CC BY
37
УДК 6l6.831-022:578.833.26]-074-078.33
ВЗАИМОСВЯЗЬ ИЗМЕНЕНИЙ СЕРОТОНИНА И ЦИТОКИНОВ У БОЛЬНЫХ КЛЕЩЕВЫМ ЭНЦЕФАЛИТОМ
О. Н. Сумливая
Пермский государственный медицинский университет им. академика Е. А Вагнера, Россия
CORRELATION BETWEEN SEROTONIN AND CYTOKINE CHANGES IN PATIENTS WITH TICK-BORNE ENCEPHALITIS
O. N. Sumlivaya
Perm State Medical University named after E. A. Wagner, Russian Federation
Цель. Изучить характер изменений концентрации сывороточного серотонина (СС) и цитокинов аль-фа-ФНО, ИЛ-6, ИЛ-10 у больных в остром периоде клещевого энцефалита (КЭ). Материалы и методы. Обследовано 64 больных с паралитической и непаралитической формами КЭ. Контрольную группу составили 25 здоровых лиц. Концентрацию СС, ИЛ-6, альфа-ФНО и ИЛ-10 в крови определяли методом иммуноферментного анализа.
Результаты. Средний уровень сС у пациентов, независимо от клинической формы болезни, составил 97,2 ± 57,1 нг/мл, что значительно ниже, чем у здоровых лиц - 258,0 ± 136,5 нг/мл (р = 0,003). Исследование концентраций цитокинов при всех формах КЭ в разгар инфекции показало достоверное отличие от группы контроля - наблюдалось повышение показателей: ИЛ-6 - 4,4 ± 2,1 против 1,3 ± 0,2 пг/мл (р = 0,005), ИЛ-10 - 0,9 ± 0,6 против 0,06 ± 0,02 пг/мл (р = 0,0001) и альфа-ФНО - 0,5 ± 0,3 против 0,08 ± 0,03 пг/мл (р = 0,049).
Выводы. Взаимосвязанные изменения цитокинов и нейротрансмиттера серотонина при КЭ свидетельствуют об активном участии центральных механизмов в регуляции иммунного ответа. Ключевые слова. Клещевой энцефалит, сывороточный серотонин, интерлейкины.
Aim. To study the character of changes in serum serotonin (SS) and alpha-TNF, IL-6, IL-10 cytokine concentrations among patients with acute tick-borne encephalitis (TBE).
Materials and methods. Sixty four patients with paralytic and nonparalytic TBE forms were examined. The control group included 25 healthy persons. Blood sS, IL-6, alpha-TNF and IL-10 concentrations were determined with the method of immune-enzyme analysis.
Results. A mean SS level, irrespective of clinical form of disease, was 97,2 ± 57,1 ng/ml that is significantly lower than in healthy persons - 258,0 ± 136,5 ng/ml (p = 0,003). The study of cytokine concentrations in all TBE forms at infection peak showed reliable difference from the control group with growth in the following indices: IL-6 4,4 ± 2,1 pg/ml versus 1,3 ± 0,2 pg/ml (p = 0,005), IL-10 0,9 ± 0,6 pg/ml versus 0,06 ± 0,02 pg/ml (p = 0,0001) and alpha-TNF 0,5 ± 0,3 pg/ml versus 0,08 ± 0,03 pg/ml (p = 0,049). Conclusions. Interconnected changes in cytokines and serotonin neurotransmitter in tick-borne encephalitis indicate active participation of central mechanisms in regulation of immune response. Key words. Tick-borne encephalitis, serum serotonin, interleukins.
© Сумливая О.Н., 2015 e-mail: son-2005@yandex.ru тел. 8 (342) 236 45 66
[Сумливая О.Н. - кандидат медицинских наук, доцент кафедры инфекционных болезней].
