Среди травматических повреждений, характеризующихся высокой летальностью и инвалидизацией, наибольший процент приходится на черепно-мозговую травму (ЧМТ). В последние годы установлено, что исход ЧМТ во многом определяется не только первичным повреждением головного мозга, но и развитием вторичных реакций, среди которых иммунной дисрегуляции отводится ключевая роль. Рядом авторов показано, что у большинства пациентов с ЧМТ происходит угнетение клеточного и гуморального звеньев иммунитета, наиболее выраженное в случае развития гнойных осложнений и неблагоприятных исходов [1; 2].

В последние годы особое внимание уделяется исследованию врожденного иммунитета в связи с его важной ролью в развитии воспаления. Одним из механизмов врожденного иммунитета является продукция противомикробных пептидов (ПМП), выполняющих роль медиаторов воспаления и обладающих, наряду с антимикробным действием, способностью участвовать во врожденных и адаптивных иммунных реакциях, свертываемости крови, тканевой репарации и других процессах в организме [3-5].

При этом особого внимания заслуживают α-дефенсины, основным источником которых являются нейтрофилы, осуществляющие первыми миграцию в ткани при воспалении. Показано, что уровень α-дефенсинов может быть надежным маркером активации нейтрофилов, а эти пептиды более длительно сохраняются в плазме крови и тканях за счет их способности сорбироваться на различных белках и клетках после гибели короткоживущих нейтрофилов. Наряду с этим α-дефенсины влияют на продукцию TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-8 и IL-10, дисбаланс которых на системном и локальном уровнях также является одним из основных патогенетических механизмов ЧМТ [6]. Вместе с тем роль цитокинов в тяжести течения и исходов ЧМТ не определена, а немногочисленные сведения, приводимые в литературе, весьма противоречивы. Кроме этого, в литературе практически отсутствуют данные о взаимодействии противомикробных пептидов и цитокинов в развитии нейровоспалительного процесса при травматической болезни головного мозга.

Исходя из изложенного, целью работы являлась разработка информативных прогностических критериев течения и исходов тяжелой черепно-мозговой травмы на основании оценки состояния цитокинового профиля и факторов врожденного иммунитета.

Материалы и методы исследования. В исследование включено 105 пациентов с тяжелой черепно-мозговой травмой, находившихся на лечении в нейрохирургическом отделении Курской областной клинической больницы с 2015 по 2019 год. Протокол клинического обследования больных утвержден на заседании Этического комитета ФГБОУ ВО «КГМУ» Минздрава России (протокол № 9 от 09.11.15 г.).

Критериями включения пациентов в исследование являлись: тяжелая ЧМТ, средний уровень сознания по шкале комы Глазго – 6,8±1,2 балла.

Критериями исключения из исследования являлись пациенты с тяжелой ЧТМ в крайне тяжелом и агональном состоянии (шкала комы Глазго – 3 балла) и пациенты с уровнем сознания при поступлении >10 баллов по шкале комы Глазго.

Всем пациентам в клинической группе проводилось комплексное общесоматическое, неврологическое и рентгенологическое обследование. Локализация очагов поражения подтверждена данными КТ или МРТ головного мозга. Диагностика и лечение ЧМТ проводились в соответствии с требованиями Приказа Минздрава России от 07.11.2012 N 635н «Об утверждении стандарта специализированной медицинской помощи при внутричерепной травме» [7].

В первые 24 часа и через 7 суток после ЧМТ пациентам выполнялась люмбальная пункция с забором цереброспинальной жидкости и периферической крови из центральной вены.

Количественное содержание α-дефенсинов (HNP1-3) в плазме крови и цереброспинальной жидкости (ЦСЖ), цитокинов (IL-1β, TNF-α, IL-6, IL-8, IFN-γ, IL-10) в сыворотке крови и ЦСЖ определяли методом ИФА с набором для определения человеческих α-дефенсинов (ELISAkit, HyCultbiotechnology, Нидерланды) и цитокинов («Вектор-Бест», Россия). Для определения показателей, принимаемых за физиологическую норму, обследовано 20 здоровых лиц (средний возраст 38,3±11,5 года).

