Preview

Реабилитология

Расширенный поиск

Перспективные биомаркеры нарушения проницаемости гематоэнцефалического барьера в реабилитации детей с перинатальным гипоксическиишемическим поражением центральной нервной системы

https://doi.org/10.17749/2949-5873/rehabil.2024.9

Содержание

Перейти к:

Аннотация

Актуальность. Диагностика, лечение и реабилитация новорожденных с повреждением тканей центральной нервной системы (ЦНС) являются актуальной проблемой современного медицинского сообщества. Ранняя диагностика гипоксически-ишемических нарушений ЦНС – ключевой элемент в стратегии ведения новорожденных с выявленной асфиксией. Поиск чувствительных и специфичных диагностических инструментов позволит улучшить прогноз исхода заболевания и эффективность проводимой реабилитации.

Цель: выделить перспективные сывороточные биомаркеры повреждения тканей головного мозга для скрининга и мониторинга состояния новорожденных.

Материал и методы. Поиск публикаций проведен автоматически в научных базах данных PubMed/MEDLINE, Google Scholar, ScienceDirect и электронной библиотеке eLibrary, а также вручную в поисковых системах Яндекс, Google. Последующий отбор исследований выполнен с учетом рекомендаций PRISMA. Из обнаруженных 3778 публикаций в обзор включены 52.

Результаты. Представлены перспективные биомаркеры повреждения головного мозга, определяемые в сыворотке крови у новорожденных: дипептидилпептидаза-4, ряд цитокинов, нейронспецифичная енолаза (НСЕ), бутилкарнитин, кальций-связывающий белок B S100 (S100B), F2-изопростаны, ядросодержащие эритроциты, а также некоторые другие биомаркеры, изменение уровня которых коррелировало с выраженностью нарушения тканей ЦНС.

Заключение. Дисфункция гематоэнцефалического барьера вызывает появление в сыворотке крови высокоспецифичных белков повреждения нейронов и глии, в частности S100B и НСЕ, которые можно определить как биомаркеры. Необходимо расширять доказательную базу и валидацию использования указанных биомаркеров с целью последующего внедрения в клинические рекомендаций по ведению пациентов с повреждением тканей ЦНС в раннем постнатальном периоде для своевременной диагностики и коррекции реабилитационных мероприятий.

Для цитирования:


Александров А.Г., Петренко Д.А. Перспективные биомаркеры нарушения проницаемости гематоэнцефалического барьера в реабилитации детей с перинатальным гипоксическиишемическим поражением центральной нервной системы. Реабилитология. 2024;2(2):207-215. https://doi.org/10.17749/2949-5873/rehabil.2024.9

For citation:


Aleksandrov A.G., Petrenko D.A. Promising biomarkers of blood-brain barrier permeability impairment in rehabilitation of infants with perinatal hypoxic-ischemic central nervous system injury. Journal of Medical Rehabilitation. 2024;2(2):207-215. (In Russ.) https://doi.org/10.17749/2949-5873/rehabil.2024.9

ВВЕДЕНИЕ / INTRODUCTION

Возникновение перинатальных гипоксически-ишемических повреждений центральной нервной системы (ЦНС) у новорожденных являются крайне актуальной проблемой для медицинского сообщества, т.к. представляют собой одну из наиболее частых причин заболеваемости и смертности детей неонатального периода и раннего возраста [1–3]. Ввиду еще не сформировавшейся системы антиоксидантной защиты головной мозг (ГМ) плода и новорожденного особенно уязвим к многочисленным эндо- и экзогенным факторам, приводящим к окислительному стрессу с образованием свободных радикалов. Дисбаланс гомеостаза антиоксидантных систем возникает при рождении у всех новорожденных как следствие гипероксического воздействия при переходе от внутриутробной среды с пониженной концентрацией кислорода к внеутробной жизни [4][5]. В еще большей степени подвержены патологическому действию свободных радикалов нейрональные структуры недоношенных детей [6].

Поиск более точных диагностических инструментов для выявления повреждений структур ГМ привел к исследованиям ряда биомаркеров неонатального повреждения ГМ, обнаруживающихся в сыворотке крови при повышении проницаемости гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) [7][8]. ГЭБ – сложная защитно-регуляторная структура ГМ, нейроваскулярная единица которого представлена эндотелием капилляров ГМ, астроцитами, нейронами, перицитами [8]. Плотные межклеточные контакты между эндотелиоцитами позволяют обеспечивать избирательную проницаемость ГЭБ. В случае ишемического или инфекционного поражения ГМ неотъемлемым компонентом патогенеза становится нарушение проницаемости ГЭБ: разрушаются плотные межклеточные контакты и происходит дисрегуляция активности транспортных белков. Вследствие этого ГЭБ перестает быть препятствием для прохождения молекул из системного кровотока как в ГМ, так и в обратном направлении [8–10].

Резкое патологическое увеличение проницаемости называется «прорывом» ГЭБ и приводит к попаданию в сосудистое русло нейроспецифичных белков (НСБ), которые в норме не обнаруживаются в крови. Таким образом, НСБ можно использовать в качестве периферических маркеров повреждения ГЭБ с целью улучшения диагностики с последующей своевременной коррекцией реабилитационных мероприятий [5][9][11].

Цель – выделить перспективные сывороточные биомаркеры повреждения тканей ГМ для скрининга и мониторинга состояния новорожденных.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ / MATERIAL AND METHODS

Стратегия поиска / Search strategy

Поиск публикаций проведен автоматическим и ручным способами. Автоматический поиск выполняли в международных научных базах данных PubMed/MEDLINE, ScienceDirect, Google Scholar, а также в электронной библиотеке eLibrary. Глубина автоматического поиска составила 20 лет. Ручной поиск осуществлен каждым исследователем отдельно в поисковых системах Google и Яндекс. Критерием отбора исследований являлась релевантность публикации заявленной цели обзора.

