Нейропластичність у хворих на розсіяний склероз в умовах запального процесу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нейропластичність у хворих на розсіяний склероз в умовах запального процесу

Сьогодні в сучасній медицині розсіяний склероз (РС) розглядають не лише як аутоімунне демієлінізуюче, але і як нейродегенеративне захворювання [9, 10]. Патологічну шкідливу дію мієлінреактивних Т-лімфоцитів і антитіл запускає ланцюг біохімічних процесів, що сприяють руйнуванню мієліну. Внесок у руйнування мієліну при РС вносить оксид азоту [ [8], що виробляється в осередках імунного запалення активованими макрофагами і клітинами мікроглії (дія оксиду азоту пов'язана з його здатністю руйнувати мітохондрії). Мікроглія, мульти- функціональні клітини котрої відіграють важливу роль у підтриманні гомеостазу, також залучена у формування процесів синаптичної пластичності. Однак при активації компоненти мікроглії перетворюються в клітини прозапального фенотипу, які секретують надмірну кількість прозапальних медіаторів [2]. А загальновідомо, що в умовах активного запального процесу пригнічуються усі види нейропластичних процесів. Автори окреслюють три основні позиції, пов'язані з роллю мікроглії: 1) участь мікроглії у апоптозі новоутворених нейронів, схильних до селективної вибірки; 2) зміна структури дендритних шипиків і організація синаптичної нейротрансмісії нових нейронів; 3) модуляція перисинаптичних структур завдяки активації матриксної металопротеїнази-9 (ММП-9) [1].

Роль матриксних металопротеїназ (ММП) і їх інгібіторів в патоґенезі нейродегенеративних захворювань на цю пору недостатньо висвітлена. Відомо, що ММП беруть участь у багатьох фізіологічних і патологічних процесах, як-от ангіоґенез, старіння, запалення [3]. Ферменти з групи матриксних металопротеїназ (зокрема MM^9) впливають на проникність судинної стінки і ангіоґенез, регулюють катаболізм компонентів позаклітинного матриксу та клітинно-матриксні взаємодії. Матриксні металопротеїнази є могутнім ушкоджуючим чинником та відіграють ключову роль в патоґенезі пошкодження ЦНС при перинатальній гіпоксії та асфіксії, пошкодженні гематоенцефалічного бар'єра, при різних типах мозкових інсультів. До пошкодження тканин і розвитку запалення призводить підвищена експресія ММП. Доведено, що синтез ММП посилюється після пошкодження мозку, а ін'єкції ММП в мозок мишей спричиняють загибель клітин і запалення. При гострому пошкодженні мозку основним джерелом ММП є як лейкоцити, що інфільтрують речовину мозку, так і самі клітини мозку -- нейрони, астроцити, олігодендроцити, мікроглія і ендотеліоцити [6].

Матриксна металопротеїназа-9 (також відома як же- латиназа B) секретується як зимоген масою 92 kDa. Субстрати для MM^9 містять денатурований колаген I типу (желатин), нативні колагени типів IV, V, VII, X і XI, фібриноген, вітронектин, IL-1 і ентактин, який з'єднує ламінін і колаген IV типу. MM^9 бере участь в процесах запалення, ремоделювання тканини і репарації, мобілізації матрикспов'язаних факторів росту і процесингу цитокінів. ММП-9 було виявлено в нейтрофілах і макрофагах, а також в фібробластах, хондроцитах, Т-лімфоцитах і ендотеліальних клітинах після стимуляції їх цитокінами, форболовим ефіром, онкогенами, а також в інфікованих клітинах [11].

