ROLE OF THE COMPLEMENT AND CYTOKINES IN THE EARLYDIAGNOSIS OF MULTIPLE SCLEROSIS

Abstract


In the article are presented the results of the study of blood and cerebrospinal fluid for cytokines and the complement proteins in 22 patients with clinically isolated syndrome in accordance with the subsequent development of the disease. It is find out the differences between the concentration of some complement proteins in patients with the developed during the observation the definite multiple scle- rosis in comparison with the patients with clinically isolated syndrome, and cytokine status. The de- termination of immunological predictors of multiple sclerosis development may help to understand the dynamics of pathological process and to start the early treatment.

Введение Рассеянный склероз - это мультифакториальное многоочаговое поражение миелина центральной нервной системы у лиц преимущественно молодого возраста с прогредиентно-ремиттирующим течением и нарушением функций всех регулирующих систем организма (нервной, иммунной, эндокринной) [1]. РС впервые описан в 1868 г. французским невропатологом Жаном Мартеном Шарко (1825-1893). Ж. М. Шарко отметил возникновение заболевания в молодом возрасте, ремиттирующий характер его течения и многоочаговость (рассеянность) поражения головного и спинного мозга в форме мелких островков глиосклероза (бляшек). Эта «триада Шарко» и по сей день лежит в основе дифференциальной диагностики РС. В настоящее время при РС общепринятыми являются диагностические критерии, предложенные W.I. McDonald и соавт. в 2001 г., уточненные в 2005 г., а затем пересмотренные в 2010 г. [9]. При ранних клинических проявлениях заболевания, когда еще нет типичного ремиттирующего течения, важным является исключение альтернативных диагнозов. Различные комбинации неврологических симптомов и данных МРТ могут наблюдаться у пациентов при клинически изолированном синдроме (КИС), который в настоящее время определяется как монофазно развившаяся симптоматика, вызванная, предположительно, воспалительным демиелинизирующим заболеванием. При этом монофазность подразумевает впервые возникший отдельный клинический эпизод с относительно быстрым началом. Возможно одновременное выявление множественных клинических/параклинических проявлений, однако диссеминация во времени не должна быть очевидной [2]. Таким образом, даже при выявлении очагов демиелинизации при МРТ невозможно установить диагноз РС, поэтому принципиально важным становится совокупность исследований крови и ликвора. Так, наименее изученной и достаточно интересной, на наш взгляд, является роль системы комплемента и белков цитокинов в процессе возникновения воспалительной демиелинизации белого вещества центральной нервной системы. Человеческий мозг считают иммуннопривилегированным органом, отделенным от периферии гематоэнцефалическим барьером (ГЭБ), а все основные клетки ЦНС производят большинство белков комплемента. К примеру, астроциты - главный источник комплемента ЦНС, который обеспечивает иммунную защиту против болезнетворных микроорганизмов, и также способствует «возмещению ущерба» при некоторых заболеваниях. Демиелинизация - не только результат аутоиммунного ответа против миелина в соответствии с классическим механизмом патогенеза, но также и от прямой активации комплемента после его закрепления к миелину. Интересно, что зрелый крысиный олигодендроцит лизируется в пробирке комплементом в отсутствие антимиелиновых антител [10]. Активация системы комплемента приводит к лизису олигодендроцитов и хемоаттракции макрофагов. Восприимчивость олигодендроцитов к комплементу при повреждении может содействовать нехватке защиты и адекватному распределению ингибиторов комплемента. Цитокины же организуют все фазы иммунных ответов. Для поддержания гомеостаза требуется динамический баланс между про-и противоспалительными цитокинами. Провоспалительные цитокины (IFN-γ, TNF-α, IL-12, IL-17, и IL-23), как считается, играют роль в патогенезе РС через активацию иммунной системы в периферии и/или непосредственно являются «разрушителями» олигодендроцитов/миелина. Противоспалительные цитокины, например, IL-4, IL-10, считаются полезными, а, к примеру, IL-6 