Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,674

СОПОСТАВИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ НЕЙРОСПЕЦИФИЧЕСКИХ БЕЛКОВ И МАРКЕРОВ МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА В СЫВОРОТКЕ КРОВИ ПАЦИЕНТОВ В ОСТРОМ И РАННЕМ ПЕРИОДАХ ТРАВМАТИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ СПИННОГО МОЗГА

Ульянов В.Ю. 2 Дроздова Г.А. 1 Конюченко Е.А. 2 Пучиньян Д.М. 2 Норкин И.А. 2
1 ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»
2 ФГБУ «СарНИИТО» Минздрава России
Методом иммуноферментного анализа на 1‒4-е, 7-е, 14-е, 21-е и 30 сутки изучено содержание некоторых цитоплазматических нейроспецифических белков (фосфорилированного нейрофиламента-H, основного белка миелина, нейротрофина-3, нейротрофина-4/5) и маркеров межклеточного матрикса (матриксной металлопротеиназы-2, матриксной металлопротеиназы-9, тканевого ингибитора матриксной металлопротеиназы-1) в образцах сыворотки крови 40 пациентов с осложненными травматическими повреждениями шейного отдела позвоночника. В остром и раннем периодах травматической болезни спинного мозга выявлены положительные корреляции содержания pNF-H и ММР-9 на 1‒4-е, 7-е, 21-е и 30-е сутки, pNF-H и TIMP-1 на 21-е и 30-е сутки, МВР и ММР-2 – на 1‒4-е, 7-е и 14-е сутки, МВР и TIMP-1 – на 1‒4-е и 14-е сутки и отрицательные, между уровнями pNF-H и TIMP-1 на 7-е и 14-е сутки, характеризующие преобладание механизмов клеточной альтерации нервной ткани. Выявленные на 1‒4-е, 14-е, 21-е сутки положительные корреляции содержания NT-3 и TIMP-1 и отрицательные – NT-4/5 и ММР-9 на 21-е сутки свидетельствуют о преобладании механизмов внутриклеточной регенерации нервной ткани.
спинной мозг
травматическая болезнь
патогенез
нейроспецифические белки
матриксные металлопротеиназы
тканевой ингибитор матриксной металлопротеиназы
иммуноферментный анализ
1. Болевич С.Б., Войнов В.А. Молекулярные механизмы в патологии человека: Руководство для врачей. – М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2012. – 208 с.
2. Борщенко И.А. Некоторые аспекты патофизиологии травматического повреждения и регенерации спинного мозга // Вопросы нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко. – 2000. – № 2. – С. 28–31.
3. Конюченко Е.А., Ульянов В.Ю., Пучиньян Д.М., Норкин И.А., Дроздова Г.А. Сопоставительный анализ содержания нейроспецифических белков и цитокинов в сыворотке крови пациентов в остром и раннем периодах травматической болезни спинного мозга // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 7–5. – С. 974–979.
4. Конюченко Е.А., Ульянов В.Ю., Гладкова Е.В., Пучиньян Д.М. Иммунологические маркеры повреждения нервной ткани при осложненной травме верхнешейного отдела позвоночника / Вертебрология в России: итоги и перспективы развития // Сб. тезисов V съезда хирургов-вертебрологов России. – Саратов, 2014. – С. 86–87.
5. Норкин И.А., Чехонацкий А.А., Нинель В.Г., Островский В.В. Лечение перелома шейного отдела позвоночника при болезни Бехтерева // Хирургия позвоночника. – 2007. – № 2. – С. 23–25.
6. Одинак М.М., Цыган Н.В. Факторы роста нервной ткани в центральной нервной системе. – СПб.: Наука, 2005. – 157 с.
7. Рогова Л.Н., Шестернина Н.В., Замечник Т.В., Фастова И.А. Матриксные металлопротеиназы, их роль в физиологических и патологических процессах (обзор) // Вестник новых медицинских технологий. – 2011. – № 2. – С. 86–89.
8. Суфианова Г.З., Шапкин А.Г. Повреждение нервной ткани: механизмы, модели, методы оценки. – М.: Изд-во РАМН, 2014. – 288 с.
9. Ульянов В.Ю., Норкин И.А., Дроздова Г.А., Конюченко Е.А. Факторы роста нервной ткани как маркеры оценки процессов нейрогенеза при травматической болезни спинного мозга // Саратовский научно-медицинский журнал. – 2014. – № 3. – С. 446–449.
10. Yang J., Wang G., Gao C. Effects of hyperbaric oxygen on MMP-2 and MMP-9 expression and spinal cord edema after spinal cord injury // Life Sci. – 2013. – № 93. – P. 1033–1038.

