УДК 616.831-009.12

Л.З. АФАНДИЕВА, Д.Д. ГАЙНЕТДИНОВА

Казанский государственный медицинский университет МЗ РФ, г. Казань

 Контактная информация:

Афандиева Лейсан Закиевна — к.м.н., ассистент кафедры неврологии, нейрохирургии и медицинской генетики

Адрес: 420012, г. Казань, ул. Бутлерова, 49, тел.: +7-917-294-18-93, e-mail: lisenok_af@list.ru

Детский церебральный паралич (ДЦП) представляет собой группу стойких двигательных и постуральных нарушений, вызывающих ограничения активности, которые объясняются непрогрессирующими нарушениями в развивающемся головном мозге [1]. Воспаление детализировано в патогенезе большинства перинатальных повреждений головного мозга, что способствует риску развития ДЦП, включая неонатальный инсульт, преждевременные роды, родовую асфиксию и инфекцию [2, 3]. Систематические обзоры клинической литературы в настоящее время подтверждают связь между высокими уровнями циркулирующих провоспалительных медиаторов и ДЦП, особенно в условиях недоношенности [4]. Однако продолжительность и степень этого воспаления, а также последствия для детей с ДЦП остаются неясными.

Воспаление при ДЦП может заключаться в изменении цитокинового статуса [4]; измененного иммунного ответа [5]; адаптивных иммунных изменений, включая распределение и функцию Т- и В-клеток [6], а также другие генетические и негенетические изменения сигнальных путей [7]. Обычно сообщается, что воспаление после перинатального повреждения головного мозга изменяется с течением времени, между острой и хронической фазами повреждения [8]. Тем не менее постулируется, что персистирующее воспаление (то есть воспаление, продолжающееся от нескольких месяцев до нескольких лет после фазы первичного повреждения) оказывает пагубное воздействие на головной мозг и может способствовать формированию тяжелых форм заболевания. Это подтверждается гипотезой устойчивого воспаления, так же известной как эффекты программирования, посредством чего пренатальные, антенатальные или неонатальные провоспалительные цитокины вызывают воспаление, которое способствует долгосрочной дисрегуляции цитокинов [9]. В исследовании у детей с ранней резидуальной стадией ДЦП продемонстрирована взаимосвязь функционального уровня по шкале GMFCS (Gross Motor Function Classification System — система классификации больших моторных функций) и некоторых показателей иммунного статуса.

Ключевые слова: детский церебральный паралич, цитокин TNF-α, спастический паралич, GMFCS.

 

L.Z. AFANDIEVA, D.D. GAYNETDINOVA

 Kazan State Medical University, Kazan

Gross motor functions and immune parameters in children with spastic cerebral palsy: is there a link?

Contact details:

Afandieva L.Z. — PhD (medicine), Assistant Lecturer of the Department of Neurology, Neurosurgery and Medical Genetics

Address: 49 Butlerov St., Kazan, Russian Federation, 420012, tel.: +7-917-294-18-93, e-mail: lisenok_af@list.ru

Cerebral palsy (CP) is a group of persistent motor and postural disorders that cause activity limitations, which are explained by non-progressive disorders in the developing brain [1]. Inflammation is detailed in the pathogenesis of most perinatal brain injuries, which contributes to the risk of cerebral palsy, including neonatal stroke, preterm birth, birth asphyxia, and infection [2, 3]. Systematic reviews of the clinical literature now support an association between higher levels of circulating pro-inflammatory mediators and the diagnosis of cerebral palsy, especially in prematurity [4]. However, the duration and extent of this inflammation, as well as the consequences for children with cerebral palsy, remain unclear.

Inflammation in cerebral palsy may consist in a change in the cytokine status [4]; altered immune response [5]; adaptive immune changes, including the distribution and function of T- and B-cells [6], as well as other genetic and non-genetic changes in signaling pathways [7]. Inflammation following perinatal brain injury is commonly reported to change over time, between the acute and chronic phases of injury [8]. However, persistent inflammation (i.e., inflammation lasting months to years after the primary injury phase) has been postulated to have detrimental effects on the brain and may contribute to severe forms of the disease. This is supported by the persistent inflammation hypothesis, also known as programming effects, whereby prenatal, antenatal, or neonatal pro-inflammatory cytokines induce inflammation that contributes to long-term cytokine dysregulation [9]. The study in children with an early residual stage of cerebral palsy demonstrated the relationship between the functional level on the GMFCS scale (Gross Motor Function Classification System) and some indicators of immune status.

Key words: cerebral palsy, cytokine TNF-α, spastic palsy, GMFCS.

  

В структуре перинатальной заболеваемости доминирующее положение занимает патология нервной системы, которая продолжает оставаться основополагающим ведущим фактором детской инвалидизации и дезадаптации в более позднем периоде [1]. Широкое внедрение передовых достижений современной медицины, постоянное совершенствование акушерских пособий, повышение качества оказываемой медицинской помощи на ранних этапах привели к существенному снижению смертности новорожденных и одновременно к росту показателей неврологической заболеваемости у детей, среди которых детский церебральный паралич (ДЦП) занимает первое место [2, 3]. Принято определять ДЦП как группу стойких нарушений движений и осанки, вызывающих ограничения активности, обусловленных непрогрессирующими нарушениями в головном мозге, возникающими в раннем периоде развития с пожизненными патофизиологическими последствиями, которые включают и нарушение регуляции врожденного иммунитета [4–6]. Данное определение остается широко используемым, но остаются проблемы, связанные с неоднородностью проявлений, интерпретацией термина «непрогрессирующие нарушения», и возрастом, в котором может развиться церебральный паралич. Единого диагностического теста для ранней диагностики церебральных параличей не существует. Для выявления высокого риска ДЦП в возрасте до 6 месяцев есть опыт применения комбинации ранней магнитно-резонансной томографии (МРТ) с неврологическим обследованием младенцев по Hammersmith и оценкой общих движений (чувствительность методики 97%) [7]. Достижения в области молекулярной нейрогенетики произвели революцию как в понимании этиологии ДЦП за счет более точной классификации нарушений с молекулярной причиной, так и в диагностике нейрогенетических и метаболических расстройств, маскирующихся под ДЦП [8, 9].