Введение
Механизмы поражения центральной нервной системы (ЦНС) при клещевом энцефалите (КЭ), в основе которых лежит нарушение целостности гематоэнцефаличе-ского барьера (ГЭБ), обусловлены как свойствами возбудителя, так и ответными патофизиологическими процессами со стороны организма [5, 9]. Существенным звеном в развитии реакции головного мозга на повреждение является изменение метаболизма нейромедиаторов, в том числе серотонина [1]. Из данных литературы следует, что серо-тонинергическая нейромедиаторная система, являющаяся одной из активно функционирующих нейротрансмиттерных систем, обеспечивает множественные физиологические эффекты и принимает участие в патогенезе различных инфекционных заболеваний [4, 7, 11]. При ряде бактериальных и вирусных менингитов и менингоэнцефалитов, когда происходят глубокие функциональные и морфологические изменения в стволовых структурах мозга, обусловленные воздействием возбудителя и его токсинов, наблюдается активизация метаболизма серотонина и изменение функциональной активности серотонинергических нейронов [4].
По мнению некоторых исследователей, низкая концентрация серотонина и его метаболитов в крови и спинномозговой жидкости больных может быть следствием угнетения активности серотонинергической системы или отражать компенсаторное ин-гибирование синтеза серотонина в результате чрезмерного усиления серотонинергиче-ской передачи нервных импульсов в головном мозге [7, 11, 13]. Ряд авторов полагает, что содержание серотонина в крови может представлять достоверную информацию о величине нейротрансмиттера в синапти-ческой щели центральных синапсов [15]. M. Sarrias et al. (1990) доказали наличие кор-
реляций между уровнями серотонина в плазме крови и ликворе [14].
Серотонин - наиболее изученный ней-ромедиатор ЦНС, присутствующий во многих периферических органах, в том числе и в иммунной системе. Взаимоотношения между серотонинергической системой и иммунитетом начинают формироваться еще у рыб. Функции серотонина в иммунной системе начали изучаться еще в 60-х годах прошлого столетия представителями отечественной школы Л. В. Девойно [2].
Развитие воспаления способствует вовлечению серотонина в процессы активации Т-клеток и естественных киллеров, регуляции продукции хемотаксических факторов, цитокинов макрофагами и дендритными клетками. Также доказана его причастность к клеточной миграции, фагоцитозу, генерации супероксидных анионов, цитокинной продукции [6, 10].
Установлено, что серотонин является нейромедиатором, обладающим выраженным иммуномодулирующим действием. В ряде работ показано, что он снижает содержание в крови провоспалительных цито-кинов интерлейкина-6 (ИЛ-6) и альфа-фактора некроза опухоли (альфа-ФНО) и повышает концентрацию противовоспалительного интерлейкина-10 (ИЛ-10) [3, 8].
Известно, что цитокины представляют собой гормоноподобные молекулы, продуцируемые различными тканями, в том числе клетками иммунной системы, которые осуществляют короткодистантную регуляцию межклеточных и межсистемных взаимодействий через высокоспецифичные и высокоаффинные мембранные рецепторы [5, 10, 12, 16]. Одной из основных их функций является обеспечение согласованной работы иммунной, эндокринной и нервной систем в ответ на действие стрессовых факторов. В этой связи определение концентрации цитокинов в биологических жидкостях организма позволяет оценить функциональную активность
различных иммунокомпетентных клеток и их роль в развитии воспалительного процесса, его тяжести и прогнозе.
Исследования взаимосвязи изменений серотонина и интерлейкинов в сыворотке крови у больных при КЭ не проводилось.
Цель работы - изучить характер изменений концентрации сывороточного серотонина и цитокинов альфа-ФНО, ИЛ-6, ИЛ-10 у больных в остром периоде КЭ.
Материалы и методы
ИССЛЕДОВАНИЯ
На базе краевой клинической инфекционной больницы г. Перми обследовано 64 больных с КЭ: 34 мужчины и 30 женщин в возрасте от 18 до 71 года (44,7 ± 15,5 г.). Больные были разделены на две группы в зависимости от клинической формы инфекции. Первая группа включала 49 пациентов с непаралитической формой КЭ, из них у 25 человек наблюдалась лихорадочная форма, у 24 - менингеальная. Во вторую группу вошли 15 пациентов с паралитической (очаговой) формой КЭ. Контрольную группу составили 25 здоровых лиц, сопоставимых по полу и возрасту.
