сховати меню

Новое в эпилептологии

сторінки: 8-11

Ю.А. Бабкина, к.мед.н., врач функциональной диагностики, Лужицкий медицинский центр, г. Любань (Польша). Научный сотрудник медицинского центра «НЕЙРОН», г. Харьков.
babkina-229x300.jpg

Ю.А. Бабкина

Материал публикуется при поддержке Украинской противоэпилептической лиги.

Адрес для корреспонденции: paraboloid@i.ua

Уважаемые коллеги, предлагаем вашему вниманию продолжение обзора статьи «Neuroinflammation inpost-traumatic epilepsy: patho­physio­logy and tractable therapeutic targets» ­авторов R. Sharma, W. L. Leung, A. Zamani etal., опубликованной в жур­нале Brain Science (2019 Nov 9; ­9 (11): E318). Начало этого обзора изложено в предыдущем номере журнала НейроNews (2020; 1(112): 8–10).

В частности, представленный материал посвящен посттравматической эпилепсии как одному из наиболее распространенных отдаленных последствий черепно-мозговой травмы (ЧМТ). Микроглия — это высокоспециали­зированные специфичные для мозга макро­фаги, которые составляют от 10 до 20 % глиальной популяции с функцией иммунного надзора (Fuetal., 2014). Авторы подчеркивают, что первичной функцией микроглии является иммунная защита с активным поиском инфекционных агентов, поврежденных нейронов и бляшек в ЦНС (Nimmerjahn etal., 2005).

После ЧМТ различные микро­глиальные рецепторы ощущают присутствие структур DAMP и PAMP во внеклеточном пространстве, вызывая выброс цитокинов и хемокинов, которые затем рекрутируют лейкоциты в зону повреждения ткани (Kigerl etal., 2014). Такие сигналы, как поврежденные клеточные мембраны, изменения уровней ионов и нейротрансмиттеров, а также наличие сывороточных белков в мозге, дополнительно активируют клетки микроглии и способствуют их трансформации в фагоцитарный фенотип (Raivich etal., 1999). В ходе этого процесса цитоскелетные перестройки усиливают экспрессию молекул главного комплекса гисто­совместимости на поверхности клетки, что помогает клеткам микроглии мигри­ровать в область воспаления (DiSabato etal., 2016; Russo and McGavern, 2015).

Активация клеток также связана с высвобождением активных форм кислорода, что способствует удалению поврежденных нейронов, и в данном случае микроглия играет нейро­протективную роль в ответ на травму (Braughler and Hall, 1989; Corps etal., 2015). Однако, по мнению авторов, ряд важных доказательств демонстрируют также отрицательные последствия ­активации микроглии, особенно при хронической ее форме или воспалении. Продукция цитотоксических ­молекул, таких как активные формы кислорода и хинолиновая кислота, ­способствует окислительному стрессу в поврежденном мозге с последующей прогрессирующей нейродегенерацией (Pie­rozan etal., 2016).

Наличие сверхактивной или постоянно активируемой микроглии ­ассоциируется с патологическими изменениями и когнитивным дефицитом. Последние, в свою очередь, связаны с чрезмерной выработкой про­­­воспалительных медиаторов, которые ­запускают дальнейшую активацию ­воспалительных клеток и вторичное повреждение головного мозга (Town etal., 2005).

