MULTIPLE SCLEROSIS. JUSTIFICATION OF GEROPROTECTIVE THERAPY

Cover Page

Abstract


Results of immunological blood count and liquor test taken from 76 patients with multiple sclerosis aged 33,6±2,7 were studied to determine genetic markers of locus HLA-drB1and asynchronous intrathecal synthesis ratio of immunoglobulin free light chain (К ƙ/ƛ), as well as state of mitochondrial electron transport chain and density of neurotransmitter receptors of brain cells. 12 laboratory Guinea pigs with experimental allergic encephalomyelitis were taken to conduct electron microscopy of ultrathin brain sections collected from animals at the peak of the disease. Weak association of immunological and genetic indicators and statistically significant morphofunctional abnormalities of mitochondrial appara- tus of brain cells as well as neurotransmitter deviations towards nociceptive processes with simultaneous weakening of central antinociceptive mechanisms was found. The conclusion is that patients with mul- tiple sclerosis have early pathologic aging so early geroprotective therapy is required.

Рассеянный склероз (РС) считается аутоим- мунным заболеванием наряду с ревматизмом, красной волчанкой, зобом Хашимото, сахарным диабетом 1 типа [1, 2, 3], однако многочислен- ные экспериментальные исследования и данные клинических наблюдений показали, что очаги демиелинизации могут возникать под действи- ем токсических веществ (свинец, мышьяк, ци- анистый калий, сапонин, таурохолат натрия, яд кобры, столбнячный токсин, дифтерийный токсин, некоторые барбитураты: нембутал, со- мяифен и др.), эндогенных токсинов и липоли- тических ферментов (лецитиназа, цефалиназа и др.), нарушений питания и обмена веществ, со- судистых заболеваний, инфекционных агентов, парентерально введенных неспецифических веществ и мозговой ткани. Отсутствие едино- го причинного фактора в развитии процесса демиелинизации и взгляд на демиелинизацию как на неспецифичёский процесс дали основа- ние считать, что РС является этиологически неоднородным заболеванием [4]. Специалисты, придерживающиеся только иммуноопосредо- ванного патогенеза РС, допускают в клиниче- ской практике гипердиагностику РС в 23,5% случаев [5], при этом никакой метод иммунотропного лечения не прекращает синтез олиго- клонального IgG - главного признака прогреди- ентности заболевания [6]. Наше изучение роли иммунных реакций показало, что только треть случаев РС связаны с клеточной (39,6% поло- жительных результатов в РБТЛ с ОБМ) и гу- моральной (31,25% случаев выявления антиnел к ОБМ: 16,95% IgM и 20,33% IgG) сенсибилиза- цией к мозгоспецифическим белкам [7]. У тех же больных в 75% случаев при ПЭТ головного мозга обнаружен гипометаболизм глюкозы в корковых и мозжечковых нейронах, т.е. в основных струк- турно-функциональных элементах связанных с развитием ведущего пирамидно-мозжечкового синдрома в клинической картине РС. Специаль- ные ПЭТ-исследования показали более чем 8-10- ти кратное превышение зон гипометаболизма глюкозы, по сравнению с очаговым поражением мозга, выявляемое при МРТ-морфометрии [8]. Всё вышеизложенное делает необходимым изу- чение других (не иммунных) факторов патогене- за и возможностей других (не иммунотропных) путей лечения и профилактики РС. Цель исследования Используя