Рівні гомоцистеїну, цистеїну та аргініну у практично здорових осіб: вікові та статеві особливості.

Амінокислоти – гомоцистеїн, цистеїн та аргінін – тісно пов'язані з функціонуванням серцево-судинної системи, оскільки аргінін є головним джерелом оксиду азоту, а метаболізм цистеїну та гомоцистеїну пов'язаний з утворенням вазоактивної молекули – гідрогенсульфіду [9]. Відомо також, що порушення обміну гомоцистеїну є важливим і незалежним фактором ризику розвитку серцево-судинної патології. Нещодавно отримані дані, що високий рівень цистеїну може асоціюватися з ураженням серцево-судинної системи [1], і доведено, що при атеросклеротичному процесі має місце як абсолютне зниження вмісту аргініну, так і його відносний дефіцит через накопичення конкурентного інгібітора диметиларгініну, що супроводжується погіршенням ендотеліальної функції [4]. Тому цілком логічно, що патологічні рівні цих амінокислот можуть розглядатися як потенційні фактори ризику виникнення та прогресування серцево-судинних захворювань.

З огляду на вищезазначене особливої ваги набуває питання щодо критеріїв нормальних та патологічних рівнів гомоцистеїну, цистеїну та аргініну. Якщо для гомоцистеїну діапазони нормальних та патологічних значень його концентрацій вже відомі і встановлений їх зв'язок з ризиком розвитку серцево-судинних захворювань, то для аргініну та цистеїну таких критеріїв поки що немає. Доцільність подібного дослідження в українській популяції диктується також і необхідністю врахування етнічної приналежності досліджуваної групи, соціально-економічного статусу та національних особливостей харчування.

Ми вважали за необхідне визначити рівні зазначених амінокислот не лише у дорослих осіб, а й підлітків та юнаків, враховуючи те, що формування атеросклеротичних змін судин часто розпочинається вже в молодому віці. Це стало підґрунтям для проведення дослідження на спеціально підібраній групі практично здорових осіб, мешканців м. Вінниці та області, різних за віком та статтю.

Метою роботи було визначити референтні інтервали рівнів гомоцистеїну, цистеїну та аргініну, а також виявити частку осіб, у яких рівні цих амінокислот виходять за їх межі.

Матеріал і методи

Наше дослідження включало 460 осіб віком 12 років і більше, в тому числі 230 жінок та 230 чоловічої статі. Практично здорових підлітків та юнаків (віком 12–21 рік, у середньому (15,70±0,28) року) було 208. У віці від 21 до 50 років і більше (у середньому (35,9±1,13) року) було обстежено 252 осіб.

Критеріями включення в дослідження були відсутність скарг на захворювання внутрішніх органів та систем, шкідливих звичок, не обтяжений алергологічний анамнез. Окрім клінічного та антропологічного обстеження (визначення маси тіла, зросту, площі тіла), практично здорові особи підлягали детальному об'єктивному, інструментальному і лабораторному дослідженню. Для оцінки функціонального стану органів серцево-судинної та дихальної систем використовували спірографію та рентгенографію, варіаційну пульсометрію, електро- та фонокардіографію.

Загальні рівні гомоцистеїну та цистеїну визначали після 12-годинного утримання від їжі методом високоефективної рідинної хроматографії на апараті «Hewlett Packard» (США) після відновлення дисульфідів трибутилфосфіном та наступною їх дериватизацією з парахлормеркурібензоатом [3]. Вміст аргініну визначали за реакцією Сакагучі в умовах, які забезпечують відокремлення аргініну від інших однозаміщених гуанідинів [2]

Обробку первинного матеріалу проводили з використанням універсальних статистичних програм «Exсel 5.0». Для оцінки різниці між групами застосовували параметричний t-критерій Стьюдента, при визначенні зв'язків між показниками – кореляційний та факторний аналіз, при порівнянні частоти змін – критерій Фішера. Достовірною вважали різницю при P<0,05. Для встановлення нормативів досліджуваних величин (гомоцистеїну, цистеїну та аргініну) застосовували метод непараметричного аналізу, так званий метод процентилей, і користувалися найбільш поширеними на практиці центилями: Р5, Р10, Р25, Р50, Р75, Р90, Р95.

