CC BY
101
УДК [616.831-073.97:616.155.3]-053.6:611.018.54
содержание интерлейкина-6 и интерлейки-на-ю при различных типах организации биоэлектрической активности головного МОЗГА у подростков 15-17 лЕТ
© 2010 г. Л. В. Поскотинова, О. E. Шевченко, Д. Б. Демин, Е. В. Кривоногова
Институт физиологии природных адаптаций Уральского отделения РАН г. Архангельск
Показано, что определенные паттерны биоэлектрической активности головного мозга, представляющие маргинальные типы при формировании биоэлектрогенеза головного мозга на завершающих этапах пубертата, могут быть ассоциированы с дисбалансом содержания интерлейкинов (ИЛ-6 и ИЛ-10) в сыворотке крови у подростков 15-17 лет.
Ключевые слова: электроэнцефалограмма, интерлейкин-6, интерлейкин-10, подростки.
В настоящее время проблема запаздывания формирования структуры биоэлектрической активности головного мозга на завершающих этапах возрастного становления остается актуальной. Сформирован-ность амплитудно-частотной части альфа-активности и ее зонального градиента, адекватные реакции активации, снижение доминирующего влияния медленно-волновой активности и умеренно выраженная высокочастотная активность соответствуют оптимальному соотношению восходящих активирующих (тонизирующих) влияний на кору со стороны структур ретикулярной формации и активности диэнцефальных (в том числе гипоталамических) структур [4, 7].
Гетерохронность становления регуляторных систем у подростков обусловливает отсроченность во времени формирования адекватных межсистемных взаимооотношений. В дискомфортных условиях среды обитания наблюдается запаздывание в возрастном становлении иммунной, эндокринной и центральной нервной систем и формирование вторичных иммунодефицитных состояний [3, 9, 10]. Повышение информационных нагрузок у молодых людей при обучении в вузах также обусловливает дисфункции высшей нервной деятельности в сочетании с иммунодефицитными состояниями [6]. Известно, что эндогенные иммуномодуляторы класса цитокинов обеспечивают не только функциональную активность иммунной системы в качестве контроля и элиминации антигенных детерминант, но и участвуют в реализации нейрональной активности. Интерлейкин-6 (ИЛ-6) оказывает про-воспалительное действие, стимулирует гипоталамические структуры (синтез АКТГ), модулирует как норадренергическую передачу импульса, так и тонус ядер блуждающего нерва. Интерлейкин-10 (ИЛ-10) вызывает противовоспалительные эффекты, однако значительное его повышение ассоциировано с гиперчувствительностью немедленного типа (повышение иммуноглобулинов класса Е) и с возбудимостью подкорковых структур, что может провоцировать пароксизмальную активность головного мозга.
Таким образом, дисбаланс содержания рассматриваемых цитоки-нов может быть не только отражением состояний воспалительного и аутоиммунного характера, но и потенцировать дисфункции центральных нервных структур, что сдерживает оптимальное формирование корково-подкорковых взаимоотношений на завершающих этапах пубертата.
Целью настоящего исследования явилось определение уровней содержания ИЛ-6 и ИЛ-10 в сыворотке крови у подростков 15—17 лет с различным типами организации биоэлектрической активности головного мозга.
Методы
Обследовали 58 подростков 15—17 лет, не состоящих на учете у невропатолога по поводу эпилепсии и органических поражений головного мозга и не имеющих острых воспалительных процессов на момент исследования.
Электроэнцефалограмму (ЭЭГ) регистрировали в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами на приборе ЭЭГА-21/26 «Энцефалан-131-03» (НПКФ «Медиком МТД», г. Таганрог) монополярно от 16 стандартных отведений, установленных по международной системе 10—20 в полосе 1—35 Гц с ушными референтными электродами. При оценке ЭЭГ каждого испытуемого выделяли безартефактные отрезки записи, показатели анализировали по дельта
— 5 (1—3 Гц), тета — 0 (4 — 7 Гц), альфа — а (8 — 12 Гц), бета1 — Р1 (13—25 Гц) диапазонам. В дальнейшем показатели в диапазоне бета1 рассматривали как показатели бета-диапазона. В последующем при визуальном анализе и в среде программного обеспечения данного прибора в каждом частотном диапазоне проводили усредненную для каждого испытуемого оценку индекса (%), максимальной амплитуды (max мкВ), доминирующих частот, реакции активации (открытие-закрытие глаз), реакции усвоения ритмов фотостимуляции при частоте 4, 6, 10, 12, 16, 18 и 22 Гц.
