Структурно-функциональная перестройка клеточных мембран в патогенезе рассеянного склероза

SCHIZOPHRENIA, SLEEP AND CNS GLYMPHATIC SYSTEM

A.I. Voronov

Scientific Research Institute of Clinical immunology, Siberian Branch, Academy of Medical Sciences of Russia, Novosibirsk, Russia

Abstract:

It's considered that sleep-wake cycle disruption is secondary to the main disease in schizophrenic patients. But this is not true. The CNS glymphatic system discovery changes the existing paradigm because this system may fully work only during sleep. Unfortunately, effects of psychotropic drugs on sleep-wake system are not enough for CNS glymphatic system right functioning. We think that the inhalation therapy with cytokine mixture (instead neuroleptics) can be very helpful for resolve of this problem because it leads to restoration of normal (physiologic) sleep structure and, subsequently, glymphatic system recovery. These result in complete clinical remission. Supportive treatment is not required. Keywords: schizophrenia, cytokines, sleep, glymphatic system

УДК: 616.832

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ПЕРЕСТРОЙКА КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН В ПАТОГЕНЕЗЕ РАССЕЯННОГО СКЛЕРОЗА

О.А. Кичерова, Л.И. Рейхерт, М.В. Дурова, М.Ю. Ревнивъх

ФГБОУ ВО «Тюменский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Тюмень, Россия

Контактная информация:

Кичерова Оксана Альбертовна - доктор медицинских наук, доцент. Место работы и должность: заведующая кафедрой нервных болезней ФГБОУ ВО «Тюменский государственный медицинский университет» Минздрава России. Адрес: 625023, г. Тюмень, ул. Одесская, д. 46. Электронный адрес: pan1912@mail.ru

Рейхерт Людмила Ивановна - доктор медицинских наук, профессор. Место работы и должность: профессор кафедры нервных болезней ФГБОУ ВО «Тюменский государственный медицинский университет» Минздрава России. Адрес: 625023, г. Тюмень, ул. Одесская, д. 46. Электронный адрес: lir0805@gmail.com

Дурова Маргарита Викторовна - кандидат медицинских наук, доцент. Место работы и должность: доцент кафедры нервных болезней ФГБОУ ВО «Тюменский государственный медицинский университет» Минздрава России. Адрес: 625023, г. Тюмень, ул. Одесская, д. 46. Электронный адрес: durovam@maiLm

Ревнивых Михаил Юрьевич - невролог ГБУЗ ТО «Областная клиническая больница №1». Адрес: 625023, г. Тюмень, ул. Котовского, д. 55.

В последние годы большое значение придается изучению патогенеза рассеянного склероза. Установлено, что в реализации аутоиммунного компонента заболевания играют роль механизмы дестабилизации клеточных мембран, связанные с активацией процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и депрессией системы антиокси-дантной защиты. В данной работе проводится анализ биохимических показателей, значимых в патогенезе рассеянного склероза (активность фосфолипазы а2, содержание продуктов ПОЛ, активность ферментов антиоксидант-ной системы и структура липидной фазы клеточных мембран), в зависимости от стадии патологического процесса.

Ключевые слова: рассеянный склероз, перекисное окисление липидов, оксидантный стресс

Исследования последних лет, посвященные рассеянному склерозу (РС), позволили продемонстрировать, что в сохранении целостности и нормального функционирования биологических структур с высоким содержанием липидов (в частности, миелина) большую роль играет процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ) [4, 7, 9, 10, 11]. Не исключено, что именно измене-

ние состава липидов, приводящее в том числе к нарушению целостности гематоэнцефалического барьера, является пусковым фактором развития демиелинизирующего процесса при РС [8, 11, 15, 16].

Цель исследования: оценить состояние отдельных элементов ПОЛ у больных ассеян-ным склерозом.

Материалы и методы.