Диагноз КЭ установлен на основании эпидемиологических (присасывание клеща или посещение леса в сроки, соответствующие инкубационному периоду), клинических (наличие интоксикационного, менин-геального, очагового синдромов) и серологических данных (обнаружение в сыворотке крови специфических IgM к антигену вируса клещевого энцефалита).
Концентрацию СС определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа с использованием набора Serotonin ELISA Fast Track (LDN, Германия). Содержание ИЛ-6, альфа-ФНО и иЛ-10 в крови выявляли твердофазным методом иммуноанализа, основанным на принципе «сэндвича» с использованием наборов реагентов «ИНТЕРЛЕЙ-
КИН-6-ИФА-БЕСТ», «Альфа-ФНО-ИФА-БЕСТ» и «ИНТЕРЛЕЙКИН-10-ИФА-БЕСТ».
Исследование проводилось в динамике инфекционного процесса: в разгар заболевания (на 2-4-й дни болезни) и в период ранней реконвалесценции.
Статистический анализ выполняли с применением программы Statistica 6.0 (StatSoft Inc, USA) непараметрическими методами. Результаты исследования, обработанные способами вариационной статистики, выражали в виде среднего значения и его стандартного отклонения (M ± о). Выявление статистически значимых различий выборок по количественным показателям в независимых группах проводили с помощью ^-критерия Манна-Уитни, в зависимых - по критерию Вилкоксона, различия считали значимыми при р < 0,05. Для исследования взаимосвязи признаков использовали корреляционный анализ Спирмена.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Исследование количественного содержания CC у больных в период разгара КЭ выявило достоверное снижение данного показателя относительно контрольных значений. Средний уровень СС у пациентов, независимо от клинической формы болезни, составил 97,2 ± 57,1 нг/мл, что значительно ниже, чем у здоровых лиц -258,0 ± 136,5 нг/мл (р = 0,003).
Детальный анализ концентрации СС в исследуемых группах позволил установить ее более значительное уменьшение в разгар болезни при паралитической (очаговой) форме - 45,7 ± 23,6 нг/мл (рисунок) в отличие от непаралитической - 115,6 ± 54,4 нг/мл (р = 0,015). Показатели СС при лихорадочной и менингеальной формах были схожими и составили соответственно 13 3,4 ± 44,1 и 102,2 ± 60,2 нг/мл (р = 0,196). Однако их уровень оказался в 2,0-2,5 раза ниже, чем у здоровых лиц.
Рис. Концентрация серотонина в сыворотке крови при различных формах КЭ в динамике
В период ранней реконвалесценции уровень СС у всех больных КЭ повысился до 150,6 ± 89,2 нг/мл, но был более низким, чем в группе контроля (р = 0,006). При этом у пациентов с паралитической формой он не изменился, составляя 80,4 ± 52,2 нг/мл (р = 1,000), а при непаралитической форме его концентрация увеличилась до 181,8 ± ± 85,8 нг/мл (р = 0,047), оставаясь в 1,4 раза ниже контрольных значений.
Исследование концентраций цитокинов при всех формах КЭ в разгар инфекции показало достоверное отличие от показателей группы контроля - повысились следующие
показатели: ИЛ-6 - 4,4 ± 2,1 против 1,3 ± ± 0,2 пг/мл (р = 0,005), ИЛ-10 - 0,9 ± 0,6 против 0,06 ± 0,02 пг/мл (р = 0,0001) и альфа-ФНО -0,5 ± 0,3 против 0,08 ± 0,03 пг/мл (р = 0,049).
Уровни провоспалительных цитокинов ИЛ-6 и альфа-ФНО достоверно отличались у пациентов с паралитической и непаралитической формами в разгар заболевания (таблица): 8,6 ± 3,2 и 3,1 ± 1,9 (р = 0,012); 0,1 ± 0,01 и 0,8 ± 0,4 пг/мл (р = 0,0007) соответственно. Вместе с тем показатель противовоспалительного цитокина ИЛ-10 в этот же период был одинаковым при обеих формах КЭ: 1,1 ± 0,6 и 0,8 ± 0,5 г/мл (р = 0,967).