Использовали ключевые слова и словосочетания на русском и английском языках: «гипоксически-ишемическое повреждение», «головной мозг», «биомаркеры», «сыворотка», “hypoxic ischemic injury”, “brain”, “biomarkers”, “serum”. Затем отсеивали публикации, не связанные с новорожденными, с помощью запросов «новорожденные», “newborn”, а также исследования, которые не относились к клиническим, с помощью ключевых слов «животные», «мыши», «крысы», “animal”, “mice”, “rat”.

Отбор исследований / Selection of publications

Отбор исследований осуществлен с учетом рекомендаций PRISMA [12] (рис. 1). Всего обнаружено 3778 публикаций по изучению биомаркеров повреждения ГМ. После отбора работ, посвященных только новорожденным, в дальнейший анализ было включено 1152 статьи. Примечательно, что в результаты поиска попадали неклинические исследования, что, вероятно, связано с достаточным количеством испытаний на лабораторных животных. По всей видимости, в таких исследованиях слово “newborn” используют по отношению к потомству лабораторных животных. После введения дополнительного оператора поиска NOT с добавлением слов, позволяющих отсеять исследования на животных, данная проблема была решена.

Рисунок 1. Блок-схема отбора публикаций с учетом рекомендаций PRISMA
(англ. Preferred Reporting Items for Systematic reviews and Meta-Analyses)

Figure 1. PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic reviews
and Meta-Analyses) workflow for selection of publications

На следующем этапе проводили отсев дублирующих публикаций: исключено 125 статей. Остальные источники проверяли на предмет наличия полнотекстовой версии. Среди всех работ только в 898 случаях был найден полный текст, либо представленный PDF-файлом, либо размещенный на странице сайта. Публикации, полученные из сомнительного источника, нерелевантные или дублирующие результаты других исследований, из обзора исключались. Проведенный отбор позволил вы-
явить в общей сложности 52 работы, которые затрагивали тему биомаркеров повреждения ГМ у новорожденных, являлись релевантными, уникальными по представленным результатам и были получены из авторитетных источников.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ / RESULTS AND DISCUSSION

Повреждения ГМ у недоношенных новорожденных / Brain damage in premature newborns

Преждевременные роды прерывают процесс созревания ГМ, вызывая задержку нервного развития и другие патологии ЦНС в постнатальном периоде. Внутрижелудочковое кровоизлияние (ВЖК), возникающее при повреждении зародышевого матрикса и субвентрикулярной зоны, поражает 20–25% недоношенных новорожденных с массой тела при рождении менее 1500 г [13]. Это связано с незрелостью кровеносных сосудов зародышевого матрикса, высоковаскуляризированной области ГМ, в сочетании с недостаточно сформированными окружающими тканями. Кроме того, перивентрикулярный геморрагический инфаркт, при котором кровоизлияние затрагивает и паренхиматозную ткань, рассматривается как следствие указанных морфофункциональных изменений тканей ГМ.

ВЖК у новорожденных может иметь различные проявления – от острого ухудшения состояния с апноэ, бледностью, ацидозом, гипотензией, выбуханием родничка, судорогами и снижением мышечного тонуса до «клинически молчаливого синдрома», когда отсутствуют симптомы патологии [5][13].

Еще одним важным проявлением поражения ЦНС у недоношенных новорожденных выступает перивентрикулярная лейкомаляция (ПВЛ) – повреждение белого вещества ГМ, связанное с уменьшением коры, таламуса и базальных ганглиев. Изначально образуется очаг некроза нейронов, реактивного глиоза и активации микроглии – все это может в течение нескольких недель перерасти в множественные кистозные поражения (так называемая кистозная ПВЛ). Однако чаще всего очаговый некроз является микроскопическим и переходит в глиальные рубцы, сложно распознаваемые при нейровизуализации [14][15]. ПВЛ провоцирует детский церебральный паралич (ДЦП), когнитивный, поведенческий дефицит и дефицит внимания. Такие методы диагностики, как ультразвуковое исследование (УЗИ) и магнитно-резонансная томография (МРТ), имеют ряд ограничений, связанных с объективностью интерпретации изображения и сложностью выполнения МРТ из-за критического клинического состояния младенцев в первые недели жизни, а также потребности в надлежащей седации новорожденного [16].

ДЦП – группа стабильных нарушений развития моторики и поддержания позы, ведущих к двигательным дефектам, обусловленным непрогрессирующим повреждением и/или аномалией развивающегося ГМ у плода или новорожденного ребенка [17]. Диагноз ДЦП может быть поставлен в первые 6 мес жизни и основан на клинической картине в сочетании с другими диагностическими инструментами, такими как нейровизуализация (УЗИ и МРТ) и раннее стандартизированное двигательное/неврологическое обследование. Несмотря на развитие медицинских технологий за последнее десятилетие, заболеваемость ДЦП среди недоношенных детей остается высокой и поздно верифицируемой, что снижает эффективность реабилитации таких пациентов. Инновационный метод в виде быстрого скринингового теста на сывороточные биомаркеры может иметь решающее значение для своевременной диагностики, реабилитации и улучшения неврологических исходов в этой группе больных [18].

Повреждения ГМ у доношенных новорожденных / Brain damage in full-term newborns

Основными причинами поражения ГМ у доношенных новорожденных являются гипоксически-ишемическая энцефалопатия (ГИЭ), неонатальный инсульт и системные инфекции [19]. Хотя терапевтическая гипотермия в качестве «золотого стандарта» лечения ГИЭ существенно улучшила прогноз исхода заболевания, этот подход можно начинать только у доношенных новорожденных в первые 6 ч жизни [20][21]. Данный способ имеет лишь частичную эффективность, поскольку 45% пациентов все же умирают или имеют нарушения нервно-психического развития, несмотря на проводимое лечение [22].