В настоящей работе было проведено исследование 62 больных с диагнозом РС. Контрольную группу составили 20 практически здоровых доноров. Для решения поставленных задач нами использован комплекс биохимических методов исследования: определение концентрации диеновых коньюгатов полиненасыщенных жирных кислот фосфолипидов и шиффовых оснований [1, 2, 3]; определение содержания а-токоферола - жирорастворимого антиоксиданта; исследование активности супероксиддисмутазы - фермента антирадикальной защиты; исследование активности каталазы - фермента антиперекисной защиты [1, 2, 3, 5]; определение содержания фосфо-липидов унифицированным методом с помощью малахитового зеленого, и определение холестерина методом, основанным на реакции Златкиса; определение фосфолипазной активности [1, 2, 3].

Результаты и обсуждение.

Важным показателем активности мембрано-дестабилизирующих процессов является уровень функциональной активности эндогенных фос-

фолипаз и динамика накопления липоперекисей. Изменение данных показателей в зависимости от стадии РС представлены таблице 1.

Содержание липоперекисей (ДК и ШО) статистически достоверно повышено в мембранах всех клеток крови (эритроциты, тромбоциты, лимфоциты) у больных РС в стадии обострения заболевания. В тромбоцитарных мембранах эти показатели остаются стабильно высокими и в период ремиссии [4]. В мембранах лимфоцитов и эритроцитов содержание липоперекисей в стадии ремиссии процесса имеет тенденцию к снижению, но не достигает нормативных показателей [4, 10]. В период обострения заболевания наблюдается также более высокий уровень активности фосфолипазы а2, чем в период ремиссии [4]. При этом повышение активности фермента наблюдается преимущественно в лимфо-цитарных и эритроцитарных мембранах больных РС. В период ремиссии в эритроцитарных мембранах этот показатель начинает снижаться, хотя не достигает нормативных параметров, в то время как в лимфоцитарных мембранах становится даже ниже нормы [4, 10].

Таблица 1

Показатели активности фосфолипазы а2 и содержание продуктов ПОЛ в клетках крови больных РС

в зависимости от стадии заболевания

Показатель Величины анализируемых показателей

Здоровые, п=20 Обострение, п=42 Ремиссия, п=20

Показатели в тромбоцитарных мембранах

Фосфолипаза а2, мкмоль/мг белка 0,33+0,03 1,65+0,1* 2,05+0,2* **

ДК, нмоль/мг липидов 36,13+0,56 50,74+4,3* 52,7+0,4*

ШО, у.е. фл/мг липидов 61,5+2,97 80,79+5,9* 80,9+7,8*

Показатели в лимфоцитарных мембранах

Фосфолипаза а2, мкмоль/мл 5,75+0,57 6,86+0,3* 4,01+0,2* **

ДК, нмоль/мл 37,8+1,17 68,6+0,5* 51,01+0,4* **

ШО, у.е. фл 7,9+0,50 12,23+1,0* 11,92+0,9*

Показатели в эритроцитарных мембранах

Фосфолипаза а2 % гемолиза 4,43+0,21 21,6+1,7* 12,7+0,9* **

ДК, нмоль/мл 48,4+3,5 158,64+8,9* 118,7+4,4* **

ШО, у.е. фл 18,3+1,02 28,69+1,6* 20,9+1,8* **

Примечание: p<0,05; * - p - достоверность статистических различий между показателями у здоровых и больных РС в зависимости от стадии заболевания; ** - p - достоверность статистических различий между показателями у больных РС в стадии обострения и ремиссии.

Таблица 2

Показатели активности ферментов антиоксидантной защиты и содержания а-токоферола в клетках крови больных РС в зависимости от стадии заболевания

Показатель Величины анализируемых показателей

Здоровые, п=20 Обострение, п=42 Ремиссия, п=20

Показатели в тромбоцитарных мембранах

СОД, у.е. торм/мг белка 2,21+0,20 2,44+0,1 3,11+0,2* **

Каталаза, мкмоль/мг белка 1,51+0,13 2,85+0,1* 3,02+0,21*

а-токоферол, нмоль/мл 3,75+0,28 2,22+0,2* 2,19+0,1*

Показатели в лимфоцитарных мембранах

СОД, % торм 45,4+0,51 25,21+2,03* 30,94+2,8*

Каталаза, мкмоль/мл/мин 8,3+0,38 5,16+0,41* 5,81+0,36*

а-токоферол, нмоль/мл 8,8+0,9 2,19+0,1* 3,1+0,09* **

Показатели в эритроцитарных мембранах

СОД, % торм 45,3+2,9 24,84+0,9* 44,3+1,3**

Каталаза, мкмоль/мл/мин 3,9+0,1 2,41+0,1* 3,4+0,15**

а-токоферол, нмоль/мл 5,8+0,28 3,22+0,2* 5,49+0,1**

Примечание: p<0,05; * - p - достоверность статистических различий между показателями у здоровых и больных РС в зависимости от стадии заболевания; ** - p - достоверность статистических различий между показателями у больных РС в стадии обострения и ремиссии.