Показатели цитокинов сыворотки крови при различных формах КЭ в динамике в сравнении с группой контроля
Паралитическая форма Непаралитическая форма Контрольная группа
Показатель период период период период
разгара реконвалесценции разгара реконвалесценции
Альфа-ФНО 0,1 ± 0,01* 0,1 ± 0,01* 0,8 ± 0,4* 0,4 ± 0,4* 0,08 ± 0,04
ИЛ-6 8,6 ± 3,2* 32,1 ± 10,9* 3,1 ± 1,9* 2,8 ± 2,8* 1,3 ± 0,2
ИЛ-10 1,1 ± 0,6* 0,4 ± 0,2* 0,8 ± 0,5* 0,6 ± 0,2* 0,06 ± 0,02
Примечание: *р < 0,05 в сравнении с группой контроля.
Концентрации цитокинов у пациентов с КЭ в период ранней реконвалесценции имели лишь тенденцию к изменению и составили: ИЛ-6 - 8,1 ± 6,6 пг/мл (р = 0,345), ИЛ-10 -0,6 ± 0,3 пг/мл (р = 0,224), альфа-ФНО -
0,3 ± 0,4 пг/мл (р = 0,059). При анализе показателей при различных формах болезни достоверное отличие установлено лишь у ИЛ-6: значительное увеличение при паралитических формах (32,1 ± 10,9 пг/мл) и меньшее
при непаралитических (2,8 ± 1,8 пг/мл; р = 0,034). Уровни ИЛ-10 и альфа-ФНО у этих пациентов не восстановились до контрольных значений.
Корреляционный анализ содержания серотонина и уровня цитокинов в сыворотке крови позволил установить в период разгара положительную связь между серотонином и альфа-ФНО (г = 0,502, р < 0,01), а в период реконвалесценции между серотонином и ИЛ-10 (г = 0,693, р < 0,01) и отрицательную связь с ИЛ-6 (г = -0,448, р < 0,01).
Несмотря на то что для КЭ характерно развитие дефицитарности серотониновой системы в процессе инфекционного процесса [9], наши данные показывают более высокие уровни СС при благоприятной непаралитической форме в отличие от паралитической. Чем выше концентрация СС, тем больше показатель провоспалительного альфа-ФНО в разгар инфекции, способствующий активации защитного воспалительного процесса, и выше уровень противовоспалительного цитокина ИЛ-10 в период ре-конвалесценции, приводящий к более быстрому завершению инфекционного процесса. Напротив, чем ниже концентрация СС в период реконвалесценции при паралитических формах инфекции, тем выше уровень провоспалительного ИЛ-6, указывающий на сохранение активности процесса.
Исследования, проведенные при ряде инфекций, показывают, что стимулированные вирусом астроциты активируют альфа-ФНО, обеспечивая тем самым высокую концентрацию противовоспалительных медиаторов и хемокинов [3]. Один из основных противовоспалительных цитокинов ИЛ-10, синтезируемый клетками нейроглии, в период реконвалесценции КЭ ограничивает поражение ЦНС и повышает выживаемость нейронов и клеток глии.
Результаты проведенного нами исследования выявили выраженные разнонаправленные изменения содержания СС
и цитокинов у больных КЭ. Анализ уровня серотонина показал достоверное снижение его относительно контрольных значений, причем при очаговой форме КЭ показатели СС были существенно ниже, чем при лихорадочной и менингеальной формах. Такое статистически значимое различие между тяжелой паралитической и менее тяжелой непаралитической формами КЭ позволило нам установить возможность использования данного показателя в качестве прогностического для ранней оценки течения инфекции и степени иммунной защиты, так как известно, что первые дни заболевания КЭ еще не определяют его клинической формы и тяжести [9]. Установленные положительные корреляционные связи между СС и провоспалительным цитокином аль-фа-ФНО в разгар инфекции и с противовоспалительным ИЛ-10 в период реконва-лесценции позволяют рассматривать СС у больных в остром периоде КЭ и в качестве показателя противовоспалительного потенциала головного мозга. Высокий уровень ИЛ-6 в период ранней реконвалесцен-ции при паралитической форме подтверждает наличие активного инфекционного процесса и, возможно, оказывает нейро-протективную роль.