проявляет оба эффекта при РС [3]. Высокие концентрации мононуклеарных клеток ЦСЖ, экспрессирующих TNF-α и IFN-γ, были обнаружены у пациентов с РС. Хотя TNF-α имеет провоспалительную функцию и его показатели повышены в активных демиелинизирующих очагах по сравнению с очагами неактивными/ремиелинизации, но он также вовлечен и в восстановление ткани мозга [4]. Huang WX. еt al. сообщают об уменьшении количества мононуклеарных клеток периферической крови, секретирующих IL-10, и более низком уровне в сыворотке IL-10 при РС [6], а Navikas V. et al. описали уменьшение экпрессии IL-10, но увеличение числа мононуклеарных клеток периферической крови, синтезирующих IL-10 mRNA, перед клиническими обострениями [7]. Ozenci V. et al. обнаружили увеличенные уровни IL-6, цитокина с про- и противовоспалительным эффектами, в сыворотке пациентов с РС [8]. Исследователи предложили различные иммунологические механизмы демиелинизации: (a) TNF-α и IFN-γ могут быть токсичными для олигодендроцитов; (b) цитокины могут активизировать макрофаги и микроглию, который фагоцитируют миелин; и (c) провоспалительные цитокины могут быть вовлечены в индукцию апоптоза с последующей демиелинизацией [11]. Таким образом, данные о системе комплемента и цитокинов при РС являются противоречивыми. Цель исследования: изучить роль цитокинов и белков комплемента в ранней диагностике демиелинизирующих заболеваний центральной нервной системы. Материалы и методы Клиническую часть исследования составил анализ материалов 22 пациентов, которые с 2011 по 2012 г. находились на обследовании, лечении и динамическом наблюдении в клинике неврологии Северо-Западного медицинского университета им. И.И. Мечникова по поводу дебюта демиелинизирующего заболевания головного мозга. Мужчин было 9, женщин - 13, средний возраст составил 34,4 лет (от 21 до 60 лет). Группу сравнения составили 21 человек (здоровые). Проведено клинико-неврологическое обследование по стандартной методике с уточнением анамнеза заболевания, характера жалоб, особенностей течения патологического процесса. Всем пациентам проведен анализ крови и ЦСЖ на олигоклональные имммуноглобулины, нейроинфекции с целью подтверждения диагноза. Дополнительно исследовалась плазма крови и цереброспинальная жидкость больных на наличие цитокинов (IL-1, RAIL-1, IL-2, IL-4, IL-8, IL-10 и TNF) и белков комплемента (С 1-Инг, С3, С3а, С4, С5, С5а и фактор Н) с помощью иммуноферментного анализа (наборы реактивов ООО «Цитокин», СПБ). Всем пациентам выполнена магнитно-резонансная томография «Magnetom Vision 1,5T» (фирма Siemens) по стандартным методикам. Диагноз устанавливался на основании критериев McDonald et al., 2010. Средний срок наблюдения за пациентами составил 18,3 мес. (от 12 до 28 мес.). Полученные в процессе работы данные обрабатывались c помощью компьютерной системы STATISTICA for Windows (версия 10,0). Результаты и их обсуждение За время наблюдения за пациентами с КИС лишь у 9 развился РС (женщин - 5, мужчин - 4), в соответствии с этим все наблюдаемые были разделены на три группы: 1-я группа - пациенты с КИС; 2-я группа - пациенты с КИС, который трансформировался в РС; 3-я группа - группа сравнения здоровые лица (доноры крови). На основании изменений в системе комплемента у всех больных демиелинизирующим заболеванием выявлены существенные повышения концентрации С4, С5, фактора Н и С3а по сравнению со здоровыми лицами (табл.1). Концентрации анафилатоксинов С3а и С5а в сыворотке крови больных также выше, чем концентрации исходных белков С3 и С5, которые оказались снижены, по-видимому, в результате их потребления в ходе активации каскада комплемента. В целом полученные данные не являются неожиданными, так как определяются воспалительным характером демиелинизирующих заболеваний. Таблица 1 Концентрация факторов комплемента (нг/мл) в плазме крови больных демиелинизирующими заболеваниями и здоровых лиц нг/мл с 1-инг с 3 с 4 с 5 фН с 3а с 5а больные демиелинизирующими заболеваниями (КИС+РС) (n=22) 545,52 ± 33,96 718,48 ± 64,87 425,82 ±21,08 189,22 ±15,87 1140,49 ±68,51 17,79 ±2,67 53,62 ± 2,54 здоровые лица (n=21) 452,13 ± 47,53 602,50± 44,32 501,29 ± 37,11 275,45 ±10,10 1233,31 ±63,33 4,14± 1,99 