Новое в эпилептологии

Уважаемые коллеги, вашему вниманию представлен обзор статьи «Neuroinflammation in post-traumatic epilepsy: pathophysiology andtractable therapeutic targets» авторов R. Sharma, W. L. Leung, A. Zamani etal., опуб­ли­­кованной в журнале Brain Science (2019 Nov. 9; 9 (11): pii: E318).

Одним из наиболее распространенных отдаленных последствий черепно-мозговой травмы (ЧМТ) является посттравматическая эпилепсия. По данным литературы, частота возникновения посттравматической эпилепсии значительно варьирует в зависимости от тяжести ЧМТ: от 4 % случаев — после легких травм до 50 % — при тяжелом пора­жении. Посттравматическая эпилепсия — это реци­дивирующие и неспровоцированные припадки, возникающие не ранее чем через одну неделю после самого ЧМТ, что отличает их от острых приступов, которые появляются менее чем через неделю и считаются спровоцированными. На посттравматическую эпилепсию приходится до 20 % симптоматической (приобретенной) эпилепсии в общей популяции (Agrawal etal., 2006; Appleton and Demellweek, 2002; Statler etal., 2009).

В частности, посттравматическая эпилепсия может оказать глубокое негатив­ное влияние на качество жизни человека не только самими повторяющимися припадками, но и тревожными и депрессивными расстройствами, стигматизацией пациента, его социальной изоляцией, и может быть связана с когнитивными нарушениями и экстернализующим поведением (Caplan etal., 2005). Авторы отмечают, что назначение противоэпилептических препаратов после перенесенного ЧМТ для предотвращения появления припадков не подкреплено достаточной доказательной базой, а у 33 % пациентов с посттравматической эпилепсией наблюдается фармако­резистентность припадков (Schmidt and Loscher, 2005; Larkin etal., 2016).

Черепно-мозговая травма считается двух­этапным повреждением мозга: первичное, или острое, влияние внешних механических сил на мозг и вторичное, которое развива­ется через несколько минут, дней или меся­цев после данного воздействия и характеризу­ется сильным иммунным ответом, ­гибелью нейро­нов и оксидативным стрессом, усилен­ным нейрогенезом и нейро­пластичностью (Webster etal., 2017).

Активация иммунного ответа включает:

• повышение реактивности глии;
• высвобождение про- и противовоспалительных иммуномодуляторов;
• отек;
• разрушение гематоэнцефалического барьера;
• инфильтрацию мозга лейкоцитами и лимфоцитами.

Процессы вторичного повреждения усиливают возбуждающую синаптическую активность, а также снижают ингибирующую, тем самым изменяя восприимчивость к судорогам и запуская процесс эпилептогенеза.

Как отмечают авторы, посттравматическая эпилепсия может проявляться от нескольких месяцев до 10 лет после ЧМТ, и веро­ятность припадков обычно со време­нем увеличивается (DeGrauw etal., 2018; Ritter etal., 2016). Начало клинических проявлений данной патологии, как правило, ассоциируется со гиппокампальным склерозом, характеризующимся потерей пирамидных нейронов, активацией глиальных клеток и повышенной возбудимостью гиппокампа, что схоже с изменениями при нетравматической эпилепсии височной доли. Действительно, у 35–62 % пациентов с посттравматической эпилепсией локус судорог находится в височной доле (Neuberger etal., 2017; Lowenstein etal., 1992; Kelly etal., 2015). Другие участки коры голов­ного мозга также участвуют в эпилептогенезе после ЧМТ, что выражается в гибели нейронов, нейро­воспалении и реорганиза­ции нейронных сетей после повреждения голов­ного мозга (Yang etal., 2010; Cantu etal., 2015).

Воспаление — это физиологический процесс, тесно регулируемый врожденной иммунной системой, ­которая активирует и запускает гуморальный и клеточный иммунитет каскадом сигналов (Coutinho and Chapman, 2011). Так, патрулирующие лейко­циты выявляют молекулярные структуры, связанные с повреждением (DAMP) или патогеном (PAMP), экспрессируемые на поверхности чуже­родных молекул, что инициирует высво­бождение цитокинов и хемокинов и индуцирует хемотаксис в область повреждения ткани (Murphy etal., 2012).

