Scleroza multiplă și neuroimunologie

Acest articol face parte din subiectul de cercetare

Imunitatea umorală și celulară în bolile neurodegenerative: patogenie, diagnostic și tratament Vizualizați toate cele 13 articole

Editat de
Paul R. Andjus

Facultatea de Biologie, Universitatea din Belgrad, Serbia

Revizuite de
Andrey Y. Abramov

Queen Square Institute of Neurology, Facultatea de Științe ale Creierului, University College London, Marea Britanie

Nikolay A. Konovalov

N.N. Centrul Național Științific și Practic pentru Neurochirurgie Burdenko, Rusia

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

după

  • Descărcați articolul
    • Descărcați PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Suplimentar
      Material
  • Citarea exportului
    • Notă finală
    • Manager de referință
    • Fișier TEXT simplu
    • BibTex
DISTRIBUIE PE

Cercetare originală ARTICOL

  • 1 Institutul de Medicină și Biologie Fundamentală, Universitatea Federală din Kazan, Kazan, Rusia
  • 2 Universitatea de stat din Kazan, Kazan, Rusia
  • 3 Universitatea din Nevada, Reno, NV, Statele Unite

Studiul nostru asupra modificărilor profilului citokinelor în serul sanguin și în măduva spinării după leziuni traumatice ale măduvei spinării (SCI) a arătat că o reacție inflamatorie și un răspuns imunologic nu sunt limitate la SNC, ci sunt răspândite. Acest fapt a fost confirmat de modificările detectate într-un profil de citokine în probele de ser din sânge [MIP-1α, interleukina 1 (IL-1) α, IL-2, IL-5, IL-1β, MCP-1, RANTES]. Au existat, de asemenea, modificări ale nivelurilor de MIP-1α, IL-1α, IL-2, IL-5, IL-18, factor de stimulare a coloniilor GM, IL-17α, IFN-γ, IL-10, IL-13, MCP-1 și GRO KC CINC-1 în probe de șobolan rănit măduva spinării. Rezultatele subliniază dezechilibrul complex al rețelei de citokine prezentat după SCI și arată modificări semnificative ale concentrațiilor de 14 citokine/chemokine cu diferite activități inflamatorii și imunologice.

Introducere

În prezent, rezultatele tratamentului la pacienții cu leziuni traumatice ale măduvei spinării (SCI) sunt extrem de slabe. Acest domeniu necesită dezvoltarea și implementarea de noi protocoale terapeutice. Inflamarea și infiltrarea țesuturilor de către diferite celule imune, care pot pătrunde în țesutul măduvei spinării prin deteriorarea barierei hematoencefalice, joacă un rol semnificativ în patogeneza afectării secundare. La locul inflamației există o disfuncție imunologică, a cărei cauză este încă neclară. În plus, procesele inflamatorii conduc la o reacție sistemică și declanșează un răspuns imun care poate provoca o reacție autoimună similară cu cea a sclerozei multiple și a leziunilor sistemului nervos central în lupusul eritematos sistemic. Întrebarea dacă procesele imune au un impact mai pozitiv sau negativ asupra regenerării este încă o chestiune de discuție (1).

Astfel, este de interes imediat o căutare a metodelor moderne de control al proceselor degenerative din sistemul nervos central, bazată pe înțelegerea mecanismelor moleculare ale patogenezei acestor tulburări și concepute pentru o livrare țintită a factorilor imunomodulatori care sunt potențial capabili să stimuleze neuroregenerarea . Cea mai completă evaluare a reacțiilor imunologice după SCI care afectează cursul proceselor posttraumatice nu a fost efectuată, deși poate avea o valoare pronostică bună și poate ajuta un medic în alegerea unei strategii optime de tratament. Deoarece reacțiile inflamatorii și autoimune care agravează procesele de degenerescență posttraumatică și inhibă cele de neuroregenerație duc la diferite rezultate negative, este extrem de relevant să se efectueze o analiză multiplexă extinsă a unui profil de citokine pentru a identifica posibile modalități de a modula aceste reacții posttraumatice. Prin urmare, cercetarea noastră a vizat studierea profilurilor citokinelor serice și ale măduvei spinării într-un model experimental animal de contuzie SCI dozată în perioadele acute și timpurii de după accidentare.

