Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

СОПОСТАВИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ НЕЙРЕГУЛИНА 1-beta1 И ЦИТОКИНОВ В CЫВОРОТКЕ КРОВИ ПАЦИЕНТОВ С ОЧАГОВЫМИ ТРАВМАТИЧЕСКИМИ ПОВРЕЖДЕНИЯМИ ГОЛОВНОГО МОЗГА

Конюченко Е.А. 1, 2 Выгодчикова Г.Ю. 2 Ульянов В.Ю. 1, 2 Дроздова Г.А. 3 Решетников А.Н. 2 Щуковский В.В. 1
1 ФГБУ «Саратовский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии» Минздрава России
2 ГБОУ ВПО «Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского» Минздрава России
3 Медицинский институт ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»
Методом твердофазного иммуноферментного анализа у 40 пациентов с очаговыми травматическими повреждениями головного мозга в динамике было изучено содержание в сыворотке крови нейрегулина1-beta1, а также про- (TNFα, IL-1β, IL-6) и противовоспалительных (IL-4, IL-10) цитокинов. На основании проведенного сопоставительного анализа обнаружены новые корреляции разного характера и силы, характеризующие взаимосвязь процессов ремоделирования нервной ткани и системного воспалительного ответа, развивающихся в посттравматическом периоде у пациентов с черепно-мозговой травмой. Выявлено наличие средних и сильных положительных корреляций между содержанием в сыворотке крови нейрегулина1-beta1 с уровнями TNFα, IL-6, IL-4 на 1-4-е и 7-е сутки, средней силы - с уровнями TNFα, IL-4, IL-10 на 14-е сутки; средней силы отрицательных корреляций нейрегулина1-beta1 сTNFα на 21-е сутки.
головной мозг
очаговые повреждения
нейрегулин 1beta1
цитокины
иммуноферментный анализ.
1. Бэр М. Нейропротекция: модели, механизмы, терапия / М. Бэр; под ред. М. Бэра; пер. с англ.; под ред. В.П. Зыкова, П.Р. Камчатного. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 429 с.
2. Калинина Н.М., Сосюкина А.Е., Вологжанин Д.А. Травма: воспаление и иммунитет // Цитокины и воспаление. – 2005. – № 1. – С. 28-35.
3. Конюченко Е.А., Ульянов В.Ю., Пучиньян Д.М., Карякина Е.В. Динамика концентраций иммуноглобулинов классов M, G, A в сыворотке крови у пациентов с бронхолегочными осложнениями в остром и раннем периодах позвоночно-спинномозговой травмы // Саратовский научно-медицинский журнал. – 2010. – № 4. – С. 841-844.
4. Травматология и ортопедия / Норкин И.А. [и др.]. – Саратов: Медицина, 2015. – 220 с.
5. Одинак М.М., Цыган Н.В. Факторы роста нервной ткани в центральной нервной системе. – СПб.: Наука, 2005. – 157 с.
6. Суфианова Г.З., Шапкин А.Г. Повреждение нервной ткани: механизмы, модели, методы оценки. – М.: Изд-во РАМН, 2014. – 288 с.
7. Устьянцева И.М. Клинико-патогенетические аспекты формирования системного воспалительного ответа при политравме // Политравма. – 2006. – № 3. – С. 55-59.
8. Чехонин В.П. Моноклональные антитела к нейроспецифическим белкам / В.П. Чехонин, О.И. Гурина, Т.Б. Дмитриева. – М.: Медицина, 2007. – 344 с.
9. Щуковский В.В., Ульянов В.Ю., Бажанов С.П. Изменение системы гемостаза, свободно-радикального перекисного окисления липидов при травматической болезни спинного мозга в условиях действия гипербарической оксигенации и антиоксидантов // Международный журнал экспериментального образования. – 2012. – № 7. – С. 84-85.
10. Конюченко Е.А., Ульянов В.Ю., Пучиньян Д.М., Норкин И.А., Дроздова Г.А. Сопоставительный анализ содержания нейроспецифических белков и цитокинов в сыворотке крови пациентов в остром и раннем периодах травматической болезни спинного мозга // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 7-5. – С. 974-979.
11. Ульянов В.Ю., Норкин И.А., Дроздова Г.А., Конюченко Е.А. Факторы роста нервной ткани как маркеры оценки процессов нейрогенеза при травматической болезни спинного мозга // Саратовский научно-медицинский журнал. – 2014. – Т. 10, № 3. – С. 446-449.
12. Конюченко Е.А., Ульянов В.Ю., Гладкова Е.В., Пучиньян Д.М.
Иммунологические маркеры повреждения нервной ткани при осложненной травме верхнешейного отдела позвоночника // Сборник тезисов V съезда хирургов-вертебрологов России «Вертебрология в России: итоги и перспективы развития». – Саратов. – 2014. – С. 86-87.
13. Крылов В.В., Пурас Ю.В. Патофизиологические механизмы вторичного повреждения мозга при черепно-мозговой травме // Неврологический журнал. – 2013. – № 3. – С. 4-7.
14. Issa A.N., Zhan W.Z., Sieck G.C., Mantilla C.B. Neuregulin-1 at synapses on phrenic motoneurons // Journal Neuropathology and Experimental Neurology. – 2010. – Vol. 15(3). – pp. 4213-25.
15. Neuregulin-1 and ErbB4 Immunoreactivity is Assoсiated with Neuritic Plaques in Alzheimer Disease Brain and in Transgenic Model of Alzheimer Disease // Journal Neuropathology and Experimental Neurology. – 2013. – Vol. 62(1). – pp. 42-54.

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:

  1. 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.
  2. 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.

Библиографическая ссылка

Конюченко Е.А., Выгодчикова Г.Ю., Ульянов В.Ю., Дроздова Г.А., Решетников А.Н., Щуковский В.В. СОПОСТАВИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ НЕЙРЕГУЛИНА 1-beta1 И ЦИТОКИНОВ В CЫВОРОТКЕ КРОВИ ПАЦИЕНТОВ С ОЧАГОВЫМИ ТРАВМАТИЧЕСКИМИ ПОВРЕЖДЕНИЯМИ ГОЛОВНОГО МОЗГА // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 3. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=24786 (дата обращения: 29.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074