Забор крови подростков, у которых регистрировали электроэнцефалограмму, осуществляли из локтевой вены утром натощак. Цельную кровь центрифугировали, замораживали сыворотку крови при t 20 °C. В последующем в сыворотке крови методом иммуно-ферментного анализа наборами Bender MedSystems (Австрия) с помощью анализатора Multiskan (Финляндия) определяли уровни содержания ИЛ-6 и ИЛ-10.
Всем подросткам и их родителям предложено оформить информированное согласие на участие в обследовании.
Статистическую обработку полученных результатов, определение границ нормального распределения значений в выборках проводили с помощью компьютерного пакета прикладных программ Statistica 5.5 (StatSoft, США). Учитывали медианы значений в выборках (Ме), значения при 25 и 75 перцентилях, минимальные и максимальные значения в выборке (min-max). Статистическую значимость межгруп-повых различий оценивали непараметрическими методами (Kruskal-Wallis ANOVA & Median test). Критический уровень значимости (p) при проверке статистических гипотез принимали за 0,05. Группы обследованных лиц были статистически идентичны по возрасту.
Результаты
Анализ электроэнцефалограмм обследованных лиц позволил выделить три типа структурной организации биоэлектрической активности головного мозга (таблица). Дельта-активность в фоновой записи была
представлена единичными волнами амплитудой, не превышавшей фоновую активность, индексом менее
5 % и в данной работе не рассматривалась.
Показатели ЭЭГ у подростков 15—17 лет в группах по типам биоэлектрической активности головного мозга
Пока- затель ЭЭГ 1-я группа n=29 2-я группа n=lB 3-я группа n=l3 Значи- мость разли- чий
Ме (25; 75) Ме (25; 75) Ме (25; 75)
а, max мкВ 100,0 (93,0; 125,0) B9,8 (B4,0; 7B,0) 42,0 (38,0; 45,0) P1-2 <0,001 Pl-3 <0,001 P2-3 <0,047
а, % 79,0 (73,0; 84,0) B7,0 (59,0; 73,0) 38,0 (29,0; 40,0) P1-2 <0,040 Pl-3 <0,001 P2-3 <0,004
а, Гц 10,0 (9,5; 10,5) 10,5 (10,0; 11,0) 10,0 (9,5; 10,5)
р, max мкВ 30,0 (30; 30) 30,0 (2B,0; 30,0) 23,0 (21,0; 2B,0) Pl-3 <0,001 P2-3 <0,02B
в, % 34,B (30,0; 41,0) 37,5 (32,5; 40,5) 35,0 (32,0; 3B,0)
в, Гц 1B,3 (14,4; 18,9) 17,0 (14,0; 18,5) 15,5 (15,0; 18,0)
Є, max мкВ 49,2 (34,5; B1,0) 34,0 (27,0; 38,0) 2B,0 (20,0; 28,0) P1-2 <0,020 Pl-3 <0,001
Є, % 22,9 (17,0; 2B,5) 13,5 (10,0; 21,0) 10,0 (8,0; 11,0) P1-2 <0,050 Pl-3 <0,001
Є, Гц B,0 (5,2; 7,1) B,0 (B,0; B,0) 4,B (4,0; 5,1)
Примечание. р1, р2 и р3 - уровни статистической значимости различий значений соответственно между группами 1, 2 и 3.