В контексте эпилепсии активация микроглии и астроцитов обычно ­наблюдается в эпилептических очагах мозга пациентов, наряду с повышен­ными уровнями CX3CR1, IL-6 и TNF-α; подобные изменения обнаруживаются в экспериментальных ­моделях эпилепсии (Chugh etal., 2015; Eyo etal., 2017). Ученые ссылаются на результаты недавнего исследова­ния, проведенного на мышах, у которых передача сигналов mTOR была ­избирательно повышена в микроглии (мыши с условно «нокаутированным» геном Tsc1Cx3cr1), которое позволило предположить, что эта активация ­достаточна для индукции спонтанных приступов вне провоспалительной продукции цитокинов (Zhao etal., 2018). Это также подтверждалось сниже­нием количества, тяжести и продолжительности спонтан­ных судорог при применении миноцикли­на, игнибирующего активацию микро­глии. Впрочем, авторы считают, что в данном эксперименте возможно влияние других нейро­протекторных эффектов миноциклина, поскольку в других исследованиях препараты, ингибирующие микроглию, либо уменьшали проли­ферацию микроглии без влияния на судороги (в биологической модели с каиновой кислотой), либо истощали микроглию (посредством введения колониестимулирующего фактора 1R) с ускорением возникновения ­судорог и повреждением гиппокампа. По мнению авторов, эти результаты могут быть специфичными для модели судорог, вызванных вирусным энцефалитом (Feng etal., 2019).

Прямое взаимодействие между микро­глией и нейронами также может влиять на то, как эти клетки активируются после ЧМТ, способствуя эпилепто­генезу. В настоящее время все больше данных свидетельствуют о том, что, независимо от высвобождения цитокинов, микроглия может влиять на возбудимость нейронов через их известную роль в синаптическом ­прунинге, синаптической плас­тичности и нейрогенезе (Eyo etal., 2017).

Подобно микроглии, астроциты также экспрессируют целый ряд различных рецепторов, что позволяет им реагировать почти на все виды нейроактивных молекул в условиях стресса или травмы. Как известно, активация астроцитов (астроглиоз) включает в себя изменения морфологии и молекулярного профиля клеток, миграцию к месту ­повреждения и высвобождение цитокинов и активных форм кислорода (Semple and Morganti-Kossmann, 2012). Авторы ссылаются на исследование T. G. Bush etal., (1999), которое показало, что астроциты при экспериментальном истощении способствуют росту нейри­тов и необходимы для восстановления гемато­энцефалического барьера после повреждения коры головного мозга у мышей. Нейротрофические факторы астроцитов и метаболиты могут помочь в восстановлении ЧМТ, а сами астроциты способны поглощать избыточные нейротрансмиттеры для минимизации эксайтотоксичности (Carmen etal., 2007; Rolls etal., 2009).

Однако чрезмерная активация астроцитов может усиливать воспалительный ответ и вызывать нейродегенерацию через избыточное выделение возбуждающего глутамата, растворимых протеаз, липидных медиаторов, цитокинов, активных форм кислорода и факторов комплемента. Кроме того, образование глиального рубца при попытке астроцитов изолировать поврежденную ткань от остальной части ЦНС и минимизировать вторичное повреждение одновременно препятствует регенерации ткани и ремиелинизации аксонов (McGraw etal., 2001).

По мнению авторов, многие из этих астроцитарных реакций на ЧМТ теоре­тически могут способствовать возбудимости тканей и создавать более подверженную судорогам микросреду. Такие изменения астроцитов после ЧМТ, как потеря экспрессии глутаматного транспортера 1 (Glt1), повы­шенная активация передачи сигналов с помощью мишени рапамицина и измененная экспрессия K-ионных каналов, а также рецепторов нейротрансмиттеров, обеспечивают условия для развития посттравматической эпилепсии после мозговой травмы (Shandra etal., 2019; Wang etal., 2017; Coulter etal., 2015).

