Influence of different types of aquarehabilitation on neuromediatic activity in children with disorders of autism spectrum

Full Text

Расстройства аутистического спектра (РАС) представляют собой одну из наиболее важных медико-социальных проблем в нейропедиатрии. Глобальные исследования показывают, что на 2012 год распространенность РАС среди детского населения составила 62 случая на 10000 (1 случай на 161 ребенка) и эти показатели постоянно увеличиваются. Согласно последним исследованиям, проведенным Центром по контролю и профилактике заболеваемости США (CDC, 2013 г.), частота встречаемости расстройств аутистического спектра (РАС) в 2000 году была от 5 до 25 случаев на 10000 детского населения, а в 2014 году уже достигла 1:68 человек [1, 2]. До настоящего времени нет единой этиологической концепции аутистических расстройств, однако, большинство ученых сходятся во взглядах, что РАС характеризуются генетическим полиморфизмом и фенотипической гетерогенностью [3]. Масштабные генетические исследования показали, что аутизм может быть ассоциирован с мутациями в генах, несущих информацию о нейротрансмиттерах, белках, отвечающих за их транспорт, белках, контролирующих межклеточные взаимодействия и миграцию нейронов во время развития мозга, а также, принимающих участие в эпигенетической регуляции генной экспрессии [4]. Важную роль в деятельности и созревании нервной системы играют различные нейрохимические системы (глу-таматергическая, ГАМКергическая, серотонинергическая, дофаминергическая и др.). Формирование ЦНС, созревание и развитие структур мозга, высшей нервной и психической деятельности в процессе роста ребенка основано на тесном взаимодействии нейромедиаторных систем и их нейротрансмиттеров в онтогенезе. Нейромедиаторы выполняют ключевую нейротрофическую функцию в ЦНС в периоды как эмбрионального, так и постнатального разви тия, причем, эта функция опережает нейротрансмиттерную функцию в ранние периоды развития ребенка [5]. Одним из наиболее распространенных ингибирующих нейромедиаторов головного мозга является гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), открытая еще в 1950 году, однако, роль которой до 60-х годов XX столетия оставалась неизвестной [6-8]. Интересен тот факт, что ГАМК образуется из главного возбуждающего медиатора глутамата путем его декарбоксилирования. ГАМК через оба типа своих рецепторов (ГАМКД и ГАМКВ) вызывает один и тот же основной эффект - снижает активность головного мозга [9]. Исследованиями показано, что при аутистических расстройствах отмечается повышение уровня глутамата, что обусловлено снижением активности фермента декарбоксилазы глютаминовой кислоты (GAD), ограничивающей его продукцию. Учитывая, что GAD преобразует глутамат в ГАМК, снижение уровня этого фермента вызывает последующий рост уровня глутамата. Высокий уровень глутамата является эксайтотоксичным, и может привести к нейродегенерации и когнитивной дисфункции [10]. Кроме этого, ряд исследователей (Cohen I.L. et al.) предположили, что ГАМК может выступать посредником формирования социально-избегающего поведения у людей с РАС, что вызвано дисфункцией ГАМКергической передачи в клетках Пуркинье мозжечка, что было многократно доказано при изучении структурных и функциональных дисфункций при данной патологии [11, 12]. Рядом исследований показано, что ГАМК и аденозин участвуют у млекопитающих в реализации толерантной приспособительной системы, которая заключается в снижении потребления О2, температуры тела и катаболизма с уменьшением активности головного мозга и других физиологических систем. В результате, значительно 28 Оригинальные статьи Вестник восстановительной медицины № 3^2018 увеличивается устойчивость организма ко многим экстремальным факторам [9]. Для нормального функционирования головного мозга, важное значение имеет баланс между возбуждающими и тормозными нейромедиаторами. Нарушение соотношения между тормозным нейромедиатором - ГАМК и