Первичная и вторичная альтерация вещества спинного мозга, развивающаяся в результате его травмы, сопровождается возникновением очага первичного некроза и формированием зоны вторичного повреждения [1, 5].

Вторичное повреждение спинного мозга в результате апоптоза приводит к отсроченной гибели активных нейронов и глиальных клеток [3]. Апоптоз нейронов и глиальных клеток инициируется сосудистыми нарушениями, иммунологическими реакциями, оксидативным стрессом, кальциево-глутаматным конфликтом, приводящими к отеку и повреждению клеточных мембран нейроцитов и олигодендроцитов [4]. Наряду с вторичным повреждением функциональной паренхимы происходит альтерация белковых компонентов межклеточного матрикса и гемато-спинномозгового барьера за счет активации продукции нейтрофильными лейкоцитами, глиальными макрофагами и Т-лимфоцитами металлопротеиназ, обусловленной эксайтотоксичностью и гиперцитокинемией (фактор некроза опухоли, интерлейкины 1β, 6) [9]. Матриксные металлопротеиназы также увеличивают лейкоцитарную инфильтрацию нервной ткани, деградацию миелиновых волокон, клеточную миграцию и подвижность астроцитов, приводя к ускоренному рубцеванию глиальной ткани [8].

Механизмы вторичного повреждения нервной ткани в посттравматическом периоде лимитируются усилением продукции паренхиматозной микроглией цитокинов, факторов роста нервной ткани и тканевых ингибиторов матриксных металлопротеиназ [7, 10]. Последние определяют возможность внутриклеточной регенерации нейронов, ремиелинизации нервных волокон и баланс между деструкцией и формированием межклеточного матрикса [6].

Соотношение клеточных механизмов резорбции и ремоделирования нервной ткани в посттравматическом периоде определяет суммарное количество активных нейронов, глиальных клеток и межклеточного матрикса в поврежденном спинном мозге, определяя конечный функциональный результат [2].

Цель – на основании сопоставительного анализа содержания нейроспецифических белков и маркеров межклеточного матрикса в сыворотке крови пациентов с осложненными повреждениями шейного отдела позвоночника выявить патофизиологически значимые корреляции, характеризующие ремоделирование нервной ткани в посттравматическом периоде.

Материал и методы исследования

Объектом исследования явились 40 пациентов обоего пола в возрасте 24 ± 7,5 лет с осложненными травматическими повреждениями шейного отдела позвоночника, находившихся в клинике нейрохирургии ФГБУ «СарНИИТО» Минздрава России в период с 2011 по 2013 гг. Все пациенты поступили в стационар в течение 1–4 суток с момента получения травмы и были сопоставимы по механизму повреждений и степени выраженности неврологического дефицита (класс А, В по шкале Frankel). Контрольную группу составили 40 условно здоровых лиц, также сопоставимых по полу и возрасту.

В обеих группах обследованных в утренние часы и натощак при пункции локтевой вены осуществляли взятие проб крови в объеме 5 мл. Кровь оставляли для свертывания при комнатной температуре, центрифугировали при 2000 об/мин в течение 10 минут для получения сыворотки. Методом иммуноферментного анализа изучали количественное содержание в сыворотке крови нейроспецифических белков – фосфорилированного нейрофиламента-Н (pNF-H), (Buhlmann, Switzerland), основного белка миелина (MBP), (BioVendor, Crech Republic), нейротрофина-3 (NT-3), (Ray Bio Human), нейротрофина-4/5 (NT-4/5), (Ray Bio Human) и маркеров межклеточного матрикса – матриксной металлопротеиназы-2 (MMP-2), (R and D Systems, Inc. Human), матриксной металлопротеиназы-9 (MMP-9) (Bender MedSystems, BMS2016 h), тканевого ингибитора матриксной металлопротеиназы-1 (TIMP-1), (Bender MedSystems, BMS2018 h). Исследования нейроспецифических белков и маркеров межклеточного матрикса в сыворотке крови в исследуемой группе осуществляли на 1-4-е, 7-е, 14-е, 21-е и 30-е сутки с момента получения травмы, в контрольной группе – однократно.