современные методы диагности- ки иммунопатологических, метаболических и Том 9 № 3 2017 47 ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ морфологических изменений при РС, выявить не иммунные факторы патогенеза и обосновать новые направления терапии данного заболевания. Материал и методы исследования У 76 больных с достоверным прогредиентно-ре- митирующим РС (50 ж, 26 м) в возрасте 33,6±2,7 лет со степенью инвалидизации по шкале EdSS от 3-х до 5,5 баллов проведено комплексное диа- гностическое исследование, включающее выявле- ние носителей аллеля HLA-drB1*15:01 методом ПЦР (ЦНИИ гематологии и трансфузиологии, ст. н. с. Павлова И.Е.), определение интратекального синтеза каппа и лямбда свободных лёгких цепей иммуноглобулинов ( лаборатория диагностики ау- тоиммунных заболеваний 1-го СПбГМУ им. И.П. Павлова, зав. лаб. к.м.н. С.В. Лапин) и 25 метабо- литов мозга при суперпозиционном электромаг- нитном сканировании [9], (СПЭМС-2 «Обнинск», НИЦ изучения эволюции человека РАЕН, к.м.н. Ю.Ф. Камынин). Морфологические характери- стики митохондрий изучались с помощью элек- тронной микроскопии мозга нелинейных морских свинок (12 особей обоего пола, весом 400-450 г), инокулированных основным белком миелина (пре- парат фирмы Sigma, uSA) с адьювантом Фрейнда (энцефалитогенная смесь - ЭГС), на 13-19 день максимального развития заболевания - экспери- ментального аллергического энцефаломиелита (ЭАЭ) - общепризнанной модели РС. Клиниче- ская картина ЭАЭ соответствовала спинальной и цереброспинальной форме поражения при РС: па- раличи задних лап с повышенными рефлексами и признаками спинального автоматизма, нарушения функции мочеиспускания и дефекации, вертячка и двигательная атаксия с падением на бок (к.м.н. Ю.Л. Житнухин, отдел иммунологии ИЭМ РАН). На высоте ЭАЭ животные забивались, и тут же осуществлялась пропитывание и заливка препа- ратов смесью эпона с аралдитом приготовленных из коры больших полушарий, стволовых отделов мозга, мозжечка и грудного отдела спинного моз- га. Ультратонкие срезы 20-40 нм контрастировали уранил-ацетатом и цитратом свинца. Изучение ультраструктуры митохондрий нейронов и фото- съемка проводились к.б.н. Л.С. Онищенко в ла- боратории электронной микроскопии ВМедА на микроскопе Hitachi (Япония). Результаты исследования Иммунологические исследования (HLA ти- пирование у 40 человек и определение СЛЦ каппа и лямбда в ликворе у 56 человек) показа- ли неоднозначные результаты. Так, наличие аллеля dRd1*15 обнаружено только у 30% обследованных, dRB1*01 - у 10%, dRB1*17 не обнаружено вообще, т.е. гаплотип прогредиентного течения РС dr2-dr3 отсут- ствовал у данных пациентов, что ставило под сомнение необходимость обычно назначаемой агрессивной терапии: митоксантрон, циклофос- фан, бета-интерфероны и т.п., приводящей к ис- тощению эндогенного левокарнитина [10]. Интратекальный синтез СЛЦ каппа (ƙ) и лямбда (ƛ) по характерному для РС коэффици- енту ƙ/ƛ в диапазоне 0,26-1,65 выявлен только у 43% больных. далее, в связи с тем, что проведение нервно- го импульса имеет биохимический эквивалент в форме активности нейротрансмиттерной си- стемы, выполнено СПЭМ-сканирование мозга с выделением резонансных показателей от рецеп- торов серотонина, гистамина, норадреналина и дофамина. Пики электромагнитного резонанса от рецепторов для серотонина и гистамина ока- зались выше изолинии на 1,4±0,02 в 61% случаев и 4,1±0,02 у.