Первая стадия ГИЭ характеризуется энергетическим дефицитом вследствие гипоксической ишемии, вторая – окислительным метаболизмом с активацией воспалительного и апоптотического каскадов вследствие реперфузии ишемизированной зоны. Все это вызывает увеличение активности липаз, протеаз и эндонуклеаз и продукцию свободных жирных кислот (особенно арахидоновой), повышение активности циклооксигеназы и образование простагландинов, а также высвобождение протеазами супероксидных свободных радикалов, что приводит к поддержанию активного воспалительного каскада [22][23]. Запущенный «порочный круг» способствует дальнейшему высвобождению свободных радикалов и других токсических метаболитов, которые в определенный момент превышают возможности антиоксидантной защиты клеток нивелировать их негативное влияние. Наконец, третья стадия ГИЭ – период после гипоксического инсульта, продолжающийся от нескольких месяцев до нескольких лет, во время которого наблюдается реактивный глиоз с персистирующим воспалением и эпигенетическими изменениями [24][25].

Другой причиной возникновения краткосрочного повреждения ГМ является инсульт, поражающий как артериальные, так и венозные сосуды, с геморрагическим, ишемическим или смешанным компонентом [26–28]. Основное клиническое проявление инсульта – судороги в первые недели жизни [27][29]. Долгосрочные последствия данного поражения представлены эпилептическим синдромом, ДЦП, врожденной гемиплегией, задержкой нервного развития, включая умственную отсталость, задержкой речи и поведенческими отклонениями от младенчества до взрослой жизни.

Важную роль в патологиях ЦНС в неонатальном периоде играют внутриутробные инфекции, в частности инфекции группы TORCH (англ. Toxoplasma – токсоплазменная инфекция, Rubella – краснуха, Cytomegalovirus – цитомегаловирус, Herpes – герпес). В частности, цитомегаловирусная инфекция провоцирует нарушения развития ЦНС и негенетическую сенсорную тугоухость [30].

Таким образом, в целях увеличения точности и сокращения времени постановки диагноза, указывающего на повреждение тканей ЦНС у новорожденных, необходимо разрабатывать и оптимизировать существующие инструменты диагностики. Среди множества разработанных методов наиболее перспективным представляется определение биомаркеров повреждения ГМ в сыворотке крови.

Биомаркеры повреждения тканей ЦНС, вызванного асфиксией или ишемией ГМ у новорожденных / Biomarkers of CNS tissue damage caused by asphyxia or cerebral ischemia in newborns

Существует множество биомаркеров, которые изучают с целью поиска взаимосвязи между их наличием или изменением концентрации и фактом повреждения тканей ЦНС у новорожденных.

Дипептидилпептидаза-4

Дипептидилпептидаза-4 (ДПП-4) представляет собой мембраносвязанную сериновую протеазу, которая локализуется в желудочно-кишечном тракте, печени, легких, почках, а также на Т-лимфоцитах, где фермент известен как маркер активации CD26. ДПП-4 и ДПП-4-подобные пептидазы из семейства пролилолигопептидаз гидролизуют нейропептиды, цитокины и пептидные гормоны [5][31]. Предполагается, что эти ферменты могут быть связаны с нарушением целостности структур ГМ, ассоциированным с ишемией. Участие ДПП-4 в процессах воспаления и повреждения нервной ткани при ишемическом поражении ГМ было показано на животных [32].

По данным A.A. Yakovleva et al. [33], активность ДПП-4 в сыворотке крови у новорожденных с ишемией ГМ была значительно выше, чем у новорожденных в контрольной группе. Кроме того, у недоношенных и доношенных детей не наблюдалось различий в уровне активности ДПП-4 при гипоксии. Авторы отметили, что среди доношенных новорожденных с церебральной ишемией максимальная активность ДПП-4 была выявлена у пациентов с синдромом возбуждения и была значительно выше, чем у детей с депрессивным синдромом. Вместе с тем среди недоношенных детей с церебральной ишемией и различной функциональной активностью нервной системы не отмечено значимых различий в активности ДПП-4 в сыворотке [33].

Можно предположить, что ДПП-4 принимает участие в регуляции деятельности ЦНС у доношенных новорожденных. Напротив, у недоношенных детей эти регуляторные механизмы все еще находятся в стадии развития. Известно, что ДПП-4 участвует в передаче сигнала активации Т-хелперов, что приводит к их пролиферации и продукции цитокинов [34]. Поэтому гипоксию можно считать индуктором воспалительной реакции, определяющей повышение активности ДПП-4 в крови у новорожденных [35][36].

Таким образом, определение уровня ДПП-4 в сыворотке крови у новорожденных может стать эффективным инструментом скрининга наличия изменений структур ГМ, обусловленных ишемией.

Цитокины

Гипоксически-ишемическое повреждение активирует многие воспалительные каскады в ЦНС. Было высказано предположение, что ряд воспалительных молекул являются сигнальными биомаркерами ГИЭ, которые достаточно легко измерить путем анализа периферической крови и сопоставить с фазами повреждения при ГИЭ [37].

Микроглия − это резидентные иммунные клетки ГМ, принимающие участие как в защите нейронов от различных факторов, так и в воспалительном ответе ЦНС. В условиях ГИЭ микроглия в избытке вырабатывает провоспалительные цитокины, например фактор некроза опухоли альфа (ФНО-α) и интерлейкин 1β (ИЛ-1β), а также глутамат, оксид азота (NO), активные формы кислорода, вызывающие гибель олигодендроцитов, дегенерацию аксонов и нарушение незрелого ГЭБ [38]. Провоспалительные цитокины могут активировать патологические изменения в развивающемся белом веществе ГМ у новорожденных, индуцируя внутрисосудистое свертывание, тромбоз и вазоконстрикцию, выработку других цитокинов, таких как фактор активации тромбоцитов.

