BDNF - Wydawnictwo Przegląd Lekarski
advertisement
PRACE ORYGINALNE Krzysztof CISZOWSKI1,2 Ewa GOMÓŁKA3,4 Tomasz GAWLIKOWSKI1,2 Dorota SZPAK1,2 Anna POTOCZEK5 Magdalena BOBA2 Badanie poziomów czynnika neurotroficznego pochodzenia mózgowego (BDNF) i czynnika wzrostu nerwów (NGF) we krwi pacjentów z ostrym zatruciem tlenkiem węgla - obserwacje wstępne Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and nerve growth factor (NGF) blood levels in patients with acute carbon monoxide poisoning - a preliminary observations Klinika Toksykologii i Chorób Środowiskowych Katedra Toksykologii i Chorób Środowiskowych Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie Kierownik: dr n. med. Piotr Hydzik 1 Oddział Toksykologii Oddziału Klinicznego Chorób Wewnętrznych Szpital Uniwersytecki w Krakowie Ordynator: prof. dr hab. Tomasz Grodzicki 2 Pracownia Informacji Toksykologicznej i Analiz Laboratoryjnych Katedra Toksykologii i Chorób Środowiskowych Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie Kierownik: dr Michał Kuciel 3 Pracownia Toksykologii Zakładu Diagnostyki Szpital Uniwersytecki w Krakowie Kierownik: dr n. med. Ewa Gomółka 4 Oddział Chorób Wewnętrznych i Geriatrii Oddziału Klinicznego Chorób Wewnętrznych Szpital Uniwersytecki w Krakowie Ordynator: prof. dr hab. Tomasz Grodzicki 5 Dodatkowe słowa kluczowe: tlenek węgla ostre zatrucie neurotrofiny NGF BDNF Additional key words: carbon monoxide acute poisoning neurotrophins NGF BDNF Adres do korespondencji: dr n. med. Krzysztof Ciszowski Klinika Toksykologii i Chorób Środowiskowych UJ CM ul. Śniadeckich 10 31-531 Kraków tel.: (12) 424 89 02 e-mail: [email protected] 552 Wstęp: Neurotrofiny to rodzina białek o działaniu stymulującym i regulującym neurogenezę, do których zalicza się czynnik wzrostu nerwów (NGF), czynnik wzrostu nerwów pochodzenia mózgowego (BDNF), neurotrofinę-3 i neurotrofinę-4/5. Ostre zatrucie tlenkiem węgla (CO), które często przebiega z objawami neurologicznymi, może wiązać się ze zmianą profilu wydzielania neurotrofin. Cel badania: Głównym celem badania była ocena zmian stężeń NGF i BDNF w osoczu u pacjentów w ostrej fazie zatrucia CO i bezpośrednio po niej. Dodatkowo zbadano zależności między stężeniami tych neurotrofin a wybranymi aspektami przebiegu klinicznego zatrucia CO. Materiał i Metodyka: Grupę badaną stanowiło 18 pacjentów (średni wiek: 31,8±10,3 lat) hospitalizowanych w Oddziale Toksykologii Szpitala Uniwersyteckiego w Krakowie z powodu ostrego zatrucia CO, w tym 10 kobiet (średni wiek: 30,2±6,9 lat) i 8 mężczyzn (średni wiek: 33,9±13,7 lat). U każdego pacjenta wykonano oznaczenia stężeń NGF i BDNF metodą immunoenzymatyczną (ELISA) w próbkach osocza pobranych trzykrotnie u każdego pacjenta: przy przyjęciu do szpitala (próbka 1.), po około 12-36 h od przyjęcia (próbka 2.) oraz przed wypisem ze szpitala (3.-4. doba; próbka 3.). Dane kliniczne dotyczące przebiegu zatrucia CO pochodziły z wywiadu lekarskiego, badania przedmiotowego oraz badania neuropsychologicznego. Analizę statystyczną przeprowadzono za pomocą narzędzi zawartych w pakiecie komputerowym STATISTICA 12.0 (StatSoft Polska, Kraków, Polska). Wyniki: Stężenia NGF w większości próbek wynosiły <14 pg/ml (wartości poniżej progu czułości metody), zaś w pojedynczym przypadku wynosiło 34,3 pg/ml. Stężenia BDNF w badanych próbkach wahały się od 4,8 ng/ml do >48 ng/ml (czyli znajdowały się powyżej zakresu pomiarowego dla zastoso- Background: Neurotrophins are the family of proteins which stimulate and regulate the process of neurogenesis. Several factors belong to the family, mainly nerve growth factor (NGF), brain-derived neurotrophic factor (BDNF), neurotrophin-3 (NT 3), and neurotrophin-4/5 (NT-4/5). Acute poisoning with carbon monoxide (CO), which usually is accompanied by neurologic symptoms, can potentially change the secretion profile of neurotrophins. Aim of the study. The main goal of the study is to assess the changes of NGF and BDNF plasma levels during an acute phase of CO poisoning as well as immediately after recovery. Additionally, the relationship among neurotrophin levels and selected aspects of clinical course of CO poisoning were studied. Material and Methods: The study group consisted of 18 patients (mean age: 31.8±10.3 years) hospitalized in Toxicology Department of University Hospital in Cracow because of acute CO poisoning. There were 10 women (mean age: 30.2±6.9 years) and 8 men (mean age 33.9±13.7 years) in the group. The levels of NGF and BDNF were evaluated using immunoenzymatic method (ELISA) in plasma samples taken thrice in each patient. The sample 1. was taken during hospital admission, the sample 2. about 12-36 hours after admission, and the sample 3. just before the hospital discharging (usually, on the 3rd-4th day). The clinical data were collected from patients’ anamnesis, physical examination and neuropsychological evaluation. The statistical analysis were performed using tools comprised in STATISTICA 12.0 PL (StatSoft Polska, Cracow, Poland) software. Results: The majority of NGF plasma levels were less than 14 pg/mL (values below the limit of quantification), contrary to the sole case of 34.3 pg/mL. BDNF plasma levels ranged K. Ciszowski i wsp. wanego rozcieńczenia osocza). Porównanie osoczowych stężeń NGF i BDNF w grupie badanej z ich odpowiednikami dla zdrowej populacji dostępnymi w literaturze wskazuje na obniżenie NGF, a wzrost BDNF u pacjentów z ostrym zatruciem CO. Profil stężeń BDNF u większości pacjentów układał się w charakterystyczny wzorzec: BDNF serii 1. > BDNF serii 2. < BDNF serii 3. Przyjmując wszystkie zmierzone stężenia BDNF >48 ng/ml jako dokładnie równe 48 ng/ml, wykazano istotne statystycznie różnice między stężeniami BDNF w poszczególnych seriach. Utrzymując to założenie wykazano również istotną statystycznie ujemną korelację między liczbą zaburzonych jednocześnie wyższych czynności poznawczych u danego pacjenta a stężeniem BDNF w próbkach serii 2 oraz słabe korelacje między stężeniem BDNF w serii 1. a stężeniem HbCO i mleczanów we krwi. Dodatkowo słabe korelacje istotne statystycznie zaobserwowano między czasem narażenia na działanie CO a stężeniami BDNF we wszystkich seriach próbek. Wnioski: U pacjentów z ostrym zatruciem CO stężenie NGF w osoczu prawdopodobnie ulega obniżeniu, natomiast stężenie BDNF w osoczu – zwiększeniu, przy czym krzywa stężenia BDNF osoczowego w funkcji czasu może mieć przebieg dwuszczytowy. Stężenie BDNF w osoczu może stanowić marker biologiczny upośledzenia wyższych czynności poznawczych, natomiast na jego wartość mogą mieć wpływ niektóre aspekty kliniczne związane z zatruciem CO (czas