е. в 75% случаев (p<0,05 и 0,01 соот- ветственно). Пики резонанса от рецепторов для норадреналина и дофамина были ниже изолинии на 1,7±0,02 в 93% случаев и 1,9±0,03 у.е. в 94% слу- чаев (р<0,001 для обоих нейротрансмиттеров). Поскольку ранее проведённая ПЭТ головно- го мозга больных РС с радиофармпрепаратом глюкозы выявила низкий захват этого главного энергизатора организма клетками серого веще- ства мозга (кора и мозжечок), то интересно было узнать причину этого. Почему же клетки мозга не потребляют глюкозу, которая должна бы активно окисляться митохондриями с образованием энер- гии, жизненно необходимой, в том числе и для выздоровления? С целью определения количе- ственных характеристик дыхательной цепи мито- хондрий: цитохромов (ЦХ a,b,c), убихинона (Co q) и цитохром-С-оксидазы (ЦХ-С-окс) выполне- но СПЭМ-сканирование головного мозга больных РС с выделением резонанса от этих субстанций. Все изучаемые показатели митохондри- альной электроннотранспортной цепи (ЭТЦ) больных РС имели достоверные (p<0,05) отри- цательные значения, т.е. их кривая на графике СПЭМС располагалась существенно ниже ус- ловных референтных значений: ЦХ a - 3,0±0,05 у.е. в 80%; ЦХ b - 4,7±0,07 в 79%; ЦХ с - 3,1±0,06 в 68%; Со q - 2,9±0,04 в 90% и ЦХ-С-окс - 3,3±0,05 в 85% случаев. В целом, при обследовании с помощью СПЭМС больных РС получены данные, ука- зывающие на глубокие метаболические сдвиги, 48 Вестник Северо-Западного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ заключающиеся в лактат-ацидозе, тканевой ги- поксии, вследствие нарушения функции каскада дыхательных ферментов убихинона и цитохрома, повышении перекисного окисления с появлени- ем гидроперекисей, в снижении функциональной активности нейротрансмит-теров (по плотности никотиновых и мускариновых ацетилхолиновых рецепторов, концентраций дофаминовых, адре- налиновых, норадреналиновых и гистаминовых медиаторов, плотности рецепторов мозжечка и ствола мозга к 5-окситриптофану). В качестве типичного примера приводим графическое изображение данных СПЭМС ферментных систем больного К (рис. 1). тохром-оксидазы. В ряде случаев в цитоплазме отдельных нейронов, олигодендроцитов и лем- моцитов митохондрии имели пластинчатое или паракристаллическое строение и нередко нахо- дились вблизи ядра этих клеток. Митохондрии с такой структурой встречались также в аксо- плазме безмиелиновых волокон (рис. 2). Ранее аналогичные паракристаллические структуры, названные цитосомами, детально были описаны при липофусцинозе (старении) нейронов. У не заболевших животных (2 особи) при микроско- пировании препаратов в участках цитоплазмы клеток Пуркинье обнаруживались скопления митохондрий с почти неизменённой структу- рой, а миелиновые волокна мозжечка содержали митохондрии с нормальной структурой, нахо- дившиеся в тесном контакте с миелином (рис. 3). Рис. 1. Суперпозиционное электромагнитное сканирование головного мозга со спектрографией и спектрометрией ферментных систем у б-го К, 35 лет, вторично-прогредиентное течение РС, фаза неустойчивой ремиссии, EdSS=4,5 балла: редукция каскада дыхательных ферментов в условиях уменьшения сукцинатного способа окисления, повышение