Опубликовано в журнале:
Вестник педиатрической фармакологии
и нутрициологии. - №3, 2005

Московский НИИ педиатрии и детской хирургии Росздрава

Е.А. Николаева, В.С. Сухоруков, А.Н. Семячкина, Е.С. Воздвиженская, Е.В. Тозлиян, П.В. Новиков

Эффективность медикаментозной коррекции
недостаточности карнитина
у детей с генетически детерминированными заболеваниями соединительной ткани

Проведено сравнительное исследование препаратов Элькар (L-карнитин) и карнитина хлорид (рацемическая DL-смесь) у детей с наследственными заболеваниями соединительной ткани, сопровождающимися полисистемными признаками нарушений клеточного энергообмена – синдромами Марфана и Элерса-Данло. Показанием к применению препаратов служили данные о нарушении биохимических показателей уровня карнитина в крови. Продемонстрирована эффективность применения Карниэля /Элькара/ для коррекции недостаточности L-карнитина и улучшения процессов клеточного энергообмена. В то время как использование для этой цели карнитина хлорида не доказало его достоверно эффективного воздействия на содержание общего L-карнитина в крови. Однако имеющиеся в литературе данные и результаты настоящего исследования дают основания рекомендовать при дефиците L-карнитина использование препаратов, содержащих только природный L-изомер.

Введение

Важной ролью карнитина в биологических процессах и его участием в патогенезе большого числа наследственных и приобретенных патологических состояний обусловлено повышенное внимание клиницистов к этому биологи­чес­ки активному соединению. Известно, что карнитин обеспечивает транспорт жирных кислот из цитоплазмы в матрикс митохондрий, где осуществляется b-окисление жирных кислот с последующим образованием АТФ. Установлено, что карнитин регулирует интенсивность митохондриального энергообмена путем конъюгации ацильного радикала и высвобождения КоА. Доказано значение карни­тина для связывания высокореакционных органических кислот — проме­жу­точных продуктов окислительных процессов. Указанные токсичные соединения в виде эфиров карнитина выводятся из тканей почками [1, 2].

В организме человека и животных присутствует только L-карнитин, именно он является биологически эффективным. D-изомер карнитина имеет синтети­чес­кое происхождение. Обращают внимание результаты эксперименталь­ных иссле­до­ваний с рацемическим DL-карнитином и с чистыми изомерами D- и L-карни­тина, которые показали, что D-карнитин – не просто неэффективное или биологи­чески инертное вещество, но представляет собой потенциально токсичную примесь, негативно влияющую на метаболизм путем конкурентного ингиби­рования процессов усвоения L-карнитина и нарушающую его проникновение в клетки [3-5]. В связи с этим Управление по контролю лекарств и пищевых продуктов (ФДА) США еще в 1984 г. запретило импорт данного продукта в США [6]. В настоящее время в большинстве стран мира используют только препараты на основе L-карнитина.

Недостаточность карнитина может быть вызвана различными причинами.

Первичный дефицит связан с генетически детерминированным аутосомно­рецессивным дефектом карнитина, что проявляется резкой мышечной слабостью и гипотонией, тяжелой кардиомиопатией, жировой дистрофией печени и почек [2].

Вторичный дефицит карнитина встречается гораздо чаще [7-14]. Он может быть обусловлен:

1. недостаточным поступлением карнитина с пищей – при нарушениях вскарм­ли­вания, диетотерапии, парентеральном питании и др.;

2. ограниченной способностью к биосинтезу карнитина – у детей раннего воз­раста, особенно недоношенных, с малой массой тела, страдающих гипо­трофией;

3. нарушением всасывания карнитина в желудочно-кишечном тракте, его потерей через почечный канальцы – при рахите, целиакии, муковисцидозе, болезнях почек;

4. активным выведением с мочой конъюгатов карнитина с токсичными орга­ни­ческими кислотами – при наследственных органических ацидемиях, болезнях транспорта и окисления жирных кислот, энцефалогепатопатии Рейе (после приема салицилатов), у больных с эпилептическими синдро­мами на фоне лечения препаратами вальпроевой кислоты;

5. высокой потребностью в карнитине, вследствие большой значимости b-окис­ления жирных кислот для обеспечения необходимого уровня синтеза АТФ – при кардиомиопатии, фиброэластозе и других заболеваниях сердца;

6. расстройствами тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования – при митохондриальных болезнях (синдромах Кернса-Сейра, MELAS, прогрессирующей офтальмоплегии и др.).

