Мітохондріальна дисфункція та порушення метаболізму у дітей: сучасні стратегії корекції

31.10.2023

Стаття у форматі PDF

Вивчення дизрегуляційної патології є відносно новим напрямком в медицині, що досліджує порушення регуляції діяльності органів і систем організму. Такі розлади можуть виникати внаслідок дисфункції регуляторних систем – нервової, ендокринної, імунної. З часом дизрегуляційна патологія набуває системного характеру і стає хворобою регуляції. Її прогресування тісно пов’язано з мітохондріальною функцією. Дисфункція мітохондрій призводить до дефіциту енергії в клітинах, що лежить в основі багатьох патологічних процесів. Тому корекція порушень у мітохондріях є важливим напрямком сучасної медицини для лікування захворювань, які супроводжуються дизрегуляційними розладами. У рамках науково-практичної конференції «Хвороби регуляції та мітохондріальні дисфункції. Новітні методи діагностики і корекції» лікар інтегративної медицини Юлія Валеріївна Колос у своїй доповіді акцентувала увагу на ролі мітохондріальної дисфункції як чиннику порушень метаболізму у дітей.

Організм людини отримує енергію переважно з трьох джерел: жирів, вуглеводів і білків. Жири у вигляді тригліцеридів піддаються гідролізу з утворенням жирних кислот і гліцерину. Жирні кислоти транспортуються в мітохондрії, де відбувається їх β-окиснення – послідовне відщеплення залишків ацетил-КоА. Вуглеводи надходять в організм переважно у вигляді полісахаридів і дисахаридів, які розщеплюються до моносахаридів – глюкози, фруктози тощо. Глюкоза є основним джерелом енергії для клітин. Вона вступає в реакції гліколізу з утворенням пірувату, який також перетворюється на ацетил-КоА. Амінокислоти, що утворюються під час розпаду білків, в окисненому вигляді також можуть слугувати джерелом ацетил-КоА. Проте цей шлях використовується лише за відсутності інших джерел енергії. 

! Ацетил-КоА – спільний метаболіт для жирів, вуглеводів і білків. Саме він є початковою ланкою циклу трикарбонових кислот, у процесі якого ацетил-КоА окиснюється до вуглекислого газу з виділенням енергії, що акумулюється у формі АТФ. Завдяки цьому відбувається енергозабезпечення усіх процесів життєдіяльності.

Ці процеси відбуваються в мітохондріях, які є енергетичними станціями клітин. За нормальних умов в організмі підтримується гомеостаз – сталий внутрішній стан – за рахунок складної системи регуляції обмінних процесів. Проте при певних патологічних станах, наприклад, внаслідок хронічного стресу, дефіциту нутрієнтів, хронічних інфекцій (особливо паразитарної та вірусної етіології), ця регуляція порушується, що призводить до порушення енергетичного метаболізму клітин. Одним із таких наслідків є накопичення проміжних метаболітів, які є токсичними для клітин. Зокрема, при порушеннях жирового обміну спостерігається надлишкова продукція лактату, ацетону, аміаку. Ці речовини є маркерами мітохондріальної дисфункції і здатні чинити пошкоджувальний вплив на клітини організму.

! Лактат утворюється в процесі анаеробного гліколізу: коли доступ кисню обмежений або відсутній, піруват перетворюється на лактат. Цей процес допомагає генерувати додаткову енергію, коли організму потрібно більше, ніж може бути вироблено за допомогою аеробного окислення пірувату в мітохондріях. 

За нормальних умов лактат використовується як субстрат окиснення в циклі трикарбонових кислот або зворотно конвертується в піруват за участю лактатдегідрогенази (цикл Корі) та входить в аеробний гліколіз. Проте при гіпоксичних станах чи внаслідок коморбідної патології порушується окисне фосфорилювання, що призводить до компенсаторного підвищення анаеробного гліколізу і надмірного утворення лактату. Це перевищує можливості його подальшої утилізації, внаслідок чого відбувається накопичення лактату і розвиток лактатацидозу. З іншого боку, підвищені рівні лактату конкурентно інгібують транспорт пірувату через мембрани мітохондрій, що порушує його входження в цикл Кребса та окисне фосфорилювання. Це призводить до подальшого порушення енергетичного метаболізму і ще більшого прогресування патологічного процесу.

Причини накопичення лактату:

  • дисбіоз (деякі бактерії продукують D-лактат);
  • хронічні захворювання: цукровий діабет 2 типу, залізодефіцитна анемія, патологія печінки;
  • лікарські засоби: саліцилати, вальпроєва кислота, а також цукрозамінники;
  • гіпоксія різного ґенезу;
  • вроджені порушення метаболізму.

