СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЗАДЕРЖКИ ПОЛОВОГО РАЗВИТИЯ У МАЛЬЧИКОВ-ПОДРОСТКОВ

Изобретение относится к области медицины, а именно детской эндокринологии, и может быть использовано для этиологической диагностики функциональной задержки полового развития (ФЗПР) микроэлементозного генеза у мальчиков-подростков.

Согласно данным литературы в этиологии ФЗПР значительную роль играют негативные факторы среды различной природы (В.В. Смирнов и др., 2012). Некоторые из них обладают способностью накапливаться в тканях организма. В определенных пределах организм может адаптироваться и компенсировать их негативные влияния за счет напряжения метаболических процессов. Однако при хроническом влиянии происходит срыв адаптации, возникает дисрегуляторная патология систем организма. Одной из наиболее чувствительных интеграций к ксеноагрессии, сопровождаемой геохимическими перестройками, является репродуктивная система (А.И. Никитин, 2005).

Различные морфофункциональные изменения, возникающие под влиянием повышенного или пониженного содержания химических элементов (ХЭ) или их дисбаланса, называют микроэлементозами (МЭТОЗ). Чаще всего они возникают вследствие техногенного загрязнения окружающей среды. Они оказывают негативное влияние на эмбриогенез, обусловливая формирование аномалий развития организма и функциональных интеграций (Д. Оберлис и др., 2008).

Принято различать мономикроэлементозы, т.е. заболевания, обусловленные в основном избытком или недостатком одного химического элемента. Кроме этого выделяют полимикроэлементозы - патологические процессы, в этиологии которых ведущую роль играют несколько XЭ или их дисбаланс между собой. Существует также понятие «вторичный микроэлементоз», который может присоединяться к основному заболеванию или иметь ятрогенное происхождение (А.П. Авцын и др., 1991).

Химические элементы, находящиеся в организме, взаимодействуют между собой по типу синергизма или антагонизма, оказывая биологический эффект на те или иные морфофункциональные субстраты стимулирующего или тормозного характера.

При физиологических концентрациях химических элементов-антагонистов, свойственных для организма, их биологические воздействия эволюционно сбалансированы. К ним организм адаптирован, и патологических изменений в органах не возникает. В то же время поступление в организм ксенобиотиков или возникающий дефицит тех или иных XЭ в силу повышенных в них потребностей (например, беременность) нарушает баланс между физиологическими реакциями. Наиболее известны случаи антагонизма между эссенциальными и токсичными химическими элементами (например, между цинком и свинцом, свинцом и медью и др.).

МЭТОЗы являются достаточно распространенными патологическими процессами современности. По данным А.В. Скального (2004) около трети населения РФ, особенно дети, находятся в группе риска по данным нозологиям, часто регистрируемым в экологически неблагоприятных регионах.

Некоторые МЭТОЗы могут приводить как к задержке роста и развития организма, так и провоцировать появление ожирения, предрасположенности к диабету 2 типа (дефицит хрома), что манифестируется снижением толерантности к глюкозе, возникновению гипергликемии (Vincent, 2006).

Ожирение, вследствие метаболических нарушений, в свою очередь, обусловливает снижение гормонопродукции половых желез, что сопровождается ФЗПР (Д. Гриффин и др. 2008, Н.Б. Чагай и др., 2008).

Диагностика этиологических аспектов этого состояния является одной из актуальных проблем современной детской эндокринологии. Ее решение способствует более успешной восстановительной терапии ФЗПР.

Наиболее применяемым является способ диагностики ФЗПР у мальчиков с помощью морфометрических приемов путем сравнения регистрируемых параметров измеряемых частей тела с возрастными стандартами, характерными для той или иной территории страны. А также антропометрические исследования с оценкой росто-весового индекса (РВИ). Широко используют гормональные исследования: гормональные исследования (гонадотропинов общего тестостерона, лептина и тироксина методами ИФА-диагностики), биохимическое исследование (глюкозы крови и липидограмма) с учетом возрастных данных. В этих же целях применяют комбинированное изучение показателей УЗИ яичек и оценку полового развития по степени выраженности вторичных половых признаков по шкале Таннер.

Недостатком данных способов является то, что при установлении признаков ФЗПР отсутствует возможность выяснить причину наблюдаемых отклонений от нормы. В ряде случаев получение материала для анализа возможно только инвазивным путем (гормоны в крови). Для реализации диагностических приемов подростку необходимо посещать диагностический центр. Антропометрия страдает субъективными погрешностями в исполнении и оценке.