Современная концепция патогенеза ДЦП предполагает основной механизм: нарушение тканевого гомеостаза в нейроглии, дисрегуляции апоптотической гибели клеток и связанных с этим иммунных процессов, отражающих формирование аутореактивности в отношении патологически измененной нервной ткани. Много работ посвящено поиску новых биохимических маркеров патологических процессов в ЦНС [10, 11]. Но основным объектом этих исследований является острая патология: гипоксически ишемические повреждения ЦНС новорожденных. Иная ситуация наблюдается в исследовании биомаркеров при резидуально-органическом поражении ЦНС перинатального генеза. Научные исследования последних лет свидетельствуют в пользу того, что ДЦП можно рассматривать как лонгитюдный патологический процесс, активно протекающий на протяжении всей жизни больного ребенка [12–15]. Zareen Z. еt al. в 2020 г. описан механизм повреждения, характеризующийся стойким воспалением и эпигенетическими изменениями у пациентов с ДЦП. Данный процесс предотвращает эндогенное восстановление и регенерацию и предрасполагает пациента к когнитивной дисфункции и дальнейшему повреждению, так называемый феномен «персистирующее воспаление» при ДЦП [14]. Lin et al. при обследовании пациентов с ДЦП школьного возраста продемонстрировали возможность того, что воспалительные эффекты, вызванные провоспалительными цитокинами, простагландинами или липополисахаридами на развивающийся мозг преждевременно родившихся детей с церебральным параличом, могут привести к долгосрочным осложнениям [15]. Измененный ответ цитокинов у лиц с ДЦП демонстрирует стойкое воспалительное состояние, которое может способствовать текущим последствиям. Это исследование подтверждает гипотезу об изменении воспалительной реакции спустя годы после повреждения головного мозга у детей с ДЦП [14].

Работы по изучению инфекционных и нейровоспалительных биомаркеров, связанных с острым повреждением головного мозга у новорожденных, позволили получить доказательства, подтверждающие путь от внутриутробной инфекции к воспалению плаценты (хориоамнионит) [16, 17], а затем к системному кровообращению плода и мозгу недоношенного новорожденного [18, 19]. Остаются пробелы в знаниях в отношении конкретных взаимосвязей между различными нейроиммунными и связанными с ними механизмами, вызывающими гипотетические персистирующие воспалительные состояния у детей с церебральными параличами, а также связи между различными биомаркерами, факторами риска и конкретными исходами [20]. Существует рабочая гипотеза (актуальная в течение последних двух десятилетий), которая предполагает, что взаимосвязь между ключевыми нейроэндокринными гормонами, возбуждающими нейропептидами и нейровоспалительными цитокинами в качестве маркеров может быть критической переменной, предсказывающей исход повреждений ЦНС в церебральный паралич [21]. У детей с ДЦП повреждение белого вещества может «управлять» иммуноопосредованным воспалительным каскадом. Имеются данные, подтверждающие эту возможность, из трех связанных исследований с участием пациентов с церебральным параличом, в одном из которых использовалась сыворотка пуповины [22], в другом — плазма [23] и кровь [24], в третьем — цереброспинальная жидкость [25]. Однако официально рекомендованные биомаркеры для классификации и прогнозирования ДЦП отсутствуют [26]. Разнообразные методы терапии могут помочь пациентам максимально увеличить свои способности и физическую силу, предотвратить осложнения и улучшить качество жизни [4]. Согласно данным литературы, а также результатов собственных исследований, существенное значение в патогенезе стойкого двигательного дефицита при ДЦП имеет интенсификация нейродеструктивных механизмов (дестабилизация генома, усиленная генерация эндомутагенов, миграция активированной микроглии, реализация эксайто-окислительного каскада), а степень и характер клеточных повреждений зависят от активности свободно-радикального окисления [14, 25–27]. Общеизвестно, окислительный стресс вызывает нарушения в нормальных клеточных сигнальных механизмах и считается одним из наиболее важных факторов при различных патологических состояниях [28, 29]. Функциональный дисбаланс в процессах свободно радикального окисления с формированием окислительного стресса можно рассматривать как сформировавшийся метаболический синдром [21]. Остается открытым вопрос: если ДЦП — резидуальное состояние, то чем может быть обусловлен выраженный окислительный стресс?

В настоящее время продолжается широкое изучение нарушений иммунной регуляции, вариабельности энзиматической активности иммунокомпетентных клеток, нейробиохимические маркеры при различных поражениях ЦНС и при ДЦП [26, 30–32].

Периферические иммунные клетки, такие как CD4+, CD8+ и CD3+, тесно связаны с ишемическим повреждением головного мозга и могут инфильтрировать мозг через перивентрикулярную ткань и периваскулярные пространства [33]. Обычные лимфоциты, особенно Т-клетки, могут способствовать ишемическому повреждению головного мозга за счет прямого повреждения нейронов за счет секреции гранул и цитокинов, а также за счет активации микроглии, нейтрофилов и эндотелиальных клеток головного мозга [34].

Среди маркеров нейродеструктивных и репаративных процессов, активно исследуемых в настоящее время при гипоксически ишемических повреждениях ЦНС, особое внимание уделено цитокиновой регуляторной сети. Одним из основных цитокинов раннего ответа на повреждение нейронов является фактор некроза опухоли альфа (TNF-α) [35]. Повышенная экспрессия TNF-α вызывает нейтрофильную инфильтрацию, которая увеличивает проницаемость эндотелиоцитов и активирует матриксные металлопротеиназы, повреждающие гематоэнцефалический барьер. Это приводит к отеку и дегенерации нейронов и глиальных клеток, усугубляя тем самым повреждение головного мозга [36]. Неонатальные провоспалительные стимулы вызывают воспалительные реакции, которые способствуют продолжающейся дисрегуляции цитокинов после рождения и даже у детей школьного возраста, перенесших неонатальную энцефалопатию [37, 38].

Можно полагать, что поиск маркеров для оценки тяжести неврологических нарушений у детей с ранней резидуальной стадией ДЦП будет значимым для разработки критериев оценки прогноза формирования патологических состояний нервной системы и их последствий, анализа эффективности терапии, что играет важную роль в снижении первичной детской инвалидности.

Цель исследования — оценить взаимосвязь степени тяжести двигательных нарушений у детей со спастическим церебральным параличом с некоторыми показателями иммунного статуса.