возбуждающими - глутаматом и аспартатом - является одним из механизмов эпилептогенеза в головном мозге. Появление очага эпилептогенеза может быть при нарушении метаболических процессов, либо структурной целостности нейронально-синаптической системы мозговой ткани, которая учавствует в обработке и передаче биоэлектрических сигналов. Угнетение ГАМКерги-ческих синапсов приводит к нарушению контроля ГАМК над ионно-электролитным равновесием с последующим формированием стойкого синаптического потенциала деполяризации, что в дальнейшем приводит к нарастанию процесса возбуждения нейронов. Большинство противоэпилептических лекарств, так или иначе, стимулирует ГАМКергическую систему, что восстанавливает баланс возбуждающих и тормозных нейромедиаторов. Кроме этого, многие лекарственные препараты, обладающие успокаивающим, снотворным и даже наркотическим действием, активируют ГАМКа - рецепторы (диазепам, фенобарбитал, транквилизаторы и др.) [9, 13, 14]. Учитывая значимую роль нейротрансмиттерной дисфункции у детей с РАС, важной задачей реабилитационного процесса является коррекция патогенетических механизмов заболевания немедикаментозными способами. Одним из важных этапов в реабилитации детей-ин-валидов является санаторно-курортное лечение, где наряду с соблюдением санаторного режима, диетическим питанием, лечебной физкультурой, массажем, физиотерапевтическими процедурами, психологической коррекцией, медикаментозным лечением (при необходимости) в комплекс включаются природные физические факторы. Евпатория широко известна как детский курорт, климатические особенности которого имеют ряд преимуществ перед другими курортами. При комплексном лечении больных на курорте климат является основным фоном, на котором факторы внешней среды в их естественных сочетаниях воздействуют на организм. Климатолечение включает аэротерапию, талассотерапию, гелиотерапию, влияние которых на организм осуществляется воздействием на рецепторные поля (кожа, слизистые оболочки), включая дистантные рецепторы (зрение, слух, обоняние) и связанные с ними вышележащие отделы ЦНС - подкорковые образования и кору головного мозга [15, 16]. Талассотерапия (морские купания) усиливает секрецию желез слизистых оболочек, повышает солевой и азотистый обмен, увеличивает количество гемоглобина и эритроцитов, улучшает функции дыхания и кровообращения, увеличивает рост костей, укрепляет мышечную и нервную системы. Морские купания относятся к холодным кинезотерапевтическим процедурам и считаются тонизирующим методом лечения, положительно влияющим на реактивность организма, тренировку вегето-тро-фических функций, нормализацию процессов возбуждения и торможения, а также на эмоционально - психическую сферу [16, 17]. Одним из основных и традиционных форм лечебной физкультуры является гидрокинезотерапия - проведение физических упражнений в воде, выполняемых по назначению и под контролем врача с целью профилактики и лечения заболеваний. Она оказывает разностороннее действие на состояние психики, нервной, кардиореспираторной и опорно-двигательной системы организма. Одним из видов гидрокинезотерапии, широко применяемых в реабилитации, является лечебное плавание (ЛП) -применение различных видов плавания для лечения и профилактики различных заболеваний. Важной особенностью ЛП является совершенствование вдоха и выдоха, укрепление дыхательной мускулатуры, улучшение функции внешнего дыхания, равномерное воздействие на все без исключения органы и системы организма. Этот метод широко используется в реабилитации детей с психоневрологической патологией [18, 19, 20]. Одной из широко распространенных методик в Европе, США, Израиле, позволяющих восстановить поврежденные клетки мозга у детей с имеющимися нарушениями, является методика Гленна Домана (американский военный врач, физиотерапевт). В основе метода-маски Гленна Домана, лежит физиологическая реакция организма на недостаток кислорода в организме. Увеличение количества