотока в экстракраниальных артериях, но не влияют на скорость кровотока во внутричерепных артериях [6]. В некоторых исследованиях, проведенных у взрослых, была установлена связь между АГ, аномалиями белого вещества и снижением когнитивной функции. В работе Н.Ю. Ефимовой [7] по результатам нейропсихологического тестирования у пациентов с АГ наблюдались снижение показателей мышления, продуктивности запоминания, зрительной краткосрочной и долговременной памяти, внимания, замедление психомоторной скорости и снижение оптикопространственного гнозиса по сравнению с пациентами группы контроля.

В некоторых работах отмечается, что ограничение потребляемых калорий в течение жизни способно уменьшить возрастную эндотелиальную дисфункцию в эластических артериях и частично в резистивных мозговых артериях. В исследованиях на животных было продемонстрировано, что гипокалорийная диета оказывает благотворное влияние на церебромикрососудистые эндотелиальные клетки молодых и пожилых крыс. Она может предотвратить эндотелиальную дисфункцию и замедлить снижение церебрального кровотока, происходящее с возрастом [8].

В исследовании М. Akcaboy et al. [9] получены данные о том, что у подростков с ожирением физиологические изменения вязкости крови и артериального давления (АД) не оказывали прямого влияния на скорость мозгового кровотока. Однако скорость кровотока по средней мозговой артерии была выше у подростков с ожирением и АГ и у подростков с ожирением и нормотензией, чем у детей в контрольной группе, хотя разница не была статистически значимой.

Продолжается обсуждение взаимосвязи функциональных и структурных изменений, а также степени выраженности эндотелиальной дисфункции внутримозговых и периферических артерий при АГ у детей с ожирением.

Следует отметить, что ремоделирование сосудов состоит из обратимого функционального компонента, обусловленного эндотелиальной дисфункцией, и необратимого - артериосклероза в виде генерализованных дегенеративных изменений медии и мышечной оболочки артерии. Воздействуя на функциональный компонент ремоделирования сосудов, можно предотвратить или замедлить прогрессирование структурной перестройки сосудистой стенки (необратимый компонент). Несмотря на это, сведения о состоянии сосудистой реактивности у взрослых с ожирением или метаболическим синдромом ограничиваются немногочисленными публикациями [10-13], а у детей и подростков практически отсутствуют [14].

Влияние ожирения на состояние мозгового кровотока у детей и подростков с АГ к настоящему времени остается малоизученным.

Пациенты и методы

Под нашим наблюдением находились 98 пациентов в возрасте от 11 до 17 лет (средний возраст - 14,4±1,7 года), в том числе 85 лиц мужского пола и 13 - женского. Пациенты распределены на группы, сопоставимые по полу и возрасту, в зависимости от уровня АД и ИМТ.

В основную группу включены 43 ребенка с диагностированной АГ (лабильной и стабильной стадиями) и избыточной массой тела или ожирением. I группу сравнения составили 20 детей с лабильной и стабильной стадиями АГ и нормальными значениями ИМТ. Во II группу сравнения включены 18 детей без АГ, но с избыточной массой тела или ожирением. Контрольная группа сформирована из 17 практически здоровых детей с нормальными значениями ИМТ, у которых при многократных исследованиях регистрировались нормальные показатели АД (рис. 1).

Рис. 1. Распределение наблюдаемых детей по группам


Для оценки реактивности церебральных сосудов использовали метод ультразвуковой доплерографии (УЗДГ) сосудов головного мозга по общепринятой методике в покое и с функциональными пробами, меняющими газовый состав крови (гиперкапния, гипокапния). Оценивали среднюю линейную скорость кровотока (ЛСК) и ее расчетный показатель - индекс периферического сопротивления, в качестве которого использовали пульсационный индекс Гослинга (ПИ), считающийся наиболее информативным и рассчитываемый по формуле: ПИ = (Vсист. - Vдиаст.) / Vсред., где Vсист. - систолическая ЛСК, Vдиаст. - диастолическая ЛСК, Vсред. - средняя ЛСК. Нормальные значения ПИ: 0,7-0,9.

В качестве тест-воздействий на гипокапнию использовали пробу с гипервентиляцией (больного просили глубоко и часто дышать, пока кровоток не снизится до образования «плато», после чего показатель ЛСК (V(-)) фиксировали), а на гиперкапнию - пробу с задержкой дыхания (больного просили задержать дыхание без предшествующего глубокого вдоха на столько времени, сколько он может; фиксировали максимальное значение ЛСК (V(+)), наблюдающееся сразу после первого вдоха).

