Системные проявления неспецифической воспалительной реакции при травматической болезни головного мозга Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

I

Орипнальы досл1дження

Original Researches

УДК 616.831-001.3-02

ЗЯБЛИЦЕВ С.В., КОРОВКА С.Я, ПИЩУЛИНА С.В.

Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького

СИСТЕМНЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ НЕСПЕЦИФИЧЕСКОЙ ВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ РЕАКЦИИ ПРИ ТРАВМАТИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ ГОЛОВНОГО МОЗГА

Резюме. Приведен анализ динамики содержания в крови циркулирующих иммунных комплексов, С-реактивного белка, церулоплазмина и провоспалительных цитокинов при тяжелой экспериментальной черепно-мозговой травме. Выявлена общая закономерность реакции маркеров провоспалительного каскада с максимальным их приростом на вторые сутки посттравматического периода, что отражало первичную активацию воспалительной реакции, а впоследствии — ее генерализацию. Максимальный прирост содержания в крови цитокинов, особенно ^-1$, в этот период указывал на прогрессирование процессов повреждения и формирование стадии системной воспалительной реакции в течение травматической болезни головного мозга.

Ключевые слова: травматическая болезнь головного мозга, белки острой фазы воспаления, провоспали-тельные цитокины.

В последние годы большое внимание уделяется системным признакам вовлечения организма в воспалительную реакцию. Генерализация воспалительной реакции как неспецифического проявления патологического процесса играет существенную роль в патогенезе экстремальных и терминальных состояний [2, 3, 10]. Известно, что системные реакции при воспалении опосредуются различными дистантно действующими медиаторами — цитокинами, простагландинами, кининами, гормонами, среди которых ведущую роль играют провоспалительные интерлейкины [1, 7, 8].

К системным проявлениям воспаления наряду с лихорадкой, интоксикацией, лейкоцитозом, увеличением скорости оседания эритроцитов относят повышение в крови содержания белков острой фазы воспаления (позитивные реактанты острой фазы), среди которых наиболее изученными являются С-реактивный белок (СРБ) и церулоплазмин (ЦП) [5, 6, 10]. К неспецифическим проявлениям воспалительной реакции относят увеличение в крови содержания провоспалительных цито-кинов, а также циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК), в состав которых входят эндогенные антигены, образующиеся при распаде ткани, комплемент и преци-питирующие антитела классов М, G1, G2 и G3.

Можно предположить, что при травматической болезни (ТБ) головного мозга, которая обусловлена тяжелой черепно-мозговой травмой (ЧМТ), включаются патологические механизмы, приводящие к развитию воспалительной реакции системного характера, которые принимают непосредственное участие в развитии синдрома полиорганной недостаточности.

Материал и методы

Исследование выполнено на 65 белых беспородных крысах-самцах массой 200 ± 10 г. ЧМТ наносили одним ударом по своду черепа свободно падающим грузом по методике В.Н. Ельского, С.В. Зяблицева (2005) [4]. Энергия удара составляла 0,52 Дж, летальность за первые 5 суток после травмы — 87 %. Подготовку животных к эксперименту, обезболивание и выведение из эксперимента осуществляли в соответствии с Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для исследовательских и других научных целей (Страсбург, 1986). Последующее вскрытие головного мозга выявило наличие поднадкостных, субдуральных и эпидуральных гематом, гематом на основании черепа, участков размозжения мозговой ткани и дендрита в зоне удара и отека в участке гипофиза. Это позволило установить, что у животных имела место закрытая ЧМТ при наличии кожной гематомы и перелома костей свода черепа без сдвига, тяжелой степени тяжести с наличием размозжения коры теменных и височных долей и повреждением вещества головного мозга в виде диффузных мелкоточечных кровоизлияний и «оболочечной» гематомы (в зоне удара) у основания лобных и височных долей (в зоне противоудара). Контрольная группа включала 15 ложнооперирован-ных животных. В декапитационной крови, которую собирали через 3, 24, 48, 72 часа и через 5 суток после травмы, исследовали содержание ЦИК, СРБ, ЦП, провоспалительных цитокинов — интерлейкинов-ф (IL-1P), -6 (IL-6), -8 (IL-8) и фактора некроза опухолей a (TNF-a). ЦИК и ЦП определяли фотометрически

с использованием спектрофотометра SPECORD-200 (Германия). Содержание в крови СРБ исследовали им-муноферментным набором фирмы DRG International, Inc. (США), интерлейкинов — реагентами ProCon (Россия) с регистрацией результатов на ридере PR2100 (Sanofi Diagnostic Pasteur, Франция). Полученные результаты были обработаны с использованием метода множественных сравнений в программе статистического анализа StatPlus-2009 (AnalystSoft Inc., Россия).

