НЕДОНОШЕННОСТЬ И МЕХАНИКА ДЕТСКОГО СЕРДЦА

Основные положения

Выявлены различия постнатального онтогенеза сердца у детей от одного года до пяти лет, рожденных доношенными и недоношенными с низкой, очень низкой и экстремально низкой массой тела. Показано одновременное существование различных моделей контрактильно-ротационных процессов левого желудочка.

Резюме

Цель. Расширить традиционные представления о процессах становления механики левого желудочка у детей, рожденных недоношенными с низкой, очень низкой и экстремально низкой массой тела, в период постнатального роста и развития.

Материалы и методы. Исследование проведено у 237 детей в возрасте от одного года до пяти лет: 51 ребенок, рожденный здоровым и доношенным, 68 детей, рожденных  с низкой массой тела, 118 детей, рожденных с очень низкой и экстремально низкой массой тела. Изучение клинических, анамнестических данных, показателей стандартной эхокардиографии и механики левого желудочка выполнено с применением дискриминантного анализа. Для демонстрации оценки удаленности или близости между клиническими группами использовано расстояние Махаланобиса. Визуализация структуры распределения групп в многомерном пространстве признаков проведена в координатах первых двух дискриминантных функций (канонических корней и переменных) дискриминантного анализа. Оценка значимости дискриминантных функций проверена l-статистикой Уилкса. Статистический анализ выполнен на персональном компьютере с использованием программы Statistica (версия 12).

Результаты. Наиболее информативными критериями при F (8,462) = 100,84 являются масса тела при рождении (p = 0,000000), характер вскармливания до года (p = 0,000000) и направление вращения верхушки (p = 0,0098).

Заключение. Применение дискриминантного анализа позволяет установить степень влияния выделенных критериев на уровень различий между клиническими группами, что демонстрирует принципиально новые аспекты становления механики детского сердца в условиях недоношенности в анамнезе.

1. Bavineni M., Wassenaar T. M., Agnihotri K., Ussery D. W., Lüscher T. F., Mehta J. L. Mechanisms linking preterm birth to onset of cardiovascular disease later in adulthood. European Heart Journal. 2019;40(14):1107-1112. doi: 10.1093 / eurheartj / ehz025.

2. Burchert H., Lewandowski A. J. Preterm birth is a novel, independent risk factor for altered cardiac remodeling and early heart failure: is it time for a new cardiomyopathy?. Current Teatment Options in Cardiovascular Medicine. 2019;21(2): 8. doi.org/10.1007/s11936-019-0712-9.

3. Goss K. N., Haraldsdottir K., Beshish A. G., Barton G. P., Watson A. M., Palta M., Eldridge M. W. Association between preterm birth and arrested cardiac growth in adolescents and young adults. JAMA Cardiology. 2020; 5(8): 910-919. doi:10.1001/jamacardio.2020.1511.

4. Mohlkert L. A., Hallberg J., Broberg O., Hellström M., Halvorsen C. P., Sjöberg G., Norman M. Preterm arteries in childhood: dimensions, intima-media thickness, and elasticity of the aorta, coronaries, and carotids in 6-y-old children born extremely preterm. Pediatric Research. 2017; 81(2): 299. doi.org/10.1038/pr.2016.212.

5. Patey O., Carvalho J. S., Thilaganathan B. Left ventricular torsional mechanics in term fetuses and neonates. Ultrasound in Obstetrics & Gynecology. 2020; 55(2);233-241. doi: 10.1002/uog.20261

6. Crump C., Sundquist K., Sundquist J., Winkleby M. A. Gestational Age at Birth and Mortality in Young Adulthood. Obstetrical & Gynecological Survey. 2012; 67(1):12-13. doi: 10.1097/OGX.0b013e3182439e45.

7. Wang S. F., Shu L., Sheng J., Mu M., Wang S., Tao X. Y., Tao F. B. Birth weight and risk of coronary heart disease in adults: a meta-analysis of prospective cohort studies. Journal of Developmental Origins Of Health And Disease. 2014: 5(6); 408-419. doi.org/10.1017/S2040174414000440.