У больных эпилепсией и на биологических моделях были выявлены изменения экспрессии, локализации и функции K+-каналов, экспрессируемых астроцитами (Seifert etal., 2010). К тому же с судорожной активностью после ЧМТ связано и подав­ление котранспортера KCNJ10 (Kir4.1), важнейшего регулятора клиренса K+ (Gupta and Prasad, 2013). Kir4.1 также ко-экспрессируется на астроцитарных отростках вместе с водным каналом ­аквапорином 4, что демонстрирует нарушение водного транспорта в эпилептической зоне мозга (Nielsen etal., 1997). В случаях избытка внеклеточного K+ внеклеточное пространство уменьшается, что свидетельствует о важности транспорта воды по аквапориновым каналам, экспрессируемым на глиальных клетках (Medici etal., 2011). Также может быть нарушена структура белков Gap-соединения, таких как CX30 и CX43, что приводит к нарушению связи астроцитов и последующей потере связи между этими клетками. По мнению авторов, эти ­изменения, в свою очередь, могут привести к повышенной возбудимости из-за избытка глутамата и K+ во внеклеточном пространстве (Wallra etal., 2006). Наконец, астроцит-зависимое высвобождение глутамата может вызывать судорожную активность, обус­ловленную гиперсинхронной активностью нейронального потенцирования (Tian etal., 2005).

Гематоэнцефалический барьер явля­ется защитным фильтром, отделяющим ткань ЦНС от перифери­ческого кровообращения. Его защитная роль проистекает из его уникальной структуры, состоящей из эндотели­альных клеток, отростков астроци­тов и перицитов. Эндотелиальные клетки, образующие гематоэнцефалический барьер, образуют плотные контакты, которые инкапсулируются астроцитами, и препятствуют проникновению переносимых кровью макромолекул в мозг (Ballabh etal., 2004). Эта особенность, как считают ученые, также препятствует проникновению нейротрансмиттеров и связана с поддержанием ионного гомеостаза мозга (Dadas and Janigro, 2019). Из-за плотного соединения между клетками их движение ограничено трансклеточ­ным перемещением через определенные каналы.

По мнению авторов, судорожная ­активность может способствовать длительному нарушению гемато­энцефалического барьера несколькими способами: увеличение уровня глутамата, связанное с судорогами, может привести к повышению активности ­матриксных металлопротеиназ (ММР-2 и ММР-9), что может вызвать денатурацию белков плотного соединения и увеличение прони­цаемости данного физиологического ­барьера (Feng etal., 2011).

Сразу после ЧМТ первичное механическое повреждение нарушает ­паренхиму микрососудов, увеличивая проницаемость гематоэнцефали­ческого барьера и проникновение ­сывороточных белков и периферических иммунных клеток (Nag etal., 2011; Shlosberg etal., 2010).

Исследователи приводят данные о том, что альбумин вызывает пролиферацию фибробластов и изменяет взаимодействие нервных окончаний астроцитов с эндотелиальной ­выстилкой гематоэнцефалического барьера (Friedman etal., 2009). В биологических моделях эпилепсии ­показано, что степень его нарушения, увеличение микропиноцитоза и повреждение плотных соединений положительно коррелировали с увеличением частоты приступов (van Vliet etal., 2007).

Повышенная проницаемость гематоэнцефалического барьера после ЧМТ может разрешиться в течение нескольких недель, а дисфункция иногда сохраняется у пациентов в течение многих лет (Tomkins etal., 2008; Korn etal., 2005). Следовательно, как считают ученые, это говорит о том, что механизмы, приводящие к нарушению гематоэнцефалического барьера и развитию посттравматической эпилепсии, ассоциированной после ЧМТ, зависят от посттравматической фазы, а понимание происходящих со временем ­изменений во взаимоотношениях и функциях глии и нейронов может помочь выработать новые анти­эпилептические стратегии.

В дополнение к активации рези­дентных иммунных клеток ЦНС, микро­глии и астроцитов, лейкоциты периферической крови, включая нейтрофилы, моноциты/макрофаги и Т-клетки, могут ­инфильтрировать ЦНС как при состояниях, связан­ных с ЧМТ, так и при эпилепсии.

Лейкоциты проникают в ЦНС вследствие повреждения или дисфункции гематоэнцефалического барьера, а также благодаря активному рекрутингу в ответ на передачу сигналов хемокинов (Lawson etal., 1990; Russo and McGavern, 2015; Braughler and Hall, 1989; Hall and Braughler, 1989).