Результаты и обсуждение

Результаты исследования содержания ЦИК, белков острой фазы воспаления (СРБ и ЦП) в крови травмированных животных представлены в табл. 1. Уже через 3 часа после травмы уровень ЦИК оказался повышенным в 1,4 раза. Однако статистически достоверные изменения регистрировали спустя 24 часа: уровень ЦИК был повышен в 3,1 раза, а через 5 суток — в 4,4 раза (p < 0,05 в обоих случаях).

Как известно, при тяжелой ЧМТ происходит раз-мозжение мозговой ткани, деструкция и нарушение гематоэнцефалического барьера, в результате чего нейрональные антигены попадают в кровоток и, связываясь с аутоантителами, активируют систему комплемента с образованием ЦИК [2]. В связи с этим нарастание содержания ЦИК может считаться неблагоприятным патогенетическим фактором течения ТБ головного мозга, указывающим на накопление метаболитов и токсинов в ткани мозга и в крови. Увеличение концентрации ЦИК в крови отражает формирование системных реакций, в том числе иммунных, которые вносят свой вклад в развитие нарушений гомеостаза. В этом плане происходит отложение ЦИК в сосудистой стенке, что приводит к развитию повсеместного воспаления в сосудах микроциркуляторного русла [6, 8]. Это представляется одной из важных шокогенных патологических реакций, вызывающих системное воспаление. В то же время резкое нарастание ЦИК в ранний период после травмы могло быть расценено как защитно-компенсаторная реакция, направленная на связывание избытка мозговых антигенов. Последующее прогрессирующее накопление ЦИК должно расцениваться как реакция повреждения, приводящая к генерализации воспалительной реакции.

Содержание СРБ было статистически значимо повышено во все сроки наблюдения. Значительного (в 3,5 раза) прироста оно достигало уже через 3 часа после травмы. Через 24 часа содержание СРБ возрастало еще

в 3 раза по сравнению с уровнем 3 часов ф < 0,05), превышая контрольные значения уже в 10,5 раза. В дальнейшем содержание СРБ продолжало нарастать и превышало контрольный уровень через 72 часа и 5 суток после травмы в 18,8 и 21,3 раза соответственно.

СРБ является центральным компонентом острой фазы воспаления, активно участвует в образовании белково-лигандных комплексов, которые затем удаляются системой мононуклеарных макрофагов [2]. Кроме того, он ингибирует протеазы и нейтрализует токсические молекулы. В связи с этим СРБ считают наиболее чувствительным и специфичным клинико-лабораторным маркером острого воспаления [7].

Столь резко выраженный прирост содержания СРБ, как и ЦИК, на наш взгляд, прямо отражал развитие острой фазы воспалительной реакции уже к окончанию первых суток после травмы и позволял охарактеризовать эту стадию течения ТБ головного мозга как воспалительную. Дальнейшее нарастание СРБ указывало на прогрессирование и генерализацию воспалительной реакции.

К белкам острой фазы воспаления относят в последнее время и ЦП [5]. В посттравматическом периоде содержание в крови ЦП изменялось неоднозначно. Так, через 3 и 24 часа после травмы оно поступательно возрастало и превышало контрольные значения в 2,3 и 3,3 раза соответственно ф < 0,05 в обоих случаях). Впоследствии происходило прогрессирующее снижение содержания ЦП, которое через 72 часа и 5 суток после травмы составило соответственно 61 и 20 % от контрольных величин ф < 0,05 в обоих случаях).

Прирост содержания ЦП в крови в первые сутки после травмы связан со стимулирующим влиянием медиаторов воспаления на печеночный синтез ЦП в острую фазу воспалительной реакции. Последующее снижение скорее всего обусловлено истощением сывороточного ферментного антиоксидантного резерва, компонентом которого является ЦП из-за его способности связывать свободные радикалы кислорода и инактивировать их [5]. Период вторых суток после травмы, на наш взгляд, может считаться переломным в течение посттравматического периода, поскольку характеризовался формированием системного воспаления.