narażenia, stężenie HbCO i mleczanów we krwi). Wstęp Neurotrofiny są rodziną białek, których ekspresja zachodzi niemal we wszystkich typach komórek nerwowych, zarówno ośrodkowego, jak i obwodowego układu nerwowego [1]. Pierwszy z nich, zwany czynnikiem wzrostu nerwów (NGF), został odkryty w latach 50-tych XX wieku jako rozpuszczalne białko produkowane przez komórki mięsaka myszy, które stymulowało przerost neuronów czuciowych i współczulnych w rozwijającym się rdzeniu kręgowym zarodków kurzych [2]. Trzy dekady później z mózgu świń został wyizolowany kolejny członek rodziny neurotrofin o wysokiej homologii budowy z NGF, tzw. czynnik wzrostu nerwów pochodzenia mózgowego (BDNF), który warunkował przeżywanie neuronów [3]. Od tego czasu wykryto jeszcze kilka neurotrofin: neurotrofinę-3 (NT-3), neurotrofinę-4/5 (NT-4/5) oraz neurotrofinę-6 (NT-6) i neurotrofinę-7 (NT-7), przy czym te dwa ostatnie związki zostały zidentyfikowane tylko u ryb. Wszystkie neurotrofiny odgrywają istotną rolę w przeżywaniu neuronów, procesach odrastania włókien nerwowych oraz w regulacji plastyczności synaptycznej [1]. Neurotrofiny są produkowane przez wiele typów komórek ustroju, zarówno w formie propeptydów, jak i postaciach dojrzałych, i mogą oddziaływać na komórki docelowe w sposób autokrynny lub parakrynny [4]. Efekty biologiczne czterech poznanych neurotrofin ssaków zachodzą przez aktywację jednego lub więcej spośród trzech typów receptorów o aktywności kinazy tyrozynowej (TrkA, TrkB i TrkC) tworzących wspólnie rodzinę kinaz zależnych od tropomiozyny (tropomyosin-related kinase). Dodatkowo wszystkie neurotrofiny aktywują receptor neurotrofinowy p75 (p75NTR), który należy Przegląd Lekarski 2016 / 73 / 8 from 4.8 ng/mL to above 48 ng/mL, i.e. they were higher than the upper limit of measurement range for the plasma dilution which had been used. The comparison of NGF and BDNF plasma levels in the study group with their analogues in healthy volunteers taken from the literature indicates that NGF level declines and BDNF level rises in patients with CO poisoning. The profile of BDNF concentrations in the majority of patients formed the characteristic pattern: BDNF sample 1. > BDNF sample 2. < BDNF sample 3. Taking all the values of BDNF higher than 48 ng/mL as equal to 48 ng/ mL, the statistically significant difference among 3 sample series was found according to BDNF levels. Maintaining the above mentioned assumption, the statistically significant negative correlation between the number of higher cognitive functions disturbed in one patient at the same time and the BDNF levels in sample series 2 was discovered, as well as the weak correlations between BDNF level in sample series 1 and carboxyhaemoglobin or lactate level. Moreover, weak but statistically significant correlations were present between the duration of CO exposure and BDNF levels in each sample series. Conclusions. The NGF plasma level is probably declined, while the BDNF plasma level is increased in patients with acute CO poisoning. The concentration–time curve for the plasma BDNF may sometimes undergo fluctuations with two peaks on its course. Plasma BDNF level may serve as a biological marker of disturbed higher cognitive functions in acute CO poisoning. Some clinical aspects of CO poisoning (duration of exposure, HbCO and lactate blood levels) may influence BDNF level. do nadrodziny receptorów dla czynnika martwicy guza. Pobudzenie receptorów Trk aktywuje wtórne szlaki sygnałowe zależne od Ras, 3-kinazy fosfatydyloinozytolu, fosfolipazy C-γ1 i kinaz białkowych aktywowanych mitogenem [5,6]. NGF jest najlepiej scharakteryzowaną obecnie neurotrofiną, której dojrzała postać jest symetrycznym dimerem złożonym z dwóch monomerów (po 12,5 kDa i długości 118 aminokwasów każdy), połączonych niekowalencyjnie ze sobą i tworzących 4 regiony pętlowe [7]. Aktywacja TrkA przez NGF powoduje przeżywanie neuronów, podczas gdy aktywacja p75NTR prowadzi do ich apoptozy [5]. BDNF jest, podobnie jak NGF, homodimerem złożonym z niekowalencyjnie połączonych 2 podjednostek, które w około 50% mają identyczny skład aminokwasowy jak NGF. BDNF wykazuje aktywność biologiczną głównie przez aktywację receptorów TrkB (podobnie jak NT-4), ma również zdolność do aktywacji p75NTR [5,8]. W świetle najnowszej literatury znaczenie NGF i BDNF jest dość dobrze określone dla wielu jednostek chorobowych, głównie neurologicznych (choroba Alzheimera, choroba Huntingtona, zespół Retta, padaczka) i psychiatrycznych (depresja, schizofrenia, zaburzenia obsesyjno-kompulsywne) [9-11]. Pojedyncze prace dokumentują zmiany zachowania się NGF i BDNF u pacjentów z alkoholowym zespołem abstynencyjnym [12], natomiast brak jest oceny znaczenia neurotrofin w grupie chorych z ostrym zatruciem tlenkiem węgla (CO). Ostre zatrucie CO jest przyczyną przyspieszonego obumierania neuronów, a jego przebieg kliniczny cechuje się różnorodnymi objawami neurologicznymi i psychiatrycznymi, przy czym stan neurologiczny zwykle ulega poprawie po stosowanym leczeniu (tlenoterapia normobaryczna i hiperbaryczna). Doniesienia z badań na zwierzętach wskazują, że stymulacja i podtrzymanie neurogenezy (wzrost nowych i przeżycie neuronów już istniejących) po przebytym zatruciu CO zależą od zwiększonego wydzielania neurotrofin (BDNF) w określonych regionach mózgu, czemu sprzyja również wczesna tlenoterapia hiperbaryczna [13]. Cel badania Biorąc pod uwagę rozważania przytoczone we wstępie autorzy niniejszego badania podjęli próbę określenia przydatności klinicznej wybranych neurotrofin u pacjentów z ostrym zatruciem CO. Głównym celem badania jest ocena dynamiki zmian stężeń NGF i BDNF w ostrej fazie zatrucia CO i bezpośrednio po niej oraz zbadanie zależności między stężeniami tych neurotrofin a wybranymi aspektami przebiegu klinicznego zatrucia CO. Materiał Grupę badaną stanowiło 18 pacjentów hospitalizowanych w Oddziale Toksykologii Szpitala Uniwersyteckiego w Krakowie w okresie od sierpnia 2015 roku do lutego 2016 roku z powodu ostrego zatrucia CO. W grupie było 10 kobiet i 8 mężczyzn. Średni wiek pacjentów w całej grupie wynosił 31,8±10,3 lat, podczas gdy w podgrupie kobiet i mężczyzn wynosił on, odpowiednio: 30,2±6,9 i 33,9±13,7 lat. Do grupy badanej kwalifikowano osoby pełnoletnie, nieubezwłasnowolnione, które wyraziły świadomą i dobrowolną zgodę na udział w badaniu oraz nie spełniały kryteriów wyłączających. Kryteriami wyłączającymi z 553 badania były: - organiczne schorzenia ośrodkowego układu nerwowego (np. padaczka, stany po urazach głowy, choroba Parkinsona itp.), - encefalopatie pochodzenia metabolicznego (wątrobowa, mocznicowa itp.), - zaburzenia psychiczne (np. schizofrenia, zaburzenia afektywne dwubiegunowe), - współistniejące zatrucie alkoholem i/ lub innymi substancjami (np. leki, środki psychoaktywne), - uzależnienie od alkoholu i/lub leków nasenno-uspokajających i przeciwbólowych. Z uwagi na istotny czynnik starzenia i zwiększające się z wiekiem ryzyko występowania schorzeń neurodegeneracyjnych, które mogą zakłócać wiarygodną interpretację otrzymanych wyników, do grupy badanej nie kwalifikowano osób powyżej 60 r.