углекислого газа в крови активирует ствол мозга и рецепторы сонных артерий, в результате чего происходит рефлекторное расширение кровеносных сосудов, питающих мозговые структуры. Вследствие этого увеличиваются частота и глубина дыхания, улучшается общее состояние организма, пищеварение, зрение, нормализуется мышечный тонус, исчезают гиперкинезы и судорожная активность. Зоны головного мозга обогащаются кислородом и омываются кровью, что положительно влияет на состояние больного ребенка. Ребенок дышит собственным углекислым газом в течение 1 минуты. После снятия маски в течение нескольких минут ребенок продолжает совершать глубокие вдохи, затем дыхание возвращается к исходному уровню. Таких дыхательных упражнений рекомендуется делать до 40-50 раз в день, причем длительность упражнения увеличивают постепенно [21, 22]. В повседневной деятельности человек ежедневно испытывает на себе воздействие физиологической гипоксии, которая может формироваться, например, в скелетной мускулатуре при интенсивной мышечной работе, в мозговой ткани при значительном умственном напряжении, а также в печени, почках, органах желудочно-кишечного тракта при чрезмерном усилении их физиологической активности. Гипоксия не всегда должна рассматриваться исключительно как патологический феномен. Интересно отметить, что в отличие от гипоксии патологической, при физиологической гипоксии изменения активности органов и тканей носят кратковременный, обратимый характер. После кратковременных эпизодов гипоксии, период восстановления, как правило, протекает на фоне усиления аэробной составляющей энергетического обмена [23]. Широко используемым физиотерапевтическим методом с лечебным применением искусственно измененной воздушной среды, является нормоборическая гипокси-терапия. Это лечебное применение газовой гипоксиче-ской смеси (использование специальной аппаратуры), моделирующей чистый горный воздух с пониженным парциальным давлением кислорода. Лечебные эффекты данного метода (метаболический, бронходренирующий, иммуномодулирующий и др.) показаны при многих заболеваниях, в том числе при последствиях черепно-мозговых травм, дисциркуляторных энцефалопатиях I-II стадиях, астениях, депрессиях [18]. Таким образом, нами разработана методика адаптивного фридайвинга, сочетающего лечебное плавание с кратковременным произвольным заныриванием под воду (фридайвингом), когда ребенок самостоятельно Оригинальные статьи 29 Вестник восстановительной медицины № 3^2018 контролирует длительность пребывания под водой. Продолжительность заныриваний - от 1 до 6 сек. Такие кратковременные гипоксические эпизоды представляют «дыхательную гимнастику» для головного мозга. Занятия проводятся реабилитологом в бассейне с термальной минеральной водой в осенне-весенний период и в акватории моря в летнее время [24]. целью нашего исследования явилось изучение влияния разных видов аквареабилитации на нейромедиатор-ную активность у детей с расстройствами аутистического спектра. Материалы и методы Обследованы 69 детей, больных общими расстройствами психологического развития (F 84), поступивших на санаторно-курортное лечение (СКЛ) в «Евпаторийский военный детский клинический санаторий имени Е.П. Глинки» МО РФ, г. Евпатория в возрасте от 3 до 14 лет, которые составили общую группу (ОГ) обследования. Исследования проводились с февраля 2015 г. по декабрь 2016 г. Критерии включения в исследование были: дети с установленным диагнозом F 84 и имеющими инвалидность по данному заболеванию. Критерием исключения была коморбидная патология - эпилепсия (G 40) с ремиссией менее 3 лет, а также острые вирусные и бактериальные заболевания. Комплексное обследование детей включало осмотр педиатром, неврологом, психиатром, клиническим психологом. Оценка тяжести заболевания проводилась с помощью шкалы CARS. Сумме баллов от 30-37 (мягкая или умеренная степень аутизма) соответствовало 41 (59,4%) детей и 37-60 баллов (тяжелый аутизм) - 28 (40,6%) детей. Контрольную группу (КГ) составили 22 ребенка I и II групп здоровья, которые оздоравливались на Евпаторийском курорте. В зависимости от выраженности клинических симптомов, дети с РАС были разделены на две группы: группа А - 32 ребенка с выраженными симптомами гиперактивности, агрессии, аффективными состояниями; группа В - 37 детей с симптомами аутизма, без выраженных клинических проявлений группы А. Биохимические исследования включали определение в сыворотке крови содержания гамма-аминомасляной кислоты с использованием иммуноферментного набора для количественного определения in vitro ГАМК -«GABA ELISA Kit», Immun Diagnostik, Germany. Биоэлектрическая активность головного мозга исследовалась с помощью электоэнцефалографа (программа NeuroLab 2000 CDS г. Харьков) с проведением фоновой ЭЭГ и по возможности пациента, функциональных проб. Общая группа детей с аутизмом после ЭЭГ-обследования была разделена на 2 группы: группа С - 23 ребенка, имеющих фокальную эпилептиформную активность на ЭЭГ без клинических судорожных приступов (ФЭА) и группа D -46 детей - без эпилептических паттернов на ЭЭГ. Обследование детей проводилось до начала и после курса СКЛ. Общее СКЛ включало: сезонную климатотерапию, массаж классический ручной №10, лечебную гимнастику индивидуально №15, йодо-бромные ванны №10, T-36-35 °С, продолжительность 10-15 минут, через день. Для достижения поставленной цели ОГ детей с ОРПР были разделены на 3 группы.I группа - 23 ребенка, получивших общее СКЛ; II группа - 24 ребенка, которые на фоне СКЛ получили курс лечебного плавания (ЛП); III группа -22 ребенка, получивших на фоне СКЛ курс адаптивного фридайвинга (АФ). Комплекс ЛП (в зависимости от тяжести заболевания) включал 10-15 ежедневных занятий, T воды - 29-30 °С, с обучением и овладением навыками простых элементов плавания, либо обучением проплыва ограниченного расстояния и проведение в воде определенных физических упражнений при участии реабили-толога. АФ включал 10-15 ежедневных занятий, T воды -29-30 °С, с обучением и овладением навыками простых элементов плавания, а также обязательным овладением свободного ныряния в длину и глубину (фридайвинг) с помощью игровых ситуаций и предметов при участии реабилитолога. При АФ ребенок самостоятельно дозирует свое пребывание под водой (кратковременные -1-6 сек. гипоксические эпизоды). Занятия проводились в бассейне санатория с термальной минеральной водой. Статистический анализ данных проводили с использованием пакета программ STATISTICA v.6.0 (StatSoft Inc., USA). Описание количественных признаков выполнено с помощью средней арифметической и стандартного отклонения. Сравнительный анализ количественных переменных произведен при помощи t-критерия Стьюдетнта для независимых выборок. Различия считали статистически значимыми при p<0,05. Результаты исследования Показатели ГАМК у детей с РАС представленны в табл. 1. При оценке содержания ГАМК в сыворотке крови отмечено его достоверное снижение (p<0,05) в ОГ по сравнению с КГ. Уровень ГАМК в группе детей с выраженной гиперактивностью, агрессией и аффективными состояниями (гр.А) был достоверно (p<0,001) ниже в сравнении с КГ, в гр.В показатели были также снижены с меньшей достоверностью (p<0,05), а значения ГАМК в гр. А были достоверно ниже в сравнении с гр.В (p<0,05). Оценка показателей, учитывая наличие эпилептических паттернов на ЭЭГ (гр. С) выявила достоверное их снижение (p<0,001) в сравнении с КГ, в отличие отсутствия достоверных различий в гр. D (отсутствие эпилептических паттернов на ЭЭГ), и наличием достоверных различий показателей между группами (p<0,01). Таким образом, исходное состояние показателей ГАМК у детей с ОРПР выявило его достоверное снижение в ОГ, у детей с выраженными клиничесими симптомами гиперактивности, агрессии и аффективными состояния таблица 1. Показатели ГАМК в сыворотке крови у детей с ОРПР, M±m Г руппа/показатель оГ (n=69) Гр.А(п=32) Гр.в(п=37) Гр.