Термин «нейровоспаление» относится к воспалительному ответу в центральной нервной системе (ЦНС). Исторически счита­лось, что мозг пользовался иммунной «привилегией» благодаря гемато­энцефалическому барьеру, который отде­ляет мозг от пери­ферической иммунной систе­мы. Но в настоящее время широко распростра­нено мнение, что нейровоспаление является ключевым компонентом защитных механизмов мозга (Lucas etal., 2006).

Подобно воспа­лению в других тканях ­организма, этот процесс регулиру­ется цитокинами, хемокинами, активными формами кислорода и другими вторичными мессендже­рами, которые в основном вырабатываются инициированными клетками ЦНС после ЧМТ (DiSabato etal., 2016). Cогласно современным данным, нейро­воспаление играет важную роль как в процессе нейродегенерации, так и в регенерации (Semple and Morganti-Kossmann, 2012).

Гипотеза о том, что нейровоспаление и судо­рожная активность тесно связаны между собой, возникла из клинических данных об иммунной активации, проявляющейся в эпилептических очагах мозговой ткани у пациентов с эпилепсией (deVries etal., 2016). Известно, что судороги вызывают быструю активацию близлежащих глиальных клеток, которые отвечают за увеличение выработки медиаторов воспаления для стимули­рования воспалительного иммунного кас­када (Vezzani etal., 2011; Dhote etal., 2007). С другой стороны, нейровоспаление также может быть причиной приступов эпилепсии, вызывая изменения в функции и связности нейронов, что приводит к региональной повышенной возбудимости и последующей восприимчивости к припадкам (Webster etal., 2017).

Интерлейкины 1 (IL-1) — ключевые медиа­торы воспалительного ответа при очаговых и диффузных повреждениях головного мозга, так как, с одной стороны, связываясь с рецептором IL-1 типа I (IL-1RI), они могут влиять на широкий спектр типов клеток в мозге, а с другой — действовать независимо от пути лиганд-рецептор. Провоспалительный IL-1β является наиболее полно изученным, его повышенное содержание обнаруживают в мозгу пациентов с посттравматической эпилепсией спустя несколько минут или часов после травмы (Frugier and Morganti-Kossmann, 2010). Выраженный ответ IL-1β был продемонстрирован на экспериментальных моделях ЧМТ у грызунов: показано, что ингибирование IL-1β посредством анта­гониста IL-1RI способствовало нейропротек­ции (Yang etal., 1998). IL-1β — важный инициатор ­иммунного ответа, регулирующий высвобож­дение других цитокинов и хемокинов (Woodcock and Morganti-Kossmann, 2013), активных форм кислорода и других нейротоксических ­медиаторов, способству­ющих глиальной активации и пролиферации (Semple and Morganti-Kossmann, 2012). После ЧМТ IL-1β участвует в рекрутировании лейкоцитов, деградации внеклеточного матрикса, разруше­нии гемато­энцефалического барьера, образовании отеков и даже апоптозе клеток (Holmin and Mathiesen, 2000).

В последнее время появляется все больше данных о том, что IL-1β обладает иктогенными свойствами. По результатам клинических исследований, повышенный уровень IL-1 в сыворотке, спинно­мозговой жидкости и ткани мозга связан с целым рядом эпилептических состояний. Как показали лабо­раторные эксперименты in vivo и in vitro, IL-1β может подав­лять опосредо­ванную γ-аминооксимасляной кислотой нейро­трансмиссию, ингибировать поглоще­ние астроцитарного глутамата, модулировать возбуждение нейронов, что ускоряет начало судорог, в том числе способствовать гене­рации экспериментальных фебрильных судорог (Huet al., 2000; Pickering etal., 2005). Авторы описали, как введение анта­гониста IL-1R в остром периоде после ЧМТ у молодых мышей снижало восприимчивость к судорогам через две недели после травмы, что сопровождалось снижением астроглиоза гиппокампа, а у мышей с посттравматической эпилепсией, получавших антагонист IL-1R, в дальнейшем наблюдалось улучшение пространственной памяти и снижалось количество вызванных судорог (через 6 месяцев после травмы) с относительной сохранностью кортикальной ткани (Semple etal., 2017).