8. Risnes K. R., Vatten L. J., Baker J. L., Jameson K., Sovio U., Kajantie E., Sundh V. Birthweight and mortality in adulthood: a systematic review and meta-analysis. International Journal of Epidemiology. 2011; 40(3):647-661. doi.org/10.1093/ije/dyq267.

9. Zöller B., Sundquist J., Sundquist K., Crump C. Perinatal risk factors for premature ischaemic heart disease in a Swedish national cohort. BMJ Open. 2015; 5(6): e007308. doi: 10.1136/bmjopen-2014-007308.

10. Kajantie E., Osmond C., Eriksson J.G. Coronary heart disease and stroke in adults born preterm - the Helsinki Birth Cohort Study. Paediatr Perinat Epidemiol. 2015; 29:515–519. doi.org/10.1111/ppe.12219.

11. Carr H., Cnattingius S., Granath F., Ludvigsson J. F., Bonamy A. K. E. Preterm birth and risk of heart failure up to early adulthood. Journal of the American College of Cardiology. 2017; 69(21):2634-2642. doi.org/10.1016/j.jacc.2017.03.572.

12. El-Khuffash A., McNamara P. J. Hemodynamic assessment and monitoring of premature infants. Clinics in Perinatology. 2017; 44 (2):377-393. doi.org/10.1016/j.clp.2017.02.001.

13. Notomi Y., Srinath G., Shiota T., Martin-Miklovic M. G., Beachler L., Howell K., Younoszai A. Maturational and adaptive modulation of left ventricular torsional biomechanics. Circulation. 2006;113: 2534-2541. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.105.537639.

14. Кузьменко Ю.Ю., Маликов А.В. Некоторые аспекты морфологических особенностей сердечно-сосудистой системы до и после рождения. Вісник Проблем Біології і Медицини. 2018;1 (143):17-43. doi: 10.29254/2077-4214-2018-1-2-143-17-23.

15. Павлюкова Е.Н., Колосова М.В., Неклюдова Г.В., Карпов Р.С. Механика левого желудочка у детей в возрасте от одного года до пяти лет, рождённых с очень низкой и экстремально низкой массой тела. Ультразвуковая и Функциональная Диагностика. 2020; 3:74-90. doi: 10.24835/1607-0771-2020-3-74-90.

16. Sengupta P. P., Tajik A. J., Chandrasekaran K., Khandheria B. K. Twist mechanics of the left ventricle: principles and application. JACC: Cardiovascular Imaging. 2008; 1(3):366-376. doi:10.1016/j.jcmg.2008.02.006.

17. Lang R. M., Badano L. P., Mor-Avi V., Afilalo J., Armstrong A., Ernande L., Voigt J. U. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal-Cardiovascular Imaging. 2015; 16(3):233-271. doi:10.1093/ehjci/jev014.

18. Тюрин В.В., Щеглов С.Н. Дискриминантный анализ в биологии. Краснодар: Кубанский гос. ун-т; 2015. 126 с.

19. Немирко, А. П., Манило Л. А., Калиниченко А. Н. Математический анализ биомедицинских сигналов и данных. Москва: Физматлит; 2017. 248 с.

20. Huberty C.J., Olejnik S. Applied MANOVA and Discriminant Analysis. 2nd Edition. New Jersey:Wiley & Sons; 2006. 528 P.

21. Mohlkert L.A., Hallberg J., Broberg O., Rydberg A., Halvorsen C.P., Liuba P., Norman M. The preterm heart in childhood: Left ventricular structure, geometry, and function assessed by echocardiography in 6-year old survivors of periviable births. Journal of the American Heart Association. 2018; 7(2): e007742. doi:10.1161/JAHA.117.007742.

22. Кулида Л.В., Марченко М.В., Перетятко Л.П. Патоморфология гипоксически-ишемических поражений миокарда у новорождённых 22-27 недель гестации. Архив Патологии. 2021; 83(4):29. doi: 10.17116/patol20218304129.

23. Кулида Л.В., Проценко Е.В., Сарыева О.П. Морфологическая характеристика миокарда глубоконедоношенных новорождённых, развивавшихся в условиях хроничeской внутриутробной гипоксии. Современные проблемы науки и образования. 2023; 1. doi:10.17513/spno.32408.

24. Шнитков А. М., Конкина Е. А., Шниткова Е. В. Структурно-функциональные особенности сердечно-сосудистой системы плодов и новорожденных при хронической плацентарной недостаточности. ВНМТ. 2013;4:15.

