Травма головного мозга приводит к развитию сложного патофизиологического комплекса реакций, включающих первичное и вторичное повреждение вещества головного мозга, в том числе процессы воспаления, гипоксии, некроза и апоптоза, нарушение синаптической пластичности и функциональной активности нейронов. При черепно-мозговой травме (ЧМТ) у пациентов развиваются одновременно деструктивные и репаративные процессы в структурах центральной нервной системы (ЦНС), затрагивающие прежде всего нейроны и глию [1, 2]. Воспалительный ответ, возникающий на первичное структурное изменение мозга, сопровождается высвобождением большого числа регуляторных пептидов: цитокинов (провоспалительного и противовоспалительного характера), нитроксида, протеаз, эйкозаноидов, лизоцима и др. [3]. Цитокины синтезируются активированной макро- и микроглией, поврежденным эндотелием сосудов, а также клетками иммунной системы, мобилизованными из общей циркуляции к очагу повреждения и в соседние с ним области вследствие изменения проницаемости гематоэнцефалического барьера [3—5]. Действие цитокинов тесно связано с физиологическими и патофизиологическими реакциями организма. При этом происходит модуляция как локальных, так и системных механизмов защиты. Одной из важнейших функций системы цитокинов является обеспечение согласованного действия иммунной, эндокринной и нервной системы в ответ на стресс, каковым является ЧМТ. Существенным звеном в реакции мозга на повреждение является изменение метаболизма нейромедиаторов, в том числе серотонина. Нейротрансмиттерные механизмы принимают участие в процессах как формирования, так и разрешения травматического повреждения мозга [2, 6, 7]. Нарушение метаболизма нейромедиаторов — важнейшая особенность патогенеза ЧМТ. Серотонин является одним из основных медиаторов стресслимитирующей системы [8], и оценка изменений его содержания может иметь важное значение в клинической практике. Серотонин обладает широким спектром действия в организме человека, начиная с ранних этапов внутриутробного развития.
В экспериментальных работах показано негативное влияние дефицита серотонина на нервную ткань в критические периоды внутриутробного развития ЦНС [9]. Высказано предположение, что при антенатальной гипоксии замедляется врастание серотонинергических волокон в гиппокамп и кору головного мозга, усиливается дегенерация серотонинергических аксонов и нарушается баланс биогенных аминов в мозге плода и новорожденного ребенка [10]. Экспериментальные работы А.А. Ткаченко [11] выявили, что содержание серотонина в сыворотке крови более лабильно, отличается высокой скоростью реагирования на различные виды воздействий. F. Artigas [12] рассматривает содержание серотонина в плазме периферической крови в качестве показателя, отражающего в определенном смысле концентрацию серотонина во внеклеточном пространстве головного мозга (включая синаптическое). Имеются данные об участии серотонинергической системы в регуляции иммуногенеза. Коммуникация между иммунной и нервной системами происходит в двух направлениях [13]. Рецепторы цитокинов имеются в ЦНС; в свою очередь, рецепторы для нейромедиаторов были идентифицированы в лимфоидной ткани. Это обеспечивает взаимодействие нейроэндокринной и иммунной систем. Если в настоящее время следует считать доказанным вовлечение в травматический процесс иммунокомпетентной системы организма [14, 15], то патогенетическая роль серотонина остается до конца не выясненной.
Цель исследования — изучение содержания серотонина в сыворотке крови и сопоставление полученных результатов с воспалительными маркерами у больных в остром периоде ЧМТ.
Материал и методы
Обследованы 72 больных (52 мужчины и 20 женщин) в возрасте от 18 до 62 лет (средний возраст 31,5±13,3 года). Все больные были разделены на три группы в зависимости от степени тяжести полученной закрытой ЧМТ. В 1-ю группу вошли 27 больных с сотрясением головного мозга (СГМ), во 2-ю — 17 с ушибом головного мозга легкой степени тяжести (УГМЛ) и в 3-ю — 28 с ушибом головного мозга средней степени тяжести (УГМС). Группу контроля составили 15 здоровых лиц, не имевших ЧМТ в анамнезе. Группы здоровых и больных были сопоставимы по полу и возрасту.