Активаторами выявленных воспалительных процессов в течение первых суток после травмы могут являться провоспалительные цитокины [1]. ГЬ-ф известен как основной медиатор воспаления. Он образуется в макрофагах, В-лимфоцитах и фибробластах.

Таблица 1. Динамика содержания циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК) и белков острой фазы воспаления (СРБ и ЦП) в крови, M ± m

Показатель Контроль Время после травмы

3 часа 24 часа 48 часов 72 часа 5 суток

ЦИК, ед.опт.пл. 40,60 ± 5,12 55,40 ± 5,57 124,2 ± 10,3* 167,3 ± 17,8* 170,4 ± 16,7* 175,9 ± 18,4*

СРБ, мг/л 1,52 ± 0,09 5,32 ± 0,48* 16,03 ± 2,08* 17,55 ± 2,46* 28,59 ± 2,37* 32,46 ± 2,52*

ЦП, мкмоль/л 2,34 ± 0,26 5,47 ± 0,46* 7,85 ± 0,67* 3,57 ± 0,36 1,42 ± 0,11 0,47 ± 0,03*

Примечание: * — p < 0,05 при сравнении средних величин с контрольной группой.

Орипнальы досл1дження / Ог1д1па! РезеагсИез |

В головном мозге 1Ь-1Р синтезируется, как и другие провоспалительные цитокины, глиальными клетками в зоне поражения и перифокальной зоне [8, 10]. TNF-a — многофункциональный регуляторный цито-кин, который вырабатывается активированными моноцитами и макрофагами, оказывает влияние на синтез ключевого ядерного транскрипционного фактора NF-kB, который перестраивает спектр синтезируемых белков на провоспалительные факторы — цитокины и молекулы адгезии [1, 9]. 1Ь-6 является цитокином вторичного каскада, синтез которого запускается TNF-a и 1Ь-1Р [7]. Основными функциями 1Ь-6 являются запуск антителообразования В-лимфоцитами и индукция острофазового воспалительного ответа: выработка гепатоцитами печени белков острой фазы воспаления. 1Ь-8 выделяется активированными макрофагами, а также эпителиальными и эндотелиальными клетками, вызывает положительный хемотаксис в очаг воспаления нейтрофилов, Т-лимфоцитов, макрофагов, лимфоцитов и эозинофилов, чем поддерживает воспаление, вторичную альтерацию, отек и расширение зоны повреждения [7].

Результаты исследования содержания в крови ци-токинов в посттравматическом периоде представлены в табл. 2.

Содержание 1Ь-1Р в крови было многократно и статистически значимо повышено уже через 3 часа после травмы — в 4,7 раза, через 24 часа — в 7,6 раза, а через 5 суток после травмы — в 17,4 раза. Содержание TNF-a, как и 1Ь-1Р, во все сроки наблюдения также было увеличено, однако выражено это было в меньшей степени. Так, через 3 часа после травмы содержание TNF-a было увеличено в 1,8 раза, через 24 часа — в 2,2 раза, а через 5 суток после травмы — в 2,9 раза (р < 0,05 во всех случаях). Максимального прироста уровень обоих цитокинов достигал через 5 суток после травмы. Однако если содержание 1Ь-1Р увеличивалось в 17,4 раза, то содержание TNF-a — лишь в 2,9 раза. Это указывало на более выраженную активацию синтеза 1Ь-1Р и, следовательно, более широкое вовлечение его в воспалительный процесс при ТБ головного мозга.

Уровень 1Ь-6 через 3 часа после травмы превышал контрольные значения в 2,4 раза, а через 24 часа — в 3,7 раза. Затем уровень 1Ь-6 скачкообразно возрастал и через 5 суток после травмы превышал контрольные значения в 7,9 раза.

Содержание в крови 1Ь-8 через 3 часа после травмы было выше контрольного в 1,4 раза, но статистически

не отличалось от контрольного (р > 0,05). Значимого прироста содержание 1Ь-8 достигло только через 24 часа — в 3,3 раза. Затем содержание цитокина несколько возрастало и превышало контрольные значения через 5 суток после травмы в 4,2 раза.

Оценивая сравнительную динамику содержания цитокинов в крови, можно отметить преемственность запуска цитокинового каскада (рис. 1).

