СПОСОБ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ ДЕГЕНЕРАЦИИ В ПРОЦЕССЕ РЕМОДЕЛИРОВАНИЯ НЕРВНОЙ ТКАНИ У БОЛЬНЫХ С ОСЛОЖНЕННОЙ ТРАВМОЙ ШЕЙНОГО ОТДЕЛА ПОЗВОНОЧНИКА
METHOD FOR ASSESSING DEGREE OF DEGENERATION IN NERVE TISSUE REGENERATION PATIENTS WITH COMPLICATED CERVICAL SPINE INJURY

Изобретение относится к медицине, в частности к клинической лабораторной диагностике и патологической физиологии и может быть использовано при оценке динамики процессов локального повреждения и формирования нервной ткани в спинном мозге при травматических повреждениях шейного отдела позвоночника, в большинстве случаев - на уровне кранио-вертебрального перехода.
Известен способ оценки регенерации поврежденного нерва [авторское свидетельство SU на изобретение №1174015] путем вызывания болезненности при поколачивании иннервируемой области. При его осуществлении надавливают на мышцу, иннервируемую пораженным нервом. При наличии болезненности вводят анестезирующее лекарственное средство в область ствола поврежденного нерва и судят о начале регенерации нерва по исчезновению болевой реакции от сдавливания мышцы.
Известны также способы оценки регенерации поврежденного нерва [авторское свидетельство SU на изобретение №1232209]. При осуществлении данных способов производят наложение электродов на дистальный и проксимальный участки поврежденного нерва. Затем периодически раздражают нерв электрическими импульсами и регистрируют потенциалы с электродов. При появлении вызванного ответа судят о регенерации поврежденного нерва.
Все вышеперечисленные способы предназначены для оценки наличия регенерации только периферических нервов и не позволяют всесторонне оценивать процесс ремоделирования нервной ткани в спинном мозге с выделением степени повреждения.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является способ оценки регенерации поврежденного нерва [патент RU на изобретение №2117443]. При осуществлении данных способов производят наложение электродов на дистальный и проксимальный участки поврежденного нерва. Затем периодически раздражают нерв электрическими импульсами и регистрируют потенциалы с электродов. При наличии мышечного потенциала судят о факте, а по его величине - о степени регенерации нервного ствола.
Однако данный способ является более инвазивным в сравнении с общепринятыми лабораторными методами взятия и исследования образцов биологических материалов.
Задачей заявляемого изобретения является повышение объективности оценки степени дегенерации в процессе ремоделирования нервной ткани у больных с осложненной травмой шейного отдела позвоночника при увеличении чувствительности и специфичности заявляемого способа.
α
п
в
MARS
<mrow><msub><mi>K</mi><mi>п</mi></msub><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>M</mi><mi>M</mi><mi>P</mi><mo>−</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mi>M</mi><mi>M</mi><mi>P</mi><mo>−</mo><mn>9</mn></mrow><mrow><mi>T</mi><mi>I</mi><mi>M</mi><mi>P</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><mi>p</mi><mi>N</mi><mi>F</mi><mo>−</mo><mi>H</mi></mrow></msqrt></mrow>
<mrow><msub><mi>K</mi><mi>в</mi></msub><mo>=</mo><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>M</mi><mi>B</mi><mi>P</mi></mrow><mrow><mi>а</mi><mi>н</mi><mi>т</mi><mi>и</mi><mo>−</mo><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>G</mi></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>R</mi><mi>S</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>I</mi><mi>L</mi><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>I</mi><mi>L</mi><mn>6</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>L</mi><mn>4</mn><mo>+</mo><mi>I</mi><mi>L</mi><mn>10</mn></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><mi>T</mi><mi>N</mi><msub><mi>F</mi><mi>α</mi></msub></mrow></msqrt></mrow>
Сущность заявляемого изобретения характеризуется тем, что в способе оценки дегенерации в процессе ремоделирования нервной ткани у больных с осложненной травмой шейного отдела позвоночника на каждые 7-е сутки с момента выполнения хирургического вмешательства производят забор крови, готовят образцы сыворотки крови, осуществляют исследование сыворотки крови с помощью иммуноферментного анализа, при этом определяют количественные значения уровня содержания фактора некроза опухоли TNF, интерлейкинов IL1, IL4, IL6, IL10, матриксных металлопротеиназ ММР-2 и ММР-9, антинейронального иммуноглобулина анти-MAG, фосфорилированного нейрофиламента pNF-H, основного белка миелина МВР, тканевого ингибитора металлопротеиназ TIMP-1, считают коэффициент повреждения нервной ткани
, коэффициент восстановления нервной ткани
и поправочный коэффициент смешанной антагонистической реакции
, оценивают полученные значения коэффициентов и по их суммарному значению ΣК+К-K судят о степени ремоделирования поврежденной нервной ткани: при значениях от -0,1 до -50,0 - слабо выраженный процесс дегенерации нервной ткани, при значениях от -50,1 до -100,0 - умеренно выраженный процесс дегенерации нервной ткани, при значениях от -100,1 и ниже - резко выраженная дегенерация нервной ткани.