Всем больным в 1-е сутки от момента ЧМТ (при поступлении в нейротравматологическое отделение) проводились общеклиническое, неврологическое, инструментальное исследования: рентгенография черепа, ЭХО-ЭС, офтальмоскопия, компьютерная томография головного мозга. Для оценки неврологического дефицита были использованы шкала комы Глазго (ШКГ), NIHSS, где каждый неврологический синдром соответствует определенному числу баллов. Для оценки способности к самообслуживанию больных использовался «Индекс независимостей» в сфере повседневной жизни Barthell. У всех обследуемых проводилось психометрическое тестирование с использованием шкалы депрессии Монтгомери—Асберг, госпитальной шкалы тревоги и депрессии, теста Спилбергера—Ханина для определения уровня реактивной и личностной тревожности. Констатация синдрома вегетативной дистонии проводилась по опроснику (субъективная оценка своего состояния) и схеме (объективная оценка признаков вегетативной дисфункции), разработанным в Республиканском центре вегетативной патологии (А.М. Вейн и соавт.). Исследование гуморального серотонина в сыворотке периферической крови и ликворе проводилось методом иммуноферментного твердофазного анализа с использованием набора IBL Serotonin ELISA. Содержание серотонина выражали в нг/мл. Для объективизации выраженности патологических воспалительных процессов применялось иммунологическое исследование содержания фактора некроза опухоли (ФНО) — одного из основных провоспалительных цитокинов и интерлейкина-10 — противовоспалительного цитокина в сыворотке крови и ликворе. Для определения цитокинов использовали твердофазный иммуноферментный метод с помощью тест-систем (ООО «Цитокин», Санкт-Петербург) в соответствии с рекомендациями производителя. Концентрацию цитокинов выражали в пг/мл. Забор крови и ликвора проводили в 1—2-е сутки с момента травмы.
Статистическую обработку результатов проводили при помощи пакета прикладных программ Statistica 6.0 с использованием описательной статистики: определение выборочного среднего (М) и среднего квадратичного отклонения (σ), непараметрических методов (сопоставление независимых групп с использованием критерия Манна—Уитни). Анализ зависимостей осуществляли с помощью рангового коэффициента корреляции (r) Спирмена. При p<0,05 различия считались достоверными.
Результаты
Больные с ЧМТ предъявляли жалобы, типичные для острого периода ЧМТ, среди которых чаще всего встречались головная боль (82%), утомляемость (69%), головокружение (54%), нарушение сна (35%). При клинико-неврологическом обследовании в большинстве случаев УГМ выявлялись очаговые неврологические и менингеальные синдромы. При исследовании степени сознания по ШКГ выявлено, что уровень сознания у пациентов с УГМ (14,3±1,8 балла) статистически не отличался от такового у больных с СГМ (15,0±0,8 балла). Средний балл по шкале NIHSS составил 2,55±1,88. Уровень статистической значимости различий при оценке неврологического статуса между группой больных с СГМ (0,88±0,8 балла) и группой больных с УГМЛ (3,08±0,9 балла) составил р=0,0001, а между группой больных с УГМЛ и с группой больных УГМС (4,3±1,3 балла) — р=0,009. Степень инвалидизации по шкале Barthell оказалась достоверно (p=0,032) выше у пациентов с УГМЛ (97,5±6,2 балла), чем у больных с СГМ (100 баллов), а у больных с УГМС — 88,46±15,02 балла (р=0,003 по отношению к группе СГМ и р=0,04 по отношению к группе УГМЛ).
Исследование эмоционально-личностной сферы у больных в остром периоде закрытой ЧМТ выявило статистически значимый уровень депрессии по объективной шкале Монтгомери—Асберг в группах больных с СГМ (8,67±5,02 балла), с УГМЛ (10,75±9,72 балла), с УГМС (11,95±8,96 балла) по отношению к группе контроля — 3,1±1,9 балла (р<0,05 для всех групп). Средние значения тревоги и депрессии по госпитальной шкале в группе больных с СГМ составили 5,37±3,18 и 3,78±3,03 балла соответственно, в группе больных с УГМЛ — 4,83±4,36 и 4,83±3,27 балла, у больных с УГМС — 6,18±4,02 и 5,68±4,12 балла. Данные показатели не выявили статистической значимости различий в группах и по отношению к контролю.
