Вступ
Розсіяний склероз (РС) є автоімунним запальним захворюванням центральної нервової системи (ЦНС), що характеризується ушкодженням мієлінової оболонки та дегенерацією аксонів [1]. РС — одна з основних причин інвалідизації молодих людей у цілому світі [2, 3]. У глобальному плані РС призводить до значних матеріальних затрат і відноситься до соціальних захворювань [4].
Хоча етіологія РС залишається невідомою, вважається, що виникнення захворювання пов’язане з особливим поєднанням генетичних факторів із факторами зовнішнього середовища та інфекційними чинниками [5]. Більшість даних, що пов’язують РC з вірусами, генеруються шляхом виявлення частинки вірусу (ДНК, РНК, білків) у рідинах або тканинах організму чи детекції імунної відповіді організму на вірус. Імунна відповідь на віруси включає в основному дослідження антитіл у сироватці крові або лікворі пацієнтів, хворих на РС, та порівняння отриманих результатів з даними відповідних контрольних груп [6].
З-поміж усіх вірусів родина герпесвірусів є найкраще дослідженою як фактори, що впливають на розвиток патологічного процесу при РС [6]. Численні дослідження відкрили значну кількість асоціацій окремих компонентів цих вірусів з РС. Однак мало відомо про те, як ці віруси могли б реально викликати або модулювати процес захворювання.
Розроблено ряд моделей РС на тваринах, зокрема експериментальний алергічний енцефаломієліт та модель вірус-індукованої демієлінізації, викликаної вірусом мишачого енцефаломієліту Тейлера [6]. Моделі на тваринах допомогли зрозуміти деякі механізми, такі як молекулярна мімікрія та побічна активація імунних клітин, у патофізіології РС. На жаль, такі моделі не є універсальними, оскільки вони непридатні для дослідження суто людських вірусів, зокрема герпесвірусів.
Останніми роками особливий інтерес при РС становить група ендогенних ретровірусів людини (ЕРВЛ). Вони належать до родини ретровірусів — вірусів, що здатні «вбудовувати» власний геном у людський завдяки наявності ферменту РНК-залежної ДНК-полімерази (зворотної траскриптази) [7]. Як наслідок, близько 1–8 % від усього генома людини має вірусне походження [8, 9]. ЕРВЛ класифікуються у 31 сім’ю на основі специфічності тРНК ділянки зв’язування праймера, що відповідає амінокислоті, яка додається до ЕРВЛ під час трансляції вірусних білків (ЕРВЛ-W, -K, -H тощо) [10].
Перший опис ЕРВЛ у хворих на РС датується 1980 роком, коли у хворих на цю недугу виявили РС-асоційований ретровірус (РСАРВ), що належить до родини ЕРВЛ-W [11]. Деякі автори вважають, що РСАРВ є позаклітинною вірусною часткою ЕРВЛ-W [12]. ЕРВЛ мають загалом таку ж генетичну структуру, як екзогенні ретровіруси, а саме: дві ділянки довгих кінцевих повторів, що пов’язують геном з чотирма основними вірусними генами: gag (кодуюча матриця та ретровірусне ядро), pol (зворотна транскриптаза та інтеграза), pro (протеаза) і env (оболонка) [9].
Нещодавно проведений метааналіз щодо виявлення окремих білків ендогенних ретровірусів у різних тканинах організму вказує на вірогідно частішу детекцію РСАРВ/ЕРВЛ-W у хворих на РС порівняно із практично здоровими добровольцями [9, 13, 14]. На додаток, виявлення високого числа копій ДНК ендогенних ретровірусів методом полімеразної ланцюгової реакції асоціювалось із прогресуючими формами клінічного перебігу захворювання (первинно-прогресуючим та вторинно-прогресуючим РС) [7]. У той же час встановлено, що віріони РСАРВ та ЕРВЛ-W, зокрема їх білки оболонки (env), мали виражену прозапальну та суперантигенну імунну дію [12].