Статистическую обработку полученных данных осуществляли с помощью пакета программ IBM SPSS 20 Statistics. Проверяли гипотезы о виде распределений (критерий Шапиро ‒ Уилкса). Большинство наших данных не соответствовало закону нормального распределения, поэтому для сравнения значений использовали непараметрические критерии (U-критерий Манна ‒ Уитни). Сопоставительный анализ статистически значимых показателей проводили с помощью определения коэффициента корреляции рангов Спирмена (R). Рассчитывали показатель достоверности (р), который определяли как статистически значимый при значениях р < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

У больных с осложненной травмой шейного отдела позвоночника при определении содержания нейроспецифических белков – маркеров альтерации нервной ткани и маркеров межклеточного матрикса были выявлены некоторые корреляции (табл. 1).

Таблица 1

Корреляции содержания маркеров альтерации нервной ткани и маркеров межклеточного матрикса в остром и раннем периодах травматической болезни спинного мозга

Маркеры альтерации нервной ткани

Маркеры межклеточного матрикса

Сутки наблюдения

1–4-е

7-е

14-е

21-е

30-е

pNF-H, пг/мл

MMP-2, нг/мл

R = –0,107

р = 0,512

R = 0,253

р = 0,116

R = –0,059

р = 0,719

R = 0,063

р = 0,699

R = 0,057

р = 0,727

MMP-9, нг/мл

R = 0,372

р = 0,030

R = 0,425

р = 0,042

R = –0,007

р = 0,965

R = 0,418

р = 0,007

R = 0,377

р = 0,016

TIMP-1, пг/мл

R = 0,080

р = 0,625

R = ‒0,386

р = 0,043

R = ‒0,155

р = 0,036

R = 0,316

р = 0,024

R = 0,483

р = 0,043

MBP, нг/мл

MMP-2, нг/мл

R = 0,479

р = 0,049

R = 0,327

р = 0,041

R = 0,429

р = 0,045

R = 0,119

р = 0,464

R = ‒0,209

р = 0,194

MMP-9, нг/мл

R = –0,151

р = 0,354

R = -0,003

р = 0,986

R = –0,136

р = 0,403

R = 0,376

р = 0,047

R = 0,430

р = 0,043

TIMP-1, пг/мл

R = 0,365

р = 0,021

R = 0,025

р = 0,879

R = 0,464

р = 0,003

R = 0,118

р = 0,469

R = –0,316

р = 0,047

Примечания: R – коэффициент корреляции рангов Спирмена; p – показатель достоверности.

Сопоставительный анализ уровня pNF-H и ММР-9 свидетельствовал о наличии положительных средней силы корреляций на 1‒7-е и 21‒30-е сутки с момента получения травмы (р < 0,05). Содержание pNF-H и TIMP-1 коррелировало отрицательно со средней силой на 7-е сутки и со средней силой – на 14-е сутки с момента травмы (р < 0,05). На 21-е и 30-е сутки обнаруживались средней силы положительные корреляции концентраций pNF-H и TIMP-1 (р < 0,05). Статистически значимых корреляций между содержанием pNF-H и ММР-2 во все сроки наблюдения выявлено не было.

Изучение взаимосвязи между содержанием MBP и ММР-2 выявило наличие средней силы положительных корреляций на 1-е, 7-е и 14-е сутки с момента получения травмы (р < 0,05). Содержание MBP и ММР-9 положительно со средней силой коррелировало лишь на 30-е сутки наблюдения (р < 0,05). Содержание MBP и TIMP-1 коррелировало положительно со средней силой на 1‒4-е и 14-е сутки и отрицательно со средней силой – на 30-е сутки с момента травмы (р < 0,05).

При изучении содержания нейроспецифических белков – маркеров регенерации нервной ткани и маркеров межклеточного матрикса ‒ также были выявлены некоторые корреляции (табл. 2).

Обнаружены средней силы положительные корреляции между содержанием NT-3 и TIMP-1 на 1‒4-е, 14-е и 21-е сутки с момента травмы (р < 0,05). Каких-либо корреляций содержания исследуемого нейроспецифического белка и ММР-2, ММР-9 выявлено не было.

Оценка содержания NT-4/5 не выявила корреляций с уровнями ММР-2 во все периоды наблюдения. Уровень NT-4/5 со средней силой отрицательно коррелировал с показателем содержания ММР-9 лишь на 21-е сутки с момента травмы (р < 0,05).