Первый тип представлен лицами с признаками преобладания влияний на активность коры ритмики диэнцефальных структур (п = 29). У данных лиц наблюдали гиперсинхронную альфа-активность с максимумом амплитуды выше 90 мкВ, индексом от 50 до 80 % и выше. Зональный градиент альфа-активности, реакция активации при открытии и закрытии глаз были сохранены. В фоновой записи у 6 подростков данной группы встречались вспышки и билатерально-синхронные разряды в альфа-тета-диапазоне амплитудой как фоновой активности, так и в 1,5-2 раза превышавших таковую. Тета-активность в данной группе была максимальной, преимущественно нелокализованной; у 5 человек тета-индекс был 30 % и более. При фотостимуляции исчезал зональный градиент альфа-активности (1 человек), было усвоение ритма в низкочастотом диапазоне в центральных, теменных и лобных отделах (3 человека).
Второй тип ритмики мозговой активности (п = 16) представлен оптимальным паттерном ЭЭГ — максимум амплитуды альфа-активности от 50 до 90 мкВ, индекс выше 50 %, зональный градиент и реакции активации сохранены. При фотостимуляции усвоение ритма наблюдали в альфа- и бета-диапазонах. Тета-активность по амплитуде не превышала фоновую альфа-активность индексом до 25 %.
Третий тип структуры ЭЭГ отражал высокий тонус коры больших полушарий, что выражалось в десинхронизации альфа-активности (п = 13). У 11 из 13 подростков данной группы максимум амплитуды альфа-активности был менее 50 мкВ и индекс менее 50 %. В данную группу также вошли лица со снижением или отсутствием реакции активации при открытии-закрытии глаз (11 человек), в том числе с дизритмией в фоновой записи (разброс доминирующей частоты альфа-активности более 2 Гц —
6 человек) и минимальными изменениями активности при фотостимуляции. Тета-активность у лиц данной группы была минимальна.
При анализе содержания цитокинов в сыворотке крови установлено, что у всех обследованных подростков уровни содержания ИЛ-6 не превышали нормативных значений (0—50 пг/мл) согласно инструкции набора (рис. 1). Разброс значений ИЛ-6 (тт-тах) составил 0,37—4,77 пг/мл. У лиц 1-й группы диапазон значений идентичен таковому по всей выборке; средняя концентрация его минимальна — 3,18 (2,10; 3,54) пг/мл. У лиц 2-й группы среднее значение было выше — 3,53 (1,43; 4,49) пг/мл, а у подростков 3-й максимальное значение ИЛ-6 — 3,99 (3,12; 4,41).
Рис. 1. Уровни содержания ИЛ-6 в крови у подростков 15— 17 лет в группах по типам биоэлектрической активности головного мозга
Примечание. Межгрупповой уровень статистической значимости р < 0,011; р1-3 < 0,005, где 1 и 3 соответственно 1-я и 3-я группы.
Диапазон размаха значений ИЛ-10 в общей выборке испытуемых был весьма широк — от 0,03 до 127 пг/мл; у 6 подростков значения превышали 50 пг/мл. Характер распределений в группах значений не позволил выявить статистически значимых различий — медианы значений были 0,46, 0,38 и 0,42 соответственно в 1, 2 и 3-й группах (рис. 2).
2
Группы
Рис. 2. Уровни содержания ИЛ-10 в крови у подростков 15—17 лет в группах по типам биоэлектрической активности головного мозга
Наибольший размах значений ИЛ-10 наблюдали в 1-й группе ввиду наличия подавляющего большинства значений более 50 пг/мл — из 6 человек в общей выборке у 5 именно в 1-й группе. При этом максимальные значения (медианы 127,1 и 83,5 пг/ мл) наблюдали у подростков с признаками легких и умеренных диффузных изменений регуляторного характера, обусловленных ирритацией срединных (гипоталамических) структур — амплитуда альфа-активности до 140—150 мкВ с заостренными волнами, вспышки альфа-тета-диапазона в теменно-центральных областях и билатеральносинхронные разряды, тета-активность индексом до 37 — 45 %.