25. Марковский В.Д., Мирошниченко М.С., Плитень О.Н. Патоморфология сердца плодов и новорожденных при различных вариантах задержки внутриутробного развития. Перинатология и педиатрия. 2012; 2:75–77.

26. Садыкова З. Р., Лутфулли И. Я., Сафина А. И. Риск сердечно-сосудистых заболеваний у людей с низкой массой тела при рождении (обзорная статья). Достижения Вузовской Науки. 2013;5.

27. Заднипряный И. В., Третьякова О. С., Сатаева Т. П. Перинатальная гипоксия как индуктор апоптоза кардиомиоцитов у новорожденных. СМБ. 2014;1:43.

28. Jiang B., Godfrey K. M., Martyn C. N., Gale C. R. Birth weight and cardiac structure in children. Pediatrics. 2006; 117(2): e257-e261. doi: 10.1542/peds.2005-1325.

29. Bubb K. J., Cock M. L., Black M. J., Dodic M., Boon W. M., Parkington H. C., Tare M. Intrauterine growth restriction delays cardiomyocyte maturation and alters coronary artery function in the fetal sheep. The Journal of Physiology. 2007; 578(3): 871-881. doi:10.1113/jphysiol.2006.121160.

30. Eriksson J.G., Forsen T., Tuomilehto J., Osmond C., Barker D.J. Early growth and coronary heart disease in later life: longitudinal study. BMJ. 2001;307:1519-24. doi: 10.1136/bmj.322.7292.949.

31. Mehanna R. A., Essawy M. M., Barkat M. A., Awaad A. K., Thabet E. H., Hamed H. A., Mourad G. M. Cardiac stem cells: Current knowledge and future prospects. World Journal of Stem Cells. 2022; 14(1):1. doi: 10.4252/wao.v14.i1.1.

32. Mannino G., Russo C., Maugeri G., Musumeci G., Vicario N., Tibullo D., Lo Furno D. Adult stem cell niches for tissue homeostasis. Journal of Cellular Physiology. 2022; 237(1): 239-257. doi: 10.1002/jcp.30562.

33. Vedula V., Seo J.H., Lardo A.C., Mittal R. Effect of trabeculae and papillary muscles on the hemodynamics of the left ventricle. Theoretical and Computational Fluid Dynamics. 2016; 1-48. doi: 10.1007/s00162-015-0349-6.

34. Leri A., Rota M., Hosoda T., Goichberg P., Anversa P. Cardiac stem cell niches. Stem cell Research. 2014; 13(3): 631-646. doi: 10.1016/j.scr.2014.09.001.

35. Urbanek K., Cesselli D., Rota M., Nascimbene A., De Angelis A., Hosoda T., Anversa P. Stem cell niches in the adult mouse heart. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2006; 103(24):9226-9231. doi: 10.1073/pnas.0600635103.

36. Vukusic K., Sandstedt M., Jonsson M., Jansson M., Oldfors A., Jeppsson A., Sandstedt J. The Atrioventricular Junction: A Potential Niche Region for Progenitor Cells in the Adult Human Heart. Stem Cells and Development. 2019; 28(16): 1078. doi: 10.1089/scd.2019.0075.

37. Faa A., Podda E., Fanos V. Stem cell markers in the heart of the human newborn. Journal of Pediatric and Neonatal Individualized Medicine (JPNIM). 2016; 5(2): e050204. doi: 10.7363/050204.

38. Sanada F., Kim J., Czarna A., Chan N. Y. K., Signore S., Ogórek B., Sorrentino A. С-kit-Positive Cardiac Stem Cells Nested in Hypoxic Niches are Activated by Ste Cell Factor Reversing the Aging Myopathy. Circulation Research. 2014; 114(1): 41. doi: 10/29/CIRCRESAHA.114.302500.DC1.html.

39. Nussbaum C., Haberer A., Tiefenthaller A., Januszewska K., Chappell D., Brettner F., Genzel-Boroviczény O. Perturbation of the microvascular glycocalyx and perfusion in infants after cardiopulmonary bypass. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 2015; 150(6): 1474-1481. doi:10.1016/j.jtcvs.2015.08.050.

