Особенности содержания тау-протеина в крови больных рассеянным склерозом

Введение

Рассеянный склероз (РС) — самое распространенное демиелинизирующее заболевание центральной нервной системы, поражающее лиц молодого трудоспособного возраста и быстро приводящее к инвалидизации.

В последние годы изучение патогенеза РС, в частности механизмов развития необратимого неврологического дефицита, способствовало принципиальному изменению представлений об этих механизмах. Если в классической литературе демиелинизирующий процесс при РС в целом характеризовался относительной сохранностью осевых цилиндров, то сейчас широко обсуждается вопрос об участии аксонального повреждения в патогенезе РС как причины стойкого необратимого неврологического дефицита. Об этом свидетельствует и тот факт, что неврологические нарушения при РС коррелируют с атрофическими явлениями мозга. Повреждение аксона может быть связано не только с процессами, вызывающими демиелинизацию, но и с нарушением механизмов, обеспечивающих взаимодействие аксона и миелиновой оболочки (Jiménez-Jiménez F.J. et al., 2002; Волошина Н.П. и соавт., 2007; Евтушенко С.К., Москаленко М.А., 2009).

Учитывая, что при повреждении аксона развивается необратимый неврологический дефицит, возникает большая диагностическая и прогностическая необходимость определения времени вовлечения аксона в процесс и глубины его поражения при различных формах и типах течения РС. Однако, выявление повреждений вещества мозга только путем использования магнитно-резонансной томографии недостаточно, особенно на ранних этапах заболевания. Поэтому ведутся поиски новых методов определения повреждения аксонов (Geurts J.J., Barkhof F., 2008).

Предложено в виде маркера раннего аксонального повреждения использовать тау-протеин. Во многочисленных экспериментальных работах показано, что физиология и морфология нейрона во многом определяется архитектурой его цитоскелета. Тау-протеин участвует в создании микротрубочек цитоскелета нейрона, регуляции роста аксонов и дендритов, а также принимает участие в проведении потенциала действия (Brandt R.,1996; Hirano A., 1997).

Способность тау-протеина регулировать рост аксонов и дендритов зависит от уровня его фосфорилирования, которое может играть и патологическую роль. В качестве физиологического эффекта нормально фосфорилированного тау-протеина является стимуляция роста нейрона, регуляция аксонального транспорта, управление динамикой сборки и поддержание стабильности микротрубочек. Гиперфосфорилирование этого белка манифестирует агрегацией с образованием токсичных олигомеров, выходом его из микротрубочек с дальнейшей дезорганизацией последних, что в результате способствует апоптозу нейрона за счет развития гипоксии и оксидантного стресса. Последнее определяется тем, что в митохондриях, лишенных бесперебойной доставки по микротрубочкам субстратов окисления и кислорода, наступает разобщение дыхательной цепи.

В норме тау-протеины идентифицированы исключительно в нейронах, а в условиях патологии они определяются в нейроглии и других тканях и жидкостях (Drubin D.G., Kirschner M., 1986; Goedert M. et al., 1991; Avila J. et.al., 2004; Carneiro L.А. et al., 2008).

Эти данные экспериментов побудили клиницистов исследовать связанный с микротрубочками тау-протеин в цереброспинальном ликворе и плазме крови у больных РС. Однако данные по использованию этого белка как маркера раннего аксонального повреждения оказались довольно противоречивыми.

Одними исследователями показано статистически достоверное повышение уровня тау-протеина в цереброспинальной жидкости при всех типах течения заболевания (Волошина Н.П. и соавт., 2009).

M. Terzi и соавторы (2007) нашли у больных РС достоверное повышение количества тау-протеина в ликворе по сравнению с контролем (238,66±23,74 пг/ мл и 93,65±8,21 пг/ мл соответственно). Они пришли к заключению, что высокий уровень тау-протеина может являться ранним маркером аксонального повреждения, и этот маркер может быть использован для осуществления мониторинга результатов терапии, направленной на предотвращение повреждения аксона у больных РС.

A. Martínez-Yélamos и соавторы (2004) отмечают, что тау-протеин является маркером повреждения аксонов и его повышение позволяет прогнозировать время развития следующего рецидива и осуществлять краткосрочные прогнозы исходов у пациентов с рецидивирующе-ремиттирующим рассеянным склерозом.

Н. Bartosik-Psujek и J. Archelos (2004) обследовали 114 пациентов с PC, 79 — с другими воспалительными заболеваниями нервной системы и 60 — с невоспалительными неврологическими заболеваниями. Подтверждая, что тау-протеин может являться маркером тяжести течения PC, они отмечают, что воспаление может быть, по крайней мере, частично ответственно за аксональное повреждение, наблюдаемое при PC.