Статистическую обработку результатов исследования проводили с помощью программного комплекса Microsoft Office Excel 2007, используя среднее значение показателя, среднее стандартное отклонение показателя и процент случаев в анализируемой группе пациентов. Достоверность статистических различий средних арифметических величин сравниваемых параметров оценивали по расхождению границ доверительных интервалов. Статистически значимыми считали различия по критерию Стьюдента при значениях р <0,05. Для выявления корреляционной связи между показателями использовали коэффициент ранговой корреляции Спирмена ().

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты исследования показали, что в первые сутки после ЧМТ уровни цитокинов с про- и противовоспалительной активностью в сыворотке крови и цереброспинальной жидкости в десятки раз превышали значения доноров (рисунок 1). При этом более высокие концентрации исследуемых медиаторов выявлены в ЦСЖ (рисунок 2). Полученные данные объясняются первоначальной реакцией иммунной системы на травму и логично согласуются с тем, что продукция цитокинов всегда выше в очаге воспаления на уровне органа-мишени [8; 9].

Рис. 1. Профиль сывороточных цитокинов у больных с ЧМТ в первые сутки после травмы

Примечание: * – р <0,05 в сравнении с донорами.

Рис. 2. Цитокиновый профиль сыворотки крови и ликвора пациентов с ЧМТ в первые сутки

Примечание: * – p <0,05.

На 7-е сутки по сравнению с первыми отмечалось статистически значимое снижение уровня IL-1β и TNF-α, IFN-γ и IL-10 в обеих биологических жидкостях (рисунок 3). При этом обращало внимание увеличение сывороточной и концентрации IL-6 и IL-8 в 1,3 и 1,6 раза соответственно, а ликворной по сравнению с сывороточной соответственно в 3,4 и в 1,9 раза (p<0,01).

Рис. 3. Цитокиновый профиль ликвора и сыворотки крови на 7-е сутки после травмы

Примечание: * – p<0,05, ** – p<0,01.

Важно отметить, что повышенная продукция провоспалительных цитокинов, и в частности IL-8 и IL-6, имеет важное значение в патогенезе нейровоспалительного процесса, так как следствием этого является снижение функции ГЭБ, что способствует привлечению гематогенных нейтрофилов в мозг и развитию воспалительных осложнений. Установлено также, что IL-8 играет ключевую роль в механизмах повреждения тканей при гипоксии, в том числе головного мозга [10].

Следует также констатировать, что изменения исследуемых показателей были взаимосвязаны. При проведении корреляционного анализа установлена прямая корреляционная зависимость между уровнем цитокинов, цитозом и содержанием белка в ликворе (таблица 1). При этом наиболее сильная корреляционная связь выявлена между IL-6, ИЛ-8, уровнем цитоза и содержанием белка в ликворе (>0,5).

Таблица 1

Корреляционная зависимость между показателями ликвора в 1-е и 7-е сутки после ЧМТ

Примечание: коэффициент ранговой корреляции Спирмена (* –>0,5).

Учитывая отсутствие в литературе данных об участии α-дефенсинов в развитии иммунного ответа при травматической болезни головного мозга, был проведен сопоставительный анализ содержания α-дефенсинов (HNP1-3) в плазме крови и цереброспинальной жидкости. Результаты исследования показали, что в 1-е сутки после травмы наблюдается значительное повышение содержания α-дефенсинов (HNP 1-3) и в плазме крови, и в ЦСЖ, но уровень HNP 1-3 в ЦСЖ был в 9,7 раза ниже, чем в плазме крови. Аналогичная картина отмечалась и на 7-е сутки посттравматического периода, а именно, на фоне снижения к 7-м суткам содержания HNP 1-3 в плазме крови в 1,4 раза, более выраженное снижение наблюдалось в ЦСЖ – в 2,4 раза (рисунок 4). При этом уровень в ЦСЖ был в 15 раз меньше, чем в плазме крови (63282±621,77 пг/мл и 4126,9±129,36 пг/мл соответственно; p<0,05).

Рис. 4. Динамика содержания HNP 1-3 в плазме крови и ликворе

Примечание: * – p<0,05.

Принимая во внимание данные литературы о том, что α-дефенсины, наряду с антимикробной активностью, взаимодействуют с системой комплемента и коагуляционного гемостаза, индуцируют синтез цитокинов, представляло интерес сопоставить содержание α-дефенсинов и цитокинов в исследуемых биологических жидкостях в разные сроки после ЧМТ [11; 12].