В последние годы была продемонстрирована недостаточность карнитина при ряде форм наследственной патологии (синдромах Ретта, Марфана, Элерса-Данло и др.), составивших группу так называемых вторичных митохондриальных забо­ле­ваний, при которых дисфункция митохондрий, по-видимому, имеет вторичный характер, сопровождая основной патологический процесс. При этих состояниях выявлены признаки снижения процессов клеточной биоэнергетики, на что указы­вают высокий уровень молочной и пировиноградной кислот в крови при высоком соотношении лактат/пируват, увеличение содержания продуктов пере­кис­ного окисления липидов в крови, снижение антиокислительной активности плаз­мы, низкие показатели активности ферментов энергетического обмена в лимфоцитах периферической крови, увеличение количества «рваных» красных мышечных волокон (RRF) в биоптатах мышечной ткани [15-17]. Причины низкого уровня карнитина в крови у детей, страдающих указанными заболеваниями, остаются неясными. Однако очевидно, что больные нуждаются в назначении препаратов карнитина.

Целью настоящего исследования явилась оценка эффективности применения препаратов карнитина для медикаментозной коррекции недостаточности карни­тина у детей, страдающих моногенными заболеваниями соединительной ткани, синдромами Марфана и Элерса-Данло.

Характеристика детей и методы исследования

В отделе врожденных и наследственных заболеваний Московского НИИ педиатрии и детской хирургии были обследованы 18 детей (6 девочек и 12 мальчиков) с моногенной патологией соединительной ткани, в том числе 4 ребенка с синдромом Марфана, 14 – с синдромом Элерса-Данло I-II типов. Возраст больных колебался от 4 до 16 лет, средний возраст составил 11,3 года. Основные жалобы при поступлении в клинику – быстрая утомляемость, мышечная слабость, головная боль.

Генеалогический анализ позволил установить, что у всех детей заболевание унаследовано от одного из родителей.

Клиническое обследование больных включало оценку физического и нервно-психического развития, состояния нервной, сердечно-сосудистой систем, опорно-двигательного аппарата, органов зрения и слуха. Использовались функциональ­ные методы исследования: электро-, эхокардиография.

В комплекс лабораторного обследования входили следующие методы:

1. определение равновесия кислот-оснований крови по методу Андерсена на аппарате «Микро-Аструп»;

2. определение уровня молочной и пировиноградной кислот в крови с помощью энзиматического метода Rollinghoff (1967) натощак и на фоне стандартного глюкозотолерантного теста (из расчета 1,75 г на 1 кг массы тела, но не более 50 г) на 60-й и 180-й минутах;

3. исследование активности ферментов клеточного энергообмена – сукцинат­дегидро­геназы (СДГ), α-глицерофосфатдегидрогеназы (ГФДГ), глутамат­дегидрогеназы (ГДГ) и лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в лимфоцитах цитохи­ми­ческим методом с определением балльной оценки качественных характе­рис­тик гранул ферментов и их соотношений (ГФДГ/СДГ, ГДГ/СДГ, ГФДГ/ГДГ);

4. определение содержания общего L-карнитина в крови до и после лечения препаратами карнитина энзиматическим методом с использованием ком­мер­ческих наборов (Roche, Germany); для контроля была использована сыворотка крови 10 детей, проходивших обследование в стационаре и не имевших клинических признаков недостаточности карнитина.

Для лечения больных с установленной недостаточностью L-карнитина были использованы Элькар и карнитина хлорид – препараты карнитина для перораль­ного применения.

Элькар представляет собой 20% раствор L-карнитина, карнитина хлорид – 20% раствор D, L-карнитина хлорида.

Результаты и обсуждение

При обследовании у всех больных с моногенными заболеваниями соедини­тельной ткани была выявлена типичная для этой патологии клиническая симпто­матика. у детей с синдромом марфана отмечались высокорослость, астеническое телосложение, низкая масса тела, арахнодактилия, воронкообразная деформация грудной клетки, аневризма аорты, пролапс митрального клапана, подвывих хрусталиков. у пациентов с синдромом Элерса-Данло наблюдались повышенная растяжимость кожи, келоидные и «папиросные» рубцы, изменения опорно-двигательного аппарата (кифосколиозы, деформации грудной клетки, плоско­стопие, гиперподвижность суставов), сердечно-сосудистые нарушения (пролапс митрального и трикуспидального клапанов, расширение полостей сердца, аритмии) и миопия.

