Cytokines and monoamines in pathogenesis of multiple sclerosis

Full Text

Патогенез рассеянного склероза (PC), caмого распространенного демиелинизирующего заболевания центральной нервной системы (ЦНС), остается предметом обсуждения исследователей различных областей науки — иммунологии, нейрохимии и т.д.

В настоящее время доказанным является аутоиммунный механизм повреждения олигодендроцита и миелина при PC, в реализации которого основную роль играют иммунокомпетентные клетки периферического и центрального происхождения (лимфоциты, макро фаги, микроглия, астроциты). Формирование так называемого тримолекулярного комплекса, который включает молекулу ГКГ 2 класса антигенпрезентирующей клетки, расщепленный пептид антигена в молекуле ГКГ 2 класса и Т-клеточный рецептор на CD⁴⁺ Т-лимфоците, является первым этапом иммунного ответа после захвата и расщепления антигена макрофагом [14]. В дальнейшем основная роль в активации различных субпопуляций Т и В-клеток, микроглии, астроцитов отводится цитокинам [интерлейкины (ИЛ), интерфероны (ИФ), факторы некроза опухоли (ФНО), колониестимулирующие факторы и различные ростковые факторы], являющимся межклеточними медиаторами иммунного ответа [1].

Открытие способности клеток ЦНС — микроглии и астроцитов экспрессировать ряд цитокинов при индукции их активными Т-лимфоцитами явилось новым этапом в изучении патогенеза PC [2]. Так, было выявлено, что при обострении процесса глиальные клетки экспрессируют ИФ-γ , ФНО, ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-6. Это подтверждается данными исследования прижизненных стереотаксических биоптатов мозга — в области бляшек PC и спинно-мозговой жидкости у этих больных [15]. По мнению большинства исследователей, основная роль в гибели олигодендроцита отводится ФНО-α -[3], который в норме не регистрируется в мозге. Кроме прямого цитотоксического действия, ФНО- α оказывает действие опосредованно, через активацию синтазы окиси азота (NO) в макрофагах и микроглии, что приводит к усиленному образованию NO и его токсичного соединения пероксинитрита; последний является одним из самых известных токсичных свободнорадикальных соединений, способных вызвать деструкцию мембран олигодендроцита и миелина [10]. Кроме вышесказанного, ФНО регулирует синтез молекул адгезии ICAM-1 (Intercellular Adhesion Molecule-1), VCAM-1 (Vascular Cell Adhesion Molecule-1) и их соответствующие рецепторы LFA-1 (Lymphocyte Function associated Antigen-1), VLA-4 (Very Late Antigen-4) [8], повышение которых регистрируется при обострении PC или неуклонно прогрессирующем течении заболевания. С другой стороны, та кие цитокины, как ИФ-α и ИФ-ß, ИЛ-10, трансформирующий ростковый фактор-ß (ТРФ-ß), повышая активность Т-супрессоров, способны оказывать защитное действие. Повышение их уровня наблюдается при доброкачественной форме PC и ремиссии заболевания [17].

Помимо участия цитокинов в формировании иммунного ответа, выявлена их способность активировать ряд клеточных ферментных систем, тем самым вмешиваясь в обмен активных биологических соединений, к которым относится ряд нейропептидов, нейротрансмиттерных аминокислот и моноаминов. Например, при СПИД деменции было выявлено усиление синтеза хинолиновой кислоты — промежуточного метаболита об мена серотонина. Это может быть обусловлено ИФ-у, который способен активировать фермент индоламин-2-3-диоксигеназу. Как известно, хинолиновая кислота является эндогенным экзайтотоксином [9].

На формирование иммунного ответа в ЦНС оказывают влияние различные классы соединений: нейротрансмиттеры, нейропептиды, гормоны. Лимфоциты, как и глиальные клетки, экспрессируют ряд соответствующих рецепторов: α- и ß-адренергические, допамин ергические, серотонинергические, опиатные и т.д., через которые осуществляется регуляция иммунного ответа [13]. Понятие нейроиммуно модуляторного комплекса предполагает не толь ко влияние на иммунокомпетентные клетки, но и обратную связь. Ряд цитокинов регулирует обмен нейротрансмиттеров, участвует в формировании поведенческих реакций, механизмах сна и бодрствования. К настоящему времени установлено, что адреналин (А), норадреналин (НА), серотонин (5-окситрипта мин, 5-ОТ) активируют Т супрессоры, что играет защитную роль при PC, так же как и ГАМК. Допамин, наоборот, стимулирует активность Т хелперов и N-киллеров, что может усугублять течение патологического процесса [6].

