Диагностическое значение стероидных профилей мочи

Стероидные профили (СП) мочи, являющиеся наиболее ценными диагностическими тестами заболеваний, связанных с нарушениями синтеза и метаболизма стероидных гормонов, обладают рядом преимуществ перед другими видами анализов. Так, в профильном анализе возможность использования абсолютной величины как простой переменной и сравнения ее с нормой частично значима и не главная, на первое же место выходит соотношение одних величин с другими. Следующая важная особенность заключается в том, что определяются родственные соединения, взаимосвязанные своим происхождением в организме, и эта связь между компонентами является количественной, что дает уникальную информацию для понимания происхождения каждого компонента в отдельности. Третье достоинство - для диагностики наряду с известными пиками стероидов можно использовать информацию о неизвестных веществах [26]. Распространенные сейчас иммунологические методы анализа, позволяющие быстро определять гормоны в крови, не могут превзойти СП по качеству и количеству получаемой информации, а при определении андрогенов в клинике вполне могут конкурировать с ними [61]. Кроме того, иммунологические методы ограничены имеющимся набором реагентов (антител).

Цель настоящего обзора - продемонстрировать большие диагностические возможности определения эндокринных нарушений по анализу СП мочи, полученных традиционным методом капиллярной газовой хроматографии. Впервые термин “профиль” был введен в 1971 г. Е. Homing [33] и применен к результатам анализа сложной смеси стероидов, представленных в форме графической кривой, полученной именно этим методом. Нарушение активности ферментов, участвующих в синтезе стероидных гормонов, лежит в основе многих эндокринных заболеваний и приводит к изменению соотношений индивидуальных стероидов между собой, что находит свое отражение в СП мочи. В качестве примера на рис. 1 представлены полученные нами типичные СП здоровой женщины и больной гиперандрогенией. Для пояснения происхождения стероидов на рис. 2 дана схема основных путей биосинтеза и метаболизма стероидных гормонов, и также .ферментов, принимающих в этом участие; схема выполнена по материалам Ц7].

С. Shackleton и соавт., первыми применившими этот вид анализа, был составлен и прокомментирован атлас типичных СП здоровых и больных людей [57]. С целью диагностики необходимо сравнивать полученные кривые с имеющимися в атласе. Для постановки большинства диагнозов вполне достаточно измерить соотношения индивидуальных стероидов между собой, эти соотношения различаются у здоровых людей и больных с эндокринными заболеваниями [59].

Для определения СП используют мочу, плазму крови [77], внутриглазную жидкость [72], амниотическую жидкость [59], фолликулярную жидкость из яичников [70], семенники [39] и другие стероидогенные ткани и биологические жидкости. Исследование мочи имеет преимущество перед исследованием других биологических объектов, так как позволяет учесть всю сумму синтезируемых организмом веществ за определенный промежуток времени (как правило, за сутки) и тем самым не зависит от циркадных ритмов и эпизодических колебаний уровня гормонов в крови.

Абсолютные нормы величин экскреции стероидов у здоровых людей, по данным разных авторов, различаются между собой в зависимости от использованных методик [54, 55]. С целью количественной интерпретации СП при сравнении данных, полученных в 24 лабораториях Нидерландов и Бельгии, эти нормы были установлены для многих стероидов (Ап, Et, Pel, THF и др. - см. “Примечание” в конце статьи) здоровых людей О возрастных групп, а также были определены нормальные соотношения Et/An, THF/allo-THF, tHe/THF (например, для женщин 17-50 лет они составляют 0,7-1,9, 0,7-3,9. 12-2,8 соответственно). Дана и дискриминанта Ван де Кальсейде, показывающая вероятность наличия поликистоза яичников, вычисляемая по формуле 0,09 • (Ап + Et + I l-OH-An + An/Et). в норме она должна быть менее 3 [73]. В другой работе, кроме установленных нормальных границ экскреции стероидов у детей, было продемонстрировано, что в процессе их развития экскреция метаболитов кортизола коррелирует с изменениями массы тела, а величина экскреции андрогенов резко возрастает и в конце пубертатного периода достигает уровня, характерного для взрослых [32]. Представлены уровни экскреции фракций 17-КС (Ап. Et, DHEA. H-keto-An. 11-OH-An, ii-OH-Et) у женщин в постменопаузальном периоде. Кроме того, показано, что у лиц, употребляющих табак, их экскреция повышена от 2 до 44% по сравнению с некурящими [38]. Также изучен уровень кортизола и его метаболитов в моче до и после введения АКТЕ [29].