Прогресуванню нейродегенеративного процесу при РС може сприяти залучення в патологічний процес екс- трацелюлярного матриксу, ремоделювання якого також здійснюють матриксні металопротеїнази. Вони ж сприяють проникненню через гематоенцефалічний бар'єр прозапальних клітин і цитокінів, і в запальних вогнищах виявляється підвищена активність металопротеїназ [5, 7]. Отже, підвищення рівня матриксних металопротеїназ протягом тривалого часу при ремітуючих типах перебігу РС може інгібувати процеси нейроґенезу, ангіо-, та синаптоґенезу, створюючи умови для зміни типу перебігу на дегенеративний. Моніторинг рівня ММП-9 може бути маркером активності запального процесу, потенційної можливості нейроґенезу та прогностичним критерієм.

Метою цього дослідження є вивчення активності запального процесу за рівнем вмісту матриксної мета- лопротеїнази-9 у крові хворих з первинно-прогресую- чим типом перебігу розсіяного склерозу і зіставлення отриманих даних з такими ж показниками у хворих з ремітуючо-рецидивуючим і вторинно-прогресуючим типами перебігу РС.

Було обстежено 135 хворих на розсіяний склероз віком від 20 до 61 років з різними типами перебігу захворювання: первинно-прогресуючим (ППТ) -- 11,11 %, ремітуючо-рецидивуючим (РРТ) -- 52,59 % і вторинно- прогресуючим (ВПТ) -- 36,30 %. Середній вік хворих з РРТ становив 35,97 ± 0,93 років, у хворих з ВПТ середній вік був 41,18 ± 1,40 років, і у хворих з ППТ цей показник становив 42,20 ± 2,59 років. Розподіл хворих за віком і типами перебігу РС наведено в таблиці 1.

Таблиця 2. Тривалість захворювання обстежуваних хворих

Отримані зразки досліджуваного матеріалу зберігалися при температурі -20°С. До початку аналізу зразки були повільно розморожені при температурі +20°С. Перед тестуванням зразки були ретельно і акуратно перемішані. Антитіла, що специфічні до ММП-9, сорбували в осередках планшета. ММП-9 зразків зв'язуються з антитілами в осередках планшета. Потім в лунки додавали кон'югат анти-ММП-9 з біотином, який зв'язується з молекулами ММП-9, захопленими антитілами. Після інкубації і промивання з осередків видаляли незв'язаний кон'югат стрептавідин-HRP, і в осередки додавали субстратний розчин, який взаємодіяв з HRP з утворенням забарвленого розчину. Реакцію зупиняли додаванням кислоти. Інтенсивність забарвлення вимірювали на довжині хвилі 450 нм і вона була прямо пропорційною концентрації ММП-9, яка була присутня в зразках. Концентрацію ММП-9 визначали за стандартною кривою, що будували по семи заготовленим розведенням ММП-9 [4].

З метою встановлення наявності взаємозв'язку між типом перебігу захворювання і рівнем ММП-9 був застосований метод дисперсійного аналізу ANOVA, результати якого наведені на рис. 1.

Типи перебігу РС

Рис. 1. Залежність рівня ММП-9 від типу перебігу розсіяного склерозу (коефіцієнт F = 5,238; р = 0,006)

Таблиця 1. Розподіл хворих за віком та типами перебігу розсіяного склерозу

Примітка. Тут і далі дані наведено в форматі середня арифметична ± похибка середньої арифметичної (m ± M)

Тривалість захворювання обстежуваних хворих з різними типами перебігу РС наведена в таблиці 2.

Тривалість захворювання на розсіяний склероз у хворих з ВПТ була найбільшою з порівнюваних груп і становила 14,67 ± 1,09 років. Тривалість захворювання при РРТ і ППТ була практично однаковою і становила 8,81 ± 0,74 і 8,75 ± 1,27 відповідно.

Найвищий рівень ММП-9 спостерігався у хворих з РРТ РС (середній рівень ММП-9_сер = 212,37 ± 17,51). У хворих з ППТ був зафіксований найнижчий рівень (ММП-9_сер = 135,33 ± 6,87). Проміжне становище займає рівень ММП-9, що був у хворих з ВПТ РС (ММП-9_сер = 252,19 ± 10,36). Коефіцієнт F дорівнює 5,238; його статистична значущість p < 0,01. Отже, тип перебігу захворювання вірогідно впливає на рівень ММП-9.