ż. Z udziału w badaniu wykluczone zostały także kobiety ciężarne ze względu na pewne fizjologiczne zmiany w zakresie stężeń neurotrofin osoczowych w okresie ciąży i okołoporodowym [14,15]. Na przeprowadzenie badania uzyskano zgodę Komisji Bioetycznej Uniwersytetu Jagiellońskiego nr 122.6120.134.2015 z dnia 25 czerwca 2015. Metodyka Część kliniczna Badanie przeprowadzono metodą obserwacji prospektywnej wśród pacjentów hospitalizowanych z powodu ostrego zatrucia CO. U każdego pacjenta zebrano szczegółowy wywiad lekarski z określeniem czasu narażenia na CO, czasu ewentualnej utraty przytomności i innych dolegliwości związanych z narażeniem. Badaniem fizykalnym określono rodzaj i nasilenie objawów neurologicznych. W trzeciej dobie hospitalizacji u pacjentów wykonywano testy neuropsychologiczne oceniające wyższe czynności poznawcze po przebytym zatruciu CO, a mianowicie: pamięć wzrokową i operacyjną (test figury Reya), pamięć werbalno-słuchową (test zapamiętywania zdań), fluencję słowną, koncentrację uwagi (test „100 - 7”) oraz myślenie logiczne (problemy matematyczne). W ramach rutynowej diagnostyki laboratoryjnej u wszystkich pacjentów oznaczano stężenie karboksyhemoglobiny (HbCO) oraz mleczanów. Część analityczna Na potrzeby niniejszego badania pobierano próbki krwi w ilości około 3-4 ml, trzykrotnie: tj. przy przyjęciu do szpitala (próbka 1.), po około 12-36 h od przyjęcia (próbka 2.) oraz przed wypisem ze szpitala (zwykle 3.-4. doba; próbka 3.). Próbki krwi bezpośrednio po pobraniu zostały odwirowane na wirówce laboratoryjnej MPW-56 (MPW Med. Instruments, Warszawa, Polska) z prędkością 4000 rpm, a uzyskane osocze zostało zamrożone w temperaturze -20°C na okres 1-8 miesięcy. W każdej próbce osocza wykonano oznaczenia stężeń NGF i BDNF metodą immunoenzymatyczną (ELISA) przy pomocy mikropłytkowego czytnika absorbancji ELx800TM firmy BioTek Instruments, Inc. (Winooski, VA, USA). Reagenty do oznaczeń NGF i BDNF pochodziły z firmy RayBiotech, Inc. (Norcross, GA, USA). 554 Tabela I Charakterystyka metod analitycznych oznaczania NGF oraz BDNF w surowicy. The characteristics of analytical methods of NGF and BDNF in plasma measurement. Parametr NGF BDNF Czułość metody (LOQ) 14 pg/ml 0,08 ng/ml Zakres liniowości 20 – 1700 pg/ml 0,08 – 6,4 ng/ml Równanie krzywej kalibracji y=0,0011x+0,0265 y=0,2014x+0,0243 Współczynnik korelacji krzywej 0,9981 0,9973 wewnątrz grup <10% <10% między grupami <12% <12% Współczynnik zmienności (CV) Przed oznaczeniem próbki osocza rozcieńczano zgodnie z zaleceniami producenta testów (tj. dwukrotnie dla NGF oraz pięciokrotnie dla BDNF). Charakterystykę metod dla mierzonych parametrów przedstawiono w tabeli I. Analiza statystyczna Analizę statystyczną wyników przeprowadzono przy pomocy oprogramowania komputerowego z użyciem narzędzi statystycznych zawartych w pakiecie STATISTICA 12 PL 64-bit firmy StatSoft Polska (Kraków, Polska; licencja zakupiona na rok 2016 przez Uniwersytet Jagielloński). Analizę korelacji, gdy jeden z parametrów miał charakter dyskretny, przeprowadzono stosując testy nieparametryczne (test korelacji rang Spearmana, test tau Kendalla), natomiast dla parametrów ciągłych zastosowano korelację liniową Pearsona. Do porównania różnicy między zmiennymi zależnymi niespełniającymi cech rozkładu normalnego wykorzystano test Friedmana, natomiast porównanie zmiennych niezależnych niezachowujących normalności rozkładu przeprowadzono za pomocą testu U Manna-Whitneya. Testowanie normalności rozkładu stężeń zmiennych ciągłych przeprowadzono testem W Shapiro-Wilka. Wyniki W badanej grupie materiał do oznaczenia stężeń NGF i BDNF uzyskano dla wszystkich pacjentów w przypadku serii próbek 1, dla 16 osób w przypadku serii próbek 2, natomiast dla 13 osób w przypadku serii próbek 3. Przyczyną nieuzyskania kompletu próbek dla każdej z trzech serii pobrań był brak zgody pacjenta na dodatkowe pobieranie krwi lub jego wcześniejszy wypis ze szpitala (na własne żądanie). Stężenia NGF u większości pacjentów we wszystkich badanych próbkach zawierały się w przedziale poniżej progu czułości metody (LOQ <14 pg/ml), zatem ich interpretacja w obliczeniach statystycznych nie była możliwa. U jednego pacjenta (kobieta, lat 38) w próbce 3 uzyskano wynik stężenia NGF na poziomie 34,3 pg/ml. Stężenia BDNF we wszystkich seriach próbek wahały się od 4,8 ng/ml do >48 ng/ ml. Rozkład częstości stężeń BDNF w surowicy w poszczególnych zakresach (co 8 ng/ ml) dla serii próbek 1, 2 i 3 przedstawiono na kolejnych histogramach ryciny 1. Dla 4 pacjentów z serii 1, dla 3 pacjentów z serii 2 oraz dla 7 pacjentów z serii 3 wartości stężeń BDNF przekraczały 48 ng/ml, czyli znajdowały się powyżej zakresu pomiarowego dla zastosowanego rozcieńczenia osocza. Autorzy badania planują powtórzenie wszystkich oznaczeń dla NGF <14 pg/ ml oraz BDNF >48 ng/ml, ażeby osiągnąć jednoznaczne wartości stężeń neurotrofin dające się później interpretować metodami analizy statystycznej. Spośród pacjentów, którzy posiadali oznaczenia BDNF we wszystkich 3 seriach próbek (11 osób), u większości (7 osób) stężenia te wydają się układać w pewien wzorzec, mianowicie stężenie BDNF zmniejsza się między próbkami serii 1 i 2, a następnie znacząco wzrasta między próbkami 2 i 3 (próbka 1 > próbka 2 < próbka 3). Zachowanie się tych stężeń pomiędzy poszczególnymi seriami przedstawiono na rycinie 2. Analiza tejże ryciny pokazuje, że u nielicznych pacjentów (2 osoby) stężenia BDNF wykazują stały wzrost pomiędzy kolejnymi próbkami (tj. próbka 1 < próbka 2 < próbka 3), a w jednym przypadku przebieg stężeń jest całkowicie odwrotny do podstawowego wzorca (próbka 1 < próbka 2 > próbka 3). U jednego pacjenta, dla którego stężenie BDNF w każdej próbce wynosiło >48 ng/ml, nie można było zaobserwować żadnej dynamiki zmian. Zakładając, że niesprecyzowane wartości stężenia BDNF >48 ng/ml wynoszą dokładnie 48 ng/ml, to zgodnie z testem W Shapiro-Wilka wartości stężeń BDNF w serii 1 próbek nie spełniają rozkładu normalnego (W=0,8399; p=0,0059), podobnie jak i w serii 2 (W=0,7661; p=0,0010) oraz 3 (W=0,7259; p=0,0010). Przy podobnym założeniu przeprowadzona analiza istotności różnic między seriami