Changes of the ST segment of foetal electrocardiogram and their correlations with the level of aspartate aminotransferase, alanine aminotransferase in diabetic pregnant women more than 30 years of age

Wstęp
Cukrzyca to zespół przewlekłych zaburzeń metabolicznych, który charaktryzuje się hiperglikemią wynikającą z defektu wydzielania i/lub działania insuliny. Prowadzi ona do zaburzeń w metabolizmie węglowodanów, białek, tłuszczów i w gospodarce wodno-elektrolitowej [1]. Choruje na nią ok. 0,3% kobiet w wieku rozrodczym [2]. Od 1826 r., kiedy to Bennewith po raz pierwszy opisał przypadek ciężarnej chorującej na cukrzycę, w medycynie perinatalnej – dzięki licznym badaniom klinicznym – opracowano standardy medyczne mające na celu ograniczenie powikłań grożących matce z ciążą powikłaną cukrzycą i jej potomstwu.
W ostatnim dziesięcioleciu obserwuje się znaczny wzrost liczby kobiet decydujących się na późne macierzyństwo. Wśród licznych powikłań, jakie niesie ze sobą starszy wiek ciężarnych i rodzących, jedno z głównych miejsc zajmuje właśnie cukrzyca. Wielu autorów dowodzi, że ryzyko wystąpienia cukrzycy w ciąży wzrasta wprost proporcjonalnie do wieku [3]. Badania kliniczne dowodzą, że u dojrzałych rodzących częściej występuje nie tylko cukrzyca przedciążowa, ale także ciążowa [4]. Ciąża u kobiet dojrzałych znacznie częściej niż u kobiet poniżej 35. roku życia kończy się drogą zabiegową. Wzrasta liczba wykonywanych cięć cesarskich zarówno nagłych, jak i elektywnych. Wśród wskazań nagłych najczęściej wymienia się zamartwicę wewnątrzmaciczną płodu, a zaawansowany wiek rodzącej i współistniejące schorzenia, w tym głównie nadciśnienie tętnicze indukowane ciążą i cukrzyca, stanowią najczęstsze wskazania elektywne. Wielu autorów twierdzi, że stan urodzeniowy donoszonego noworodka matek po 35. roku życia nie odbiega zbytnio od oceny noworodka młodej kobiety [5]. Niemniej jednak połączenie dojrzałego wieku rodzącej i jej obciążenie cukrzycą wskazuje na konieczność intensywnego nadzoru nad stanem płodu w czasie ciąży i porodu.
Nie ma jednoznacznej definicji określającej dobrostan i stan nieprawidłowy płodu. Wiadomo natomiast, że najczęstszą przyczyną zachorowalności i zwiększonej umieralności płodów i noworodków w okresie okołoporodowym jest przebyte niedotlenienie [6]. Adaptacyjne zdolności płodu do kompensacji niedoboru tlenu obejmują wiele mechanizmów obronnych. Na początku dochodzi w ustroju do redystrybucji przepływu krwi do najważniejszych narządów, czyli głównie do mózgu i serca. Drugą linię obrony stanowią kompensacyjne mechanizmy metaboliczne z czołowym udziałem beztlenowej glikolizy. Jeżeli mechanizmy te stają się niewydolne, dochodzi do nieodwracalnego uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego [6]. Celem śródporodowego monitorowania stanu płodu jest wykrycie jego potencjalnej dekompensacji i podjęcie w odpowiednim czasie skutecznej interwencji zapobiegającej powikłaniom. Główny przedmiot zainteresowania stanowi mózg, ale obecnie nie jest możliwe badanie jego czynności w czasie porodu. Można natomiast monitorować czynność serca płodu, a fakt, że jej patologiczne zmiany poprzedzają uszkodzenie mózgu, stanowi uzasadnienie rozwoju technik śródporodowego nadzoru serca płodu.