Наивысшего прироста достигал уровень в крови 1Ь-1Р, который, видимо, при ЧМТ и являлся основным реактантом со стороны иммунной системы. Менее значительными приростами, но сходной динамикой характеризовались уровни в крови 1Ь-6 и TNF-a, тогда как уровень 1Ь-8 имел тенденцию к снижению через 72 часа и 5 суток после травмы. Это отражало, на наш взгляд, содружественную активацию выброса первичных и вторичных медиаторов воспаления из поврежденной ткани головного мозга в ответ на травму. Резкий вторичный прирост содержания цитокинов в крови через 48 часов скорее всего характеризовал формирование качественно нового этапа патогенеза воспалительной реакции — происходила ее генерализация, на что и указывала выявленная нами так называемая «цитокиновая буря». Согласованность изменений уровней цитокинов, ЦИК и белков острой фазы воспаления позволила выявить патогенетически

%

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0

—

<

сЯ о^ С^

^

^ ^ I?5

о^ о/

*TNF-a

Рисунок 1. Содержание провоспалительных цитокинов в динамике посттравматического периода (все показатели выражены в % от уровня контрольной группы, который принят за

100 %)

Таблица 2. Динамика содержания провоспалительных цитокинов в крови, M ± m

Показатель Контроль Время после травмы

3 часа 24 часа 48 часов 72 часа 5 суток

^-1 Р, пкг/мл 3,28 ± 0,25 15,42 ± 1,48* 24,83 ± 2,37* 49,75 ± 5,33* 55,43 ± 6,37* 57,22 ± 5,61*

TNF-a, пкг/мл 29,52 ± 3,32 52,06 ± 4,29* 66,28 ± 7,49* 76,58 ± 8,70* 81,09 ± 7,53* 86,27 ± 8,29*

^-6, пкг/мл 4,28 ± 0,44 10,27 ± 1,55* 15,86 ± 1,63* 27,39 ± 3,60* 30,28 ± 3,09* 33,92 ± 3,59*

^-8, пкг/мл 11,23 ± 1,28 15,39 ± 2,48 36,94 ± 3,57* 45,84 ± 3,28* 42,38 ± 4,58* 47,38 ± 5,60*

Примечание: * — p < 0,05 при сравнении средних величин с контрольной группой.

значимую особенность этого периода ТБ мозга — генерализацию воспалительной реакции с вовлечением органов и тканей организма и охарактеризовать данную стадию ТБ как воспалительную.

Таким образом, изучение содержания в крови ЦИК, СРБ, ЦП и провоспалительных цитокинов при ТБ головного мозга после тяжелой ЧМТ выявило общую закономерность реакции маркеров провоспалительного каскада с максимальным их приростом на вторые сутки посттравматического периода, что отражало первичную активацию воспалительной реакции, а впоследствии — ее генерализацию. Начальный умеренный прирост содержания в крови цитокинов являлся ответной реакцией иммунной системы на повреждение и способствовал мобилизации защитных сил организма, тогда как последующее нарастание знаменовало начало процессов повреждения и формирование воспалительной стадии течения ТБ головного мозга.

Список литературы

1. Абу Салех Аммар Ибрахим. Роль цитокинов в патогенезе острого периода черепно-мозговой травмы: Ав-тореф. дис... на соискание уч. степени канд. мед. наук: спец. 14.00.13 «Нервные болезни» / Абу Салех Аммар Ибрахим. — Москва, 2007. — 22 с.

2. Вологжанин Д.А. Метаболические основы вторичной иммунной недостаточности при травматической болезни: Автореф. дис... доктора мед. наук: 14.00.5/ Вологжанин Дмитрий Александрович. — Санкт-Петербург, 2005. — 318 с.

3. Ельский В.Н., Зяблицев С.В., Пищулина С.В., Кише-ня М.С., Коровка С.Я. Роль нейроиммуноэндокринных механизмов в формировании синдрома эндогенной интоксикации при травматической болезни // Таврический медико-биологический вестник. — 2012. — Т. 15, № 3, ч. 1(59). — С. 115-117.