Нейтрофилы уже с первых часов рекрутируются в паренхиму головного мозга после ЧМТ, и большинство исследователей сходятся на том, что инфильтрация нейтрофильными гранулоцитами в основном вредна для ЦНС (Stahel etal., 2000). Активированные нейтрофилы высвобождают ряд ферментов и протеаз, активные формы кислорода, способствуя окислительному стрессу, который разру­шает микрососуды, изменяет клеточные мембраны и способствует деградации гематоэнцефалического ­барьера с последующей нейродегенерацией (Stowe etal., 2009; Corps etal., 2015).

В частности, авторы ссылаются на экспериментальные данные, свиде­тельствующие о том, что даже при отсутствии травмы проникновение нейтрофилов в паренхиму головного мозга способствует значительной потере нейронов, разрушению гемато­энцефалического ­барьера и анома­лиям глиальных клеток (Dinkel etal., 2004).

У пациентов с эпилепсией было выявлено большее количество нейтрофилов в ЦНС, чем у пациентов без указанной патологии, что согласуется с данными, полученными на биологических моделях эпилепсии (Özdemir etal., 2016; Kim etal., 2012). Было показано, что после ЧМТ число нейтрофилов увеличивается в крови, а также в ЦНС, где они могут влиять на клетки адаптивной иммунной сис­темы, включая CD8+ T-клетки, регуляторные T-клетки и CD4+ T-хелперные клетки (DeRe etal., 2013; Mantovani etal., 2011). Т-клетки также проникают в мозг при его повреждении и при эпилепсии, усугубляя проявления нейропатологии и тяжесть заболевания (Owens etal., 2019). Предположение о важной роли периферических адаптивных клеток иммунной системы было основано на экспериментальных данных об элиминации регуляторных Т-клеток при моделировании эпилепсии, приводившей к увеличению проявлений судорог (Xuet al., 2018).

Полученные из крови моноциты и макрофаги могут проникать при остром повреждении мозга через ­нарушенный гематоэнцефалический барьер, но также активно рекрутируются через хемотаксис при много­этапном процессе трансмиграции и инфильтрации в мозг после ЧМТ (Man etal., 2007). Макрофаги, происходя­щие из моноцитов, в большом количестве присутствуют в поврежденной ткани через 3–5 дней после ЧМТ, где они оказывают скорее отрицательное влияние: в частности, они участвуют в фагоцитозе, высвобождают про­воспалительные цитокины, хемокины, презентуют антигены, одновременно стимулируя отрастание аксонов и заживление ран (Giulian etal., 1989). Приводимые исследователями данные свидетельствуют о том, что периферические макрофаги усугубляют проявления нейродегенерации и вторичного повреждения головного мозга, а снижение количества моноцитов производит эффект нейропротекции после ЧМТ (Semple etal., 2010).

Как отмечают авторы, определение роли инфильтрированных макрофагов в эпилептогенезе до настоящего времени было весьма сложной ­задачей. Инфильтрация CCR2+ в макро­фаги наблюдалась как в тканях пациентов с эпилепсией, так и в биологических моделях. В поддержку причинно-следственных связей было ­показано, что в экспериментах с фармакологическим манипулированием инфильтрацией макрофагов посредством ингибирования CCL2 или CCR2 подавлялись вызванные липополи­сахаридом судороги у мышей (Cerri etal., 2016). Однако результаты недавних экспериментальных исследований показали, что эти клетки способствуют нейродегенерации после ЧМТ, независимо от какого-либо влияния на развитие судорог (Zattoni еtal., 2011).

В совокупности современные данные свидетельствуют о том, что широкий спектр типов иммунных клеток, сек­ретируемых цитокинов и хемокинов может влиять на воспалительную реак­цию при ЧМТ и способствовать процессу эпилептогенеза. Научные данные подтверждают концепцию нейровоспалительных процессов, служащих потенциальными био­маркерами посттравматической эпилепсии. Наиболее охарактеризованным на сегодняшний день биомаркером иммунного белка в контексте ЧМТ и посттравматической эпилепсии является глиальный фибриллярный кислый белок (GFAP), который выделяется поврежденными и/или погибшими астроцитами (Agoston and Kamnaksh, 2019).