Технический результат заявляемого изобретения
Заявляемый способ позволяет повысить объективность оценки степени дегенерации в процессе ремоделирования нервной ткани за счет использования в качестве маркеров повреждения и восстановления вещества спинного мозга достоверных количественных клинико-лабораторных критериев, а именно уровней содержания в сыворотке крови показателей, влияющих на процесс дегенерации и регенерации нервной ткани. Учет при осуществлении данного способа поправочного коэффициента смешанной антагонистической реакции позволит наиболее достоверно оценить степень дегенерации в процессе ремоделирования нервной ткани на фоне синдрома системного воспалительного и компенсаторного противоспалительного ответов.
Такой технический прием как: оценка соотношений процессов повреждения и восстановления нервной ткани при травматической болезни спинного мозга - позволяет повысить чувствительность и специфичность предлагаемого способа.
Использование описанного в данной заявке способа, направленного на оценку степени дегенерации в процессе ремоделирования нервной ткани, позволяет во время лечения корректировать его тактику, повышая эффективность проводимых мероприятий.
α
Развивающаяся у пациентов с повреждениями шейного отдела позвоночника травматическая болезнь спинного мозга представляет собой совокупность общих и местных изменений, патологических и приспособительных реакций, возникающих в организме в период от момента получения травмы позвоночника и до ее исхода. Непосредственное повреждение мозговой ткани в момент приложения травматической силы связывают с некрозом, основным морфологическим проявлением которого является травматический очаг, который включает в себя обломки разрушенных клеток и клетки, участвующие в развитии воспаления. При этом происходит продукция провоспалительных цитокинов TNF, IL1, 6, которые высвобождаются в системный кровоток. Вместе с цитокинами в спинномозговую жидкость и кровоток также поступают биологически активные метаболиты различной молекулярной массы, высвобождающиеся при повреждении нервных клеток и внеклеточного матрикса. Развивается синдром системного воспалительного ответа SIRS. Наряду с некрозом в момент травмы запускается механизм отсроченного вторичного повреждения нервных клеток вещества спинного мозга, в основе которого лежит апоптоз, который превосходит по своей силе репарационный потенциал нервной ткани и фактически «убивает» поврежденную зону или весь орган за счет активации ядерного фактора NF-kb, каскада семейства каспаз - 3 и - 9 и ДНКаз, опосредующих воспалительный и иммунный ответ, деление клеток и регуляцию самого апоптоза. Этому процессу также способствует активация семейства цинк- и кальций-зависимых эндопептидаз матриксные металлопротеиназы MMPs, которые расщепляют почти все компоненты внеклеточного матрикса. К моменту завершения первой и второй фаз апоптоза на 14-е сутки с момента получения травмы начинается массивная продукция антинейрональных иммуноглобулинов анти-MAG, повреждающих миелинассоциированный гликопротеин - медиатор взаимодействий олигодендроглиоцитов между собой и с нейронами. Чувствительным маркером повреждения аксонов также является фосфорилированный нейрофиламент pNF-H, составляющий основную часть цитоскелета нейронов.
Параллельно с существующими патологическими процессами, возникшими в результате травматической болезни спинного мозга, в организме пострадавших идут и адаптивные реакции, направленные на обеспечение жизнедеятельности в новых экстремальных условиях и регенерацию нервной ткани, с последующим частичным восстановлением нарушенных жизненно важных функций. Этот процесс характеризуется выработкой противовоспалительных медиаторов IL4, 10, ограничением за счет тканевых ингибиторов активности матриксных металлопротеиназ, восстановлением основных белков миелина МВР.