те

Яп

et

ап        пня А

Рис. 1. СП здоровой женщины в возрасте 32 года (а) и больной с гиперандрогеиией надпочечникового происхождения (б).

Холестерин

I p-teOscc I

I—<

Прегненолон —

,I

га

й

I

$

|| —77а - Гиароксипрегненолон -

I

о

<ъ

к

DHEP

Рис. 2. Схема основных путей биосинтеза и метаболизма стероидных гормонов.

3fi-ол- дегидрогеназа               изомераза

—Дндростендиол

Г..'. 1

' П ’ П ’

стерон —| \—17а-Гидроксипрогестерон —I I-»- Андростендион

'                                               Aj__

Прогестерон

P - PSd\ 21- гидроксилаза

H-------- ---------------------------

77-Дезоксикортикостерон П-Дезоксикортизол (S) \ (ДОС)              \               \

,--- L-4---------- X I ?

Р - 450\ HJ3 - гидроксилаза .

I--- _f--- __-----------

Кортикостерон (оу \ Кортизол (Г)

<Х,>9 - ТНЛЫо       <хр-

J

Тестостерон

|       \P-P50 ароматаза

Эстрадиол

КОрГиЗОН 1С.)

г

Эстро

7<? -гидроксилаз^ /8 - ол-дегидрогеназа         ?        ‘ Альдостерон

х                       \

THE ар-ТНВ dJi-THDOC oLJB-THE Pd,atto-Pd Pt cLfi-THS До, Et Эстриол

гррГкортол 11-оН-fln,Et 11-Keto-An,Et                  рр-Корт ал он

2/-Гидроксилазный дефицит проявляется повышением уровня экскреции предшественников (17а-ОН-прогестеро- па. 17а-0Н-Ри, РТ и Pt’one) и низким уровне^ продуктов 21-гидроксилазной ферментативной ступени - метаболитов кортизола, а также доминированием 5а-гидроксилированных СрОз-метаболитов (ll-keto-Ап, 11-ОН-Ап) над 5р-гидрокси- лированиыми гомологами (11-keto-Et, 11-OH-Et). В неона- талвдом периоде у бальных отмечается очень высокое соотношение 16а-ОН-прегненолон/16а-ОН-ОНЕА [59]. Одновременное определение нескольких предшественников и продуктов 21-гидроксилазиой ферментативной ступени важно для постановки диагноза. Определение по одному показателю (например, увеличение уровня прегнентриола в сравнении с уровнем прегнантриола) может привести к ошибке [711. Приобретенный дефицит 21-гидроксилазы надежно определяется по анализу мочи (не обязательно собранной в течение суток). Характерные величины соотношения стероидов. важных для диагностики, следующие: 17а-ОН-прегне- иолон/THF + THE + 5а-ТНЕ — 0,17-0,42 (норма 0,017-0,10), Pt/метаболиты кортизола - 0,17-0,99 (норма 0,03-0,15), прег- нантриолон/коргизольные метаболиты - 0,08-0,2 (норма

1. 017-0,10). Причем при слабых формах этого заболевания сывороточный уровень 17а-ОН-прогестерона может оставаться нормальным [60].

1 lft-Гидроксилазный дефицит проявляется ничтожно малой экскрецией метаболитов кортизола и повышением уровня An. Et. THS. в неонатальном периоде диагностически ценно определение Зр-ОН-5-ен стероидов и 6a-OH-THS [34, 59]. СП больного 13 лет свидетельствует о гиперсекреции DOC. THS, allo-THS и гексагидро-И-дезоксикортизола [62].

Комбинированный 21-гидроксилазный и 1 ^-гидроксилазный дефицит был также описан. При этом, помимо прочих показателей, изучались и стероиды мочи [16].

Дефицит 3$-дегидрогеназы выражается в снижении синтеза F и альдостерона. В работе [75] представлен СП 21-летнего больного, принимающего гидрокортизон; феноменом явилось повышенное количество An, Et и прегнентриола, что авторы объясняют периферической активностью Зр-дегидроге- назы. Ранее отмечали, что дефицит этого фермента трудно дифференцировать при легких формах заболевания. Однако данную патологию можно диагностировать у новорожденных по резкому увеличению выделения с мочой 16-OH-DHEA и 16-ОН-прегненолона [76].

