Цитокины
Данные экспериментальных и клинических исследований подтверждают, что нейровоспаление является отличительной чертой эпилептического очага при рефрактерной эпилепсии. Цитокины имеют решающее значение в иммунной регуляции. Активация цитокинов и множественных путей играет важную роль в развитии хронического нейровоспаления при эпилепсии. Недавние исследования показали решающий вклад глиальных клеток (астроцитов и микроглии) в продукцию провоспалительных цитокинов. Наиболее часто изучаемые IL- 1β , IL-6 и TNF- α, как правило, являются потенциальными медиаторами невропатологии эпилепсии. Интересно отметить, что уровень экспрессии воспалительных цитокинов варьирует в зависимости от причины и периода эпилепсии. Например, уровень провоспалительных цитокинов в сыворотке повышался после повторных припадков, особенно в случаях впервые возникшего рефрактерного эпилептического статуса или эпилептического синдрома, связанного с фебрильной инфекцией. Уровни IL-6 и TNF- α в сыворотке были обнаружены с повышенной экспрессией в течение 48 часов у детей с острыми афебрильными судорогами.. Повышенная экспрессия уровней этих цитокинов при острых приступах была связана с более молодыми пациентами в начале заболевания. Результат показал, что более молодые пациенты демонстрировали более сильные воспалительные реакции на судороги. Корреляционный анализ показал, что сывороточные уровни IL-1 β были достоверно связаны с тяжестью заболевания у детей с эпилепсией. Этот набор данных подчеркивает, что сывороточный IL- 1β может представлять собой биомаркер эпилепсии как продолжающегося нейровоспаления. Обсервационное исследование показало, что уровни IL-6 как в сыворотке, так и в ЦСЖ были повышены при рефрактерном эпилептическом статусе и острых припадках. Уровни IL-6 нормализовались после лечения тоцилизумабом, и клинические симптомы эпилепсии ослабли в своей выраженности. Это явление подтверждает, что IL-6 является потенциально полезным биомаркером воспаления и мерой терапевтического ответа при этом клиническом случае.
Экспрессия IL- 1β повышает восприимчивость к эпилепсии и возбудимость нейронов за счет прямого ингибирования рецептора ГАМК А ( GABA-A) и стимулирования фосфорилирования субъединицы NR2B рецептора NMDA. Низкие концентрации IL- 1β могут оказывать противоэпилептическое действие, ограничивая внутриклеточный Ca 2+ и усиливая ГАМКергическую передачу. Комплекс IL-6 и рецептор IL-6 может запускать передачу сигналов gp130, что может нарушать холинергическую и ГАМКергическую передачу нейронов гиппокампа. Снижение внеклеточного Ca 2+уровни могут блокировать сверхэкспрессию IL-6. TNF- α может активировать два рецептора (p55 и p75). Низкие концентрации TNF- α запускают киназу 1, регулирующую сигнал апоптоза, посредством пути р55 и вызывают апоптоз нейронов после судорог. Высокие концентрации TNF- α могут играть противоэпилептическую роль через путь р75, связанный с активацией системы ядерного фактора каппа-В (NF- κB ). Однако эти результаты основаны на исследованиях на животных, в то время как цитокины при эпилепсии человека еще предстоит изучить, поскольку цитокины могут быть обнаружены только в крови или спинномозговой жидкости. Дальнейшие вопросы, которые необходимо решить, - это степень, в которой цитокины связаны с эпилепсией человека, и могут ли эти пути быть заблокированы иммуномодулирующей терапией.
Молекулы межклеточной адгезии
Как структурно родственные члены семейства супергенов иммуноглобулинов, молекулы межклеточной адгезии (ICAM) организуют различные соединения между клетками и внеклеточным матриксом, которые опосредуют клеточные сигнальные каскады при воспалении. Из пяти идентифицированных ICAM растворимая молекула межклеточной адгезии 1 (sICAM-1) является наиболее широко изученным медиатором воспаления и активируется у пациентов с эпилепсией.По сравнению с резистентной к лекарственным препаратам эпилепсией уровень sICAM-1 в сыворотке был повышен при рефрактерной к лекарственным препаратам эпилепсии. sICAM-5 является своего рода нейрон-специфическим противовоспалительным белком, который играет важную иммунодепрессивную роль при воспалительных заболеваниях нейронов. sICAM-5 также можно обнаружить в крови, что может служить биомаркером для выявления воспалительной реакции при эпилепсии. Концентрация sICAM-5 в крови снижается у пациентов с эпилепсией. Уровни Т-тимуса и регулируемых активацией хемокинов (TARC) имеют тенденцию к росту при эпилепсии. Отношение TARC к sICAM-5 предоставляет биомаркеры крови для рефрактерной эпилепсии и может быть использовано для отличия эпилепсии от нормального контроля.