Для оценки повреждений спинного мозга традиционными являются методы нейровизуализации и электрофизиологического обследования. Однако в последнее время все большая роль отводится лабораторной диагностике степени повреждения спинного мозга и отдельных морфофункциональных элементов нервной ткани, выраженности синдромов системного воспалительного и компенсаторного противовоспалительного ответов, а также определению биологических маркеров ремоделирования нейрональных структур и внеклеточного матрикса. Определение уровней содержания указанных параметров в динамике способствует ранней диагностике повреждений ткани спинного мозга, так как значимые изменения уровней содержания в сыворотке крови отдельных биологических маркеров часто происходят раньше, чем те повреждения, которые можно выявить методами инструментального обследования.
Способ техничен и технологичен с первой манипуляции до, практически, последней операции - обработки полученных данных, поскольку все манипуляции: забор крови, выбор и приготовление проб, воздействие реактивами на пробы, порядок действий в заявляемом способе - признаки технически осуществляемого действия.
Способ оценки степени дегенерации в процессе ремоделирования нервной ткани у больных с осложненной травмой шейного отдела позвоночника осуществляют следующим образом.
Первоначально осуществляют клиническое обследование больных с помощью стандартных методов, т.е. с оценкой жалоб и соматического статуса, детальным сбором анамнеза с выявлением факторов, влияющих на иммунный статус.
α
п
в
MARS
После клинического обследования больных и подтверждения наличия осложненной травмы шейного отдела позвоночника на каждые 7-е сутки с момента получения травмы в асептических условиях производят забор крови из периферической вены в пробирку 5 мл. С помощью центрифугирования получают сыворотку крови. Полученные образцы сыворотки крови тестируют методом иммуноферментного анализа ИФА. При этом определяют в полученной сыворотке крови количественные значения уровней содержания фактора некроза опухоли TNF, интерлейкинов IL1, IL4, IL6, IL10, матриксных металлопротеиназ ММР-2 и ММР-9, антинейронального иммуноглобулина анти-MAG, фосфорилированного нейрофиламента pNF-H, основного белка миелина МВР, тканевого ингибитора металлопротеиназ TIMP-1. На основании полученных фактических значений исследуемых биологических маркеров считают коэффициенты повреждения нервной ткани К, коэффициент восстановления нервной ткани К поправочный коэффициент смешанной антагонистической реакции K по формулам:
<mrow><msub><mi>K</mi><mi>п</mi></msub><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>M</mi><mi>M</mi><mi>P</mi><mo>−</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mi>M</mi><mi>M</mi><mi>P</mi><mo>−</mo><mn>9</mn></mrow><mrow><mi>T</mi><mi>I</mi><mi>M</mi><mi>P</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><mi>p</mi><mi>N</mi><mi>F</mi><mo>−</mo><mi>H</mi></mrow></msqrt></mrow>
;
<mrow><msub><mi>K</mi><mi>в</mi></msub><mo>=</mo><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>M</mi><mi>B</mi><mi>P</mi></mrow><mrow><mi>а</mi><mi>н</mi><mi>т</mi><mi>и</mi><mo>−</mo><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>G</mi></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>R</mi><mi>S</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>I</mi><mi>L</mi><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>I</mi><mi>L</mi><mn>6</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>L</mi><mn>4</mn><mo>+</mo><mi>I</mi><mi>L</mi><mn>10</mn></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><mi>T</mi><mi>N</mi><msub><mi>F</mi><mi>α</mi></msub></mrow></msqrt></mrow>
п
где К - коэффициент повреждения нервной ткани,
«-» - отрицательное значение, отражающее потерю основной массы ткани и внеклеточного матрикса,
ММР-2 - уровень содержания матриксной металлопротеиназы 2,
ММР-9 - уровень содержания матриксной металлопротеиназы 9,
TIMP-1 - уровень содержания тканевого ингибитора металлопротеиназ 1,
pNF-H - уровень содержания фосфорилированного нейрофиламента,
в
К - коэффициент восстановления нервной ткани,
«+» - положительное значение, отражающее увеличение основной массы ткани и внеклеточного матрикса,
МВР - уровень содержания основного белка миелина,
анти-MAG - уровень содержания антинейронального иммуноглобулина,
MARS
K - коэффициент смешанной антагонистической реакции,
IL1, IL4, IL6, IL10 - уровень содержания интерлейкинов 1, 4, 6, 10,
α
TNF - уровень содержания фактора некроза опухоли.