Обращало внимание, что у всех больных отмечались клинические проявле­ния, свидетельствующие о недостаточности клеточной биоэнергетики: низкая толерантность к физическим нагрузкам, мышечная гипотония и гипотрофия, снижение мышечной силы, мигренеподобная головная боль.

Лабораторное обследование детей позволило выявить основные биохими­ческие признаки митохондриальной дисфункции. Содержание молочной и пировиноградной кислот в крови как натощак, так и после нагрузки глюкозой было достоверно увеличено. Отмечалось повышение соотношения лактат/пиру­ват натощак и через 3 ч после нагрузки, снижение активности ГФДГ и ГДГ в лимфоцитах (табл. 1). Уровень общего L-карнитина в крови у всех больных был снижен до 8,8-32,7 мкмоль/л (M±m 19,2±2,26 мкмоль/л). У 10 детей контрольной группы, не имевших клинических признаков уровень L-карнитина колебался от 41,1 до 148,9 мкмоль/л и в среднем был равен 72,8±11,7 мкмоль/л. Изученные лабораторные показатели у больных с синдромами Марфана и Элерса-Данло не различались.

Всем больным с установленной недостаточностью L-карнитина была осу­ществлена коррекция выявленных нарушений, для чего были использованы два различных лекарственных препарата. В 1-ю группу вошли 9 детей (2 ребенка с синдромом Марфана и 7 – с синдромом Элерса-Данло), которые для коррекции уровня карнитина в крови получили Элькар в дозе 20 мг на 1 кг массы тела в сутки в течение 14 дней, Во 2-ю группу – также 9 детей (2 ребенка с синдромом Марфана и 7 – с синдромом Элерса-Данло), которым для ликвидации недоста­точности L-карнитина был назначен карнитина хлорид в дозе 20 мг на 1 кг массы тела в сутки в течение 14 дней. По возрасту, тяжести основного заболевания, начальному содержанию общего карнитина в крови, уровню молочной кислоты в крови и показателям активности ферментов клеточ­ной биоэнергетики в лимфоцитах пациенты двух групп не различались (табл. 2). У детей 1-й группы отмечались более высокие показатели отношения лактат/пируват в крови через 1 ч после нагрузки (p<0,03) и тенденция к увеличению этого показателя натощак и через 3 ч после нагрузки, у детей 2-й группы наблюдалось более высокое содержание пировиноградной кислоты в крови натощак (p<0,01) и тенденция к его повышению после нагрузки глюкозой. В обеих группах препараты карнитина применялись в качестве монотерапии, других лекарственных средств больные не получали.

За время 14-дневного приема препаратов карнитина не наблюдалось каких-либо побочных клинических эффектов их воздействия. Напротив, через 4-7 дней от начала лечения у больных отмечалось улучшение самочувствия, сниже­ние утомляемости, улучшение концентрации внимания. Через 2 нед после назначения препаратов был осуществлен контроль за изменением уровня L-карнитина в крови и показателями активности ферментов клеточного энерго­обмена в лимфо­цитах.

У всех детей 1-й группы уровень общего L-карнитина в крови повысился. В результате его среднее содержание достоверно увеличилось с 16,4±3,31 до 40,8±7,70 мкмоль/л (p<0,008).

Во 2-й группе уровень общего L-карнитина в крови повысился у 8 из 9 детей. В то же время у одного ребенка 6 лет с синдромом Элерса -Данло содержание L-карнитина значительно снизилось (с 25,7 до 9,7 мкмоль/л). В среднем в этой группе детей уровень карнитина повысился с 21,8±2,86 до 45,2±11,11 мкмоль/л, однако различия не вышли на уровень достоверности (p=0,07).

Сравнительный анализ показал, что у пациентов 1-й группы содержание общего L-карнитина в крови после лечения Элькаром достигло 280,7±49,39% от исходного, а повышение уровня L-карнитина составило 180,7±49,39% к началь­ному уровню. У детей 2-й группы эти показатели были ниже – 223,1±60,42 и 123,1±60,42% соответственно (различия между группами недостоверны).

На фоне терапии препаратами карнитина у детей обеих групп отмечалось улучшение цитохимических параметров: достоверное повышение активности ГФДГ и ГДГ, улучшение качественных характеристик гранул (достоверное сни­же­ние балльной оценки), достоверное снижение отношения ГФДГ/СДГ, сви­детель­ствующее об интенсификации аэробных процессов. Улучшились количес­твенные и качественные показатели СДГ и ЛДГ, однако их динамика не достигла уровня достоверности (табл. 3).

