В статье представлены сведения о развитии и функционировании системы эритропоэтина в онтогенезе, рассмотрены патогенетические аспекты развития анемии у недоношенных, проанализированы и обобщены данные о практическом использовании рекомбинантного эритропоэтина у недоношенных новорожденных с анемией и результаты лечения.
Ключевые слова: новорожденный, недоношенный, маловесный, анемия, эритропоэтин, железо
The article presents the data of development and functioning of the erythropoietin system in ontogenesis, considering the pathogenetic aspects of development of anaemia in premature infants, analysing and generalising the data on practical administration of recombinant erythropoietin in premature neonates with anaemia, as well as therapeutic outcomes.
Key words: neonate, premature infant, low-birth-weight infant, anaemia, erythropoietin, iron
В последние десятилетие, в результате совершенствования первичной реанимации и интенсивного ухода за недоношенными новорожденными, значительно повысился процент выживаемости детей с экстремальной низкой массой тела при рождении. Известно, что дети, родившиеся недоношенными, подвергаются высокому риску развития различных осложнений, нарушающих качество их жизни в неонатальном и последующих периодах, большую часть которых можно предотвратить или купировать [1-4]. Одним из них является анемия недоношенных, которая встречается настолько часто, что повторные гемотрансфузии стали неотъемлемым компонентом традиционной терапии этого контингента новорожденных [2-6]. В первые два месяца жизни анемия наблюдается у каждого пятого здорового недоношенного ребенка и в 60-100% случаев при осложненном течении неонатального периода. Чем меньше гестационный возраст и масса тела при рождении, тем выше частота анемий [7-10]. Как нозологическая единица, анемия недоношенных была впервые описана I.Shulman в 1959 г. [8]. Большинство авторов в настоящее время подразделяют анемию недоношенных на раннюю, развивающуюся обычно на 1-10-й неделе постнатальной жизни и позднюю. В связи с тем, что в более чем половине случаев ранняя анемия недоношенных сопровождается клиническими симптомами, свойственными истинной анемии, ее нельзя рассматривать как чисто физиологическое состояние. [3, 6, 9-11].
Молекулярные и клеточные механизмы развития ранней анемии недоношенных до настоящего времени полностью не установлены. По мнению большинства исследователей, решающую роль в генезе ранней анемии недоношенных играет повышенный по сравнению с доношенными новорожденными гемолиз эритроцитов. Одной из причин этой анемии может быть высокая скорость роста и объема циркулирующей крови, несоизмеримые с уровнем эритропоэза [11-14].
Высокие гематокрит и число ретикулоцитов в крови при рождении определяются повышенной скоростью эритропоэза у плода, обусловленного высокой продукцией эмбрионального эритропоэтина. В динамике эритропоэза у плода задействованы три вида предшественников: ранние (BFU-E) и поздние эритроидные бурстобразующие клетки, которые обладают высокой пролиферативной активностью, мало связанной с уровнем эритропоэтина, а также эритроидные колониеобразующие клетки (BFU-C) обладающие меньшим пролиферативным потенциалом и полностью зависящие от этого уровня. По мере созревания плода увеличивается их содержание, тогда как количество бурстобразующих клеток прогрессивно уменьшается [12-14]. Вместе с тем, показатели эритропоэтина в крови плода в течение всего внутриутробного периода не изменяются. С видом эритропоэза возможно связана смена фетального гемоглобина на гемоглобин взрослого типа [14-16].
Эритропоэтин не проходит через плацентарный барьер [17]. В пуповинной крови его уровень выше, чем у матерей, и имеет тенденцию к нарастанию в условиях гипоксии, внутриутробной задержки роста плода, родового стресса. [15-18]. При эритробластозе плода эмбриональный эритропоэтин в больших количествах обнаружен в амниотической жидкости [17].
После рождения начальное падение концентрации гемоглобина обусловлено уменьшением эритропоэза вследствие повышенного по сравнению с внутриутробным содержанием кислорода в крови. Число ретикулоцитов быстро падает, нормобласты исчезают. Количество эритроидных предшественников в костном мозге уменьшается с 35% при рождении до 15% после 7 дня жизни, прекращается экстрамедуллярный эритропоэз [6, 11, 14, 18, 19].