Снижение уровня активности фосфолипазы а2 в лимфоцитах при ремиссии РС является предиктором стабилизации лимфоцитарных мембран и биохимической основой клинической ремиссии заболевания. Таким образом, уровень активности фосфолипазы а2 и содержание продуктов ПОЛ в мембранах клеток крови патогенетически значимы в возникновении обострения РС.

Одним из важнейших механизмов, регулирующих активность процессов ПОЛ, является состояние системы антиоксидантной защиты в организме больного [3, 5, 6]. При обострении РС статистически достоверно повышается активность каталазы в тромбоцитах больных.

В состоянии ремиссии в тромбоцитарных мембранах статистически достоверно повышается активность супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы. Система антиоксидантной защиты в тромбоцитах испытывает напряжение при обострении РС, возникает несостоятельность отдельных её звеньев (СОД и каталаза в период обострения не реагируют в достаточной степени), что является одним из факторов, лежащих в основе экзацербации заболевания. В лимфоци-

тарных и эритроцитарных мембранах происходит снижение активности СОД и каталазы, а степень этой депрессии закономерно усугубляется в период обострения РС [4, 8].

Анализ показателей системы антиоксидант-ной защиты у больных РС в разные стадии заболевания представлен в таблице 2.

Таким образом, дефицит или несостоятельность отдельных звеньев системы антиокси-дантной защиты создает перспективу для формирования цепных реакций дестабилизации клеточных мембран.

Это предположение подтверждается низким уровнем а-токоферола при РС, что является результатом его активного потребления в условиях оксидантного стресса [4, 8].

Активному воздействию на мембраны процессов переокисления со стороны эндогенных фосфолипаз подвергаются, прежде всего, мембранные липиды, в результате чего происходит модификация липидного бислоя клеточных мембран [3, 5, 12, 13, 14]. Изменение липидного бислоя клеточных мембран у больных РС в зависимости от стадии заболевания представлено в таблице 3.

Таблица 3

Структура липидной фазы мембран клеток крови и содержание кальция в клетках больных РС в зависимости от стадии заболевания

Показатель Величины анализируемых показателей

Здоровые, n=20 Обострение, n=42 Ремиссия, n=20

Показатели в тромбоцитарных мембранах

ОХ, мкмоль/мл 0,291+0,02 0,47+0,032* 0,443+0,03*

ОФЛ, мкмоль/мл 0,184+0,016 0,07+0,005* 0,106+0,01* **

ОХ/ОФЛ 1,58 6,7 4,18

Показатели в лимфоцитарных мембранах

ОХ, мкмоль/мл 0,69+0,12 0,85+0,01* 0,81+0,09*

ОФЛ, мкмоль/мл 0,243+0,011 0,095+0,02* 0,198+0,02**

ОХ/ОФЛ 2,8 8,9 4,0

ЛФХ, мкмоль/мл 0,019+0,001 0,04+0,003* 0,032+0,002* **

Показатели в эритроцитарных мембранах

ОХ, мкмоль/мл 1,52+0,04 0,56+0,02* ** 0,89+0,01*

ОФЛ, мкмоль/мл 0,516+0,03 0,386+0,01* 0,312+0,02*

ЛФХ, мкмоль/мл 0,048+0,04 0,22+0,003* ** 0,04+0,004*

Примечание: р<0,05; * - р - достоверность статистических различий между показателями у здоровых и больных РС в зависимости от стадии заболевания; ** - р - достоверность статистических различий между показателями у больных РС в стадии обострения и ремиссии.