oznaczeń BDNF za pomocą testu Friedmana wykazała, że poszczególne serie próbek w sposób statystycznie istotny różnią między sobą w zakresie stężenia BDNF (χ2 ANOVA = 8,6000; p=0,0136), co graficznie przedstawiono na rycinie 3. W badanej grupie średni czas narażenia na działanie CO wynosił 101±211 minut (w 2 przypadkach nie udało się go ustalić). U 10 osób narażonych (55,6%) doszło do utraty przytomności, której czas oszacowano na kilka do kilkunastu minut. U 4 kolejnych osób (22,2%) obserwowano stan przedomdleniowy, natomiast w pozostałych 4 przypadkach (22,2%) nie było ani utraty przytomności, ani stanu przedomdleniowego. U 4 pacjentów (22,2%) po upadku wywołanym utratą przytomności doszło do powierzchownych urazów głowy, bez patologicznych zmian wewnątrzczaszkowych w badaniu tomografii komputerowej. Częstość objawów klinicznych w badanej grupie zestawiono w tabeli II. Najczęściej zgłaszanymi dolegliwościami po zatruciu CO był ból z zawrotami głowy (83,3%) oraz K. Ciszowski i wsp. Rycina 1 Histogramy przedstawiające rozkład częstości stężeń BDNF w surowicy z podziałem na zakresy stężeń co 8 ng/ml. Zakres „więcej niż 48 ng/ml” jest otwarty do nieskończoności, a stężenia w nim zawarte nie zostały precyzyjnie oznaczone (zob. tekst główny). Histograms showing distribution of BDNF plasma levels in ranges every 8 ng/ml. The range “above 48 ng/mL” is open toward infinity and BDNF plasma concentrations, which are contained in it, are not precisely evaluated (see the main text). Rycina 2 Zmiany stężeń BDNF [ng/ml] pomiędzy poszczególnymi seriami próbek (1., 2. i 3.) od pacjentów, u których dostępne były oznaczenia BDNF z każdej serii. Pominięto pacjenta, dla którego stężenie BDNF w każdej próbce wynosiło >48 ng/ml. Changes of BDNF plasma concentrations [ng/mL] among particular sample series (1., 2. and 3.) in patients with BDNF results available for each series. The patient with BDNF plasma level exceeding 48 ng/mL in each series was not included. Przegląd Lekarski 2016 / 73 / 8 ogólne osłabienie (72,2%). U 11 pacjentów w badanej grupie (61,1%) wykonano badanie neuropsychologiczne. Wśród tych pacjentów 5 osób nie wykazywało żadnych zaburzeń wyższych czynności poznawczych. Po 5 pacjentów prezentowało zaburzenia pamięci werbalno-słuchowej i koncentracji uwagi, natomiast w pojedynczych przypadkach stwierdzano zaburzenia pamięci wzrokowej, fluencji słownej oraz myślenia logicznego. Dwoje pacjentów prezentowało jednocześnie zaburzenie w zakresie 3 badanych czynności poznawczych, u 4 osób zaburzenia dotyczyły 2 czynności, natomiast u 1 osoby zaburzenie dotyczyło tylko koncentracji uwagi. Średnie stężenie HbCO w badanej grupie wynosiło 21,26±7,35%, natomiast stężenie mleczanów we krwi 1,72±0,52 mmol/l. Brak precyzyjnych wyników dla niektórych wartości BDNF (tj. oznaczonych jako >48 ng/ml) nie pozwala na wiarygodne obliczenia statystyczne z ich udziałem. Przyjmując jednak założenie, że wartości te mogą być równe dokładnie wartości 48 ng/ml, stwierdzono istotną statystycznie ujemną korelację między liczbą zaburzonych jednocześnie wyższych czynności poznawczych u danego pacjenta a stężeniem BDNF w próbkach serii 2, natomiast brak było takich zależności dla próbek serii 1 i 3. Wyniki korelacji rang Spearmana i Kendalla dla założonego poziomu istotności p <0,05 zestawiono w tabeli III. Pozostając przy przyjętym powyżej założeniu sprowadzającym wszystkie wartości stężenia BDNF >48 ng/ml do wartości =48 ng/ml stwierdzono również: - słabą ujemną korelację między stężeniem BDNF w serii 1 a stężeniem HbCO (r = 0,3834; p <0,05); - słabą dodatnią korelację między stężeniem BDNF w serii 1 a stężeniem mleczanów (r = 0,3418; p <0,05); - słabą ujemną korelację między stężeniem BDNF w serii 1 a czasem narażenia na CO (r = 0,3341; p <0,05); - słabą ujemną korelację między stęże- Rycina 3 Porównanie średnich wartości stężeń BDNF w poszczególnych seriach wskazuje na istotne statystycznie różnice między nimi (test Friedmana). Zastrzeżenia – zobacz tekst główny. The comparison of mean BDNF plasma levels in particular sample series indicates the statistically significant differences among them (Friedman test). Stipulations – see the main text. 555 a b c d e Tabela II Częstość objawów przedmiotowych i podmiotowych zatrucia CO w badanej grupie. The frequency of signs and symptoms of CO poisoning in the study group. Objawy Ilość pacjentów Odsetek w grupie Ból i zawroty głowy 15 83,3% Ogólne osłabienie 13 72,2% Nudności +/- wymioty 6 33,3% Wygórowane odruchy ścięgniste 6 33,3% Parestezje (drętwienie, mrowienie itp.) 2 11,1% Zaburzenia słuchowe (szum, świsty w uszach itp.) 2 11,1% Drżenia kończyn 1 5,5% Zaburzenia widzenia 1 5,5% Pobudzenie psychoruchowe 1 5,5% Rycina 4 Istotne statystycznie korelacje między stężeniem BDNF serii 1. a stężeniem HbCO i mleczanów (a, b) oraz między czasem narażenia na CO a stężeniami BDNF w seriach 1., 2. i 3. (c, d, e). Statistically significant correlations between BDNF plasma level in series 1. and HbCO or lactates blood levels (a, b) as well as between duration of CO exposure and BDNF plasma levels in series 1., 2., and 3. (c, d, e). niem BDNF w serii 2 a czasem narażenia na CO (r = 0,2886; p <0,05); - słabą dodatnią korelację między stężeniem BDNF w serii 3 a czasem narażenia na CO (r = 0,3101; p <0,05). Utrzymując nadal założenie traktujące wartości BDNF >48 ng/ml jako =48 ng/ml porównano ze sobą stężenia BDNF serii 1 w podgrupach pacjentów z utratą lub bez utraty przytomności oraz z przebytym i bez 556 przebytego urazu głowy Wartości stężeń BDNF serii 1 w podgrupie osób z utratą przytomności (n=10) oraz bez utraty przytomności (n=8) nie przedstawiały rozkładu normalnego; wartości W Shapiro-Wilka oraz odpowiadające im wartości p wynosiły dla obu wspomnianych grup, odpowiednio: W=0,855; p=0,0666 oraz W=0,836; p=0,0693. Za pomocą testu U Manna-Whitneya nie wykazano statystycznie istotnej różnicy między stężeniami BDNF serii 1 w obu podgrupach (p=0,5615). Wartości BDNF serii 1 wykazywały rozkład normalny w podgrupie pacjentów bez przebytego urazu głowy (n=14, W Shapiro-Wilka=0,843; p=0,0180), natomiast w podgrupie osób z przebytym urazem głowy nie przedstawiały rozkładu normalnego (n=4, W Shapiro-Wilka=0,804; p=0,1092). Podgrupy te nie różniły się istotnie między sobą w zakresie stężeń BDNF (test U Manna-Whitneya, p=0,2623). Dyskusja BDNF jest neurotrofiną, która sprzyjając proliferacji, przeżyciu i różnicowaniu neuronów w ośrodkowym i obwodowym układzie K. Ciszowski i wsp. Tabela III Wyniki korelacji między liczbą zaburzonych jednocześnie wyższych czynności poznawczych u danego pacjenta a stężeniem BDNF w próbkach