Serum neuron-specific enolase and S-100 protein levels in children with some forms of symptomatic epilepsy as reflection of disregulative pathology of central nervous system

Full Text

Эпилепсия - одно из наиболее распространенных заболеваний нервной системы, которым страдают, по данным Международной лиги по борьбе с эпилепсией, около 2% населения мира. Важный аспект проблемы эпилепсии заключается в высокой степени инвалидизации и социальной дезадаптации, поэтому изучению эпилепсии всегда уделяется большое внимание [1-3]. Формирование очага эпилептической активности сопровождается как определенными нарушениями со стороны клеточной архитектоники, изменениями мембранной возбудимости, так и каскадом нейрохимических изменений. Функциональные изменения нейронов в виде их гиперактивности и, соответственно, повышенного использования энергозапасов приводят к изменениям глии в виде ее гипертрофии [4]. Развитие глиоза меняет трофику нейрональной ткани, приводит к изменениям электролитного равновесия, сопровождается метаболической недостаточностью и ишемическими нарушениями, что, в свою очередь, усиливает и закрепляет патологическую пароксизмальную активность, препятствует восстановлению дифференцировки нейронов и лежит в основе формирования дисрегуляционной патологии [5, 6]. Указанные процессы протекают с вовлечением клеточных мембран, митохондрий, ионных каналов, которые на фоне снижения общего уровня окислительных процессов и ухудшения энергетического обеспечения белкового и медиаторного синтеза замыкают порочный круг и, усиливая нарушения проницаемости, способствуют выходу клеточных макромолекул в экстрацеллюлярное пространство. Эти внутриклеточные белки, будучи аутоантигенами, способствуют иммуносенсибилизации к мозговой ткани и глиальной гиперплазии [3]. Многочисленные работы отечественных и зарубежных авторов свидетельствуют о важной роли процессов нейрональной пластичности в развитии эпилепсии после инсульта и черепно-мозговой травмы у взрослых, а также в результате перинатальной гипоксии-ишемии у детей [7, 8]. Определено также, что пластические процессы в глии идут параллельно с нейрональным ремоделированием, однако механизмы нейроглиального взаимодействия еще до конца не исследованы [9]. Было высказано предположение, что сам патогенез эпилепсии подобен патогенезу аутоиммунных болезней мозга, когда аутоантитела являются основным повреждающим фактором [10]. Это предположение косвенно подтверждается и обнаружением у людей, страдающих эпилепсией, антител к компонентам синаптических мембран мозга, в частности к белку S100 [11]. Нейроспецифические белки (НСБ), в частности нейрон-специфическая енолаза (NSE) и белок S100, выполняют одновременно несколько функций: участвуют в миелинообразовании, синаптической передаче нервного импульса, катализируют специфический метаболизм, обеспечивают работу транспортных систем клеток ионных каналов, молекулярные механизмы обучения и памяти [11]. Белок S100 содержится в основном в глиальных клетках и в малых концентрациях - в ядрах нейронов. Он локализуется на пре- и постсинаптической мембране нейронов. В белом веществе белка S100 содержится в 3 раза больше, чем в сером [10]. Белок S100 является сенситивным маркером повреждения нервной ткани и снижения трофической функции нейронов у пациентов с различными неврологическими заболеваниями. Установлено достоверное повышение уровня аутоантител к белку S100 у больных погредиентной эпилепсией [12]. Доказано, что у больных резистентной эпилепсией имеется сенсибилизация не только к антигенам нейроглии - белку S100 и основному белку миелина, но и к ядерным нейроантигенам. Это, по мнению С.А.Громова и Л.В.