уровня лактата при снижении уровня пирувата, снижение активности кретинфосфокиназы (КФК), накопление перекисей и гидроперекисей (Н2О2,ОН). Рис. 2. Миелиновые волокна головного мозга морской свинки с ЭАЭ. В осевом цилиндре - концентрическая структура митохондрии. Увеличение: Х 26000. К сожалению, ультраструктурные иссле- дования при аутопсии случаев РС не удалось провести из-за технических особенностей па- танатомической службы. Поэтому, выполнены соответствующие эксперименты на животных. При электронной микроскопии препаратов мозговой ткани у заболевших животных (10 из 12 особей) в клетках мозга нами наблюдалась вакуолизация митохондрий и значительное увеличение их числа (плейокония). В осевых цилиндрах миелиновых волокон встречались крупные митохондрии, кристы которых были закручены в спиралевидную форму, что считает- ся доказательством дистрофических изменений клеток, т.к. сопровождается сниженной актив- ностью ключевого фермента митохондрий - ци- Рис. 3. Крупная митохондрия (в центре) с сохранными кристами в дендрите нейрона коры большого мозга морской свинки не заболевшей ЭАЭ. Увеличение: Х 25000. Том 9 № 3 2017 49 ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Обсуждение результатов исследования Морфофункциональные исследования мито- хондрий. На модели РС нами показано развитие па- томорфологии митохондрий клеток мозга: ней- ронов, миелинобразующих олигодендроцитов, миелинизированных, маломиелинизированных волокон и безмиелиновых участков аксонов и дендритов, происходящей, по-видимому, вслед- ствие ишемической гипоксии, о которой мы писали ранее на основе световой микроскопии исследования сосудов мозга на аутопсийных препаратах [11, 12]. При этом нарушения ЭТЦ по данным СПЭМС достигало 80-95% как на внутренней мембране, так и в межмембранном пространстве митохондрий. Определение ми- тохондриальных дегидрогеназ в крови больных РС (ГдГ, СдГ, ЛдГ, ГФдГ) тоже указывает на снижение функций митохондрий [13] и, что ин- тересно, в таком же % случаев, как и при изуче- нии ЭТЦ - 88, 67, 80,75 % соответственно. Известно, что в дегенеративных измене- ниях нервной ткани огромное значение име- ет свободнорадикальное окисление (СРО), которое, воздействуя на мембраны нейронов и олигодендроглиоцитов, запускают процесс АдФ-рибозилирования, что приводит к исто- щению запасов АТФ и высвобождению новых активных форм кислорода (АФК). Эндогенная антиоксидантная система, которая ослабляет СРО на ранней стадии, пользуется реакцией восстановления глутатиона. При хронизации патологических процессов происходит сниже- ние концентрации глутатиона в клетках, что снижает защиту от СРО. Прежде всего, стра- дают дыхательные ферменты митохондрий, на территории которых и развиваются первые морфологические разрушения [14]. «Несанкци- онированное» сгорание энергетических запасов клеток и «удушье» их митохондрий ускоряет аксональную дегенерацию, что является трудно обратимым процессом и приводит к появлению грубых клинических неврологических дефектов и к инвалидности. Это весьма сходно с процес- сами, наблюдаемыми при старении организма, что и отражено в свободнорадикальной и мито- хондриальной теориях старения [15, 16]. Иммунологические исследования. Выявление при гистотипировании характер- ного для РС аллеля в 30% случаев хоть