Взаимоотношение цитокинов и моноаминов до конца не выяснено. В настоящее время показано, что при PC происходит повышение в 2,5 раза плотности ß-адренергических рецепторов на субпопуляции Т-супрессорных лимфоцитов. Повышение плотности этих рецепторов, по мнению ряда исследователей, отражает снижение метаболизма катехоламинов при PC [5]; отмечено, что симпатэктомия у мышей с ЭАЭМ (экспериментальный аллергический энцефаломиелит) вызывает те же изменения ß-адренорецепторов Т супрессоров, а течение ЭАЭМ у этих мышей утяжеляется и приобретает неуклонно прогрессирующий характер [И]. Доказано, что у животных, перенесших симпатэктомию, резко повышается активность иммунокомпетентных клеток, а способность макрофагов секретировать ФНО повышается в 2 раза. Предполагается, что нарушения метаболизма катехоламинов являются фактором, способствующим развитию неуклонно прогрессирующего течения PC в связи с недостаточной функциональной активностью Т супрессоров [4]. В связи с этим предполагается оправданным использование ß-адреномиметиков [6].

Нами были исследованы у 151 больного PC активность ИФ-α и ИФ-γ, ФНО, содержание катехоламинов (А, НА, дофамин) в сыворотке крови и ликворе, а также основные параметры серотонинового обмена (общее содержание 5-ОТ, обратный захват 5-ОТ, плотность имипраминовых рецепторов в тромбоцитах) в крови у 59 больных PC.

Группу сравнения составили 48 здоровых доноров крови и 20 больных с хирургической патологией, которым производилась спинномозговая анестезия при оперативных вмешательствах. Для последующего анализа больные PC были разделены на группы в зависимости от характера течения и формы заболевания, активности патологического процесса и степени неврологического дефицита по шкале Куртцке. Обследован 151 больной PC в возрасте от 16 до 50 лет (средний возраст 31,4 года), в их числе 63 мужчины и 88 женщин. Длительность заболевания составляла от 3 дней до 25 лет, в среднем 6,7 года С цереброспинальной формой было 130 пациентов, с церебральной — 18, со спинальной — 3. Дебют заболевания (до 2 мес от появления первых симптомов) наблюдался у 29 человек, ремиттирующее течение у 77 больных (среди них 55 — с обострением процесса, 22 в стадии ремиссии), прогредиентное — у 45 (из них 18 с первично и 27 — со вторично-прогредиентным течением процесса). Легкий неврологический дефицит в 1—3 балла определялся у 83, средняя степень у 57, тяжелый неврологический дефицит — у 11 больных. У всех больных в сыворотке крови определялась спонтанная продукция ИФ-α , ИФ-у и ФНО, а также индуцированная in vitro. В качестве индукторов α- ИФ и γ-ИФ использовались соответственно вирус болезни Ньюкасла (10 ЦПД 50 на 1 лейкоцит) и фитогемагглютинин (10 у/мл). Активность ФНО определяли по цитотоксическому действию разведений биологических жидкостей на чувствительные клетки L-929, обработанные актиномицином D (Wong P.N., 1985). Изучение содержания катехоламинов проводили с использованием методик ионообменной высокоэффективной жидкостной хроматографии, а изучение серотонинового обмена в тромбоцитах — с использованием радиолигандных методов.

По полученным данным, у больных PC, как и в контрольной группе, в сыворотке крови не зарегистрировано спонтанной продукции ИФ-α и ИФ-γ. В ликворе больных спонтанная активность ИФ составила 25,1 ±1,84 ед., р<0,001; ФНО — 0,6±0,12 ед., р<0,01 (в группе контроля — 0), что свидетельствовало о напряженности иммунореактивности в ЦНС при PC.

Индуцированная лейкоцитами крови цитокиновая продукция составила для ИФ-α 308,2±27,18 ед., для ИФ-γ — 39,8±6,0 ед., для ФНО — 63,45±8,85 ед. (в контроле соответственно 307,2±45,8; 26,8±1,98; р<0,05). Повышение ИФ- γ и ФНО у больных PC соответствует современным представлениям об их роли в демиелинизации и формировании иммунного ответа в ЦНС.

