Введение
Цереброваскулярные заболевания являются одной из основных причин смертности и инвалидизации населения в мире. По данным многочисленных исследований, наиболее распространенной формой острых нарушений мозгового кровообращения является ишемический инсульт (ИИ) [1, 2]. В связи с чрезвычайной распространенностью и тяжестью последствий ИИ представляет серьезную медико-социальную и экономическую проблему. Ежегодно в мире регистрируется не менее 15 млн случаев инсульта. В России заболеваемость инсультом составляет 3,4 на 1000 в 1 год. Около 35% ИИ приводят к летальному исходу в остром периоде, в течение последующего года летальность увеличивается еще на 10—15% [3]. Социально-экономическую значимость проблемы усиливает наблюдающаяся в последние десятилетия устойчивая тенденция к «омоложению» ИИ и его развитию в трудоспособном возрасте [4—6].
Несмотря на активное внедрение в клиническую практику современных методов нейровизуализации, позволяющих оценить патоморфологические зоны головного мозга (КТ и МРТ высокого разрешения, перфузионно-взвешенная МРТ, диффузионно-взвешенное МРТ, фунциональное МРТ, МР-трактография и др.), ни один не позволяет достоверно и в полной мере прогнозировать дальнейшее течение и исход развившегося заболевания, а также определить оптимальную тактику и объем реабилитационной терапии. В связи с этим в последние годы ведется активный поиск биологических предикторов течения и исхода ИИ.
На сегодняшний день существует достаточно много различных показателей, рассматриваемых в качестве биомаркеров, но лишь немногие из них продемонстрировали практическое значение в диагностике и прогнозировании дальнейшего течения инсульта. При этом биохимические показатели были исследованы как отдельно, так и в виде панелей мультимаркеров [7—9]. Среди них выделяются ферменты (фосфолипаза А2, связанная с липопротеинами, матриксная металлопротеиназа-9), нейроспецифические белки (основной белок миелина, мозговой нейротрофический фактор, нейрон-специфическая енолаза), острофазные белки (С-реактивный белок), ростовые и трофические факторы, а также антитела к ДНК1 [10, 11].
Трудность анализа содержания некоторых биохимических показателей (например, нейроспецифических белков) в первую очередь объясняется их связыванием соответствующими антителами в сосудистом русле и быстрым выведением в составе циркулирующих иммунных комплексов. Это обусловлено активацией одного из ключевых механизмов доформирования ишемии — аутоиммунной и воспалительной реакций против собственных нейроспецифических белков, которые запускаются в результате нарушения функции гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) при ишемическом повреждении [12].
Таким образом, существует необходимость поиска интегрального биологического предиктора течения острого периода инсульта, тесно связанного с пластическими и регенераторными способностями нервной системы, для прогнозирования функционального восстановления пациентов с ИИ при выборе стратегии терапевтических мероприятий и улучшения отдаленного прогноза заболевания.
Известно, что церебральная ишемия, в том числе ИИ, сопровождается нейровоспалительными реакциями, связанными с активацией микроглии и повышением в головном мозге уровня провоспалительных цитокинов и других провоспалительных молекул [11]. Эндогенными факторами или «стерильными», т. е. неинфекционными стимулами, активирующими микроглию, являются молекулы, образующиеся в ходе нейродеструктивного процесса. По современным представлениям, развивающееся в головном мозге «стерильное» (асептическое) воспаление является одним из факторов, в большой мере определяющим возможность разрешения или усугубления инсульта [13].
Дальнейшее развитие нейровоспалительных реакций способствует разрушению межклеточного матрикса и нарушению проницаемости ГЭБ с проникновением периферических иммунных клеток (нейтрофилов и лимфоцитов) в головной мозг, т. е. происходит взаимоактивация иммунного ответа в мозге и сосудистом русле [14]. В сыворотке крови пациентов с инсультом наблюдается повышение уровня провоспалительных цитокинов, острофазных белков, протеаз и других молекул, способствующих развитию воспаления [8]. Таким образом, воздействие любого повреждающего фактора (в том числе, эндогенного) запускает активацию иммунного ответа как в головном мозге, так и на периферии.