По опроснику Спилбергера—Ханина в большинстве случаев регистрировалась умеренная реактивная и легкая личностная тревожность больных. Среднее значение реактивной тревожности составило в группе больных с СГМ 44,7±9,78 балла, с УГМЛ — 45,18±14,12 балла, с УГМС — 47,95±9,64 балла, что значимо (p<0,05) больше, чем в группе контроля (32,5±3,2 балла). Показатели личностной тревожности статистически не отличались (p>0,05) от контрольных (32,7±3,8 балла), а также между группами больных с ЧМТ и составили в группе СГМ 38,74±8,86 балла, УГМЛ — 40,09±9,17 балла и при УГМС — 40,95±10,41 балла. Степень вегетативной дисфункции у больных закрытой ЧМТ по Опроснику и по схеме независимо от степени тяжести не отличалась от показателей контрольной группы и составила в группе больных с СГМ 20,15±14,52 и 22,07±13,09 балла, в группе УГМЛ — 18,83±11,03 и 17,33±11,77 балла, в группе УГМС —15,82±14,21 и 19,45±15,21 балла.
Определение цитокинов в сыворотке крови обнаружило уровень значимости различий содержания интерлейкина-10 у больных с СГМ (6,0±9,9 пг/мл) и УГМС (0,4±1,7 пг/мл; р=0,03). Содержание ФНО в сыворотке крови оказалось статистически достоверно различным (р=0,039) между группами СГМ (5,03±8,72 пг/мл) и УГМС (34,14±24,5 пг/мл). Содержание интерлейкина-10 в ликворе колебалось от 0,0 до 6,3 пг/мл, составив в среднем 2,37±1,2 пг/мл. Среднее количество ФНО в ликворе составило 50,8±17,4 пг/мл. Статистически значимых различий цитокинового профиля ликвора в зависимости от степени тяжести УГМ не обнаружено. Выявлена линейная корреляционная зависимость балльной оценки неврологического статуса и содержания интерлейкина-10 (r=–0,36; p=0,04) и ФНО (r=–0,41; p=0,02) в сыворотке крови. Указанные данные объективизируют выраженность клинических проявлений в зависимости от степени тяжести закрытой ЧМТ.
Изучение содержания сывороточного серотонина в группах больных с различной степенью тяжести ЧМТ выявило следующие закономерности. Уровень серотонина в сыворотке крови у больных с СГМ составил 148,90±59,57 нг/мл, что не отличается (р>0,05) от показателя контрольной группы (187,2±28,9 нг/мл). Концентрация сывороточного серотонина в группе больных с УГМЛ составила 288,63±57,88 нг/мл, что достоверно (р=0,049) превышает показатель у больных с СГМ и здоровых лиц. В группе больных с УГМС показатель исследуемого нейромедиатора увеличился до 331,81±77,14 нг/мл, что достоверно (р=0,029) выше, чем в группе больных с СГМ (рис. 1).
При проведении корреляционного анализа выявилась зависимость содержания серотонина в сыворотке крови от вида закрытой ЧМТ (r=0,35; р=0,02). При усилении степени тяжести ЧМТ содержание серотонина в сыворотке крови увеличивается. Уровень гуморального серотонина у больных в остром периоде ЧМТ не зависел от степени психоэмоциональных и вегетативных нарушений. Содержание серотонина в ликворе имело обратную корреляционную зависимость (r=–0,7; р=0,05) с уровнем ФНО в ликворе (рис. 2),
Обсуждение
У больных в остром периоде закрытой ЧМТ различной степени тяжести (СГМ, УГМЛ и УГМС) не выявляется статистически значимых различий в параметрах психоэмоционального и вегетативного статуса. Психовегетативный синдром в остром периоде ЧМТ может рассматриваться как неспецифическая реакция на травматическое и/или стрессовое воздействие. Содержание цитокинов в сыворотке крови и ликворе отражает неспецифические (универсальные, реактивные) воспалительные процессы, характерные для ЧМТ, зависящие от степени тяжести полученного повреждения: наибольшее количество провоспалительного ФНО в сыворотке крови отмечалось у больных с УГМС. У больных с легкой ЧМТ наблюдались статистически достоверно более высокие показатели противовоспалительного интерлейкина-10. Про- и противовоспалительные цитокины сбалансированно взаимодействуют между собой и закономерно коррелируют с выраженностью неврологических проявлений, объективизируя степень тяжести ЧМТ. Содержание серотонина в сыворотке крови прямо пропорционально зависит от уровня противовоспалительного интерлейкина в ликворе, а содержание серотонина в ликворе находится в отрицательной корреляционной зависимости с уровнем ФНО в спинномозговой жидкости. Показатели содержания серотонина в сыворотке крови могут служить диагностическим маркером степени тяжести ЧМТ и применяться в 1-е сутки после травмы для дифференциальной диагностики СГМ и УГМ. Корреляционный анализ показал, что серотонин у пациентов с УГМ легкой и средней степени тяжести можно рассматривать как медиатор, участвующий в противовоспалительных механизмах защиты головного мозга. Исследование нейротрансмиттера серотонина и профиля цитокинов в остром периоде закрытой ЧМТ представляет теоретический и практический интерес, поскольку позволяет оценить степень повреждения нервной ткани, прогнозировать исход, риск развития воспалительных осложнений и активность репаративных процессов в структурах центральной нервной системы.