Обсуждение результатов
Соотношение амплитудно-частотных параметров ритмики активности головного мозга у подростков 1-й группы можно расценить как недостаточность восходящих влияний ретикулярной формации на тонус коры и усиление влияний со стороны диэнце-фальных структур, в частности активности гипоталамуса. Высокая активность данных структур может быть обусловлена гормональными перестройками, которые в данный возрастной период могут быть не завершенными. Это согласуется с данными З. Д. Губкиной [1], которая на примере обследования женщин установила, что только к 21—25 годам у людей, формируется оптимальный баланс межгормональных взаимоотношений. Также известно, что гиперсинхронная высокоамплитудная альфа-активность в сочетании со значительным представительством тета-активности свидетельствует о сдвиге вегетативного баланса в сторону ваготонии. Признавая сложность нейромедиаторных взаимодействий при активации подкорковых церебральных структур, можно предположить, что в формировании данного типа паттерна ЭЭГ ведущую роль играют холинергические механизмы нейрональной активности.
Известно, что ИЛ-6 потенцирует стресс-реакции, оказывая влияние на секрецию катехоламинов и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему [12]. ИЛ-6 способен действовать как местно в очаге воспаления, обеспечивая противовирусную защиту и стимулируя процессы пролиферации и индукции дифференцировки В-клеток в антителопродуценты, так и системно в объеме циркулирующей крови, осуществляя роль интеграции функций различных органов и систем в условиях стресса [5, 14]. Десинхронизация и дизритмия альфа-активности головного мозга, снижение биоэлектрических реакций на стимулы свидетельствуют об усилении афферентации по восходящим проводящим нервным путям, что также наблюдается при стресс-реакции [4]. Таким образом, у лиц 3-й группы повышение уровня содержания ИЛ-6 в пределах нормативных значений является одним из механизмов системных реакций в рамках общего адаптационного синдрома, ключевым механизмом при котором является активация адренергических механизмов.
В литературе обсуждается роль ИЛ-10 как межклеточного медиатора самой нервной системы, а также протектирующего действия его на развитие вызванных гипоксией эпилептиформных событий в мозге [11, 13]. Тем не менее роль данного цитокина двойственна — при некоторых видах эпилепсий ИЛ-10 может выступать как с цитолитической активностью, так и в качестве иммунодепрессанта [15]. Повышение ИЛ-10 наблюдается и при развитии демиелинизирующих процессов в головном мозге на примере экспериментального аллергического энцефаломиелита [2], а также при аутоиммунных процессах [8]. Таким образом, у подростков на завершающих этапах пубертата наличие повышенных значений ИЛ-10 у лиц с высокой активностью гипоталамических структур головного мозга может свидетельствовать, с одной стороны, о компенсаторных механизмах ней-роиммунной регуляции в условиях повышения риска пароксизмальной активности, а с другой — о риске развития иммунодефицитных состояний, обусловленных аутоиммунными механизмами.
Проведенные исследования показали, что определенные паттерны биоэлектрической активности головного мозга, представляющие маргинальные типы при формировании биоэлектрогенеза головного мозга на завершающих этапах пубертата, могут быть прогностически значимыми с позиции механизмов развития иммунодефицитных состояний у подростков, в основе которых лежит дисбаланс уровней содержания цитокинов в сыворотке крови.
Список литературы
1. Губкина З. Д. Особенности норм состояния эндокринного гомеостаза у жительниц Архангельской области /
З. Д. Губкина // Бюллетень сибирской медицины. — 2005.
— Т. 4. Прил. 1. — С. 85.
2. Динамика продукции фактора некроза опухолей-альфа (ФНО-а) и интерлейкина-10 (ИЛ-10) в процессе
развития экспериментального аллергического энцефаломиелита (ЭАЭ) / Ю. Л. Житнухин И. Н. Абдурасулова, Е. Ю. Никитина и др. // Russian journal of immunology.
- 1999. - № 4. - С. 62.
3. Добродеева Л. К. Влияние природных факторов Севера на эндокринную и иммунную системы организма / Л. К. Добродеева, А. В. Ткачев // Материалы XVIII съезда физиологов. - Казань, 2001. - С. 509-510.
4. Зенков Л. Р. Функциональная диагностика нервных болезней / Л. Р. Зенков, М. А. Ронкин. - М. : МЕДпресс-информ, 2004. - 488 с.
5. Кетлинский С. А. Эндогенные иммуномодуляторы / С. А. Кетлинский, А. С. Симбирцев, А. А. Воробьев. -СПб. : Гиппократ, 1992. - 256 с.