serii 1., 2. i 3. (poziom istotności p<0,05). Zastrzeżenia – zobacz tekst główny. Wytłuszczono najsilniejsze korelacje. Results of correlations between the numer of disturbed higher cognitive function in one patient at the same time and BDNF plasma level in sample series 1., 2., and 3 (significant values with p<0,05). Stipulations – see the main text. The strongest correlations are given in bold. Test nieparametryczny BDNF 1. BDNF 2. BDNF 3. Korelacja rang Spearmana (współczynnik r) -0,0791 -0,7404 -0,3272 Korelacja Kendalla (współczynnik τ) -0,0669 -0,6163 -0,2594 nerwowym [16], jest zaangażowana w procesy rozwoju mózgu, neurogenezy i tworzenia obwodów neuronalnych [17]. Białko to jest również mediatorem plastyczności synaptycznej, którego ekspresja oraz jego swoistych receptorów zachodzi w regionach mózgu cechujących się znacznego stopnia plastycznością i adaptabilnością. Ekspresja ta jest regulowana aktywnością neuronalną, zaś sam BDNF reguluje transmisję synaptyczną [18]. Chociaż głównym źródłem BDNF jest tkanka mózgowa, jednak białko to jest obecne w krążeniu systemowym, gdzie jego znaczącym rezerwuarem są płytki krwi, a w mniejszym zakresie komórki śródbłonka, komórki mięśni gładkich oraz eozynofile [17]. Stężenie BDNF we krwi może być odzwierciedleniem jego stężenia w tkance mózgowej [19], ponieważ jest on transportowany przez barierę krew-mózg [20], natomiast badania na gryzoniach wykazały dodatnią korelację między stężeniem białka BDNF we krwi a jego stężeniem w mózgu [21]. BDNF jest uwalniany z mózgu do krwi zarówno w warunkach spoczynku [22], jak i wysiłku fizycznego [23]. Powyższe obserwacje uzasadniają powszechne traktowanie w warunkach klinicznych stężenia BDNF we krwi obwodowej (osocze lub surowica) jako aproksymacji stężeń w ośrodkowym układzie nerwowym [16]. BDNF jest uwalniany z płytek krwi podczas ich aktywacji przez trombinę, jony Ca2+, kolagen i siły ścinające [17]. W badaniu z udziałem 140 zdrowych, dorosłych (wiek 2060 lat) ochotników z ujemnym wywiadem w kierunku alergii stwierdzono szeroki zakres stężeń BDNF w surowicy 1,9-51,5 (mediana 22,6) ng/ml, płytkach krwi 8,2-524,3 (mediana 92,7) pg/mln płytek oraz osoczu 8,0-927 (mediana 92,5) pg/ml [19]. Znacząco niższe stężenia BDNF w osoczu niż w surowicy tłumaczy się zgromadzeniem jego „obwodowych” zasobów głównie w płytkach krwi i uwalnianiem z aktywowanych płytek w procesie tworzenia skrzepu [16]. Badanie z udziałem 200 zdrowych ochotników ujawniły średnie stężenie BDNF we krwi pełnej na poziomie 17,7±1,4 ng/ml, przy czym stężenia te były istotnie wyższe u mężczyzn (18,6±1,3 ng/ml) niż kobiet (16,5±1,4 ng/ml) [17]. Stężenia BDNF uzyskane dla badanej grupy w próbkach osocza wahały się dla wszystkich serii próbek od minimum 8,0 ng/ ml do powyżej 48 ng/ml, zatem były wyższe od analogicznych wartości stężeń BDNF w osoczu stwierdzonych przez Lommatzsch M. i wsp. [19] o 1-3 rzędów wielkości. Ponieważ uzyskane wyniki w badanej grupie dotyczyły pacjentów z ostrym zatruciem CO, a porównywana grupa Lommatzsch M. i wsp. to zdrowi ochotnicy, można wnioskoPrzegląd Lekarski 2016 / 73 / 8 wać, że po zatruciu CO generalnie dochodzi do wzrostu stężenia BDNF w osoczu. Mankamentem tego porównania jest nieco inna metodyka przygotowania próbek osocza do analityki laboratoryjnej (chociaż w obu grupach oznaczenia wykonano metodą ELISA), zwłaszcza przechowywanie próbek z grupy Lommatzsch M. i wsp. zamrożonych w temperaturze -80°C, natomiast dla badanej grupy w -20°C. Przechowywanie próbek surowicy, ale nie pełnej krwi, w temperaturze -20°C wiązało się z istotnym obniżeniem stężenia BDNF [17], jednakże autorzy badania nie znaleźli w literaturze adekwatnych obserwacji dla próbek osocza. Niemniej jednak, dla stwierdzenia rzeczywistej zmiany stężenia BDNF (prawdopodobnie wzrostu) u pacjentów zatrutych CO względem populacji zdrowej, autorzy badania planują wykonać oznaczenia stężenia BDNF w grupie kontrolnej złożonej ze zdrowych ochotników. W grupach innych zdrowych ochotników stężenia osoczowego BDNF były również mniejsze od stężeń w badanej grupie, np. 4,88 ± 4,37 ng/ml (n=30, osocze z EDTA) u Karamustafalioglu M. i wsp. [24], 4,09±2,00 ng/ml (n=63, osocze EDTA) u Wang Y. i wsp. [25], czy 1,7690±0,0023 ng/ml (n=110, osocze EDTA) u Bhang S.Y. i wsp. [26]. Ekspresja BDNF u szczurów zwiększa się po zadziałaniu na tkankę mózgową takich czynników uszkadzających, jak: drgawki rozniecane (tzw. zjawisko kindling), mechaniczny uraz głowy, długotrwały stres, śpiączka hipoglikemiczna, drgawki uogólnione oraz niedokrwienie przodomózgowia. Do zwiększonej produkcji BDNF dochodziło szczególnie w hipokampie, ciałach migdałowatych, korze gruszkowatej oraz korze nowej, a za główne mechanizmy wyzwalające wzrost stężenia BDNF po zadziałaniu czynników uszkadzających uważa się uwalnianie glutaminianu i napływ wapnia do neuronów. Przypuszcza się, że zmiany czynnościowe w zakresie stężeń neurotrofin w ośrodkowym układzie nerwowym mają na celu zapewnienie ochrony neuronów przed ich zniszczeniem oraz pobudzenie wzrostu nowych neuronów i reorganizacje połączeń synaptycznych [27]. Z drugiej zaś strony zmniejszenie ekspresji mRNA dla BDNF w niektórych regionach mózgowia wiąże się z atrofią lub śmiercią neuronów, np. w przypadku starzenia się lub w niektórych schorzeniach neurologicznych, jak choroba Parkinsona czy otępienia typu Alzheimera [18]. Efekt neurotoksyczny tlenku węgla jest dość dobrze poznany. Mechanizmami odpowiedzialnymi za uszkodzenie komórek nerwowych u pacjentów z ostrym zatruciem CO są: upośledzenie transportu tlenu przez hemoglobinę w wyniku blokowania przez CO miejsc wiążących tlen w cząsteczkach hemoglobiny [28], stres oksydacyjny i uszkodzenie struktur komórkowych przez wolne rodniki tlenowe [29] oraz aktywacja przez CO enzymów proteolitycznych, jak kalpainy i kaspazy, co indukuje śmierć neuronów na drodze apoptozy [30]. Rola udziału BDNF i innych neurotrofin w patofizjologii neurotoksycznego działania CO nie została dotychczas dostatecznie wyjaśniona w literaturze zagadnienia. Hipoksja ośrodkowego układu nerwowego wydaje się najbardziej prawdopodobną przyczyną zwiększonego stężenia BDNF u pacjentów w badanej grupie w porównaniu ze stężeniami BDNF w grupach zdrowych ochotników. Brak jest jednak danych literaturowych potwierdzających wprost taką obserwację. U 14 młodych, zdrowych mężczyzn poddanych kontrolowanej hipoksji przez 30 minut Hubold C. i wsp. obserwowali znacząco wyższe stężenia BDNF w surowicy niż w grupie kontrolnej z normoksją [31]. Imam S.S. i wsp. stwierdzili podwyższone stężenie BDNF w osoczu krwi obwodowej pobranej w 72 h po porodzie od noworodków