Белок S100 и другие факторы риска, ассоциированные с аутизмом | Про аутизм и другие нарушения развития
Белок S100 и другие факторы риска, ассоциированные с аутизмом

Белок S100 и другие факторы риска, ассоциированные с аутизмом

За последние десятилетия детская психиатрия претерпела значительные изменения благодаря успехам нейробиологии и развитию генетических исследований, существенно изменившим представления о природе психических заболеваний.

Получено большое количество доказательств значения генетических факторов в генезе одного из распространенных в последние годы психических заболеваний у детей — аутизма.

Аутистические расстройства рассматриваются как нарушение нейроразвития, что подтверждается:

  • нейрофизиологическими (наличие нарушений биоэлектрической активности клеток головного мозга),
  • нейровизуализационными (наличие структурных нарушений мозжечка, височной доли, изменения объема белого и серого вещества),
  • биохимическими исследованиями,
  • иммунологическими исследованиями [1, 2].

При этом ряд исследователей [3—6] подчеркивают, что при аутистических расстройствах дисфункция мозга возникает на нескольких уровнях.

Есть основания предполагать, что определяющим фактором нарушения развития при расстройствах аутистического спектра (РАС) является поражение центральной нервной системы (ЦНС), происходящее на ранних сроках беременности, а другие патофизиологические процессы определяются целым рядом факторов, в том числе общей генетической предрасположенностью.

В настоящее время диагностика церебральной патологии у детей базируется на большом количестве подходов и методов, включая изучение акушерского и гинекологического анамнеза у матери, наблюдение за течением беременности и родами, неврологическое обследование ребенка, оценку бимохимических показателей, и применении таких методов обследования, как нейросонография, допплерография, компьютерная и магнитно-резонансная томографии, электроэнцефалография, электромиография и др. [7, 8].

Все большее значение придается поиску биохимических маркеров повреждения нервной системы, в том числе в области нейроспецифических белков. Речь идет о нейронспецифической энолазе (NSE), глиальном фибриллярном кислом протеине (GFAP), основном белке миелина (MBP) и белке S100 [9—11].

Белок S100 относится к мультигенному семейству низкомолекулярных гомо- и гетеродимерных Са2+-связывающих белков. В ЦНС имеется более 20 представителей этого семейства, однако доминирующее положение занимает димер S100 В, который в основном синтезируется астроцитами и клетками микроглии, а затем транспортируется в нейроны.

Протеин S100 участвует в регуляции большинства клеточных процессов, которые связаны с обеспечением механизмов восприятия и интеграции поступающей в нервную систему информации.

Он обладает нейротрофной активностью по отношению к нейронам (стимулирует рост аксонов и дендритов, ганглиев дорсальных корешков спинного мозга, мезэнцефальных серотонинергических нейронов), морфогенной активностью по отношению к астроцитам (стимулирует пролиферацию и изменение формы глиальных клеток) [12].

Также S100 модулирует специфическую связывающую активность рецепторов ацетилхолина, гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), норадреналина, дофамина и серотонина.

Кроме того, он участвует в реализации генетических программ апоптоза и антиапоптозной защиты, а также совместно с GFAP является основным компонентом репаративных процессов, протекающих в мозге после различного рода повреждений.

Таким образом, S100 функционирует в ЦНС как нейротрофный фактор, влияющий на формирование мозга, пролиферацию глиальных клеток и созревание нейронов [13—15].

Белок S100 был впервые выявлен в цереброспинальной жидкости (ЦСЖ) у пациента с рассеянным склерозом в стадии обострения. В дальнейшем он определялся в повышенном количестве у пациентов с другими повреждениями мозга (внутричерепные опухоли, острый энцефаломиелит и др.). Накопленные результаты многочисленных исследований отечественных и зарубежных авторов по определению содержания белка S100 при церебральной ишемии позволили использовать его в качестве маркера и прогностического критерия повреждения головного мозга [12, 16].

Исследования показали, что белок S100B в нормальной концентрации оказывает нейропротективное действие, а при повышении концентрации реализует нейродегенеративное или проапоптотическое действие [17, 18].

Многие исследователи отмечали повышение уровня S100 в плазме крови при депрессии и тревоге, болезни Альцгеймера, инсульте [19, 20].

Накоплено много данных в определении уровня протеина S100 у детей. Так, в сыворотке крови у новорожденных детей с перинатальным гипоксическим поражением ЦНС выявлена достоверная корреляционная связь между тяжестью поражения мозга и высоким содержанием данного белка [7, 21].