Elektrokardiografia płodowa jest relatywnie starą metodą nadzoru stanu płodu, a dzięki osiągnięciom technicznym i technologicznym w ostatnim czasie obserwuje się znaczny wzrost zainteresowania tym sposobem monitorowania. Badania nad wykorzystaniem elektrokardiografii płodowej w ocenie stanu płodu rozpoczął Cremer, który w 1906 r. za pomocą galwanometru uzyskał pierwszy elektrokardiogram płodowy w ciąży donoszonej. Przez następne lata wprowadzano wiele udoskonaleń technicznych, dzięki którym stało się możliwe uzyskanie w czasie rzeczywistym czytelnych zapisów. Po wielu latach badań klinicznych zostały także wypracowane wytyczne dotyczące interpretacji zapisów elektrokardiogramu płodowego, z których obecnie się korzysta.
System STAN®S21 stanowi połączenie kardiotokografii i bezpośredniej elektrokardiografii płodowej. Dokonuje on pomiarów odstępów R–R, z jednoczesną analizą zmian odcinka ST oraz załamka T. W celu pomiaru zmian amplitudy załamka T stosuje się współczynnik T/QRS, obliczany jako stosunek amplitudy załamka T do amplitudy zespołu QRS. Gdy płód odpowiada metabolizmem beztlenowym na hipoksję, występują zmiany morfologii odcinka ST i załamka T, wyrażone w systemie STAN w postaci epizodycznych wzrostów współczynnika T/QRS, wzrostu linii podstawowej i/lub dwufazowych odcinków ST [7, 8].
W czasie niedotlenienia może także dochodzić do zwiększenia stężenia pewnych substancji biochemicznych, które są uwalniane z komórki na skutek jej uszkodzenia spowodanego niedotlenieniem – są to tzw. markery niedotlenienia. Należą do nich m.in. enzymy: aminotransferaza asparaginianowa (AspAT) i aminotransferaza alaninowa (AlAT).
Zwiększenie stężenia AspAT, zlokalizowanej głównie w jądrze komórkowym, następuje podczas narażenia komórki przez dłuższy czas na działanie niekorzystnych warunków. Zwiększenie stężenia AlAT, która jest zlokalizowana w cytoplazmie, świadczy o niewielkim uszkodzeniu komórki i o krótkotrwałym działaniu czynnika uszkadzającego [9].

Cel pracy
Celem pracy jest ocena wpływu zmian morfolgii odcinka ST elektrokardiogramu płodowego, świadczących o śródporodowym niedotlenieniu, na stężenia biochemicznych markerów niedotlenienia – AspAT i AlAT – badanych po porodzie we krwi pępowinowej oraz określenie ich korelacji z pH krwi pępowinowej u rodzących z ciążą powikłaną cukrzycą.

Materiał i metody
Badaniami objęto 54 pacjentki w wieku ł 30 lat z ciążą powikłaną cukrzycą ciążową i przedciążową. Były to pacjentki rodzące w Klinice Medycyny Matczyno-Płodowej i Ginekologii Instytutu Centrum Zdrowia Matki Polki w Łodzi w Łodzi w latach 2006–2009. Analizę przeprowadzono w trzech grupach wiekowych: grupa I – 33 rodzące w wieku 30–34 lat, grupa II – 15 rodzących w wieku 35–39 lat, III grupę stanowiło 6 pacjentek ł 40. roku życia.
Do śródporodowego nadzoru płodu wykorzystano system STAN®S21, którego zasada działania opiera się na rejestracji, wizualizacji i bieżącej analizie bezpośredniej elektrokardiografii płodu.
STAN jest zintegrowanym systemem, który w sposób ciągły rejestruje częstość uderzeń i zapis elektrokardiograficzny serca płodu oraz czynność skurczową mięśnia macicy.
Sygnały rejestrowane w trakcie badania elektrokardiograficznego są analizowane w czasie rzeczywistym i archiwizowane w formie zapisu cyfrowego.
Elektrokardiografię płodową zastosowano u pacjentek z donoszoną (tzn. > 36. tygodnia) ciążą pojedynczą, z położeniem podłużnym główkowym płodów, u których w czasie ciąży nie stwierdzono chorób i nieprawidłowości w budowie serca i zaburzeń rytmu. Warunkiem włączenia do badania pacjentek poddanych nadzorowi aparatem STAN był rozpoczęty poród z rozwarciem minimum 2 cm i stanem po pęknięciu pęcherza płodowego. Badania dotyczyły oceny morfologii i zmian odcinka ST krzywej elektrokardiogramu płodowego ocenianego śródporodowo. Zgodnie z wytycznymi systemu STAN®S21 do nieprawidłowych zapisów elektrokardiograficznych zaliczano te, w których zarejestrowano: epizodyczny wzrost T/QRS, wrost linii podstawowej współczynnika T/QRS i/lub dwufazowy segment ST.