В качестве показателей вазоконстрикторного Р(-) и вазодилатационного Р(+) резерва использовали коэффициент реактивности на гипокапническую нагрузку (Кр(-)) и коэффициент реактивности на гиперкапническую нагрузку (Кр(+)). [Кр(-) = 1-V(-):V(0)]; [Kp(+) = V(+): V(0)], где V(-) - значение ЛСК при пробе с гипервентиляцией, V(+) - ЛСК при пробе с задержкой дыхания, V(0) - ЛСК исходная, полученная до проведения нагрузочных тестов. Нормальные значения Кр(+): 1,3-1,6, нормальные значения Кр(-): 0,3-0,5.

Результаты и их обсуждение

У всех детей с ожирением независимо от уровня АД отмечались изменения в углеводном обмене: повышение уровня инсулина и С-пептида, развитие инсулинорезистентности (ИР) (табл. 1). При этом у детей с избыточной массой тела и ожирением при сопутствующей АГ доля выраженной инсулинорезистентности (ИР>6) составила 46,7% общего числа детей с ИР. Наиболее значительные изменения липидного обмена в виде гипертриглицеридемии, снижения ЛПВП и повышения ЛПНП отмечались у детей с избыточной массой тела и ожирением с АГ. Установленные нарушения в виде увеличения уровня атерогенной фракции и снижения антиатерогенных фракций напрямую сочетались с увеличением массы тела.

Таблица 1. Характер изменений показателей углеводного обмена у наблюдаемых детей

Показатель Основная группа
n = 43
I группа сравнения
n = 20
II группа сравнения
n = 18
Группа контроля
n = 17
ИМТ, кг/м2 30,0* 21,35 27,14* 19,64
ОТ, см 100,68Δ 81,38 92,75Δ 77
Углеводный обмен
Инсулин натощак, мкЕд/мл 19,3 10,9 16,9 9,9
С-пептид, нг/мл 3,2* 2,3 2,8* 2,0
ИР, ед 4,1* 2,2 3,6* 2,4
Жировой обмен
ХС, ммоль/л 4,72* 4,05 4,54* 4,02
ТГ, ммоль/л 1,61 0,83 1,36* 0,87
ЛПНП, ммоль/л 2,85 2,40 2,82 2,35
ЛПВП, ммоль/л 1,05 1,28 1,09 1,23
ИА 3,44 2,18 3,18Δ 2,4
Примечания: * - p<0,05 - при сравнении с контрольной группой, U-критерий Манна-Уитни; Δ - p<0,01 - при сравнении с контрольной группой, U-критерий Манна-Уитни, ОТ - окружность талии, ИР - инсулинорезистентность, ХС - холестерин, ТГ -триглицериды, ЛПНП - липопротеины низкой плотности, ЛПВП - липопротеины высокой плотности, ИА - индекс атерогенности.


По скоростным характеристикам кровотока в основной и среднемозговой артериях до проведения проб у детей всех групп статистически достоверных различий не обнаружено. Тем не менее отмечалась тенденция к снижению скорости кровотока в среднемозговой артерии у детей с АГ без ожирения по сравнению с детьми контрольной группы. У детей основной группы наблюдался более выраженный разброс ЛСК в основной артерии по сравнению с детьми остальных групп (табл. 2, 3).


Таблица 2. Характеристика кровотока по основной артерии в покое и при проведении проб с гиперкапнией (+) и гипокапнией (-), по данным УЗДГ

Показатель Основная группа
n = 43
I группа сравнения
n = 20
II группа сравнения
n = 18
Группа контроля
n = 17
ОА
V, см/с
44,9
(37,5; 56,0)
45,0
(39,3; 51,0)
47,9
(43,0; 55,5)
45,0
(43,0; 51,0)
ОА
V+, см/с
57,8
(46,0; 70,0)
58,9
(47,5; 70,8)
63,5
(56,5; 72,0)
65,0
(59,5; 71,3)
OA
V-, см/с
29,4
(23,0; 33,0)
29,8
(25,3; 34,5)
32,0
(28,5; 35,5)
29,5
(26,8; 33,2)
ОА ПИ 0,85
(0,68; 1,02)
1,0*
(0,88; 1,14)
0,83
(0,75; 0,87)
0,87
(0,77; 0,97)
ОА
Кр(+)
1,28*
(1,17; 1,42)
1,32*
(1,18; 1,52)
1,34
(1,21; 1,47)
1,33
(1,23; 1,48)
ОА
Кр(-)
0,34
(0,27; 0,42)
0,34
(0,25; 0,38)
0,32
(0,26; 0,38)
0,36
(0,28; 0,42)
Примечание: ОА - основная артерия, V - исходная скорость кровотока в ОА, V(+) - скорость кровотока в ОА при проведении пробы с задержкой дыхания, V(-) - скорость кровотока в ОА при проведении пробы с гипервентиляцией, Кр(+) - коэффициент реактивности ОА на гиперкапническую нагрузку, Кр(-) - коэффициент реактивности ОА на гипокапническую нагрузку, ПИ - пульсационный индекс, * - р<0,05 - при сравнении с контрольной группой.