Комментарий
В настоящее время общеизвестно, что в патогенезе черепно-мозговой травмы принимают участие все основные нейромедиаторные системы головного мозга. В частности, в остром периоде травмы мозга наблюдается избыточный выброс всех нейромедиаторов, причем наиболее опасным является выброс избыточного количества глутамата, запускающего механизмы эксайтотоксичности. Полученные рядом авторов экспериментальные и клинические данные позволяют предположить, что избыток ацетилхолина, дофамина и серотонина в острый период черепно-мозговой травмы коррелирует с ухудшением исхода. Влияние избытка моноаминергических нейротрансмиттеров на цитотоксические процессы малоизучено. Однако на экспериментальных моделях травмы показано, что повышение содержания серотонина приводит к снижению потребления глюкозы, усилению процессов эксайтотоксичности, а применение большинства агонистов серотониновых рецепторов (за исключением селективных агонистов рецепторов 5HT1А) не улучшает исход травмы. Последнее косвенно свидетельствует в пользу негативной роли избытка серотонина в патогенезе травматической болезни мозга. Избыточное количество нейромедиаторов постепенно снижается в течение первых недель после травмы, однако точные временные рамки этого процесса, тем более при разной-степени тяжести травмы, пока не определены.
Серотонинергическая система, наряду с норадренергической, дофаминергической и холинергической, входит в состав нейромодуляторных систем, которые играют важнейшую роль в процессах адаптивного поведения.
В частности, серотонинергическая система активируется в ответ на стресс или угрожающий стимул. Причем из экспериментальных работ известно, что при невыраженном (контролируемом) стрессе гиперактивация дорсального ядра шва (центра серотонинергической системы в продолговатом мозге) может блокироваться префронтальной корой лобных долей мозга, чего не происходит при выраженном стрессе. С этих позиций выявленная в настоящей работе зависимость между уровнем серотонина в сыворотке крови в остром периоде и тяжестью черепно-мозговой травмы вполне патофизиологически оправдана и представляет не только практический, но и научный интерес. Следует отметить, что, к сожалению, авторами приводится мало сопоставлений результатов своей работы с данными зарубежных исследований.
Немаловажной заслугой авторов является изучение нейроиммунных взаимодействий, что является достаточно сложной и малоизученной проблемой. Известно, что острый стресс сопровождается не только повышением в крови уровня катехоламинов и кортизола, но и выбросом из тромбоцитов серотонина, активацией гуморального иммунитета (ThII) с увеличением количества В-лимфоцитов и естественных киллеров и повышением уровня интерлейкинов-4—6, 10. В данной работе авторами были получены интересные результаты о корреляции между уровнем серотонина в сыворотке крови и уровнем противовоспалительного интерлейкина-10 в ликворе, а также между уровнем серотонина в ликворе и концентрацией ФНО в ликворе при травме легкой и средней степени тяжести. Выявленные особенности позволяют сделать предположение, что уровень серотонина может отражать выраженность и направленность нейровоспалительной реакции в ответ на травму.
Таким образом, данная работа является современной, затрагивает актуальную и малоизученную проблему нейроиммунных взаимодействий при черепно-мозговой травме различной степени тяжести.
Е.В. Александрова (Москва)