и укла- дывается в «норматив» 20-60%, приводимый в литературе, но относится лишь к одному из 3-х HLA-dRB1 показателей связи РС с фенотипической рестрикцией. да и вклад этих генов в развитие РС меньше, чем в случаях других ауто- иммунных заболеваний, а аллель главного про- восполительного цитокина РС TNFa не входит в единый гаплотип с аллелем dRB*1501. Всё это говорит о слабой генетической ассоциации с клинически определяемым РС. Роль олигоклонального IgG в патогенезе РС до конца не ясна. Известно только то, что имму- ноглобулины синтезируются В-лимфоцитами в областях, прилегающих к зонам демиелиниза- ции, но это происходит и при любых васкули- тах. Если при расчёте результатов лабораторных анализов использовать не просто концентрацию СЛЦ в мкг/мл, а коэффициент их асинхронно- го синтеза (К ƙ/ƛ) [17], то частота выявления интратекального присутствия СЛЦ каппа со- ставит только 43%, а не 93%, как это обычно пи- шется в литературе [18]. Нейротрасмиттерные нарушения. Статистически достоверное повышение плотности серотониновых и гистаминовых и снижение плотности норадреналиновых и до- фаминовых рецепторов на клетках мозга го- ворит о многом. Во-первых, НА является ме- диатором голубоватого пятна, включённого в патогенез оливо-понто-церебеллярной дегене- рации, которая, между прочим, проявляется не только нистагмом, атаксией, но и артериальной гипотензией, гипогликемией и немотивирован- ной усталостью, т.е. симптомами, выявляемы- ми и при РС. Во-вторых, серотонин(5-НТ)эр- гические нейроны группируются в варолиевом мосту, а серотонин повышает проницаемость ГЭБ, усиливает перивенозное воспаление, спо- собствует стазу крови. Вместе с гистамином серотонин относится к медиаторам гиперчувстви- тельности немедленного типа (ГНТ). В-третьих, дофамин (дА) является медиатором двигательной функции мозга, фактором внутреннего подкрепле- ния и эндогенной психической энергии [19]. Известно также и то, что серотонин и гистамин являются маркерами ноцицептивных разрушитель- ных процессов в организме, а НА и дА - антино- цицептиных [20]. Следует добавить, что катехо- ламины образуются из аминокислоты тирозина поэтапно: фенилаланин-тирозин-дофамин-но- радреналин, а чувствительность адренорецеп- торов обеспечивается гормонами щитовидной железы (до 14-15 летнего возраста) и надпочеч- ников (после 16-18 летнего), т.е. в период ини- циации РС уже имеются эндокринно-метаболи- ческие девиации. 50 Вестник Северо-Западного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Заключение Таким образом, иммунологические реакции не занимают ведущего места в патогенезе всех случаев РС и являются, скорее всего, эпифе- номенами демиелинизации. до развития вос- палительной демиелинизации, а, тем более, до аксональной дегенерации происходят метабо- лические нарушения, развивается парамета- болизм, носящий ноцицептивную направлен- ность. Центральным местом этих процессов является митохондриальная дисфункция кле- ток ЦНС. Поскольку это происходит у людей 20-ти - 30-ти летнего возраста и сопровожда- ется клинической симптоматикой, то это может называться патологическим старением организ- ма. Ретардатарами старения в данных случаях должны являться антиоксиданты митохондри- альной направленности [21, 22] и другие анти- ноцицептивные мероприятия.