Внаслідок неправильної активації ланок вродженого імунітету ендогенними ретровірусами, ймовірно, виникають сприятливі умови для розвитку ряду нейрозапальних захворювань. Це опосередковано взаємодією ендогенних ретровірусів з Толл-подібним рецептором 4 (TLR4) і CD14-корецептором [15]. TLR4 є одним із основних образ-розпізнавальних рецепторів, що відіграють центральну роль в ініціації вродженого імунітету проти мікробних патогенів. TLR4 активуються в гліальних клітинах і лімфоцитах, які проникли в ЦНС у відповідь на запалення, що викликане інфекційними агентами, травмою тканин або автоімунним процесом [16]. Окрім того, активований TLR4 здійснює виражений інгібуючий вплив на ріст клітин-попередників олігодендроцитів (основних продуцентів мієліну) [15].
Беручи до уваги, що на даний момент ендогенні ретровіруси досліджуються як етіологічний, а також патогенетичний фактор РС, розроблено експериментальні засоби хворобо-модифікуючої терапії (ХМТ), мішенню яких є певні компоненти цих вірусів [17, 18]. У даний час продовжуються два міжнародні рандомізовані клінічні дослідження з оцінки ефективності застосування моноклональних антитіл проти РСАРВ у хворих на РС [17, 19].
Під час дослідження сироватки крові хворих на РС нами було виділено та ідентифіковано Ser-Pro-Cys пептид [20]. Встановили, що така послідовність амінокислот характерна для ряду білків, зокрема є типовою для COOH-терміналі білка, що кодується Xq22.3 геном ЕРВЛ-W [21]. Таким чином, виділений нами Ser-Pro-Cys пептид, ймовірно, є продуктом розпаду поверхневого (env) білка ЕРВЛ-W у вогнищах запалення ЦНС у хворих на РС. Було доведено, що у загальній групі хворих на РС рівень Ser-Pro-Cys пептиду виявлявся вірогідно вищим порівняно із групою клінічно здорових добровольців [20].
Метою цього дослідження стало вивчення взаємо–зв’язку між рівнем Ser-Pro-Cys пептиду в сироватці крові хворих на РС та демографічними особливостями обстежених осіб, а також окремими властивостями клінічного перебігу цього захворювання.
Матеріали та методи
Наведена робота виконана на кафедрі неврології Львівського національного медичного університету імені Данила Галицького та у Львівському обласному науковому центрі з вивчення проблем розсіяного склерозу та інших демієлінізуючих захворювань, що знаходиться на базі Львівської обласної клінічної лікарні.
Дослідження ґрунтувалось на положеннях Гельсінської декларації. Комісією з питань біомедичної етики Львівського національного медичного університету імені Данила Галицького (протокол № 2 від 15 лютого 2016 р.) встановлено, що ця наукова робота відповідає етичним і морально-правовим вимогам згідно з наказом МОЗ України № 281 від 01.11.2000. Від усіх учасників дослідження було отримано письмову інформовану згоду на участь у ньому.
Критеріями включення пацієнтів були: вік від 18 до 60 років, вірогідний РС згідно з критеріями Макдональда (2010) [22], відсутність застосування препаратів ХМТ чи цитостатиків останні 6 місяців, згода хворого на участь у дослідженні. Критерії виключення: вік молодший за 18 років та понад 60 років, наявність супутніх захворювань, прийом препаратів ХМТ/цитостатиків останні 6 місяців, вагітність.
У дослідженні брав участь 61 хворий на РС віком від 19 до 57 років, середній вік яких становив 36,6 ± 1,4 року. Співвідношення жінок і чоловіків дорівнювало 2,4 : 1. Жінок — 43 особи (70,5 %), віком 19–57 років (середній вік — 37,0 ± 1,6 року). Чоловіків — 18 осіб (29,5 %), віком 20–52 роки (середній вік — 35,8 ± 2,6 року).