Динамика концентрации S100 В при тяжелых поражениях ЦНС у новорожденных в 1-ю неделю жизни позволяет прогнозировать исход заболевания и корректировать терапию [22].

Установлено также, что при нарастании степени тяжести неврологического дефицита у детей первых 9 мес ведущим компонентом нервной ткани головного мозга, реагирующим на гипоксию, явилась реакция микроглии, поражением которого обусловлен рост S100 В [23].

Данные, полученные при обследовании недоношенных детей с перинатальным гипоксическим поражением головного мозга, показали, что в раннем неонатальном периоде при церебральной ишемии 3-й степени показатели S100 в сыворотке крови были достоверно выше, чем при церебральной ишемии 2-й степени, что связывают с изменением проницаемости гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) [24].

Исследования подростков, перенесших гипоксически-ишемическую энцефалопатию в анамнезе, показали, что у них активируются процессы перекисного окисления липидов, что вызывает повреждение астроглии с увеличением концентрации белка S100 в 1,6 раза [25].

В связи со сказанным выше большой интерес представляет изучение содержания белка S100B в плазме крови у детей с РАС.

Цель исследования — оценка содержания белка S100B в плазме крови у детей с РАС.

Результаты

По анамнестическим данным было установлено, что только у 4 (9%) детей диагноз РАС был установлен до 3 лет, у 8 (17,5%) — к 4 годам, у 16 (35,5%) — к 5, у 11 (24,5%) — к 6 и у 6 (13,5%) — к 7. Таким образом, в обследованной нами группе детей диагноз РАС был поставлен своевременно у 12 (26,7%) детей, что позволило своевременно начать лечебно-коррекционные мероприятия (своевременная диагностика до 4 лет), а у 33 (73,3%) детей диагноз был определен к 5—7 годам, что можно отнести к поздней диагностике.

Анализ наиболее значимых факторов риска, ассоциированных с аутизмом, показал, что их удельный вес в ОГ детей с РАС значительно выше, чем у здоровых детей контрольной группы, а также что в большинстве случаев имелось сочетанное действие нескольких факторов (рис. 1).

Рис. 1. Удельный вес основных факторов риска у детей ОГ и КГ. 1 — наличие аутизма, других форм РАС, шизофрении и других психозов, аффективных расстройств и других психических и поведенческих расстройств в семейном анамнезе; 2 — возраст матери старше 40 лет на период зачатия ребенка; 3 — возраст отца старше 40 лет на период зачатия ребенка; 4 — инфекционные заболевания во время беременности; 5 — угроза прерывания беременности в первые 20 нед гестации; 6 — зачатие с помощью экстракорпорального оплодотворения; 7 — признаки асфиксии во время родов (низкий балл по шкале Апгар), а также проведение реанимационных мероприятий после рождения; 8 — родовспомогательные операции (кесарево сечение); 9 — недоношенность (возраст гестации меньше 38 нед); 10 — врожденные пороки головного мозга; 11 —врожденные пороки других органов; 12 — табакокурение матери; 13 — прием в течение года до беременности и/или во время беременности препаратов вальпроевой кислоты, антидепрессантов, антибиотиков; 14 — проживание в больших городах и их пригородах.
Рис. 1. Удельный вес основных факторов риска у детей ОГ и контрольной группы (КГ). 1 — наличие аутизма, других форм РАС, шизофрении и других психозов, аффективных расстройств и других психических и поведенческих расстройств в семейном анамнезе; 2 — возраст матери старше 40 лет на период зачатия ребенка; 3 — возраст отца старше 40 лет на период зачатия ребенка; 4 — инфекционные заболевания во время беременности; 5 — угроза прерывания беременности в первые 20 нед гестации; 6 — зачатие с помощью экстракорпорального оплодотворения; 7 — признаки асфиксии во время родов (низкий балл по шкале Апгар), а также проведение реанимационных мероприятий после рождения; 8 — родовспомогательные операции (кесарево сечение); 9 — недоношенность (возраст гестации меньше 38 нед); 10 — врожденные пороки головного мозга; 11 —врожденные пороки других органов; 12 — табакокурение матери; 13 — прием в течение года до беременности и/или во время беременности препаратов вальпроевой кислоты, антидепрессантов, антибиотиков; 14 — проживание в больших городах и их пригородах.

