uzspbgmuУчёные записки Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. ПавловаThe Scientific Notes of the Pavlov University1607-41812541-8807Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University10.24884/1607-4181-2022-29-2-32-40uzspbgmu-873Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ РАБОТЫORIGINAL PAPERSОценка динамики биомаркеров аутофагии и апоптоза в остром периоде ишемического инсульта методом проточной цитометрииAssessment of the dynamics of autophagy and apoptosis biomarkers in the acute period of ischemic stroke using flow cytometryhttps://orcid.org/0000-0002-7690-9064ЛуговаяА. В.LugovayaA. V.

Луговая Анна Владимировна, кандидат медицинских наук, ассистент кафедры клинической лабораторной диагностики с курсом молекулярной медицины, врач клинической лабораторной диагностики отделения лабораторной диагностики клиники

SPIN-код: 4350-2349, AuthorID: 370654

Санкт-Петербург

Lugovaya Anna V., Cand. of Sci. (Med.), Assistant of the Department of Clinical Laboratory Diagnostics with a Course in Molecular Medicine, Doctor of Clinical Laboratory Diagnostics, Clinic of the Department of Laboratory Diagnostics

Saint Petersburg

lugovaya2710spb@icloud.comhttps://orcid.org/0000-0001-5649-6090ЭмануэльЮ. В.EmanuelYu. V.

Эмануэль Юлия Владимировна, кандидат медицинских наук, доцент кафедры неврологии и мануальной медицины Факультета последипломного образования, врач-невролог клиники 

Санкт-Петербург

 

Emanuel Yuliya V., Cand. of Sci. (Med.), Associate Professor of the Department of Neurology and Manual Medicine, Faculty of Postgraduate Education, Neurologist of the Clinic of the Neurological Department

Saint Petersburg

ejvcons@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1793-3240АртемоваА. В.ArtemovaA. V.

Артемова Анастасия Витальевна, ассистент кафедры неврологии и мануальной медицины Факультета последипломного образования

Санкт-Петербург

Artemova Anastasia V., Assistant of the Department of Neurology and Manual Medicine, Faculty of Postgraduate Education

Saint Petersburg

katemelnikova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1086-3304СеменоваЕ. В.SemenovaE. V.

Семенова Екатерина Валерьевна, клинический ординатор кафедры клинической лабораторной диагностики с курсом молекулярной медицины 

Санкт-Петербург

Semenova V. Ekaterina, Clinical Resident of the Department of Clinical Laboratory Diagnostics with a Course of Molecular Medicine

Saint Petersburg

katemelnikova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4465-3778СеменоваВ. В.SemenovaV. V.

Семенова Варвара Владимировна, клинический ординатор кафедры клинической лабораторной диагностики с курсом молекулярной медицины 

Санкт-Петербург

Semenova V. Varvara, Clinical Resident of the Department of Clinical Laboratory Diagnostics with a Course of Molecular Medicine

Saint Petersburg

 

varvara1998@gmail.comПервый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. ПавловаРоссияPavlov UniversityRussian Federation2022180420222923240Copyright © Луговая А.В., Эмануэль Ю.В., Артемова А.В., Семенова Е.В., Семенова В.В., 20222022Луговая А.В., Эмануэль Ю.В., Артемова А.В., Семенова Е.В., Семенова В.В.Lugovaya A.V., Emanuel Y.V., Artemova A.V., Semenova E.V., Semenova V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sci-notes.ru/jour/article/view/873

Цель – провести сравнительный анализ динамики биомаркеров апоптоза и аутофагии в периферической крови пациентов в остром периоде ишемического инсульта (ИИ) и сопоставить с динамикой тяжести неврологического дефицита по шкале NIHSS (шкала инсульта Национального института здоровья) и объемом очага поражения головного мозга по результатам магнитно-резонансной томографии. Оценить роль изучаемых показателей в прогнозе исхода острого периода заболевания.

Методы и материалы

Методы и материалы. Обследованы 56 пациентов в остром периоде впервые развившегося атеротромботического ИИ. Контрольную группу составили 29 здоровых доноров. Пациентам проводили динамическое клинико-неврологическое обследование в 1-е, 7-е и 14-е сутки от начала заболевания. В эти же временные интервалы оценивали динамику экспрессии биомаркеров апоптоза и аутофагии в периферической крови методом проточной цитометрии и сопоставляли с показателями неврологического статуса в 1-е, 7-е и 14-е сутки соответственно с помощью корреляционного анализа.