Materiale și metode

Animale

Studiul a fost revizuit și aprobat în mod specific de ghidurile Comitetului de îngrijire și utilizare a animalelor din universitatea federală din Kazan (regiunea Volga) (numărul de permis 2, din 5 mai 2015). Toate procedurile și protocoalele experimentale au fost în concordanță cu recomandările Secției fiziologice a Comitetului național rus de bioetică. Șobolanii au fost adăpostiți în cuști din plastic transparent (12 h/12 h ciclu lumină/întuneric) cu hrană și apă disponibile ad libitum. În acest studiu, am folosit 25 de șobolani Wistar masculi adulți (greutate: 250-300 g fiecare; Laboratorul Pushchino, Pushchino, Rusia) și am repartizat animalele în mod aleatoriu în grupuri experimentale și de control (Tabelul 1).

tabelul 1. Grupuri experimentale.

SCI și îngrijire postchirurgicală

Șobolanii au fost anesteziați profund cu o injecție intraperitoneală de hidrat de clor (80 mg/ml, 0,4 ml la 100 g, Sigma). Un SCI de contuzie dozată la nivelul vertebral Th8 a fost efectuat așa cum este descris (2). După operație, șobolanii au avut o administrare intramusculară zilnică de gentamicină (25 mg/kg, Omela, Rusia) timp de șapte zile consecutive. Vezicile șobolanilor răniți au fost golite manual de două ori pe zi până la apariția golirii spontane.

Sângele venos (0,5-0,7 ml) a fost colectat prin cateterizare a venei caudale cu 2 ore înainte de operație (control intact) și apoi la 3, 7 și 14 zile după SCI. După coagulare timp de 20 min, sângele a fost centrifugat la 3.000 rpm timp de 5 min. Serul sanguin a fost colectat aseptic și congelat la -80 ° C până la măsurarea citokinelor. Animalele cu semne de inflamație a plăgii chirurgicale au fost excluse din experiment.

Pentru a evalua profilul citokinei măduvei spinării la animalele intacte, precum și la animalele cu SCI 3, 7 și 14 zile după leziune, a fost disecată și omogenizată o porțiune a măduvei spinării la locul leziunii/Th8 5 mm lungime cu un omogenizator electric adăugând 300 ofl dintr-un tampon de extracție complet. Lama a fost clătită de două ori cu 300 ofl de tampon de extracție complet pentru fiecare clătire și agitarea constantă a fost menținută timp de 2 ore la 4 ° C. După centrifugare timp de 20 minute la 13.000 rpm și la 4 ° C, un extract de proteină solubilă a fost colectat și congelat la -80 ° C până la momentul măsurării citokinelor.

Testul citokinelor

Analiza multiplex bazată pe tehnologia xMAP Luminex a fost efectuată cu utilizarea unui kit pentru testul Bio-Plex Pro ™ Rat Cytokine 24-plex # 171K1001M (Bio-Rad), conform instrucțiunilor producătorului. Experimentele au fost efectuate în trei exemplare. Kitul permite o analiză multiplexă simultană a 24 de citokine, chemokine și interleukine șobolan într-o probă de 50 de eșantioane.

Analize statistice

Datele sunt prezentate ca medie ± SEM. O analiză unică a varianței (ANOVA) cu un test Tukey sau un ANOVA bidirecțional a fost utilizată pentru comparații multiple între toate grupurile experimentale. Pentru experimentele cursului de timp, schimbările de-a lungul timpului au fost evaluate cu ANOVA unidirecțional, urmată de post hoc Testele multiple de comparație ale lui Bonferroni. O valoare de P 3.0.CO; 2-H

17. Yamagami S, Tamura M, Hayashi M, Endo N, Tanabe H, Katsuura Y și colab. Producția diferențială de MCP-1 și chimiotratant neutrofil indus de citokine în creierul ischemic după ischemie focală tranzitorie la șobolani. J Leukoc Biol (1999) 65 (6): 744-9.