Наиболее интересными результаты оказались при их сопоставлении в разных группах больных. (Полученные результаты отражены в табл. 1, 2). При исследовании активности ФНО в зависимости от активности процесса было выявлено, что наиболее высокие показатели встречаются при дебюте заболевания в первые 2 нед от его начала. В последующем активность ФНО при дебюте снижается (80,0±23,4 ед. и 46,0±8,1 ед. соответственно; р< 0,01). Полученные данные подтверждают мнение большинства исследователей об участии ФНО в развитии демиелинизации на самых ранних этапах. Мнение, что ФНО отражает остроту процесса, подтверждается и нашими данными: высокий уровень при обоcтрении существенно снижался при ремиссии заболевания (40,4±5,0 ед. и 19,3±6,1 ед. соответственно; р<0,01). Показателем остроты процесса может служить также индуцированная продукция ИФ-γ в сыворотке крови. Повышение ИФ-у выявлено при дебюте заболевания независимо от длительности (36,0±6,9 ед. в первые 2 нед; соответственно 37,0±4,1 ед. в последующие сроки дебюта; р>0,5). Эти результаты, в отличие от ФНО, указывают на большую стабильность и инертность показателей ИФ-γ. Однако при обострении заболевания отмечается достоверное повышение ИФ-γ по сравнению с ремиссией (43,3±3,8 ед. и 29,0±3,4 ед. соответственно; р<0,01). Повышение индуцированной продукции ФНО и ИФ-γ отмечено и при прогредиентном течении. При первично прогредиентном течении величина ФНО и ИФ- γ составляет 76,0±17,5 ед. и 45,0±8,3 ед. соответственно. При ремиттирующем прогредиентном течении 56,6± 12,8 ед. и 48,0±6,8 ед. соответственно (см. табл. 1).

 

Таблица 1. Определение содержания цитокинов в зависимости от активности и характера патологического процесса при рассеянном склерозе

Группы обследованных лиц	Цитокиновая реакция лейкоцитов
	ФНО (ед.)	ИФ-γ (ед.)	Иф-а (ед.)
Дебют до 2 нед (n = 10)	80,0±23,4	36,0±6,7	168,0±28,0
Дебют более 2 нед (п = 20)	46,0±8,1	37,0=4=4,1	240,0±23,0
Ремиттирующее течение — ремиссия (п = 22)	19,3±6,1	29,0±3,4	378,0±45,0
Ремиттирующее течение — обострение (n =55)	40,4±5,0	43,3±3,8	301,0±22,0
Первично-прогредиентное течение (n = 18)	76,0±17,5	45,0±8,3	227,0±33,0
Ремиттирующе-прогредиентное течение (n =26)	56,6±12,8	48,0±6,8	225,0 ±29,5
р 1 —2	<0,01	>0,5	<0,05
р 3—4	<0,01	<0,01	>0,05
р 3—5	<0,001	<0,01	<0,05
р 5—6	>0,05	>0,5	>0,5

 

Величины ФНО и ИФ-γ при первом и втором типах прогредиентного течения достоверно отличаются от показателей в норме и при ремиссии заболевания. Интересно отметить, что показатели ФНО при прогредиентном течении достоверно отличаются и от показателей ФНО при обострении заболевания. Таким образом, показатель ФНО отражает не только степень остроты процесса, но и злокачественность течения. Последнее утверждение находит свое подтверждение и в нарастании величины ФНО по мере углубления неврологического дефицита: показатели ФНО в группах больных с легкой, средней и тяжелой степенью неврологического дефицита (по шкале Куртцке) составляют соответственно 22,2±4,9 ед., 48,1 ±5,7 ед. и 55,0±2,1 ед.; р<0,001. Увеличение продукции по мере нарастания неврологического дефицита зарегистрировано при исследовании ИФ-γ (35,0±2,1 ед., 47,4±4,8 ед. и 54,0±13,3 ед. соответственно; р<0,001) (табл. 2).

 

Таблица 2. Определение содержания цитокинов в зависимости от степени патологического дефицита

Группы обследованных лиц	Цитокиновая реакция лейкоцитов
	ФНО (ед.)	ИФ-γ (ед.)	Иф-α(ед.)
Легкая степень (1—3 балла) (n = 83)	22,2±4,9	35,0=4=2,1	304,5±20,0
Средняя степень (4—6 баллов) (n =57)	48,1 ±5,7	47,4±4,8	217,0±18,4
Тяжелая степень (7—10 баллов) (n = 11)	55,0±21,0	54,0±13,3	280,0±64,5
р 1—2	<0,001	<0,01	<0,01
р 1—3	<0,001	>0,2	>0,5

 

Следует отметить, что при корреляционном анализе наблюдается обратная зависимость этих показателей от величины содержания ИФ-α в этих группах больных. Особо низкие цифры ИФ-α выявлены при дебюте заболевания с длительностью до 2 нед (168,0±28,0 ед.), которые достоверно отличались при дебюте заболева ния с более длительным сроком (240,0±23,0 ед.; р<0,05) и при обострении PC (301,0±22,0 ед.; р<0,01). Полученные данные указывают на угнетение синтеза ИФ-α на ранней острой стадии процесса, что требует соответствую щей иммунокоррекции. Такое же значительное снижение показателей ИФ-α выявлено при первично прогредиентном течении PC (227,0±33,0 ед.), они достоверно не отличались от показателей при раннем дебюте (р>0,05). Таким образом, эта группа больных также нуждается в иммунокоррекции.Исследование спонтанной продукции ИФ в ликворе выявило достоверное повышение его уровня до 25,1 ±1,84 ед. при полном отсутствии в группе сравнения, р<0,01. Обнаружение спонтанной продукции ИФ во всех группах больных PC вне зависимости от формы, длительности и активности процесса указывает на постоянно текущие иммунологические процессы в ЦНС, сопровождающиеся интенсивной экспрессией комплекса цитокинов.