В 2003 г. С. Chiesa et al. [39] сообщили, что ИЛ-6 является информативным диагностическим маркером ГИЭ и задержки нервно-психического развития. Много лет спустя V. Chaparro-Huerta et al. [40] подтвердили эти результаты, показав более высокие уровни ИЛ-6 у пациентов с гипоксией при рождении. Кроме того, было продемонстрировано, что экспрессия генов, кодирующих ФНО-α и ИЛ-1β, увеличивалась в несколько раз у младенцев, страдающих ГИЭ, по сравнению со здоровыми детьми, а экспрессия генов ИЛ-6 повышалась в девять раз [40].

Исследование S. Fotopoulos et al., результаты которого согласуются с более поздними работами, продемонстрировало, что у новорожденных с выявленной асфиксией при родах уровни ИЛ-6 и ИЛ-1β в сыворотке были значительно выше, чем у здоровых детей. Напротив, сывороточные уровни ФНО-α не различались между двумя группами новорожденных [41].

Нейронспецифическая енолаза

Нейронспецифическая енолаза (НСЕ) – высокоспецифичный фермент гликолиза нейронов и периферических нейроэндокринных клеток [42][43]. Так же как ДПП-4 и провоспалительные цитокины, уровень НСЕ существенно нарастал у когорты новорожденных с ГИЭ и асфиксией по сравнению с когортой здоровых детей в ряде клинических исследований [40][44–46]. В упомянутой выше работе V. Chaparro-Huerta et al. [40] выявлена корреляция между уровнем НСЕ в сыворотке крови с тяжестью энцефалопатии и повреждения ГМ. Эти данные согласуются с результатами С. Çeltik et al. [44], D. Giuseppe et al. [45], О. López-Suárez et al. [46]. В свою очередь, N. Nagdyman et al. [47] в схожем исследовании не обнаружили различий в уровне НСЕ у 29 новорожденных с асфиксией и 20 здоровых младенцев.

Бутирилкарнитин

Окисление жирных кислот, также именуемое β-окислением, происходит в митохондриях с участием по меньшей мере 31 фермента или белка-транспортера. Короткоцепочечная ацил-КоА-дегидрогеназа представляет собой фермент, катализирующий первую фазу β-окисления митохондриальных жирных кислот. Повышение уровня бутирилкарнитина является результатом дисфункции этого фермента [5].

В ретроспективном наблюдательном когортном исследовании, проведенном О. López-Suárez et al. [46], был проанализирован ацетилкарнитиновый профиль 67 детей с ранней ГИЭ в перинатальном периоде (1–7-й дни жизни) с целью соотнесения данного профиля с исходом заболевания. В результате обнаружена значительная положительная корреляция между уровнем бутирилкарнитина и НСЕ в сыворотке крови, особенно в 1-й день лечения гипотермией (р=0,002), и изменениями, выявленными в ГМ по данным МРТ при выписке (р=0,037). Следует отметить, что концентрация бутирилкарнитина снижалась у пациентов с благоприятным исходом, в то время как высокие уровни данного биомаркера соотносились с неблагоприятным прогнозом и прогрессированием патологии [46].

Таким образом, бутирилкарнитин, по-видимому, является перспективным прогностическим биомаркером повреждения нейронов при ГИЭ.

Кальций-связывающий белок B S100

Кальций-связывающий белок B S100 (S100B) – один из наиболее широко изученных биологических маркеров повреждения ГМ. В физиологическом состоянии ЦНС он встречается в цитоплазме, а также в ядрах астроцитов. S100B участвует в регулировании уровня кальция, пролиферации клеток, фосфорилировании и деградации белков.

Высвобождение S100B продемонстрировано в эксперименте in vitro при повреждении культуры клеток глии и нейронов [48]. Кроме того, в рекомендациях Скандинавского комитета нейротравматологии (англ. Scandinavian Neurotrauma Committee, SNC) по начальному лечению минимальных, легких и умеренных травм головы у взрослых предлагается включать измерение уровня S100B в качестве инструмента скрининга для принятия решения о проведении компьютерной томографии [7].

Белок S100B начинает секретироваться глией в ответ на метаболическое повреждение и высвобождается в биологические жидкости (ликвор, кровь, моча, слюна, околоплодные воды) на самых ранних стадиях. Обзор F. Michetti et al. [49] обобщил доступные литературные данные относительно чувствительности и специфичности тестирования S100B в моче и сыворотке (временные точки мониторинга до 24 ч) при патологии. Определение уровня S100B в сыворотке крови показало чувствительность от 50% до 73% и специфичность от 74% до 90% в отношении повреждения структур ГМ [49].

Кальций-связывающий белок при физиологических концентрациях выполняет трофическую роль в процессе развития нервной системы, однако его чрезмерная экспрессия может иметь опасные последствия из-за активации индуцибельной NO-синтазы и последующей продукции NO с гибелью астроцитов [50]. Именно на ранней стадии гипоксии концентрация S100B увеличивается как в спинномозговой жидкости, так и в пуповинной крови. V. Chaparro-Huerta et al. методом полимеразной цепной реакции обнаружили существенное увеличение (на 97%) экспрессии генов, кодирующих S100B, в лейкоцитах венозной крови детей с энцефалопатией по сравнению со здоровыми новорожденными [40].

Содержание S100B в сыворотке увеличивается пропорционально тяжести ГИЭ, поражения белого вещества ГМ: при тяжелой асфиксии уровень S100B оказывается высоким сразу после рождения и продолжает расти в течение недели, при легкой форме он лишь незначительно повышается вскоре после рождения и далее снижается [5][51]. При этом у младенцев без признаков асфиксии всегда наблюдаются базовые физиологические уровни белка [52].

Следовательно, определение сывороточной концентрации S100B сразу после рождения позволяет дать прогностическую оценку клинического исхода для новорожденных с асфиксией. Интересно, что заметное повышение уровня белка было обнаружено также у доношенных и недоношенных младенцев с асфиксией, осложненной ВЖК [53][54].