6. Меньшикова М. В. Иммунологические и психомоторные реакции у студентов 1 -2 курсов ВУЗов в зависимости от формы довузовской подготовки / М. В. Меньшикова, Е. Ю. Шашкова, Л. С. Щёголева // Материалы Всероссийской конференции с междунар. участием «Северные территории России: проблемы и перспективы развития». - Архангельск : ИЭПС УрО РАН, 2008. - С. 886-890.
7. Поворинский А. Г. Пособие по клинической электроэнцефалографии / А. Г. Поворинский, В. А. Заболотных // http://www.mks.ru/library/books/eeg/kniga01
8. Соотношение некоторых провоспалительных и противовоспалительных цитокинов при аутоиммунных заболеваниях / Л. Н. Бубнова, Т. В. Глазанова, И. Е. Павлова и др. // Медицинская иммунология. - 2001. - Т. 3. -№ 2. - С. 177.
9. Сороко С. И. Особенности формирования системной деятельности головного мозга и вегетативных функций у детей в условиях Европейского Севера / С. И. Сороко,
Э. А. Бурых, С. С. Бекшаев и др. // Российский физио-логичекий журнал им. И. М. Сеченова. - 2006. - Т. 92, № 8. - С. 905-929.
10. Щёголева Л. С. Соотношение иммуногормональных реакций у лиц разных профессий в приполярном районе / Л. С. Щёголева, М. В. Меньшикова, Е. Ю. Шашкова // Экология человека. - 2009. - № 7. - С. 7-10.
11. Burkovetskaya M. E. Neuroprotective effects of interleukin-10 and tumor necrosis factor-alpha against hypoxia-induced hyperexcitability in hippocampal slices / M. E. Burkovetskaya, S. G. Levin, O. V. Godukhin // Neurosci. - Lett. - Ireland : Elsevier, 2007. - Vol. 416.
- P. 236-240
12. Interleukin-6 stimulates the secretion of adrenocorticotropic hormone in conscious, freely-moving rats / Y. Naitoh, J. Fukata, T. Tominaga, et al. // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 1988. - Vol.155. - C. 1459-1463.
13. Levin S. G. Protective effect of interleukin-10 on the development of epileptiform activity evoked by transient episodes of hypoxia in rat hippocampal slices / S. G. Levin, O. V. Godukhin // Neurosci. and Behavioral Physiology. -USA : Springer, 2007. - Vol. 37(5). - P. 467-470.
14. Mastorakos G. Recombinant interleukin-6 activates the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in humans / G. Mastorakos, G. Chrousos, J. Weber // . Clin. Endocrinol. Metab. - 1993.- Vol. 77. - P. 1690-1694.
15. Rasmussen's encephalitis: interleukin-10-dependent Tc2 cell polarization may explain its pathophysiology and clinical course / I. Osorio, A. Shnyra, K. Santacruz, at al. // Epilepsy Behav. - 2007. - Vol.10(1). -P. 206-21 1.
THE INTERLEUKIN-6 AND INTERLEUKIN-10 LEVELS AT ORGANIZATION TYPES OF BRAIN BIOELECTRIC ACTIVITY AT ADOLESCENCES 15-17 YEARS OLD
L. V. Poskotinova, O. E. Shevchenko, D. B. Demin,
E. V. Krivonogova
The Institute of Environmental Physiology of Ural Branch of Russian Academy of Science, Arkhangelsk
It is shown, that certain patterns of the brain bioelectric activity, representing marginal types at formation brain bioelectrogenesis at the final stages of a puberty, can be associated with levels disbalance of serum interleukins (IL-6 and IL-10) at adolescences of 15-17 years old.
Key words: electroencephalogram, interleukin-6, interleukin-10, adolescences.
Контактная информация:
Поскотинова Лилия Владимировна - доктор биологических наук, доцент, зав. лабораторией биоритмологии Института физиологии природных адаптаций Уральского отделения РАН
Адрес: 163000 г. Архангельск, пр. Ломоносова, д. 249 Тел: (8182) 65-29-88; +7 91 1 557 62 66 E-mail: [email protected]
Статья поступила 28.12.2009 г.