Липатовой, при резистентной форме эпилепсии свидетельствует о более выраженном деструктивном процессе и нарушении процессов элиминации нейроантигенов из крови. Аутоиммунная реакция сопровождается разрушением оболочек аксона и глиальных клеток [13]. В работе C.Gurnett и соавт. (2003 г.) выявлены изменения, доказывающие возможность астроцитарного повреждения после эпилептического приступа у детей [14]. В экспериментальных моделях на животных определялось снижение содержания S100 в астроцитах после повторных эпилептических приступов, что предположительно объяснялось его повышением в экстрацеллюлярном пространстве [15]. NSE - фермент гликолитической цепи, который выявляется главным образом в нейронах и нейроэндокринных клетках нервной системы. Вследствие этого в результате повреждения клеток мозга наблюдается повышение уровня нейроспецифических энзимов и их изоферментов во внеклеточной среде. Поэтому о тяжести структурно-функциональных нарушений биомембран в центральной нервной системе (ЦНС) можно судить по степени повышения NSE в мозговой ткани. В результате деструкции клеток мозга увеличивается поступление NSE в кровь. В исследованиях, посвященных ишемическим инсультам у взрослых, выявлена корреляция между повышением уровня NSE в крови и выраженностью неврологического дефицита [16]. В работе Г.С.Рахимбаевой и соавт. (2011 г.) выявлено повышенное содержание NSE у взрослых больных с эпилептическим синдромом и обнаружена зависимость содержания NSE от частоты приступов. Обнаружена также корреляция между содержанием NSE и возрастом больных эпилепсией [17]. Аналогичные изменения NSE и белка S100 определялись в детской популяции при изучении течения клещевого энцефалита [18]. Противоречивые данные выявлены у взрослых при сравнении как изолированных, так и совместных показателей уровней белка S100 и NSE до и после приступов височной эпилепсии и эпилепсии другой локализации [19-22]. При анализе литературных данных мы обратили внимание на противоречивые данные о содержании НСБ в крови при эпилепсии, а также единичные сообщения по детской популяции. Отсутствуют данные о совместной динамике белка S100 и NSE в крови на разных стадиях течения эпилептического синдрома у детей. Концепция дисрегуляционной патологии нервной системы, в настоящее время активно разрабатываемая отечественными учеными, представляется нам крайне важной в аспекте комплексного подхода к пониманию динамики и этапности патологических процессов в нервной системе, возможности прогнозирования течения болезни и работы «на опережение». Очень многие положения этой концепции базируются на изучении тонких молекулярных и клеточных процессов, огромной экспериментальной составляющей [4]. Однако параметров, которыми может пользоваться практический врач в рутинной работе, еще недостаточно. Клиническое исследование, проведенное нами, направлено на выявление значимости показателей NSE и белка S100 крови на разных этапах течения симптоматической эпилепсии у детей, что может явиться отражением одного из компонентов дисрегуляционного процесса в ЦНС. Практическая необходимость использовать в клинической работе лабораторные показатели активности патологического процесса обусловлена трудностью выбора оптимальной терапевтической стратегии, основанного исключительно на «стандартных» клинико-анамнестических и электрофизиологических методах. Целью настоящей работы явился поиск лабораторных параметров, отражающих степень активности патологического процесса в ЦНС на разных стадиях течения симптоматических форм эпилептического синдрома. Материалы и методы Клинически были обследованы 18 детей в возрасте от 8 мес до 11 лет (соотношение мальчики : девочки - 2,2:1). Динамическое наблюдение с повторными лабораторными исследованиями осуществлялось в сроки от 8 мес до 5 лет. В исследовании проанализировано 44 пробы сыворотки венозной крови, исследовались уровни белка S100 и NSE. Лабораторные исследования проводились в фазу отсутствия контроля над эпилептическими приступами (в этот период проводился подбор антиконвульсантной терапии), затем в фазу регресса приступов (снижение частоты приступов на 50%) и наступления неполной ремиссии (регистрировалась только клиническая ремиссия) и, наконец, в фазу стойкой ремиссии. Забор крови для анализа не был приурочен к постприступному периоду. В исследование вошли дети с разными формами симптоматической эпилепсии, этиологическими факторами которой были перинатальная гипоксия-ишемия - 81% случаев, врожденные пороки развития (врожденная гидроцефалия, кортикальная дисплазия) - 6%, генетические синдромы (синдром Драве, синдром Дюлака) - 13%. Клинически пациенты характеризовались фокальными и вторично генерализованными моторными приступами, задержкой психомоторного развития разной степени выраженности. В 37,5% случаев имела место фармакорезистентная форма