Материал и методы

В исследование включены 70 детей в возрасте от 2 до 5 лет (3,9 ± 1,2 года), из которых 60% мальчиков (n = 42) и 40% девочек (n = 28). Основную группу составили 45 детей (25 мальчиков — 56% и 20 девочек — 44%) с непрогрессирующими односторонними и двусторонними спастическими формами ДЦП. Диагноз ДЦП (G80) установлен согласно Международной классификации болезней Десятого пересмотра (МКБ-10), подтвержден данными анамнеза и медицинской документации (амбулаторные карты, выписки из стационаров). Критериями включения в исследование явились: подтвержденный диагноз спастический ДЦП, отсутствие инфекционного процесса за 30 дней до и в момент исследования; критерии исключения: наследственная и хромосомная патология, врожденные пороки развития головного мозга, а также аутоиммунные и воспалительные заболевания. Контрольную группу составили 25 здоровых детей, сопоставимых по полу и возрасту. От всех родителей детей, включенных в исследование, получено письменное информированное согласие до включения в исследование.

Всем детям проведены клинико-неврологические и инструментальные методы обследования, в том числе и МРТ головного мозга. Неврологический статус оценен по общеустановленной методике с применением специальных шкал. Мышечный тонус оценен с помощью модифицированной шкалы спастичности Ашворта (Modified Ashworth Scale for Grading Spasticity), которая позволяет оценить повышение мышечного тонуса и возможность выполнения пассивных движений в баллах от 0 до 4, где 0 — отсутствие повышения тонуса, а 4 — ригидное положение конечности и отсутствие пассивной подвижности. Мышечная сила оценена по 6-балльной оценке мышечной силы (по Mcpeak L., 1996; Вейсс M., 1986). Сила мышц определялась в баллах от 0 до 5, где 5 — полный объем движения при максимальном внешнем противодействии, а 0 — отсутствие признаков движения при попытке произвольного напряжения мышцы.

Для объективного анализа тяжести неврологического дефицита проведена оценка уровня больших моторных функций согласно классификации Gross Motor Function Classification System (GMFCS) [39], являющейся мировым стандартом оценки степени тяжести двигательных расстройств и функциональных ограничений детей с ДЦП разного возраста. Классификация дифференцирует пять функциональных классов: I — пациент ходит без помощи и ограничений, II — пациент ходит без помощи, не выходя за пределы помещения, III — ходит с помощью вспомогательных аппаратов, IV — передвигается на коляске, самостоятельное передвижение ограничено, V — пациент голову не удерживает, абсолютная зависимость от окружающих.

Иммунный статус исследован в соответствии с разработанной панелью стандартных тестов. Фенотипирование популяций и субпопуляций лимфоцитов проведено методом проточной цитофлуориметрии; фагоцитарная и окислительно-восстановительная активность нейтрофилов определена в тесте фагоцитоза и тесте с нитросиним тетразолием (НСТ-тесте). Концентрация TNF-α в сыворотке периферической крови и в ротовой жидкости оценена методом иммуноферментного анализа (ИФА) с использованием набора реагентов ООО «Вектор-Бест» (Россия, Новосибирск).

Статистическая обработка результатов производилась с применением табличного редактора MS Excel 2016 с использованием стандартных статистических процедур. Выполнялся подсчет стандартного отклонения, непараметрического U-критерия Манна — Уитни и коэффициента корреляции (R) по Пирсону. Использование непараметрического метода статистического анализа было обусловлено ограничениями применения их параметрических аналогов. Значения р < 0,05 считались статистически значимыми.

Результаты и обсуждение

Одним из основных факторов риска развития тяжелых форм ДЦП, определяющих особенности раннего нейроонтогенеза, является гестационный возраст. Изучение сроков гестации обследованных детей основной группы выявило, что число недоношенных детей (срок гестации до 37 недель) преобладало над числом доношенных (срок гестации 40 ± 2 недели), 32 ребенка (72%) и 13 детей (28%) соответственно.

Распределение детей с различными спастическими формами ДЦП, в зависимости от срока гестации, при рождении выявило следующее: дети с диплегией и тетраплегией достоверно чаще (в 2,5 раза) рождались преждевременно (71 и 29% соответственно, р ≤ 0,05). Полученные результаты в очередной раз демонстрируют высокую значимость внутриутробного дизонтогенеза в этиопатогенезе двусторонних спастических форм ДЦП.

Двигательные расстройства выявлены у всех обследованных детей. Односторонние спастические формы (гемипарез) диагностированы у 21 ребенка (47%), двусторонние спастические формы (парапарез, тетрапарез) выявлены у 24 детей (53%). Оценка степени спастичности (по данным модифицированной шкалы спастичности Ашворта) выявила тяжелую степень неврологического дефицита в группах детей с двойной гемиплегией (63% больных данной группы, р = 0,006) и спастической диплегией (56% обследованных данной группы, р ≤ 0,05). У 83% обследованных с гемипаретической формой преобладала легкая степень. Дети, страдающие двойной гемиплегией средней тяжести, получили достоверное преобладание над детьми остальных групп (p = 0,003).

У всех детей основной группы определен уровень развития больших моторных функций по системе GMFCS: уровень I — 7 (15%) детей; уровень II — 11 (24%) детей; уровень III — 10 (22%) детей; уровень IV — 9 (20%) детей; уровень V — 8 (19%) детей. Согласно полученным данным, у детей с односторонним спастическим вариантом ДЦП в 91% случаев определялся I и II уровень GMFCS, сохранялась способность к самостоятельной ходьбе и ходьбе с ограничениями. В отличие от пациентов с односторонним спастическим вариантом ДЦП, пациенты с двухсторонними спастическими вариантами ДЦП только в 22% случаев могли перемещаться самостоятельно. У 27% пациентов с двухсторонним спастическим вариантом ДЦП выявлен III уровень GMFCS. Статистически значимо чаще (р ≤ 0,05) у обследованных с двухсторонними спастическими вариантами ДЦП наблюдали ограничения способности к самостоятельному передвижению — IV уровень GMFCS (27%) (рис. 1А). При распределении участников исследования по уровню GMFCS, в зависимости от клинических форм, важно отметить, что уровень GMFCS не зависит от клинического варианта ДЦП, поскольку двусторонние и односторонние спастические формы предполагают определенную степень снижения уровня функциональной двигательной независимости (рис. 1Б).