Результаты

Результаты. Статистически достоверное повышение экспрессии аннексина V и каспазы-3, по сравнению с группой контроля, отмечалось на протяжении всего исследования во всех популяциях лейкоцитов с максимальным повышением показателей в первые 24 ч. Повышенные уровни экспрессии аннексина V и каспазы-3 положительно коррелировали с тяжестью неврологического дефицита и объемом повреждения головного мозга в 1-е и 7-е сутки. Выявлена прямая корреляционная зависимость между повышенными значениями биомаркеров аутофагии LC3, CytoID, объемом повреждения головного мозга и тяжестью неврологического дефицита на 7-е сутки.

Заключение

Заключение. Статистически значимое повышение биомаркеров апоптоза и аутофагии в периферической крови в остром периоде ИИ коррелирует с тяжестью клинико-неврологических показателей. Роль значительного повышения каспазы-3 как предиктора неблагоприятного исхода заболевания требует дальнейшего изучения.

The objective was to conduct a comparative analysis of the dynamics of biomarkers of apoptosis and autophagy in the eripheral blood of patients in the acute period of ischemic stroke (IS) and compare it with the dynamics of the severity of neurological deficit according to the NIHSS (National Institutes of Health Stroke Scale) and the volume of the brain lesion according to the results of magnetic resonance imaging (MRI). To assess the role of the studied parameters in the prognosis of the outcome of the acute period of the disease.

Methods and material

Methods and material. We examined 56 patients in the acute period of newly developed atherothrombotic IS. The control group consisted of 29 healthy donors. Patients underwent a dynamic clinical and neurological examination on the 1st, 7th and 14th days from the onset of the disease. At the same time intervals, the dynamics of the expression of biomarkers of apoptosis and autophagy in peripheral blood was evaluated by flow cytometry and compared with neurological status indicators on the 1st, 7th, and 14th  days, respectively, using correlation analysis.

Results

Results. A statistically significant increase in the expression of annexin V and caspase-3 compared with the control group was observed throughout the study in all populations of leukocytes with a maximum increase in the first 24 hours. Increased expression levels of annexin V and caspase-3 positively correlated with the severity of neurological deficit and the amount of brain damage on the 1st and 7th days. A direct correlation was found between increased values of autophagy biomarkers LC3, Cyto-ID, the amount of brain damage, and the severity of neurological deficit on the 7th day.

Conclusion

Conclusion. A statistically significant increase in biomarkers of apoptosis and autophagy in the peripheral blood in the acute period of IS correlates with the severity of clinical and neurological parameters. The role of a significant increase in caspase-3 as a predictor of adverse disease outcome requires further study.