Наибольший вес в развитии РАС имели следующие факторы:

  • возраст отца и матери старше 40 лет на период зачатия ребенка — в 23 (51,1%) и 12 (26,6%) случаях соответственно;
  • признаки гипоксически-ишемического повреждения головного мозга во время беременности и родов, о чем свидетельствовала низкая балльная оценка по шкале Апгар (ниже 6 баллов), и проведение реанимационных мероприятий (пребывание в отделении реанимации новорожденных) — 17 (37,7%);
  • наличие пороков развития головного мозга (по данным МРТ, сделаных по месту жительства) — 14 (31,1%);
  • табакокурение матери — в 9 (20%).

Большинство пациентов — 28 (62,2%) — проживали в больших городах или их пригородах. При разговоре с родителями детей исследуемой группы было установлено, что многие родственники имели расстройства экспрессивной речи, речевой артикуляции, у некоторых имелись тяжелые психические заболевания (шизофрения, биполярное расстройство, аутизм), часть родителей отмечали у родственников наличие депрессивных или аффективных состояний, эпилепсии — 9 (20%) случаев.

Представленность других факторов риска не столь высока, однако занимает значительное место в риске развития РАС. Так, инфекционные заболевания во время беременности (острые респираторные вирусные инфекции, бронхиты, пневмонии, обострение хронических заболеваний, таких как холецистит, пиелонефрит, синуситы, хламидиоз, носительство цитомегаловируса, герпетическая инфекция) присутствовали в анамнезе у 4 (8,8%) матерей.

Угроза прерывания в первой половине беременности была в 4 (8,8%) случаях, дети с РАС, рожденные с помощью экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), отмечены в 3 (6,6%) случаях. Однако факт ЭКО тесно связан с неблагополучным акушерским анамнезом, и проводится данная манипуляция, как правило, когда возраст матери достигает 35 лет и старше, поэтому, на наш взгляд, более важным является состояние здоровья матери и ее возраст на момент ЭКО.

Родоразрешение кесаревым сечением было у 5 (11,1%) матерей, рождение ребенка при сроке гестации менее 38 нед выявлено у 4 (8,8%) детей, врожденные пороки развития органов, преимущественно сердца, мочеполовой системы и желудочно-кишечного тракта, были у 5 (11,1%) детей.

Прием матерью в период, предшествующий зачатию, и во время беременности препаратов вальпроевой кислоты, антидепрессантов, антибиотиков имел место в 3 (6,6%) случаях, что нужно рассматривать в аспекте не только действия самих фармакологических средств, но и имевшейся у матери патологии, в связи с которой данные медикаменты применялись (аффективные состояния, депрессии, эпилепсия, средне-тяжелое течение инфекционных и обострение хронических заболеваний).

При оценке среднего содержания белка S100B в сыворотке крови у детей ОГ отмечено его достоверное повышение в сравнении с таковым у детей КГ (p=0,005). У 14 (31%) детей с РАС показатели S100B были несколько выше или на верхней границе нормы в отличие от детей КГ, из них 9 (20%) имели аномалии структур головного мозга, у 5 (11%) нейровизуализационных признаков поражения головного мозга не было.

В целях выделения как можно меньшего количества скрытых общих факторов, которые точно описывают наблюдаемые связи между факторами риска РАС и белком S100B, нами проведен факторный анализ. Предварительно для отбора переменных для факторного анализа был проведен корреляционный анализ, что дало возможность выделить полный и безызбыточный набор признаков путем объединения сильно коррелирующих признаков.

Значимые факторы в модели исследовали с помощью критерия «каменистой осыпи» (scree-test) и критерия Kaiser, было выделено 2 наиболее значимых фактора в изучаемой модели. При анализе пространства общих факторов в целях как максимизации величин факторных нагрузок выделенных факторов, так и достижения максимально «интерпретабельного» решения проводили вращение факторов методом биквартимакс в применении к исходным факторам. В табл. 1 приведены нагрузки отобранных корреляционным анализом факторов (другие факторы риска, не имеющие достоверных факторных нагрузок, были опущены и не указаны).

Таблица 1. Факторные нагрузки (факторы риска РАС) и уровень белка S100B изученной модели Примечание. * — значимые факторные нагрузки (более 0,7).

Таблица 1. Факторные нагрузки (факторы риска РАС) и уровень белка S100B изученной модели Примечание. * — значимые факторные нагрузки (более 0,7).