Bezpośrednio po porodzie pobierano krew pępowinową w celu oznaczenia równowagi kwasowo-zasadowej (pH) oraz stężeń AlAT i AspAT.
Do oznaczania parametrów równowagi kwasowo-zasadowej we krwi pępowinowej wykorzystano wieloprofilowy analizator serii ABL800 FLEX.
W celu oznaczenia stężeń AspAT korzystano z metody kinetycznej z zastosowaniem testu optycznego Wartburga z użyciem analizatora COBAS INTEGRA firmy ROCHE.
Aminotransferaza asparaginianowa katalizuje przeniesienie grupy aminowej pomiędzy L-asparaginianem a 2-oksyglutaranem. Powstały szczawiooctan utlenia NADH do NAD+ w reakcji katalizowanej przez dehydrogenazę jabłczanową. Spadek absorbancji mierzony przy długości fali 340 nm jest wprost proporcjonalny do ilości powstałego NAD+ i katalitycznej aktywności AspAT.
Prawidłowe stężenie dla noworodka w pierwszej dobie życia wynosi poniżej 109 U/l.
W celu oznaczenia stężenia AlAT korzystano z metody kinetycznej z użyciem testu optycznego Wartburga z wykorzystaniem aparatu COBAS INTEGRA firmy ROCHE.
Aminotransferaza alaninowa katalizuje reakcję przeniesienia grupy aminowej z L-alaniny na 2-oksyglutaran. Powstały pirogronian w reakcji z NADH, katalizowanej przez dehydrogenazę mleczanową, ulega redukcji do mleczanu, przy jednoczesnym utlenieniu NADH do NAD+. Spadek absorbancji mierzony przy długości fali 340 nm, jest wprost proporcjonalny do ilości powstałego NAD+ i katalitycznej aktywności AlAT.
Prawidłowe stężenie dla noworodka w pierwszej dobie życia wynosi poniżej 31 U/l.

Wyniki
Do porównania grup ze względu na zmienne mierzalne wykorzystano nieparametryczny test U Manna-Whitneya. Nie odnotowano istotnych statystycznie różnic w badanych grupach. W badanych grupach poród następował średnio w 39. tygodniu. Masa urodzeniowa noworodków nie różniła się istotnie statystycznie i zawierała sie w przedziale 2540–4550 g. Stan urodzeniowy noworodków nie różnił się istotnie w badanych grupach. Należy także podkreślić, że wyrównanie cukrzycy, określone przez średnią dobową glikemię i HbA1c, we wszystkich trzech grupach było bardzo podobne. Nie odnotowano także różnic w średnich stężeniach AspAT i AlAT (tab. I).
Do porównania grup rodzących poddanych śródporodowemu nadzorowi za pomocą systemu STAN, ze względu na badane zmienne jakościowe, wykorzystano test niezależności c2. W grupie pacjentek powyżej 40 lat odnotowano wyższy odsetek nieprawidłowego zapisu płodowego EKG (tab. II–V).
W celu oceny zależności między badanymi zmiennymi a poziomem pH krwi pępowinowej obliczono współczynnik korelacji rang Spearmana (R) i określono poziom istotności (p). Ze względu na pojedyncze przypadki zarejestrowanych epizodycznych wzrostów współczynnika T/QRS w dwóch badanych grupach nie określono korelacji (x) (tab. VI).