Другая молекула клеточной адгезии в суперсемействе иммуноглобулинов, молекула адгезии сосудистых клеток (VCAM), является маркером, в основном экспрессируемым на поверхности эндотелиальных клеток, которые в основном регулируют адгезию лейкоцитов и трансэндотелиальную миграцию, которая опосредует процесс сосудистого воспаления. Растворимые молекулы сосудистой адгезии (sVCAM) отражают паренхиматозное воспаление при эпилепсии. Клинические исследования продемонстрировали активацию sVCAM в сыворотке и спинномозговой жидкости у пациентов с эпилепсией. Уровни sVCAM-1 в спинномозговой жидкости и сыворотке sVCAM-1 были выше в группе эпилепсии, чем в группе неврозов. Кроме того, существуют более высокие концентрации sVCAM-1 в спинномозговой жидкости и сыворотке sVCAM-1 при лекарственно-резистентной эпилепсии по сравнению с лекарственно-чувствительной эпилепсией. ЦСЖ и sVCAM-1 в сыворотке указывают на возможность резистентной к лекарствам эпилепсии и могут быть прогностическими биомаркерами эпилепсии.
Многообещающие разработки были сделаны в отношении цитокинов крови как биомаркеров, отражающих нейровоспаление при эпилепсии, но следует соблюдать осторожность. У этих типов измерений есть несколько недостатков. Во-первых, трудно продемонстрировать, что биомаркеры крови достоверно отражают степень и степень воспаления головного мозга. Во-вторых, судороги влияют на уровни цитокинов в сыворотке крови, которые могут повышаться или снижаться в зависимости от судорог. В-третьих, поскольку период полувыведения многих воспалительных цитокинов быстрый, их уровни в крови различаются, и их трудно точно определить. Измерения СМЖ воспалительных молекул будут напрямую отражать воспаление головного мозга, высвобождаемое из эпилептической зоны. Однако эти образцы обычно не доступны. Таким образом, анализ внеклеточных везикул сыворотки (EVs), полученных из клеток нейронов и глии, привлек значительное внимание, поскольку их можно измерить с помощью неинвазивного подхода.
Сывороточные воспалительные экзосомы
Экзосомы воспаления ( EVs) головного мозга проникают через ГЭБ и также могут быть обнаружены в периферической крови. Эти экзосомы , происходящие из нейронов, астроцитов и микроглии (NDEV, ADEV и MDEV), обогащены несколькими специфическими для заболевания белками и/или микрорибонуклеиновыми кислотами (миРНК). Следовательно, сывороточные EV представляют собой набор ценных биомаркеров, которые неинвазивно определяют функцию мозга и прогрессирование заболеваний головного мозга. Ян ( Yan et.al.) и его коллеги исследовали EV, полученные из микроРНК плазмы, у 40 пациентов с мезиальной височной эпилепсией со склерозом гиппокампа (mTLE-HS) и у 40 здоровых контролей . Экспрессия более 50 микроРНК EV была ненормальной в плазме этих пациентов по сравнению со здоровым контролем. В EV от пациентов с mTLE-HS количество миР-3613-5p и миР-6511b увеличилось в 11 и 2 раза соответственно.Другие 48 микроРНК показали подавление.Значительно уменьшилось количество миРНК пяти кандидатов EV, включая миР-4668-5p, миР-8071, миР-197-5p, миР-4322 и миР-6781-5p. Доказательства показали, что они были вовлечены в развитие судорог при mTLE-HS. Среди этих микроРНК миР-8071 EV плазмы дифференцировала mTLE-HS от здоровых контролей с чувствительностью 83,3% и специфичностью 96,7%. Кроме того, миР-8071 хорошо ассоциировалась с тяжестью припадков. Следовательно, миР-8071 EV плазмы может представлять собой ключевой диагностический и прогностический маркер для TLE-HS.Другие клинические отчеты показали плазменные миР-27a-3p, миР-328-3p и миР-654-3p в экзосомах в качестве диагностических маркеров с благоприятной чувствительностью и специфичностью у пациентов с височной эпилепсией. В частности, мишени трех микроРНК были связаны с сигнальными путями апоптоза нейронов и факторами роста, участвующими в воспалении. Примечательно, что анализ подтипов экзосом, полученных из астроцитов, в сыворотке привлек значительное внимание для оценки воспаления головного мозга.