Цель настоящего исследования — изучение связи воспалительных, а также аутоиммунных маркеров сыворотки крови пациентов в 1-е сутки острого периода ИИ с динамикой выраженности неврологического дефицита (1-е и 10-е сутки наблюдения) для оценки их предикционной способности.
Материал и методы
Обследовали 22 пациента (14 мужчин и 8 женщин) в возрасте от 45 до 75 лет (средний возраст 60±15,5 года) в остром периоде верифицированного впервые атеротромботического ИИ в системе внутренней сонной артерии, включенных в исследование в первые 24 ч от момента развития заболевания.
Все пациенты получали стандартизированную терапию по поводу И.И. Объем очага повреждения головного мозга определяли в 1-е сутки инсульта с помощью МРТ.
Контрольную группу составили 33 (18 мужчин и 15 женщин) соматически здоровых соответствующего возраста.
Критерии включения в исследование: подписание информированного согласия на участие, возраст от 45 до 75 лет; подтвержденный впервые выявленный ИИ в системе внутренней сонной артерии (атеротромботический ИИ по критериям ТОАSТ); менее 24 ч от начала развития заболевания; неврологическая симптоматика менее 14 баллов по шкале тяжести инсульта Национального института здоровья США (National Institutes of Health Stroke Scale — NIHSS).
Критерии невключения: отказ от подписания информированного согласия; возраст менее 45 или более 75 лет; повторный инсульт; геморрагический инсульт либо спонтанное субарахноидальное кровоизлияние; ИИ в вертебро-базилярной системе; расстройства сознания при поступлении до уровня сопора или комы; плохо контролируемая артериальная гипертензия с артериальным давлением более 200/100 мм рт.ст.; острый инфаркт миокарда; наличие застойной сердечной недостаточности ФК II; повышение уровня печеночных трансаминаз (аланинаминотрансферазы и аспартатаминотрансферазы) более чем в 1,5 раза; содержание креатинина в сыворотке крови более 132,6 мкмоль/л; наличие онкологических, наследственно-дегенеративных, системных аутоиммунных, инфекционных и эндокринных заболеваний в анамнезе; декомпенсация сопутствующей соматической патологии; противопоказания для проведения КТ и МРТ головного мозга; участие в других клинических исследованиях.
Исследование проведено совместно кафедрой неврологии, нейрохирургии и медицинской генетики лечебного факультета РНИМУ им. Н.И. Пирогова и лабораторией нейроиммунологии Научного центра психического здоровья.
Было проведено динамическое клинико-неврологическое обследование пациентов (на 1-е и 10-е сутки ИИ) с оценкой выраженности неврологического дефицита, которое осуществлялось по Европейской шкале инсульта (European Stroke Scale — ESS) [15] и NIHSS [16]; КТ и МРТ головного мозга, а также иммунологическое исследование сыворотки крови с однократным определением в 1-е сутки активности маркеров воспаления — лейкоцитарной эластазы (ЛЭ) и α1-протеиназного ингибитора (α1-ПИ), а также уровня аутоантител (аАТ) к нейроантигенам S-100B и основному белку миелина (ОБМ).
ЛЭ — протеолитический фермент, выделяющийся из азурофильных гранул клеток-эффекторов воспаления (нейтрофилов) и обладающий широкой специфичностью к таким белковым субстратам, как эластин, коллаген, фибрин, фибриноген, компоненты комплемента (СЗ, С5), протеогликаны и др. Обострение ряда хронических заболеваний, в том числе нервной системы, сопровождается повышением сывороточной активности этого фермента, а также индукцией синтеза гепатоцитами одного из острофазных белков α1-ПИ, являющегося естественным ингибитором ЛЭ и обеспечивающего около 80% антипротеолитического потенциала плазмы крови.
S-100B — Са2+-связывающий белок нервной ткани, оказывающий трофическое действие на нейроны и клетки глии, инициирующий синтез в том числе провоспалительных цитокинов и ферментов окислительного стресса.
ОБМ является одним из ключевых структурно-функциональных компонентов миелиновой оболочки нервных волокон, разрушение которой является универсальной реакцией нейронов на повреждение. Повышение уровня аАТ к S-100B и ОБМ в сыворотке крови происходит в результате специфической активации В-лимфоцитов и направлено на элиминацию нейроантигенов, поступивших в кровоток в результате тех или иных деструктивных процессов в головном мозге.