Dyskusja
Odcinek ST i załamek T są związane z repolaryzacją komórek mięśnia sercowego, która występuje przed kolejnym skurczem; jest to proces wymagający energii [10]. Wzrost amplitudy załamka T, współczynnika T/QRS, pojawia się w sytuacji ujemnego bilansu energetycznego w komórkach mięśnia sercowego [11]. Zjawisko to występuje w czasie niedotlenienia. Komórki, wykorzystując metabolizm beztlenowy, zaczynają produkować energię z zapasów glikogenu, co stanowi kompensacyjny mechanizm obronny [11]. W wyniku tego procesu dochodzi do produkcji kwasu mlekowego i jonów potasu, które wpływają na błonę komórkową, zmieniają jej potencjał i powodują zmianę kształtu załamka T – wzrost amplitudy. Obniżenie segmentu ST wraz z ujemnym załamkiem T obserwuje się w czasie niedotlenienia komórek mięśnia sercowego, gdy mięśniówka nie jest już zdolna do uruchomienia mechanizmów obronnych [10, 12]. W 1974 r. Pardi i wsp. [13] wykazali uniesienie odcinka ST w czasie doświadczalnej indukcji ostrego niedotlenienia u płodów owiec. W opublikowanej w 1976 r. pracy Rosen i wsp. przedstawili wyniki badań przeprowadzonych na płodach owczych, u których w czasie porodu wykorzystano elektrokardiografię płodową [11]. Jednoznacznie w nich stwierdzili, że progresywne zmiany odcinka ST – wzrost amplitudy załamka T elektrokardiogramu płodowego – odzwierciedlają śródporodowe niedotlenienie i poprzedzają załamanie wydolności układu krążenia. W pracy tej wykazano, że zmiany morfologii odcinka ST najczęściej korelowały ze zmianą prężności tlenu PO2, pH i deficytem zasad parametrów równowagi kwasowo-zasadowej określanej śródporodowo i poporodowo [11]. Liczni badacze po obiecujących wynikach badań z użyciem elektrokardiografii płodowej do śródporodowego nadzoru stanu płodu podjęli próbę określenia jej przydatności w odniesieniu do płodów ludzkich. W 1992 r. Westgate i wsp. opublikowali wyniki pierwszego badania z randomizacją, w którym stwierdzono, że przy użyciu systemu STAN do śródporodowej analizy odnotowuje się znaczną redukcję liczby porodów operacyjnych przy jednoczesnym obniżeniu częstości występowania kwasicy metabolicznej u płodu [14]. W pracy z 1994 r. Rosen i wsp. [8] udowodnili, że połączenie elektrokardiografii płodowej z jednoczesną analizą kardiotokograficzną przyniosło istotne statystycznie obniżenie odsetka porodów operacyjnych i zabiegowych bez wzrostu częstości występowania kwasicy u płodu.
Oprócz zmian w zapisach elektrokardiograficznych płodu obserwuje się podwyższone wartości wskaźników biochemicznych niedotlenienia, takich jak AspAt i AlAT [10, 15]. Wymienione wyżej substancje biochemiczne są uwalniane z komórki na skutek jej uszkodzenia spowodowanego niedotlenieniem i w diagnostyce klinicznej traktowane jako jego swoiste markery [16].
Aminotransferazy asparaginianowa i alaninowa są późnymi markerami ostrego niedotlenienia. Należy także podkreślić, że żaden z tych enzymów nie jest specyficzny dla mięśnia sercowego. W diagnostyce niedokrwienia mięśnia sercowego u osób dorosłych w chwili obecnej AspAt i AlAT ze względu na czas, po jakim pojawiają się w surowicy, nie są parametrami określanymi w pierwszym rzucie. Niemniej jednak ich zastosowanie w diagnostyce niedotlenienia jest niepodważalne [16]. Pomimo wieloletniego zainteresowania biochemicznymi markerami niedokrwienia przydatność ich oznaczania w diagnostyce śródporodowego niedotlenienia płodu nie została jednoznacznie określona. Zdaniem Białek i wsp. [17] stężenie AlAT dodatnio korelowało ze stanem pourodzeniowym noworodka wg skali Apgar oraz pH krwi pępowinowej. W badaniach Mollera i wsp. [18] stwierdzono wydłużenie odstępu QT w grupie noworodków urodzonych w stanie ciężkiego niedotlenienia okołoporodowego, korelujące ze wskaźnikami niedotlenienia tkankowego: pH, CK, CK-MB. Według Barberi
i wsp. [19] ciężka śródporodowa asfiksja jest związana ze znacznym zwiększeniem stężenia sercowych enzymów niedotlenienia. Według Błaszczaka zwiększone stężenia dehydrogenazy mleczanowej (lactate dehydrogenase – LDH) oraz AspAT w żylnej krwi pępowinowej mogą korelować z przebytym niedotlenieniem w trakcie porodu [20]. W badaniach Ziętka i wsp. wykazano tylko pojedynczy przypadek niespecyficznych zaburzeń repolaryzacji komórek mięśnia sercowego, które korelowały ze zwiększeniem stężeń LDH, AspAT oraz stosunku CK-MB, co jednak nie wpłynęło na dobry stan pourodzeniowy noworodka [21].