Сравнительный анализ параметров активности изученных ферментов после лечения не выявил различий между группами детей, получивших различные препараты карнитина. Также не установлено различий в динамике клинического состояния больных.

Таким образом, проведенное исследование продемонстрировало несомнен­ную эффективность применения Элькара для коррекции недостаточ­ности L-карнитина и улучшения процессов клеточного энергообмена у детей с моно­ген­ными болезнями соединительной ткани. В то время как использование для этой цели карнитина хлорида не доказало его эффективного воздействия на содер­жание общего L-карнитина в крови в связи с отрицательной реакцией у одного из обследованных больных. У других детей этой группы установлено положи­тель­ное влияние карнитина хлорида на процессы клеточной биоэнергетики, что обусловлено, по-видимому, присутствием в рацемическом препарате 50% L-изомера. Очевидно, необходимо продолжить изучение сравнительной эффектив­ности лекарственных средств для выработки оптимальной тактики ведения больных с недостаточностью L-карнитина. Однако имеющиеся в литературе данные и результаты настоящего исследования дают основания рекомендовать при дефиците L-карнитина использование препаратов, содержащих только природный изомер. 

Примечание:
Достоверные отличия (p<0,05): * – с контролем; ** – c результатами до лечения

Литература

1. Eaton S., Bartlett K., Pourfarzam M. Mammalian mitochondrial b-oxidation. Biochem J 1996; 320: 345-357.

2. Bartlett K., Pourfarzam M. Inherited disorders of mitochondrial fatty acid oxidation. Curr Pediat 1997; 7: 118-122.

3. Borum R., Fisher K.D. Health Effects of Dietary Carnitine. Life Science Research Office Federation of American Societies for Experimental Biologу. Bethesda, Maryland 1983; 58.

4. Meier J. D-Carnitin, harmlos? In R. Gitzelmann, K. Baerlocher, B. Steinmann (eds.). Carnitin in der Medizin. Schattauer, Stuttgart 1987; 101-104.

5. Shennan D.B., Grant A., Ramsay R.R. et al. Characteristics of L-carnitine transport by lactating rat mammary tissue. Biochim Biophys Acta 1998; 1393: 49-56.

6. FDA Regulatory procedures Manual: Automatic Detention of Carnitine, part 9. 1984; 9-79.

7. Mandel H., Africk D., Blitzer M., Shapira E. The importance of recognizing secondary carnitine deficiency in organic acidemias: case report in glutaric acidemia type II. J Inherit Metab Dis 1988; 11: 4: 397-402.

8. Stanley C.A., Berry G.T., Bennett M.J. et al. Renal handling of carnitine in secondary carnitine deficiency disorders. Pediat Res 1993; 34: 89-97.

9. Vilaseka M.A., Briones P., Ferrer I. et al. Controlled diet in phenylketonuria may cause serum carnitine deficiency. J Inherit Metab Dis 1993; 16: 1: 101-104.

10. Hsu C.C., Chuang Y.H., Tsai J.L. et al. CPEO and carnitine deficiency overlapping in MELAS syndrome. Acta Neurol Scand 1995; 92: 252-255.

11. Plochl E., Sperl W., Wermuth B., Colombo J.P. Carnitine deficiency and carnitine therapy in a patient with Rett syndrome. Klin Padiat 1996; 208: 3: 129-134.

12. Pons R., Roig M., Riudor E. et al. The clinical spectrum of long-chain-3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase deficiency. Pediat Neurol 1996; 14: 3: 236-243.

13. Леонтьева И.В. Роль L-карнитина в метаболизме миокарда и возможности его применения для лечения заболеваний сердца. Научный обзор. М 2002; 31.

14. Брин И.Л. Элькар в педиатрии. Научный обзор. М 2004; 28.

15. Семячкина А.Н., Николаева Е.А., Новиков П.В. и др. Нарушения процессов клеточной биоэнергетики у детей с моногенными заболеваниями соединительной ткани (синдромы Марфана и Элерса-Данло) и методы их терапевтической коррекции. Мед генетика 2002; 4: 186-190.

16. Семячкина А.Н., Николаева Е.А., Семячкина С.В. и др. Медикаментозная коррекция нарушений клеточной биоэнергетики у больных с моногенными заболеваниями соединительной ткани (синдромы Марфана и Элерса-Данло). Педиат фармакол 2003; 1: 41-44.

17. Харабадзе М.Н., Улас В.Ю., Добрынина Э.В. и др. Фармакологическая коррекция митохондриальных нарушений при синдроме Ретта у детей. Педиат фармакол 2003; 1: 45-49.