Главным стимулом продукции эритропоэтина является тканевая гипоксия, что подтверждается быстрым накоплением мРНК эритропоэтина после возникновения дефицита кислорода. Секреция эритропоэтина зависит от содержания кислорода в альвеолярном воздухе, функции легких (вентиляция, диффузия и перфузия), среднего выброса, общей кислородной емкости крови, уровня гемоглобина, его способности связывать и отдавать кислород, и определяется количеством кислорода в крови и потребностью тканей в нем [4, 5, 15-17,20,21].
Между уровнями гемоглобина или гематокрита и плазменного эритропоэтина существует обратная линейная корреляция [5, 12, 13, 21, 22]. Следовательно, уровень эритропоэтина в плазме может служить маркером тканевой оксигенации.
У недоношенных детей в связи с более короткой продолжительностью жизни разрушение эритроцитов протекает быстрее. Однако, даже при критическом снижении их числа продукция эритропоэтина у недоношенных не является оптимальной по сравнению с доношенными детьми, отвечающими быстрым подъемом уровня эритропоэтина на незначительную гипоксию [4, 5, 11, 15, 21, 23, 24].
В то же время, изменение сродства гемоглобина к кислороду позволяет недоношенным детям быть толерантным к более низким уровням гемоглобина, так как несмотря на это у них значительно облегчена доставка кислорода тканям вследствие сдвига кривой диссоциации гемоглобин/кислород вправо, к позиции взрослых [3, 22, 23, 25]. А при более высоких и более постоянных показателях фетального гемоглобина у недоношенных детей, сдвиг кривой диссоциации гемоглобин/кислород у них, возможно, задерживается в ущерб снабжению тканей кислородом [3, 14, 22, 23, 25]. Кажущаяся неадекватной реакция эритропоэтина у недоношенных детей обусловлена не дефектами в его продукции, а более низкими потребностями в кислороде у здоровых недоношенных младенцев и соответствует степени тканевой гипоксии. Снижение синтеза эритропоэтина может быть связано с местом его образования. Внепочечная продукция эритропоэтина менее чувствительна к гипоксии, чем почечная, так как защищает плод в условиях относительной гипоксии от избыточной полицитемии [5, 12, 13]. Эмбриональная картина эритропоэза с характерной пониженной чувствительностью мест выработки эритропоэтина к гипоксии сохраняется у глубоконедоношенных младенцев, а уменьшенный синтез эритропоэтина является характерной чертой гипорегенераторной анемии недоношенных
Известно, что гемопоэз регулируется несколькими гликопротеиновыми гормонами и паракринными пептидами. Кроме эритропоэтина, к ним относятся тромбопоэтин, 3 различных миелоидных колониестимулирующих фактора (Г-КСФ, ГМ-КСФ и М-КСФ) в гранулоцитарно-моноцитарной линии и интерлейкины, которые не только активируют лимфоидную систему, но и модулируют скорость пролиферации эритроидных и миелоидных предшественников. Так как эритропоэтин присутствует в организме человека в минимальных количествах, то возможности получения его из естественных источников крайне ограниченны [12, 24-26]. Открытие структуры эритропоэтина, в частности идентификация последовательности аминокислот в расщепленных фрагментах эритропоэтина, явились важным этапом в успешном клонировании гена молекулы эритропоэтина [12, 26].
Фактор, способный стимулировать продукцию красных кровяных телец, был обнаружен еще в 1906 г. в плазме крови кроликов с анемией и обозначен как гемопоэтин [26]. С 1950 г., когда была доказана роль гемопоэтина как основного регулятора количества эритроцитов, стали использовать термин эритропоэтин. В чистом виде эритропоэтин был получен в лишь в 1977 г., а удовлетворительный и высокочувствительный метод оценки его активности разработан в 1979 г. [12, 26-29]. Эритропоэтин представляет собой гликопротеид, содержащий сиаловую кислоту. При электрофорезе мигрирует с альфа-глобулинами и сохраняет активность при рН=3-10. Он относится к числу веществ со сравнительно медленным метаболизмом. Продукция эритропоэтина регулируется в узких пределах, и его уровень в плазме повышается до нужного уровня (4-26 мЕд/мл) до тех пор, пока концентрация гемоглобина не упадет ниже 105 г/л. Время полураспада его в крови превышает 1,5 ч. Данные о наличии внутриклеточных запасов эритропоэтина отсутствуют. Около 10% эритропоэтина, циркулирующего в крови, выделяется из организма с мочой [27]. Суточная экскреция эритропоэтина с мочой у здорового человека составляет 0,9-4,0 Ед.