urodzonych o czasie, które przebyły epizod asfiksji okołoporodowej. Autorzy sugerują, że BDNF może być w takich przypadkach uznany za marker uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego i może służyć jako wskaźnik ciężkości encefalopatii hipoksemiczno-ischemicznej [32]. BDNF w takich przypadkach sprzyja przeżyciu neuronów narażonych na epizody niedotlenienia i/lub niedokrwienia przez aktywację receptorów TrkB, co stymuluje neurogenezę i usprawnia pamięć i zdolności poznawcze, a hamuje patologiczne procesy zapalenia, neurotoksyczności, leukomalacji okołokomorowej, wyładowań padaczkowych i apoptozy [33]. Badania Helan M. i wsp. dowodzą, że wzrost stężenia BDNF w osoczu pacjentów narażonych na niedotlenienie może pochodzić nie tylko z tkanki mózgowej, ale również z tkanek obwodowych. U 30 zdrowych ochotników narażonych na hipoksję na dużych wysokościach (~3350 m n.p.m.) stężenie BDNF w osoczu było większe niż w próbkach pobranych od tych samych osób na poziomie morza [34]. Badania in vitro na wycinkach z tętnic płucnych pozyskanych śródoperacyjnie od pacjentów operowanych z przyczyn pulmonologicznych wykazały, że źródłem zwiększonego stężenia BDNF w osoczu w odpowiedzi na hipoksję są komórki śródbłonka tętnicy płucnej, a wzrost ekspresji i sekrecji tej neurotrofiny jest regulowany przez szlak zależny od czynnika indukowanego przez hipoksję 1α (hypoxia inducible factor 1α, HIF-1α) [34]. Ze względu na brak precyzyjnych oznaczeń stężenia NGF w badanej grupie istnieją trudności z wiarygodną oceną zmian zachowania się tych stężeń u pacjentów z ostrym zatruciem CO. Dane literaturowe wskazują, że w populacji osób zdrowych stężenia NGF w osoczu badane metodą ELISA wynosiły: 223,47±87,03 pg/ml w grupie Kale A. i wsp. (n=42, osocze EDTA) [35], 117,39±62,34 pg/ml w grupie Tasseta I. i wsp. (n=19, osocze EDTA) [36], 108,78±102,16 pg/ml w grupie Barbosa I.G. i wsp. (n=36, osocze heparynowe) [37] oraz 21,6±13,5 pg/ml w 557 grupie Janga M.U. i wsp. (n=36, osocze EDTA) [38]. Biorąc pod uwagę fakt, że w badanej grupie zdecydowana większość oznaczeń NGF dla wszystkich serii próbek była poniżej progu czułości metody (tj. <14 pg/ml), to w porównaniu do stężeń NGF w populacji osób zdrowych znalezionych w cytowanych wyżej pozycjach literatury może to wskazywać, że u pacjentów z ostrym zatruciem CO dochodzi do obniżenia stężeń NGF. Z powodu braku precyzyjnych wartości stężeń NGF w badanej grupie, nie można jednak ocenić istotności statystycznej zauważonej różnicy. Źródłem NGF w ustroju są głównie niektóre regiony mózgu (kora podstawy przodomózgowia, hipokamp, prążkowie), gdzie wytwarzany jest on zarówno przez różne typy neuronów, jak również komórki glejowe (astrocyty, mikroglej). W obwodowym układzie nerwowym NGF jest wytwarzany przez dojrzałe komórki osłonkowe Schwanna. Ekspresja neuronalnego NGF w warunkach in vivo jest istotnie zwiększona przez wyładowania napadowe, niedokrwienie przodomózgowia, znaczną hipoglikemię i mechaniczne uszkodzenie tkanki, natomiast w astrocytach ekspresja NGF zwiększa się pod wpływem czynnika wzrostu fibroblastów, interleukiny-1, agonistów glutaminergicznych, wolnych rodników tlenowych, hiperkaliemii, niedokrwienia i mechanicznego uszkodzenia tkanki mózgowej [39]. Zwiększona ekspresja NGF pod wpływem czynników uszkadzających tkankę mózgową wiąże się z jego rolą zwiększającą przeżycie neuronów lub ewentualnie regenerację nowych komórek. W badaniu na hodowlach komórkowych zawierających neurony kory mózgowej szczurów wykazano, że NGF zapobiega uszkodzeniu neuronów wywołanemu niedotlenieniem poprzez hamowanie wytwarzania nadtlenków lipidowych i zwiększenie aktywności enzymów antyoksydacyjnych [40]. Trudne do wyjaśnienia pozostaje zagadnienie ewentualnego obniżenia stężenia NGF w osoczu pacjentów zatrutych CO, pomimo że jak wyżej wspomniano, czynniki uszkadzające tkankę mózgową zwiększają ekspresję NGF zarówno przez neurony, jak i komórki glejowe. Nie jest jasne, czy zmiany stężenia NGF w kompartmencie ośrodkowego układu nerwowego mają odzwierciedlenia w zmianach jego stężenia we krwi. Teoretycznie NGF, ze względu na swoją dużą masę cząsteczkową, tylko w nieznacznym stopniu przenika przez barierę krew-mózg [41,42]. Z drugiej strony trzeba jednak pamiętać, że stres oksydacyjny, który również rozwija się w niedotlenionej tkance nerwowej u pacjentów zatrutych CO, może przyczyniać się do obniżenia wytwarzania dojrzałych peptydów NGF. Wykazano, że stres oksydacyjny wywołany starzeniem lub rozwojem schorzeń neurodegeneracyjnych powoduje oksydatywną modyfikację neurotrofin przez zawansowane produkty glikacji/lipooksydacji (AGE/ALE), co czyni pro-NGF niewrażliwym na dalszą obróbkę potranslacyjną i przekształcanie do dojrzałej formy NGF. Brak dojrzewania NGF powoduje zaburzenie równowagi na korzyść jego form prekursorowych, które przez aktywację receptorów p75NTR, do których mają większe powinowactwo, sprzyjają uruchomieniu szla558 ków sygnałowych wiodących do apoptozy neuronów. Dodatkowo AGE/ALE powodują przekształcenie receptorów p75NTR, najpierw przez α-sekretazę, a następnie γ-sekretazę, i uwolnienie wewnątrzkomórkowej domeny p75NTR (p75NTRICD). Uwolniona p75NTRICD powoduje rekrutację dwóch wewnątrzkomórkowych peptydów, NRIF (neurotrophin receptor interacting factor) i TRAF6 (TNF receptor associated factor 6), co sprzyja fosforylacji NRIF przez kinazę JNK. Ufosforylowana postać NRIF migruje do jądra komórkowego, gdzie indukuje ekspresję białek proapoptotycznych [43]. Sprawę osoczowego stężenia NGF dodatkowo komplikuje fakt, że jego źródłem mogą być również tkanki pozanerwowe, jak: skóra (keratynocyty, melanocyty), mięśnie gładkie naczyń i innych narządów, gruczoły endokrynne (jądra, jajniki, przysadka mózgowa, tarczyca i gruczoły przytarczyczne) i egzokrynne (np. ślinianki) [39]. Nie wyjaśniono jednak, czy ostre zatrucie CO przyczynia się do zmian stężenia NGF przez wpływ na czynność tych właśnie tkanek i narządów. Ciekawe spostrzeżenia przynosi obserwacja zmian stężeń osoczowego BDNF w badanej grupie w miarę upływu czasu od zakończenia narażenia na CO. Większość pacjentów w badanej grupie wykazuje fluktuacje stężenia BDNF z charakterystycznym wzrostem bezpośrednio po narażeniu na CO (próbki pobrane przy przyjęciu do szpitala), następczym spadkiem około 12-36 h od narażenia i ponownym wzrostem w około 3.