Известен способ диагностики мужского бесплодия (патент РФ №2247371, 27.02.2005). Способ включает исследование эякулята на содержание металлов. При обнаружении наличия ртути или обнаружении свинца >3,15 мкг/л устанавливают интоксикационную форму бесплодия.

Недостаток данного способа в том, что он не применим у мальчиков-подростков.

Известен способ ранней диагностики нарушений функции яичников микроэлементозной этиологии (патент РФ №2428694, 10.09.2011). У девушек, проживающих в экологически неблагоприятных районах, определяют в моче уровень АЛК, и если он превышает значение 53,2 мкМ/сут, то дополнительно проводят отбор проб волос, в которых определяют концентрации таких химических элементов, как медь, цинк, селен, свинец. Рассчитывают соотношения концентраций пар ХЭ-антагонистов Pb/Zn, Se/Pb, Pb/Cu. При обнаружении отклонений перечисленных показателей не менее чем в 2 раза от нормативов диагностируют у данной пациентки НМЦ микроэлементозной этиологии.

Недостаток данного способа в том, что он не применим у мальчиков-подростков.

Известен способ диагностики нарушений функции половых желез у мальчиков путем УЗ обследования яичек (орхиметрия) в сопоставлении с данными гормональных анализов. Уменьшение объема яичек и сниженный гормональный фон рассматривается как объективный признак гипофункции репродуктивной системы мальчиков (С.И. Исмаилов и др., 2011).

Недостаток данного способа в том, что он требует повторяемости, которая в силу характера воздействия УЗИ на гормонопродуцирующие ткани ограничена. Поэтому обследования в динамике невозможны, а именно они наиболее информативны. Кроме того, метод не позволяет выявить этиологию ФЗПР, а следовательно, выбрать адекватную тактику лечения.

Способ диагностики мужского бесплодия (патент РФ №2247371, 27.02.2005) был выбран нами за прототип.

Задачей настоящего изобретения является создание способа диагностики функциональной задержки полового развития у мальчиков-подростков, позволяющего на ранних этапах выяснить ее этиологический компонент, что дает возможность выбора адекватной тактики лечения.

Поставленная задача решается тем, что у мальчиков-подростков предварительно определяют росто-весовой индекс (РВИ), если его значение менее 340 отн.ед. (дефицит массы), дополнительно атомно-абсорбционным методом определяют в суточной моче концентрации цинка, селена, свинца и вычисляют соотношения концентраций пар свинец/цинк, свинец/селен. Если индекс соотношения превышает не менее чем в 2 раза установленные нормативы: свинец/цинк равно 0,031±0,004 и свинец/селен равно 0,47±0,08, то диагностируют у данного мальчика-подростка задержку полового развития полимикроэлементозного генеза. У мальчиков с росто-весовым индексом более 400 отн.ед. (избыток массы) определяют концентрацию хрома в моче и если его уровень не менее чем в 2 раза ниже установленного норматива, равного 4,3±0,7 мкг/л, диагностируют у мальчика задержку полового развития мономикроэлементозной этиологии.

Технический результат:

- раннее выявление лабораторных признаков ФЗПР у мальчиков как с дефицитом массы тела, так и с ожирением, установление ее этиологии;

- исключение проведения специфических инвазивных дорогостоящих биохимических исследований репродуктивной системы;

- высокая точность и достоверность полученных результатов.

Разработка способа диагностики функциональной задержки полового развития у мальчиков-подростков базируется на собственных и литературных данных с ролью химических элементов в регуляции нейроэндокринных процессов и их нарушений (А.А. Кожин и др., 2013, Д. Оберлис и др., 2008).

Установлена важная роль ведущих эссенциальных ХЭ: цинка, селена, хрома и др. в становлении репродуктивной функции мужчин, марганца и меди - у женщин. В то же время влияние токсичных ХЭ - свинец, ртуть, кадмий и др. детерминирует полиморфные нарушения репродукции и онтогенеза в целом (Д. Оберлис и др., 2008).