17а.-Гидроксилазный дефицит (17a-OHSD) выражается в сниженном синтезе андрогенов, эстрогенов и F. О гиперактивности надпочечникового синтеза свидетельствует доминирование метаболитов кортикостерона и 11-дезоксикортикостерона (5а-ТНВ и ТНВ). Типичным для этих заболеваний являются половой инфантилизм, гипертония и гипокалиемия. СГ1 при этой патологии весьма характерен и показывает высокое отношение С₂рстероида к Сщ-стероидам [11]. Идентифицированы новые метаболиты - производные 5-прегне- нолона, 5-прогестерона и др. ]4].

17,20-Лиазный дефицит - редкое заболевание, до сих пор описано всего несколько случаев. Вероятно, оно связано с 17а-гидроксилазным дефицитом и выражается в низкой продукции Сщ-стероидов и высокой экскреции кортикостероидных метаболитов. Уровень Pd и Pt может быть также увеличен [12, 51, 59].

Комбинированный 17а-гидроксилазный и 17,21-десмолазный дефицит обнаружен у детей с врожденными нарушениями стероидогенеза. Анализ стероидов мочи показал увеличение количества метаболитов прогестерона (Pel, 11-oxoPci) и кортикостерона (ТНВ и 5а-ТНВ), снижение экскреции метаболитов кортизола и кортизона (THF, 5a-THF, THE), а также DHEA, An, Et. Причиной заболевания является точечная мутация гена, кодирующего цитохром Р-450_с . приводящая к снижению его активности [74].     ¹⁷

Кортизол-llfi-дегидрогеназный дефицит (//(3-/7//). Врожденный дефицит этого фермента является редкой, ио часто фатальной причиной минералокортикоидной гипертонии. Описан всего один случай врожденного недостатка этого фермента у больного 21 года [65]. В большинстве случаев диагноз может быть поставлен по СП мочи, характеризующимся повышением отношения суммы (5(3-THF и 5a-THF) метаболитов к метаболиту кортизона (THE) и повышением экскреции иеконъюгированиых метаболитов кортизола (F. бр-гидрокси-F и 20а-дигидрокси-Р) [58]..Причем уровень F в сыворотке больных часто остается нормальным, в связи с чем анализ крови не позволяет выявить патологии, ио экскреция свободного F обычно повышена. Хотя о существовании 1113- ОН известно с 1960 г., его физиологическое значение было раскрыто лишь недавно [65]. Вероятно, что один и тот же фермент обладает двуми видами активное™: кортизол-11р-дегид- рогеназной, превращающей F в Е, и 11-кеторедуктазной, катализирующей обратную реакцию. Известны препарат и вещество, способные ингибировать 1 ip-дегидрогеназу, это - ликворайс и карбеноксолон [6, 44. 64]. lip-DH часто сопровождается изменениями активности 5а(Р)-редуктазы и синдромом избыточной продукции минералокортикоидов (43]. 1 lp-DH бывает не только врожденным: так. важный, но трудно диагностируемый алкогольный псевдокушинга синдром, связанный с недостаточностью именно этого фермента, можно обнаружить по СП. Впрочем, и другие заболевания печени также могут сопровождаться его недостатком [бб].

Кортизонредуктазный дефицит выражается в превращении всего F в Е, причиной чего является дефект в 11-кеторедук- тазе. Высокая продукция надпочечниковых андрогенов вызывает гирсутизм. Для СП характерен очень высокий уровень экскреции THE и низкий уровень THE, 5a-THF и кортолов. Эго заболевание описано у трех женщин, из них две сестры, страдающие нарушением менструального цикла и гирсутизмом [53].

5а.-Редуктаза определяет андрогенный эффект в тканях- мишенях. обусловленный превращением Т в 5a-DHT. Последнее время ей уделяется большое внимание. Повышенная активность этого фермента в коже проявляется гирсутизмом [7] н уменьшением соотношения T/5o.-DHТ [56], а в печени она может быть измерена по соотношению а- и р-метаболитов [50]. Вероятно, что увеличение активности 5а-редуктазы - основной дефект при поликистозе яичников. Особенно важно, что повышение активности 5а-редуктазы при этом заболевании наблюдается одновременно и в печени и выражается в высоком отношении 5а-метаболитов к 5р-метаболитам F, а также Ал к Et [1. 63]. Эти особенности целесообразно использовать для дифференциальной диагностики синдрома поликистозных яичников (СПКЯ) и выбора правильной тактики.лечения, так как СП является превосходным методом для изучения соотношения а- и р-метаболитов в моче и,' кроме того, позволяет выявить и другую причину гиперан- дрогении - дефицит 21-гндроксилазы и Зр-HSD.