40. Tuche F., Menger M. D., Körbel C., Nickels R. M., Bouskela E., Schramm R. Progenitor cell homing in the postischemic myocardium: just an unmotivated pitstop in the microcirculation?. Microcirculation. 2012; 19(8): 739-748. doi:10.1111/j.1549-8719.2012.00212.x.

41. Szydlak R. Biological, chemical and mechanical factors regulating migration and homing of mesenchymal stem cells. World Journal of Stem Cells. 2021; 13(6): 619. doi: 10.4252/wao.v13.i6.619.

42. Traister A., Patel R., Huang A., Patel S., Plakhotnik J., Lee J. E., Coles J. Cardiac regenerative capacity is age-and disease-dependent in childhood heart disease. PloS One. 2018; 13(7): e0200342. doi: 10.1371/journal.pone.0200342.

43. Ford G. W., Doyle L. W., Davis N. M., Callanan C. Very low birth weight and growth into adolescence. Archives of Pediatrics & Adolescent Medicine. 2000;154(8):778-784. https://jamanetwork.com/journals/jamapediatrics

44. Saigal S., Stoskopf B., Streiner D., Paneth N., Pinelli J., Boyle M. Growth trajectories of extremely low birth weight infants from birth to young adulthood: a longitudinal, population-based study. Pediatric Research. 2006; 60(6):751. doi: 10.1203/01.pdr.0000246201.93662.8e.

45. Euser A.M., Finken M.J., Keijzer-Veen M.G., Hille E.T., Wit J.M., Dekker F.W. Associations between prenatal and infancy weight gain and BMI, fat mass, and fat distribution in young adulthood: a prospective cohort study in males and females born very preterm. Am J Clin Nutr. 2005; 81:480–487. doi:10.1093/ajcn.81.2.480.

46. Euser A. M., De Wit C. C., Finken M. J. J., Rijken M., Wit J. M. Growth of preterm born children. Hormone Research in Paediatrics. 2008; 70(6): 319-328. doi:10.1159/000161862.

47. Спирина Г. А. Морфология сердца и лёгких плодов человека в исследованиях на кафедре анатомии человека. Фундам. Исслед. 2007;12: 173–174.

48. Mekkaoui C., Porayette P., Jackowski M. P., Kostis W. J., Dai G., Sanders S., Sosnovik D. E. Diffusion MRI tractography of the developing human fetal heart. PloS One. 2013; 8(8): e7279. doi.org/10.1371/journal.pone.0072795.

49. Sosnovik D. E., Geva T. Imaging the microstructure of the human fetal heart: An intriguing glimpse into our embryonic cardiac blueprint. Circulation: Cardiovascular Imaging. 2018; 11 (10): e008298. doi:10.1161/CIRCIMAGING.118.008298.

50. Sanchez-Quintana D., Garcia-Martinez V., Climent V. Morphological changes in the normal pattern of ventricular myoarchitecture in the developing human heart. The anatomical Record. 1995; 243:483-495. doi: 10.1002/ar.1092430411.

51. Pervolaraki E., Dachtler J., Anderson R. A., Holden A. V. Ventricular myocardium development and the role of connexins in the human fetal heart. Scientific Reports. 2017; 7(1): 12272. doi: 10.1038/s41598-017-11129-9.

52. Stacy V., De Matteo R., Brew N., Sozo F., Probyn M. E., Harding R., Black M. J. The influence of naturally occurring differences in birthweight on ventricular cardiomyocyte number in sheep. The Anatomical Record: Advances in Integrative Anatomy and Evolutionary Biology: Advances in Integrative Anatomy and Evolutionary Biology. 2009; 292(1): 29-37. doi: 10.1002/ar.20789.

53. Paradis A. N., Gay M. S., Wilson C. G., Zhang L. Newborn hypoxia/anoxia inhibits cardiomyocyte proliferation and decreases cardiomyocyte endowment in the developing heart: role of endothelin-1. PloS One. 2015;10(2): e0116600. doi: 10.1371/journal.pone.0116600.

54. Puente B. N., Kimura W., Muralidhar S. A., Moon J., Amatruda J. F., Phelps K. L., Santos, C. X. The oxygen-rich postnatal environment induces cardiomyocyte cell-cycle arrest through DNA damage response. Cell. 2014; 157(3): 565-579. doi: 10.1016/j.cell.2014.03.032.