Исследования взаимосвязи уровня S100B и течения патологии продемонстрировали, что более высокие концентрации S100B при беременности с задержкой развития плода указывают на хроническую гипоксию [55]. Поэтому данный белок можно использовать в качестве биомаркера повреждения ГМ у новорожденных с фетальной задержкой развития [51]. D. Gazzolo et al. выявили, что более высокие уровни S100B наблюдались у матерей c задержкой развития плода, у детей которых после рождения развилось ВЖК [56].

Чтобы соответствовать критериям надежного использования S100B в качестве точного скринингового теста, для улучшения прогнозирования результатов могут потребоваться комбинации биомаркеров. Например, сочетание S100B с НСЕ повышает точность раннего выявления повреждений нейронов.

Таким образом, оценка уровня S100B может стать точным прогностическим инструментом, позволяющим выявить риск развития процессов, сопровождающихся поражением ГМ, как на перинатальном этапе, так и в постнатальном периоде развития.

F2-изопростаны

F2-изопростаны (F2-ИП) образуются в результате перекисного окисления липидов (ПОЛ) клеточных мембран вследствие воздействия повреждающих факторов. Белое вещество ГМ недоношенных новорожденных в период между 23-й и 32-й неделями крайне уязвимо к реакциям ПОЛ. Соответственно, можно предположить наличие диагностической значимости F2-ИП как маркеров ПОЛ [57].

M.A. Matthews et al. [58] собрали образцы плазмы крови у 121 недоношенного ребенка на 14-й и 28-й дни после рождения с целью определить прогностическую способность F2-ИП в отношении развития респираторных изменений и повреждения тканей ЦНС. Была составлена регрессионная модель, согласно которой каждое увеличение F2-ИП на 50 единиц прогнозировало снижение когнитивных, коммуникативных и двигательных показателей на 1,9, 1,2 и 2,4 балла соответственно (р<0,001) [58].

В исследовании С. Coviello et al. [59], включавшее 39 пациентов с гестационным возрастом менее 28 нед, изучена возможность использования F2-ИП в качестве биомаркера повреждения ГМ у младенцев. Авторы обнаружили связь между высокими уровнями F2-ИП на 2-е сутки после родов и снижением функциональной активности мозга [59]. Указанные результаты согласуются с данными M.A. Matthews et al. [58]. В более раннем исследовании группы С. Coviello et al. [60], проведенном на 60 недоношенных новорожденных, F2-ИП показал себя как биомаркер, позволяющий выявить наличие повреждения белого вещества c чувствительностью 86% и специфичностью 60% при уровне биомаркера выше 31,8 пг/мл.

Таким образом, измерение концентрации F2-ИП на этапе скрининга помогает выявить патологические изменения структур ГМ у новорожденных, что позволяет рассматривать F2-ИП в качестве биомаркера.

Ядросодержащие эритроциты

Другим выявленным биомаркером повреждения ГМ являются ядросодержащие эритроциты (ЯСЭ) в периферической неонатальной крови, определяемые у новорожденных с выявленной асфиксией и/или внутриутробной инфекцией [61].

Исследование S. Fotopoulos et al. [41] показало, что спустя 24 ч после родов абсолютное количество ЯСЭ в периферической крови у младенцев с выявленной асфиксией и/или инфекцией было значительно выше по сравнению со здоровыми новорожденными. В последующие дни отмечено существенное снижение данного показателя [41]. Эти результаты были подтверждены в работе Р. Florio et al. [62].

Таким обраом, можно согласиться с выводами авторов исследований о возможности использования ЯСЭ в качестве биомаркера повреждения ГМ.

Другие потенциальные биомаркеры

Активин является членом суперсемейства трансформирующего фактора роста β (англ. transforming growth factor beta, TGF-β), который регулирует дифференцировку и пролиферацию широкого пула клеток. Данный белок выполняет нейропротекторную функцию, и его активность увеличивается при механическом и химическом повреждении ГМ. Высокие концентрации активина А в плазме обнаружены как у недоношенных детей с ВЖК, так и у доношенных младенцев с асфиксией от умеренной до тяжелой степени [62].

В качестве биомаркеров патологии ГМ у новорожденных, измеряемых в пуповинной крови, также были предложены эритропоэтин, хемокиновый лиганд 18, 24S-гидроксихолестерин [5]. Однако для оценки возможного использования этих показателей в реальной клинической практике требуется расширение доказательной базы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ / CONCLUSION

ЦНС новорожденных крайне чувствительна и легко подвержена воздействию неблагоприятных факторов, способствующих развитию различных патологий ГМ. Одну из наиболее важных ролей в этой ситуации играет ПОЛ, которое особенно характерно для недоношенных младенцев. В литературе сообщается о наличии связи между биомаркерами окислительного стресса, измеряемыми в первые часы жизни, и «прорывом» ГЭБ в условиях повреждения ГМ.

При патологиях ЦНС в неонатальном периоде вследствие повышения проницаемости ГЭБ в периферической крови можно обнаружить НСБ. Определение концентрации НСБ в сыворотке крови новорожденных представляется эффективным и быстрым диагностическим методом, позволяющим своевременно обнаружить поражение ГМ и начать лечебно-реабилитационные мероприятия. Одним из наиболее изученных и перспективных сывороточных биомаркеров, относящихся к группе НСБ, является S100B.

Для совершенствования инструментов диагностики и внедрения их в реальную клиническую практику необходимо проведение большего числа исследований, посвященных биомаркерам повреждения тканей ЦНС, их корреляции с типом и тяжестью перинатального повреждения ГМ, что позволит улучшить отдаленные результаты лечения и реабилитации детей с нарушениями ЦНС.

Список литературы

1. Cao Z., Lin H., Gao F., et al. Microstructural alterations in projection and association fibers in neonatal hypoxia-ischemia. J Magn Reson Imaging. 2023; 57 (4): 1131–42. https://doi.org/10.1002/jmri.28366.