Рисунок 1. Распределение обследованных пациентов в зависимости от уровня GMFCS и клинических форм ДЦП

Figure 1. Distribution of the examined patients depending on the GMFCS and cerebral palsy degree

А. Распределение в зависимости от уровня GMFCS

1. Distribution depending on the GMFCS degree

Б. Распределение в зависимости от клинических форм ДЦП

1. Distribution depending on the cerebral palsy degree

Дальнейшее изучение нарушений функционирования у детей основной группы было направлено на оценку взаимосвязи разных типов двигательных расстройств с уровнем развития моторных навыков. При двухстороннем спастическом варианте ДЦП выявлены статистически значимые обратные корреляции показателей мышечной силы и показателей мышечного тонуса с уровнем GMFCS (R = -0,37 и R = -0,52 соответственно; р ≤ 0,05). Следовательно, вариабельность двигательных расстройств при двухсторонних спастических вариантах ДЦП определяет снижение их способности к передвижению и ограничение функциональных возможностей, а выявленные статистически значимые корреляционные взаимосвязи позволяют отнести спастический парез к доминирующим двигательным расстройствам, ассоциированным со снижением функциональных возможностей пациентов основной группы.

Анализ анамнестических данных у обследованных нами детей с ДЦП выявил частые случаи острых респираторных заболеваний или обострений хронической патологии ЛОР-органов и бронхов, что может свидетельствовать о недостаточных защитных функциях иммунной системы у этой категории пациентов. Среди 45 обследованных детей острые респираторные заболевания и/или обострения хронической патологии отмечалось у 27 (61%) детей: у 14 (51% заболевших) преобладали обострения хронической патологии ЛОР-органов; у 7 (25%) развился острый бронхит; у остальных 6 (24%) зарегистрированы неосложненные острые респираторные инфекции. У детей с ДЦП наблюдается снижение адаптационных ресурсов, вероятнее всего, за счет органического повреждения регуляторных систем ЦНС — гипоталамуса, гиппокампа, коры головного мозга. Принимая во внимание факт, что иммунные механизмы являются ключевыми в патогенезе многих заболеваний, в том числе у детей раннего возраста с ДЦП, нами проведено исследование некоторых показателей иммунного статуса у детей основной группы.

Детям основной группы проведено иммунологическое исследование с определением основных классов лимфоцитов CD3+, CD4+, CD8+, CD16+, CD19+, CD20+, CD56+. Иммунофенотипирование лимфоцитов детей с ДЦП выявило дефицит основных популяций относительно группы сравнения, р ≤ 0,01 (рис. 2). Статистически значимых результатов среди остальных популяций не обнаружено.

Рисунок 2. Показатели популяций лимфоцитов (CD3+ и CD19+) детей с ДЦП в зависимости от уровня GMFCS

Figure 2. Indicators of lymphocyte population (CD3+ and CD19+) in children with cerebral palsy depending on the GMFCS degree

Сравнительный количественный анализ субпопуляционного состава обнаружил статистически значимые отклонения (снижение показателей CD3+CD4+ лимфоцитов более чем в 2 раза) у детей с тяжелыми формами ДЦП (GMFCS IV и GMFCS V) относительно группы сравнения (р ≤ 0,05). Между уровнем субпопуляций лимфоцитов и степенью моторных ограничений установлена отрицательная корреляционная взаимосвязь (GMFCS II (R = — 0,62), GMFCS III (R = — 0,69), GMFCS IV (R = — 0,78) и GMFCS V (R = — 0,67). Результаты изучения макрофагальной активности демонстрируют значительную активацию внутриклеточного механизма нейтрофилов. Общеизвестно, нейтрофилы являются полноценной функциональной единицей и относятся к наиболее реактивным клеткам. Эти клетки экспрессируют широкий спектр мембранных рецепторов, позволяющих соответствующим образом реагировать на стимулы микроокружения, которые регулируют функции нейтрофилов, такие как активация, миграция, генерация активных форм кислорода, образование нейтрофильных внеклеточных ловушек и медиаторов, секреция. В настоящее время установлено, что активированные нейтрофилы могут выполнять свои эффекторные функции и одновременно активировать механизмы клеточной гибели в ответ на различные внутриклеточные или внеклеточные факторы [40]. Главной эффекторной функцией нейтрофилов выступает воспалительный процесс [41].

Активность кислород-зависимых механизмов в спонтанном НСТ-тесте у всех детей со спастическими формами ДЦП более чем в 2 раза превысила показатели детей группы контроля (27,7 ± 19,9% и 11,0 ± 12,5% соответственно; р < 0,05). Установлена сильная положительная корреляционная зависимость между степенью тяжести моторных ограничений и активностью кислородозависимых механизмов (R = 0,71). Принимая во внимание, что НСТ-тест характеризует активность внутриклеточных кислородозависимых систем фагоцитов, полученные высокие показатели НСТ-спонт. могут свидетельствовать о наличии у детей с ДЦП (GMFCS IV и GMFCS V в большей степени) факторов, способствующих активации нейтрофилов. Источником антигенного раздражения гранулоцитов крови могут выступать патологические изменения, такие как дисфункция гематоэнцефалического барьера и нейровоспаление, поддерживающиеся активированной микроглией.

Как в экспериментальных моделях, так и у новорожденных после перинатального повреждения головного мозга патогенными триггерами (в том числе и гипоксического происхождения) учеными неоднократно продемонстрирована экспрессия провоспалительных цитокинов в головном мозге, особенно TNF-α [41, 42]. Провоспалительные цитокины активируют цитотоксические Т-клетки и естественные клетки-киллеры, которые усиливают повреждение клеток и тканей. Это приводит к пролиферации, дифференцировке и гибели клеток, вызывая изменения белого вещества и долгосрочные неврологические повреждения [43, 44].