Выводы
Взаимосвязанные изменения цитоки-нов и нейротрансмиттера серотонина при КЭ свидетельствуют об активном участии центральных механизмов в регуляции иммунного ответа. Исследование нейротранс-миттера серотонина и цитокинов у больных КЭ позволяет оценить степень возможного повреждения нервной системы при патологическом процессе, прогнозировать развитие более тяжелых форм, а также рекомендовать назначение индивидуальной адекватной терапии для коррекции данных изменений.
Библиографический список
1. Бархатова В. П., Завалишин И. А Ней-ротрансмиттерная организация двигательных систем головного мозга в норме и патологии. Журнал неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова 2004; 8: 77-80.
2. Девойно Л. В., Идова Г. В., Альперина Е. Л., Чейдо М. А., Геворгян М. М., Давыдо ва С. М. Системные мозговые механизмы нейроиммуномодуляции: психоэмоциональный вклад. Сибирский научный медицинский журнал 2004; 2: 90-97.
3. Железникова Г. Ф., Скрипченко Н. В. Имму-нопатогенез инфекционно-воспалительных заболеваний центральной нервной системы. Журнал инфектологии 2011; 2: 28-32.
4. Иззати-Заде К Ф., Баша А В., Демчук Н. Д. Нарушения обмена серотонина в патогенезе заболеваний нервной системы. Журнал неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова 2004; 9: 62-70.
5. Козлов Л. Б., Гладышев С. П., Тимохина Т. Х. Особенности патогенеза различных форм клещевого энцефалита. Материалы научной конференции «Неврология-иммунология». СПб. 2001; 145-147.
6. Селянина Н. В., Каракулова Ю. В. Взаимодействие серотонина и цитокинов в патогенезе ушиба головного мозга. Фундаментальные исследования 2013; 7: 638-641.
7. Скворцова В. И., Концевой В. А., Савина М. А., Петрова Е. И., Серпуховити-на И. А., Шанина Т. В. Постинсультное генерализованное тревожное расстройство: соотношение с депрессией, факторы риска, влияние на восстановление утраченных функций, патогенез, лечение. Журнал неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова 2010; 10: 4-7.
8. Ставинская О. А Серотониновая депри-вация как фактор регуляции иммунологической реактивности. Экология человека 2008; 1: 22-25.
9. Сумливая О. Н., Воробьева Н. Н. Изменение уровня тромбоцитарного серотонина у больных клещевым энцефалитом. Журнал инфектологии 2013; 2: 63-66.
10. Banks W. A Blood-brain barrier transport of cytokines: a mechanism for neuropathology. Curr. Pharm. Des 2005; 8: 973-984.
11. Jacobs B. L., Azmitia E. C. Structure and function of the brain Serotonin system. Physiological reviews 1992; 72: 175-216.
12. Kaiser R., Holzmann H. Laboratory findings in tick-borne encephalitis correlation with clinical outcome infection with the tickborne encephalitis virus. Infection 2000; 2: 78-84.
13. Maes M., Melter H. Y. The serotonin hypothesis of major depression. Psychopharmacol: The forth generation of progress. New York: Raven Press 1995; 933-944.
14. Sarrias M., Cabre P., Martinez E. Relationship between serotoninergic measures in blood and cerebrospinal fluid simultaneously obtained in humans. J. Neurochem. 1990; 54: 783-786.
15. Stahl S. M. Platelets as pharmacological models for the receptors and biochemistry of monoaminergic neurons the platelets. Physiology and Pharmacology. Academic Press, INC 1985: 308-334.
16. Wrona D. Neural-immune interactions: an integrative view of the bidirectional relationship between the brain and immune systems. J. Neuroimmunol. 2006; 1: 38-58.
Материал поступил в редакцию 25.05.2015
