Reaktivní hyperemický index v detekci endoteliální dysfunkce u dětí – pilotní studie

Reactive hyperemic index and endothelial dysfunction in children – pilot study

The objective of this pilot study was to evaluate endothelial dysfunction (ED) in children with type 1 diabetes mellitus (T1DM) and in children following treatment for acute lymphoblastic leukemia (ALL). This data was then compared with healthy controls (HC). An EndoPAT 2000^® recorder was used for the determination of the Reactive Hyperemia Index (RHI) by measuring postocclusive endothelium-dependent changes in vascular tone (PAT) in subjects’ fingertips.

A cohort of 35 eligible study participants comprising of 14 T1DM and 11 ALL patients were matched with a control group of 10 healthy children. Significantly lower RHI were revealed in T1DM patients in comparison with HC (1.50±0.56 vs. 1.99±0.68, p≤0.05), implying impaired endothelial-dependent dilation. ALL subjects tended to have lower RHI compared with HC (1.58±0.48 vs. 1.99±0.68, p>0.05). RHI brings an advantage compared to the other non-invasive methods.

Our pilot study showed that RHI might be a promising method in assessing ED in children with a high risk of premature atherosclerosis.

Key words:
endothelial dysfunction, children, RHI, T1DM, ALL

Autoři: P. Jehlička; M. Huml; T. Votava; R. Pomahačová; J. Kobr
Působiště autorů: Dětská klinika FN, Univerzita Karlova v Praze, Lékařská fakulta v Plzni přednosta doc. MUDr. J. Kobr, PhD.
Vyšlo v časopise: Čes-slov Pediat 2011; 66 (2): 75-78.
Kategorie: Původní práce

Souhrn

Cílem pilotní studie byla detekce endoteliální dysfunkce (ED) u dětí s diabetes mellitus typu 1 (T1DM) a dětí po ukončené léčbě akutní lymfoblastické leukémie (ALL) pomocí reaktivního hyperemického indexu (RHI). Jedná se o novou neinvazivní metodu vycházející z principu pletyzmografického hodnocení změny postokluzního arteriálního tonu v periferním řečišti (PAT). Pro vlastní měření byl použit přístroj EndoPAT 2000^®.

Do studie bylo zařazeno celkem 35 pacientů, přičemž byly hodnoceny tři věkově odpovídající soubory dětí (14 T1DM, 11 ALL a 10 jedinců kontrolní skupiny). Nalezli jsme statisticky významně nižší hodnoty RHI v souboru T1DM oproti kontrolnímu souboru (1,50 ± 0,56 vs. 1,99 ± 0,68, p ≤0,05), které mohou souviset s ED v této skupině dětí. V souboru ALL pacientů měl RHI též tendenci k nižším hodnotám v porovnání s kontrolní skupinou, rozdíly však nedosáhly statistické významnosti (1,58 ± 0,48 vs.1,99 ± 0,68, p >0,05). RHI prokazuje některé technické výhody oproti ostatním neinvazivním metodám používaným pro diagnostiku ED.

Výsledky pilotní studie ukazují na možnost využití této metody při sledování výskytu ED u dětských pacientů s rizikem předčasné manifestace aterosklerózy.

Klíčová slova:
endoteliální dysfunkce, děti, RHI, T1DM, ALL

Úvod

Snaha o časnou detekci aterosklerózy souvisí s průkazem diskrétních morfologických projevů již v dětském věku [1]. Klinický průběh bývá v tomto období nenápadný, může se však manifestovat funkční postižení v podobě endoteliální dysfunkce (ED). Jedná se nejen o projevy prozánětlivé a protrombogenní aktivity endotelu, ale též o poruchu vazodilatace v důsledku snížené dostupností endoteliálního oxidu dusnatého. V současné době neexistuje ucelený systém pro detekci ED a její kvantifikaci v dětské populaci. Metodika používaná pro diagnostiku ED ve většině dosud publikovaných studií je založena na principu ultrasonografického měření s vysokým rozlišením. Metody typu Flow Mediated Dilation (FMD) a Intima Media Thickness (IMT) s sebou přináší značnou technickou náročnost. Navíc biologická variabilita (FMD) a nejednoznačné stanovení normálních hodnot (IMT) v dětské populaci omezují hodnotu získaných informací [2, 3, 4, 5]. Peak Blood Flow (PBF) a decelerační index (DI) se potýkají s obdobnými limitacemi [6]. Nová metoda reaktivního hyperemického indexu (RHI) je založena na neinvazivním měření postokluzních změn periferního arteriálního řečiště, přičemž využívá pletyzmografický princip měření periferního arteriálního tonu (PAT). Literárně udávaná vysoká senzitivita a specificita, společně s minimální závislostí na vyšetřujícím personálu dává předpoklad pro dobrou použitelnost této metody v klinické praxi [7, 8, 9].

