Роль системы комплемента и цитокинов в ранней диагностике рассеянного склероза

УДК 616.832-004.2

РОЛЬ СИСТЕМЫ КОМПЛЕМЕНТА И ЦИТОКИНОВ В РАННЕЙ ДИАГНОСТИКЕ РАССЕЯННОГО СКЛЕРОЗА

С.В. Лобзин, Н.Б. Серебряная, А.М. Ищенко, В.И.Головкин, М.В. Фоминцева, И.И. Кула

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова,

Санкт-Петербург, Россия

В статье представлены результаты исследования крови и ликвора на наличие цитокинов и белков комплемента у 22 пациентов с клинически изолированным синдромом в соответствии с последующим развитием заболевания. Выявлены различия в концентрации некоторых белков комплемента у пациентов с развившимся за время наблюдения достоверным РС по сравнению с больными КИС, и особенности цитокинового статуса. Определение иммунологических предикторов развития РС может помочь понять динамику развития патологического процесса и начать своевременное лечение.

Ключевые слова: рассеянный склероз, клинически изолированный синдром, иммунологический статус.

Введение

Рассеянный склероз - это мультифакто-риальное многоочаговое поражение миелина центральной нервной системы у лиц преимущественно молодого возраста с прогредиент-но-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 демиелинизи-рующим 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 цитоки-нов 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. Деми-елинизация - 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 анти-миелиновых антител [10]. Активация системы комплемента приводит к лизису олигодендро-цитов 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 цитоки-нами. Провоспалительные цитокины (IFN-y, TNF-a, 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» олиго-дендроцитов/миелина. Противоспалительные цитокины, например, IL-4, IL-10, считаются полезными, а, к примеру, IL-6 проявляет оба эффекта при РС [3]. Высокие концентрации моно-нуклеарных клеток ЦСЖ, экспрессирующих TNF-a и IFN-y, были обнаружены у пациентов с РС. Хотя TNF-a 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 демиелиниза-ции: (a) TNF-a и IFN-y могут быть токсичными для олигодендроцитов; (b) цитокины могут активизировать макрофаги и микроглию, который фагоцитируют миелин; и (c) провоспалитель-ные 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 цитоки-нов 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 деми-

елинизирующего 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 олигокло-нальные 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 иммуноферментно-го 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.

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).

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 545,52 ± 718,48 ± 425,82 189,22 1140,49 17,79 53,62 ±

демиелинизирующими заболеваниями 33,96 64,87 ±21,08 ±15,87 ±68,51 ±2,67 2,54

здоровые лица(п=21) 452,13 ± 602,50± 501,29 ± 275,45± 1233,31± 4,14± 46,92 ±

47,53 44,32 37,11 10,10 63,33 1,99 3,08

Р >0,05 >0,05 <0,04 <0,0001 >0,05 <0,001 <0,05

Рис. 1. Концентрации белков комплемента у больных РС и КИС

* - различия между больными КИС и РИС достоверны при Р<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; р<0,02; у больных РС - 31,3 ± 2,9 против 22,8 ± 3,6; р<0,05). В экспериментальных исследованиях на животных (модель экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита) было показано, что мыши с дефицитом С3а имели более легкую форму заболевания, что указывает на важную роль анафилатоксина С3а 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 демиелини-зирующих заболеваний.

При исследовании цитокинового статуса в группе больных демиелинизирующими заболеваниями (по сравнению со здоровыми лицами) выявлено достоверное повышение концентрации провоспалительных цитоки-нов (^-1, ^-4, ^-8, ^-6 и при явном

снижении концентрации регуляторного цито-кина семейства интерлейкина-1 - рецептор-ного антагониста ^-1 противодей-

ствующего активности ^-1. Концентрация противовоспалительного цитокина ^-10 также была повышена в общей группе пациентов по сравнению со здоровыми лицами, хотя и в значительно меньшей степени, чем провоспа-лительных 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

Больные

демиелинизирующими заболеваниями

Здоровые лица

Р

11,3 ± 6,4

0,17 ± 0,1 <0,05

8,3 ± 6,9

0

>0,05

175,0 ± 57,3

418,4 ± 121,2

<0,0005

222,5 ±141,9

1,1 ±0,8 <0,0005

152,3 ±89, 6

0,03 ±0,01

<0,0005

322,2 ±44,7

0,4 ± 0,01

<0,0005

118,3 : 34,8

0,3 ± 0,2 <0,002

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 деми-елинизирующими заболеваниями.

3. Цитокиновый дисбаланс провоспалитель-ных и противовоспалительных цитокинов в сыворотке крови позволяет предположить целесообразность применения препаратов цито-кинового ряда уже на ранних этапах развития хронических демиелинизирующее заболеваний центральной нервной системы.

Литература

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., Алексе-

ева 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 a 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 ana-phylatoxin C3a receptor attenuates, whereas ec-topic 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-a 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-a (TNF-a)- and IL-10-secreting blood cells that is corrected by interferon-p (IFN-p) 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 acti-

vation 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.

М.В. Фоминцева

E-mail: Maria.fomintseva@szgmu.ru

С.В. Лобзин, Н.Б. Серебряная, А.М. Ищенко, В.И.Головкин, М.В. Фоминцева, И.И. Кула Роль системы комплемента и цитокинов в ранней диагностике рассеянного склероза // Вестник Северо-Западного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова. — 2015. — Том 7, № 2. — С. 40—44.

ROLE OF THE COMPLEMENT AND CYTOKINES IN THE EARLY DIAGNOSIS OF MULTIPLE SCLEROSIS

S.V. Lobzin, N.B. Serebryanaya, A.M. Ischenko, V.I. Golovkin, M.V. Fomintseva, I.I. Kula North-West State Medical University named after I.I. Mechnikov, Saint-Petersburg, Russia

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 sclerosis in comparison with the patients with clinically isolated syndrome, and cytokine status. The determination of immunological predictors of multiple sclerosis development may help to understand the dynamics of pathological process and to start the early treatment.

Key words: multiple sclerosis (MS), clinically isolated syndrome (CIS), immunological status.

Authors

M.V. Fomintseva

E-mail: Maria.fomintseva@szgmu.ru

S.V. Lobzin, N.B. Serebryanaya, A.M. Ischenko, V.I. Golovkin, M.V. Fomintseva, I.I. Kula role of the complement and cytokines in the early diagnosis of multiple sclerosis! // Herald of the Northwestern State Medical University named after I.I. Mechnikov. - 2015. - Vol. 7, № 2. - P. 40-44.