18. Wang X, Yue TL, Barone FC, Feuerstein GZ. Proteină chimiotratantă monocitară - 1 expresie ARN mesager în cortexul ischemic de șobolan. Accident vascular cerebral (1995) 26 (4): 661-6. doi: 10.1161/01.STR.26.4.661

19. Arakelyan A, Petrkova J, Hermanova Z, Boyajyan A, Lukl J, Petrek M. Nivelurile serice ale chemokinei MCP-1 la pacienții cu AVC ischemic și infarct miocardic. Mediatori Inflamm (2005) 2005 (3): 175-9. doi: 10.1155/MI.2005.175

20. Reynolds MA, Kirchick HJ, Dahlen JR, Anderberg JM, McPherson PH, Nakamura KK și colab. Primii biomarkeri ai accidentului vascular cerebral. Clin Chem (2003) 49 (10): 1733–9. doi: 10.1373/49.10.1733

21. Wu X, Wittwer AJ, Carr LS, Crippes BA, DeLarco JE, Lefkowith JB. Chimiotratantul neutrofil indus de citokine mediază influxul de neutrofile în glomerulonefrita complexului imun la șobolan. J Clin Investig (1994) 94 (1): 337. doi: 10.1172/JCI117326

22. Zhang ZJ, Cao DL, Zhang X, Ji RR, Gao YJ. Contribuția chemokinelor la durerea neuropatică: inducerea respectivă a CXCL1 și CXCR2 în astrocitele și neuronii măduvei spinării. Durere (2013) 154 (10): 2185-97. doi: 10.1016/j.pain.2013.07.002

23. Vexler ZS, Tang XN, Yenari MA. Inflamație la accident vascular cerebral adult și neonatal. Clin Neurosci Res (2006) 6 (5): 293-313. doi: 10.1016/j.cnr.2006.09.008

24. Ghirnikar RS, Lee YL, Eng LF. Inflamația în traumatismele cerebrale traumatice: rolul citokinelor și chemokinelor. Neurochem Res (1998) 23 (3): 329-40. doi: 10.1023/A: 1022453332560

25. Lumpkins K, Bochicchio GV, Zagol B, Ulloa K, Simard JM, Schaub S și colab. Nivelurile plasmatice ale chimiochinei beta reglate la activare, exprimate și secretate de celule T normale (RANTES) se corelează cu leziuni cerebrale severe. J Trauma Acute Care Surg (2008) 64 (2): 358-61. doi: 10.1097/TA.0b013e318160df9b

26. Duque GA, Descoteaux A. Citokine macrofage: implicare în imunitate și boli infecțioase. Front Immunol (2014) 5: 491. doi: 10.3389/film.2014.00491

27. Yatsiv I, Morganti-Kossmann MC, Perez D, Dinarello CA, Novick D, Rubinstein M, și colab. IL-18 intracranian crescut la om și șoareci după leziuni traumatice ale creierului și dovezi ale efectelor neuroprotectoare ale proteinei care leagă IL-18 după leziuni experimentale închise ale capului. J Cereb Flux de sânge Metab (2002) 22 (8): 971-8. doi: 10.1097/00004647-200208000-00008

28. Hedtjärn M, Leverin AL, Eriksson K, Blomgren K, Mallard C, Hagberg H. Interleukin-18 implicare în leziuni cerebrale hipoxice - ischemice. J Neurosci (2002) 22 (14): 5910-9.

29. Dickensheets HL, Donnelly RP. IFN-gamma și IL-10 inhibă inducerea expresiei genei receptorilor IL-1 tip I și tip II de IL-4 și IL-13 în monocite umane. J Immunol (1997) 159 (12): 6226–33.