Подобно IL-1β, эффекты цитокина — фактора некроза опухоли (TNF-α) — являются преимущественно провоспалительными, он действует через путь лиганд-рецептор, а взаимодействие TNF с рецептором TNF-R1 (также известным как p55) инициирует апоптоз (Semple and Morganti-Kossmann, 2012).

Однако в определенных типах клеток TNF-α может связываться с альтернативным рецептором TNF-R2 (также известным как p75), опосредуя нижестоящие сигнальные пути для регуляции пролиферации клеток (Wang and Shuaib, 2002). В контексте ЧМТ данные ранних экспериментальных исследований продемонстрировали отрицательные эффекты TNF-α, включающие стимуляцию инфильтрации лейкоцитов, деградацию гематоэнцефали­ческого барьера и дегенерацию нейронов. Тем не менее, результаты последующих исследований на биологических моделях — мышах, с «нокаутированными» рецепторами TNF-α и TNF, показали, что недостаток TNF приводил к увеличению потери нейронов, времени восстановления и смертности после ЧМТ у грызунов (Stahel etal., 2000). Это согласуется с такими восстановительными функциями TNF-α, как способность модулировать выработку нейротрофина и защищать нейроны от опосредованного N-метил-D-аспартатом (NMDA) притока кальция (Taoufik etal., 2008). Подобная дихотомическая способность была выявлена и в отношении судорог: по результатам одного исследования, у трансгенных мышей с астроцитарной сверхэкспрессией TNF-α наблюдались более ­короткие судороги, тогда как у животных, у которых отсутствовали рецепторы TNF-α, были длительные судороги. В публикации о другом исследовании сообщалось, что у трансгенных мышей с избыточной экспрессией нейронов TNF-α развились судороги с последующей смертью (Balosso etal., 2005; Probert etal., 1995). Эта противоречивая роль TNF-α в эпилептогенезе, как полагают, соответствует ­активации различных рецепторов, р55 и р75.

Так, S. Balosso etal. (2005) проде­монстриро­вали, что мыши с «нокаутированными» рецепторами p75 обладали повышенной судорожной активностью, в то время как живот­ные с «нокаутированными» рецепторами p55 имели сниженную восприимчивость к судорогам.

Интерлейкин-6 (IL-6) экспрессируется рядом клеток мозга, включая астроциты, микро­глию и нейроны (Woodroofe etal., 1991). По данным лабораторных исследований, IL-6 также играет конфликтную роль в нейровоспалении (Schobitz etal., 1993). Он может действовать как провоспалительный цитокин, увеличивая секрецию хемо­кинов и молекул адгезии, и тем самым усили­вать ­рекрутирование лейкоцитов, но и напротив, ­ингибировать продукцию TNF-α, снижать опо­средованную NMDA нейро­токсичность и спо­собствовать дифференцировке и выживанию нейронов (Morganti-Kossmann etal., 2002; Aderka etal., 1989; Wang etal., 2009; Kossmann etal., 1996; Islam etal., 2009).

Авторы отмечают, что в норме IL-6 обычно не обнаруживается в головном мозге, но после ЧМТ появляется в самой высокой концентрации в спинномозговой жидкости пациентов (Frugier and Morganti-Kossmann, 2010). Подобным же образом уровни IL-6 в сыворотке крови человека связывают с рядом состояний при эпилепсии, и в этом контексте он считается иктогенным (deVries etal., 2016). В публикациях о нескольких исследованиях с участием пациентов сообща­лось о корреляции между повышенными уровнями IL-6 в спинномозговой жидкости или плазме и выраженностью эпилептических припадков (Lehtimaki etal., 2003). Есть экспериментальные данные о том, что сверх­экспрессия IL-6 в ЦНС приводит к аберрантному возбуждению в гиппокампе, генерации спонтанных приступов и нейродегенерации (Dugan etal., 2009).