Таблица 3. Характеристика кровотока по среднемозговой артерии в покое и при проведении проб с гиперкапнией (+) и гипокапнией (-), по данным УЗДГ

Показатель Основная группа
n = 43
I группа сравнения
n = 20
II группа сравнения
n = 18
Группа контроля
n = 17
СМА
V, см/с
72,0
(65,0; 78,8)
71,1
(60,3; 80,5)
74,1
(66,0; 83,5)
73,0
(66,0; 79,0)
СМА
V+, см/с
97,4
(88,0; 110,5)
92,9
(82,0; 103,5)
101,9
(95,5; 109,5)
94,5
(88,8; 103,3)
СМА
V-, см/с
45,4
(39; 53,5)
42 3
(37,3; 47,8)
45,1
(40,3; 51,3)
45,5
(38,5; 53,8)
СМА
ПИ
0,82
(0,68; 0,96)
0,92*
(0,83; 1,00)
0,74
(0,69; 0,78)
0,79
(0,68; 0,9)
СМА
Кр (+)
1,37
(1,21; 1,46)
1,35
(1,11; 1,5)
1,35
(1,25; 1,46)
132
(1,19; 1,42)
СМА
Кр (-)
0,37
(0,29; 0,47)
0,39
(0,38: 0,46)
0,41
(0,38; 0,45)
0,40
(0,33; 0,46)
Примечание: СМА - среднемозговая артерия, V - исходная скорость кровотока в СМА, V(+) - скорость кровотока в СМА при проведении пробы с задержкой дыхания, V(-) - скорость кровотока в СМА при проведении пробы с гипервентиляцией, Кр(+) - коэффициент реактивности СМА на гиперкапническую нагрузку, Кр(-) - коэффициент реактивности СМА на гипокапническую нагрузку, ПИ - пульсационный индекс, * - р<0,05 - при сравнении с контрольной группой.


При проведении пробы с гиперкапнией определялось увеличение скорости мозгового кровотока у всех пациентов. Однако у детей основной группы прирост скорости в основной артерии был менее выражен, и, как следствие, коэффициент реактивности на гиперкапническую нагрузку Кр(+) был ниже при сравнении с группой контроля, что отражает снижение вазодилатационного резерва.

Средние значения коэффициента реактивности на гипокапническую нагрузку Кр(-), отражающего вазоконстрикторный резерв, находились в пределах нормы у всех детей в обозначенных группах. Статистически достоверных различий не обнаружено.

Повышение ПИ в бассейнах основной и среднемозговой артерий было отмечено при АГ у детей с нормальной массой тела. Уровень ПИ в исследуемых артериях обратно коррелировал с уровнем диастолического АД в ночные часы (в основной артерии: r = -0,78, p<0,05, в среднемозговой артерии: r = -0,69, p<0,05).

При АГ у обследуемых детей с избыточной массой тела и ожирением также встречались высокие показатели ПИ основной и среднемозговой артерий, однако реже, чем у детей с нормальной массой тела. При АГ у детей с избыточной массой тела и ожирением прямая корреляционная связь зафиксирована между уровнями ПИ среднемозговой артерии и возрастом (r=0,39, p<0,05), обратная корреляционная связь между уровнями ПИ основной артерии и диастолического АД в ночные часы (r = -0,53, p<0,05).

При АГ у детей с нормальной массой тела определяется увеличение периферического сопротивления сосудов в бассейнах основной и среднемозговой артерий, а у детей с ожирением подобные отклонения встречаются реже, несмотря на то что средняя длительность течения АГ у них была выше.