Maximum pozornosti v diagnostice ED bylo dosud věnováno rizikovým skupinám dětí s familiární hypercholesterolémií, diabetes mellitus typu 1, obezitou, hypertenzí či renální insuficiencí. V poslední dekádě se nově objevuje skupina dětských hematoonkologických pacientů, u nichž sofistikované léčebné protokoly výrazně zlepšují celkovou prognózu, zároveň je však známa řada nežádoucích účinků léčby. Literární údaje o sledování endoteliální dysfunkce jako možného projevu kardiovaskulárního postižení u těchto pacientů jsou zatím kusé.

Cíl studie

Primárním cílem pilotní studie bylo porovnání hodnot RHI mezi skupinami dětí s diabetes mellitus typu 1 (T1DM) a dětí po léčbě akutní lymfoblastické leukémie (ALL) s kontrolním souborem zdravých dětí. Sekundárními cíli pak hledání korelace k vybraným biochemickým a antropometrickým parametrům uvnitř skupin.

Soubory a metodika

Ve studii byly hodnoceny tři věkově odpovídající soubory dětí. Skupina T1DM zahrnovala 14 jedinců léčených intenzifikovaným inzulinovým režimem po dobu 6,3 ± 2,3 roku (tab. 1) v diabetologické poradně dětské kliniky Fakultní nemocnice Plzeň. Skupina ALL byla tvořena 11 pacienty (tab. 2) léčených a poté sledovaných v hematologické poradně dětské kliniky Fakultní nemocnice Plzeň. V době vyšetření byli tito pacienti minimálně dva roky po absolvování komplexní léčby ALL. Průměrná kumulativní dávka antracyklinů činila 240 mg/m². Kontrolní soubor byl tvořen 10 zdravými věkově odpovídajícími dětmi bez známek obezity či přidružené farmakoterapie.

Protokol vyšetření

Vyšetření probíhalo v klidné, termoneutrální místnosti. Pro měření RHI byl použit přístroj EndoPAT 2000^® (Itamar Medical, Caesarea, Izrael). Iniciálně byly změřeny hodnoty body mass indexu (BMI) a krevního tlaku (TK) na nedominantní paži. Po 15minutové klidové fázi v supinační pozici byly zaznamenány vstupní hodnoty PAT na obou rukou. Následně byla manžetou tonometru provedena okluze kontralaterální paže hodnotou 60 mmHg nad úrovní systolického TK (minimálně však 200 mmHg) po dobu pěti minut. Po jejím ukončení následovalo 5minutové měření PAT s automatizovaným výpočtem RHI. Ten vychází z poměru hodnot post- a preokluzního arteriálního průtoku, které jsou vztaženy k simultánně měřené kontralaterální, neokludované končetině (obr. 1).

Obr. 1. PAT signál v průběhu vyšetření. Na horní křivce záznam na kontrolní paži (control arm) a na dolní křivce záznam na vyšetřované paži (occuluded arm) s patrnou okluzí (occlusion) a následnou reaktivní hyperemií (RHI) – dilatation.

Statistické hodnocení

Hodnoty RHI jednotlivých měření jsou vyjádřeny pomocí průměrné hodnoty a směrodatné odchylky, mediánu a interkvartilového rozmezí. Statistická rozdílnost mezi skupinami zdravých kontrol a T1DM a ALL byla počítána pomocí neparametrického Wilcoxonova párového testu. Závislosti mezi hodnotami RHI, biochemickými a antropometrickými parametry v obou skupinách byly testovány pomocí Spearmanova a Kendallova koeficientu pořadové korelace. Statistické výpočty byly provedeny statistikem a zpracovány pomocí softwaru Statistica 8^®. Hodnota p 0,05 byla považována za statisticky významnou.

Výsledky

Celkově bylo zhodnoceno 35 probandů. Mezi jednotlivými soubory nebyly zjištěny signifikantní rozdíly ve věku, krevním tlaku, výšce a BMI.