Корекція лактатацидозу полягає перш за все у виявленні й усуненні першопричини надмірного утворення лактату. Але для швидкого полегшення стану можна застосовувати препарати-кофактори й амінокислоти, що беруть участь у метаболізмі лактату. Димефосфон допомагає знизити рівень лактату, ацетону й аміаку. Тіамін (вітамін В1) як кофермент піруватдегідрогенази сприяє утилізації лактату в циклі Кребса. Аргінін і цитрулін беруть участь у циклі вироблення сечовини, що тісно пов’язаний із обміном лактату. Також важливі вітаміни В2, В5, ліпоєва кислота і цинк у формі піколінату як кофактори піруватдегідрогенази. Ці речовини можна застосовувати перорально або парентерально. Додатково буде корисним прийом препаратів з антиоксидантною та мембраностабілізуючою дією, що покращують енергетичний метаболізм. Комплексний підхід дозволить ефективно нормалізувати рівень лактату і полегшити наслідки його надлишкового накопичення.

Ще одним проблемним моментом при менеджменті пацієнтів із порушеннями метаболізму жирних кислот є накопичення кетонових тіл. Так, у результаті порушення нормального кетогенезу і розщеплення жирних кислот, замість утворення кетонових тіл, зокрема β-гідроксимасляної кислоти, утворюється ацетооцтова кислота, яка розпадається з утворенням ацетону – токсичний продукт порушення жирового обміну, що утворюється при великій потребі організму в енергії при нездатності забезпечення організмом цього рівня через вуглеводний обмін (дефіцит глюкози, у тому числі при цукровому діабеті). Також причиною накопичення ацетону можуть бути тривалий голод, дефіцит білка, коферментів (вітамінів В3 і В12) та інфекційні захворювання. 

Інші клінічні прояви порушення обміну жирних кислот у дітей:

  • дефіцит енергії, маси тіла, порушення фізичного розвитку;
  • часті пробудження вночі, особливо в перші роки життя, після завершення нічних годувань;
  • дратівливість, істеричність вранці або на тлі голоду;
  • хронічний ацетонемічний синдром;
  • енцефалопатія, затримка психоневрологічного розвитку;
  • міопатія, кардіоміопатія.

Багато пацієнтів не мають ніяких клінічних проявів або «переростають» їх до пубертату.

! Порушення обміну жирних кислот є поширеною патологією серед педіатричних пацієнтів, що пов’язано з дисфункцією мітохондрій і зниженням активності ферментів β-окиснення. 

Сучасні підходи до виявлення порушень обміну жирних кислот ґрунтуються на комплексному лабораторному й інструментальному обстеженні. Типовими лабораторними показниками є гіпоглікемія натще, зниження рівня глікованого гемоглобіну, що свідчить про швидке вичерпання запасів глікогену і перехід на жировий обмін. Також про порушення метаболізму жирних кислот свідчать гіперамоніємія, лактоацидоз, гіперурикемія. Ультразвукове дослідження виявляє гепатомегалію й ознаки стеатозу печінки через накопичення жиру. Підвищена активність печінкових ферментів і креатинфосфокінази асоційована з ураженням печінки і скелетних м’язів.

Враховуючи патофізіологію ураження при мітохондріальній недостатності, тактика лікування при гострих ацетонемічних кризах (під час лихоманки та стресу) передбачає виключення всіх жирів із раціону на 1 тиждень, збалансоване високовуглеводне харчування, регідратаційні розчини перорально, L-карнітин, аргінін, у деяких випадках – орнітин і аспартат. У перспективі підтримувальне лікування дітей із хронічними порушеннями жирового обміну має місце до періоду препубертату, коли в роботу включаються гонади і змінюють метаболічну активність клітин. 

Найчастіше період гіпоглікемій проявляється активно після завершення грудного вигодовування. Клінічно це проявляється погіршенням сну, появою нічних істерик і пробуджень, поганою переносимістю голоду, низькою толерантністю до фізичних навантажень. У такому випадку тактика ведення передбачає: часте годування, достатню кількість вуглеводів у раціоні, додавання МСТ-олії (medium chain triglycerides) на постійній основі (під контролем ацетону в сечі), кисіль на основі органічного кукурудзяного крохмалю перед сном, застосування добавок з вітамінами В1, В2, В3, L-карнітину, CoQ10 + PQQ курсами та оксалоацетат.