Так, M. L. Diamond etal. (2014) обнаружили, что показатели соотношения IL-1β в спинномозговой жидкости и сыворотке крови у пациентов с умеренной и тяжелой ЧМТ были связаны с риском развития посттравматической эпилепсии. Полиморфизм гена IL-1 связан с сывороточными уровнями и дифференциальным риском данной патологии, что позволяет подразумевать роль генетической предраспо­ложенности в развитии этого заболевания после ЧМТ. Авторы приводят предположение о том, что устойчивое повышение содержания других медиа­торов воспаления, таких как IL-6 или CCL2, в спинномозговой жидкости и сыворотке в остром периоде после ЧМТ или первого припадка может быть прогностическим для оценки перехода от первого иктального события к посттравматической эпилепсии (deVries etal., 2016).

Другой путь, который исследу­ется для прогнозирования эпилепсии, — это визуализация с помощью позит­ронно-эмиссионной томографии транс­локаторного белка наружной мито­хондриальной мембраны (TSPO), экспрессируемого микроглией, в качестве неинвазивного индикатора глиального воспаления, пред­шествую­щего при­обретенной эпилепсии (Dedeurwaerdere etal., 2012).

Активация иммунных сигнальных путей в нейронах и глие приводит к пато­логической модификации ­клеточной функции, синаптической пере­дачи, пластичности, что, в конеч­ном счете, способствуют развитию гипервозбудимости нейронов (Ravizza and Vezzani, 2018). Описаны исследования целевых противовоспалительных ­соединений на доклинических моделях посттравматической эпилепсии, обладающие противоэпилептогенными и модифицирующими заболевание свойствами.

Так, в контексте посттравматической эпилепсии было показано, что антагонист IL-1R1 анакинра снижает долговременную предрасположенность к судорогам и модулирует астроцитарную реакцию (Semple etal., 2017). Но в противоположность этому, хотя постулируется, что модуляция HMGB1 обладает антииктогенной активностью в экспериментальных моделях эпилепсии, ­ингибирование с помощью глицирризина в той же модели TBI не изменяло исходы приступов (Webster etal., 2019). По мнению исследователей, между медиаторами воспаления существует значительная перекрестная связь: например, HMGB1 может ­усиливать экспрессию IL-1β, тогда как IL-1β может способствовать транс­локации HMGB1 из ядра в цитоплазму в процессе подготовки к его высвобождению (Vitaliti etal., 2014). В свете этих результатов авторы считают, что применение комбинации противовоспалительных препаратов может стать более перспективной противоэпилептогенной стратегией (Ravizza and Vezzani, 2018). Так, в экспериментах на крысах было показано, что многосторонний подход направленного взаимодействия IL-1R1 с препаратом анакинра, HMGB1 с псевдо­пептидным ингибитором BoxA и NMDA-рецептора с ифенпродилом способствует торможению развития само­произвольного приступа и прогрессирования заболевания, а комбинированная терапия ингибитором синтеза каспазы-1/IL-1β (VX-765) и антагонистом TLR4 (цианобактериальным липополисахаридом) уменьшает проявления спонтанных судорог и дефицита памяти (Iori etal., 2017).

Как подчеркивают исследователи, очевидная важность сигнальной сис­темы TGF-β и целостности гематоэнцефалического барьера также вызвала интерес как терапевтическая мишень при развитии эпилепсии после ЧМТ (Saletti etal., 2019). Например, в модели очагового разрушения неокортикального ­гематоэнцефалического барьера было установлено, что ­таргетное разрушение сигнального кас­када после активации альбумина/TGF-β эффективно предотвращает эпилепсию (Weissberg etal., 2015). В другой модели лечение лозартаном, антагонистом рецептора ангиотензина II типа 1 с сигнальными эффектами TGF-β, способствовало снижению ­тяжести приступов и нейровоспаления и улучшению когнитивных функций, но его влияние на посттравматическую эпилепсию не изучалось (Bar-Klein etal., 2014; Tchekalarova etal., 2014; (Villapol etal., 2015).