Результати та їх обговорення

Нами встановлено, що середні рівні гомоцистеїну, цистеїну та аргініну достовірно відрізняються не лише у вікових групах (підлітки, юнаки і дорослі), а й у чоловіків та жінок (табл. 1). Зокрема, в загальній когорті обстежених осіб віком понад 21 рік вміст гомоцистеїну на 35,6 % перевищував такий у підлітків та юнаків віком 12–21 рік, цистеїну – на 12,9 %, а вміст аргініну виявився на 9,3 % вищим у молодих осіб. У межах цих вікових інтервалів простежуються і статеві відмінності. А саме, рівень гомоцистеїну у хлопців і дорослих чоловіків виявився відповідно на 13,8 та 15,3 % вищим, ніж у дівчаток та дорослих жінок. Вміст цистеїну в цих групах відрізнявся дещо менше – відповідно на 7,3 та 3,2 %, а достовірної різниці у рівнях аргініну не було.

Подальший аналіз вікових особливостей рівнів амінокислот проводили окремо в чоловіків і жінок. У жінок віком понад 21 рік концентрація гомоцистеїну перевищувала на 35 % таку в групі дівчат (віком до 21 року), цистеїну – на 16 %, вміст аргініну був на 11 % нижчим. Виявлено закономірне зростання з віком у жінок рівнів гомоцистеїну, цистеїну та аргініну. Зокрема на кожні 10 років життя вміст гомоцистеїну в середньому зростав на 8 %, цистеїну – на 5,4 %, а вміст аргініну зменшувався на 3,7 %. Привертає увагу «стрибок» рівня гомоцистеїну (22,6 %) у жінок при переході з вікової групи 16–20 років до групи 21–30 років. Очевидно, що зміни рівня гомоцистеїну відображають період завершення статевого дозрівання дівчаток. Таких різких змін рівнів цистеїну та аргініну в зазначених групах ми не спостерігали.

Подібні закономірності мали місце і в чоловіків. Зокрема, у чоловіків віком більше 22 років вміст гомоцистеїну виявився на 37 % вищим за такий у групі хлопців (віком до 21 року), цистеїну – на 11 %, вміст аргініну був на 7 % нижчим. На кожні 10 років життя відзначали зростання рівнів гомоцистеїну та цистеїну в середньому відповідно на 8,9 і 4,7 % та зниження вмісту аргініну в середньому на 3,4 %. Як у жінок, так і в чоловіків для етапу завершення статевого дозрівання характерний «стрибок» вмісту гомоцистеїну (на 17,2 %), а саме при переході з вікової групи 17–21 рік до групи 22–30 років. У той же час цей перехід меншою мірою позначився на концентраціях цистеїну та аргініну.

Подальший аналіз отриманих даних і, зокрема, описання розподілу рівнів амінокислот ми проводили за допомогою непараметричного методу процентилей, який дозволяє встановити межі референтного інтервалу незалежно від форми розподілу. Зауважимо, що діапазон величин досліджуваних показників від 10-го до 90-го центиля (Р10-Р90) розглядався нами як нормальні величини, в межах 90–95-го центилів (Р90-Р95) – як «область погранично високих значень», а в межах 10–5-го центилів (Р10-Р5) – як «область погранично низьких величин». Величини показників вище Р95 центиля чи нижче Р5 центиля ми розглядали, як область високих чи низьких значень величин. Зауважимо, що такий підхід вже був використаний для встановлення діапазонів коливань рівнів гомоцистеїну [6].

Статистичний аналіз показав (табл. 2), що у 80 % вибірки підлітків та юнаків у межах Р10 та Р90 процентилів вміст гомоцистеїну лежить у діапазоні 3,85–10,2 мкмоль/л, вміст цистеїну – 167–304 мкмоль/л, аргініну – 51,9–99,7 мкмоль/л. Погранично високі значення рівнів гомоцистеїну та цистеїну (в межах Р90-95 центилів) становили відповідно 10,2–12,3 та 304–355 мкмоль/л. Погранично низькі рівні аргініну (у межах Р10-Р5 процентилів) належали до інтервалу 51,9–46,3 мкмоль/л. Вміст гомоцистеїну та цистеїну відповідно більше 12,3 та 355 мкмоль/л в інтервалі вище Р95 процентилю ми розцінювали як високий, а аргініну нижче 46,3 мкмоль/л (нижче Р5) – як низький рівень.

Варто також зауважити, що в межах Р95 вміст гомоцистеїну в осіб чоловічої статі на 22 % був вищим за такий у осіб жіночої статі (відповідно 13,6 і 11,1 мкмоль/л), цистеїну – на 18 % (відповідно 359 від 304 мкмоль/л), а рівень аргініну по Р5 – на 22 % нижчий у хлопців, ніж у дівчат (відповідно 49,0 від 40,0 мкмоль/л).