Анализируя полученные результаты по содержанию провоспалительных цитокинов у обследованных детей, можно сказать следующее: выявлен стойкий аномальный цитокиновый ответ у детей раннего возраста со спастическими формами ДЦП. Уровень TNF-α в сыворотке крови у детей с ДЦП составил 8,17 ± 6,99 пг/мл и оказался достоверно выше, чем у детей группы сравнения (0,74 ± 0,72 пг/мл; р ≤ 0,05). Интересным оказался факт связи высоких величин TNF-α с низким уровнем больших моторных функций (р ≤ 0,01 относительно группы контроля) (рис. 3).

Рисунок 3. Сравнительный анализ концентрации TNF-α в сыворотке крови у детей со спастическими формами ДЦП в зависимости от уровня GMFCS

Figure 3. Comparative analysis of TNF-α concentration in blood serum of children with spastic forms of cerebral palsy depending on the GMFCS degree

Иммунологическое исследование выявило сильную корреляционную зависимость степени тяжести двигательных ограничений и уровня TNF-α в сыворотке крови: GMFCS II (R = 0,67), GMFCS III (R = 0,73), GMFCS IV (R = 0,92) и GMFCS V (R = 0,70), подтверждая гипотезу о том, что циркулирующие уровни TNF-α могут отражать активность нейроиммунных патогенетических процессов, клинически взаимосвязанных с выраженностью двигательной дисфункции при спастических формах церебрального паралича у детей 2–5-летнего возраста.

Результаты ранее проведенных собственных исследований: уровень TNF-α в сыворотке периферической крови сопоставим с уровнем TNF-α в ротовой жидкости [25]. У обследованных детей основной группы уровень TNF-α в ротовой жидкости достоверно превышает показатели группы контроля (27,54 ± 17,44 пг/мл и 1,99 ± 1,11 пг/мл соответственно, р ≤ 0,01). Выявленный дисбаланс цитокинов Th1-типа коррелирует с тяжестью двигательных ограничений: уровни TNF-α значительно взаимосвязаны с GMFCS у пациентов со спастическим тетрапарезом (R = 0,81) и со спастической диплегией (R = 0,77) (р ≤ 0,01 относительно группы контроля) (рис. 4). Предложенный способ может быть использован в качестве неинвазивной экспресс-диагностики для прогнозирования тяжести неврологических нарушений при ДЦП [25].

Рисунок 4. Сравнительный анализ концентрации TNF-α в ротовой жидкости у детей со спастическими формами ДЦП в зависимости от уровня GMFCS

Figure 4. Comparative analysis of TNF-α concentration in oral fluid of children with spastic forms of cerebral palsy depending on the GMFCS degree

Выявленный уровень провоспалительных цитокинов отражает высокую значимость в местном воспалительном ответе и важную роль в инициации цитокинового каскада. Постоянная активация и накопление провоспалительных цитокинов препятствует восстановлению функции ЦНС после повреждения, тем самым способствуя развитию тяжелых форм церебрального паралича. Эти патологические изменения неблагоприятно влияют на созревание олигодендроцитов, ограничивают регенерацию нейронов и нарушают формирование синапсов [45].

Повышенные уровни циркулирующего TNF-α, обнаруженные в нашем исследовании у детей со спастическими формами ДЦП, позволяют предположить, что воспалительный процесс сохраняется и после рождения в период раннего детского возраста. Положительная корреляционная зависимость уровня GMFCS и концентрации TNF-α свидетельствует о течении нейроиммунных процессов в организме детей со спастическими формами ДЦП. Полученные результаты могут быть использованы в качестве потенциальных биомаркеров для прогнозирования аномального исхода повреждений ЦНС у детей с помощью мониторинга пероральных цитокинов, который предоставляет неинвазивную и надежную информацию для разработки терапевтических стратегий раннего лечения неонатальных энцефалопатий и церебрального паралича.

Выводы

Анализируя полученные данные, можно предположить, что у детей со спастическими формами ранней резидуальной стадии церебрального паралича имеет место иммунопатологический процесс, коррелирующий с уровнем двигательных ограничений (степенью тяжести ДЦП) у пациента. Не исключено, что нейроиммунный процесс, инициированный внутриутробно или интранатально, поддерживает активное воспаление (повреждение) нервных волокон, что препятствует эффективной терапии и реабилитации детей с ДЦП. Безусловно, механизмы патогенеза спастических форм ДЦП, диагностика патофизиологических процессов требуют дальнейшего глубокого изучения. Адекватная диагностика и раннее комплексное вмешательство с первых месяцев жизни ребенка с неонатальной энцефалопатией помогут корригировать уже имеющиеся отклонения в развитии, уменьшить риск формирования тяжелых форм спастического паралича, позволят предупредить возникновение вторичных нарушений, достигнуть максимально возможного уровня развития больших моторных функций и независимости для каждого ребенка.