Амфотерин (негистоновый хромосомный белок с высокой подвижностью при электро­форезе, HMGB1) представляет собой ДНК-связывающий белок, который, выделяется поврежденными тканями DAMP и реактив­ными воспалительными клетками. Взаимодействуя с целым рядом рецепторов, в частности, рецептором конечных продуктов неферментативного гликирования (RAGE) и Толл-подобным рецептором (TLR4), HMGB1 способствует дальнейшей активации иммунных клеток и высвобождению провоспалительных цитокинов, усиливая иммунный ответ (Bianchi and Manfredi, 2007). Например, в ЦНС HMGB1 задействован в развитии отека мозга, процессах нейродегенерации и нейро­воспаления при ряде болезненных состояний, включая эпилепсию и ЧМТ, участвует в эпилептогенезе и распространении судорог (Paudel etal., 2019). Повышенный уровень HMGB1 был обнаружен в тканях головного мозга, резецированных у пациентов с эпилепсией, тогда как в биологических моделях на животных установлено, что ингибирование HMGB1 снижает активность судорог и развитие эпилепсии (Crespel etal., 2002; Iori etal., 2017).

Интерлейкин-10 (IL-10) обычно характеризуется как противовоспалительный цитокин. В сочетании с трансформирующим фактором роста бета (TGF-β) он ингибирует ряд провоспалительных медиаторов, таких как IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8, IL-12, IL-18, TNF-α и грануло­цитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (Fiorentino etal., 1991). Авторы отмечают, что, по данным литературы, IL-10 регулирует активацию глиальных клеток и ингибирует рекрутирование и накопление лейкоцитов, способствует выработке фактора роста нервов. Введение экзо­генного IL-10 после экспериментальной посттравматической эпилепсии у крыс снижает уровни провоспалительных IL-1β и TNF-α в ЦНС, уменьшает эпилептиформную активность, вызванную временными эпизодами гипоксии, и делает животных более устойчивыми к индукции приступов при использовании гипотермии (Knoblach and Faden, 1998; Levin and Godukhin, 2007; Ishizaki etal., 2009). Модулирует ли IL-10 уязвимость к судорогам после ЧМТ, еще не изучено.

Хемокины направляют приток иммунных клеток к месту повреждения или инфекции, что изначально является защитной реакцией организма, но также может привести к чрезмерной воспалительной реакции, которая в контексте ЧМТ способствует вторичной нейро­дегенерации (Milenkovic etal., 2019). Как отмечают авторы, повышенные уровни хемокинов (мотив C–C) лиганд 2 (CCL2), лиганд-5, лиганд –19 и лиганд-22; хемокинов (мотив CXC) лиганд 8 (CXCL8) и рецепторов хемокинов CX3CR1 и CXCR4 обычно описываются в исследованиях на экспериментальных моделях и когортах пациентов с эпилепсией, в том числе посттравматическая эпилепсия (Cerri etal., 2017; Lee etal., 2007).

CCL2, также известный как хемоаттрактантный белок-1 моноцитов (MCP-1), долгое время считался ключевым медиатором рекрутирования лейкоцитов в поврежденный мозг (Glabinski etal., 1996). В течение нескольких часов после травмы (острого периода после ЧМТ) уровень CCL2 в мозге, спинномозго­вой жидкости и сыворотке заметно повышается, приводя к отрицательным неврологическим последствиям (Semple etal., 2010; Di Battista etal., 2015). CCL2 связывается со своим первичным рецептором CCR2 для рекрутирования периферических моноцитов, что способствует проникновению макро­фагов в поврежденный мозг и усилению нейро­воспаления (Semple etal., 2010; Dzenko etal., 2005; Stamatovic etal., 2005).

Также CCR2 экспрессируется в ряде клеток ЦНС, включая микроглию, астроциты, эндотелиальные клетки и нейроны (Gadient and Otten, 1994). Экспрессия CCL2 значительно повышена в эпилептически измененных участках мозга человека, что может свидетельствовать о роли передачи сигналов CCL2/CCR2 в патогенезе и прогрессировании эпилепсии (deVries etal., 2016; Wang etal., 2016; Wu etal., 2008).

Сообщалось, что CCL2 ­модулирует экспрессию и состав ионного канала, уменьшает торможение нейронов, ослабляет синаптические токи и может косвенно стимулировать судороги посредством индукции других провоспалительных цитокинов (Gosselin etal., 2005; Zhou etal., 2011).

Результаты недавнего исследования, проведенного C. Cerri etal. (2016), показали, что вывод CCL2 из сигнального пути одновременно уменьшает частоту острых припадков, вызванных действием липополисахаридов, и предотвращает судороги у животных с эпилепсией височной доли.

Продолжение обзора читайте в следующем номере.