апоптозаутофагияаутофагосомаострый ишемический инсультбиомаркеры аутофагиибиомаркеры апоптозаLC3р62аннексин Vкаспаза-3проточная цитометрияклиническая лабораторная диагностикаapoptosisautophagyacute ischemic strokeautophagy biomarkersapoptosis biomarkersLC3р62annexin Vcaspase-3flow cytometryclinical laboratory diagnosticsReferencesBecker K. Autoimmune Responses to Brain Following Stroke // Translational Stroke research. – 2012. – Vol. 3, № 3. – P. 310–317. Doi: 10.1007/s12975-012-0154-0.Becker K. Autoimmune Responses to Brain Following Stroke // Translational Stroke research. 2012;3(3):310–317. Doi: 10.1007/s12975-012-0154-0.Lopes-Pinheiro M. A., Kooij G., Mizee M. R. et al. Immune cell trafficking across the barriers of the central nervous system in multiple sclerosis and stroke // Biochimica et Biophysica Acta. – 2016. – Vol. 1862, № 3. – P. 461–467. Doi: 10.1016/j.bbadis.2015.10.018.Lopes-Pinheiro M. A., Kooij G., Mizee M. R., Kamermans A., Enzmannb G., Lyck R. et al. Immune cell traffi across the barriers of the central nervous system in multiple sclerosis and stroke // Biochimica et Biophysica Acta. 2016;1862(3):461–467. Doi: 10.1016/j.bbadis.2015.10.018.Константинова Е. В., Кочетов А. Г., Шостак Н. А. и др. Особенности иммунного ответа и воспалительной реакции при атеротромботическом инсульте и инфаркте миокарда // Журн. неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова. – 2015. – Т. 115, № 12. С. 48–53. Doi: 10.17116/jnevro201511512248-53.Konstantinova E. V., Kochetov A. G., Shostak N. A., Shurdumova M. Kh., Eremin I. I., Lyang O. V., Skvortsova V. I. Characteristics of immune response and inflammatory reaction in atherothrombotic stroke and myocardial infarction // Zhurnal nevrologii i psikhiatrii im. S. S. Korsakova. 2015;115(12):48–53. (In Russ.). Doi: 10.17116/jnevro201511512248-53.Клюшник Т. П., Отман И. Н., Чуканова А. С. и др. Динамика маркеров апоптоза в остром периоде ишемического инсульта // Журн. неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова. – 2018. – Т. 118, № 9. – С. 26–31. Doi: 10.17116/jnevro201811809226.Klushnik. T. P., Otman I. N., Chukanova A. S., Nadareishvili G. G., Guliyieva M. S., Gusev E. I. The dynamics of markers of apoptosis in the acute period of ischemic stroke // Zhurnal nevrologii i psikhiatrii im. S. S. Korsakova. 2018;118(9):26–31. (In Russ.). Doi: 10.17116/jnevro201811809226.The critical roles of mitophagy in cerebral ischemia / Y. C. Tang, H. X. Tian, T. Yi, H. B. Chen // Protein Cell. – 2016. – Vol. 7, № 10. – P. 699–713. Doi: 10.1007/s13238-016-0307-0.Tang Y. C., Tian H. X., Yi T., Chen H. B. The critical roles of mitophagy in cerebral ischemia // Protein Cell. 2016; 7(10):699–713. Doi: 10.1007/s13238-016-0307-0.Gabryel B., Kost A., Kasprowska D. Neuronal autophagy in cerebral ischemia – a potential target for neuroprotective strategies? // Pharmacological Reports. – 2013. – Vol. 64, №1. – P. 1–15. Doi: 10.1016/S1734-1140(12)70725-9.Gabryel B., Kost A., Kasprowska D. Neuronal autophagy in cerebral ischemia – a potential target for neuroprotective strategies? // Pharmacological Reports. 2013;64(1):1–15. Doi: 10.1016/S1734-1140(12)70725-9.Gong Z., Pan J., Shen Q. et al. Mitochondrial dysfunction induces NLRP3 inflammasome activation during cerebral ischemia/reperfusion injury // Journal of Neuroinflammation. – 2018. – Vol. 15, № 242. – P. 1–17. Doi: 10.1186/ s12974-018-1282-6.Gong Z., Pan J., Shen Q., Li M. and Peng Y. Mitochondrial dysfunction induces NLRP3 inflammasome activation during cerebral ischemia/reperfusion injury // Journal of Neuroinflammation. 2018;15(242):1–17. Doi:10. 