Сопоставительный анализ концентраций NT-4/5 и TIMP-1 свидетельствовал о наличии положительных средней силы корреляций на 7–14-е сутки (р < 0,05).

Согласно современным представлениям, травматическое повреждение вещества спинного мозга сопровождается апоптотической гибелью активных нейронов и глиальных клеток. Альтерация клеточных мембран нейронов приводит к высвобождению цитоплазматических нейроспецифических белков в спинномозговую жидкость и системный кровоток, что, наряду с другими метаболитами и биологически активными веществами, инициирует транскрипцию факторов роста нервной ткани, оказывающих трофные и тропные влияния в зоне вторичного повреждения. Наряду с повреждением клеточных элементов нервной ткани происходит обусловленная преимущественно механическим повреждением деструкция белковых компонентов межклеточного матрикса и гемато-спинномозгового барьера за счет стимуляции транскрипции матриксных металлопротеиназ, способствующих резорбции нервной ткани и формированию грубого глио-мезодермального рубца. Ограничивают данный процесс тканевые ингибиторы металлопротеиназ, которые блокируют разрушение экстрацеллюлярного матрикса, стимулируют клеточную пролиферацию и ангиогенез. Данные процессы составляют основу ремоделирования нервной ткани в посттравматическом периоде [2].

Таблица 2

Корреляции содержания маркеров регенерации нервной ткани и маркеров межклеточного матрикса в остром и раннем периодах травматической болезни спинного мозга

Маркеры регенерации нервной ткани

Маркеры межклеточного матрикса

Сутки наблюдения

1–4-е

7-е

14-е

21-е

30-е

NT-3, пг/мл

MMP-2, нг/мл

R = 0,067

р = 0,683

R = –0,166

р = 0,305

R = 0,036

р = 0,824

R = –0,044

р = 0,789

R = –0,024

р = 0,881

MMP-9, нг/мл

R = ‒0,094

р = 0,562

R = 0,063

р = 0,701

R = ‒0,158

р = 0,330

R = ‒0,089

р = 0,583

R = –0,102

р = 0,533

TIMP-1, пг/мл

R = –0,310

р = 0,041

R = 0,166

р = 0,306

R = 0,371

р = 0,041

R = 0,304

р = 0,047

R = 0,018

р = 0,913

NT-4/5, пг/мл

MMP-2, нг/мл

R = ‒0,185

р = 0,254

R = 0,106

р = 0,514

R = –0,052

р = 0,748

R = 0,122

р = 0,455

R = 0,159

р = 0,329

MMP-9, нг/мл

R = 0,188

р = 0,246

R = 0,030

р = 0,853

R = ‒0,078

р = 0,633

R = ‒0,374

р = 0,047

R = –0,020

р = 0,901

TIMP-1, пг/мл

R = 0,271

р = 0,032

R = 0,471

р = 0,031

R = 0,378

р = 0,033

R = 0,052

р = 0,749

R = 0,137

р = 0,400

Примечания: R – коэффициент корреляции рангов Спирмена; p – показатель достоверности.

Сопоставительный анализ корреляций содержания маркеров альтерации нервной ткани и межклеточного матрикса позволил выявить некоторые закономерности. Полученные нами данные свидетельствуют о наличии положительных корреляций уровней pNF-H и MMP-9 на 1-7-е и 21-30-е сутки посттравматического периода, что, по нашему мнению, совпадает с данными литературы о сроках развития стадий реализации апоптоза и удаления погибших клеток. Исполнителями на этих стадиях являются не только эндонуклеазы и эффекторные каспазы, но и матриксные металлопротеиназы [3].

Наличие отрицательных корреляций содержания pNF-H и TIMP-1 на 7-е и 14-е сутки после травмы, на наш взгляд, обусловлено относительной недостаточностью продукции TIMP-1, что отдельными авторами связывается с усилением его потребления в период максимальной деструкции нервной ткани, локализующейся преимущественно в зоне первичного повреждения [8]. Появление положительных корреляций между концентрацией pNF-H и TIMP-1 на 21–30-е сутки, вероятно, связано с усилением транскрипции TIMP-1 в ответ на прогрессирующую деструкцию аксонов (нервных волокон) вследствие вторичного повреждения вещества спинного мозга, что соответствует данным [4].

Отсутствие каких-либо корреляций между уровнями pNF-H и ММР-2 мы связываем с ингибированием инициации транскрипции ММР-2 в условиях отсутствующей регенерации клеточных компонентов нервной ткани, о чем имеются сведения, приводимые в работе [2].