46,92 ± 3,08 Р >0,05 >0,05 <0,04 <0,0001 >0,05 <0,001 <0,05 При сравнении концентраций белков комплемента С3, C4, С5 и фактора Н в плазме крови больных КИС и РС по были выявлены существенные различия, причем концентрация всех перечисленных факторов была ниже у больных РС (рис. 1). Рис. 1. Концентрации белков комплемента у больных РС и КИС * - различия между больными КИС и РИС достоверны при P<0,005 Концентрация неактивированных факторов комплемента в ЦСЖ оказалась на несколько порядков ниже, чем в плазме крови: С3 - 1,4 ±0,9 мкг/мл; С4 - 2,6 ± 0,3 мкг/мл; С5 - 0,4 ± 0,04 мкг/мл; фактор Н - 3,0 ±0,4 мкг/мл. Достоверных различий по концентрации неактивированных факторам комплемента в ЦСЖ между показателями больных КИС и РС нами не выявлено. Концентрация анафилатоксинов у больных КИС и РС в ЦСЖ представлена на рисунке 2, различия также не достоверны. Рис. 2. Концентрация активированных факторов комплемента (анафилатоксинов) в цереброспинальной жидкости больных демиелинизирующими заболеваниями Однако интересно заметить, что концентрации анафилатоксина С3а и у больных КИС, и у больных РС были существенно выше в ЦСЖ, чем в плазме крови (соответственно, у больных КИС 29,5 ± 5,4 нг/мл против 14,5 ± 3,7; p<0,02; у больных РС - 31,3 ± 2,9 против 22,8 ± 3,6; p<0,05). В экспериментальных исследованиях на животных (модель экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита) было показано, что мыши с дефицитом C3a имели более легкую форму заболевания, что указывает на важную роль анафилатоксина C3a в развитии демиелинизации [5]. Полученные нами данные о достоверно большей концентрации С3а в ЦСЖ, чем в плазме крови в обеих группах больных, также подтверждают патогенетическую значимость С3а в патогенезе демиелинизирующих заболеваний. При исследовании цитокинового статуса в группе больных демиелинизирующими заболеваниями (по сравнению со здоровыми лицами) выявлено достоверное повышение концентрации провоспалительных цитокинов (IL-1, IL-4, IL-8, IL-6 и IFNg) при явном снижении концентрации регуляторного цитокина семейства интерлейкина-1 - рецепторного антагониста IL-1 (RAIL-1), противодействующего активности IL-1. Концентрация противовоспалительного цитокина IL-10 также была повышена в общей группе пациентов по сравнению со здоровыми лицами, хотя и в значительно меньшей степени, чем провоспалительных цитокинов (табл.2). Однако проведенный нами анализ не показал достоверных различий по определяемым цитокинам между больными РС и КИС. Таблица 2 Концентрации цитокинов (пг/мл) у больных демиелинизирующим заболеванием и здоровых лиц пг/мл IL-10 IL-2 RAIL-1 IFNg IL-6 IL-1b IL-4 IL-8 Больные демиелинизирующими заболеваниями (КИС+РС) (n=22) 11,3 ± 6,4 8,3 ± 6,9 175,0 ± 57,3 222,5 ±141,9 152,3 ±89, 6 322,2 ±44,7 118,3 ± 34,8 800,7 ± 209,1 Здоровые лица (n=21) 0,17 ± 0,1 0 418,4 ± 121,2 1,1 ±0,8 0,03 ±0,01 0,4 ± 0,01 0,3 ± 0,2 0,9 ±0,2 Р <0,05 >0,05 <0,0005 <0,0005 <0,0005 <0,0005 <0,002 <0,0005 Таким образом, полученные результаты подтверждают патогенетическую значимость участия системы комплемента в генезе воспалительного процесса в ЦНС у больных КИС. Концентрации белков комплемента (С3, С3а, С4, С5 и фН) и соотношения концентраций С3а в ЦСЖ и плазме крови могут быть весьма чувствительными ранними маркерами развивающегося РС. Для изучения диагностической значимости перечисленных параметров комплемента необходимы дальнейшие исследования. Выводы: 1. Выявлена достоверная разница в концентрации белков комплемента (С3, С4, С5 и фН) в плазме крови у больных РС по сравнению с больными КИС, что подтверждает патогенетическую значимость участия системы комплемента в генезе аутоиммунного процесса. 2. Показатели всех белков комплемента, кроме С3а в ЦСЖ, существенно ниже, чем в плазме крови. Превышение концентрации С3а в ЦСЖ над его концентрацией в сыворотке крови является маркером, характерным для больных демиелинизирующими заболеваниями. 3. Цитокиновый дисбаланс провоспалительных и противовоспалительных цитокинов в сыворотке крови позволяет предположить целесообразность применения препаратов цитокинового ряда уже на ранних этапах развития хронических демиелинизирующее заболеваний центральной нервной системы.