Для проведения иммунологического обследования образцы крови из подключичной вены после образования кровяного сгустка центрифугировали при оборотах 750 g в течение 15 мин. Полученную сыворотку замораживали и хранили при температуре –20 °С не более 3 мес.
Энзиматическую активность ЛЭ в сыворотке крови определяли ферментативным методом [17] по скорости расщепления специфического хромогенного субстрата N-терт-бутоксикарбонил-L-алaнин-паранитрофенилового эфира (BOC-Ala-ONp) («ICN Biomedical Inc.», США) в условиях, подобранных для полного высвобождения фермента из комплекса ЛЭ — α1-ПИ.
Измерение функциональной активности α1-ПИ в сыворотке крови проводили с помощью спектрофотометрического метода [18], основанного на взаимодействии α1-ПИ с трипсином при использовании в качестве субстрата N-α-бензоил-L-аргининэтилового эфира гидрохлорида (BAEE) («ICN Biomedical Inc.», США). Активность α1-ПИ в сыворотке выявляли по степени торможения BAEE-эстеразной активности трипсина определенным количеством исследуемой сыворотки.
Определение уровня аАТ к S-100B и ОБМ в сыворотке крови проводили методом иммуноферментного анализа (ИФА) в модификации Т.П. Клюшник и соавт. [19].
Полученные результаты представлены в виде медианы и интерквартильных размахов (Ме [Q1; Q3]). Оценку достоверности различий между независимыми выборками осуществляли с помощью непараметрического U-критерия Манна—Уитни. Для сравнения состояния больных до и после лечения использовали W-критерий Вилкоксона. Анализ сопряженности был проведен с применением критерия χ2 Пирсона.
Результаты и обсуждение
У всех 22 (100%) пациентов был диагностирован ИИ в каротидной системе.
В соответствии с целью исследования пациенты основной группы были разделены на две подгруппы в зависимости от динамики неврологического дефицита (оценка по шкале NIHSS), наблюдаемой к 10-м суткам острого периода инсульта: 10 (45,5%) больных с положительной динамикой неврологического дефицита (1-я подгруппа), 12 (54,5%) — с отрицательной динамикой/отсутствием каких-либо положительных изменений (2-я подгруппа).
В 1-й подгруппе на протяжении всего стационарного лечения ИИ менингеальных симптомов не наблюдалось ни у одного пациента; общемозговые симптомы отмечались у 7 (31,8%); у 6 (27,3%) в последующем они полностью регрессировали, у 1 (4,5%) наблюдалось уменьшение выраженности общемозгового синдрома.
Результаты оценки выраженности неврологического дефицита обеих подгрупп по шкалам ESS и NIHSS в динамике представлены в табл. 1.
В 1-й подгруппе средний показатель по шкале NIHSS (1-е сутки) составил 9 [5; 11] баллов, по шкале ESS — 62 [53; 76] балла. На 10-е сутки наблюдения было отмечено уменьшение выраженности неврологического дефицита: по шкале NIHSS — 5,5 [4; 8] балла (р=0,0046), по шкале ESS — 77 [66; 87] баллов (р=0,029).
У пациентов 2-й подгруппы неврологические нарушения (1-е сутки) соответствовали более тяжелой степени неврологического дефицита: средний показатель по шкале NIHSS составил 14 [11; 17] баллов, по шкале ESS — 37 [26; 44] баллов. Анализ динамики неврологического статуса (10-е сутки) выявил отсутствие положительной или отрицательной динамики: по шкале NIHSS — 16,4 [11; 19] балла (р=0,43), по шкале ESS — 42 [26; 49] балла (р=0,2).
Пациенты 1-й и 2-й подгрупп достоверно отличались между собой по объему повреждения вещества головного мозга, определяемого при МРТ в 1-е сутки после развития инсульта (p=0,046). В 1-й подгруппе диапазон объема повреждения (значения min—max) составил 1,5—385,5 см3, а во 2-й — 4,5—700 см3. cледует отметить значительный разброс этого показателя внутри подгрупп и их относительное перекрывание.