V souboru T1DM byl RHI signifikantně nižší v porovnání s kontrolním souborem (1,5 ± 0,56 vs. 1,99 ± 0,68, p ≤0,05) (graf 1). V souboru ALL byly hodnoty RHI oproti kontrolnímu souboru též nižší (1,58 ± 0,48 vs. 1,99 ± 0,68, p >0,05), avšak nedosáhly statistické významnosti (graf 1). V souboru T1DM nebyly nalezeny korelace RHI k žádnému antropometrickému parametru, arteriálnímu krevnímu tlaku (TK) ani glykovanému hemoglobinu (HbA_1c).

Graf 1. Krabicový graf vyjadřuje interkvartilové rozmezí. Horizontální linie označujemedián naměřených hodnot, úsečky maximální a minimální získanou hodnotu; Levá část grafu: 1 – pacienti s diabetes mellitus typu 1 (T1DM); pravá část grafu: 1 – pacienti po léčbě akutní lymfoblastické leukemie (ALL); 2 – zdravé kontroly.

Diskuse

V pilotní studii jsme stanovili RHI u jednotlivých skupin pacientů. Z výsledků jsou patrné signifikantně snížené hodnoty RHI u T1DM dětí poukazující na možný vývoj ED. Tento poznatek je v souladu s výsledky předchozích studií Hallera a Mahmuda [7, 10].

Ve skupině pacientů s ALL jsme pozorovali též trend k nižší hladině RHI, což může signalizovat počínající projevy ED, rozdíl však nebyl statisticky významný. Jednalo se výhradně o pacienty se standardním rizikem a kumulativní dávkou antracyklinu v nižším pásmu. Vysoce rizikové pacienty s kumulativní dávkou nad 300 mg/m² jsme do pilotní studie nezařazovali. Zhodnocení závislosti RHI na kumulativní dávce antracyklinů zůstává cílem pro další studie.

Námi zjištěná průměrná hodnota RHI 1,99 u kontrolního souboru zdravých dětí oproti literárně udávané hodnotě RHI 1,67 u dospělé populace naznačuje pravděpodobnou závislost RHI na věku a/nebo BMI [11]. Bonetti et al. zjistili negativní korelaci mezi RHI a obezitou, ve studii Hamburgové et al. byl rovněž prokázán inverzní vztah RHI k BMI [8, 11]. V našem souboru T1DM a ALL však nebyly nalezeny korelace RHI k žádnému antropometrickému parametru, TK ani k hladině glykovaného hemoglobinu (HbA_1c).

RHI vykazuje z technického hlediska řadu výhod oproti ultrasonografickým metodám používaným dosud pro detekci ED. Není závislý na přesnosti měření v řádech setin milimetrů (FMD, IMT) či na úhlu měřicího paprsku (DI, PBF). Přístroj vytváří uniformní tlakové pole v distálních dvou třetinách prstu, čímž eliminuje problémy s venózní dilatací a následnou reflexní venoarteriální konstrikcí, která by zkreslila výsledné hodnoty. Simultánní komparace s neokludovanou kontralaterální končetinou kompenzuje exogenně podmíněné neurovegetativní změny během měření. Automatizovaná analýza eliminuje případné ovlivnění vyšetřujícím. Tímto způsobem RHI odstraňuje většinu problémů týkajících se FMD a IMT [1, 9, 12]. S technickými obtížemi při měření RHI ve smyslu nedostatečné okluze či nízké kvality signálu jsme se setkali u čtyř probandů. Obdobné komplikace byly popsány ve studii Hamburgové et al. a nepředstavují zásadní limitaci metody [8].

Problémem by mohla být biologická variabilita RHI v dětské populaci. Hodnota průměrného variačního koeficientu v Hallerově studii dětí s T1DM činila 14,8 % [7]. V naší studii jsme sledovali menší počty pacientů, k definitivnímu závěru včetně zhodnocení reproducibility RHI budou potřebná opakovaná měření na větších souborech pacientů.

ED se manifestuje paralelně v biochemické rovině. U dětí s T1DM byly v předchozích studiích prokázány elevace vysoce selektivního CRP (hsCRP) či asymetrického dimetylargininu (ADMA). Přímý vztah biochemických parametrů k funkčním projevům ED při použití FMD a DI se nám však v předchozí studii nepodařilo prokázat [13]. Potvrzení korelace RHI s laboratorními markery, jako jsou hsCRP, ADMA, vazoadhezivní molekuly, případně T-cadherin, bude cílem dalších studií. Kombinace funkčních (RHI) a biochemických markerů by mohla vést k přesnější kvantifikaci ED a kardiovaskulárního rizika v dětském věku.