Результаты клинических исследований при различных типах эпилепсии показали многообещающую эффективность утвержденных к применению противовоспалительных препаратов, специфичных для мишеней. В рандомизированном двойном слепом исследовании фазы IIA с конт­ролем плацебо у пациентов с фармакорезистентной фокальной эпилепсией, получавших VX-765, было продемонстрировано уменьшение проявлений судорог у отдельных пациентов, сохранявшееся в течение некоторого времени после отмены препарата (Bialer etal., 2013).

Сообщения о случаях примене­ния препарата анакинра показали вероят­ную эффективность конт­роля припадков у некоторых пациентов (DeSena etal., 2018; Kenney-Jung etal., 2016). Использование адалимумаба, моно­клонального антитела против TNF-α, сходным образом способствовало снижению проявлений ­судорог у некоторых пациентов с энце­фалитом Расмуссена (Lagarde etal., 2016). Миноциклин снижал ­частоту приступов у пациентов с астроцитомой и фармакорезистентной эпилепсией (Nowak etal., 2012).

Применение противовоспалительных нестероидных лекарственных средств, стероидов, каннабиноидов или кетогенной диеты, как отмечают авторы, также дает определенный противо­воспалительный эффект при посттравматической эпилепсиии (Ravizza and Vezzani, 2018). Однако, по мнению ученых, в настоящее время недостаточно данных систематических контролируемых исследований, чтобы четко очертить эту взаимосвязь.

В заключение R. Sharma. etal. ­подытоживают: считается обще­признанным, что нейровоспаление и гипер­возбудимость нейронов работают одновременно. Совсем недавно начали появляться доказательства, подтверждающие роль активации иммунитета в самом процессе эпилепто­генеза, а не как реактивного ответа на судорожную активность. Так, на животных моделях приобретенной эпилепсии доказано, что ряд про- и противо­воспалительных медиаторов, высвобождаемых из активированной микро­глии, астроцитов и лейкоцитов крови, также обладают иктогенными или противосудорож­ными свойствами. Однако нет убедитель­ных доказательств причинной роли нейро­воспалительных процессов в пато­генезе посттравматической эпилепсии, что требует продолжения исследований.

Поскольку нейровоспаление является распространенным ответом на ЧМТ, также остается неясным, почему у одних пациентов посттравматическая эпилепсия развивается, а у других — нет. Этот факт свидетельствует о сложном взаимоотноше­ния последствий иммунной активации, ­характера травматического поражения тканей мозга, величины ответа и взаимодействий между нейро­воспалительным и другими вторич­ными кас­кадами в модуляции возбу­димости нейронов.

Углуб­ленное понимание того, как воспале­ние способствует эпилептогенезу после ЧМТ, является ключом к разработке иммунотерапии, направленной на снижение последствий вторичного повреждения, а также предотвращение развития посттравматической эпилепсии в таких случаях.

Наш журнал
у соцмережах:

Випуски поточного року

5 (116)

Зміст випуску 5 (116), 2020

  1. Т. О. Скрипник

  2. Н.А.Науменко, В.И. Харитонов

  3. Ю. А. Крамар

  4. В.И.Харитонов, Д.А. Шпаченко

  5. Н.В. Чередниченко

  6. Ю.О. Сухоручкін

  7. Ю. А. Крамар

  8. Н. К. Свиридова, Т. В. Чередніченко, Н. В. Ханенко

  9. Є.О.Труфанов

  10. Ю.О. Сухоручкін

  11. О.О. Копчак

  12. Ю.А. Крамар

4 (115)
3 (114)
1
2 (113)
1 (112)