Також було вивчено рівень металопротеїнази на різних стадіях активності патологічного процесу (загострення і ремісії при РРТ, прогресування і стабілізації при прогредієнтних типах перебігу). Усереднені значення MMП-9_сер для розглянутих груп склали: при РРТ на стадії ремісії захворювання -- 122,05 ± 7,82, на стадії загострення захворювання -- 378,68 ± 21,54. При прогредієнтних типах перебігу: на стадії прогресування захворювання -- 164,73 ± 12,21, на стадії стабілізації -- 114,64 ± 8,43 (рис. 2).

Рис. 2. Залежність рівня ММП-9 від стадії захворювання розсіяного склерозу (коефіцієнт F = 104,6; р < 0,0001)

Найбільші значення рівня ММП-9 спостерігалися на стадіях активності патологічного процесу -- загострення і прогресування. На стадіях ремісії і стабілізації рівень ММП-9 був у межах норми. Отже, виявлено, що середній рівень ММП-9 вірогідно залежить від стадії захворювання РС.

На рівень ММП-9 впливає не кожен з цих чинників окремо, а їх сукупність. Тому, за допомогою методу мультифакторного дисперсійного аналізу були проаналізовані тип перебігу захворювання і стадія захворювання як фактори, що мають найбільший вплив на рівень ММП-9. Отримані дані наведені в таблиці 3 та на рис. 3.

Таблиця 3. Рівень ММП-9 залежно від типу перебігу та стадії хвороби

Найбільші значення рівня ММП-9 спостерігалися в групі хворих з РРТ на стадії загострення захворювання (381,54 ± 22,19). На стадії ремісії рівень ММП-9 був в межах норми і становив 122,05 ± 7,82. На стадіях активності захворювання при ВПТ та ППТ були виявлені підвищені рівні ММП-9 (169,98 ± 15,64 і 147,03 ± 6,78 відповідно). Отримані дані підтверджують, що запальні реакції при ВПТ більш виражені, ніж при ППТ, при якому провідну роль відіграють процеси нейродегенерації. Під час аналізу рівня ММП-9 на стадіях стабілізації несподівано були отримані вищі рівні при ППТ (121,96 ± 10,90), ніж при ВПТ (114,64 ± 8,43). Це може бути пояснено досить великою різницею в кількості хворих в групах -- в групі ППТ на стадії стабілізації в три рази менше хворих порівняно з групою на стадії стабілізації ВПТ.

Під час аналізу взаємозв'язку рівня ММП-9 в крові хворих на РС і тривалості захворювання була отримана зворотна кореляція r = -0,322 (p = 0,0001). Виходить, чим більше тривалість захворювання, тим менше рівень ММП-9 і активність запальних реакцій.

Отже, на рівень ММП-9 у хворих з РС може впливати низка факторів, як-от тривалість захворювання, тип перебігу, стадія захворювання. Значущим з високою вірогідністю (р < 0,0001) був вплив стадії захворювання на рівень ММП-9. Найвищі показники ММП-9 визначалися у хворих на РС віком до 40 років з ремітуючим типом перебігу на стадії загострення захворювання. З перебігом захворювання, збільшенням віку хворих реактивність організму знижується, виснажуються ферментні системи, що веде до зниження рівня ММП-9 навіть на активних стадіях патологічного процесу, виникає переважання ней- родегенеративного процесу над запальним. Матриксну металопротеїназу-9 можна розглядати як маркер активності запального процесу, маркер імунокомпетентних клітин, показник стану гематоенцефалічного бар'єра при РС. Подальшого вивчення потребує питання -- є підвищення ММП-9 наслідком або причиною клітинної міграції.