Závěr

V pilotní studii zabývající se detekcí ED u dětí byla nově použita pletyzmografická metoda RHI. Signifikantně nižší hodnoty RHI u dětí s T1DM mohou být spojeny s ED, obdobný trend byl zaznamenán též u pacientů s ALL. Výsledky potvrzují důležitost aktivního vyhledávání rizikových dětských pacientů a časného průkazu ED.

RHI prokazuje četné technické výhody oproti dosud užívaným neinvazivním metodám, její praktický přínos pro detekci ED v dětském věku však bude třeba ověřit v dalších studiích.

Podpořeno studentským vědeckým výzkumem UK 260805/2010.

Došlo: 15. 9. 2010

Přijato: 7. 3. 2011

MUDr. Petr Jehlička, PhD.

Univerzita Karlova v Praze,

Lékařská fakulta v Plzni

Dětská klinika FN

Alej Svobody 80

304 00 Plzeň

e-mail: JEHLICKA@fnplzen.cz

Zdroje

1. Berenson GS, Wattigney WA, Tracy RE, Newman WP 3rd, et al. Atherosclerosis of the aorta and coronary arteries and cardiovascular risk factors in persons aged 6 to 30 years and studied at necropsy (The Bogalusa Heart Study). Am J Cardiol 1992; 70(9): 851–858.

2. Corretti MC, Anderson TJ, Benjamin EJ, et al. International Brachial Artery Reactivity Task Force. Guidelines for the ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery: a report of the International Brachial Artery Reactivity Task Force. J Am Coll Cardiol 2002; 39: 257–265.

3. De Roos NM, Bots ML, Schouten EG, et al. Within-subject variability of flow-mediated vasodilation of the brachial artery in healthy men and women: implications for experimental studies. Ultrasound Med Biol 2003; 29: 401–406.

4. Hijmering ML, Stroes ES, Pasterkamp G, et al. Variability of flow mediated dilation: consequences for clinical application. Atherosclerosis 2001; 157: 369–373.

5. Rubinshtein R, Kuvin JT, Soffler M, et al. Assessment of endothelial function by noninvasive peripheral arterial tonometry predicts late cardiovascular adverse events. Eur Heart J 2010 Feb 24 [E-pub ahead of print].

6. Jehlička P, Mayer O Jr. Pilot study of the noninvasive assessment of endothelial dysfunction by postocclusion dopplerometry velocity curves analysis in arteria brachialis. Čas Lek čes 2005; 144: 43–46.

7. Haller MJ, Stein J, Shuster J, Theriaque D, et al. Peripheral artery tonometry demonstrates altered endothelial function in children with type 1 diabetes. Pediatr Diabetes 2007; 8(4): 193–198.

8. Hamburg NM, Keyes MJ, Larson MG, et al. Cross-sectional relations of digital vascular function to cardiovascular risk factors in the Framingham Heart Study. Circulation 2008; 117(19): 2467–2474.

9. Higashi Y, Sasaki S, Nakagawa K, et al. A noninvasive measurement of reactive hyperemia that can be used to assess resistance artery endothelial function in humans. Am J Cardiol 2001; 87: 121–125.

10. Mahmud FH, Van Uum S, Kanji N, et al. Impaired endothelial function in adolescents with type 1 diabetes mellitus. J Pediatr 2008; 152(4): 557–562.

11. Bonetti PO, Pumper GM, Higano ST, et al. Noninvasive identification of patients with early coronary atherosclerosis by assessment of digital reactive hyperemia. J Am Coll Cardiol 2004; 44(11): 2137–2141.

12. Urbina EM, Williams RV, Alpert BS, et al. American Heart Association Atherosclerosis, Hypertension, and Obesity in Youth Committee of the Council on Cardiovascular Disease in the Young. Noninvasive assessment of subclinical atherosclerosis in children and adolescents. Recommendations for standard assessment for clinical research. A scientific statement from the American Heart Association. Hypertension 2009; 54(5): 919–950.

13. Jehlička P, Stožický F, Mayer O Jr, et al. Asymmetric dimethylarginine and the effect of folate substitution in children with familial hypercholesterolemia and diabetes mellitus type 1. Physiol Res 2009; 58(2): 179–184.