Для уточнения отдельных нейроиммуно-модуляторных механизмов у 59 больных PC определялось содержание катехоламинов (НА, А, ДА) в крови и ликворе и основные пара метры серотонинового обмена. Выявлено достоверное повышение НА в ликворе боль ных по сравнению с контрольной группой (152,8±19,6 и 110,0±41,6 соответственно; р<0,05). Учитывая, что НА обладает способностью активировать Т-супрессоры, можно предположить, что повышение НА во всех группах больных PC является компенсаторным механизмом для улучшения функционального состояния Т-супрессоров. Однако это явление не может служить единственной причиной повышения НА. Механизмы регуляции и обмена катехоламинов до настоящего времени до конца не выяснены.

Исследование общего содержания 5-ОТ в тромбоцитах при PC в целом по группе не выявило достоверных отличий. Учитывая сходство действия 5-ОТ с НА на Т-супрессоры, можно предполагать, что любое новышение 5-ОТ является положительным фактором для формирования характера течения заболевания. Это предположение основано на факте более высокого уровня 5-ОТ при минимальных двигательных нарушениях по шкале Куртцке (1—3 балла) по сравнению с грубым неврологическим дефицитом (5,5±0,5 и 1,0±0,6 соответственно; р<0,05).

Полученные данные определенно указывают на несомненную роль цитокинов в патогенезе PC. Проведенные исследования могут служить основанием для назначения иммуно-корригирующей терапии α-ИФ больным PC [7-12].

Это согласуется и с мнением ряда исследователей, которые наряду с ß-ИФ рекомендуют использовать человеческий лейкоцитарный α-ИФ как при ремиттирующем, так и при прогредиентном течении.

Таким образом, результаты проведенных исследований подтверждают важное значение цитокинов в формировании демиелинизирующего процесса. Выявленные корреляции уровня ИФ и ФНО с активностью и характером течения PC, а также со степенью неврологического дефицита служат основанием для разработки новых критериев активности патологического процесса и его прогнозирова ния и, что особенно важно, для определения показаний к иммунокорригирующей терапии α-ИФ.

Результаты исследования моноаминов при PC указывают на сложность патогенетических механизмов диемиелинизации, регуляции иммунного ответа и являются основанием для использования препаратов, регулирующих моно аминовый обмен при PC.

About the authors

B. T. Khaidarov

Research Institute of Neurology, Russian Academy of Medical Sciences; Research Institute of Epidemiology and Microbiology named after V.I. acad. N.F. Gamalei RAMS; VTSPZ RAMS

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

V. Р. Kuznetsov

Research Institute of Neurology, Russian Academy of Medical Sciences; Research Institute of Epidemiology and Microbiology named after V.I. acad. N.F. Gamalei RAMS; VTSPZ RAMS

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

М. N. Zakharova

Research Institute of Neurology, Russian Academy of Medical Sciences; Research Institute of Epidemiology and Microbiology named after V.I. acad. N.F. Gamalei RAMS; VTSPZ RAMS

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

D. L. Belyaev

Research Institute of Neurology, Russian Academy of Medical Sciences; Research Institute of Epidemiology and Microbiology named after V.I. acad. N.F. Gamalei RAMS; VTSPZ RAMS

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

V. P. Barhatova

Research Institute of Neurology, Russian Academy of Medical Sciences; Research Institute of Epidemiology and Microbiology named after V.I. acad. N.F. Gamalei RAMS; VTSPZ RAMS

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

О. S. Brusov

Research Institute of Neurology, Russian Academy of Medical Sciences; Research Institute of Epidemiology and Microbiology named after V.I. acad. N.F. Gamalei RAMS; VTSPZ RAMS

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

А. А. Babayants

Research Institute of Neurology, Russian Academy of Medical Sciences; Research Institute of Epidemiology and Microbiology named after V.I. acad. N.F. Gamalei RAMS; VTSPZ RAMS

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

L. S. Askarova

Research Institute of Neurology, Russian Academy of Medical Sciences; Research Institute of Epidemiology and Microbiology named after V.I. acad. N.F. Gamalei RAMS; VTSPZ RAMS

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

А. D. Konysova

Research Institute of Neurology, Russian Academy of Medical Sciences; Research Institute of Epidemiology and Microbiology named after V.I. acad. N.F. Gamalei RAMS; VTSPZ RAMS

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

I. A. Zavalishin

Research Institute of Neurology, Russian Academy of Medical Sciences; Research Institute of Epidemiology and Microbiology named after V.I. acad. N.F. Gamalei RAMS; VTSPZ RAMS

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

References

Supplementary files