Литература

1. Плаксина А. Н., Ковтун О. П., Ошкордина А. А., Шелякин В. А. Здоровье детей, рожденных при помощи вспомогательных репродуктивных технологий, и подходы к оценке экономического потенциала ВРТ // Практическая медицина. — 2021. — Т. 19, № 2. — С. 43–50.
2. Van Naarden Braun K., Doernberg N., Schieve L., Christensen D., Goodman A., Yeargin-Allsopp M. Birth prevalence of cerebral palsy: a population-based study // Pediatrics. — 2016. — Vol. 137 (1). — Р. 1–9.
3. Askie L.M., Darlow B.A., Finer N. et al. Association between oxygen saturation targeting and death or disability in extremely preterm infants in the neonatal oxygenation prospective meta-analysis collaboration // Jama. — 2018. — Vol. 319 (21). — Р. 2190–2201.
4. Sharova O., Smiyan O., Borén T. Immunological effects of cerebral palsy and rehabilitation exercises in children // Brain, Behavior, & Immunity-Health. — 2021. — Vol. 18. — Р.100365.
5. Mads L. Larsen, Wiingreen R., Jensen A., Rackauskaite G., Laursen B., Hansen M. et al. The effect of gestational age on major neurodevelopmental disorders in preterm infants // Pediatric Research. — 2022. — Vol. 91 (7). — Р. 1906–1912.
6. Sudip P., Anjuman N., Mrinalini B. A review on recent advances of cerebral palsy // Oxidative Medicine and Cellular Longevity. — 2022. — Vol. 2022. — Р. 20–26.
7. Horber V. The origin of the cerebral palsies: contribution of population-based neuroimaging data // Neuropediatrics. — 2020. — Vol. 51 (2). — Р. 113–119.
8. Richard E.M., Bakhtiari S., Marsh A.P.L., Kaiyrzhanov R. et al. Bi-allelic variants in SPATA5L1 lead to intellectual disability, spastic-dystonic cerebral palsy, epilepsy, and hearing loss // American journal of human genetics. — 2021. — Vol. 108 (10). — Р. 2006–2016.
9. Friedman J.M., Van Essen P., Van Karnebeek C.D.M. Cerebral palsy and related neuromotor disorders: overview of genetic and genomic studies // Molecular genetics and metabolism. — 2022. — Vol. 137 (4). — Р. 399–419.
10. Elliott A.M., Guimond C. Genetic counseling considerations in cerebral palsy // Molecular genetics and metabolism. — 2022. — Vol. 137 (4). — Р. 428–435.
11. Hakami W.S., Hundallah K.J., Tabarki B.M. Metabolic and genetic disorders mimicking cerebral palsy // Neurosciences (Riyadh). — 2019. — Vol. 24 (3). — Р. 155–163.
12. Соколова М.Г. Нейротрофины — маркеры репаративно-деструктивного процесса в ЦНС у детей, больных детским цереберальным параличом // Вестник Северо-Западного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова. — 2015. — Т. 7, № 1. — С. 93–
13. Панова М.С., Панченко А.С. Маркеры повреждения центральной нервной системы у детей. Современное состояние проблемы // Педиатр. — 2020. — Т. 11, № 3. — С. 93–
14. Zareen Z., Strickland T., Fallah L., McEneaney V. et al. Cytokine dysregulation in children with cerebral palsy // Developmental Medicine & Child Neurology. — 2021. — Vol. 63 (4). — С. 407–412.
15. Lin C.Y. Altered inflammatory responses in preterm children with cerebral palsy // Annals of neurology. — 2010. — Т. 68 (2). — С. 204–212.
16. Cappelletti M., Presicce P., Kallapur S.G. Immunobiology of acute chorioamnionitis // Frontiers in immunology. — 2020. — Vol. 11. — P. 649.
17. Osredkar D. Apgar score and risk of cerebral palsy in preterm infants: a population-based cohort study // Neuropediatrics. — 2021. — Vol. 52 (4). — P. 310–315.
18. Volpe J.J. Systemic inflammation, oligodendroglial maturation, and the encephalopathy of prematurity // Ann Neurol. — 2011. — Vol. 4. — Р. 50–65.
19. Douglas-Escobar M., Weiss M. D. Biomarkers of brain injury in the premature infant // Frontiers in neurology. — 2013. — Vol. 3. — P. 185.
20. Goracke-Postle C. J. Expression of and correlational patterns among neuroinflammatory, neuropeptide, and neuroendocrine molecules from cerebrospinal fluid in cerebral palsy // BMC neurology. — 2021. — Vol. 21 (1). — С. 1–13.
21. Семенова К.А. Восстановительное лечение детей с перинатальным поражением нервной системы и с детским церебральным параличом. — М.: Закон и порядок, 2007. — 616 с.
22. Kaukola T. Cerebral palsy is characterized by protein mediators in cord serum // Annals of Neurology. — 2004. — Vol. 55 (2). — P. 186–194.
23. Goracke-Postle C.J. Expression of and correlational patterns among neuroinflammatory, neuropeptide, and neuroendocrine molecules from cerebrospinal fluid in cerebral palsy // BMC neurology. — 2021. — Vol. 21 (1). — P. 1–13.
