Первичное повреждение вещества головного мозга инициирует долгосрочные вторичные патофизиологические изменения на клеточном и молекулярном уровнях, определяющие в итоге выраженность процесса ремоделирования нервной ткани в послеоперационном периоде и, конечно, функциональный результат. Последние определяются комплексом одновременно развивающихся патогенетических и саногенетических механизмов. В условиях очаговых повреждений головного мозга патогенетическими звеньями травматической болезни будут являться аксональный и нейрональный некрозы, нарушение метаболизма нервной ткани, oксидативный стресс, эксайтoтоксичность и нейрoвоспаление. Наряду с патогенетическими происходит активация и саногенетических звеньев, которая включает внутриклеточную регенерацию, ремиелинизацию и нейропластичность [2, 4, 5, 13]. Кроме того, травматическая болезнь сопровождается развитием синдрома смешанного антагонистического ответа, который характеризуется высвобождением как про-, так и противовоспалительных цитокинов. Провоспалительные цитокины могут инициировать процессы деструкции клеточных мембран и последующее высвобождение в системный кровоток внутриклеточных нейроспецифических белков, способствующих вторичному иммуно-воспалительному повреждению вещества головного мозга [1, 8, 10, 11]. Данный процесс реализуется за счет аутокринных, паракринных, эндокринных гуморальных межклеточных и межсистемных взаимодействий интерлейкинов, факторов некроза опухолей, хемокинов, интерферонов, колониестимулирующих и ростовых факторов, которые определяют функциональную активность отдельных нейронов и астроцитарной глии в зоне первичной альтерации, а также их способность к пролиферации, дифференцировке и выживаемости нейронов. Эти факторы определяют конечный объем повреждения головного мозга и интенсивность неонейрогенеза [1, 3, 8]. Патогенетически значимый цитокиновый дисбаланс, развивающийся при травматическом повреждении вещества головного мозга, способствует формированию множества новых «цитокиновых каскадов», определяющих амплификацию и пролонгирование эффектов цитокинов, ведущих к возникновению множественной органной дисфункции или недостаточности и системных осложнений [7, 9].
Активация провоспалительных цитокинов в остром периоде черепно-мозговой травмы сопровождается одновременным увеличением синтеза их антагонистов – противовоспалительных цитокинов – нтерлейкинов 4, 10, за которым следует выработка различных подсемейств нейроспецифических белков – нейротрофинов, которые способствуют выживанию нейронов и глии в зоне так называемой «пенумбры» за счет ингибирования нейровоспаления [5], что, в конечном итоге, способствует ремоделированию нервной ткани в посттравматическом периоде. Наиболее изученной и разнообразной является группа нейрегулинов-1. Нейрегулины-1 (NRG) относятся к семейству трофических факторов, которые присутствуют в центральной и периферической нервной системе, а также участвует в выживаемости, регенерации, регулировке, пролиферации шванновских клеток, формирующих миелиновый слой, которые в свою очередь увеличивают продукцию нейрегулинов-1 после травматического повреждения [15]. Из литературных данных известно, что высокие концентрации некоторых из изоформ нейрегулина-1 воздействуют на семейство трансмембранных рецепторов ErbB, включающее рецепторы EGF, ErbB2, ErbB3, ErbB4. Посредством этого нейрегулины вызывают рост и дифференциацию эпителиальных, нейронных, глиальных и иных типов клеток. Сигнальные пути нейрегулин-ErbB играют ключевую роль в регулировке, пролиферации шванновских клеток, а также в дифференцировке клеток-предшественников в нейроны, регенерации различных типов клеток, в том числе мотонейронов, активации микроглии в периоды максимальной потери клеточного пула вещества головного мозга [2, 4, 14].
В этой связи выявление корреляционных взаимоотношений содержания нейрегулина1-beta1 и цитокинов в сыворотке крови у больных с очаговыми травматическими повреждениями головного мозга позволяет вскрыть новые механизмы ремоделирования нервной ткани при черепно-мозговой травме.
Цель: на основании сопоставительного анализа содержания в сыворотке крови нейрегулина1-beta1, про- и противовоспалительных цитокинов выявить отдельные корреляции, характеризующие системный воспалительный ответ в посттравматическом периоде у пациентов с очаговыми повреждениями головного мозга.