Використали наступні методи: клінічні — аналіз скарг, анамнезу захворювання та життя, детальний соматичний та неврологічний огляди з оцінкою ступеня інвалідизації за шкалою EDSS Куртцке [23]; лабораторні [20] — білки сироватки крові послідовно осаджували трихлороцтовою (ТХО) кислотою. Утворену ТХО-розчинну фракцію піддавали високоефективній рідинній хроматографії при довжині хвилі 280 нм, у результаті чого ідентифікували хроматографічний пік, що містив компоненти низької молекулярної маси (300–500 Да). За допомогою двовимірної тонкошарової хроматографії та мас-спектрометрії було визначено, що дана речовина є олігопептидом з характерною послідовністю амінокислот, яка відповідала Ser-Pro-Cys пептиду. Використали також інструментальні методи обстеження — магнітно-резонансну томографію головного та/або спинного мозку (лише для діагностики РС).
Статистична обробка отриманих результатів була проведена за допомогою комп’ютерної програми Statistica 6.0 (StatSoft, Inc.). Характер розподілу отриманих варіаційних рядів було перевірено за допомогою критерію Шапіро — Франсіа, що засвідчив правильний характер розподілу даних. При виконанні статистичної обробки отриманих показників було застосовано наступні методи: розрахунок середнього арифметичного та його середньої похибки (М ± m); проведення оцінки вірогідності різниці отриманих результатів у порівнюваних групах (критерій Стьюдента). Відмінності визнавалися вірогідними при р < 0,05.
Результати та обговорення
Первинно проаналізували коливання рівня Ser-Pro-Cys пептиду у сироватці крові хворих на РС залежно від віку (табл. 1). За віком усіх обстежених розділили на чотири групи: 1-ша група — до 20 років, 2-га — 20–30 років, 3-тя — 30–40 років, 4-та група — старше 40 років.
Виявили вірогідну відмінність між середніми значеннями рівня Ser-Pro-Cys пептиду у сироватці крові хворих на РС різних вікових груп порівняно з конт–рольною групою (p < 0,01), хоча між різними віковими групами жодних відмінностей виявлено не було.
Дослідили зміни рівня Ser-Pro-Cys пептиду у сироватці крові обстежених пацієнтів із РС залежно від статі (табл. 2).
У групі хворих на РС чоловіків і жінок значення досліджуваного показника виявились вірогідно вищими порівняно з контрольною групою (p < 0,01). Натомість не встановлено вірогідних гендерних відмінностей у показниках рівня Ser-Pro-Cys пептиду між хворими на РС чоловіками та жінками.
Виявлення статистично вірогідної гендерної та вікової різниці у концентрації досліджуваного пептиду узгоджується з даними літератури за вірогідно рівну уразливість обох статей різного віку ЕРВЛ-W, ймовірним фрагментом якого є виділений нами Ser-Pro-Cys пептид [9, 24].
Оцінка результатів коливання середніх значень концентрації Ser-Pro-Cys пептиду у сироватці крові залежно від віку дебюту РС подана в табл. 3. Усіх хворих розподілили на чотири групи залежно від віку виникнення перших симптомів захворювання: 1-ша група — до 20 років, 2-га — 20–30 років, 3-тя — 30–40 років і 4-та група — старше 40 років.
Встановили, що незалежно від віку дебюту РС у всіх групах хворих концентрація Ser-Pro-Cys пептиду у сироватці крові була вищою порівняно з контрольною групою (p < 0,05).
Визначили рівень Ser-Pro-Cys пептиду у сироватці крові хворих на РС залежно від клінічних проявів перших симптомів захворювання (табл. 4).
Аналізуючи наведені у табл. 4 дані, виявили, що рівень Ser-Pro-Cys пептиду виявився вірогідно вищим у пацієнтів з усіма виділеними характеристиками дебюту захворювання порівняно з контрольною групою (р < 0,01). Водночас концентрація досліджуваного показника не залежала від особливостей дебюту РС.
