Сontents of neuroimmunovascular factors and the state of microcirculation of bulbar conjunctiva in post-traumatic stress disorder in veterans of modern combat conflicts

Full Text

Введение

Посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР) возникает после перенесенных травм или хронического дистресса. Нейробиология ПТСР связана с накоплением аллостатического груза, формированием системных дезадаптивных реакций, неспособностью отличать опасность от безопасности, когнитивными расстройствами, нарушением исчезновения страха и сенсибилизацией нейрохимических реакций [2, 7, 11].

Формирование ПТСР у комбатантов сопровождается морфологическими изменениями тканей гиппокампа, миндалины и областей коры головного мозга, возможно, отражающими ранее существовавшие факторы уязвимости или последствия расстройства. Воспалительные иммунные изменения, вариации микробиоты, генетические и эпигенетические исследования предикторов ПТСР являются предметом научной дискуссии последних лет [6, 11, 13]. В то же время хронический боевой стресс вызывает многогранные функциональные нарушения церебральной микроциркуляции, играющие важнейшую роль в патогенезе связанных со стрессом нейрокогнитивных нарушений и ряда цереброваскулярных событий [4].

Значение термина «боевой стресс» неоднозначно и часто относится к жизненным и связанным с выполнением профессионального долга событиям, которые рассматриваются преимущественно как негативные, отражающие субъективное восприятие неблагоприятных изменений окружающей среды, вызывающие активацию гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (ГГНС) [13]. Именно головной мозг является ключевым органом реакции на стресс, при этом мгновенное соответствие кровотока метаболическим потребностям мозга обеспечивается сигнальными механизмами нейроиммуноваскулярного взаимодействия. Нейроиммуноваскулярный интерфейс мозга состоит из микрососудов головного мозга, глиальных клеток, выполняющих функцию иммунного надзора (астроглии, микроглии и олигодендроглии) и нейронов. Для обеспечения нормального мозгового кровообращения необходимо поддерживать гармоничное взаимодействие между нейрональными, иммунными и эндотелиальными клетками. Состояние хронического боевого стресса нарушает этот баланс, в том числе посредством изменения морфологии и экспрессии астроцитарных белковых молекул, активации иммунных провоспалительных генов и молекул адгезии [9].

Исследование микроциркуляторного бассейна конъюнктивы глаза отражает изменения во всей микроциркуляторной системе организма.

Целью исследования явилось изучение содержания нейроиммуноваскулярных факторов и состояние микроциркуляции бульбарной конъюнктивы при посттравматическом стрессовом расстройстве у ветеранов современных боевых конфликтов.

Материалы и методы

В рамках поставленной цели на базе отделения реабилитации для ветеранов современных военных конфликтов ГБУЗ «Челябинский областной клинический терапевтический госпиталь для ветеранов войн» обследовано 35 ветеранов специальной военной операции на территории Украины (УСВО), имеющих документально подтвержденный диагноз «ПТСР» (МКБ-10: F43.1; МКБ-11: 6B40) в возрасте от 25 до 60 лет (основная группа 1). Средняя продолжительность пребывания в зоне СВО 1,3 года. Группу референсных значений (2) составили 20 здоровых военнослужащих, не принимавших участия в боевых действиях (средний возраст 48,7±3,6 года). Проводимые исследования рассмотрены с позиций биомедицинской этики на заседании этического комитета ООО «ДокторЛаб» (протокол № 3 от 17.10.2020 г.). Права исследователей и пациентов оформлены в виде подписания информированного согласия пациента. Диагноз «ПТСР» выставлен в соответствии рекомендациями ФГБУ «НМИЦ психиатрии и неврологии имени В.М. Бехтерева» МЗ РФ (Санкт-Петербург) на основании нейропсихологического и патопсихологического тестирования. Диагноз «ПТСР» верифицирован в соответствии с диагностическими критериями МКБ-10 (F43.1 ПТСР), МКБ- 11 «Расстройства, непосредственно связанные со стрессом: ПТСР (6B40)» и DSM-IV (рубрика «Тревожные расстройства» (300.хх)), с учетом изменений указанных в DSM-V пересмотра. Исключены из исследования комбатанты, имеющие в анамнезе тяжелые ЧМТ, психоорганическую патологию, с наличием любой декомпенсированной соматической патологией, употребляющие наркотические и психотропные средства.