Все пациенты поступили в стационар в течение 1-х суток с момента получения травмы и были сопоставимы по механизму, объему повреждений и степени выраженности неврологического дефицита. Контрольную группу составили 40 условно здоровых лиц, сопоставимых по полу и возрасту.
В обеих группах, обследованных в утренние часы и натощак, при пункции локтевой вены осуществляли взятие проб крови в объеме 5 мл. Кровь оставляли для свертывания при комнатной температуре, центрифугировали при 2000 оборотах/мин в течение 10 минут для получения сыворотки. Методом иммуноферментного анализа изучали количественное содержание в сыворотке крови нейрегулина (human NRG1-beta1) (Ray Bio, USA) и цитокинов – фактора некроза опухоли (TNFα, пг/мл), интерлейкина 1β (IL-1β, пг/мл), интерлейкина-6 (IL-6, пг/мл), интерлейкина-4 (IL-4, пг/мл), интерлейкина-10 (IL-10, пг/мл) (ЗАО «Вектор-Бест», г. Новосибирск, РФ). В основной группе исследование указанных параметров осуществляли на 1-е, 7-е, 14-е, 21-е и 30-е сутки с момента получения травмы, в контрольной группе – однократно.
Статистическую обработку полученных данных осуществляли с помощью пакета программ IBM SPSS 20 Statistics. Проверяли гипотезы о виде распределений (критерий Шапиро – Уилкса). Большинство наших данных не соответствовало закону нормального распределения, поэтому для сравнения значений использовали непараметрические критерии (U-критерий Манна – Уитни). Сопоставительный анализ статистически значимых показателей проводили с помощью определения коэффициента корреляции рангов Спирмена (R), причем значения R<0,3 свидетельствовали о слабой связи изученных признаков, R>0,3<0,7 – о средней связи и R>0,7 – о сильной связи. Рассчитывали показатель достоверности (р), который считали статистически значимым при р<0,05.
Результаты исследования
Изучение содержания нейрегулина1-beta1 и уровней провоспалительных цитокинов (табл.) у пациентов с очаговыми травматическими повреждениями головного мозга позволило нам выявить сильную положительную корреляцию нейрегулина1-beta 1 и TNFα на 1-е сутки (р<0,05), затем происходило ее ослабление до средней силы на 7-е (р<0,05) и 14-е (р<0,05) сутки. На 21-е сутки после травмы обнаруживали появление средней силы отрицательной корреляции между исследуемыми показателями (p<0,05).
Корреляции содержания нейрегулина1-beta1 и цитокинов у пациентов с очаговыми травматическими повреждениями головного мозга (n=40)
|
Содержание в сыворотке крови цитокинов, пг/мл |
Содержание в плазме крови human NRG1-beta1, пг/мл |
||||
|
Сроки наблюдения (сутки) |
|||||
|
1-е |
7-е |
14-е |
21-е |
30-е |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
TNFα |
R=0,711 р<0,05 |
R=0,457 p<0,05 |
R=0,319 p<0,05 |
R=-0,312 p<0,05 |
R=-0,075 p>0,05 |
|
IL-1β |
R=0,037 p>0,05 |
R=0,075 p>0,05 |
R=0,249 p<0,05 |
R=-0,071 р>0,05 |
R=-0,025 р>0,05 |
|
IL-6 |
R=0,511 р<0,05 |
R=0,411 p<0,05 |
R=0,215 p<0,05 |
R=-0,212 p<0,05 |
R=-0,039 р>0,05 |
|
IL-4 |
R=0,387 р<0,05 |
R=0,435 р<0,05 |
R=0,623 р<0,05 |
R=0,287 р<0,05 |
R=0,071 р>0,05 |
|
IL-10 |
R=0,043 р>0,05 |
R=0,214 р<0,05 |
R=0,475 р<0,05 |
R=0,075 р>0,05 |
R=0,032 р>0,05 |
|
Примечание: R – коэффициент корреляции рангов Спирмена; р – показатель достоверности. |
|||||
Достоверных корреляций этих параметров на 30-е сутки выявлено не было. Также были выявлены средней силы положительные корреляции нейрегулина1-beta 1 и IL-6 на 1-е (р<0,05) и 7-е (р<0,05) сутки. Достоверных корреляций между данными параметрами на 14-е – 30-е сутки зафиксировано не было. Статистически значимых корреляций содержания нейрегулина1-beta 1 иIL-1β во все периоды наблюдения не обнаружили.