До сих пор не установлены клетки, в которых продуцируется эритропоэтин. У взрослых местом синтеза эритропоэтина считаются перитубулярные интерстициальные клетки внутреннего коркового слоя почек. В проксимальных канальцах почек выявлены так называемые «сенсоры кислорода». Эритропоэтин-образующие клетки возможно имеют специфические рецепторы, чувствительные к концентрации кислорода в тканях.
Во внутриутробном периоде эритропоэтин синтезируется в желточном мешке, позднее в печени, а после рождения – в почках. Почки не содержат запасов эритропоэтина и почечная его продукция составляет не более 10% от общего количества [12, 27, 30]. По мнению некоторых исследователей, печень и почки выделяют неактивный эритропоэтин, так называемый эритроген, который в сыворотке крови под влиянием специфического фермента эритрогенина, превращается в эритропоэтин. Печеночные ЭПО-циты, которые в основном образуют эритропоэтин у недоношенных детей, менее чувствительны к кислороду, чем их почечные аналоги. В почках синтез эритропоэтина постепенно начинается со 120-140-го дня гестации и завершается к 40-м суткам после рождения [5, 10, 12, 27].
Доказано, что выведение эндогенного и экзогенного эритропоэтина у недоношенных детей происходит значительно быстрее, чем у взрослых, что также обусловливает раннее развитие анемии. Временно низкий уровень эритропоэтина после рождения у новорожденного, возможно, обусловлен переходным периодом, то есть сменой места образования эритропоэтина (печень/почки) [27-29]. На показатели эритропоэза помимо эритропоэтина, действует фактор, обнаруженный в экстракте зрелых эритроцитов и ингибирующий их продукцию.
Эритропоэтин обладает рядом уникальных свойств [4, 5, 10, 12, 13, 15, 17, 23, 25-33]. Он не имеет сходства с каким-либо другим плазменным белком, а в плазме крови циркулирует только одна его форма. Плазменный клиренс эритропоэтина не зависит от его концентрации в плазме и от клеточности костного мозга. Продукция эритропоэтина контролируется на уровне его гена. Самая высокая концентрация эритропоэтина в плазме крови отмечается утром, а самая низкая – вечером. Различий в его содержании в крови от пола и возраста не отмечено. Установлена идентичность иммуннореактивного эритропоэтина биологически активному. Исследователи не обнаружили преформированных мест его депонирования. Присутствующий в плазме эритропоэтин действует как митоген и как фактор выживания эритроидных предшественников.
Эритропоэтин оказывает влияние на различные звенья эритропоэза, в частности, воздействует на реактивные клетки, позволяя им дифференцироваться в узнаваемые предшественники эритроцитов с началом синтеза гемоглобина. Он влияет на созревание эритроидных клеток-предшественников и, увеличивая их резерв, стимулирует пролиферацию созревающих клеток.
Изолирование и клонирование некоторых из человеческих генов, кодирующих гемопоэтические факторы роста, а также промышленное производство препаратов эритропоэтина позволили с новых позиций подойти к решению вопросов профилактики и терапии анемий. Последующие клинические испытания при лечении анемии у пациентов с хроническими заболеваниями почек установили благоприятный фармакологический эффект рекомбинантного человеческого эритропоэтина, который впоследствии, был подтвержден при терапии других форм гипорегенераторных анемий [4, 6, 10, 12, 13, 15, 16, 29, 31, 34-38].