2. Stoke R., Schreiber V., Hocking K., et al. Perinatal antecedents of moderate and severe neonatal hypoxic ischaemic encephalopathy: an Australian birth cohort study. Aust N Z J Obstet Gynaecol. 2023; 63 (3): 409–17. https://doi.org/10.1111/ajo.13665.

3. Ravichandran L., Allen V.M., Allen A.C., et al. Incidence, intrapartum risk factors, and prognosis of neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy among infants born at 35 weeks gestation or more. J Obstet Gynaecol Can. 2020; 42 (12): 1489–97. https://doi.org/10.1016/j.jogc.2020.04.020.

4. Perrone S., Santacroce A., Picardi A., Buonocore G. Fetal programming and early identification of newborns at high risk of free radical-mediated diseases. World J Clin Pediatr. 2016; 5 (2): 172–81. https://doi.org/10.5409/wjcp.v5.i2.172.

5. Perrone S., Grassi F., Caporilli C., et al. Brain damage in preterm and full-term neonates: serum biomarkers for the early diagnosis and intervention. Antioxidants. 2023; 12 (2): 309. https://doi.org/10.3390/antiox12020309.

6. Lembo C., Buonocore G., Perrone S. Oxidative stress in preterm newborns. Antioxidants. 2021; 10 (11): 1672. https://doi.org/10.3390/ antiox10111672.

7. Amoo M., Henry J., O’Halloran P.J., et al. S100B, GFAP, UCH-L1 and NSE as predictors of abnormalities on CT imaging following mild traumatic brain injury: a systematic review and meta-analysis of diagnostic test accuracy. Neurosurg REV. 2022; 45 (2): 1171–93. https://doi.org/10.1007/s10143-021-01678-z.

8. Kadry H., Noorani B., Cucullo L. A blood-brain barrier overview on structure, function, impairment, and biomarkers of integrity. Fluids Barriers CNS. 2020; 17 (1): 69. https://doi.org/10.1186/s12987-02000230-3.

9. Marchi N., Rasmussen P., Kapural M., et al. Peripheral markers of brain damage and blood-brain barrier dysfunction. Restor Neurol Neurosci. 2003; 21 (3–4): 109–21.

10. Salmina A.B., Komleva Y.K., Malinovskaya N.A., et al. Blood-brain barrier breakdown in stress and neurodegeneration: biochemical mechanisms and new models for translational research. Biochemistry. 2021; 86 (6): 746–60. https://doi.org/10.1134/S0006297921060122.

11. Osipova E.D., Semyachkina-Glushkovskaya O.V., Morgun A.V., et al. Gliotransmitters and cytokines in the control of blood-brain barrier permeability. REV Neurosci. 2018; 29 (5): 567–91. https://doi.org/10.1515/revneuro-2017-0092.

12. PRISMA 2020 statement. URL: https://www.prisma-statement.org/ prisma-2020-statement (дата обращения 27.06.2023).

13. Volpe J.J. Brain injury in premature infants: a complex amalgam of destructive and developmental disturbances. Lancet Neurol. 2009; 8 (1): 110–24. https://doi.org/10.1016/S1474-4422(08)70294-1.

14. Bauer C.M., Papadelis C. Alterations in the structural and functional connectivity of the visuomotor network of children with periventricular leukomalacia. Semin Pediatr Neurol. 2019; 31: 48–56. https://doi.org/10.1016/j.spen.2019.05.009.

15. Jimenez-Gomez A., Fisher K.S., Zhang K.X., et al. Longitudinal neurological analysis of moderate and severe pediatric cerebral visual impairment. Front Hum Neurosci. 2022; 16: 772353. https://doi.org/10.3389/fnhum.2022.772353.

16. Venkatakrishna S.S.B., Elsingergy M., Worede F., et al. Unequal cerebral magnetic resonance imaging changes in perinatal hypoxic ischemic injury of term neonates. J Comput Assist Tomogr. 2023; 47 (6): 913–8. https://doi.org/10.1097/RCT.0000000000001486.

17. Детский церебральный паралич (ДЦП). Клинические рекомендации. 2017. URL: https://rehabrus.ru/Docs/2017/06/KR_DPC.pdf (дата обращения 27.06.2023).

18. Spittle A.J., Morgan C., Olsen J.E., et al. Early diagnosis and treatment of cerebral palsy in children with a history of preterm birth. Clin Perinatol. 2018; 45 (3): 409–20. https://doi.org/10.1016/j.clp.2018.05.011.

19. Yıldız E.P., Ekici B., Tatlı B. Neonatal hypoxic ischemic encephalopathy: an update on disease pathogenesis and treatment. Expert REV Neurother. 2017; 17 (5): 449–59. https://doi.org/10.1080/14737175.2017.1259567.

20. Thoresen M., Tooley J., Liu X., et al. Time is brain: starting therapeutic hypothermia within three hours after birth improves motor outcome in asphyxiated newborns. Neonatology. 2013; 104 (3): 228–33. https://doi.org/10.1159/000353948.

21. Shankaran S., Laptook A.R., Ehrenkranz R.A., et al. Whole-body hypothermia for neonates with hypoxic-ischemic encephalopathy. N Engl J Med. 2005; 353 (15): 1574–84. https://doi.org/10.1056/NEJMcps050929.

22. Azzopardi D.V., Strohm B., Edwards A.D., et al. Moderate hypothermia to treat perinatal asphyxial encephalopathy. N Engl J Med. 2009; 361 (14): 1349–58. https://doi.org/10.1056/NEJMoa0900854.

23. Albrecht M., Zitta K., Groenendaal F., et al. Neuroprotective strategies following perinatal hypoxia-ischemia: taking aim at NOS. Free Radic Biol Med. 2019; 142: 123–31. https://doi.org/10.1016/j.00000000000freeradbiomed.2019.02.025.