Физиологическое развитие эндокринных органов, в т.ч. половых, во многом зависит от геохимических и климатических особенностей, оптимальной элементной палитры организма, которую представляет XЭ различных групп - эссенциальные, токсичные, потенциально токсичные. Стабильность химического состава организма является одним из важнейших условий его нормального функционирования. По нашим данным в условиях техногенного загрязнения среды эволюционно сформировавшиеся соотношения между параметрами концентраций ХЭ, влияющие на оптимальный темп роста и развития организма в тех или иных географических условиях, нарушаются. Это детерминирует полиморфные девиации в регуляторных процессах, которые одновременно могут корригироваться метаболическими реакциями. При их срыве развивается тот или иной патологический процесс микроэлементозной этиологии, отличающийся определенной спецификой.

Отклонения в содержании химических элементов, вызванные экологическими факторами, приводят к широкому спектру нарушений в состоянии здоровья, в частности репродуктивной функции. Так, например, общеизвестна важная роль ведущих эссенциальных ХЭ: цинка, селена, хрома и др. в становлении репродуктивной функции мужчин, марганца и меди - у женщин. В то же время влияние токсичных химических элементов (свинец, ртуть, кадмий и др.) детерминирует полиморфные нарушения репродукции и онтогенеза в целом.

У мальчиков к регуляторам полового развития относится пул XЭ, таких как цинк, хром, селен. Недостаток влияния указанных химических элементов в силу их дефицита или блокирующего действия их антагонистов индуцирует дисфункции структур, координирующих деятельность половых желез. Кроме того, дефицит хрома влияет на развитие ожирения, что, в свою очередь, способствует гипофункции гонад. Этот химический элемент при его недостатке способствует повышению в крови холестерина и триглицеридов, приводящему к пролиферации адипоцитов. Помимо указанных нарушений снижается продукция сперматозоидов, приводя к мужскому бесплодию.

Одним из наиболее важных химическим элементом для многих физиологических процессов является цинк. Он обеспечивает контроль экспрессии генов в процессе дифференцировке клеток. К его дефициту наиболее чувствителен плод на ранних стадиях развития. Данный химический элемент необходим для функционирования многих металлоферментов, участвующих в метаболических процессах. Дефицит цинка приводит к активации биологических эффектов ХЭ-антагонистов: свинца, кадмия, что негативно влияет на функции нейроэндокринной системы, в т.ч. возникает анемия, задержка роста и развития, афертильность.

Эссенциальным химическим элементом, в значительной мере обеспечивающим физиологическое течение репродуктивных процессов, адекватное половое созревание, является селен. Он участвует в антиоксидантных механизмах, являясь компонентом фермента глутатионпероксидазы, который защищает организм от ксенобиотиков, являясь антагонистом таких токсичных химических элементов, как свинец, кадмий. При его недостатке страдает эмбриогенез, обменные процессы, приводящие к нарушению фертильности, особенно у мужчин (Н.А. Голубкина, 2002).

Антагонистом цинка и селена является свинец, который играет роль самого распространенного загрязнителя среды. Его ведущими физиологическими эффектами, особенно при его повышенных концентрациях, является блокирование стимулирующего влияния железа на гемоглобинообразование. Давно установлено его прямое угнетающее действие на ЦНС, функцию почек, спермо- и фолликулогенез (А.П. Авцын и др., 1991). Приведенный краткий анализ физиологических эффектов XЭ демонстрирует актуальность проблемы МЭТОЗ для раскрытия этиопатогенеза ряда экологически обусловленных заболеваний, в т.ч. ФЗПР.

До настоящего времени существует недостаток информации о нормативах ХЭ, их референсных диапазонов колебаний концентраций в зависимости от возрастных, тендерных, региональных геохимических особенностей.

Учитывая актуальность ранней диагностики МЭТОЗов для своевременного выявления генеза нарушений полового развития, в разработке заявляемого способа диагностики был использован метод определения концентрации основных андротропных химических элементов. Они непосредственно влияют на развитие репродукции мужского организма, отличаются низкой гомеостатической емкостью. Этот раздел наших исследований был обусловлен тем обстоятельством, что многие ХЭ кумулируют в тканях и органах человека, следовательно, анализ их концентрации в моче отражает степень загрязнения химическими веществами внутренней среды организма.

Определение содержания ХЭ в суточной моче осуществляли атомно-абсорбционным методом. Оценку физиологической значимости уровней концентрации ХЭ в биосубстратах затрудняет отсутствие четко очерченных референсных диапазонов концентраций ХЭ с учетом региональных, возрастных и тендерных особенностей. Поэтому в дальнейшем мы проанализировали показатели соотношений некоторых ХЭ-антогонистов, которые, в силу особенностей взаимовлияний, могут ослаблять эффекты друг друга на физиологические функции.