! Сучасні стратегії корекції гіперамоніємії первинно передбачають пошук причини, з подальшою корекцією вуглеводного і жирового обмінів, усунення дисбіозу в кишечнику і стратегії детоксикації. 

Рекомендовані схемі лікування:

  • бензоату натрію 300-1500 мг/добу протягом 15 днів;
  • сорбенти: лактулозу, кокосове або чорне вугілля, пектин;
  • амінокислоти циклу сечовини і масляну кислоту; 
  • пробіотики зі штамами L. Bulgaricus, L. Rhamnosus, B. longum, E. coli Nissle, Lacidophilus, L. Rhamnosus, B. longum, S. bulardii;
  • таурин, цистеїн, L-карнітин;
  • екстракт печериці Agaricus bisporus.

Для корекції мітохондріальної дисфункції та пов’язаних з нею порушень обміну речовин можуть застосовуватися такі біорегуляційні препарати компанії Heel:

  • Коензим композитум – комплексний біорегуляційний препарат, сприяє нормалізації тканинного дихання та покращенню утилізації кисню в умовах гіпоксії. Компоненти Коензиму композитум чинять виражену антиоксидантну та дезінтоксикаційну дію, опосередковано стимулюють регенеративні процеси.
  • Лімфоміозот – препарат комплексної дії, покращує тканинне дихання, допомагає подолати лактатацидоз.
  • Хепель – гепатопротектор на основі рослинних компонентів, сприяє нормалізації функціонування печінки та жовчовивідної системи.
  • Мукоза композитум – біорегуляційний комплекс для відновлення слизових оболонок, містить пробіотики, допомагає нормалізувати мікрофлору кишечнику та подолати дисбіоз.

Застосування цих та інших засобів метаболічної підтримки сприяє відновленню процесів енергетичного метаболізму за умов мітохондріальної дисфункції.

Отже, порушення функціонування мітохондрій є провідним чинником розвитку розладів жирового і загального енергетичного метаболізму. Тому корекція мітохондріальної дисфункції має важливе значення для терапії дизрегуляційних розладів. 

Підготувала Анна Сочнєва

Тематичний номер «Педіатрія» № 4 (70) 2023 р.

СТАТТІ ЗА ТЕМОЮ Педіатрія

23.12.2023 Педіатрія Спадковий ангіоневротичний набряк у дітей і підлітків

Спадковий ангіоневротичний набряк (САН) є генетичним захворюванням з аутосомно-домінантним типом передачі, в більшості випадків зумовлений дефіцитом інгібітора C1 (C1-INH). Для пацієнтів характерні рецидивуючі набряки підшкірної клітковини та слизових оболонок зі змінною тяжкістю та віком першої появи симптомів....

23.12.2023 Педіатрія Пробіотики і вітамін D: можливості та перспективи застосування

Мікробіом (МБ) кишечнику виконує чисельні і різноманітні функції в організмі людини. Саме тому етап його становлення у перші роки життя дуже важливий, адже початкове створення осі «МБ – імунна система» прогнозує подальший стан здоров’я. Біфідобактерії складають переважну більшість мікробіоти новонароджених і залишаються в кишечнику протягом усього життя. ...

23.12.2023 Педіатрія Нутритивний статус від народження до зрілості: вплив мікроміобу кишечнику на розвиток захворювань у дітей

Харчування в дитинстві має особливе значення для здоров’я людини, оскільки високий рівень метаболізму, значні темпи росту і розвитку, а також фізична активність визначають вищі й якісно відмінні харчові потреби. Адекватне забезпечення цих потреб є важливим медичним і соціальним завданням. Водночас незрілість травної системи, нервової інервації, координації та імунологічних функцій у дітей раннього віку визначають обмеження раціону і підвищують ризик виникнення пов’язаних із харчуванням інфекцій і алергічних реакцій....

23.12.2023 Педіатрія Пульмонологія та оториноларингологія Ефективні шляхи відновлення мукоциліарного транспорту: карбоцистеїн як ключовий компонент терапії гострого бронхіту у дітей

Кашель є одним з найбільш поширених симптомів у дітей як молодшого, так і старшого віку в різних регіонах світу [1]. За даними проспективного когортного дослідження M. Jurca та співавт. (2017), у 69-70% дітей (із невеликою відмінністю між віковими групами) застуда супроводжується кашлем. Натомість поширеність кашлю, не пов’язаного із гострим респіраторним захворюванням (ГРЗ), має тенденцію до зростання із віком: з 34% в однорічних дітей до 55% у дітей віком 14-17 років....