С учетом этого был проведен корреляционный анализ между показателями HNP 1-3 в плазме крови и ликворе в 1-е и 7-е сутки после травмы, по результатам которого была выявлена сильная прямая корреляционная связь изменения концентрации HNP 1-3 в плазме крови и ликворе (таблица 2).

Таблица 2

Корреляционный анализ содержания HNP 1-3 в плазме крови и ликворе в 1-е и 7-е сутки

Примечание: <0,5 – связь сильная прямая; – оценка коэффициента корреляции; * – связь статистически значимая.

Кроме этого, была проанализирована корреляционная зависимость между показателями HNP 1-3, цитокинами и общим анализом ликвора, выявившая статистически значимую сильную прямую корреляционную связь между HNP 1-3 и концентрацией IL-1β в плазме крови, содержанием белка и цитозом в ликворе в 1-е сутки после травмы (таблица 3). При этом особого внимания заслуживала выявленная на 7-е сутки после травмы статистически значимая прямая корреляционная зависимость между уровнем HNP 1-3 и противовоспалительным цитокином IL-10 как в плазме, так и в ликворе, что имеет важное значение в динамике течения и исходов воспалительного процесса в головном мозге.

Как известно, IL-10 – противовоспалительный цитокин, является мощным регулятором иммунного ответа, ингибирующим продукцию провоспалительных цитокинов. Значительное снижение IL-10 в плазме и ликворе отражает тяжесть воспалительного процесса в головном мозге, повышенную проницаемость гематоэнцефалического барьера, что характерно для тяжелых форм ЧМТ и может служить достоверным прогностическим критерием их исходов [13].

Таблица 3

Корреляционный анализ с расчетом коэффициента ранговой корреляции Спирмена () между показателями HNP 1-3, цитокинов и общего анализа ликвора

Примечание: * – <0,5 – связь сильная прямая; ** – <-0,5 – связь сильная обратная.

Согласно результатам проведенного исследования спектра провоспалительных и ингибирующих цитокинов, а также одного из важнейших факторов врожденного иммунитета – противомикробных пептидов на системном и локальном уровнях, представляло интерес сопоставить информативность их определения с клиническим течением и исходами ЧМТ. Поэтому следующим этапом исследования был анализ корреляционной связи между тяжестью ЧМТ по шкале ком Глазго (ШКГ), включающей оценку уровня сознания, и шкале исходов ком Глазго (ШИКГ) с исследуемыми показателями (таблица 4).

Таблица 4

Корреляционная зависимость уровня HNP 1-3 и цитокинов крови и ликвора с исходами ЧМТ

Примечание: <0,5 – связь сильная прямая;  – оценка коэффициента корреляции; * – связь статистически значимая.

Результаты исследования выявили статистически значимую сильную прямую корреляционную связь между концентрацией HNP 1-3, IL-10 и IL-8 в ликворе на 7-е сутки и тяжестью исходов тяжелой ЧМТ по ШИКГ, что позволило выделить 3 группы пациентов по тяжести течения и исходам ЧМТ (таблица 5).

Таблица 5

Корреляционная зависимость ликворной концентрации на 7-е сутки HNP 1-3 и цитокинов с тяжестью состояния пациентов по ШИКГ

Первая группа – пациенты с уровнем HNP 1-3 в ликворе на 7-е сутки после травмы менее 2000 пг/мл, IL-8 более 300 пг/мл и IL-10 менее 40 пг/мл - прогнозируется возможность неблагоприятного исхода ЧМТ (по ШИКГ 1-2 балла). Вторая группа – пациенты с уровнем HNP 1-3 в ликворе на 7-е сутки после травмы 2000-4000 пг/мл, IL-8 в пределах 200-300 пг/мл и IL-10 в пределах 40-80 пг/мл – прогнозируется возможность условно неблагоприятного исхода (грубая инвалидизация) - по ШИКГ 3 балла. Третья группа – пациенты с уровнем HNP 1-3 в ликворе более 4000 пг/мл, IL-8 менее 300 пг/мл и IL-10 более 80 пг/мл – прогнозируется возможность благоприятного исхода (частичное или полное восстановление после травмы) - по ШИКГ 4-5 баллов.

Заключение

Таким образом, проведенный корреляционный анализ выявил наибольшую диагностическую информативность прогнозирования исходов ЧМТ для ликворной концентрации на 7-е сутки после травмы HNP 1-3, IL-8 и ИЛ-10.