Анализ структуры липидной фазы мембран у больных РС на разных стадиях заболевания позволил продемонстрировать, что уровень холестерина в мембранах тромбоцитов и лимфоцитов сохраняется стабильно высоким, независимо от стадии заболевания. Однако уровень общих фосфолипидов при обострении РС статистически достоверно ниже, чем в период ремиссии. В итоге интегральный показатель выраженности структурных изменений липидной фазы тромбо-цитарных и лимфоцитарных мембран (отношение холестерин / фосфолипиды) в значительно большей степени изменен в стадии обострения заболевания. Но и в период ремиссии соотношение холестерин / фосфолипиды при РС не соответствует нормативным параметрам [4, 8].

Также установлено, что в различные фазы заболевания происходит накопление мембрано-

Литература:

1. Асатиани А. Ферментные методы анализа. - М., 1969. - 740 с.

2. Брокерхоф Х., Дженсен Р. Липолитические ферменты. - М.: Мир. - 1978. - 398 с.

детергентной фракции - лизофосфатидилхолина (ЛФХ) в эритроцитарных и лимфоцитарных мембранах [10]. При этом повышение содержания ЛФХ наиболее выражено при экзацербации заболевания. Следовательно, в период обострения заболевания степень структурной перестройки клеточных мембран значительно больше, чем в период ремиссии.

Таким образом, выявленные изменения на модели клеток крови являются базовыми, коррелируют с тяжестью клинических проявлений РС, а значит, во многом их определяют. Активация перекисного окисления липидов не только постоянный спутник заболевания, но и один из существенных патогенетических моментов, определяющих его течение и прогноз.

References:

1. Asatiani A. Fermentnye metody analiza. - M., 1969. -740 s.

2. Brokerhof H., Dzhensen R. Lipoliticheskie fermenty. -M.: Mir. - 1978. - 398 s.

3. Бышевский А.Ш., Терсенов О.А. Биохимия для врача. - Екатеринбург: Уральский рабочий, 1994. -384 с.

4. Быченко С.М., Кичерова О.А., Маркина О.Л. Роль нарушений метаболизма в механизмах формирования демиелинизирующего процесса при рассеянном склерозе // Медицинская наука и образование Урала. - 2012. - Том 13, № 1. - С. 15-18.

5. Галян С.Л. Предупреждение и ограничение витаминами - антиоксидантами нарушений гемостаза, вызываемых тромбинемией: Автореф. дисс. ... докт. мед. наук. - Челябинск, 1993. - 44 с.

6. Жученко Т.Д. Белки миелина. В: Рассеянный склероз. Избранные вопросы теории и практики / Под ред. Завалишина И.А., Головкина В.И. - М., 2000. - С. 97-114.

7. Кичерова О.А. Патогенетическое значение мем-брано - дестабилизирующих процессов и состояния системы антиоксидантной защиты при рассеянном склерозе и возможности их медикаментозной коррекции (проспективное исследование): Дисс. докт. мед. наук. - Пермь, 2013.

8. Рассеянный склероз. Кичерова О.А., Рейхерт Л.И.. Быченко С.М. - Тюмень: ТюмГМА, 2007.

9. Рейхерт Л.И., Быченко С.М., Кичерова О.А., Под-лузская И.Д., Тенина О.А., Соколова А.А. Роль окислительного стресса в механизмах формирования демиелинизирующего процесса при рассеянном склерозе // Неврологический журнал им. В.М. Бехтерева. - 2006. - Том XXXVIII, № 3-4. - С. 40-45.

10. Соколова А.А., Рейхерт Л.И., Кичерова О.А. Значимость мембрано-патологических процессов в тяжести клинических проявлений и прогнозе рассеянного склероза // Тюменский медицинский журнал. - 2015. - Том 17, № 4. - С. 47-51.

11. Хохлов А.П., Савченко Ю.Н. Миелин и молекулярные основы процесса демиелинизации (обзор) // Журн. невропатологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. - 1990. - Том 90. - Вып. 8. - С. 104-109.