Изучение содержания нейрегулина 1-beta1 и уровней противовоспалительных цитокинов (табл.) у пациентов с очаговыми травматическими повреждениями головного мозга позволило нам выявить нарастание средней силы положительной корреляции уровней нейрегулина 1-beta1 и IL-4 на 1-е (р<0,05), 7-е (р<0,05) и 14-е (р<0,05) сутки после травмы. Достоверных корреляций этих параметров на 21-е и 30-е сутки выявлено не было. Исследование уровней нейрегулина 1-beta1 и IL-10 выявило наличие средней силы положительной корреляции только на 14-е сутки (р<0,05).
Обсуждение полученных результатов
Согласно современным представлениям процессы ремоделирования нервной ткани при черепно-мозговой травме характеризуются усилением экспрессии различных нейроспецифических белков – факторов роста нервной ткани, про- и противовоспалительных цитокинов, которые одновременно могут оказывать как стимулирующее, так и угнетающее влияние на структуру и функционирование вторично поврежденных нейронов и клеток глии [1, 5, 10, 12].
Согласно данным [8], клетками макрофагальной глии синтезируются TNFα, IL-1β и 6, которые при определенных условиях потенцируют выработку нейрегулина 1-beta1, максимально необходимого для восстановления поврежденных нейронов головного мозга. Это, в некоторой степени, соответствует наличию положительных сильных и средних корреляций содержания нейрегулина 1-beta1 и TNFα, а также средней силы положительной корреляции концентрации нейрегулина 1-beta1 с IL-6 в сроки с 1-х по 14-е сутки с момента получения травмы. Согласно данным литературы это является одним из саногенетических механизмов, направленных на повышение чувствительности нервной ткани к действию нейротрофических факторов. Появление средней силы отрицательной корреляции нейрегулина 1-beta1 и TNFα, IL-6 на 21-е сутки, на наш взгляд, свидетельствует об угнетении провоспалительных механизмов системного воспалительного ответа, реализуемых посредством TNFα и достижении эффективных концентраций нейрегулина 1-beta1, обеспечивающих выживание нейронов в зоне «ишемической полутени». Это соответствует данным, приводимым в работе [1, 6].
Согласно данным [3, 14] синтез нейротрофических белков может быть также инициирован и противовоспалительными цитокинами, такими как IL-4 и IL-10. Это соответствует нашим данным о наличии средней силы положительной корреляции уровней нейрегулина 1-beta1 и IL-4 на 1-е – 21-е сутки после травмы. Появление средней силы положительной корреляции уровня нейрегулина1-beta1с IL-10 на 7-е – 14-е сутки посттравматического периода, согласно данным литературы, является подтверждением роли комплексных трофных влияний на нервную ткань.
Отсутствие каких-либо корреляций между содержанием нейрегулина 1-beta1 и уровнями про- и противовоспалительных цитокинов на 30-е сутки с момента получения травмы, возможно, может свидетельствовать о преобладании внутриклеточной регенерации над провоспалительными механизмами системного воспалительного ответа, однако, сведений по этому вопросу в доступной литературе мы не обнаружили.
Таким образом, главным саногенетическим эффектом внутриклеточной регенерации нейронов, развивающимся под влиянием экспрессируемого фактора роста нервной ткани – нейрегулина-1beta1, является нейроцитопротекция, обеспечивающая выживаемость нейронов, восстановление клеточной популяции и глии в зоне вторичного повреждения вещества головного мозга.
Выводы:
- Провоспалительные механизмы синдрома смешанного антагонистического ответа в процессе ремоделирования нервной ткани у пациентов с очаговыми травматическими повреждениями головного мозга характеризуются наличием средних и сильных положительных корреляций между содержанием в сыворотке крови нейрегулина 1-beta1 с уровнями TNFα и IL-6 на 1–4-е и 7-е сутки, средней силы - с уровнями TNFα на 14-е сутки с момента получения травмы.
- Противовоспалительные механизмы синдрома смешанного антагонистического ответа в процессе ремоделирования нервной ткани у пациентов с очаговыми травматическими повреждениями головного мозга характеризуются наличием средней силы положительной корреляции нейрегулина 1-beta1 с IL-4, IL-10 на 14-е сутки и средней силы отрицательных корреляций его с TNFα на 21-е сутки посттравматического периода.