24. Magalhaes R.C. Inflammatory biomarkers in children with cerebral palsy: A systematic review // Research in developmental disabilities. — 2019. — Vol. 95. — P. 103508.
25. Гайнетдинова Д.Д., Афандиева Л.З. Способ определения степени тяжести детского церебрального паралича у детей раннего возраста // Патент на изобретение № 2013107300/15, 2015. Бюллетень Изобретения полезные модели. — № 18.
26. Камилова Т.А., Голота А.С., Вологжанин Д.А., Шнейдер О.В., Щербак С.Г. Биомаркеры детского церебрального паралича // Физическая и реабилитационная медицина, медицинская реабилитация. — 2021. — Т. 3, № 3. — С. 301–317.
27. Dammann O. Persistent neuro-inflammation in cerebral palsy: a therapeutic window of opportunity? // Acta paediatrica. — 2007. — Vol. 96 (1). — P. 6–7.
28. Liguori I., Russo G., Curcio F. Oxidative stress, aging, and disease //. Clinical Interventions in Aging. — 2018. — Vol. 13. — Р. 757–772.
29. Burton G.J., Jauniaux E. Oxidative stress // Best Practice and Research Clinical Obstetrics and Gynaecology. — 2011. — Vol. 25 (3). — Р. 287–299.
30. Magalhaes R.C., Moreira J.M., Lauar A.O. Inflammatory biomarkers in children with cerebral palsy: A systematic review // Developmental Disabilities Research Reviews. — 2019. — Vol. 95. — Р. 103508.
31. Alpay Savasan Z., Yilmaz A., Ugur Z. Metabolomic profiling of cerebral palsy brain tissue reveals novel central biomarkers and biochemical pathways associated with the disease: a pilot study // Metabolites. — 2019. — Vol. 9 (2). — Р. 27–31.
32. Fahey M.C., Maclennan A.H., Kretzschmar D. The genetic basis of cerebral palsy // Developmental Medicine and Child Neurology. — 2017. — Vol. 59 (5). — Р. 462–469.
33. Nazmi A., Albertsson A.M., Rocha-Ferreira E., Zhang X., Vontell R., Zelco A. Lymphocytes contribute to the pathophysiology of neonatal brain injury // Frontiers in Neurology. — 2018. — Vol. 9. — Р. 159.
34. Volpe J.J. The encephalopathy of prematurity — brain injury and impaired brain development inextricably intertwined // Seminars in Pediatric Neurology. — — Vol. 16. — Р. 167–178.
35. Воронина Е.В. Роль фактора некроза опухолей-альфа в иммунопатогенезе заболеваний различной этиологии и его значимость в развитии антицитокиновой терапии моноклональными антителами // Медицинская иммунология. — 2018. — Т. 20, № 6. — С.797–806.
36. Schleiss M.R. Altered cytokine responses in children with cerebral palsy: pathogenesis and novel therapies // Developmental medicine and child neurology. — 2021. — Vol. 63 (4). — P. 365.
37. Dumbuya J.S. The role of G-CSF neuroprotective effects in neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE): current status // Journal of Neuroinflammation. — 2021. — Vol. 18 (1). — С. 1–15.
38. Qin X. Mechanism and treatment related to oxidative stress in neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy // Frontiers in Molecular Neuroscience. — 2019. — Vol. 12. — Р. 88.
39. Gray L., Ng H., Bartlett D. The gross motor function classification system: an update on impact and clinical utility // Pediatric Physical Therapy. — — Vol. 22 (3). — Р. 315–320.
40. Pérez-Figueroa E., Álvarez-Carrasco P., Ortega E., Maldonado-Bernal C. Neutrophils: many ways to die // Frontiers in Immunology. — 2021. — Vol. 4. — Р. 631821.
41. Чеснокова Н.П., Понукалина Е.В., Невважай Т.А., Полутова Н.В., БизенковаМ.Н. Морфофункциональные и метаболические особенности гранулоцитов периферической крови // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. — 2015. — № 4-2. — С. 285–289.
42. Badawi N., Felix J.F., Kurinczuk J.J. Cerebral palsy following term newborn encephalopathy: a population-based study // Developmental Medicine and Child Neurology. — 2005. — Vol. 47. — Р. 293–298.
43. Sweetman D.U., Onwuneme C., Watson W.R., Murphy J.F., Molloy E.J. Perinatal asphyxia and erythropoietin and VEGF: serial serum and cerebrospinal fluid responses // Neonatology. — 2017. — Vol. 111. — Р. 253–259.
44. O’Hare F.M., Watson R.W., O’Neill A., Blanco A., Donoghue V., Molloy E.J. Persistent systemic monocyte and neutrophil activation in neonatal encephalopathy // Journal Matern Fetal Neonatal Med. — 2016. — Vol. 29. — Р. 582–589.
45. Bockhorn M., Goralski M., Prokofiev D., Dammann P., Grünewald P., Trippler M., Schlaak J.F. VEGF is important for early liver regeneration after partial hepatectomy // Journal of Surgical Research. — 2007. — Vol. 138 (2). — Р. 291–299.