Другие авторы, применяя те же методы исследования, пришли к выводу, что тау-протеин не может быть маркером поражения аксонов у больных PC, поскольку они не нашли различий в концентрации тау-протеина между контрольной группой и пациентами, а также не нашли различий в зависимости от особенностей течения заболевания, его тяжести и продолжительности (Jiménez-Jiménez F.J. et al., 2002; Zaffaroni M., 2006).

Объект и методы обследования

Нами обследовано 50 пациентов с PC, из них — 38 женщин и12 мужчин. По течению заболевания состав участников исследования был следующим: ремиттирующий тип течения PC — у 24, вторично-прогрессирующий тип PC — у 21 и первично-прогрессирующий тип PC — у 5 пациентов.

По преимущественной локализации очагов поражения у 45 больных была цереброспинальная форма РС. У 5 участников исследования выявлен дебют РС с изолированным ретробульбарным невритом (РБН).

Функциональное состояние пациентов, оцененное по шкале оценки тяжести EDSS (Expanded Disability Status Scale), предложенной в 1983 г. J.F. Kurtzke, составило у 38 больных <5 баллов (умеренные признаки инвалидизации и умеренная зависимость от посторонних) и у 12 — ≥5 баллов (значительная зависимость от посторонних).

Возраст больных находился в пределах 28–32 лет и в среднем составил 29,11± 2,24 года.

Группу контроля составили 20 пациентов без признаков повреждения центральной нервной системы.

Для определения содержания тау- протеина в сыворотке крови человека нами применялся иммунофлуоресцентный метод (Zemlan P.F., 2003). Этот метод дает возможность выявления субклеточного компонента с помощью специфической иммунологической реакции. Он обладает высокой специфичностью и чувствительностью. Были использованы стандартные наборы производства фирмы «Sigma» (США).

Данный метод дает возможность как качественного визуального описания особенностей распределения оптической плотности тау-протеина у каждого пациента, так и количественного определения уровня тау-протеина в сыворотке крови.

Оценка интенсивности флуоресцентного свечения проводилась путем измерения оптической плотности, расчет которой проводился в условных относительных единицах (OD) с применением десятичного логарифма:

D=lg F_o/F_τ,

то есть оптическая плотность является отношением плотности фонового свечения (F_o) к плотности свечения конгломерата тау-протеина (F_τ).

На каждом фотоизображении, после оцифровывания, с помощью гистографического метода определялась оптическая плотность любого пикселя, выделенной площади или всего изображения. После этого строилась калибровочная кривая зависимости оптической плотности от концентрации рекомбинантного тау- протеина в калибровочных пробах и с ее помощью определялась концентрация тау-протеина в исследуемых образцах. Концентрация выражается в пикограммах на миллиметр (пг/мл).

Результаты и их обсуждение

Результаты проведенных исследований показали, что у больных РС имеется достоверное повышение содержания тау-протеина в сыворотке крови. В контрольной группе уровень тау-протеина составил 0,1±0,01 OD, а у больных РС — достиг 0,87±0,07 OD.

Гендерный анализ показал, что у мужчин статистически достоверно выше содержание тау-протеина (0,97±0,06 OD) по сравнению с женщинами (0,85±0,04 OD).

Анализируя зависимость содержания тау-протеина от функционального состояния больных и скорости развития их инвалидизации, которая во многом обусловлена поражением аксонов, нами установлена достоверная зависимость этих показателей. У больных с инвалидностью <5 баллов по шкале EDSS содержание тау-протеина в плазме крови составило 0,80±0,04 ОD, а у больных, имеющих ≥5 баллов по шкале EDSS, этот показатель был 0,96±0,05 OD.

Содержание тау-протеина зависит и от варианта течения заболевания. Имеются достоверные различия (p<0,05) между содержанием этого протеина у больных с ремиттирующим типом (0,83±0,03 OD) и первично- прогрессирующим типом течения РС (0,90±0,04 OD). При сравнении больных с первично- прогрессирующим и вторично- прогрессирующим типом течения РС отмечается лишь незначительная тенденция к более низкому содержанию тау-протеина у пациентов с вторично- прогрессирующим типом (0,89±0,03 OD).

У больных с цереброспинальной формой РС содержание тау-протеина в плазме крови составило 0,86±0,03 OD. В дебюте у 5 больных РС отмечался клинически изолированный синдром в виде РБН. Содержание тау-протеина у этих пациентов также было повышено и составило 0,6±0,06 OD. Таким образом, аксональные повреждения наблюдаются на самых ранних стадиях заболевания РС, а, возможно, и на субклиническом этапе.