Отже, найбільші значення ММП-9 спостерігалися в групі хворих з РРТ на стадії загострення захворювання (381,54 ± 22,19). На стадії ремісії рівень ММП-9 був у межах норми і становив 122,05 ± 7,82. На стадіях активності захворювання при ВПТ та ППТ були отримані підвищені рівні ММП-9 (169,98 ± 15,64 і 147,03 ± 6,78 відповідно). Отримані дані підтверджують, що запальні реакції при ВПТ більш виражені, ніж при ППТ, при якому провідну роль відіграють процеси нейродегенерації. Під час аналізу рівня ММП-9 на стадіях стабілізації були отримані вищі рівні при ППТ (121,96 ± 10,90), ніж при ВПТ (114,64 ± 8,43). Це може бути пояснено досить великою різницею в кількості хворих в групах -- в групі ППТ на стадії стабілізації в три рази менше хворих порівняно з групою на стадії стабілізації ВПТ. Високі рівні ММП-9 протягом тривалого часу є показниками активного запального процесу в умовах котрого процес нейроґенезу здійснюється на недостатньому рівні або не здійснюється взагалі. Стратегічною тактикою терапії є своєчасна та адекватна протизапальна терапія, одним із критеріїв ефективності якої є зниження рівня ММП-9.

Можна стверджувати, що визначення рівня ММП-9 є важливим біохімічним критерієм активності патологічного запального процесу, подальше вивчення якого може дати можливість прогнозувати розвиток загострення захворювання, визначати ймовірність зміну типу перебігу РС та зможе дати можливість уточнити характер нейро- пластичних процесів в умовах тривалого аутоімунного процесу.

Список літератури

1. Гомазков О.А. Нейрогенез как адаптивная функция мозга. М. : Изд-во Икар, 2013. 135 с.

2. Гуляева Н.В. Молекулярные механизмы нейропластичности: расширяющаяся вселенная // Биохимия. 2017. Т. 82, вып. 3. С. 365--371.

3. Матриксные металлопротеиназы: их взаимосвязь с системой цитокинов, диагностический и прогностический потенциал / Е.В. Маркелова, В.В. Здор, А.Л. Романчук, О.Н. Бирко // Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2016. № 2. С. 11--22.

4. Каракашов А., Вичев Е. Микрометоды в клинической лаборатории. София : Медицина и физкультура, 1973. 256 с.

5. Нефедов А., Мамчур В., Маража И. Изучение влияния комбинированного использования метилпреднизолона с цитиколином на процессы энергообеспечения митохондрий нейронов коры головного мозга и гистоморфометрические показатели его образований в условиях рассеянного склероза в эксперименте // Modern Science. 2016. № 1. С. 142--157.

6. Потеряева О.Н. Матриксные металлопротеиназы: строение, регуляция, роль в развитии патологических состояний // Медицина и образование в Сибири (Электронный научный журнал). 2010. № 5.

7. Черненко М.Е. Показатели состояния гематоэнцефалического барьера у больных рассеянным склерозом : монография. Харьков : ФЛП Здоровый Я.А. «Оперативная полиграфия», 2015. 148 с.

8. Dhib-Jalbut S. Pathogenesis of myelin/oligodendrocyte damage in multiple sclerosis // Neurology. 2007. Vol. 29. P. 13--21.

9. Lassmann H., Bruck W., Lucchinetti C. F. The immunopathology of multiple sclerosis: an overview // Brain. Pathol. 2007. Vol. 17(2). P. 210--218.

10. Myers L.W. Immunologic therapy for secondary and primary progressive multiple sclerosis // Curr. Neurol. Neurosci. Rep. 2001. Vol. 1(3). P. 286--293.

11. Biochemistry and molecular biology of gelatinase B or matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) / Van den Steen Ph., Dubois B., Nelissen I. [et al.] // Critical. Reviews in Biochem. and Molec. Biology. 2002. Vol. 37 (6). P. 375--536.

Размещено на Allbest.ru