12. Burgoon M.P., Gilden D.H., Owena G.P. B-cell in multiple sclerosis // Front. Biosci. - 2004. - Vol. 9. -Р. 786-796.

13. Dharmasaroja P. Specificity of autoantibodies to epitopes of myelin proteins in multiple sclerosis // J. Nevrol. Sci. - 2003. - Vol. 206, № 1. - Р. 7-16.

14. Hafler D.A. Multiple sclerosis // J. Clin. Invest. -2004. - Vol. 113, № 6. - Р. 788-794.

15. MacMicking J.D. Elevated secretion of nitrogen and oxygen intermediates by inflammatory leukocytes in experimental autoimmune encephalomyelitis // J. Exp. Med. - 1992. - Vol. 176. - Р. 303-307.

16. Vfrtanian T. Interferons and the central nervous system glia // Interferon therapy of multiple sclerosis / Ed. Reder A.T. Marcel Dekker, Inc. New York-Basel-Hong Kong, 1997. - Р. 95-114.

3. Byshevskij A.Sh., Tersenov O.A. Biohimija dlja vracha. - Ekaterinburg: Ural'skij rabochij, 1994. - 384 s.

4. Bychenko S.M., Kicherova O.A., Markina O.L. Rol' narushenij metabolizma v mehanizmah formirovanija demielinizirujushhego processa pri rassejannom skleroze // Medicinskaja nauka i obrazovanie Urala. -2012. - Tom 13, № 1. - S. 15-18.

5. Galjan S.L. Preduprezhdenie i ogranichenie vitaminami - antioksidantami narushenij gemostaza, vyzyvae-myh trombinemiej: Avtoref. diss. ... dokt. med. nauk.

- Cheljabinsk, 1993. - 44 s.

6. Zhuchenko T.D. Belki mielina. V: Rassejannyj skleroz. Izbrannye voprosy teorii i praktiki / Pod red. Zavalishina I.A., Golovkina V.I. - M., 2000. - S. 97114.

7. Kicherova O.A. Patogeneticheskoe znachenie membrano - destabilizirujushhih processov i sostojanija sistemy antioksidantnoj zashhity pri rassejannom skleroze i vozmozhnosti ih medikamentoznoj korrekcii

8. Rassejannyj skleroz. Kicherova O.A., Rejhert L.I.. Bychenko S.M. - Tjumen': TjumGMA, 2007.

9. Rejhert L.I., Bychenko S.M., Kicherova O.A., Podluzskaja I.D., Tenina O.A., Sokolova A.A. Rol' okislitel'nogo stressa v mehanizmah formirovanija demielinizirujushhego processa pri rassejannom skleroze // Nevrologicheskij zhurnal im. V.M. Behtereva. - 2006. - T. XXXVIII, № 3-4. - S. 40-45.

10. Sokolov A. A., Reichert, L. I., Quiche-ROVA O. A. the Importance of membrane-pathological processes in the severity of clinical manifestations and prognosis of multiple sclerosis // Tyumen Medical Journal. - 2015.

- Vol. 17, № 4. - P. 47-51.

11. Hohlov A.P., Savchenko Ju.N. Mielin i molekuljarnye osnovy processa demielinizacii (obzor) // Zhurn. nevropatologii i psihiatrii im. S.S. Korsakova. - 1990.

- Tom 90. - Vyp. 8. - S. 104-109.

12. Burgoon M.P., Gilden D.H., Owena G.P. B-cell in multiple sclerosis // Front. Biosci. - 2004. - Vol. 9. -P. 786-796.

13. Dharmasaroja P. Specificity of autoantibodies to epitopes of myelin proteins in multiple sclerosis // J. Nevrol. Sci. - 2003. - Vol. 206, № 1. - P. 7-16.

14. Hafler D.A. Multiple sclerosis // J. Clin. Invest. -2004. - Vol. 113, № 6. - P. 788-794.

15. MacMicking J.D. Elevated secretion of nitrogen and oxygen intermediates by inflammatory leukocytes in experimental autoimmune encephalomyelitis // J. Exp. Med. - 1992. - Vol. 176. - P. 303-307.

16. Vfrtanian T. Interferons and the central nervous system glia // Interferon therapy of multiple sclerosis / Ed. Reder A.T. Marcel Dekker, Inc. New York-Basel-Hong Kong, 1997. - P. 95-114.