S V Lobzin

North-West State Medical university named after I.I. Mechnikov

N B Serebryanaya

North-West State Medical university named after I.I. Mechnikov

A M Ischenko

North-West State Medical university named after I.I. Mechnikov

V I Golovkin

North-West State Medical university named after I.I. Mechnikov

M V Fomintseva

North-West State Medical university named after I.I. Mechnikov

I I Kula

North-West State Medical university named after I.I. Mechnikov

  1. Завалишин И.А., Головкин В.И. Рассеянный склероз. Избранные вопросы теории и практик. - М.: МИА, 2000. - 639 с.
  2. Завалишин И.А., Переседова А.В., Стойда Н.И., Гурьянова О.Е., Арзуманян Н.Ш., Алексеева Н.С., Елисеева Д.Д., Гулевская Т.С., Брюхов В.В. Диагностика и лечение рассеянного склероза// Журнал неврологии и психиатрии. - 2011. - № 6. - С. 89-96.
  3. Bielekova, B. Development of biomarkers in multiple sclerosis / B.Bielekova, R.Martin. // Brain. - 2004. - Vol.127. - N.7. - P.1463-1478.
  4. Bitsch, A. Tumour necrosis factor α mRNA expression in early multiple sclerosis lesions: correlation with demyelinating activity and oligodendrocyte pathology / A. Bitsch, T. Kuhlmann, C. Da Costa, et al. // Glia. - 2000. - Vol.29. - N.4. - P. 366-375.
  5. Boos, L. Deletion of the complement anaphylatoxin C3a receptor attenuates, whereas ectopic expression of C3a in the brain exacerbates, experimental autoimmune encephalomyelitis. L.Boos, I.L.Campbell, R.Ames, R.A. Wetsel, S.R. Barnum. // J. Immunol. - 2004. - Vol.173. - N.7. - P.4708-4714.
  6. Huang, W.X. Cytokine analysis in multiple sclerosis by competitive RT-PCR: a decreased expression of IL-10 and an increased expression of TNF-α in chronic progression / W.X.Huang, P. Huang, H. Link, J. Hillert // Mult. Scler. - 1999. - Vol.5. - N.5. - P. 342-348.
  7. Navikas, V. Increased mRNA expression of IL-10 in mononuclear cells in multiple sclerosis and optic neuritis / V. Navikas, J.Link , W.Palasik, M.Soderstrom, et al. // Scand. J. Immunol. - 1995. - Vol.41. - N.2. - P. 171-178.
  8. Ozenci, V. Multiple sclerosis is associated with an imbalance between tumour necrosis factor-α (TNF-α)- and IL-10-secreting blood cells that is corrected by interferon-β (IFN-β) treatment / V. Ozenci, M. Kouwenhoven, Y.M. Huang, et al. // Clin. Exp. Immunol. - 2000. - Vol.120. - N.1. - P. 147-153.
  9. Polman, C.H. Diagnostic criteria for multiple sclerosis: 2010 revisions to the McDonald Criteria. / C.H. Polman, S.C. Reingold, B. Banwell, et. al.// Ann Neurol. - 2011. - Vol.69. - N.2. - P. 292-302.
  10. Scolding, N.J. Normal rat serum cytotoxicity against syngeneic oligodendrocytes. Complement activation and attack in the absence of anti-myelin antibodies / N.J. Scolding, B.P. Morgan, A. Houston, et al. // J. Neurol. Sci. - 1989. - Vol.89. - N.2-3. - P. 289-300.
  11. Sospedra, M. Immunology of Multiple sclerosis. / M. Sospedra, R. Martin // Annu. Rev. Immunol. - 2005. - Vol. 23. - P. 683-747.

Views

Abstract - 148

PDF (Russian) - 90

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2015 Lobzin S.V., Serebryanaya N.B., Ischenko A.M., Golovkin V.I., Fomintseva M.V., Kula I.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.