Результаты определения анализируемых воспалительных и аутоиммунных маркеров в сыворотке крови пациентов с различной динамикой неврологического дефицита в 1-е сутки острого периода ИИ приведены в табл. 2.
Выявлено, что в 1-е сутки постинсультного периода в основной группе пациентов наблюдалось повышение активности воспалительных маркеров по сравнению с контролем (p=0,029 и p=0,00058 соответственно).
В обеих исследуемых подгруппах были повышены энзиматическая активность ЛЭ и функциональная активность α1-ПИ по отношению к контролю (p=0,0019; p=0,00079 и p=0,038; p=0,00041 соответственно), однако наиболее высокая активность ЛЭ наблюдалась в 1-й подгруппе пациентов (p=0,035). В 1-й подгруппе также определялся более высокий уровень аАТ к ОБМ по сравнению с контролем и 2-й подгруппой (p=0,047 и p=0,03 соответственно).
2-я подгруппа также характеризовалась повышенной функциональной активностью острофазного белка α1-ПИ (p=0,04) на фоне умеренно повышенной активности ЛЭ (p=0,035). Уровень аАТ к нейроантигенам в этой подгруппе оставался в пределах нормы и статистически не отличался от значений 1-й подгруппы.
Таким образом, показано, что в 1-е сутки острого периода ИИ у пациентов с относительно меньшим объемом повреждения паренхимы мозга был зафиксирован более высокий уровень активации иммунной системы (по активности/уровню определяемых иммунологических показателей).
Настоящее исследование выявило определенные особенности анализируемого спектра воспалительных и аутоиммунных маркеров для пациентов с различной динамикой неврологического дефицита.
В обеих подгруппах пациентов в 1-е сутки развития ИИ наблюдалась активация воспалительных реакций, что согласуется с современной концепцией, рассматривающей этот процесс в качестве общего неспецифического патофизиологического механизма целого ряда хронических неинфекционных заболеваний [9, 11, 14, 20]. Вместе с тем важнейшим фактором для прогноза любого заболевания является функциональное состояние регулирующих систем и резервного потенциала организма. Результаты исследования показали, что для пациентов с положительной динамикой неврологической симптоматики характерна более значительная активация нейтрофилов, являющихся эффекторными клетками, активность которых способствует разрешению воспаления и восстановлению нарушенного гомеостаза, а у пациентов с отрицательной динамикой — более значительная активность α1-ПИ (острофазного белка, синтезирующегося в печени в ответ на повышение уровня медиаторных белков воспаления), сочетающаяся с умеренным повышением активности Л.Э. Можно предположить, что недостаточная функциональная активность нейтрофилов (по активности ЛЭ) в сочетании с высокой активностью α1-ПИ, может определяться длительностью текущего прединсультного патологического процесса в ишемизированной ткани. Также нельзя исключить, что интенсивность иммунного ответа на нарушение гомеостаза головного мозга, обусловленного ишемией или инсультом, является генетически детерминированной.
При анализе активности ЛЭ в общей группе пациентов было выявлено, что в 24% случаев повышенная активность α1-ПИ сочетается с низкой активностью ЛЭ (ниже 75 перцентиля контрольной группы). При этом выяснилось, что 80% таких пациентов входят во 2-ю подгруппу. Это наблюдение подтверждает важное значение активации нейтрофилов в плане возможной компенсации неврологического дефицита.
У пациентов 1-й подгруппы также определялась активация специфического звена иммунитета — повышение уровня аАТ к ОБМ, что было нехарактерно для пациентов с отрицательной динамикой. Можно предположить, что присутствие в крови аАТ к ОБМ в 1-е сутки после инсульта является благоприятным прогностическим фактором. Вероятно, высокий уровень антител, способствующий элиминации продуктов деструкции ткани, связан с предшествующей ишемией ткани мозга.
Можно заключить, что пациенты с положительной динамикой неврологического дефицита в остром постинсультном периоде имеют более выраженную активацию иммунной системы в 1-е сутки после развития инсульта, включая активацию нейтрофилов и аутоиммунный компонент, несмотря на то что очаг повреждения головного мозга, по данным МРТ в этой группе пациентов значительно меньше в сравнении с группой пациентов с отрицательной динамикой.