-4. dobie. Relatywnie mała liczba przypadków w badanej grupie oraz brak precyzji wszystkich oznaczeń BDNF nie pozwalają jednoznacznie określić, czy obserwowane zmiany stężeń BDNF po zatruciu CO są pewną prawidłowością, czy tylko artefaktem. Nie jest również znana ewentualna przyczyna takiej prawidłowości. Autorzy uważają, że pierwotny wzrost stężenia BDNF w osoczu bezpośrednio po narażeniu na CO może odzwierciedlać adekwatny jego wzrost z mózgowiu, mający na celu zahamowanie apoptozy i obumierania niedotlenionych neuronów (efekt neuroprotekcyjny), natomiast powtórny wzrost po kilku dniach od epizodu niedotleniania może obrazować wzmożone wydzielanie BDNF uczestniczącego w regulacji neurogenezy i odtwarzania zniszczonych przez niedotlenienie połączeń synaptycznych (efekt neuroregeneracyjny). Gen BDNF koduje białko prekursorowe (preproBDNF), które następnie w siateczce endoplazmatycznej jest cięte na mniejszy (35 kDa) prekursor (proBDNF). ProBDNF jest transportowany przez aparat Golgiego, gdzie następnie w kanalikach na jego biegunie trans jest pakowany do dwóch rodzajów pęcherzyków wydzielniczych: jedne z nich są wydzielane konstytutywnie, natomiast drugie są wydzielane w odpowiedzi na stymulację komórki określonymi bodźcami. ProBDNF jest cięty zarówno przez proteazy wewnątrzkomórkowe (furyna i prokonwertazy zawarte w pęcherzykach wydzielniczych) i wydzielany w postaci dojrzałego BDNF (14 kDa), jak również wydzielany w postaci proBDNF i następnie cięty przez proteazy zewnątrzkomórkowe (metalooproteinazy MMP3 i MMP7, plazmina). W tkance nerwowej zarówno proBDNF, jak i dojrzały BDNF są preferencyjnie pakowane do pęcherzyków, których wydzielanie zachodzi w odpowiedzi na stymulację komórki przez bodźce [44-46]. Stymulowane przez hipoksję aktywne wydzielanie przez neurony pęcherzyków zawierających preformowany BDNF może po części odpowiadać za „pierwszy” wzrost stężenia osoczowego BDNF w badanej grupie. Przyczyna „kolejnego” wzrostu stężenia BDNF obserwowana w badanej grupie pozostaje jednak nieznana. Autorzy przypuszczają, że ten opóźniony wzrost może wynikać z syntezy BDNF de novo w tkance nerwowej, czyli poprzez uruchomienie mechanizmów ekspresji genu BDNF, jego transkrypcji na odpowiedni mRNA, następnie translacji na preproBDNF i potranslacyjnej obróbki aż do uzyskania dojrzałego BDNF. Proces ten wymaga jednak pewnego czasu i ma na celu uruchomienie i podtrzymanie procesów naprawczych tkanki nerwowej uszkodzonej przez niedotlenienie. Hung S.Y. i wsp. w badaniach na hodowlach komórek nerwowych i glejowych pochodzących ze śródmózgowia szczurów wykazali, że dodanie do hodowli donoru CO, dimeru trikarbonylodichlororutenowego(II), zwiększyło ekspresję BDNF oraz czynnika neurotroficznego pochodzenia glejowego (GDNF) [47]. Do „pierwszego” wzrostu stężenia osoczowego BDNF prawdopodobnie przyczynia się także jego uwalnianie z płytek krwi po ich aktywacji. Ponad 90% całego zasobu BDNF z krwi obwodowej zawarte jest w płytkach krwi, przy czym rozmieszczony on jest wewnątrz płytek w dwóch pulach. Jedną z nich (ok. 30%) jest pula zawarta w ziarnistościach α, która jest uwalniana podczas aktywacji płytek, natomiast pozostałą (ok. 70%) stanowi nieuwalniana pula cytoplazmatyczna [46]. U pacjentów z ostrym zatruciem CO stwierdzono wzrost liczby płytek krwi oraz średniej objętości pojedynczej płytki (MPV) [48]. Markery te, a zwłaszcza ostatni, są uważane za morfologiczny wykładnik aktywacji płytek [49]. Jak wspomniano, czynnikami aktywującymi płytki są trombina, kolagen, jony Ca2+ i siły ścinające, przy czym najefektywniejsza jest aktywacja wywołana przez trombinę za pośrednictwem receptora aktywowanego przez proteazy 1 (PAR1) [46]. Gawlikowski T. i wsp. dowiedli, że u pacjentów zatrutych CO dochodzi do upośledzenia fibrynolizy i właśnie nadmiernej generacji trombiny [50]. Wnioski U pacjentów z ostrym zatruciem CO: 1. Dochodzi do zmian stężenia neurotrofin w osoczu: stężenie NGF prawdopodobnie ulega obniżeniu, natomiast stężenie BDNF – zwiększeniu. 2. Krzywa stężenia BDNF osoczowego w funkcji czasu może mieć przebieg dwuszczytowy z „pierwszym” wzrostem stężenia BDNF w krótkim czasie po zakończeniu ekspozycji i drugim około 3-4 dni po ekspozycji. 3. Stężenie BDNF w osoczu może stanowić marker biologiczny upośledzenia wyższych czynności poznawczych. 4. Niektóre aspekty kliniczne (czas narażenia na działanie CO, stężenie HbCO i mleczanów we krwi) mogą mieć wpływ na stężenie osoczowego BDNF. K. Ciszowski i wsp. Deklaracje autorów Badanie zostało dofinansowane ze środków pochodzących z dotacji podmiotowej na utrzymanie potencjału badawczego Wydziału Lekarskiego Uniwersytetu Jagiellońskiego (projekt nr K/ZDS/005630). Autorzy niniejszej pracy deklarują brak konfliktu interesów. Piśmiennictwo 1. Lessmann V, Gottmann K, Malcangio M: Neurotrophin secretion: current facts and future prospects. Prog Neurobiol. 2003; 69: 341-374. 2. Levi-Montalcini R, Hamburger V: Selective growth stimulating effects of mouse sarcoma on the sensory and sympathetic nervous system of the chick embryo. J Exp Zool. 1951; 116: 321-361. 3. Barde YA, Edgar D, Thoenen H: Purification of a new neurotrophic factor from mammalian brain. EMBO J 1982; 1: 549-553. 4. Hillis J, O’Dwyer M, Gorman AM: Neurotrophins and B-cell malignancies. Cell Mol Life Sci. 2016; 73: 41-56. 5. Skaper SD: The biology of neurotrophins, signalling pathways, and functional peptide mimetics of neurotrophins and their receptors. CNS Neurol Disord Drug Targets 2008; 7: 46-62. 6. Skaper SD: The neurotrophin family of neurotrophic factors an overview. Methods Mol Biol. 2012; 846: 1-12. 7. Eibl JK, Strasser BC, Ross GM: Structural, biological, and pharmacological strategies for the inhibition of nerve growth factor. Neurochem Int. 2012; 61: 1266-1275. 8. Binder DK, Scharfman HE: Brain-derived neurotrophic factor. Growth factors (Chur. Switzerland) 2004; 22: 123-131. 9. Xu J, Lacoske MH, Theodorakis EA: Neurotrophic natural products chemistry and biology. Angew Chem Int Ed Engl. 2014; 53: 956-987. 10. Schulte-Herbrüggen O, Braun A, Rochlitzer S, Jockers-Scherübl MC, Hellweg R: Neurotrophic factors – a tool for therapeutic strategies in neurological, neuropsychiatric and neuroimmunological diseases? Curr Med Chem. 2007; 14: 2318-2329. 11. Balaratnasingam S, Janca A: Brain derived neurotrophic factor a novel neurotrophin involved in psychiatric and neurological disorders. Pharmacol Ther. 2012; 134: 116-124. 12. Köhler S, Klimke S, Hellweg R, Lang UE: Serum brain-derived neurotrophic factor and nerve growth factor concentrations change after alcohol withdrawal preliminary data of a case-control comparison. Eur Addict Res. 2013; 19: 98-104. 13. Liu WC, Yang SN, Wu CW, Chen LW, Chan JY: Hyperbaric oxygen therapy alleviates carbon monoxide poisoning-induced delayed memory impairment by preserving brain-derived neurotrophic factor-dependent hippocampal neurogenesis. Crit Care Med. 2016; 44: e25-39. 