Проведенные нами исследования показали, что для целей этиологической диагностики изучение показателей соотношений концентраций наиболее известных пар ХЭ-антогонистов и сопоставление их с региональным эталоном, принятым за норму, является более перспективным, чем просто регистрация абсолютных значений ХЭ. Это связано с тем, что до настоящего времени нормативов разбросов их колебаний, с учетом региональных геохимических парадигм, возрастных особенностей, не установлено. В данном случае диагностика МЭТОЗ, приводящего к ФЗПР, по относительным показателям выглядит более информативной и позволяет уточнить этиологическую особенность ФЗПР и, следовательно, обосновать тактику модификации схемы лечения.

Кроме того, наши исследования показали, что при изучении антропометрических данных были выявлены значительные отличия в концентрации ХЭ в зависимости от росто-весового индекса (в норме РВИ равен от 350 до 400 отн.ед.) (В. Войнов, В. Хренкова, 2001). Данную величину мы использовали в связи с тем, что общепринятый у взрослых индекс массы тела (ИМТ) невозможно без погрешности применять у детей.

Таким образом, установление нормативов разброса параметров соотношений для определенных ХЭ-антогонистов для этиотропной диагностики ФЗПР является актуальной проблемой.

Подробное описание способа и примеры его конкретного выполнения.

Исследование проводят у мальчиков-подростков в возрасте 12-13 лет, у которых в ходе медосмотра была обнаружена ФЗПР. Из обследований исключают подростков с явлениями крипторхизма, а также гипогонадизма, с признаками генных мутаций. У всех мальчиков определяют росто-весовой индекс (в норме этот индекс равен от 350 до 400 отн.ед.) (В. Войнов, В. Хренкова, 2001).

Для определения РВИ массу тела в граммах делят на рост в см (Войнов В.Б. Практикум по валеологии, Ростов н/Д, изд. ОООЦВВР, 2001, 252 с.)

Мочу для исследования собирают в течение 24 часов в предварительно очищенный одноразовый полиэтиленовый резервуар. Срок хранения мочи при температуре +2°C до проведения пробоподготовки (озоление) и спектрометрирования не более 48 ч.

Для определения пула исследуемых химических элементов применен спектрометр атомно-абсорбционный «Квант-Z», зарегистрированный в госреестре СИ под №49077-12 и допущенный к применению в России. Как известно, преимуществом этого метода является высокая специфичность при определении химических элементов, малый объем пробы (1-2 мл), низкие пределы определения концентраций химических элементов в биосубстрате (наноуровни).

После спектрометрии и регистрации параметров искомых значений рассчитывают индексы соотношений пар XЭ-антагонистов свинец/цинк, свинец/селен. Если РВИ мальчика менее 340 отн.ед., а индексы соотношений пар XЭ не менее чем в 2 раза выше нормативов (свинец/цинк 0,031±0,004 и свинец/селен 0,47±0,08), то диагностируют задержку полового развития полимикроэлементозной этиологии. Если у мальчиков РВИ более 400 отн.ед., то с помощью указанного метода определяют концентрацию хрома в моче. При ее значениях не менее чем в 2 раза ниже установленного норматива (4,3±0,7 мкг/л) диагностируют задержку полового развития мономикроэлементозной этиологии.

Пример 1.

Больной П-ев, 2001 г. рождения. При медосмотре в школе эндокринологом был установлен РВИ - 312,3 отн.ед. (т.е. менее 340 отн.ед). Следовательно, имеется дефицит массы тела. А также, возможно, соматогенная задержка пубертата, для которой свойственен дисбаланс эссенциальных и токсичных химических элементов вследствие недостаточного поступления нутриентов. Это было подтверждено результатами определения концентраций XЭ в суточной моче: свинец - 16,3 мкг/л, цинк - 210,8 мкг/л, селен - 10,5 мкг/л. И последующим расчетом индексов их соотношений: Pb/Zn=0,077 (норма = 0,031±0,004), Pb/Se=1,55 (норма = 0,47±0,08). Полученные показатели не менее чем в 2 раза выше нормативов, следовательно, информация давала основания поставить диагноз ФЗПР полимикроэлементозной этиологии. Это было верифицировано в дальнейшем при гормональном обследовании в стационаре.