REFERENCES

1. Plaksina A. N., Kovtun O. P., Oshkordina A. A., Shelyakin V. A. Health of children born with assisted reproductive technologies and approaches to assessing the economic potential of ART. Prakticheskaya meditsina, 2021, vol. 19, no. 2, pp. 43–50 (in Russ.).
2. Van Naarden Braun K., Doernberg N., Schieve L., Christensen D., Goodman A., Yeargin-Allsopp M. Birth prevalence of cerebral palsy: a population-based study. Pediatrics, 2016, vol. 137 (1), rr. 1–9.
3. Askie L.M., Darlow B.A., Finer N. et al. Association between oxygen saturation targeting and death or disability in extremely preterm infants in the neonatal oxygenation prospective meta-analysis collaboration. Jama, 2018, vol. 319 (21), rr. 2190–2201.
4. Sharova O., Smiyan O., Borén T. Immunological effects of cerebral palsy and rehabilitation exercises in children. Brain, Behavior, & Immunity-Health, 2021, vol. 18, r.100365.
5. Mads L. Larsen, Wiingreen R., Jensen A., Rackauskaite G., Laursen B., Hansen M. et al. The effect of gestational age on major neurodevelopmental disorders in preterm infants. Pediatric Research, 2022, vol. 91 (7), rr. 1906–1912.
6. Sudip P., Anjuman N., Mrinalini B. A review on recent advances of cerebral palsy. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2022, vol. 2022, rr. 20–26.
7. Horber V. The origin of the cerebral palsies: contribution of population-based neuroimaging data. Neuropediatrics, 2020, vol. 51 (2), rr. 113–119.
8. Richard E.M., Bakhtiari S., Marsh A.P.L., Kaiyrzhanov R. et al. Bi-allelic variants in SPATA5L1 lead to intellectual disability, spastic-dystonic cerebral palsy, epilepsy, and hearing loss. American journal of human genetics, 2021, vol. 108 (10), rr. 2006–2016.
9. Friedman J.M., Van Essen P., Van Karnebeek C.D.M. Cerebral palsy and related neuromotor disorders: overview of genetic and genomic studies. Molecular genetics and metabolism, 2022, vol. 137 (4), rr. 399–419.
10. Elliott A.M., Guimond C. Genetic counseling considerations in cerebral palsy. Molecular genetics and metabolism, 2022, vol. 137 (4), rr. 428–435.
11. Hakami W.S., Hundallah K.J., Tabarki B.M. Metabolic and genetic disorders mimicking cerebral palsy. Neurosciences (Riyadh), 2019, vol. 24 (3), rr. 155–163.
12. Sokolova M.G. Neurotrophins are markers of the reparative-destructive process in the CNS in children with cerebral palsy. Vestnik Severo-Zapadnogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta im. I.I. Mechnikova, 2015, vol. 7, no. 1, pp. 93–96 (in Russ.).
13. Panova M.S., Panchenko A.S. Markers of damage to the central nervous system in children. The current state of the problem. Sovremennoe sostoyanie problemy. Pediatr, 2020, vol. 11, no. 3, pp. 93–99 (in Russ.).
14. Zareen Z., Strickland T., Fallah L., McEneaney V. et al. Cytokine dysregulation in children with cerebral palsy. Developmental Medicine & Child Neurology, 2021, vol. 63 (4), pp. 407–412.
15. Lin C.Y. Altered inflammatory responses in preterm children with cerebral palsy. Annals of neurology, 2010, vol. 68 (2), pp. 204–212.
16. Cappelletti M., Presicce P., Kallapur S.G. Immunobiology of acute chorioamnionitis. Frontiers in immunology, 2020, vol. 11, p. 649.
17. Osredkar D. Apgar score and risk of cerebral palsy in preterm infants: a population-based cohort study. Neuropediatrics, 2021, vol. 52 (4), pp. 310–315.
18. Volpe J.J. Systemic inflammation, oligodendroglial maturation, and the encephalopathy of prematurity. Ann Neurol, 2011, vol. 4, rr. 50–65.
19. Douglas-Escobar M., Weiss M. D. Biomarkers of brain injury in the premature infant. Frontiers in neurology, 2013, vol. 3, p. 185.
20. Goracke-Postle C.J. Expression of and correlational patterns among neuroinflammatory, neuropeptide, and neuroendocrine molecules from cerebrospinal fluid in cerebral palsy. BMC neurology, 2021, vol. 21 (1), pp. 1–13.
21. Semenova K.A. Vosstanovitel’noe lechenie detey s perinatal’nym porazheniem nervnoy sistemy i s detskim tserebral’nym paralichom [Restorative treatment of children with perinatal lesions of the nervous system and with cerebral palsy]. Moscow: Zakon i poryadok, 2007. 616 p.
22. Kaukola T. Cerebral palsy is characterized by protein mediators in cord serum. Annals of Neurology, 2004, vol. 55 (2), pp. 186–194.
23. Goracke-Postle C.J. Expression of and correlational patterns among neuroinflammatory, neuropeptide, and neuroendocrine molecules from cerebrospinal fluid in cerebral palsy. BMC neurology, 2021, vol. 21 (1), pp. 1–13.
24. Magalhaes R.C. Inflammatory biomarkers in children with cerebral palsy: A systematic review. Research in developmental disabilities, 2019, vol. 95, p. 103508.
25. Gaynetdinova D.D., Afandieva L.Z. Method for determining the severity of cerebral palsy in young children. Patent na izobretenie no. 2013107300/15, 2015. Byulleten’ Izobreteniya poleznye modeli, no. 18 (in Russ.).
26. Kamilova T.A., Golota A.S., Vologzhanin D.A., Shneyder O.V., Shcherbak S.G. Biomarkers of cerebral palsy. Fizicheskaya i reabilitatsionnaya meditsina, meditsinskaya reabilitatsiya, 2021, vol. 3, no. 3, pp. 301–317 (in Russ.).
27. Dammann O. Persistent neuro-inflammation in cerebral palsy: a therapeutic window of opportunity? Acta paediatrica, 2007, vol. 96 (1), pp. 6–7.
28. Liguori I., Russo G., Curcio F. Oxidative stress, aging, and disease. Clinical Interventions in Aging, 2018, vol. 13, rr. 757–772.
29. Burton G.J., Jauniaux E. Oxidative stress. Best Practice and Research Clinical Obstetrics and Gynaecology, 2011, vol. 25 (3), rr. 287–299.
30. Magalhaes R.C., Moreira J.M., Lauar A.O. Inflammatory biomarkers in children with cerebral palsy: A systematic review. Developmental Disabilities Research Reviews, 2019, vol. 95, r. 103508.
31. Alpay Savasan Z., Yilmaz A., Ugur Z. Metabolomic profiling of cerebral palsy brain tissue reveals novel central biomarkers and biochemical pathways associated with the disease: a pilot study. Metabolites, 2019, vol. 9 (2), rr. 27–31.
32. Fahey M.C., Maclennan A.H., Kretzschmar D. The genetic basis of cerebral palsy. Developmental Medicine and Child Neurology, 2017, vol. 59 (5), rr. 462–469.
33. Nazmi A., Albertsson A.M., Rocha-Ferreira E., Zhang X., Vontell R., Zelco A. Lymphocytes contribute to the pathophysiology of neonatal brain injury. Frontiers in Neurology, 2018, vol. 9, r. 159.
34. Volpe J.J. The encephalopathy of prematurity — brain injury and impaired brain development inextricably intertwined. Seminars in Pediatric Neurology, 2009, vol. 16, rr. 167–178.
35. Voronina E.V. The role of tumor necrosis factor-alpha in the immunopathogenesis of diseases of various etiologies and its significance in the development of anticytokine therapy with monoclonal antibodies. Meditsinskaya immunologiya, 2018, vol. 20, no. 6, pp. 797–806 (in Russ.).
36. Schleiss M.R. Altered cytokine responses in children with cerebral palsy: pathogenesis and novel therapies. Developmental medicine and child neurology, 2021, vol. 63 (4), p. 365.
37. Dumbuya J.S. The role of G-CSF neuroprotective effects in neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE): current status. Journal of Neuroinflammation, 2021, vol. 18 (1), pp. 1–15.
38. Qin X. Mechanism and treatment related to oxidative stress in neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy. Frontiers in Molecular Neuroscience, 2019, vol. 12, r. 88.
39. Gray L., Ng H., Bartlett D. The gross motor function classification system: an update on impact and clinical utility. Pediatric Physical Therapy, 2010, vol. 22 (3), rr. 315–320.
40. Pérez-Figueroa E., Álvarez-Carrasco P., Ortega E., Maldonado-Bernal C. Neutrophils: many ways to die. Frontiers in Immunology, 2021, vol. 4, r. 631821.
41. Chesnokova N.P., Ponukalina E.V., Nevvazhay T.A., Polutova N.V., Bizenkova M.N. Morphofunctional and metabolic features of peripheral blood granulocytes. Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovaniy, 2015, no. 4-2, pp. 285–289 (in Russ.).
42. Badawi N., Felix J.F., Kurinczuk J.J. Cerebral palsy following term newborn encephalopathy: a population-based study. Developmental Medicine and Child Neurology, 2005, vol. 47, rr. 293–298.
43. Sweetman D.U., Onwuneme C., Watson W.R., Murphy J.F., Molloy E.J. Perinatal asphyxia and erythropoietin and VEGF: serial serum and cerebrospinal fluid responses. Neonatology, 2017, vol. 111, rr. 253–259.
44. O’Hare F.M., Watson R.W., O’Neill A., Blanco A., Donoghue V., Molloy E.J. Persistent systemic monocyte and neutrophil activation in neonatal encephalopathy. Journal Matern Fetal Neonatal Med, 2016, vol. 29, rr. 582–589.
45. Bockhorn M., Goralski M., Prokofiev D., Dammann P., Grünewald P., Trippler M., Schlaak J.F. VEGF is important for early liver regeneration after partial hepatectomy. Journal of Surgical Research, 2007, vol. 138 (2), rr. 291–299.