эпилепсии. К этой категории относились дети с генетическими синдромами, фокальной кортикальной дисплазией и последствиями тяжелой гипоксически-ишемической энцефалопатии перинатального периода. Клиническое неврологическое обследование проводилось по стандартным методикам. Лабораторное, нейрофизиологическое и инструментальное обследование проводилось рутинными методами. Уровень NSE и белка S100 определялся электрохемилюминесцентным иммуноанализом Cobas e601 (Roche). При интерпретации полученных результатов учитывали данные фирмы Roche Diagnostics (Швейцария) о пределе нормальных значений. Из материалов фирмы-производителя реагентов следует, что в 95% проб сывороток здоровых людей показатели NSE имеют значение ниже 17 нг/мл, а белка S100 - ниже 0,105 мкг/л. Результаты лабораторных исследований детей разделены на 3 группы по фазе течения эпилептического синдрома: • Первая группа (n=18) включала 2 подгруппы: - 1А подгруппа (n=13) - пациенты с неконтролируемыми эпилептическими приступами на этапе подбора антиконвульсантной терапии; - 1Б подгруппа (n=5) - пациенты с рецидивом эпилептических приступов (возобновление приступов после периода ремиссии) и/или ухудшением электроэнцефалографических параметров (появление новых фокусов эпилептиформной активности, увеличение ее индекса, появление новых форм патологической активности). • Вторая группа (n=17) - пациенты в фазе регресса эпилептических приступов, а также в фазе неполной или нестойкой ремиссии. • Третья группа (n=9) - пациенты в фазе стойкой и полной ремиссии. В работе анализировались концентрации двух НСБ в сыворотке крови - NSE и белок S100 в описанных группах пациентов. Сравнивались отклонения концентрации каждого белка от нормы (ΔS100, ΔNSE), выраженные в процентах для каждой группы больных, а также определялись соотношения полученных величин между собой. Статистическая обработка проводилась с использованием непараметрического U-критерия Манна-Уитни в программе Statistica 6.0. Статистическая достоверность результатов определялась при р<0,05. езультаты В 1-й группе в 84% случаев отмечалось повышение уровня обоих НСБ. Средний уровень ΔS100 в этой группе составлял 102,2% (от 0 до 433%, медиана 51%). Средний уровень ΔNSE составлял 67,7% (от 2 до 337%, медиана 50%). В 16% случаев (3 ребенка с фармакорезистентным течением приступов) регистрировалось изолированное повышение NSE на величину от 5 до 66% (в среднем - 33%). У данных пациентов этиологическими факторами эпилепсии являлись либо генетический синдром (синдром Драве, синдром Дюлака), либо врожденный порок головного мозга - фокальная кортикальная дисплазия. В 1А подгруппе, характеризовавшейся неконтролируемым течением эпилептических приступов, средняя ΔS100 составляла 132%, а средняя ΔNSE - 69,2%. За исключением описанных пациентов с генетическими синдромами средняя ΔS100 составляла 171,7%. Подгруппа 1Б, включавшая детей с рецидивами приступов или выраженной отрицательной динамикой электроэнцефалограммы, имела несколько иные показатели. Превалировало повышение показателей NSE над S100. Отмечалось повторное повышение прежде нормализованных уровней белка S100, хотя оно и не достигало значительного уровня. Значение средней ΔS100 составляло 24,6%, а средней ΔNSE - 63,8%. Характерно, что в 1Б подгруппе регистрировалась 5-кратная разница между показателями исследуемых белков (рис. 1). Во 2-й группе в 41% случаев уровень белка S100 не выходил за пределы референсных значений. Средний уровень ΔS100 составлял 18,5 (от 0 до 60%, медиана 16%), а средний уровень ΔNSE - 47,5% (от 0 до 79%, медиана 45%). В 53% случаев при одновременном повышении уровней обоих белков значения ΔNSE были в 1,5-2 раза выше, чем ΔS100. Лишь в одном случае (6%) превалировало повышение белка S100. Характерно, что в отличие от 1Б подгруппы разница между показателями обоих белков в каждом случае была меньше, чем в 5 раз, и показатели отличались в среднем 1,85 раза (рис. 2). В 3-й группе в 89% случаев показатели белка S100 не выходили за пределы референсных значений. Среднее значение ΔS100 составляло 0,5% (от 0 до 5%). Средний уровень ΔNSE составлял 10% (от 0 до 40%), что достоверно отличается от показателей 1 и 2-й групп (рис. 3). Выявленные суммарные показатели НСБ приведены в