За рівнем гомоцистеїну обстежена нами група підлітків та юнаків в цілому мало відрізняється від європейської. Встановлено, наприклад, що у бельгійських школярів віком 10–14 та 15–19 років рівень гомоцистеїну становить відповідно 7,09 та 8,84 мкмоль/л (Р95 – 10,2 і 15,19 мкмоль/л), при цьому є дещо більшим в осіб чоловічої статі [5].

Подальший аналіз виявив закономірне зростання рівня досліджуваних амінокислот у осіб зрілого віку. А саме, інтерквартильний розмах (Р10-Р90) для гомоцистеїну в цілому в групі обстежених віком понад 21 рік становив 7,39–15,4 мкмоль/л (7,22–14,0 – у жінок та 8,42–16,3 – у чоловіків). У 80 % вибірки вміст цистеїну становив у середньому 242–305 мкмоль/л (234–305 – у жінок та 258–307 – у чоловіків), аргініну – 51,1–90,3 мкмоль/л (51,3–86,2 – у жінок, 50,2–90,5 – у чоловіків). Погранично високі значення (у межах Р90-95 центилів) становили 15,4–17,2 мкмоль/л для гомоцистеїну та 305–354 мкмоль/л – для цистеїну. Погранично низькі рівні аргініну (в межах Р10-5 процентилів) належали до діапазону 51,1–45,8 мкмоль/л. Вміст гомоцистеїну та цистеїну вище Р95 ми розцінили як високий – відповідно вище 17,2 та 354 мкмоль/л, а рівень аргініну нижче 45,8 мкмоль/л (менше Р5) – як низький.

На рівні Р95 вміст гомоцистеїну в групі здорових осіб віком понад 21 рік на 39,8 % (17,2/12,3 мкмоль/л) перевищував такий у осіб віком 12–21 рік. У межах Р95 різниця в рівнях цистеїну та аргініну виявилася менш вираженою залежно від віку та статі.

Центильний аналіз рівнів амінокислот у всіх обстежених осіб незалежно від їх віку та статі показав (табл. 4), що в межах Р90 рівень цистеїну становить 304 мкмоль/л, а Р95 – 355 мкмоль/л. Тому з певними заокругленнями доцільно рівень цистеїну менше 300 мкмоль/л розцінювати як нормальний, у межах 300–350 мкмоль/л – як погранично високий, а вище 350 мкмоль/л – як високий. Аналогічно – рівень аргініну вище 50 мкмоль/л, на нашу думку, доцільно розглядати як нормальний, у межах 50–46 мкмоль/л – як погранично низький, а менше 46 мкмоль/л – як низький.

Центильний аналіз рівнів гомоцистеїну в об'єднаній групі обстежених показав, що отримані нами параметри збігаються з критеріями Якобсена [7]. За цими критеріями безпечними вважаються рівні гомоцистеїну менше 10 мкмоль/л, помірно високими – 10–15 мкмоль/л, значення гомоцистеїну в межах 15–25 мкмоль/л розцінюється як легка гомоцистеїнемія (ГГЦ), у межах 25–50 мкмоль/л – як середня ГГЦ, а більше 50 мкмоль/л – як важка ГГЦ.

Застосований нами метод процентилів дозволив виявити значну кількість осіб з крайніми значеннями досліджуваних показників (табл. 5). Для виявлення аберантних рівнів цистеїну ми використали рівні близькі до Р90 та Р95, а для аргініну – до Р5 та Р10.

Осіб з пограничними рівнями цистеїну серед обстеженої когорти виявляли приблизно з тією ж частотою, що й з крайніми значеннями гомоцистеїну, а осіб з аберантними рівнями аргініну – дещо рідше. Зокрема, 11,1 % обстежених підлітків та юнаків мали субнормальний рівень гомоцистеїну або навіть ГГЦ, тоді як у старшій віковій групі частка таких осіб вже нараховувала 26,2 %. І саме серед осіб чоловічої статі накопичуються особи з анормальними рівнями гомоцистеїну в обох вікових групах. Аберантні рівні цього показника частіше реєстрували в осіб чоловічої статі, а саме, у 13,5 % усіх хлопців проти 8,7 % дівчат та у 32,5 % усіх чоловіків проти 19,8 % жінок. Аналіз частоти різних рівнів цистеїну показав: якщо серед підлітків та юнаків нараховувалося 12,6 % осіб з помірно високою та високою концентрацією цистеїну, то серед здорових осіб зрілого віку їх вже було 15,5 %. Досить часто зустрічалися особи з помірно низьким та низьким рівнем аргініну, зокрема 7,7 % серед молодих людей та 9,2 % серед осіб зрілого віку.