Звернули увагу на зміни рівня Ser-Pro-Cys пептиду у сироватці крові пацієнтів із РС залежно від тривалості патологічного процесу (табл. 5). За тривалістю перебігу РС всіх хворих поділили на чотири групи: 1-ша група — до 1 року, 2-га — 1–5 років, 3-тя — 5–10 років та 4-та група — понад 10 років.
Середні значення концентрації Ser-Pro-Cys пептиду у сироватці крові хворих на РС із різною тривалістю захворювання виявилися значущо вищими порівняно з контрольною групою (р < 0,01). Навіть при тривалості хвороби до 1 року показники вірогідно відрізнялися від таких у контрольній групі. Виявлену закономірність можна пояснити тим, що ендогенний ретровірус людини типу W має виражену прозапальну та мієлінотоксичну дію, що може чинити кофакторний вплив на розвиток РС [15, 25].
Результати змін рівня Ser-Pro-Cys пептиду в сироватці крові хворих на РС залежно від ступеня їх інвалідизації за шкалою EDSS наведені у табл. 6. Усіх обстежених нами пацієнтів із РС розподілили на три групи залежно від ступеня їх інвалідизації. До легкого ступеня інвалідизації зарахували пацієнтів з 0–3 балами за шкалою EDSS (1-ша група), до середнього — з 3,5–5,5 бала (2-га група), а до тяжкого — з 6 та більше балами (3-тя група).
Встановили, що значення досліджуваного показника виявилося вірогідно вищим у пацієнтів з усіма виділеними ступенями інвалідизації порівняно з контрольною групою (р < 0,01). Поміж груп хворих на РС рівень Ser-Pro-Cys пептиду коливався у статистично незначимій кількості.
Отже, рівень Ser-Pro-Cys пептиду у сироватці крові хворих на РС не залежав від гендерних і вікових особливостей обстежених осіб. Концентрація досліджуваного олігопептиду не визначала клінічні характеристики дебюту захворювання. Натомість рівень цього пептиду вірогідно диференціював хворих на РС вже в дебюті захворювання від клінічно здорових добровольців. На додаток, рівень Ser-Pro-Cys пептиду в хворих на РС був статистично значущо вищим, порівнюючи з результатами контрольної групи, при мінімальній неврологічній симптоматиці пацієнтів, за якої діагностика РС є дуже складною та найменш точною, а пошук додаткових діагностичних ознак захворювання (біомаркерів) особливо актуальним.
Висновки
Ендогенні ретровіруси відіграють важливу роль у патогенезі РС, зокрема здатні визначати клінічний перебіг захворювання.
Встановлено, що до складу оболонкового білка ендогенного ретровірусу людини типу W входить Ser-Pro-Cys пептид.
Рівень Ser-Pro-Cys пептиду виявився вірогідно вищим у хворих на РС вже навіть в дебюті захворювання порівняно із практично здоровими особами. Вірогідно вищі значення цього олігопептиду в сироватці крові хворих на РС утримувалися при різній тривалості патологічного процесу, а також при всіх рівнях інвалідизації хворих, порівнюючи з результатами контрольної групи.
Отже, визначення підвищеного рівня Ser-Pro-Cys пептиду в сироватці крові є раннім і чутливим біомаркером РС, що може використовуватись вже в дебюті захворювання та при мінімальному ступені інвалідизації хворих, коли діагностика РС є найважчою.
Конфлікт інтересів. Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів.
Інформація про внесок кожного автора
Негрич Н.О. — збирання й обробка матеріалів, аналіз отриманих даних, написання тексту.
Негрич Т.І. — концепція і дизайн дослідження, написання тексту.
Паєнок А.В. — концепція і дизайн дослідження, написання тексту.
Волошина Н.П. — концепція і дизайн дослідження, написання тексту.