таблице. Обсуждение Клинические стадии эпилептического синдрома характеризовались строго определенными соотношениями между величинами ΔNSE и ΔS100. Так, стадия неконтролируемых приступов (1А подгруппа) сопровождается изменениями показателей белка S100 и NSE, свидетельствующих об активной фазе патологических процессов. Определение в крови повышенного уровня S100 свидетельствует о глиальном повреждении, на фоне чего происходит инициация апоптоза нейронов из-за нарушения трофических функций глии. Практически все показатели ΔS100 были свыше 50% (в среднем ΔS100 132%). Таким образом, для этой стадии у детей с симптоматической формой эпилепсии вследствие перинатального поражения головного мозга характерно повышение уровня белка S100>50% и повышение NSE разной степени выраженности. Что касается пациентов с фармакорезистентной эпилепсией на фоне генетических синдромов или фокальной кортикальной дисплазии, то выявленные нормальные уровни белка S100 при повышенных значениях NSE, вероятно, объясняются генетически обусловленными нарушениями электрогенеза нейронов головного мозга при отсутствии значимого нарушения гематоэнцефалического барьера, которое имеется при последствиях гипоксически-ишемического, геморрагического или травматического поражения ЦНС. При регрессе эпилептического синдрома (2-я группа) выявлялась тенденция к нормализации уровней обоих НСБ. В первую очередь - достоверно значимое снижение уровня белка S100 (среднее ΔS100 составляло 18,6%). Отсутствие достоверного снижения уровня NSE, вероятно, обусловлено продолжением инициированного ранее процесса апоптоза. При рецидиве эпилептических приступов, а также при субклинических ухудшениях электроэнцефалографических показателей отмечалось некоторое повышение уровней НСБ, однако эти изменения статистически недостоверны. Важно отметить, что характерным и статистически достоверным признаком рецидива является разница между ΔNSE и ΔS100, которая в этой подгруппе составляла 5,28 раза, а в группе регресса приступов (2-й группе) - только 1,85 раза (р<0,05); см. рис. 1, 2. Наконец, при достижении стойкой и полной ремиссии по приступам (3-я группа) отмечена практически полная нормализация показателей обоих НСБ. Максимальные значения ΔS100 и ΔNSE не превышали 5 и 45% соответственно. Достоверно значимое снижение уровня белка S100 и NSE по сравнению со 2-й группой может объясняться как прекращением активного процесса повреждения клеток, так и уменьшением в результате апоптоза размеров клеточного пула. В результате формируется новая функциональная система с иным уровнем саморегуляции. Выводы В результате работы получен комплекс лабораторных данных, позволяющий охарактеризовать каждую из трех фаз течения эпилептического синдрома (неконтролируемые приступы и их рецидив, регресс приступов, ремиссия) с позиций активности патологического процесса при формах симптоматической эпилепсии у детей, имеющей в основе дисфункцию гематоэнцефалического барьера. А. Фаза высокой активности: 1. Повышены оба НСБ в сыворотке крови. 2. Превышение белка S100 составляет 50% и более от референсных значений. 3. Пятикратная и более разница между повышенными показателями обоих НСБ в случаях невыполнения пункта 2. Б. Фаза низкой активности (фаза угасания активности, промежуточная фаза): 1. Превышение белка S100<50% от референсных значений или нормальные значения S100. 2. Разница между обоими повышенными показателями менее чем пятикратное. Превалирование уровня NSE над S100. 3. При нормальных значениях S100 изолированное повышение NSE>20% от референсных значений. В. Фаза компенсации патологического процесса: 1. Нормальные значения белка S100 и NSE или незначительное превышение в пределах 10% свыше референсных значений. Использование указанных критериев активности патологического процесса позволит определиться с выбором тактики лечения, степени агрессивности терапии и прогноза течения болезни.

About the authors

K. A Pugolovkin

Russian Rehabilitation Center “Childhood”

Email: pkirill-msk@mail.ru
142031, Russian Federation, Moscow region, pos. sanatoriia “Gorki Leninskie”

E. A Dombrovskaya

Russian Rehabilitation Center “Childhood”

142031, Russian Federation, Moscow region, pos. sanatoriia “Gorki Leninskie”

References

Supplementary files