Исследование микрогемоциркуляции конъюнктивы переднего отрезка глаза и оценку степени выраженности расстройств проводили на щелевой лампе фирмы К. Цейсс SLR 100 (Германия). Венозную кровь для иммунологического исследования собирали в утренние часы, натощак. Концентрацию вазоактивных пептидов детектировали на иммуноферментном аналиизаторе, фактор роста эндотелия (VEGF, пг/мл) при помощи тест-системы eBioscience, BenderMedSystems (Австрия), эндотелин-1 (ЭТ-1, фмоль/л) набором реагентов BioMedica (Австрия). Определение количества финальных метаболитов оксида азота проводили согласно методу Н.Л. Емченко и соавт. (1994) на кадмиевой колонке с добавлением N-нафтилэтилендиаминдигидрохлорида, определение концентрации нитратов и нитритов проводили по графику зависимости концентрации от оптической плотности [1].

Уровни стресс-индуцированных цитокинов IL-6, TNFá в сыворотке крови определяли при помощи мультиплексного анализа на иммуноанализаторе Luminex Magpix 100 (США), с набором Bio-Plex (MERZ, Германия).

Сравнение полученных результатов осуществляли применяя пакет прикладных программ Statistical Package for the Social Sciences (SPSS Statistics). Данные в таблицах представлены в абсолютных и относительных значениях, а также посредством вычисления медианы и интерквартильного размаха – Me (Q_0,25-Q_0,75). Использовали точный критерий Фишера и Манна–Уитни для независимых выборок, при достижении уровня значимости (р) не более 0,05.

Результаты и обсуждение

Мультимодальная настройка мозгового кровотока, соответствующая реальным метаболическим потребностям, осуществляется рядом механизмов, включающих миогенный, химический, метаболический и нейрогенный компоненты. Ключевую роль в изменении тонуса сосудов ЦНС играют механизмы симпатической нервной системы, препятствующие чрезмерному растяжению артериол головного мозга. У ветеранов с ПТСР при помощи биомикроскопии бульбарной конъюнктивы глаза нами установлены значимые изменения морфоархитектоники и микрогемодинамики сосудов микроциркуляторного русла (табл. 1).

 

Таблица 1. Показатели морфоархитектоники и микрогемоциркуляции конъюнктивы ветеранов с ПТСР

Table 1. Indicators of morphoarchitecture and microcirculation of the conjunctiva of veterans with PTSD

Данные морфометрии МЦР конъюнктивы (в процентах) Morphometric data of the MCR of the conjunctiva (in percentages)	Группа 1 Здоровые военнослужащие Group 1 Healthy military personnel n = 20	Группа 2 Ветераны с ПТСР Group 2 Veterans with PTSD n = 35
Неравномерность калибра сосудов МЦР Uneven caliber of MCR vessels
Артерии Arteries	2 (10%)	9 (25,7%)
Капилляры Capillaries	5 (25%)	32 (91,4%)*
Вены Vienna	6 (30%)	30 (85,7%)*
Наличие меандрической извитости сосудов МЦР Presence of meandering tortuosity of MCR vessels
Артерии Arteries	1 (5%)	8 (22,8%)*
Капилляры Capillaries	6 (30%)	34 (97,1%)*
Вены Vienna	9 (45%)	21 (60%)
Наличие аневризматических изменений сосудов МЦР Presence of aneurysmal changes in the vessels of the MCR
Капилляры Capillaries	1 (5%)	23 (65,7%)*
Вены Vienna	1 (5%)	12 (34,2%)*
Сосудистые клубочки Vascular glomeruli	5 (25%)	16 (45,7%)
Артериовенозные анастомозы Arteriovenous anastomoses
Артериовенозные анастомозы Arteriovenous anastomoses	1 (5 %)	19 ( 54,2%)*
Скорость и характер кровотока Speed and nature of blood flow
Замедление Slowdown	1 (5%)	24 (68,5%)*
Ретроградный кровоток Retrograde blood flow	1 (5%)	12 (34,2%)*

Примечание. * – значимые (р ≤ 0,05) различия с группой контроля, рассчитанные согласно критерию Фишера.

Note. *, significant (p ≤ 0.05) differences with the control group, calculated according to Fisher’s test.