Активация экзосом воспалительных астроцитов типа A1, положительных по глиальному фибриллярному кислому белку (GFAP-), играет важную роль в воспалительных и нейродегенеративных заболеваниях ЦНС у человека. Новые результаты подтверждают, что астроциты типа A1 секретируют нейрональные токсические медиаторы, которые являются патогенетически важными при нейродегенеративных заболеваниях человека.Несколько исследований показали , что активированные воспалительные астроциты А1-типа генерируют провоспалительные цитокины в эпилептическом гиппокампе. Однако мало что было сделано для изучения подтипов A1 и A2 экзосом, происходящих из астроцитов, у пациентов с эпилепсией. Исследования подтипов экзосом, полученных из астроцитов, в крови пациентов с эпилепсией могут дополнительно помочь в оценке возникновения или прогрессирования нейровоспаления и мониторинге эффектов противовоспалительного лечения. Необходимы дополнительные исследования роли экзосом в патофизиологии эпилепсии.
Комплекс воспаления
Растущее количество данных свидетельствует о том, что сложные сигнальные пути участвуют в эксайтотоксичности нейронов и прогрессирующей потере клеток во время эпилепсии, в частности, это такие как трансформирующий фактор роста- (TGF-) β , рецептор интерлейкина- (IL-) 1 / Toll-подобный рецептор (TLR) , и сигнальные пути циклооксигеназы-2 (ЦОГ-2). Инфламмасома представляет собой мультипротеиновый комплекс, недостаточно изученный в качестве новой мишени нейровоспаления при эпилепсии. Он в основном состоит из NOD-подобного рецепторного белка (NLRP), пятнистоподобного белка апоптоза (ASC) и каспазы 1 (CASP1), которые считаются ключевыми платформами воспалительного сигнального пути. Компоненты воспаления NLRP3, наиболее широко изученные, в основном активируются и экспрессируются в микроглии и астроцитах после окислительного стресса, гипоксии или ацидоза. CASP1 может активироваться взаимодействием между NLRP3 и ASC, что приводит к продукции воспалительных цитокинов, таких как IL- 1β , IL-18 и TNF- α , которые запускают каскад воспалительной реакции. Путь воспаления NLRP3/ASC/каспаза-1 приводит к эпилептическому апоптозу нейронов, тем самым способствуя эпилептогенезу и в конечном итоге приводя к судорогам и рецидивам. В отличие от NLRP3, NLRP1 в основном экспрессируется в нейронах. Активация воспалительного компонента NLRP1 генерирует каспазу 1 и приводит к запрограммированной гибели клеток, называемой «пироптотической смертью». Клинические исследования показали , что у пациентов с TLE, NLRP3 и nlrp1 инфламмасома являются повышалась , и они связаны с повышенной гиппокампа экспрессии каспазы 1 и IL-1 & beta .Фармакологическое ингибирование nlrp1, NLRP3 или каспазы 1 может уменьшить частоту и тяжесть приступов в TLE крыс. Компоненты инфламмасомного пути могут быть полезны в качестве биомаркеров нейровоспалительной эпилепсии и новых мишеней противоэпилептогенных стратегий у пациентов с височной эпилепсией, в то время как переход от исследований на животных к клиническим испытаниям требует дальнейшего изучения, учитывая, что лекарственное лечение эпилепсии человека сложнее, чем модели животных.