4. Зяблщев С.В. Патогенез порушень функцюнування ней-рогуморальнихрегуляторних систем у гострому перюдi

Зяблцев С.В., Коровка С.Я., Пщул^на С.В. Донецький нацюнальний медичний ун'терситет ¡м. М. Горького

СИСТЕМЫ ПРОЯВИ НЕСПЕЦИФiЧНОÏ ЗАПАЛЬНО1

РЕАКЦП ПРИ ТРАВМАТИЧНА ХВОРОБi ГОЛОВНОГО МОЗКУ

Резюме. Наведено анатз динамжи вмгсту в крсш циркулю-ючих iмунних комплекгав, С-реактивного бшка, церулоплазмь ну та прозапальних цитоюшв при тяжкш експериментальнш черепно-мозковш травм! Виявлена загальна законмшршсть реакцН марк^в прозапального каскаду з максимальным гх приростом на другу добу тслятравматичного перюду, що вь дображало первинну активацш запальнм реакцц, а у подаль-шому — ïï генералiзацiю. Максимальний приргст вмгсту у кровi цитокшгв, особливо IL-1P, у цей перюд вказував на прогресу-вання процесш пошкодження та формування стадiï системно запальнм реакцiï у перебiгу травматично! хвороби головного мозку.

Ключовi слова: травматична хвороба головного мозку, бшки гострш фази запалення, прозапальт цитоюни.

травматичноi хвороби при черепно-мозковш mpaeMi: Автореф. дис... доктора мед. наук : 14.03.04/ Зяблщев Сергш Володимирович. — Донецьк, 2005. — 422 с.

5. Кучин Д.Г. Патофизиологическая роль (прогностическое значение) металлопротеидов (ферритина и це-рулоплазмина) в остром периоде черепно-мозговой и черепно-лицевой травмы: Автореф. дис... на соискание уч. степени канд. мед. наук: спец. 14.00.16 «Патологическая физиология», 03.00.04 «Биохимия» /Д.Г. Кучин. — Челябинск, 2005. — 24 с.

6. Патюков К.А. Оптимизация патогенетической оценки эндотоксикоза у больных с травматической болезнью головного мозга: Автореф. дис... на соискание уч. степени канд. мед. наук: спец. 14.00.16 «Патологическая физиология» / К.А. Патюков. — Омск, 2008. — 23 с.

7. Садова В.А. Состояние процессов липидной перок-сидации и цитокиновый ответ в остром периоде черепно-мозговой травмы при право- и левополушарных повреждениях головного мозга: Автореф. дис... на соискание уч. степени канд. мед. наук: спец. 14.00.4 «Биохимия», 14.00.13 «Нервные болезни»/В.А. Садо-ва. — Челябинск, 2008. — 23 с.

8. Соколова Т.Ф. Взаимодействие иммунной, нервной и эндокринной систем при травматической болезни: Ав-тореф. дис... на соискание уч. степени доктора мед. наук: спец. 14.00.16 «Патологическая физиология» / Т.Ф. Соколова. — Омск, 2004. — 45 с.

9. Gordon J.W. Multiple facets of NF-kB in the heart: to be or not to NF-kB / J.W. Gordon, J.A. Shaw, L.A. Kirsh-enbaum // Circ. Res. — 2011. — Vol. 108(9). — P. 11221132.

10. Neutralization of interleukin-1beta modifies the inflammatory response and improves histological and cognitive outcome following traumatic brain injury in mice // F. Clausen, A. Hanell, M. Bjork [et al.]// Eur. J. Neuro-sci. — 2009. — Vol. 30(3). — P. 385-396.

Получено 14.11.12 □

ZiablitsevS.V., KorovkaS.Ya., PischulinaS.V.

Donetsk National Medical University named after M. Gorky,

Donetsk, Ukraine

SYSTEMIC MANIFESTATIONS OF NONSPECIFIC INFLAMMATORY REACTION IN TRAUMATIC BRAIN DISEASE

Summary. An analysis of the blood levels of circulating immune complexes, C-reactive protein, ceruloplasmin and proinflammatory cytokines in severe experimental traumatic brain injury has been carried out. There has been revealed a general pattern of the proinflammatory cascade reaction markers with a maximum gain of the second day post-traumatic period, reflecting the initial activation of the inflammatory response, and later — its generalization. The maximum rise in blood cytokines, especially IL-1p, at this time, pointed to the progression of damage processes and the formation stage of the systemic inflammatory response during traumatic brain disease.

Key words: traumatic brain disease, acute-phase proteins, proin-flammatory cytokines.