 

В группе ветеранов с ПТСР отмечена неравномерность калибра и аневризматические изменения на уровне капилляров и вен, наличие меандрической извитости артериол и капилляров, наличие артериовенозных анастомозов, что отражает выраженные стрессиндуцированные изменения ангиоархитектоники МЦР конъюнктивы, а следовательно, и мозговой ткани. Более чем у половины обследуемых комбатантов с ПТСР зафиксировано замедление кровотока, у трети пациентов отмечались явления блокады и ретроградного кровотока. Преобладание спастико-атонических изменений, появление аневризм преимущественно за счет капиллярно-венулярного компонента МЦР, а также появление артерио-венозных анастомозов отражают застойные, дистонические явления МЦР, способствующие нарастанию гипоксически-ишемических изменений мозговой ткани, дистрофическим изменениям, редукции мозгового кровотока и, как следствие, ремоделингу и неоваскуляризации. Исследования гемодинамических реакций, проведенные с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии во время острого психоэмоционального стресса, показали способность компонентов адренергической системы регулировать мозговой кровоток в зонах повышенной нейрональной активности [9]. Однако следует принимать во внимание, что хроническое перенапряжение систем быстрого реагирования приводит к запуску и реализации синергичных программ со стороны иммунной, метаболической и сердечно-сосудистой систем, отражающих наличие аллостатической перегрузки [7]. На экспериментальной модели непредсказуемого хронического легкого стресса (UCMS) для индуцирования депрессивноподобного поведения у грызунов, включая ангедонию и приобретенную беспомощность, характерных также для ситуации боевого стресса комбатантов показано, что патологическая адаптация кровотока имеет место в крупных проксимальных артериях мозга, в виде недостаточной реакции вазодилатации средней мозговой артерии (СМА) под действием ацетилхолина и, напротив, чрезмерную реакцию констрикции СМА на серотонин и эндотелин-1 [8], как следствие дезадаптивных сосудистых реакций, связанных с активацией процессов окислительного стресса и снижением биодоступности NO в сосудах головного мозга. Постулировано, что хронический стресс характеризуется снижением экспрессии нейронной NO-синтазы и гемооксигеназы-2, повышенной экспрессией индуцированной NO-синтазы (iNOS) преимущественно макрофагального происхождения, повышенная экспрессия которой, наряду с ростом концентрации провоспалительных цитокинов IL-6 и TNFá, приводит к явлениям нейротоксичности [10]. Содержание и соотношение ряда ключевых нейроиммуноваскулярных факторов, влияющих на мозговой кровоток, представлено в таблице 2.

 

Таблица 2. Содержание нейроиммуноваскулярных факторов в сыворотке крови ветеранов с ПТСР, Me (Q_0,25-Q_0,75)

Table 2. Content of neuroimmunovascular factors in the blood serum of veterans with PTSD, Me (Q_0.25-Q_0.75)

Показатели Indicators	Группа 1 Здоровые военнослужащие Group 1 Healthy military personnel n = 20	Группа 2 Ветераны с ПТСР Group 2 Veterans with PTSD n = 35
Нитрит-ионы (NO2), мкмоль/л Nitrite ions (NO2), µmol/L	3,9 (2,3-3,7)	1,3 (1,2-2,1)*
Эндотелин-1, фмоль/мл Endothelin-1, fmol/mL	1,9 (0,58-2,69)	9,9 (5,2-11,3)*
VEGF, пг/мл VEGF, pg/mL	25,6 (19,3-34,2)	68,8 (52,1-78,4)*
TNFα, пг/мл TNFá, pg/mL	6,5 (4,5-8,2)	9,6 (8,4-14,6)*
IL-6, пг/мл IL-6, pg/mL	3,8 (2,5-4,9)	10,6 (8,9-12,7)*

Примечание. * – значимые (р ≤ 0,05) различия с группой контроля, рассчитанные согласно непараметрическому критерию Манна–Уитни.

Note. *, significant (p ≤ 0.05) differences with the control group, calculated according to the nonparametric Mann–Whitney test.

 

Из таблицы 2 следует, что уровень эндотелина-1 у ветеранов с ПТСР почти в 3 раза превышал аналогичный показатель в группе контроля, в то время как концентрация нитритов напротив оказалась сниженной, что свидетельствует о дисбалансе вазоактивных факторов на фоне постстрессовых расстройств. Кроме вазоконстрикторных эффектов ЭТ-1 известна его роль в процессах индукции воспаления за счет повышения сосудистой проницаемости, активации нейтрофилов, Т-лимфоцитов, стимуляции синтеза цитокинов, экспрессии интегринов.