с (п=23) Гр^ (n=46) кг (п=22) ГАМК, ммоль/мл 0,035±0,02 p<0,05 0,019±0,04 p<0,001 p1<0,05 0,051±0,05 p<0,05 0,012±0,03 p<0,001 p2<0,01 0,059±0,02 0,075±0,03 Примечание. р - достоверность различий показателей в сравнении с КГ; p1 - достоверность различий между гр. А и гр. В; р2 - достоверность различий между гр. С и гр. D. 30 Оригинальные статьи Вестник восстановительной медицины № 3^2018 ми, а также, у детей с аутизмом, на ЭЭГ которых имеются эпилептические паттерны. После проведенных комплексов лечения выявлена следующая динамика изучаемых показателей, представленных в табл. 2, табл. 3, табл. 4. После проведенного СКЛ в I группе отмечено достоверное повышение показателей ГАМК (p<0,05) у детей с ОРПР не имеющих в клинической симптоматике выраженной гиперактивности, агрессии и аффективных состояний, а также у детей, на ЭЭГ которых отсутствовала ФЭА (табл. 2). Во II группе (табл. 3), включающей в СКЛ курс лечебного плавания, показатели ГАМК достоверно повысились (p<0,05) в ОГ, с различной клинической симптоматикой, включая агрессию, гиперактивность и аффективные состояния, а также у детей, не имеющих на ЭЭГ эпилептических паттернов (p<0,01). В III группе (табл. 4), включающей в СКЛ курс адаптивного фридайвинга, показатели ГАМК достоверно повысились в ОГ (p<0,01), у детей с аутизмом и выраженной гиперактивностью, агрессией и аффективными приступами (p<0,001), а также, у детей с обычной клинической симптоматикой аутизма (p<0,05), в группе детей, на ЭЭГ которых имелись ФЭА (p<0,01) и в группе с отсутствием на ЭЭГ эпилептических-паттернов (p<0,05). обсуждение результатов Полученные результаты исследования свидетельствуют о снижении уровня ГАМК у детей с ОРПР в сравнении со здоровыми сверстниками. Выявлено значительное сни жение исследуемого нейромедиатора у детей с аутизмом и выраженными клиническими симптомами, которые характеризуют повышенное возбуждение нервной системы, интенсивность эмоциональных реакций, таких как гнев, агрессия, враждебность, что свидетельствует о важной роли ГАМК, как тормозного нейромедиатора. Нарушение баланса между системами возбуждения и торможения, например, в виде уменьшения концентрации ГАМК, приводит к развитию патологических нарушений в центральной нервной системе, нарушению работы нейротранс-миттерных систем в целом. Одной из важнейших функций ГАМК является деполяризующая (ингибирующая), которая является критически важной для нормальной пролиферации нейронов, их миграции, таргетинга, синаптогенеза и нарушение этого процесса в развивающемся мозге может приводить к патологическим изменениям. Выявленное снижение ГАМК у детей с аутизмом, имеющих ФЭА на ЭЭГ, свидетельствует о роли ГАМКергиче-ской системы в регуляции порога судорожной готовности, которая находится в тесной взаимосвязи с другими нейромедиаторными системами и осуществляется на пресинаптическом уровне. Изменение функции ГАМ-Кергических пресинаптических рецепторов, которые регулируют синтез и освобождение ГАМК, несбалансированность возбуждающих и тормозных процессов на протяжении длительного времени, сопровождается чрезмерными энергозатратами, которые требуют компенсаторного использования альтернативных путей энергетического метаболизма для обеспечения функционирования нейронов, в том числе и эпилептической таблица 2. Динамика показателей ГАМК в сыворотке крови у детей с ОРПР I группы в процессе санаторно-курортного лечения Показатель Группа I-оГ (n=23) I-А (n=12) I-в (n=11) I-с (n=7) I-D (n=16) до лечения 0,032±0,03 0,017±0,02 0,047±0,03 0,014±0,02 0,048±0,06 ГАМК, ммоль/мл после лечения 0,039±0,06 0,022±0,04 0,056±0,07 p<0,05 0,020±0,03 0,057±0,03 p<0,05 КГ (n=22) 0,075±0,03 Примечание. р - достоверность различий показателей в группах до и после лечения. таблица 3. Динамика показателей ГАМК в сыворотке крови у детей с ОРПР II группы в процессе санаторно-курортного лечения с курсом ЛП Показатель Группа II-оГ (n=24) II-А (n=11) П-в (n=13) II-с (n=9) I-D (n=15) до лечения 