Обнаружение повышенной 5а-редуктазной активности пред полагает возможность применения для лечения СПКЯ лекарственных препаратов - ее ингибиторов. Так, финастерид [67]. принадлежащий к классу азастероидов, непосредственно воздействует на этот фермент, причем не обладая сродством к андрогенным рецепторам, вызывает у мужчин биохимические и клинические явления, сходные с псевдогермафродитизмом с наследственной недостаточностью 5а-редуктазы. При этом подавляется активность фермента как в коже, так и в печени. Соотношение в моче Et/An. 1 ip-OH-Et/1 ip-OH- /\п. THF/allo-THF повышено по сравнению с контрольной группой, что свидетельствует об ингибировании 5а-метабо- лизма С19- и С21-стероидов, причем изменение происходит и в печени, и на периферии [37]. Неконкурентным ингибитором 5а-редуктазы является 17р-эстрадиол [49], мощными конкурентными же свойствами по отношению к тестостерону обладают 3-нитростероиды [27]. Патентуются и другие ингибиторы этого фермента, принадлежащие к различным классам химических соединений [5, 25]. Отношение 5а-метаболи- тов Сщ- и С2]-стероидов к 5р-метаболитам является наиболее надежным для диагностики [52] псевдогермафродитизма, по его величине у мужчин с этим заболеванием можно выявить дефицит 5а-редуктазы [9, 35]. У детей трудно точно измерить соотношение андрогенов Et/An ввиду их малой экскреции, поэтому диагноз рекомендуют ставить по величине соотношения THF/allo-THF [36].

С помощью определения СП можно установить происхождение гиперандрогении по отношению пиков DHEA к Ап и Et. I ак. при надпочечниковой гиперандрогении уровень DHEA резко увеличен и при сравнении соизмерим с уровнем Ан и Et или даже его превосходит, если же гиперапдрогения яичникового генеза - относительная величина DHEA незначительна [15].

СП синдрома Иценко~Кушинга весьма специфичен и характеризуется высоким уровнем экскреции Cjg- и С₂1-мета- болитов кортизола. Отмечается повышение печеночной 5а- редуктазиой и lip-OH-депщрогеназной активности, следствием чего является доминирование 5(3- и 11р-ОН метаболитов стероидов [52]. Типичным является увеличение отношений THF к THE и THF к 5a-THF [59]. При этом заболевании СП рекомендуется в качестве скринингового исследования для выявления ранней стадии патологии над-- почечников. Для диагностики имеет значение содержание в моче 6p-OH-F. 20a-OH-F, F и соотношение их метаболитов, что важно для дифференцирования гипоталамо-гипофизар- ных нарушений от заболеваний опухолевого генеза [28, 30].

Синдром Конна связан со снижением активности фермента, превращающего В в альдостерон. Специфическим маркером при этом заболевании является повышение уровня 18- гидрокси-F и 18-okch-F. что позволяет дифференцировать его от псевдогипоальдостеранизма, при котором повышена экскреция только тетрагидроальдостерона [10, 21, 69]. СП больного в возрасте 2,5 лет, страдающего врожденным гипоальдостеронизмом, показывает увеличение количества ТНВ. aUo-THB. 18-ОН-ТНА и 18-ОН-ТНВ [62].

Фракции глюкуронидов и сульфатов стероидов важны для диагностики в случае их раздельного определения. Анализ сульфатов ДНЕА и Ап во фракциях 17-КС мочи имеет значение для определения не только заболеваний коры надпочечников, но и неэндокрииных заболеваний [46]. Соотношение сульфаты/глюкурониды уменьшается с возрастом и не зависит от пола. У больных гипертензией, гипотензией, ожирением, гиперлипидемией и сахарным диабетом это отношение достоверно ниже, чем у группы контроля, что в основном обусловлено снижением экскреции сульфатов кетостероидов. Величину отношения, сульфаты/глюкурониды можно рассматривать как параметр, характеризующий функцию коры надпочечников [47]. После разделения фракций стероидов на моноглюкурониды, моносульфаты и двойные конъюгаты было продемонстрировано воздействие на СП антибиотика окситетрациклина, который преимущественно влиял па глюкурониды [24].