п
в
MARS
MARS
Затем оценивают полученные значения коэффициентов и по их суммарному значению ΣК+К-K судят о степени дегенерации в процессе ремоделирования нервной ткани: при значениях от -0,1 до -50,0 - слабо выраженный процесс дегенерации нервной ткани, при значениях от -50,1 до -100,0 - умеренно выраженный процесс дегенерации нервной ткани, при значениях от -100,1 и ниже - резко выраженная дегенерация нервной ткани. Коэффициент K является отражением параллельно идущих процессов системного воспалительного и компенсаторного противоспалительного ответов, обязательно развивающихся при травматической болезни спинного мозга, который необходимо учитывать с целью усиления отрицательных или положительных значений индекса. Эту роль играет в формуле обозначение «-».
Предложенный способ проиллюстрирован следующим клиническим примером.
Пациент П., 32 лет, поступил в отделение нейрохирургии на 2-м часу с момента получения травмы с диагнозом: «Закрытая осложненная травма шейного отдела позвоночника. Компрессионно-оскольчатый нестабильный перелом тела С3 позвонка с дислокацией костных фрагментов в просвет позвоночного канала. Ушиб и сдавление спинного мозга на этом уровне. Тетраплегия. Нарушение функций тазовых органов по центральному типу». В неврологическом статусе был выявлен синдром поражения каудальных отделов ствола головного мозга в виде дисфонии, снижения глоточных рефлексов с обеих сторон; вялая тетраплегия 0 баллов, с отсутствием всех видов чувствительности с уровня С2 - сегмента с двух сторон; нарушение функций тазовых органов по типу задержки. По экстренным показаниям пациенту была выполнена декомпрессивно-стабилизирующая операция на шейном отделе позвоночника: «Резекция С3 позвонка, передняя декомпрессия дурального мешка, вентральный бисегментарный корригирующий спондилодез эндопротезом Mesh фирмы Medtronic. Накостная бисегментарная фиксация С2-С4 позвонков пластиной Atlantis фирмы Medtronic. Установка эпидуральных катетеров для проведения локальной гипотермии». Для дальнейшего лечения пациент переведен в отделение реанимации. Пациенту проводили в течение 7 суток сеансы локальной гипотермии спинного мозга для снятия явлений его восходящего отека.
α
п
в
MARS
С целью оценки степени дегенерации в процессе ремоделирования нервной ткани на 7-е сутки посттравматического периода пациенту осуществили забор крови из периферической вены для выполнения иммуноферментного анализа. При этом определили количественные значения уровней содержания отдельных биологических маркеров: TNF 6,1 пг/мл, IL1 - 267,6 пг/мл, IL4 - 35,0 пг/мл, IL6 - 184,3 пг/мл, IL10 - 38,0 пг/мл, ММР-2 - 182,2 пг/мл; ММР-9 - 160,3 пг/мл; TIMP-1 - 172,1 пг/мл; МВР - 345,4 нг/мл; анти-MAG - 1:80; pNF-H - 3212 пг/мл. Были рассчитаны коэффициенты К, К, K.