S V Lobzin

North-Western State Medical university names after I.I. Mechnikov

V I Golovkin

North-Western State Medical university names after I.I. Mechnikov

Y F Kamynin

North-Western State Medical university names after I.I. Mechnikov

L S Onischenko

North-Western State Medical university names after I.I. Mechnikov

Y O Garyshina

North-Western State Medical university names after I.I. Mechnikov

A S Sagiyan

North-Western State Medical university names after I.I. Mechnikov

  1. Poser Ch. / Ch. M. Poser. The diagnosis of Multiple Sclerosis.ThiemeStration inc., 1984.- 254 p.
  2. Abramsky O. / O. Abramsky, H. Ovadia. Fronters in Multiple Sclerosis. - Martin Dunitz, 1997. - 318 p.
  3. Гусев Е.И. / Е.И. Гусев, И.А. Завалишин, А.Н. Бойко. Рассеянный склероз, М.: Реал Тайм, 2011. - 528 с.
  4. Зинченко А.П. / А.П. Зинченко. Рассеянный склероз и рассеянный энцефаломиелит. Л.: Медицина, 1973. - 350 с.
  5. Врачебнотрудовая экспертиза при рассеянном склерозе. [Электронный ресурс]. - Режим доступа - http://www. blackpantera. ru/ profzabolevanija /32972/.
  6. Mc Donald W.I. / W.I. Mc Donald, A. Compston, G. Edan et al. Recommended diagnostic criteria for multiple sclerosis: guidelines from the international panel on the diagnosis of multiple sclerosis // Ann. Neurology. - 2001. - 59 (1). - P. 121-127.
  7. Фоминцева М.В. / М.В. Фоминцева. Ранняя клиникоинструментальная и лабораторная диагностика рассеянного склероза // Автореф…… канд. мед. наук, СПб, 2016. - 24 с.
  8. Головкин В.И. / В.И. Головкин, И.Д. Столяров, А.Д. Коротков и др. Позитронноэмиссионная томография в комплексе клиникоморфологических исследований мозга при рассеянном склерозе // Актуал. вопр. клин. и военн. неврологии. СПб, 1997. - 64.
  9. Меткин Н.П. / Н.П. Меткин. Патент на изобретение № 2290869. Заявка № 20519763. Приоритет изобретения 24 июня 2005 г. Зарегистрировано в Госреестре изобретений РФ 10 января 2007 г. Срок действия патента 24.06. 2025 г.
  10. Lebrum C. / С. Lebrun, H. Alchaar, M. Candito, V. Bourg et al. Levocarnitine administration in multiple sclerosis patients with immunosuppressive therapy - induced fatigue: correlation with carnitine serum levels / Multiple Sclerosis (20th ECTRIMS), 2004. - V. 10. - suppl. 2. - P. 125-127.
  11. Головкин В.И. / В.И. Головкин. Рассеянный склероз в формате 3D, СПб.: «Человек», 2014. - 178 с.
  12. Бисага Г.Н. / Г.Н.Бисага, О.Н. Гайкова, Л.С. Онищенко и др. Рассеянный склероз: от морфологии к патогенезу. - СПб, 2015. - 104 с.
  13. Котов С.В. / С.В. Котов, О.П. Сидоров, Е.В. Бородатая // Митохондриальная недостаточность при рассеянном склерозе // ЖНИП им. С.С. Корсакова. 2015. - Т. 15. - В. 2. - С. 61-62.
  14. Campbel G.R. / Graham R. Campbel, Joseph T. Worrall, Don J. Mahad. Центральная роль митохондрий в аксональной дегенерации при рассеянном склерозе // Multiple Sclerosis Journal (rus), 2015. - Т. 1. - № 1. - C. 102-108.
  15. Gruber J. / Jan Gruber, Sebastian Schaffer, Barry Halliwell. The mitochondrial free radical theory of ageing - Where do we stand? // Frontiers in Bioscience 13, 65546579, May 1, 2008.
  16. Трубицын А.Г. Модифицированный вариант митохондриальной теории старения // Успехи геронтологии, 2016. - Т. 18. - С. 2128.
  17. Fischer C. / C. Fischer, B. Arneth, J. Koehler, J. Lotz, K.J. Lackner. Kappa free light chains in cerebrospinal fluid as markers of intrathecal immunoglobulin synthesis. Clin Chem., 2004, Vol. 50, pp. 1809-1813.
  18. Cамойлович М.П. / М.П. Самойлович, И.В. Грязева, А.В. Мазинг, С.В. Лапин, В.Б. Климович. «Иммунометрический метод определения концентраций свободных легких цепей иммуноглобулинов человека» // Медицинская иммунология, 2016. Т. 18, № 4. С. 385-394. doi: 10.15789/1563062520164385394.
  19. Зайко Н.Н. / Н.Н. Зайко (ред.). Патологическая физиология, М.: МЕД пресс информ, 2015. - 734 с.
  20. Орлов Р.С. / Р.С. Орлов. Нормальная физиология: учебник. М.: ГЭОТАР. - Медиа, 2010. - 832 с.
  21. Рожнов Г.И. / Г.И. Рожнов, В.А. Пройнова, Т.А. Воронина. Особенности противогипоксического и метаболического действия мексидола в широком диапазоне доз // J. hypoxia medical, 1996. - № 2. - С. 56-57.
  22. Skulachev V.P. / V.P Skulachev Mitochondriatargeted antioxidants as a tool to prevent aging related diseases and prolong lifespan // Advances in Gerontology, SPb, 2007. - S. 71.

Views

Abstract - 172

PDF (Russian) - 198

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2017 Lobzin S.V., Golovkin V.I., Kamynin Y.F., Onischenko L.S., Garyshina Y.O., Sagiyan A.S.

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