Беременность. Имеется всего несколько работ, посвященных изучению СП при беременности. Так, при разработке количественного метода анализа стероидов приведен СП мочи беременной, который очень характерен. В нем идентифицировано 35 стероидов, причем некоторые из них не бьши описаны в моче беременных ранее [23]. 2а-Гидроксилиро- ванные стероиды (2а-гидрокси-4-прегнан-3,20-дион и др.) обнаружены в моче женщин на 39-й неделе беременности. Местом их образования, вероятно, является печень плода [8]. Изучено влияние медроксипрогестерона ацетата на СП. при этом не выявлено количественных и качественных различий по сравнению с контролем. Это объясняется тем. что препарат не.влияет на метаболизм прогестерона, эстрогенов и других фетоплацентарных стероидов [79]. Сульфатную фракцию стероидов беременных целесообразно применять для диагностики плацентарно-сульфатазного дефицита (PSD), препятствующего гидролизу и ароматизации Зр-гидрокси-5-ен сульфатов стероидов и как следствие образованию из них эстрогенов [59]. При этом заболевании измерение уровня DHEA и суммы 17-КС неинформативно вследствие их значительных вариаций, однако СП характеризуется повышенным количеством 5а-редуцированных стероидов, а также 16а-ОН- DHEA, АТ и низкой экскрецией эстриола [31]. Следует отметить, что профили моносульфатной фракции в случае PSD очень похожи на нормальные профили у детей в неонатальном периоде, за исключением отношения 16§, 18-дигидрокси- DHEA к 16a-OH-DHEA [68]. Определение СП можно использовать для диагностики и суждения об эффективности лечения больных с выраженным гестозом — полиморфным синдромом, часто осложняющим течение беременности, который может явиться причиной материнской смертности. При данной патологии наблюдается резкое снижение уровня экскретируемых Pd. эстриола, 11-ОН-Ан, 11-OH-Et и 16-ОН- DHEA. связанное с генерализованными метаболическими нарушениями. При успешном лечении концентрация указанных стероидов нормализуется [44].

Эстрогенные СП имеют потенциально большие, но неиспользованные возможности в диагностике 118, 19]. У мужчин и у женщин, беременных и небеременных, в моче бьши выявлены 50 метаболитов эстрогенов-, из них 19 неизвестных ранее. При этом рассматриваются возможности применения профилей эстрогенов для диагностики различных заболеваний [20]. Показано влияние вегетарианской и обычной нищи на экскрецию эстрогенов у молодых женщин, из чего делается вывод, что волокнистая пища оказывает значительное действие на метаболизм эстрогенов [3].

Рак. СП как скрининг-метод применяли для диагностики рака надпочечников |42]. Значительное увеличение уровня 16a-OH-DHEA отмечено у девочки в возрасте 13 мес. страдающей вирилизирующей адренокортикоидной карциномой; после хирургического удаления опухоли СП нормализуются [62]. Измерение отношения Et/Cli рекомендовано для скрининговой диагностики рака эндометрия, снижение его свидетельствует о предрасположенности к этому виду рака [48].

Другие области применения СП. Довольно большие работы проведены с целью выявления анаболических допингов в моче спортсменов, изучены продукты их конверсии в организме и влияние на СП. Это проливает свет на свойства и активность ферментных систем, участвующих в катализе реакций стероидов, в связи с чем такие исследования важны для понимания механизмов протекания метаболических процессов ряда заболеваний. Измерение свободных и конъюгированных кортикостероидов в моче атлетов при физической нагрузке проведено в работе [78]. СП после приема анаболических веществ - метандиенона, бодденона, станозолола и нортестостерона также установлены некоторыми авторами [13, 40]. Изучен метаболизм анаболиков стенболонацетата [22], формеболона |41] и 17а-метилтестостерона у мужчин в возрастных группах от 26 до 53 лет [14].

Таким образом, СП являются незаменимыми диагностическими тестами как эндокринных, так и ряда неэндокринных заболеваний. К сожалению, в нашей стране, судя по опубликованной литературе, диагностика с использованием СП почти не проводится. Хочется надеяться, что большая диагностическая ценность привлечет к ним должное внимание. Детальному анализу некоторых аспектов методических вопросов, связанных с их получением, посвящена работа, опубликованная нами ранее [2].

П р и м е ч а и и е. Андростерон (Ап), андростентриол (At), вещество Рейхштейна (S), гидрокси (ОН), дегидроэпиандростерон (DHA), 5а-дигидротестостерон (DHT), кортизол (F), кортизон (Е), кортикостерон (В), прегнандиол (Pd). прегна- иолон (Рп), прегнантриол (Pt), прегнантриолон (Pt’one), тестостерон (Т), тетрагидро (TH), холестерин (Ch), этиохолано- лон (Et).