<mrow><msub><mi>K</mi><mi>п</mi></msub><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>M</mi><mi>M</mi><mi>P</mi><mo>−</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mi>M</mi><mi>M</mi><mi>P</mi><mo>−</mo><mn>9</mn></mrow><mrow><mi>T</mi><mi>I</mi><mi>M</mi><mi>P</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><mi>p</mi><mi>N</mi><mi>F</mi><mo>−</mo><mi>H</mi></mrow></msqrt><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><mn>182,2</mn><mo>+</mo><mn>160,3</mn></mrow><mrow><mn>172,1</mn></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><mn>3212</mn></mrow></msqrt><mo>=</mo><mo>−</mo><mn>112,6</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>K</mi><mi>в</mi></msub><mo>=</mo><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>M</mi><mi>B</mi><mi>P</mi></mrow><mrow><mi>а</mi><mi>н</mi><mi>т</mi><mi>и</mi><mo>−</mo><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>G</mi></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo>+</mo><mfrac><mrow><mn>345,4</mn></mrow><mrow><mn>80</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>4,31</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>R</mi><mi>S</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>I</mi><mi>L</mi><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>I</mi><mi>L</mi><mn>6</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>L</mi><mn>4</mn><mo>+</mo><mi>I</mi><mi>L</mi><mn>10</mn></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><mi>T</mi><mi>N</mi><msub><mi>F</mi><mi>α</mi></msub></mrow></msqrt><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>267,6</mn><mo>+</mo><mn>184,3</mn></mrow><mrow><mn>35,0</mn><mo>+</mo><mn>38,0</mn></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><mn>6,1</mn></mrow></msqrt><mo>=</mo><mn>14,8</mn></mrow>
Рассчитали суммарное значение полученных коэффициентов:
п
в
MARS
ΣК+К-K=-112,6+4,1-14,8=-123,3. По полученным результатам судили о резко выраженной дегенерации нервной ткани. Было принято решение о продолжении проведения сеансов локальной гипотермии в течение последующих 7 дней.
α
п
в
MARS
На 14-е сутки с момента проведения хирургического вмешательства пациенту повторно осуществили забор крови из периферической вены для выполнения иммуноферментного анализа. Получили сыворотку крови и определили количественные значения уровней содержания отдельных биологических маркеров: TNF - 4,6 пг/мл, IL1 - 79,5 пг/мл, IL4 - 58,1 пг/мл, IL6 - 97,6 пг/мл, IL10 - 48,9 пг/мл, ММР-2 - 107,9 пг/мл; ММР-9 - 94,5 пг/мл; TIMP-1 - 286,9 пг/мл; МВР - 669,8 нг/мл; анти-MAG - 320; pNF-H - 947,3 пг/мл. Были рассчитаны коэффициенты К, К, K.
<mrow><msub><mi>K</mi><mi>п</mi></msub><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>M</mi><mi>M</mi><mi>P</mi><mo>−</mo><mn>2</mn><mo>+</mo><mi>M</mi><mi>M</mi><mi>P</mi><mo>−</mo><mn>9</mn></mrow><mrow><mi>T</mi><mi>I</mi><mi>M</mi><mi>P</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><mi>p</mi><mi>N</mi><mi>F</mi><mo>−</mo><mi>H</mi></mrow></msqrt><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><mn>107,9</mn><mo>+</mo><mn>94,5</mn></mrow><mrow><mn>286,9</mn></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><mn>947,3</mn></mrow></msqrt><mo>=</mo><mo>−</mo><mn>21,5</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>K</mi><mi>в</mi></msub><mo>=</mo><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>M</mi><mi>B</mi><mi>P</mi></mrow><mrow><mi>а</mi><mi>н</mi><mi>т</mi><mi>и</mi><mo>−</mo><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>G</mi></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo>+</mo><mfrac><mrow><mn>669,8</mn></mrow><mrow><mn>320</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>2,09</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>R</mi><mi>S</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>I</mi><mi>L</mi><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>I</mi><mi>L</mi><mn>6</mn></mrow><mrow><mi>I</mi><mi>L</mi><mn>4</mn><mo>+</mo><mi>I</mi><mi>L</mi><mn>10</mn></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><mi>T</mi><mi>N</mi><msub><mi>F</mi><mi>α</mi></msub></mrow></msqrt><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>79,5</mn><mo>+</mo><mn>97,6</mn></mrow><mrow><mn>58,1</mn><mo>+</mo><mn>48,9</mn></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><mn>4,6</mn></mrow></msqrt><mo>=</mo><mn>3,4</mn></mrow>
Рассчитали суммарное значение полученных коэффициентов:
п
в
MARS
ΣК+К-K=-21,5+2,09-3,4=-22,81. По полученным результатам судили о слабо выраженной дегенерации нервной ткани. Таким образом, по полученным данным судят о направленности процесса ремоделирования нервной ткани в сторону ее восстановления. Полученные параметры были сопоставимы со степенью выраженности деструктивных процессов в спинном мозге, визуализированных с помощью магнитно-резонансной томографии.