У пациентов с более высоким содержанием тау-протеина наблюдается и более ускоренное развитие инвалидности на 1 балл по шкале EDSS. В период обострения заболевания отмечается повышение тау-протеина в плазме крови, что может указывать на прогредиентность дегенеративного процесса.

Клинические данные не всегда соответствуют уровню содержания тау- протеина в плазме крови. У 3 больных, где дефицит двигательных нарушений составил <5 баллов по шкале EDSS, отмечалось значительное повышение концентрации тау-протеина до 1,0±0,6. Однако анализ показал, что у этих больных были множественные очаги демиелинизации, локализованные больше в немых зонах, и выраженная атрофия коры полушарий мозга.

Выводы

1. Повышенный уровень тау-протеина в плазме крови может являться ранним биологическим маркером аксонального повреждения нервной системы у больных РС.

2. Этот маркер может быть использован для осуществления мониторинга течения заболевания, его прогноза и результатов лечения.

Адрес для переписки:
Гапонов Иван Константинович
61068, Харьков, ул. Академика Павлова, 46
ГУ «Институт неврологии, психиатрии и наркологии АМН Украины»

Ссылки

• 1. Волошина Н.П., Егоркина О.В., Лекомцева Е.В и др. (2009) Тепловой белок тау — как маркер аксонального повреждения головного мозга. Укр. вісн. психоневрології, Т.17, вип. 4(61): 3–5.
• 2. Волошина Н.П., Негрич Т.И., Негреба Т.В. и др. (2007) Особенности дебютов при рецидивирующем течении рассеянного склероза. Укр. вісн. психоневрології, Т.5, вип. 1(50): 29–35.
• 3. Евтушенко С.К., Москаленко М.А (ред.) (2009) Рассеянный склероз у детей (клиника, диагностика, лечение). Руководство для врачей. Киев, 250 с.
• 4. Avila J., Lucas J.J., Perez M., Hernandez F. (2004) Role of tau protein in both physiological and pathological conditions. Physiol. Rev., 84(2): 361–384.
• 5. Bartosik-Psujek H., Archelos J. (2004) Tau protein and 14-3-3 are elevated in the cerebrospinal fluid of patients with multiple sclerosis and correlate with intrathecal synthesis of IgG. J. Neurol., 251(4): 414–420.
• 6. Brandt R. (1996) The tau proteins in neuronal growth and development. Front. Biosci., 1: d118–130.
• 7. Carneiro L.A., Magalhaes J.G., Tattoli I. et.al. (2008) Nod-like proteins in inflammation and disease. J. Pathol., 214(2): 136–148.
• 8. Drubin D.G., Kirschner M.W. (1986) Tau protein function in living cells. J. Cell Biol., 103(6 Pt. 2): 2739–2746.
• 9. Geurts J.J., Barkhof F. (2008) Grey matter pathology in multiple sclerosis. Lancet Neurol., 7(9): 841–851.
• 10. Goedert M., Crowther R.A., Garner C.C. (1991) Molecular characterization of microtubule-associated proteins tau and MAP2. Trends Neurosci., 14(5): 193–199.
• 11. Hirano A. (1997) Neurons and astrocytes. In: R.L. Davis R., D.M. Robertson (Eds.). Textbook of Neuropathology. 3rd ed. William & Wilkins, Baltimore, р. 1–109.
• 12. Jiménez-Jiménez F.J., Zurdo J.M., Hernanz A. et.al. (2002) Tau protein concentrations in cerebrospinal fluid of patients with multiple sclerosis. Acta Neurol. Scand., 106(6): 351–354.
• 13. Kurtzke J.F. (1983) Rating neurologic impairment in multiple sclerosis: an expanded disability status scale (EDSS). Neurology, 33(11): 1444–1452.
• 14. Martínez-Yélamos A., Saiz A., Bas J. et.al. (2004) Tau protein in cerebrospinal fluid a possible marker of poor outcome in patients with early relapsing — remitting multiple sclerosis. Neurosci. Lett., 363(1): 14–17 .
• 15. Terzi M., Birinci A., Cetinkaya E., Onar M.K. (2007) Cerebrospinal fluid total tau protein levels in patients with multiple sclerosis. Asta Neurol. Scand., 115(5): 325–330.
• 16. Zaffaroni M. (2003) Biological indicators of the neurodegenerative phase of multiple sclerosis. Neurol. Sci., 24(Suppl. 5): s279–282.
• 17. Zemlan P.F. (2003) Method of detecting axonallyderived protein tau in patients with traumatic CNS injury.US Patent 6589746 (http://www.patentstorm.us/patents/6589746.html).