Описанная дисперсия составляет 36,3%, при этом наибольший процент организованной дисперсии приходится на фактор 1 — 19,5% [expl. Var.=3,3188 (дисперсия), Prp. Totl=0,1952 (доля дисперсии)], значимость второго фактора составляет 16,8% [expl. Var.=2,8579 (дисперсия), Prp. Totl=0,1681 (доля дисперсии)].

Методом описательной статистики (для наглядного представления и анализа результатов всей исследуемой выборки, ОГ и КГ) исследованы показатели S100B в сыворотке крови у детей с аутизмом и К.Г. Показатели белка S100B в сыворотке крови у детей с аутизмом представлены в рис. 2.

В группе детей с РАС, имеющих на МРТ аномалии развития структур головного мозга (группа МРТ (+)), показатели протеина S100B были достоверно выше в сравнении с таковыми детей КГ (p=0,002), а также детей группы РАС, не имеющих патологии по данным МРТ [(группа МРТ (–)), p1=0,002 (рис. 2)]. Показатели данного белка у детей с аутизмом без нарушений структур головного мозга достоверно не отличались от показателей здоровых детей.

Оценка содержания белка S100B в зависимости от тяжести аутизма показала, что при тяжелой степени заболевания его значения были достоверно выше, чем в КГ (p=0,003), а при средней степени тяжести данный показатель не имел достоверной разницы в сравнении со здоровыми сверстниками.

Не отмечено достоверной разницы между показателями групп детей с РАС со средней и тяжелой степенями тяжести.

Для анализа влияния тяжести заболевания и наличия органического поражения головного мозга на содержание белка S100B у детей с аутизмом проведен факторный дисперсионный анализ (ANOVA). Результаты дисперсионного анализа зависимости содержания S100B у детей с аутизмом и тяжести заболевания не показали статистической зависимости — F1/1 df=3,459, p=0,07 между изучаемыми показателями, а содержание S100B и наличие органического поражения головного мозга по данным МРТ выявили статистически значимую зависимость показателей — F1/1 df=8,572, p=0,005. Графически зависимость показателя S100B у детей с аутизмом от наличия органического поражения головного мозга представлена на рис. 2.

Рис. 2. Зависимость показателя S100B у детей с аутизмом от наличия органического поражения головного мозга. По оси MRI: 1 — имеются пороки развития головного мозга по данным МРТ; 2 — отсутствуют нарушения структур головного мозга по данным МРТ.
Рис. 2. Зависимость показателя S100B у детей с аутизмом от наличия органического поражения головного мозга. По оси MRI: 1 — имеются пороки развития головного мозга по данным МРТ; 2 — отсутствуют нарушения структур головного мозга по данным МРТ.

Таким образом, при наличии аномалий строения головного мозга (1) количество белка S100B у детей с аутизмом достоверно выше, чем у детей в группе (2) без нарушений структур головного мозга.

Таким образом, многофакторный анализ позволил выделить два наиболее значимых фактора из множества рассмотренных.

Первый фактор условно можно назвать «фактором гипоксии», так как четко выделяются его составляющие показатели — органическое поражение головного мозга, уровень белка S100B и гипоксия в родах.

Второй фактор можно обозначить как генетический фактор, или фактор возможных мутаций. Его основные составляющие — это возраст пациента, наличие психических заболеваний у родственников и табакокурение матери во время беременности.

Исходное содержание глиального протеина S100B у детей с аутизмом (по анализу описательной статистики) было достоверно выше в сравнении со здоровыми сверстниками. Уровень изучаемого показателя в зависимости от наличия аномалий развития структур головного мозга показал его повышение у детей с наличием патологии относительно не только здоровых детей, но и детей без признаков нарушений структур головного мозга. При тяжелом течении РАС показатели белка S100B были выше, а при средней степени тяжести значительно не отличались от показателей здоровых сверстников.

Однако, по данным дисперсионного анализа, статистически зависимо содержание белка S100B было только от наличия органического поражения головного мозга (по МРТ) и не имело зависимости от тяжести клинических проявлений аутизма.

Обсуждение

Таким образом, анализ факторов риска, ассоциированных с возникновением РАС, свидетельствует, что у детей с аутизмом в анамнезе в большинстве случаев имело место сочетание нескольких факторов риска. На основании факторного анализа определяющими являлись в порядке убывания значимости два фактора:

  1. фактор гипоксии, определяемый органическим поражением головного мозга, уровнем белка S100B и гипоксией в родах;
  2. фактор мутаций, определяемый возрастом пациента, наличием психических заболеваний у родственников и табакокурением матери во время беременности и не имеющий значительной связи с количеством белка S100B.