В исследовании С. Hurr et al. [15] у людей с ожирением также наблюдалась недостаточная вазодилатационная реактивность церебральных сосудов на гиперкапнию по сравнению с худыми людьми, несмотря на то что те были молоды (возраст от 19 до 32 лет) и не имели сопутствующих заболеваний.

Заключение

Ожирение и артериальная гипертензия уже в детском и подростковом возрасте вызывают изменения в церебральном сосудистом русле, приводят к снижению адаптационных резервов в виде недостаточной вазодилатации в ответ на гиперкапнию. Механизмы данных изменений требуют дальнейшего изучения для оценки риска сердечно-сосудистых и церебральных сосудистых заболеваний, сопровождающих ожирение.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Ожирение и избыточный вес: Информационный бюллетень ВОЗ // Всемирная организация здравоохранения. 16.02.2018. Available at: https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/obesity-and-overweight (accessed: 25.10.2019).
  2. Yianna L.C. Is obesity mechanistically linked to the greater risk of cerebral vascular disease? // Experimental Physiology. 2017. Ш. 102. No. 10. P. 1263.
  3. Selim M., Jones R., Novak P. et al. The effects of body mass index on cerebral blood flow velocity // Clinical Autonomic Research. 2008. No. 18. P. 331-338.
  4. Acree L., Montgomery P.S., Gardner A.W. The influence of obesity on arterial compliance in adult men and women // Yascular Medicine. 2007. No. 12. P. 183-188.
  5. Zebekakis P., Nawrot T., Thijs L. et al. Obesity is associated with increased arterial stiffness from adolescence until old age // Journal of Hypertension. 2005. 23. P. 1839-1846.
  6. Zhang P., Huang Y., Li Y. et al. Gender and risk factor dependence of cerebral blood flow velocity in Chinese adults // Brain Research Bulletin. 2006. УЛ. 69. P. 282-287.
  7. Ефимова Н.Ю. Сосудистое звено патогенеза когнитивной дисфункции и сцинтиграфическое исследование цереброваскулярной патологии у больных кардиологического профиля: Автореф. дисс. ... д-ра мед. наук. Томск, 2010.
  8. Csiszar A., Gautam T., Sosnowska D. et al. Caloric restriction confers persistent antioxidative, proangiogenic, and anti-inflammatory effects and promotes anti-aging miRNA expression profile in cerebromicrovascular endothelial cells of aged rats // The American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology. 2014. УЛ. 307. No. 3. P. H292-306.
  9. Akcaboy M., Nazliel B., Goktas T. et al. Whole blood viscosity and cerebral blood flow velocities in obese hypertensive or obese normotensive adolescents // Journal of Pediatric Endocrinology and Metabolism. 2018. УЛ. 31. No. 3. P. 275-281.
  10. Илюхин О.В., Илюхина М.В., Калганова Е.Л. и др. Скорость распространения пульсовой волны в оценке эндотелиальной дисфункции у больных хронической сердечной недостаточностью ишемической этиологии // Сердечная недостаточность. 2005. Т. 6. № 1. С. 16-18.
  11. Недогода С.В., Илюхин О.В., Иваненко В.В. и др. Динамика показателей упругости сосудистой стенки у больных сердечной недостаточностью, перенесших острый инфаркт миокарда // Сердечная недостаточность. 2003. Т. 4. № 2. С. 95-97.
  12. Шестакова М.В. Дисфункция эндотелия - причина или следствие метаболического синдрома? // Русский медицинский журнал. 2001. Т. 9. № 2. С. 88-90.
  13. Vanhoutte P.M. How to assess endothelial function in human blood vessels // Hypertension. 1999. Vol. 178. P. 1047-1058.
  14. Бекезин В.В., Козлова Л.В., Козлова И.С. и др. Особенности сосудодвигательной функции эндотелия у детей и подростков с ожирением и метаболическим синдромом // Педиатрия. 2008. Т. 87. № 2. С. 32-36.
  15. Hurr C., Patik J.C., Kim K., Brothers R.M. Blunted cerebral vascular responsiveness to hypercapnia in obese individuals // Experimental Physiology. 2017. Vol. 102. No. 10. P. 1300-1308.
30 ноября 2019 г.

Комментарии

(видны только специалистам, верифицированным редакцией МЕДИ РУ)
Если Вы медицинский специалист, или зарегистрируйтесь

МЕДИ РУ в: МЕДИ РУ на YouTube МЕДИ РУ в Twitter МЕДИ РУ на FaceBook МЕДИ РУ вКонтакте Яндекс.Метрика