Использование рекомбинантного человеческого эритропоэтина в неонатологии открывает новые перспективы в лечении и профилактике анемии недоношенных. Результаты первого клинического испытания человеческого рекомбинантного эритропоэтина были опубликованы в 1990 г. В этом исследовании 7 недоношенных новорожденных получали рекомбинантный эритропоэтин подкожно в дозах 25-100 Ед/кг 3 раза в неделю в течение 4 недель на фоне приема препаратов железа и витамина Е. У всех пациентов наблюдался умеренный ретикулоцитоз и снижение концентрации ферритина в сыворотке крови, у 5 из 7 детей отмечена незначительная нейтропения. Результаты исследования показали, что рекомбинантный эритропоэтин является хорошо переносимым препаратом и обещает стать эффективным средством для лечения ранней анемии недоношенных [34-40].
В последующих исследованиях с использованием групп сравнения и методов двойного слепого контроля были получены результаты, указывающие на четкую тенденцию к увеличению количества ретикулоцитов, снижению степени падения гематокрита и гемоглобина в динамике на первых месяцах жизни недоношенных с очень низкой массой тела при рождении [41-49].
Существуют различные подходы и режимы проведения эритропоэтин-терапии при анемиях у недоношенных детей. Он назначается в дозах от 100 до 600 Ед/кг массы тела, начиная с 3-го дня жизни, кратностью от 1 до 5 раз в неделю и длительностью курса до 6-8 недель [5-7, 15, 16, 35, 36, 38, 39, 42-54]. Длительность терапии определяется клинико-лабораторными показателями: содержанием эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, ретикулоцитов, гемоглобина, гематокрита, средним содержанием гемоглобина в эритроците, уровнем ферритина, трансферрина, железа и 2,3-дифосфоглицерата в сыворотке крови до, во время и после лечения.
Изучение фармакокинетики эритропоэтина показало, что у недоношенных детей с очень низкой массой тела при рождении при увеличении дозы эритропоэтина наблюдаются более высокие плазменный клиренс и объем распределения, а также более короткие сроки фракционной элиминации препарата [24, 26, 41]. Для получения терапевтического эффекта недоношенным младенцам требуются более высокие дозы эритропоэтина, что подтверждается и экспериментальными данными; пик концентрации эритропоэтина у новорожденных животных по сравнению с взрослыми при введении одинаковой его дозы в 2 раза ниже [43].
При меньших риске развития и степени выраженности анемии у недоношенных новорожденных необходимо реже вводить эритропоэтин [6, 44, 46]. Так как у новорожденных, как получавших, так и не получавших эритропоэтин, переливание крови не всегда связано с низким эритропоэзом, то более частое введение эритропоэтина показано при большой кровопотере [21]. Большинство исследователей считают, что введение недоношенным детям с массой тела при рождении до 1000 г рекомбинантного эритропоэтина в дозе 750 Ед/кг массы тела в неделю стимулирует эритропоэз и значительно уменьшает потребность в переливании крови [5-7, 12, 13, 15-17, 22, 35, 39, 45-49, 53-55]. В ряде работ отмечена четкая корреляция между применением эритропоэтина у недоношенных с анемией и показателями трансферрина, ферритина, 2,3-дифосфоглицерата, смещением кривой диссоциации гемоглобин/кислород вправо, что можно расценить как повышение кислородной емкости крови [29, 47, 48]. В то же время, применение эритропоэтина в дозе 20-200 Ед/кг/нед. оказалось недостаточно эффективным: хотя число ретикулоцитов увеличивалось, частота гемотрансфузий не снижалась.
Результаты исследований, проведенных в 12 неонатальных центрах шести стран Европы, свидетельствуют о повышении уровней ретикулоцитов и гемоглобина, достоверном уменьшении числа недоношенных с очень низкой массой тела при рождении, нуждающихся в гемотрансфузиях при применении эритропоэтина, начиная с возраста менее 7 дней и в дозе равной или выше 700 Ед/кг/нед [35-37, 39-42, 45, 47, 49].
Большинство исследователей считают эффективным применение эритропоэтина для лечения анемии недоношенных при массе тела до 1250 г, после 2-х недель жизни [47-49]. Широкому применению эритропоэтина в последнее время способствует более четкий подход к соблюдению показаний к переливанию крови [11, 49]. Обобщая данные литературы, следует отметить необходимость стандартизировать подходы к применению эритропоэтина у недоношенных новорожденных.