По данным российских и зарубежных исследований, выделяется много факторов риска развития РАС, ведущими из которых являются увеличение возраста родителей на момент зачатия ребенка, особенно отца, наличие психических заболеваний у родителей и близких родственников, прием алкоголя и табакокурение во время беременности. Также многие исследователи отмечают роль низкой массы тела при рождении (менее 2500 г), гестационного возраста при рождении менее 37 нед, родовспомогательных операций и врожденных пороков развития, внутриутробных инфекций [27].

Однако в нашем исследовании роль факторов риска развития РАС оказалась не столь значительной, даже при многофакторном анализе всех переменных и выделении двух ведущих факторов.

В нашем исследовании 1-й фактор тесно связан с показателем белка S100B и гипоксически-ишемическими поражениями головного мозга ребенка, а 2-й фактор связан с мутациями в генах и в меньшей степени ассоциируется с глиальным протеином, что дает возможность говорить об особенности патогенетических механизмов аутизма у разных групп пациентов.

Учитывая, что одним из первых компонентов нервной ткани головного мозга, реагирующих на гипоксию, является микроглиальное окружение нейронов, а у детей с РАС, имеющих аномалии развития структур головного мозга, и у детей с тяжелой степенью аутизма содержание белка S100B было достоверно выше в сравнении со здоровыми детьми, можно предположить, что в патогенезе заболевания может иметь место наличие эксайтотоксических нарушений вследствие гипоксически-ишемического поражения головного мозга, что может приводить к повреждению глиальных клеток (астроглии и микроглии), повышению проницаемости ГЭБ и, как следствие, к увеличению содержания белка S100B в сыворотке крови.

Несмотря на то что последствия постгипоксической энцефалопатии новорожденных не являются специфическими, результаты многих исследований показали, что уже в первые часы острой фазы церебральной ишемии у новорожденных резко повышается уровень белка астроцитарной глии вследствие проницаемости ГЭБ и поступление белка S100B в кровоток с активацией иммунной системы и увеличением антител к белку S100B [7, 8].

В исследованиях, проведенных А.Б. Полетаевым [28] методом ЭЛИ-Нейро-Теста-12, основанным на определении содержания аутоантител класса IgG определенной антигенной специфичности, отмечено, что у большого числа детей с аутизмом имеется аномальное повышение аутоантител к антигенным компонентам белка S100B.

Более детальное изучение влияния таких факторов, как тяжесть заболевания аутизмом и органическое поражение головного мозга, на уровень белка S100B показало, что достоверное влияние на повышение данного белка имеет только наличие аномалий строения головного мозга, а тяжесть аутизма на данный показатель существенного значения не оказывает.

Таким образом, наличие тяжелой степени аутизма не является косвенным признаком наличия нарушений ГЭБ у детей с РАС, а наличие по данным МРТ аномалий развития головного мозга у данного контингента больных может свидетельствовать о признаках протекающих патологических процессов в ткани головного мозга, вызывающих повреждение астроглии и, как следствие, повышение проницаемости ГЭБ.

Выявлено, что у детей с РАС имеется две группы факторов, оказывающих влияние на развитие РАС, — факторы гипоксии, способствующие повреждению структуры головного мозга, и генетические факторы, приводящие к дисфункции работы головного мозга.

Установлено, что у детей с аутизмом отмечается повышение содержания глиального белка S100B, причем часть показателей находится на верхней границе возрастного диапазона, что может свидетельствовать о напряженно функционирующих нейропротективных механизмах.

Полученные данные необходимо учитывать при подборе медикаментозного лечения детей с РАС, имеющих МРТ-признаки органического поражения головного мозга, и включать в терапию препараты, оказывающие нейропротективное действие и улучшающие состояние ГЭБ.

Список литературы

Источник и авторы: Голубова Т.Ф., Цукурова Л.А., Корсунская Л.Л., Осипян Р.Р., Власенко С.В., Савчук Е.А. Белок S100В в крови детей с расстройствами аутистического спектра. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2019;119(12):76-83. https://doi.org/10.17116/jnevro201911912176

Нам очень важно ваше мнение, пожалуйста оцените статью. Надеемся, что она была вам полезна.
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (4 оценок, среднее: 4,50 из 5)
Загрузка...

Не забудьте поделиться этой важной информацией с теми, кто может в ней нуждаться!