0,037±0,04 0,022±0,04 0,052±0,06 0,011 ±0,02 0,063±0,07 ГАМК, ммоль/мл после лечения 0,048±0,06 p<0,05 0,033±0,04 p<0,05 0,063±0,04 p<0,05 0,021±0,06 0,073±0,03 p<0,01 КГ (n=22) 0,075±0,03 Примечание. р - достоверность различий показателей в группах до и после лечения. таблица 4. Динамика показателей ГАМК в сыворотке крови у детей с ОРПР III группы в процессе санаторно-курортного лечения с курсом АФ Показатель Группа III-оГ (n=22) HI-а (n=9) III-в (n=13) III-с (n=7) III-D (n=15) до лечения 0,036±0,03 0,02±0,03 0,052±0,05 0,011±0,01 0,061±0,05 ГАМК, ммоль/мл после лечения 0,053±0,05 p<0,01 0,041±0,03 p<0,001 0,065±0,05 p<0,05 0,035±0,04 p<0,01 0,071±0,05 p<0,05 КГ (n=22) 0,075±0,03 Примечание. р - достоверность различий показателей в группах до и после лечения. Оригинальные статьи 31 Вестник восстановительной медицины № 3^2018 направленности. Таким образом, длительно существующий дефицит ГАМК при наличии нейротрансмиттерной дисфункции и нарушение процессов возбуждения и торможения, может приводить не только к стойким негативным клиническим нарушениям, нарушению развития и функционирования головного мозга, но и формировать эпилептическую активность, которая в дальнейшем, может проявляться в виде эпилептических приступов, что еще более усложняет реабилитацию детей с аутизмом и значительно ухудшает прогноз на социализацию и адаптацию детей. После проведенного лечения выявлено, что общее СКЛ повышает уровень ГАМК у детей с аутизмом, не имеющих исходно значительных отклонений в содержании данного нейромедиатора - дети в клинической картине которых отсутствовала агрессия, аутоагрессия, выраженная гиперактивность и аффективные приступы, а также, не имеющих на ЭЭГ ФЭА. Включение в курс СКЛ лечебной аквареабилитации, позволило значительно расширить контингент детей, имеющих положительные изменения в содержании ГАМК. Так, увеличилось его содержание при различной, в том числе возбуждающей симптоматике, однако, у детей, с эпилептическими ЭЭГ-паттернами показатели ГАМК значительно не изменились. Применение в реабилитационном курсе лечебного фридайвин-га, способствовало значительному повышению ГАМК во всех группах детей с аутизмом, в том числе и при выраженной агрессии, гиперактивности, афективных состояниях, а также, при ФЭА на ЭЭГ. Таким образом, можно говорить о том, что лечебное плавание, и, особенно, адаптивный фридайвинг обладают метаболичесими, ноотропными свойствами на нервную систему. Необходимо дальнейшее изучение влияния разных видов аквареабилитации (в контексте с изменениями других нейротрансмиттеров, нейротрофинов) на когнитивные, нейропротективные свойства нервной системы. выводы Выявлено, что у детей с ОРПР имеется снижение ГАМК -главного ингибирующего нейромедиатора головного мозга с более выраженными нарушениями у детей, имеющих выраженную гиперактивность, агрессию, аутоагрессию, аффективные состояния, а также, имеющих на ЭЭГ эпилептиформную активность. Установлено, что общее СКЛ благоприятно влияет на показатели ГАМК у детей с аутизмом с умеренно выраженной симптоматикой и без эпилептических паттернов на ЭЭГ. Отмечено, что включение в СКЛ курса лечебного плавания повышает уровень ГАМК у детей с аутизмом, имеющих различные клинические симтомы, не вызывая существенных изменений при наличии эпилептиформной активности на ЭЭГ. Установлено, что включение в курс СКЛ адаптивного фридайвинга способствует повышению содержания ГАМК при разной степени выраженности аутизма, при выраженных клинических симптомах гиперактивности, агрессии и аффективных состояниях, а также, и при эпилептиформной активности на ЭЭГ.

About the authors

T. F Golubova

Scientific Research Institute of Children’s Balneology, Physiotherapy and Medical Rehabilitation

Email: golubovatf@mail.ru

L. A Tsukurova

Kubansky Medical Institute

S. V Vlasenko

Scientific Research Institute of Children’s Balneology, Physiotherapy and Medical Rehabilitation

References

Supplementary files