Известно, что повышенный уровень кортизола снижает биодоступность оксида азота за счет прямого ингибирования эндотелиальной и нейрональной форм NO-синтаз [10]. Стресс-индуцированный окислительный профиль клетки способствует смещению функционального баланс NO с полезной генерации NO эндотелиальной NO-синтазой (eNOS) на патологическую генерацию супероксида из NO.

Учитывая роль VEGF в процессах неоангиогенеза, способность воздействовать на контрактильность сосудистой стенки, опосредованную стимуляцией экспрессии эндотелиальной NO-синтазы (еNOS) через PI3K/Akt- и МАРК-пути, нами показано значимое снижение данного вазоформного цитокина в крови ветеранов с ПТСР. В литературе описано значительное снижение плотности микрососудов головного мозга у мышей-самцов после 8 недель UCMS [8]. Механизм, с помощью которого хронический стресс приводит к снижению ангиогенеза в головном мозге, до конца не изучен, однако имеются данные о прогрессировании разрежения микрососудов при нарушении баланса между молекулами прооксидантов, уровнем тромбоспондина-1 (TSP-1), являющегося белком внеклеточного матрикса и способного тормозить капиллярогенез и критически зависит от экспрессии триггера для запуска ангиогенеза – VEGF [5]. Так, например, при повышении уровня TSP-1 сигнальные пути VEGF могут эндогенно подавляться, а NO одновременно вызывает расширение сосудов и усиливает экспрессию VEGF [5].

Цитокинопосредованное нейровоспаление и окислительный стресс участвуют в реализации дезадаптивных реакций микрососудов за счет особой восприимчивости мозговой ткани к окислительному стрессу вследствие высокого содержания ПНЖК, низкого уровня механизмов антиоксидантной защиты и высокой потребности мозга в кислороде. Нами показано увеличение в системной циркуляции уровней провоспалительных цитокинов IL-6 и TNFá на фоне ПТСР. На территории ЦНС TNFá и IL-6 активируют микроглию, реализуют свое нейротоксическое влияние путем индукции апоптоза нейронов, приводят к снижению активности кальций/кальмодулинзависимой протеинкиназы типа (CAMK) IV и внеклеточной сигнально-регулируемой киназы (ERK) -1/2 в гиппокампе [3, 12]. Между тем, известно, что кальций (Ca²⁺) является универсальным вторичным мессенджером, регулирующим ряд важнейших процессов, таких как клеточная пролиферация, дифференцировка, рост, локомоция, секреция, обучение и память, дефицит которого в клетках мозга неизбежно приводит к нейрональным потерям и развитию нейрокогнитивной симптоматики [3].

Заключение

Накопление «аллостатического груза» у ветеранов современных боевых конфликтов с ПТСР сопровождается формированием разноуровневых дезадаптивных изменений, в том числе в виде церебральной микрососудистой дисфункции, характеризующейся изменением ангиоархитектоники микроциркуляторного русла, наличием спастико-атонических и застойных явлений на уровне капиллярно-венулярного звена, наряду с дисбалансом гуморальных вазоактивных факторов, ростом уровней провоспалительных цитокнов, способствует развитию дистрофических изменений в мозговой ткани, цитокин-индуцированного нейровоспаления, снижению капиллярной плотности МЦР, редукции мозгового кровотока, создавая благоприятную почву для формирования нейрокогнитивных постстрессовых расстройств.

About the authors

S. L. Pashnin

Chelyabinsk Regional Clinical Hospital

Email: davidova-ev.med@yandex.ru

Neurosurgeon, Honored Doctor of Russian Federation, Head, Department of Neurosurgery

Russian Federation, Chelyabinsk

E. V. Davydova

Chelyabinsk Regional Clinical Hospital; South Ural State Medical University

Author for correspondence.
Email: davidova-ev.med@yandex.ru

PhD, MD (Medicine), Associate Professor, Professor, Department of Medical Rehabilitation and Sports Medicine, Head, Department of Early Medical Rehabilitation

Russian Federation, Chelyabinsk; Chelyabinsk

D. S. Altman

Chelyabinsk Regional Clinical Hospital

Email: davidova-ev.med@yandex.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Honored Physician of the Russian Federation, Chief Physician

Russian Federation, Chelyabinsk

References

Supplementary files