MULTIPLE SCLEROSIS. JUSTIFICATION OF GEROPROTECTIVE THERAPY

Full Text

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.

About the authors

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

References

Supplementary files