14. Schulte-Herbrüggen O, Litzke J, Hornych K, Zingler C, Höppner J. et al: Maternal nerve growth factor serum levels in the perinatal period. J Reprod Immunol. 2007; 74: 170-173. 15. Lommatzsch M, Hornych K, Zingler C, Schuff-Werner P, Höppner J. et al: Maternal serum concentrations of BDNF and depression in the perinatal period. Psychoneuroendocrinology 2006; 31: 388-394. Przegląd Lekarski 2016 / 73 / 8 16. Suliman S, Hemmings SM, Seedat S: Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) protein levels in anxiety disorders systematic review and meta-regression analysis. Front Integr Neurosci. 2013; 7: 55. 17. Trajkovska V, Marcussen AB, Vinberg M, Hartvig P, Aznar S. et al: Measurements of brain-derived neurotrophic factor methodological aspects and demographical data. Brain Res Bull. 2007; 73: 143-149. 18. Tapia-Arancibia L, Rage F, Givalois L, Arancibia S: Physiology of BDNF focus on hypothalamic function. Front Neuroendocrinol. 2004; 25: 77-107. 19. Lommatzsch M, Zingler D, Schuhbaeck K, Schloetcke K, Zingler C. et al: The impact of age, weight and gender on BDNF levels in human platelets and plasma. Neurobiol Aging 2005; 26: 115-123. 20. Pan W, Banks WA, Fasold MB, Bluth J, Kastin AJ: Transport of brain-derived neurotrophic factor across the blood-brain barrier. Neuropharmacology 1998; 37: 1553-1561. 21. Karege F, Schwald M, Cisse M: Postnatal developmental profile of brain-derived neurotrophic factor in rat brain and platelets. Neurosci Lett. 2002; 328: 261-264. 22. Krabbe KS, Nielsen AR, Krogh-Madsen R, Plomgaard P, Rasmussen P. et al: Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and type 2 diabetes. Diabetologia 2007; 50: 431-438. 23. Rasmussen P, Brassard P, Adser H, Pedersen MV, Leick L. et al: Evidence for a release of brain-derived neurotrophic factor from the brain during exercise. Exp Physiol. 2009; 94: 1062-1069. 24. Karamustafalioglu N, Genc A, Kalelioglu T, Tasdemir A, Umut G. et al: Plasma BDNFs level initially and post treatment in acute mania comparison between ECT and atypical antipsychotic treatment and healthy controls. J Psychopharmacol. 2015; 29: 898-902. 25. Wang Y, Mathews CA, Li Y, Lin Z, Xiao Z: Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) plasma levels in drug-naïve OCD patients are lower than those in healthy people, but are not lower than those in drug-treated OCD patients. J Affect Disord. 2011; 133: 305-310. 26. Bhang SY, Kim K, Choi SW, Ahn JH: Do levels of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) in plasma correlate with psychopathology in healthy subjects? Neurosci Lett. 2012; 512: 72-77. 27. Lindvall O, Kokaia Z, Bengzon J, Elmér E, Kokaia M: Neurotrophins and brain insults. Trends Neurosci. 1994; 17: 490-496. 28. Hardy KR, Thom SR: Pathophysiology and treatment of carbon monoxide poisoning. J Toxicol Clin Toxicol. 1994; 32: 613-629. 29. Akyol S, Erdogan S, Idiz N, Celik S, Kaya M. et al: The role of reactive oxygen species and oxidative stress in carbon monoxide toxicity an in-depth analysis. Redox Rep. 2014; 19: 180-189. 30. Tofighi R, Tillmark N, Daré E, Aberg AM, Larsson JE, Ceccatelli S: Hypoxia-independent apoptosis in neural cells exposed to carbon monoxide in vitro. Brain Res. 2006; 1098: 1-8. 31. Hubold C, Lang UE, Gehring H, Schultes B, Schweiger U. et al: Increased serum brain-derived neurotrophic factor protein upon hypoxia in healthy young men. J Neural Transm. (Vienna) 2009; 116: 1221-1225. 32. Imam SS, Gad GI, Atef SH, Shawky MA: Cord blood brain derived neurotrophic factor diagnostic and prognostic marker in fullterm newborns with perinatal asphyxia. Pak J Biol Sci. 2009; 12: 1498-1504. 33. Chen A, Xiong LJ, Tong Y, Mao M: The neuroprotective roles of BDNF in hypoxic ischemic brain injury. Biomed Rep. 2013; 1: 167-176. 34. Helan M, Aravamudan B, Hartman WR, Thompson MA, Johnson BD. et al: BDNF secretion by human pulmonary artery endothelial cells in response to hypoxia. J Mol Cell Cardiol. 2014; 68: 89-97. 35. Kale A, Joshi S, Pillai A, Naphade N, Raju M. et al: Reduced cerebrospinal fluid and plasma nerve growth factor in drug-naïve psychotic patients. Schizophr Res. 2009; 11: 5209-5214. 36. Tasset I, Sánchez-López F, Agüera E, FernándezBolaños R, Sánchez FM. et al: NGF and nitrosative stress in patients with Huntington’s disease. J Neurol Sci. 2012; 315: 133-136. 37. Barbosa IG, Huguet RB, Neves FS, Reis HJ, Bauer ME. et al: Impaired nerve growth factor homeostasis in patients with bipolar disorder. World J Biol Psychiatry 2011; 12: 228-232. 38. Jang MU, Park JW, Kho HS, Chung SC, Chung JW: Plasma and saliva levels of nerve growth factor and neuropeptides in chronic migraine patients. Oral Dis. 2011; 17: 187-193. 39. Sofroniew MV, Howe CL, Mobley WC: Nerve growth factor signaling, neuroprotection, and neural repair. Annu Rev Neurosci. 2001; 24: 1217-1281. 40. Wu JF, Zhang JT: Antagonistic effect of nerve growth factor on neuronal injury induced by hypoxia in cultured cerebral cortical neurons of rats. Zhongguo Yao Li Xue Bao 1999; 20: 47-51. 41. Friden PM, Walus LR, Watson P, Doctrow SR, Kozarich JW. et al: Blood-brain barrier penetration and in vivo activity of an NGF conjugate. Science 1993; 259: 373-377. 42. Berry A, Bindocci E, Alleva E: NGF, brain and behavioral plasticity. Neural Plasticity (online) 2012; 2012: Article ID 784040. doi10.1155/2012/784040. 43. Espinet C, Gonzalo H, Fleitas C, Menal MJ, Egea J: Oxidative stress and neurodegenerative diseases a neurotrophic approach. Curr Drug Targets 2015; 16: 20-30. 44. Lessmann V, Brigadski T: Mechanisms, locations, and kinetics of synaptic BDNF secretion an update. Neurosci Res. 2009; 65: 11-22. 45. Lessmann V, Gottmann K, Malcangio M: Neurotrophin secretion current facts and future prospects. Prog Neurobiol. 2003; 69: 341-374. 46. Serra-Millàs M: Are the changes in the peripheral brain-derived neurotrophic factor levels due to platelet activation? World J Psychiatry 2016; 6: 84-101. 47. Hung SY, Liou HC, Fu WM: The mechanism of heme oxygenase-1 action involved in the enhancement of neurotrophic factor expression. Neuropharmacology 2010; 58: 321-329. 48. Karabacak M, Varol E, Türkdogan KA, Duman A, Akpinar O, Karabacak P: Mean platelet volume in patients with carbon monoxide poisoning. Angiology 2014; 65: 252-256. 49. Park Y, Schoene N, Harris W: Mean platelet volume as an indicator of platelet activation methodological issues. Platelets 2002; 13: 301-306. 50. Gawlikowski T, Gomółka E, Piekoszewski W, Jawień W, Undas A: Acute CO poisoning is associated with impaired fibrinolysis and increased thrombin generation. Basic Clin Pharmacol Toxicol. 2013;11: 2352-2356. 559