24. Perrone S., Lembo C., Gironi F., et al. Erythropoietin as a neuroprotective drug for newborn infants: ten years after the first use. Antioxidants. 2022; 11 (4): 652. https://doi.org/10.3390/antiox11040652.

25. de Cerio F.G., Lara-Celador I., Alvarez A., Hilario E. Neuroprotective therapies after perinatal hypoxic-ischemic brain injury. Brain Sci. 2013; 3 (1): 191–214. https://doi.org/10.3390/brainsci3010191.

26. Lee J., Croen L.A., Backstrand K.H., et al. Maternal and infant characteristics associated with perinatal arterial stroke in the infant. JAMA. 2005; 293 (6): 723–9. https://doi.org/10.1001/jama.293.6.723.

27. Sarjare S., Nedunchelian M., Ravichandran S., et al. Role of advanced (magnetic resonance) neuroimaging and clinical outcomes in neonatal strokes: experience from tertiary care center. Neuroradiol J. 2023; 36 (3): 297–304. https://doi.org/10.1177/19714009221130488.

28. Ilves N., Pajusalu S., Kahre T., et al. High prevalence of collagenopathies in pretermand term-born children with periventricular venous hemorrhagic infarction. J Child Neurol. 2023; 38 (6–7): 373–88. https://doi.org/10.1177/08830738231186233.

29. Bernson-Leung M.E., Rivkin M.J. Stroke in neonates and children. Pediatr REV. 2016; 37 (11): 463–77. https://doi.org/10.1542/pir.20160002.

30. Natale F., De Curtis M., Bizzarri B., et al. Isolated auditory neuropathy at birth in congenital cytomegalovirus infection. Ital J Pediatr. 2020; 46 (1): 3. https://doi.org/10.1186/s13052-019-0767-y.

31. Zhong J., Kankanala S., Rajagopalan S. DPP4 inhibition: insights from the bench and recent clinical studies. Curr Opin Lipidol. 2016; 27 (5): 484–92. https://doi.org/10.1097/MOL.0000000000000340.

32. Röhnert P., Schmidt W., Emmerlich P., et al. Dipeptidyl peptidase IV, aminopeptidase N and DPIV/APN-like proteases in cerebral ischemia. J Neuroinflammation. 2012; 9 (1): 44. https://doi.org/10.1186/17422094-9-44.

33. Yakovleva A.A., Zolotov N.N., Sokolov O.Y., et al. Dipeptidylpeptidase 4 (DPP4, CD26) activity in the blood serum of term and preterm neonates with cerebral ischemia. Neuropeptides. 2015; 52: 113–7. https://doi.org/10.1016/j.npep.2015.05.001.

34. Локшина Л.А. Протеиназы плазматической мембраны лимфоидных клеток и их биологические функции (обзорная статья). Биоорганическая химия. 1998; 24 (5): 323–31.

35. Malva J.O., Xapelli S., Baptista S., et al. Multifaces of neuropeptide Y in the brain – neuroprotection, neurogenesis and neuroinflammation. Neuropeptides. 2012; 46 (6): 299–308. https://doi.org/10.1016/j.npep.2012.09.001.

36. Iwai T., Sawabe T., Tanimitsu K., et al. Glucagon-like peptide-1 protects synaptic and learning functions from neuroinflammation in rodents. J Neurosci Res. 2014; 92 (4): 446–54. https://doi.org/10.1002/jnr.23335.

37. Douglas-Escobar M., Weiss M.D. Biomarkers of hypoxic-ischemic encephalopathy in newborns. Front Neurol. 2012; 3: 144. https://doi.org/10.3389/fneur.2012.00144.

38. Kaur C., Rathnasamy G., Ling E.A. Roles of activated microglia in hypoxia induced neuroinflammation in the developing brain and the retina. J Neuroimmune Pharmacol. 2013; 8 (1): 66–78. https://doi.org/10.1007/s11481-012-9347-2.

39. Chiesa C., Pellegrini G., Panero A., et al. Umbilical cord interleukin-6 levels are elevated in term neonates with perinatal asphyxia. Eur J Clin INVest. 2003; 33 (4): 352–8. https://doi.org/10.1046/j.1365-2362. 2003.01136.x.

40. Chaparro-Huerta V., Flores-Soto M.E., Merin Sigala M.E., et al. Proinflammatory cytokines, enolase and S-100 as early biochemical indicators of hypoxic-ischemic encephalopathy following perinatal asphyxia in newborns. Pediatr Neonatol. 2017; 58 (1): 70–6. https://doi.org/10.1016/j.pedneo.2016.05.001.

41. Fotopoulos S., Pavlou K., Skouteli H., et al. Early markers of brain damage in premature low-birth-weight neonates who suffered from perinatal asphyxia and/or infection. Biol Neonate. 2001; 79 (3–4): 213–8. https://doi.org/10.1159/000047094.

42. Hanin A., Denis J.A., Frazzini V., et al. Neuron specific enolase, S100beta protein and progranulin as diagnostic biomarkers of status epilepticus. J Neurol. 2022; 269 (7): 3752–60. https://doi.org/10.1007/s00415-022-11004-2.

43. Hanin A., Demeret S., Denis J.A., et al. Serum neuron-specific enolase: a new tool for seizure risk monitoring after status epilepticus. Eur J Neurol. 2022; 29 (3): 883–9. https://doi.org/10.1111/ene.15154.

44. Celtik C., Acunaş B., Oner N., Pala O. Neuron-specific enolase as a marker of the severity and outcome of hypoxic ischemic encephalopathy. Brain DEV. 2004; 26 (6): 398–402. https://doi.org/10.1016/j.braindev.2003.12.007.

45. Giuseppe D., Sergio C., Pasqua B., et al. Perinatal asphyxia in preterm neonates leads to serum changes in protein S-100 and neuron specific enolase. Curr NEUROVASC Res. 2009; 6 (2): 110–6. https://doi.org/10.2174/156720209788185614.