Обнаруженные нами положительные корреляции между уровнями MBP и ММР-2 на 1–14-е сутки после травмы свидетельствуют о выраженности процессов демиелинизации аксонов (нервных волокон), обусловленной деструкцией белковых компонентов миелина под воздействием матриксных металлопротеиназ. Аналогичные сведения приведены в работе [7].

Появление положительных корреляций MBP и ММР-9 к 30-м суткам наблюдения, вероятно, связано с описываемой в литературных источниках мобилизацией матрикс-связанных факторов роста и процессингом цитокинов, обусловливающих ремиелинизацию нервных волокон и ремоделирование межклеточного матрикса [8].

Положительные корреляции MBP и TIMP-1 на 1–4-е и 14-е сутки обусловлены активизацией процессов демиелинизации нервных волокон, когда повышение активности TIMP-1 направлено на санацию нервной ткани от клеточного детрита и предупреждения его попадания в межклеточный матрикс. Активация ремиелинизации нервных волокон к 30-м суткам наблюдения совпадает со снижением активности TIMP-1, что было обнаружено нами в виде отрицательной корреляции к 30-м суткам.

Сопоставительный анализ маркеров регенерации нервной ткани и маркеров межклеточного матрикса выявил наличие положительных взаимосвязей между уровнями содержания NT-3 и TIMP-1 на 1‒4-е, 14-е и 21-е сутки, что совпадало с периодами максимального повышения концентрации NT-3. Согласно данным литературы это является одним из саногенетических механизмов, направленных на повышение чувствительности нервной ткани к действию нейротрофических факторов при условии максимального очищения ее от клеточного детрита и восстановления структуры межклеточного матрикса [8, 10].

Выявленная на 21-е сутки посттравматического периода отрицательная корреляция между уровнями NT-4/5 и ММР-9, на наш взгляд, также может свидетельствовать об инициации под влиянием ММР-9 клеточной пролиферации.

Отсутствие каких-либо корреляций между уровнями NT-3, NT-4/5 и ММР-2, ММР-9, возможно, может свидетельствовать о преобладании внутриклеточной регенерации над резорбцией нервной ткани, однако сведений по этому вопросу в доступной литературе мы не обнаружили.

Выводы

1. Процесс ремоделирования спинного мозга в остром и раннем периодах травматической болезни определяется совокупностью механизмов альтерации и регенерации нервной ткани, направленность и выраженность которых может характеризоваться динамическими изменениями содержания нейроспецифических белков и маркеров межклеточного матрикса в биологических субстратах.

2. Положительные корреляции содержания pNF-H и ММР-9, выявленные на 1–4-е, 7-е, 21-е и 30-е сутки, pNF-H и TIMP-1 на 21-е и 30-е сутки, МВР и ММР-2 – на 1–4-е, 7-е и 14-е сутки, МВР и TIMP-1 – на 1–4-е и 14-е сутки и отрицательные, между уровнями pNF-H и TIMP-1 на 7-е и 14-е сутки характеризуют преобладание механизмов клеточной альтерации нервной ткани и являются патогенетически значимыми при травматической болезни спинного мозга.

3. Выявленные на 1–4-е, 14-е, 21-е сутки положительные корреляции содержания NT-3 и TIMP-1 и отрицательные – NT-4/5 и ММР-9 на 21-е сутки свидетельствуют о преобладании механизмов внутриклеточной регенерации нервной ткани и являются саногенетически значимыми при ее ремоделировании в посттравматическом периоде.

Рецензенты:

Щуковский В.В., д.м.н., профессор, ГУЗ «Перинатальный центр», г. Саратов;

Слободской А.Б., д.м.н., заведующий отделением ортопедии ГУЗ «Областная клиническая больница», г. Саратов.

Работа поступила в редакцию 02.02.2015.


Библиографическая ссылка

Ульянов В.Ю., Дроздова Г.А., Конюченко Е.А., Пучиньян Д.М., Норкин И.А. СОПОСТАВИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ НЕЙРОСПЕЦИФИЧЕСКИХ БЕЛКОВ И МАРКЕРОВ МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА В СЫВОРОТКЕ КРОВИ ПАЦИЕНТОВ В ОСТРОМ И РАННЕМ ПЕРИОДАХ ТРАВМАТИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ СПИННОГО МОЗГА // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 1-1. – С. 145-149;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=36786 (дата обращения: 29.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674