Анемия недоношенных может быть предотвращена профилактическим введением эритропоэтина с 3-5-го дня жизни в дозе 750 Ед/кг в неделю длительностью до 8-ми недель. При этом число переливаний крови уменьшается [6, 15, 45-47].
Эффективность терапии эритропоэтином зависит от обеспеченности организма железом [42, 47, 51]. V недоношенных новорожденных, получающих эритропоэтин, отмечена тенденция к снижению содержания сывороточного железа, ферритина, трансферрина, даже при одновременном введении эритропоэтина и препаратов железа (от 2 до 6 мг/кг/сутки) и витамина Е (5-15 мг/день) [11, 16, 43]. Высокая утилизация циркулирующего железа и его запасов, по-видимому, приводит к снижению показателей сывороточного железа, ферритина и трансферрина. Вместе с тем, большинство исследователей отрицают преимущества повышенных лечебных доз железа для повышения эффективности терапии эритропоэтином [50, 53-56]. Раннее по времени введение железа (с 3 дня жизни) не выявило побочных эффектов, но, в то же время не восстановило уровень железа в сыворотке крови до показателей нормы [47]. Так как пероральное потребление железа у недоношенных в неонатальном периоде из-за нарушения интерстициального поглощения железа ограничено, необходимо разработать режимы парентерального его введения, начиная с первых дней жизни. В ряде работ отмечено усиление эритропоэза при парентеральном введении железа, по сравнению с пероральным: при этом пероральные дозы препаратов железа колебались в пределах от 3 мг/кг до 16 мг/кг, а парентеральные от 0,017 до 0,17 ммоль/кг до 2 мг/кг [47]. Детальная разработка этой проблемы по-прежнему остается актуальной. Токсичность и побочные реакции при введении железосодержащих препаратов чаще обусловлены формой препарата [47].
Дефицит железа у недоношенных младенцев в настоящее время рассматривается как важный фактор, лимитирующий применение эритропоэтина. Другой причиной «нереагирования» эритропоэза на введение эритропоэтина является подавление его синтеза во время беременности из-за повышенного уровня цитокинеза согласно гипотезе S.Fuchs [12]. При хронической инфекции повышение уровня интерлейкина или гамма интерферона подавляет эритропоэз, с чем и связана неудовлетворительная реакция на лечение эритропоэтином недоношенных детей с проявлениями синдрома внутриутробного инфицирования и сепсиса [23].
В большинстве исследований не отмечено побочных реакций на введение эритропоэтина недоношенным. Проведенный анализ клеточного состава аспиратов костного мозга, взятых у недоношенных младенцев на 10-й день введения рекомбинантного эритропоэтина, показал высокое содержание эритробластов и не выявил нарушений в линиях гранулоцитов и тромбоцитов [57, 58]. Отсутствие изменений в генерации нейтрофилов было подтверждено экспериментальными исследованиями, когда животным вводили эритропоэтин в дозе в 4-40 раз превышающей те, которые применяли у недоношенных младенцев [57].
В ряде работ выявлено снижение темпов прибавки массы тела у детей, получавших эритропоэтин по сравнению с контрольной группой [53].
В настоящее время нет единого мнения о риске развития ретинопатии у недоношенных, получавших рекомбинантный эритропоэтин [53, 56]. Не всегда четко удается выявить причинно-следственную связь развития ретинопатии с гестационным возрастом новорожденного ребенка, числом переливаний крови, лечением эритропоэтином. Вместе с тем, считается, что применение эритропоэтина повышает риск развития ретинопатии [48]. К числу побочных действий эритропоэтина можно отнести нарастание эозинофилии у недоношенных [58].
Различий в нервно-психическом развитии глубоконедоношенных детей на первом году жизни, зависящих от получения ими эритропоэтина в неональном периоде не было выявлено [49].
Подсчитано, что при лечении анемии у недоношенных детей финансовые затраты (128-168$ против 151-189$) и, соответственно, риск побочных реакций, достоверно ниже в группе детей, получавших эритропоэтин по сравнению с традиционной терапией [55]. Применение эритропоэтина с целью профилактики анемии недоношенных оказалось несколько дороже, но при этом частота переливаний крови была достоверно реже, по сравнению с детьми, не получавшими этого препарата [56].