Мироновський С.Л. — обробка матеріалів, написання тексту.
Кіт Ю.Я. — концепція і дизайн дослідження, написання тексту.
Стойка Р.С. — концепція і дизайн дослідження, написання тексту.
Список литературы
1. Волошин П.В., Волошина Н.П., Тайцлин В.И. и др. Рассеянный склероз в Украине: распространенность, течение, прогноз, лечение, фармакоэкономика // Український вісник психоневрології. — 2007. — № 15(1). — С. 6-21.
2. Соколова Л.И. К вопросу о современных методах диагностики и лечения рассеянного склероза // Мед. вестник. — 2008. — № 1. — С. 28-32.
3. Евтушенко С.К., Москаленко М.А. Рассеянный склероз у детей. — К., 2009. — 385 с.
4. Волошина Н.П., Левченко І.Л. Фармакоекономічне обґрунтування патогенетичного лікування розсіяного склерозу // Міжнародний неврологічний журнал. — 2006. — № 4. — С. 91-98.
5. Orynchak L.B., Nehrych T.I. Influence of body mass index and smoking on the course of multiple sclerosis in the population of Prykarpattya (Ukr) // Ukrainian Neurological Journal. — 2014. — Vol. 3–4. — P. 36-41.
6. Virtanen J.O., Jacobson S. Viruses and Multiple Sclerosis // CNS and neurological disorders drug targets. — 2012. — Vol. 11(5). — P. 528-544. — PMID: 22583435.
7. Sotgiu S., Mameli G., Serra C. et al. Multiple sclerosis-associated retrovirus and progressive disability of multiple sclerosis // Mult. Scler. — 2010. — Vol. 16 — P. 1248-1251. — doi: 10.1177/1352458510376956.
8. Ryan F. Human Endogenous Retroviruses in Multiple Sclerosis: Potential for Novel Neuro-Pharmacological Research // Current Neuropharmacology. — 2011. — Vol. 9(2). — P. 360-369. —
doi: 10.2174/157015911795596568.
9. Morandi E., Tanasescu R., Tarlinton R.E., Constantinescu C.S., Zhang W., Tench C., Gran B. The association between human endogenous retroviruses and multiple sclerosis: A systematic review and meta-analysis // PloS one. — 2017. — Vol. 12(2). — P. e0172415. — doi: 10.1371/journal.pone.0172415.
10. Gifford R., Tristem M. The evolution, distribution and diversity of endogenous retroviruses // Virus genes. — 2003. — Vol. 26. — P. 291-315. — PMID: 12876457.
11. Perron H., Garson J.A., Bedin F., Beseme F., Paranhos-Baccala G., Komurian-Pradel F. et al. Molecular identification of a novel retrovirus repeatedly isolated from patients with multiple sclerosis // Proc. Natl. Acad. Sci. — 1997. — Vol. 94. — P. 7583-8. — PMID: 9207135.
12. Rolland A., Jouvin-Marche E., Saresella M. et al. Correlation between disease severity and in vitro cytokine production mediated by MSRV (multiple sclerosis associated retroviral element) envelope protein in patients with multiple sclerosis // J. Neuroimmunol. — 2005. — Vol. 160. — P. 195-203. — doi: 10.1016/j.jneuroim.2004.10.019.
13. Hon G.M., Erasmus R.T., Matsha T. Multiple sclerosis-associated retrovirus and related human endogenous retrovirus-W in patients with multiple sclerosis: a literature review // Journal of neuroimmunology. — 2013. — Vol. 263(1). — P. 8-12. — doi: 10.1016/j.jneuroim.2013.08.005.
14. Dolei A., Garson J.A., Arru G., Clerici M., Germi R., Marche P.N., Perron H. Multiple sclerosis-associated retrovirus and related human endogenous retrovirus-W in patients with multiple sclerosis // J. Neuroimmunol. — 2014. — Vol. 266(1–2). — P. 87-88. — doi: 10.1016/j.jneuroim.2013.11.009.