30. Ueta M, Hamuro J, Ueda E, Katoh N, Yamamoto M, Takeda K, și colab. Inflamația tisulară independentă de stat6 apare selectiv pe suprafața oculară și pe pielea periorală a șoarecilor IκBζ -/-. Invest Ophthalmol Vis Sci (2008) 49 (8): 3387–94. doi: 10.1167/iovs.08-1691

31. Mayadas TN, Cullere X, Lowell CA. Funcțiile polifacetice ale neutrofilelor. Annu Rev Pathol (2014) 9: 181-218. doi: 10.1146/annurev-pathol-020712-164023

32. Zhu S, Qian Y. Sistemul receptorilor IL-17/IL-17 în boala autoimună: mecanisme și potențial terapeutic. Clin Sci (2012) 122 (11): 487-511. doi: 10.1042/CS20110496

33. Komiyama Y, Nakae S, Matsuki T, Nambu A, Ishigame H, Kakuta S și colab. IL-17 joacă un rol important în dezvoltarea encefalomielitei autoimune experimentale. J Immunol (2006) 177 (1): 566–73. doi: 10.4049/jimmunol.177.1.566

34. Romagnani S. Citokine și chimioatractori în inflamația alergică. Mol Immunol (2002) 38 (12): 881-5. doi: 10.1016/S0161-5890 (02) 00013-5

35. Zhou X, Zöller T, Krieglstein K, Spittau B. TGFβ1 inhibă activarea microgliei mediată de IFNγ și protejează neuronii mDA de neurotoxicitatea condusă de IFNγ. J Neurochem (2015) 134 (1): 125-34. doi: 10.1111/jnc.13111

36. Vojdani A, Lambert J. Rolul Th17 în tulburările neuroimune: țintă pentru terapia CAM. Partea I. Altern Med complementar bazat pe evid (2011) 2011: 984965. doi: 10.1093/ecam/nep063

37. Lobo-Silva D, Carriche GM, Castro AG, Roque S, Saraiva M. Echilibrarea răspunsului imun în creier: IL-10 și reglarea acestuia. J Neuroinflamatie (2016) 13 (1): 297. doi: 10.1186/s12974-016-0763-8

38. Schmitz T, Chew LJ. Citokine și mielinizare în sistemul nervos central. Sci World J. (2008) 8: 1119–47. doi: 10.1100/tsw.2008.140

39. Othieno C, Hirsch CS, Hamilton BD, Wilkinson K, Ellner JJ, Toossi Z. Interacțiunea factorului de creștere β1 transformat indus de Mycobacterium tuberculosis β1 și interleukin-10. Infectează imunitatea (1999) 67 (11): 5730-5.

40. Imitola J, Chitnis T, Khoury SJ. Citokine în scleroza multiplă: de la bancă la pat. Pharmacol Ther (2005) 106 (2): 163-77. doi: 10.1016/j.pharmthera.2004.11.007

41. Konyuchenko EA, Yu UV, Puchinyan DM, Norkin IA, Drozdova GA. Analiza comparativă a proteinelor și citokinelor neurospecifice în perioada acută și timpurie a bolii traumatice în măduva spinării. Fundam Res (2014) 7: 974-9.

42. Odinak MM, Tsygan NV. Mecanisme de deteriorare și regenerare a neuronilor în leziunea măduvei spinării (starea problemei). Bull Russian Mil Med Acad (2003) 2: 97–103.

43. Kothur K, Wienholt L, Brilot F, Dale RC. Citokinele/chemokinele CSF ca biomarkeri în tulburările neuroinflamatorii ale SNC: o revizuire sistematică. Citokine (2016) 77: 227–37. doi: 10.1016/j.cyto.2015.10.001

Cuvinte cheie: leziuni ale măduvei spinării, perioade acute și subacute, analiză multiplex, profil de citokine, șobolani

Citare: Mukhamedshina YO, Akhmetzyanova ER, Martynova EV, Khaiboullina SF, Galieva LR și Rizvanov AA (2017) Profilul citokinelor sistemice și locale după leziuni ale măduvei spinării la șobolani: o analiză multiplexă. Față. Neurol. 8: 581. doi: 10.3389/fneur.2017.00581

Primit: 22 august 2017; Acceptat: 17 octombrie 2017;
Publicat: 31 octombrie 2017

Pavle R. Andjus, Universitatea din Belgrad, Serbia

Andrey Y. Abramov, UCL Institute of Neurology, Regatul Unit
Nikolay Alexander Konovalov, Institutul de Neurochirurgie Burdenko, Rusia