В результаті обстеження 460 практично здорових осіб можемо зробити висновок, що значення 90-го процентиля рівня гомоцистеїну в підлітків і юнаків (10,2 мкмоль/л) практично збігається із загальновизнаними критеріями безпечного його рівня, а в межах Р95 (12,3 мкмоль/л) – збігається з високим нормальним. У осіб зрілого віку величина Р75 (10,8 мкмоль/л) майже повністю збігається з визначеним безпечним рівнем, а значення Р90 (15,4 мкмоль/л) – з верхньою межею субнормального рівня.

Отримані нами результати не суперечать даним літератури. Зокрема в італійських підлітків віком 13–15 років рівень гомоцистеїну в межах Р95 становив 14,4 мкмоль/л [11]. У грецьких школярів віком 4–6 років 15,6 % мали рівень гомоцистеїну більше 10 мкмоль/л [8]. При обстеженні 18 044 дорослих здорових осіб в Норвегії середній рівень гомоцистеїну в чоловіків та жінок віком менше 40 років становить 10,8 та 9,2 мкмоль/л, а віком 40–64 роки – 11,3 та 9,9 мкмоль/л [10].

За допомогою процентильного аналізу ми визначили діапазони розподілу рівнів цистеїну та аргініну, оскільки встановлення референтних інтервалів для цих величин у осіб української популяції досі не проводили. З'ясовано, що у 80 % вибірки підлітків та юнаків (Р10-Р90) вміст цистеїну міститься в діапазоні 167–304 мкмоль/л, аргініну – 51,9–99,7 мкмоль/л, а у дорослих – відповідно 242–305 та 51,1–90,3 мкмоль/л.

З вищезазначеного випливає висновок, що встановлені нами діапазони коливань рівнів цистеїну та аргініну (в межах 10–90 процентиля) можуть бути використані як показники норми, а значення вище Р90 та нижче Р10 можуть застосовуватися для виявлення порушень обміну цих амінокислот в українській популяції.

Як показало наше дослідження, у віковій групі 12–21 рік спостерігається закономірне зростання вмісту гомоцистеїну, цистеїну та зниження концентрації аргініну – основних метаболічних факторів ризику серцево-судинної патології – та починають формуватися статеві відмінності.

Доцільність використання Р90 та Р95 в якості критеріїв виявлення частки осіб з діапазону високих чи низьких значень пояснюється тим, що за даними літератури саме серед осіб, що мають такі показники, спостерігаються діти з верифікованими патологічними станами серцево-судинної системи у сімейному анамнезі. У дослідженні [13] таких дітей було більше третини серед школярів, які мали значення гомоцистеїну вище Р95. Встановлено, що у дітей, батьки яких мали серцево-судинну патологію, реєструється на 19 % вищий рівень гомоцистеїну, ніж у дітей без спадкової обтяженості [12].

Таким чином, у обстеженій нами когорті здорових осіб рівні гомоцистеїну, цистеїну закономірно зростали, а вміст аргініну – прогресивно зменшувався з віком. В усіх вікових групах концентрація гомоцистеїну та цистеїну в осіб чоловічої статі перевищувала таку в жінок, а рівень аргініну – був нижчим. І саме серед чоловіків була більшою частка осіб з крайніми значеннями досліджуваних нами показників.

Висновки

На підставі обстеження 460 практично здорових осіб віком 12–50 років і більше нами встановлені діапазони коливань рівнів гомоцистеїну, цистеїну та аргініну в сироватці крові і виявлено їх залежність від статі та віку.

Рівні гомоцистеїну та цистеїну збільшувалися з віком, а рівень аргініну, навпаки, зменшувався. Із збільшенням віку на кожні 10 років рівень гомоцистеїну зростав у середньому на 8,9 %, цистеїну – на 4,7 %, а рівень аргініну знижувався на 3,4 %. При цьому як у жінок, так і у чоловіків закінчення періоду статевого дозрівання проявлялося значним «стрибком» вмісту гомоцистеїну.

В усіх вікових групах рівні гомоцистеїну та цистеїну в чоловіків були вищими, ніж у жінок. Зокрема, рівень гомоцистеїну як у хлопців, так і у дорослих чоловіків був відповідно на 13,8 та 15,3 %, вищим, ніж у дівчаток чи дорослих жінок. Вміст цистеїну в цих групах відрізнявся відповідно на 7,3 та 3,2 %, а щодо вмісту аргініну достовірної різниці не виявлено.