15. Rolland A., Jouvin-Marche E., Viret C. et al. The envelope protein of a human endogenous retrovirus-W family activates innate immunity through CD14/TLR4 and promotes Th1-like responses // J. Immunol. — 2006. — Vol. 176. — P. 7636-7644. — PMID: 16751411.
16. Perron H., Germi R., Bernard C. et al. Human endogenous retrovirus type W envelope expression in blood and brain cells provides new insights into multiple sclerosis disease // Multiple Sclerosis (Houndmills, Basingstoke, England). — 2012. — Vol. 18(12). — P. 1721-1736. — doi: 10.1177/1352458512441381.
17. Madeira A., Burgelin I., Perron H., Curtin F., Lang A.B. et al. MSRV envelope protein is a potent, endogenous and pathogenic agonist of human toll-like receptor 4: relevance of GNbAC1 in multiple sclerosis treatment // Journal of neuroimmunology. — 2016. — Vol. 291. — P. 29-38. — doi: 10.1016/j.jneuroim.2015.12.006.
18. Antony J.M., Des Lauriers A.M., Bhat R.K., Ellestad K.K., Power C. Human endogenous retroviruses and multiple sclerosis: innocent bystanders or disease determinants? // Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Basis of Disease. — 2011. — Vol. 1812(2). — P. 162-176. — doi: 10.1016/j.bbadis.2010.07.016.
19. Curtin F., Lang A.B., Perron H., Laumonier M., Vidal V., Porchet H.C., Hartung H.P. GNbAC1, a Humanized Monoclonal Antibody Against the Envelope Protein of Multiple Sclerosis-Associated Endogenous Retrovirus: A First-in-Humans Randomized Clinical Study // Clinical therapeutics. — 2012. — Vol. 34(12). — P. 2268-2278. — doi: 10.1016/j.clinthera.2012.11.006.
20. Myronovkij S., Negrych N., Nehrych T., Tkachenko V., Souchelnytskyi S., Stoika R., Kit Y. Identification of SER-PRO-CYS Peptide in Blood Serum of Multiple Sclerosis Patients // Protein and peptide letters. — 2016. — Vol. 23(9). — P. 808-811. — doi: 10.2174/
0929866523666160622215628.
21. Laufer G., Mayer J., Mueller B.F., Mueller-Lantzsch N. et al. Analysis of transcribed human endogenous retrovirus W env loci clarifies the origin of multiple sclerosis-associated retrovirus env sequences // Retrovirology. — 2009. — Vol. 6(1). — P. 37. — doi: 10.1186/1742-4690-6-37.
22. Polman C.H., Reingold S.C., Banwell B. et al. Diagnostic criteria for multiple sclerosis: 2010 revisions to the McDonald criteria // Ann. Neurol. — 2011. — Vol. 69(2). — P. 292-302. — doi: 10.1002/ana.22366.
23. Kurtzke J.F. Rating neurologic impairment in multiple sclerosis: an expanded disability status scale (EDSS) // Neurology. — 1983. — № 33(11). — Р. 1444-52. — doi: 10.1212/WNL.33.11.1444.
24. Van Horssen J., Van der Pol S., Nijland P., Amor S., Perron H. Human endogenous retrovirus W in brain lesions: Rationale for targeted therapy in multiple sclerosis // Multiple sclerosis and related disorders. — 2016. — Vol. 8. — P. 11-18. — doi: 10.1016/j.msard.2016.04.006.
25. Duperray A., Barbe D., Raguene G., Weksler B.B., Romero I.A., Couraud P.O., Marche P.N. Inflammatory response of endothelial cells to a human endogenous retrovirus associated with multiple sclerosis is mediated by TLR4 // International immunology. — 2015. — Vol. 27(11). — P. 545-553. — doi: 10.1093/intimm/dxv025.