55. Воронцов И.М., Мазурин А.В. Пропедевтика детских болезней.-3-е изд.доп. и перераб. СПб: ООО «Издательство Фолиант»; 2009. 1000с.

56. Cox D.J., Bai W., Price A.N., Edwards A.D., Rueckert D., Groves A.M. Ventricular remodeling in preterm infants: computational cardiac magnetic resonance atlasing shows significant early remodeling of the left ventricle. Pediatric Research. 2019; 85(6): 807-815. doi: 10.1038/s41390-018-0171-0.

57. Li S., Zhang L., Zhou Q., Jiang S., Yang Y., Cao Y. Characterization of stem cells and immune cells in preterm and term mother’s milk. Journal of Human Lactation. 2019. doi:10.1177/0890334419838986.

58. Tirkani A.N., Arjmand M.H., Jalili-Nik M., Alamdari D.H., Farhat A.S. Comparison of Colony-forming Efficiency between Breast Milk Stem/progenitor Cells of Mothers with Preterm and Full-term Delivery. Iranian Journal of Neonatology. 2019; 10(3). doi:10.22038/ijn.2019.32358.1452.

59. Tripathy S., Singh S., Das S. K. Potential of breastmilk in stem cell research. Cell and Tissue Bankin. 2019; 20(4):467-488. doi: 10.1007/s10561-019-09791-6.

60. Bardanzellu F., Peroni D. G., Fanos V. Human Breast Milk: Bioactive Components, from Stem Cells to Health Outcomes. Current Nutrition Reports. 2020; 1-13 doi: 10.1007/s13668-020-00303-7.

61. Yahaya T., Sifau M. Role of bioactive molecules and maternal immune cells in breast-milk in type 2 diabetes mellitus risk reduction. Bangabandhu Sheikh Mujib Medical University Journal. 2019; 12(2): 69-79. doi: 10.3329/bsmmuj.v12i2.41683.

62. Nolan L. S., Parks O. B., Good M. A. Review of the Immunomodulating Components of Maternal Breast Milk and Protection Against Necrotizing Enterocolitis. Nutrients. 2019; 12 (1):14 doi: 10.3390/nu12010014.

63. Chaubey S., Bhandari V. Stem cells in neonatal diseases: An overview. Seminars in Fetal and Neonatal Medicine. 2022; 101325. doi.org/10.1016/j.siny.2022.101325.

64. Колосова М.В., Павлюкова Е.Н., Неклюдова Г.В., Карпов Р.С. Перспективы применения грудного молока в индивидуальной регенеративной медицине детского возраста. Сибирский Медицинский Журнал. 2021;2:30-35. doi: 10.29001/2073-8552-2021-36-2-30-35.

65. Pacheco C. M. R., Ferreira P. E., Saçaki C. S., Tannous L. A., Zotarelli-Filho I. J., Guarita-Souza L. C., de Carvalho K. A. T. In vitro differentiation capacity of human breastmilk stem cells: A systematic review. World Journal of Stem Cells. 2019; 11(11): 1005. doi: 10.4252/wao.v11.i11.1005.

66. Valverde-Villegas J. M., Durand M., Bedin A. S., Rutagwera D., Kankasa C., Tuaillon E., Molès J. P. Large stem/progenitor-like cell subsets can also be identified in the CD45-and CD45+/high populations in early human milk. Journal of Human Lactation. 2020; 36(2):303-309. doi: 10.1177/0890334419885315.

67. Keller T., Wengenroth L., Smorra D., Probst K., Kurian L., Kribs A., Brachvogel B. Novel DRAQ5™/SYTOX® Blue Based Flow Cytometric Strategy to Identify and Characterize Stem Cells in Human Breast Milk. Cytometry B Clin Cytom. 2019; 96(6):480-489. doi: 10.1002/cyto.b.21748.

68. El-Khuffash A., Lewandowski A. J., Jain A., Hamvas A., Singh G. K., Levy P. T. Cardiac performance in the first year of age among preterm infants fed maternal breast milk. JAMA Network Open. 2021; 4(8): e2121206-e2121206. doi:10.1001/jamanetworkopen.2021.21206.