Zdaniem Yli i wsp. [22], którzy monitorowali za pomocą elektrokardiografii płodowej ciąże powikłane cukrzycą, w tej grupie stwierdza się częstsze występowanie zaburzeń w zakresie odcinka ST. Badacze uważają, że zmiany te nie są wykładnikiem niedotlenienia, lecz zmienionej zdolności miokardium do reagowania na stres związany z czynnością porodową.
W prezentowanych powyżej badaniach wykazano w trzech badanych grupach wiekowych rozkład zmian EKG płodowego (fetal electrocardiogram – FEKG) oraz ich korelację ze stężeniami AspAT i ALAT. Stwierdzono, że wystąpienie nieprawidłowości odcinka ST elektrokardiogramu płodowego było związane z większymi stężeniami AspAt i AlAT u rodzących z I grupy, czyli w wieku 30–34 lat.
Istotne statystycznie większe stężenia odnotowano podczas występowania zarówno epizodycznego wzrostu współczynnika T/QRS, jak i wzrostu linii podstawowej czy dwufazowego ST w elektrokardiogramie płodowym rejestrowanym z wykorzystaniem systemu STAN®S21. Pomimo że u rodzących powyżej 40. roku życia częściej rozpoznawano nieprawidłowe FEKG, nie odnotowano większych stężeń biochemicznych markerów niedotlenienia w tej grupie.
W I grupie rodzących, u których obserwowano obecność epizodycznego wzrostu T/QRS lub/i dwufazowego ST, występowały istotne statystycznie korelacje pomiędzy pH krwi pępowinowej a stężeniem AspAT. Są to korelacje ujemne i dość silne, wraz ze zwiększeniem stężenia AspAT obserwuje się spadek pH.
Ze względu zbyt niską liczebność badanej grupy, w szczególności pacjentek powyżej 40. roku życia, autorzy niniejszej pracy uważają, że sformułowane przez nich wnioski mają średnią wartość kliniczną i wymagają dalszych obserwacji.

Wnioski
U rodzących w wieku 30–34 lat, obciążonych cukrzycą ciążową i przedciążową zmiany odcinka ST w elektrokardiogramie płodowym są związane z istotnie statystycznie większymi stężeniami AspAT i AlAT. Wyższe wartości stężenia AspAt korelują z niższym pH we krwi pępowinowej płodu.
U rodzących powyżej 35. roku życia nie stwierdza się zależności pomiędzy nieprawidłowościami odcinka ST elektrokardiogramu płodowego a wartościami stężeń markerów niedotlenienia – AspAt i AlAT.
Stężenia AspAt i AlAt określane u rodzących powyżej 35. roku życia nie korelują z pH krwi pępowinowej, nie są więc przydatnymi markerami poporodowej oceny wyrównania metabolicznego płodu.

Piśmiennictwo
1. Czech A, Cypryk K, Czupryniak L, Grzeszczak W. Zalecenia kliniczne dotyczące postepowania u chorych na cukrzycę. Stanowisko Polskiego Towarzystwa Diabetologicznego. Diabet Dośw Klin 2009; 9 (supl. A): 1-42.
2. Wilczyński J, Cypryk K. Cukrzyca. W: Ciąża wysokiego ryzyka. Bręborowicz G (red.). OWN, Poznań 2006; 933-65.
3. Roman H, Robillard PJ, Julliem C. Pregnancy beyond age 40 in 382 woman. J Gynecol Obstet Biol Reprod (Paris) 2004; 33: 615-22.