Для количественной оценки возможной предиктивной способности анализируемых иммунологических показателей в отношении динамики неврологического дефицита к 10-м суткам заболевания был проведен анализ сопряженности иммунологических показателей, определяемых в 1-е сутки, и динамикой неврологической симптоматики по шкалам ESS и NIHSS на 10-е сутки наблюдения.
У пациентов с выраженной активацией иммунных показателей в 1-е сутки после инсульта в 78% случаев в дальнейшем появлялась положительная динамика клинического состояния, подтвержденная результатами оценки неврологического статуса пациентов. В то же время у большинства пациентов, не имеющих в 1-е сутки такой активации, на 10-е сутки в 77% случаев была отрицательная динамика неврологической симптоматики (χ2=3,6; р=0,07672) (табл. 3).
Результаты настоящего анализа свидетельствуют о потенциальной предиктивной способности изучаемых иммунных показателей для прогнозирования течения острого периода ИИ, что требует обязательного подтверждения на более широкой выборке пациентов.
Методом регрессионного анализа была установлена закономерность, отражающая вероятность благоприятного/неблагоприятного течения раннего постинсультного периода в зависимости от определяемых иммунологических показателей:
где р — вероятность функционального восстановления; е — основание натурального логарифма, 10,9 — регрессионная константа, 0,03 — коэффициент при показателе энзиматической активности ЛЭ, 0,17 — коэффициент при показателе функциональной активности α1-ПИ, 9,1 — коэффициент при показателе уровня аАТ к S-100B, 7,4 — коэффициент при показателе уровня аАТ к ОБМ.
Таким образом, если полученное значение вероятности p≥0,50, то у пациента высока вероятность благоприятного течения острого периода инсульта; напротив, если p<0,50, то у пациента высока вероятность неблагоприятного течения острого постинсультного периода.
Проведенное сопоставление прогноза, вычисленного по приведенной формуле и оцениваемое по клиническим показателям больных к 10-м суткам стационарного лечения, выявило общую точность прогноза благоприятного/неблагоприятного течения острого периода ИИ, равную 81%. Показана высокая чувствительность (77,8%) и специфичность (83,3%) описанного в статье способа прогнозирования возможности функционального восстановления в остром периоде ИИ.
Заключение
Таким образом, совокупность полученных в работе результатов свидетельствует, что уровень активации иммунной системы (включая воспалительные и аутоиммунные реакции), определяет резервные способности организма при рассмотрении вопроса о предикции течения острого периода ИИ.
Состояние иммунной системы при развитии острого ИИ рассматривается как интегральный показатель, отражающий способность организма к восстановлению нарушенного гомеостаза.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflicts of interest.
Сведения об авторах
Отман И.Н. — https://orcid.org/0000-0003-3745-8413; e-mail: irinaot@mail.ru
Зозуля С.А. — https://orcid.org/0000-0001-5390-6007; e-mail: s.ermakova@mail.ru
Чуканова А.С. — https://orcid.org/0000-0003-0940-782X; e-mail: chukanova.anna@gmail.com
Надарейшвили Г.Г. — https://orcid.org/0000-0003-2353-5473
Симонов А.Н. — https://orcid.org/0000-0003-0564-932X; e-mail: anatoly.simonov@psychiatry.ru
Гусев Е.И. — https://orcid.org/0000-0003-0742-6875
Клюшник Т.П. — https://orcid.org/0000-0001-5148-3864; e-mail: klushnik2004@mail.ru
Как цитировать:
Отман И.Н., Зозуля С.А., Чуканова А.С., Надарейшвили Г.Г., Симонов А.Н., Гусев Е.И., Клюшник Т.П. Иммунологические предикторы течения острого периода инсульта. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2019;119(8 вып. 2):39-45. https://doi.org/10.17116/jnevro201911908239
Автор, ответственный за переписку: Отман Ирина Николаевна — e-mail: irinaot@mail.ru
1Герасимова М.М., Жданов Г.Н., Антипина Ю.В. Способ прогнозирования течения ишемического инсульта. Патент Р.Ф. на изобретение RU 2195672 от 27.12.02. Ссылка активна на 08.04.19. http://www.freepatent.ru/patents/2195672