Проведенная этиологическая диагностика позволила ввести в комплексную терапию (витамины) дополнительно сорбенты, препарат «Селцинк». Такая модифицированная схема позволила добиться положительного эффекта при завершении курса восстановительной терапии, что было подтверждено лабораторными обследованиями.

Пример 2.

Больной А-ян, 2002 г. рождения. Во время медосмотра пожаловался педиатру на потливость, избыточную массу тела, которую не удается снизить. РВИ - 424 отн.ед. (т.е. более 400 отн.ед.), что указывало на начальную стадию конституционального ожирения. Этот диагностический признак явился основанием проведения элементного анализа мочи. Было показано, что концентрация хрома была 2,1 мкг/л, что в 2 раза ниже норматива (4,3±0,7 мкг/л), что указывало на явление мономикроэлементоза. В связи с этим был поставлен диагноз ФЗПР мономикроэлементозной этиологии. Наличие ФЗПР было подтверждено при дополнительных гормональных обследованиях в детском диагностическом центре.

Проведенная этиологическая диагностика дала основание ввести в курс восстановительной терапии препарат «Хромохел» (1 капс. содержит 25 vru/аспаргината). Такая модифицированная схема позволила добиться положительного эффекта при завершении курса восстановительной терапии, что было подтверждено лабораторными обследованиями.

Для внедрения разработанного способа диагностики ФЗПР и его широкой апробации было проведено определение указанных химических элементов в моче мальчиков-подростков того же возраста, проживающих в различных районах промышленного города.

Первую группу составили мальчики с дефицитом массы тела, вторую - с ее избытком. Третья - группа контроля - мальчики с нормальным половым развитием, нормального физического развития, проживающие в чистых районах г. Ростова-на-Дону.

При медосмотрах в группе 1 и 2 были обнаружены признаки ФЗПР по оценке полового развития по шкале Таннера (антропометрия, степень оволосения). Проведенные бионеорганические исследования позволили объективизировать клинические наблюдения. Обращало на себя внимание, что у детей с дефицитом массы тела (1 группа) уровень свинца в моче был более высоким. Концентрации цинка и селена были ниже контрольных. Проведенные последующие вычисления показали, что значения соотношений концентраций пар XЭ - функциональных антагонистов резко отличались от таковых в группе контроля.

Анализ материалов показал противоположный характер векторов изменений секреции тестостерона и индексов соотношений пар свинец/цинк, свинец/селен. В специально проведенных, дополнительных гормональных исследованиях было установлено, что высоким параметрам указанных индексов соответствовали сниженные уровни тестостерона (табл. 1, табл. 2). Следовательно, у репродуктивной системы была гипофункция, и ее развитие было неадекватным по возрасту. Можно заключить, что негативное влияние повышенной концентрации свинца в данном случае не могло быть нейтрализовано регуляторными механизмами гомеостаза, как это происходит при оптимальных концентрациях химических элементов. Полученная информация делает обоснованным заключение о полимикроэлементозной этиологии дисфункции половой системы у этих детей.

У мальчиков с избытком массы тела характерными были низкие концентрации хрома. Было показано, что низкий уровень тестостерона было прямо пропорционален снижению концентрации хрома. Это сопровождалось развитием ожирения, повышенным РВИ. Как известно, жировая ткань, в свою очередь, индуцирует гиперсекрецию лептина (табл. 2), ингибирующего секрецию тестостерона. Отсюда можно заключить, что эта группа подростков страдала ФЗПР мономикроэлементозной этиологии. Установление этого факта требовало разработки специальной тактики терапии, отличной от таковой у детей с дефицитом массы тела и ФЗПР.

Результаты биомедицинских показателей проводили с помощью лицензионного пакета STATISTICA версии 6.0 в среде MedCalc 11.4.2. Статистически значимыми считались различия при р<0,05.

Способ обеспечивает раннее выявление признаков ФЗПР микроэлементозного генеза и исключает необходимость проведения специфических инвазивных дорогостоящих лабораторных исследований репродуктивной системы.

Таким образом, разработанный способ диагностики функциональной задержки полового развития у мальчиков-подростков актуален для скрининговых обследований населения, его внедрение позволяет осуществлять этиологическую диагностику ФЗПР еще на донозологическом этапе.

По сравнению с известными предлагаемый метод можно отнести к экспресс-анализу, он информативнее в аспекте генеза патологии, способствует назначению целенаправленной восстановительной терапии.

Заявляемый способ может быть рекомендован к применению как в клинических, так и амбулаторных условиях.