Маркеры визуализации мозга
Белок-транслокатор 18 кДа (TSPO) - периферический бензодиазепиновый рецептор на внешней митохондриальной мембране микроглии и реактивных астроцитов , активируется активированной микроглией и реактивными астроцитами, что является многообещающим биомаркером нейровоспаления что показывают данные TSPO-PET. Позитронно-эмиссионная томография (PET) TSPO является наиболее широко изучаемым неинвазивным методом визуализации для лучшей характеристики нейровоспалительных процессов, лежащих в основе эпилепсии. TSPO повышалась у пациентов с TLE, неокортекса эпилепсии, и лекарственной устойчивостью эпилепсии, а также в животных моделях. Изменения в его выражении свидетельствуют о другом состоянии эпилепсии. Экспрессия TSPO достигает пика в подострой фазе (1-2 недели) после начала эпилепсии и поддерживает определенный уровень концентрации в хронической фазе, что позволяет предположить, что воспаление, опосредованное микроглией, участвует в возникновении и сохранении эпилепсии, которые могут быть дополнительно исследованы с помощью PET. Например, исследование пациентов с неокортикальной фронтальной эпилепсией с помощью 11PEТ-трассер C-PK11195 TSPO показали, что воспалительные реакции в головном мозге продолжались примерно 36 часов после припадка, а области воспаления были локализованы вместе с лобной эпилептогенной зоной. Использование 11 C-PBR28 трассера, исследование показало , что увеличение поглощение мозга трейсер было видно в ипсилатеральном гиппокампе к фокусу припадков , чем у пациентов с контралатеральной TLE, включая пациент с мезиальным височным склерозом (МТС). Чтобы быть более точным, TSPO PEТ может in vivo количественно определять пространственно-временной профиль активации микроглии у пациентов с эпилепсией и на моделях крыс, индуцированных SE.
МРТ с усилением гадолиния (Gd-)
Утечка компонентов плазмы во внеклеточную среду нейронов приводит к прогрессированию нейровоспаления и повышению возбудимости коры. Повышенную сосудистую проницаемость («протекание») поврежденного ГЭБ можно измерить с помощью МРТ с усилением гадолиния (Gd). В нормальных условиях контрастные вещества на основе гадолиния не проникают через интактный BBB. Тем не менее, они могут проникать из крови в ткани головного мозга даже при возникновении простых повреждений гемато- энцефалического барьера (BBВ). Таким образом, контрастные вещества, просочившиеся из кровотока, могут быть обнаружены и количественно оценены с высоким пространственным разрешением.
Магнитно-резонансная спектроскопия
MRS может оценить нейрохимические изменения в заданных областях мозга и предоставить метаболическую или воспалительную информацию о нейронах и нейроглиальных клетках in vivo без инвазивного вмешательства. Протонная MRS ( 1 H-MRS) является одним из наиболее распространенных методов MRS, и она может обнаруживать и количественно определять эндогенные метаболиты, включая N-ацетиласпартат (NAA, маркер состояния и целостности нейронов), холин (Cho, маркер целостности и обмена мембран), креатин (Cr, маркер энергетического метаболизма), мио-инозитол (Ins, маркер целостности глиальных клеток) и глутамат + глутамин (Glx, связанный с возбуждающей нейротрансмиссией). 1H-MRS можно использовать для измерения нейровоспаления, а его молекулярно-биохимический принцип обнаружения можно использовать для выявления нейровоспаления у пациентов с эпилепсией.
Исследование продемонстрировало значительное снижение соотношений NAA/Cr и NAA/(Cr + Cho) в гиппокампе, ипсилатеральном эпилептической зоне, у структурированных МРТ-негативных пациентов с височной эпилепсией. Патологический исход резецированного гиппокампа предполагает нейровоспаление. Магнитно-резонансная спектроскопия и термометрия (MRS-t) представляет собой температурную визуализацию, которая в настоящее время изучается, и этот метод можно использовать для мониторинга воспалительной реакции эпилептических поражений. В то же время при нейровоспалении соответственно увеличиваются метаболические потребности мозговой ткани, что может тормозить механизм охлаждения мозга и повышать температуру мозговой ткани на 1-2°С выше центральной температуры. Следовательно, MRS-t можно использовать для мониторинга нейровоспаления при эпилепсии и его реакции на лечение.
Воспаление головного мозга при эпилепсии основано на многомерных системах, сочетающих фенотипические, молекулярные переменные, нейровизуализацию и невропатологию. Поскольку различные биомаркеры из крови и нейровизуализации могут нести дополнительную информацию, слияние многомерных и мультимодальных характеристик биомаркеров может быть многообещающим вариантом для повышения точности идентификации воспаления головного мозга у людей. Комплексная оценка многомерных панелей биомаркеров предоставит обширную информацию и поможет принять решение у пациентов с эпилепсией.
Добавить комментарий