46. López-Suárez O., Concheiro-Guisán A., Sánchez-Pintos P., et al. Acylcarnitine profile in neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy: the value of butyrylcarnitine as a prognostic marker. Medicine. 2019; 98 (15): e15221. https://doi.org/10.1097/MD.0000000000015221.

47. Nagdyman N., Kömen W., Ko H.K., et al. Early biochemical indicators of hypoxic-ischemic encephalopathy after birth asphyxia. Pediatr Res. 2001; 49 (4): 502–6. https://doi.org/10.1203/00006450-20010400000011.

48. Willoughby K.A., Kleindienst A., Müller C., et al. S100B protein is released by in vitro trauma and reduces delayed neuronal injury. J Neurochem. 2004; 91 (6): 1284–91. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2004.02812.x.

49. Michetti F., Corvino V., Geloso M.C., et al. The S100B protein in biological fluids: more than a lifelong biomarker of brain distress. J Neurochem. 2012; 120 (5): 644–59. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2011.07612.x.

50. Lam A.G., Koppal T., Akama K.T., et al. Mechanism of glial activation by S100B: involvement of the transcription factor NFkappaB. Neurobiol Aging. 2001; 22 (5): 765–72. https://doi.org/10.1016/s01974580(01)00233-0.

51. Gazzolo D., Marinoni E., Di Iorio R., et al. Measurement of urinary S100B protein concentrations for the early identification of brain damage in asphyxiated full-term infants. Arch Pediatr Adolesc Med. 2003; 157 (12): 1163–8. https://doi.org/10.1001/archpedi.157.12.1163.

52. Beharier O., Kahn J., Shusterman E., Sheiner E. S100B – a potential biomarker for early detection of neonatal brain damage following asphyxia. J Matern Fetal Neonatal Med. 2012; 25 (9): 1523–8. https://doi.org/10.3109/14767058.2012.664200.

53. Aisa M.C., Cappuccini B., Favilli A., et al. Biochemical and anthropometric parameters for the early recognition of the intrauterine growth restriction and preterm neonates at risk of impaired neurodevelopment. Int J Mol Sci. 2023; 24 (14): 11549. https://doi.org/10.3390/ijms241411549.

54. Gazzolo D., Bruschettini M., Lituania M., et al. Increased urinary S100B protein as an early indicator of intraventricular hemorrhage in preterm infants: correlation with the grade of hemorrhage. Clin Chem. 2001; 47 (10): 1836–8.

55. Tskitishvili E., Komoto Y., Temma-Asano K., et al. S100B protein expression in the amnion and amniotic fluid in pregnancies complicated by pre-eclampsia. Mol Hum Reprod. 2006; 12 (12): 755–61. https://doi.org/10.1093/molehr/gal083.

56. Gazzolo D., Marinoni E., Di Iorio R., et al. High maternal blood S100B concentrations in pregnancies complicated by intrauterine growth restriction and intraventricular hemorrhage. Clin Chem. 2006; 52 (5): 819–26. https://doi.org/10.1373/clinchem.2005.060665.

57. Milne G.L., Musiek E.S., Morrow J.D. F2-isoprostanes as markers of oxidative stress in vivo: an overview. Biomarkers. 2005; 10 (Suppl. 1): S10–23. https://doi.org/10.1080/13547500500216546.

58. Matthews M.A., Aschner J.L., Stark A.R., et al. Increasing F2-isoprostanes in the first month after birth predicts poor respiratory and neurodevelopmental outcomes in very preterm infants. J Perinatol. 2016; 36 (9): 779–83. https://doi.org/10.1038/jp.2016.74.

59. Coviello C., Perrone S., Buonocore G., et al. Oxidative stress biomarkers and early brain activity in extremely preterm infants: a prospective cohort study. Children. 2022; 9 (9): 1376. https://doi.org/10.3390/children9091376.

60. Coviello C., Tataranno M.L., Corsini I., et al. Isoprostanes as biomarker for patent ductus arteriosus in preterm infants. Front Pediatr. 2020; 8: 555. https://doi.org/10.3389/fped.2020.00555.

61. Green D.W., Hendon B., Mimouni F.B. Nucleated erythrocytes and intraventricular hemorrhage in preterm neonates. Pediatrics. 1995; 96 (3 Pt 1): 475–8.

62. Florio P., Perrone S., Luisi S., et al. Activin a plasma levels at birth: an index of fetal hypoxia in preterm newborn. Pediatr Res. 2003; 54 (5): 696–700. https://doi.org/10.1203/01.PDR.0000086905.71963.1D.


Об авторах

А. Г. Александров
Институт Превентивной и Социальной Медицины; Центр доклинических исследований «Фармакоген»
Россия

Александров Андрей Георгиевич - к.б.н. Scopus Author ID: 57211350219.

Ул. Садовая-Триумфальная, д. 4/10, Москва 127006; ул. Быкова, д. 84Б, Ленинградская обл., Всеволожский р-н, Колтушское с/п, с. Павлово 188680



Д. А. Петренко
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет)
Россия

Петренко Дарья Андреевна

Ул. Трубецкая, д. 8/2, Москва 119048



Рецензия

Для цитирования:


Александров А.Г., Петренко Д.А. Перспективные биомаркеры нарушения проницаемости гематоэнцефалического барьера в реабилитации детей с перинатальным гипоксическиишемическим поражением центральной нервной системы. Реабилитология. 2024;2(2):207-215. https://doi.org/10.17749/2949-5873/rehabil.2024.9

For citation:


Aleksandrov A.G., Petrenko D.A. Promising biomarkers of blood-brain barrier permeability impairment in rehabilitation of infants with perinatal hypoxic-ischemic central nervous system injury. Journal of Medical Rehabilitation. 2024;2(2):207-215. (In Russ.) https://doi.org/10.17749/2949-5873/rehabil.2024.9

Просмотров: 1022


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2949-5873 (Print)
ISSN 2949-5881 (Online)