1186/s12974018-1282-6.Gao B., Zhang X., Han R. et al. The endoplasmic reticulum stress inhibitor salubrinal inhibits the activation of autophagy and neuroprotection induced by brain ischemic preconditioning // Acta Pharmacologica Sinica. – 2013. – Vol. 34, № 5. – P. 657–666. Doi: 10.1038/aps.2013.34.Gao B., Zhang X., Han R., Zhang T., Chen C., Qin Z. et al. The endoplasmic reticulum stress inhibitor salubrinal inhibits the activation of autophagy and neuroprotection induced by brain ischemic preconditioning // Acta Pharmacologica Sinica. 2013;34(5):657–666. Doi: 10.1038/aps. 2013.34.Guan R., Zou W., Dai X. et al. Mitophagy, a potential therapeutic target for stroke // Journal of Biomedical Science. – 2018. – Vol. 25, № 87. – P. 1–16. Doi: 10.1186/s12929-018-0487-4.Guan R., Zou W., Dai X., Yu X., Liu H., Chen O. et al. Mitophagy, a potential therapeutic target for stroke // Journal of Biomedical Science. 2018;25(87):1–16. Doi: 10.1186/ s12929-018-0487-4.Revolution in acute ischemic stroke care: a practical guide to mechanical thrombectomy / R. B. Matthew, Р. White, Р. Cowley, D. J. Werring // Рractical neurology. – 2017. – Vol. 17, № 4. – P. 252–265. Doi: 10.1136/practneurol-2017-001685.Matthew R. B., White P., Cowley P., Werring D. J. Revolution in acute ischemic stroke care: a practical guide to mechanical thrombectomy // Рractical neurology. 2017;17(4):252–265. Doi: 10.1136/practneurol-2017-001685.Modulating autophagy in mesenchymal stem cells effectively protects against hypoxiaor ischemia-induced injury / С. Hu, L. Zhao, D. Wu, L. Li // Stem Cell Research & Therapy. – 2019. – Vol. 10, № 1. – P. 1–13. Doi: 10.1186/s13287-019-1225-x.Hu C., Zhao L., Wu D., Li L. Modulating autophagy in mesenchymal stem cells effectively protects against hypoxiaor ischemia-induced injury // Stem Cell Research & Therapy. 2019;10(1):1–13. Doi: 10.1186/s13287-0191225-x.Клеточная терапия при ишемическом инсульте / В. Н. Александров, Т. А. Камилова, Б. В. Мартынов, Л. И. Калюжная // Вестн. Рос. Военно-мед. акад. – 2013. – Т. 3, № 3. – С. 199–205.Alexandrov V. N., Kamilova T. A., Martynov B. V., Kalyuzhnaya L. I. Cell therapy in ischemic stroke // Vestnik Rossiyskoy Voyenno-meditsinskoy akademii. 2013; 3(43):199–205. (In Russ.).Jungverdorben J., Till A., Brüstle O. Induced pluripotent stem cell-based modeling of neurodegenerative diseases: a focus on autophagy // Journal of Molecular Medicine. – 2017. – Vol. 95, № 7. – P. 705–718. Doi: 10.1007/s00109017-1533-5.Jungverdorben J., Till A., Brüstle O. Induced pluripotent stem cell-based modeling of neurodegenerative diseases: a focus on autophagy // Journal of Molecular Medicine. 2017; 95(7):705–718. Doi: 10.1007/s00109-017-1533-5.Steliga A., Kowiański P., Czuba E. et al. Neurovascular Unit as a Source of Ischemic Stroke Biomarkers—Limitations of Experimental Studies and Perspectives for Clinical Application // Translational Stroke Research. – 2020. – Vol. 11. – P. 553–579. Doi: 10.1007/s12975-019-00744-5.Steliga A., Kowiański P., Czuba E., Waśkow М., Moryś J., Lietzau G. Neurovascular Unit as a Source of Ischemic Stroke Biomarkers—Limitations of Experimental Studies and Perspectives for Clinical Application // Translational Stroke Research. 2020;(11):553–579. Doi: 10.1007/s12975-01900744-5.Apoptosis and autophagy, as inherent components of autoimmunity in the acute period of ischemic stroke / A. V. Lugovaya, N. M. Kalinina, E. R. Barancevich, A. V. Artemova // Вестн. Санкт-Петербург. ун-та: Медицина. – 2019. – Т. 14, № 4. – С. 295–298. Doi: 10.21638/spbu11.2019.409.Lugovaya A. V., Kalinina N. M, Barancevich E. R, Artemova A. V. Apoptosis and autophagy, as inherent components of autoimmunity in the acute period of ischemic stroke // Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Meditsina. 2019;14(4):295–298. (In Russ. ). Doi: 10.21638/spbu11. 