4. Muhieddine AF, Nassar AH, Ihab MU, et al. Impact of advanced maternal age on pregnancy outcome. Am J Perinatol 2002; 19: 1-7.
5. Paulson RJ, Boostanfar R, Mor E. Pregnancy in the sixth decade of life: obstetric outcomes in woman of advanced reproductive age. JAMA 2002; 288: 2320-3.
6. Greene K, Rosen KG. Intrapartum aphyxia. In: Fetal and Neonatal Neurology and Neurosurgery. Levene M, Lilford R, Bennett M, Punt J (eds.). Churchill Livingstone, Edinburgh 1995; 265-72.
7. Rosen KG. Intrapartum fetal monitoring and the fetal ECG-time for change. Arch Perinat Med 2001; 7: 7-12.
8. Rosen KG, Luzietti R. The fetal electrocardiogram: ST waveform analysis during labour. J Perinat Med 1994; 22: 501-12.
9. Naskalski JW. Standaryzacja oznaczeń enzymów w diagnostyce medycznej. Bad Diagn 1997; 3: 1-4.
10. Marvell CJ, Kirk DL, Jenkins HM, Symondes EM. The normal condition of the fetal electrocardiogram during labour. Br J Obstet Gynaecol 1980; 87: 786-96.
11. Rosen K, Isaksson O. Alterations in fetal heart rate and ECG correlated to glycogen, creatine phosphate and ATP levels during graded hypoxia. Biol Neonate 1976; 30: 17-24.
12. Markwitz W. Zastosowanie pulsoksymetrii i elektrokardiografii płodowej w diagnostyce stanów zagrożenia płodu podczas porodu. Klin Perinat Ginekol 2002; 24: 3-97.
13. Pardi G, Tucci E, Uderzo A. Fetal electrocardiogram changes in relation to fetal hart rate during labour. Am J Obstet Gynecol 1974; 118: 243-250.
14. Westgate J, Harris M, Curnow JS, Greene KR. Randomised trial of cardiotocography alone with ST waveform analysis for intrapartum monitoring. Lancet 1992; 340: 194-8.
15. Murphy K, Russell V, Johnson P, Valente J. Clinical assessment of fetal electrocardiogram monitoring in labour. Br J Obstet Gynaecol 1992; 99: 32-7.
16. Dębińska-Kieć A, Naskalski JW. Diagnostyka laboratoryjna z elementami biochemii klinicznej. Wyd. 2. Urban & Partner, Wrocław 2002.
17. Białek P, Kocyłowski R, Libudzic A. Wpływ zagrożenia życia płodu podczas porodu na obecność i stężenie aminotransferazy alaninowej i asparaginowej oraz troponiny I we krwi pępowinowej po urodzeniu. Perinat Neonat Ginekol 2008; 1: 193-6.
18. Moller JC, Thielsen B, Schaible TF, et al. Value of myocardial hypoxia markers (creatine kinase and its MB-fraction, troponin-T, QT-intervals) and serum creatinine for the retrospective diagnosis of perinatal asphyxia. Biol Neonate 1998; 73: 367-74.
19. Barberi I, Calabro` MP, Cordaro S, et al. Myocardial ischaemia in neonates with perinatal asphyxia. Electrocardiographic, echocardiographic and enzymatic correlations. Eur J Pediatr 1999; 158: 742-7.
20. Błaszczak G. Równowaga kwasowo-zasadowa a aktywność enzymów CK, GOT, GPT, LDH we krwi żyły pępowinowej donoszonych noworodków. Ginekol Pol 1997; 68: 515-7.
21. Ziętek M, Celewicz Z, Zytkiewicz B, Ronin-Walknowska E. Porównanie zapisów płodowych EKG ocenianych metodą STAN S21 z zapisami EKG noworodkowymi, w powiązaniu z enzymatycznymi wykładnikami niedokrwienia oraz wskaźnikami równowagi kwasowo-zasadowej we krwi pępowinowej. Ginekol Pol 2004; 75: 825-30.
22. Yli BM, Kallen K, Stray-Pedersen B, Amer-Wahlin I. Intrapartum fetal ECG and diabetes. J Matern Fetal Neonat Med 2008; 21: 231-8.