Процентильний аналіз рівнів амінокислот у 460 практично здорових осіб дозволив виявити діапазони вікових та статевих коливань рівнів гомоцистеїну, цистеїну та аргініну. Вміст цистеїну в межах 204–304 мкмоль/л відповідає 80 % вибірки (Р10-90), 304–355 мкмоль/л – 90–95-му процентилям, більше 355 мкмоль/л – вище 95-го процентиля. Тому наближено рівень цистеїну до 300 мкмоль/л можна розцінювати як нормальний, 300–350 мкмоль/л – як погранично високий, а вище 350 мкмоль/л – як високий. Аналогічно рівні аргініну в діапазоні 50–94 мкмоль/л слід розглядати як нормальні, в межах 50–46 мкмоль/л – як погранично низькі, а нижче 46 мкмоль/л – як низькі.

Діапазони коливань рівнів гомоцистеїну серед обстежених нами практично здорових осіб наближаються до загальновизнаних критеріїв градацій рівня гомоцистеїну D.W. Jacobsen (1998), що дає підстави використовувати ці критерії для української популяції.

Ранжирування показало, що серед обстеженої нами когорти практично здорових осіб нормальні рівні гомоцистеїну, цистеїну та аргініну виявляються відповідно у 80,6, 85,9 та 91,5 %, погранично високі та високі рівні гомоцистеїну та цистеїну – відповідно у 12,0 та 8,5 % і 7,4 та 5,6 %, погранично низькі та низькі рівні аргініну – відповідно у 3,3 та 5,2 %. При цьому частота аберантних рівнів амінокислот була вищою в чоловіків та зростала з віком.

Література

1. Андрушко І.І. Вміст цистеїну в практично здорових осіб та пацієнтів з ішемічною хворобою серця // Укр. кардіол. журн. – 2007. – № 3. – С. 43-47.
2. Асатиани В.С. Новые методы биохимической фотомет-рии. – М.: Наука, 1965. – С. 195-196.
3. Ільченко О.В., Пентюк О.О., Розгонюк В.Л., Шевчук С.В., Андрушко І.І., Данченко О.П. Спосіб визначення концентрації тіолів в біологічній рідині: Деклараційний патент на винахід, 47645 А.7.А61В5/145, Україна, 2002.
4. Appleton J. Arginine: clinical potential of a semiessential amino acid // Altern. Med. Rev. – 2002. – Vol. 7, № 6. – P. 512-522.
5. De Laet C., Wautrecht J.C., Brasseur D. et al. Plasma homocysteine concentration in a Belgian school-age population // Amer. J. Clin. Nutr. – 1999. – Vol. 69, № 5. – Р. 968-972.
6. Greenlund K.J., Srinivasan S.R., Xu J.H. et al. Plasma homocysteine distribution and its association with parental history of coronary artery disease in black and white children: the Bogalusa Heart Study // Circulation. – 1999. – Vol. 99, № 16. – P. 2144-2149.
7. Jacobsen D.W. Homocysteine and vitamins in cardiovascular disease // Clinical. Chemistry. – 1998. – № 44. – Р. 1833-1843.
8. Karikas G.A., Kriebardis A., Samara I. et al. Serum homocysteine levels and paraoxonase 1 activity in preschool aged children in Greece // Clin. Chem. Lab. Med. – 2006. – Vol. 44, № 5. – P. 623-627.
9. Lowicka E., Beltowski J. Hydrogen sulfide (H2S) – the third gas of interest for pharmacologists // Pharmacol. Rep. – 2007. – Vol. 59, № 1. – P. 4-24.
10. Nurk E., Tell G.S., Nygard O. et al. Plasma total homocysteine is influenced by prandial status in humans: the Hordaland Homocysteine Study // J. Nutr. – 2001. – Vol. 131, № 4. – Р. 1214-1216.
11. Papandreou D., Mavromichalis I., Makedou A. Reference range of total serum homocysteine level and dietary indexes in healthy reek schoolchildren aged 6–15 years // Brit. J. Nutr. – 2006. – Vol. 96, № 4. – P. 719-724.
12. Sierakowska-Fijalek A., Kaczmarek P., Pokoca L. et al. Homocysteinе serum levels and lipid parameters in children with atherosclerosis risk factors // Pol. Merkur. Lekarski. – 2007. – Vol. 22, № 128. – P. 146-149.
13. Szymczak E., Chelchowska M., Radomyska B., Laskowska-Klita T. Homocysteine and some lipid parameters in hypercholesterolemic children // Med. Wieku Rozwoj. – 2001. – № 2. – Р. 158-164.

І.І. Андрушко.

Вінницький національний медичний університет ім. М.І. Пирогова.