2019.409.Zhang W., Meng А. MicroRNA-124 expression in the brains of rats during early cerebral ischemia and reperfusion injury is associated with cell apoptosis involving STAT3 // Experimental and Therapeutic Medicine. – 2019. – Vol. 17, №4. – P. 2870–2876. Doi: 10.3892/etm.2019.7220.Jin W. N., Gonzales R., Feng Y., Wood K., Chai Z., Dong J. F. et al. Brain Ischemia Induces Diversified Neuroantigen-Specific T-Cell Responses That Exacerbate Brain Injury // Stroke. 2018;49(6):1471–1478. Doi: 10.1161/STROKEAHA.118.020203.Jin W. N., Gonzales R., Feng Y. et al. Brain Ischemia Induces Diversified Neuroantigen-Specific T-Cell Responses That Exacerbate Brain Injury // Stroke. – 2018. – Vol. 49, № 6. – P. 1471–1478. Doi: 10.1161/STROKEAHA.118.020203.Zhang W., Meng А. MicroRNA-124 expression in the brains of rats during early cerebral ischemia and reperfusion injury is associated with cell apoptosis involving STAT3 // Experimental and Therapeutic Medicine. 2019;17(4):2870– 2876. Doi: 10.3892/etm.2019.7220.Chen Y., Chang C., Chen H. et al. Association between autophagy and inflammation in patients with rheumatoid arthritis receiving biologic therapy // Arthritis Research & Therapy. – 2018. – Vol. 20, № 268. – P. 1–11. Doi: 10.1186/ s13075-018-1763-0.Chen Y., Chang C., Chen H., Hsieh C. W., Tang K. T., Yang M. C., Lan J. L., Chen D. Y. Association between autophagy and inflammation in patients with rheumatoid arthritis receiving biologic therapy // Arthritis Research & Therapy. 2018;20(268):1–11. Doi: 10.1186/s13075-018-1763-0.Li H., Qiu S., Li X. et al. Autophagy biomarkers in CSF correlates with infarct size, clinical severity and neurological outcome in AIS patients // Journal of Translational Medicine. – 2015. – Vol. 13, № 359. – P. 1–8. Doi: 10.1186/s12967-015-0726-3.Li H., Qiu S., Li X., Li M., Peng Y. Autophagy biomarkers in CSF correlates with infarct size, clinical severity and neurological outcome in AIS patients // Journal of Translational Medicine. 2015;13(359):1–8. Doi: 10.1186/ s12967-015-0726-3.Баранова Е. В. Маркеры воспаления у больных с различными типами мозговых инсультов // Международ. невролог. журн. – 2014. – Т. 5, № 67. – С. 45–48.Baranova Ye. V. Markers of inflammation in patients with different types of cerebral strokes. Mezhdunarodnyy nevrologicheskiy zhurnal. 2014;5(67):45–48. (In Russ ).Кулеш А. А., Дробаха В. Е., Некрасова И. В. и др. Нейровоспалительные, нейродегенеративные и структурные церебральные маркеры основных клинических вариантов постинсультных когнитивных нарушений в остром периоде ишемического инсульта // Вестн. РАМН. – 2016. – Т. 71, № 4. – С. 304–312.Kulesh A. A., Drobakha V. E., Nekrasova I. V., Kuklina E. M., Shestakov V. V. Neuroinflammatory, Neurodegenerative and Structural Brain Biomarkers of the Main Types of Post-Stroke Cognitive Impairment in Acute Period of Ischemic Stroke // Vestnik RAMN. 2016;71(4):304–312. (In Russ.).Баринов Э. Ф., Евтушенко С. К., Максименко Т. Л. и др. Механизмы регуляции воспаления в ишемизированном мозге (научный обзор) // Международ. невролог. журн. – 2013. – Т. 8, № 62. – С. 13–21.Barinov E. F., Yevtushenko S. K., Maksimenko T. L., Barinova M. E., Tverdokhleb T. A., Yevtushenko I. S. Mechanisms of regulation of inflammation in the ischemic brain (scientific review) // Mezhdunarodnyy nevrologicheskiy zhurnal. 2013;8(62):13–21. (In Russ.).Tsygan N. V., Trashkov A. P., Litvinenko I. V. et al. Autoimmunity in acute ischemic stroke and the role of bloodbrain barrier: the dark side or the light one? // Frontiers of Medicine. – 2019. – Vol. 13, № 4. – Р. 420–426. Doi: 10.1007/s11684-019-0688-6.Tsygan N. V., Trashkov A. P., Litvinenko I. V., Yakovleva V. A., Ryabtsev A. V., Andrey G. et al. Autoimmunity in acute ischemic stroke and the role of blood-brain barrier: the dark side or the light one? // Frontiers of Medicine. 2019;13(4):420–426. Doi: 10.1007/s11684-019-0688-6.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.