rospedРоссийский педиатрический журнал имени М.Я. СтуденикинаM.Ya. Studenikin Russian Pediatric JournalФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России10.46563/1560-9561-2024-27-3-161-167vjvlhtrosped-705Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL INVESTIGATIONSВлияние NO-генерирующих соединений на содержание аденозинтрифосфата в лимфоцитах и связи с уровнями аутоантител к рецепторам глутамата у детей, перенёсших черепно-мозговую травмуThe effect of NO-generating compounds on the lymphocytes’ ATP content and the relationship with the levels of autoantibodies to glutamate receptors in children who have suffered a traumatic brain injuryhttps://orcid.org/0000-0002-5046-0377СорокинаЕлена ГеннадьевнаSorokinaElena G.

Канд. биол. наук, вед. специалист методического отдела, ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России

e-mail: sorokelena@mail.ru

MD, PhD, leading researcher, Methodical department of the National Medical Research Center for Children’s Health, Moscow, 119991, Russian Federation

e-mail: sorokelena@mail.ru

sorokelena@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5046-0377РеутовВалентин ПалладиевичReutovValentin P.

Доктор биол. наук, вед. науч. сотр., ФГБУН «Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН»

e-mail: valentinreutov@mail.ru

valentinreutov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9418-4418КарасеваОльга ВитальевнаKarasevaOlga V.

Доктор мед. наук, руководитель отдела сочетанной травмы, анестезиологии-реанимации ГБУЗ г. Москвы «НИИ неотложной детской хирургии и травматологии» ДЗ города Москвы

e-mail: karaseva.o@list.ru

karaseva.o@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2018-050XСеменоваЖанна БорисовнаSemenovaZhanna B.

Доктор мед. наук, проф., рук. отделения нейротравмы, ГБУЗ г. Москвы «НИИ неотложной детской хирургии и травматологии» ДЗ города Москвы

e-mail: jseman@mail.ru

jseman@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2018-050XПинелисВсеволод ГригорьевичPinelisVsevolod G.

Доктор биол. наук, проф., гл. науч. сотр., ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России, Москва

e-mail: pinelis@mail.ru

pinelis@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4679-0533СмирновИван ЕвгеньевичSmirnovIvan E.

Доктор мед. наук, проф., нач. методического отдела ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России

e-mail: smirnov@nczd.ru

smirnov@nczd.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2797-3270БакаеваЗанда ВалерьевнаBakaevaZanda V.

Канд. биол. наук, вед. науч. сотр., лаб. нейробиологии и основ развития мозга ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России

e-mail: bakaeva_z@mail.ru

bakaeva_z@mail.ruФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр здоровья детей» Минздрава РоссииNational Medical Research Center for Children’s Health of the Ministry of Health of RussiaФГБУН «Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН»Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of the Russian Academy of SciencesГБУЗ г. Москвы «НИИ неотложной детской хирургии и травматологии» Департамента здравоохранения г. МосквыResearch Institute of Emergency Pediatric Surgery and Traumatology202407082024273161167Copyright © Сорокина Е.Г., Реутов В.П., Карасева О.В., Семенова Ж.Б., Пинелис В.Г., Смирнов И.Е., Бакаева З.В., 20242024Сорокина Е.Г., Реутов В.П., Карасева О.В., Семенова Ж.Б., Пинелис В.Г., Смирнов И.Е., Бакаева З.В.Sorokina E.G., Reutov V.P., Karaseva O.V., Semenova Z.B., Pinelis V.G., Smirnov I.E., Bakaeva Z.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.rosped.ru/jour/article/view/705Введение

Введение. Воспаление и активация иммунной системы являются основной причиной вторичных повреждений при черепно-мозговой травме (ЧМТ). Учитывая центральную роль оксида азота (NO) в нейрональном Glu-каскаде со значительными изменениями содержания аденозинтрифосфата (АТФ) в нейронах, а также наличие GluRc NMDA-типа в лимфоцитах, актуальным является определение воздействия NO на содержание АТФ в лимфоцитах.

Цель работы — определить влияние различных концентраций NO-генерирующих соединений (NaNO2 и S-нитрозоцистеин) на содержание внутри- (вкАТФ) и экстраклеточного АТФ в лимфоцитах человека и установить связи образующегося при ЧМТ NO с инициацией аутоиммунных процессов у детей с ЧМТ различной тяжести.

Материалы и методы

Материалы и методы. Для анализа использовали образцы крови 36 детей, перенёсших ЧМТ. Лимфоциты выделяли в градиенте фиколла по стандартной методике. Определение концентрации АТФ в трис-ацетатном буфере (pH 7,76) проводили на люминометре «Lucy-1» с помощью люциферин-люциферазы («Promega»). Концентрацию АТФ выражали в нмоль/мг белка, который определяли методом Брэдфорда с помощью наборов «Fluka».

Результаты

Результаты. Установлено, что увеличение уровня АТФ в лимфоцитах сразу после ЧМТ является положительным фактором, отражающим активацию лимфоцитов. При этом более высокий уровень аутоантител к GluRc сразу после тяжёлой ЧМТ является благоприятным признаком для исхода ЧМТ и совпадает с повышением вкАТФ в лимфоцитах. Продолжительная отрицательная динамика содержания АТФ в лимфоцитах с аналогичными изменениями концентраций АТФ в сыворотке крови при тяжёлых ЧМТ является показателем неблагоприятного исхода тяжёлой ЧМТ у детей.

Заключение

Заключение. Умеренное повышении NO в крови сразу после ЧМТ способствует повышению вкАТФ в лимфоцитах и аутоантител к GluRc, что активирует иммунный ответ и защищает мозг от гипоксических повреждений.

Участие авторов

Участие авторов:Сорокина Е.Г., Реутов В.П., Семенова Ж.Б. — концепция и дизайн исследования, статистическая обработка, написание текста;Сорокина Е.Г., Карасева О.В., Семенова Ж.Б., Бакаева З.В., Пинелис В.Г. — сбор и обработка материала;Смирнов И.Е. — редактирование.Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Поступила 31

Поступила 31.05.2024Принята к печати 11.06.2024Опубликована 12.07.2024

Introduction

Introduction. Inflammation and activation of the immune system are the main cause of secondary injuries in traumatic brain injury (TBI). Given the central role of nitric oxide (NO) in the neuronal Glu cascade with significant changes in the content of ATP in neurons, as well as the presence of GluRc NMDA-type in lymphocytes, it is relevant to determine the effect of NO on the lymphocytes’ adenosine triphosphate (ATP) content.

The aim of the work was to determine the effect of different concentrations of NO-generating compounds (NaNO2 and S-nitrosocysteine) on the content of intra- (hcATP) and extracellular ATP (ecATP) in human lymphocytes and to establish links between NO formed during TBI and the initiation of autoimmune processes in children with TBI of varying severity.

Materials and methods

Materials and methods. Blood samples from 36 TBI children were used for analysis. Lymphocytes were isolated in a ficol gradient according to a standard procedure. The ATP concentration in the tris-acetate buffer (pH 7.76) was determined on a Lucy-1 luminometer using luciferin luciferase (Promega). The ATP concentration was expressed in nmol/mg of protein, which was determined by the Bradford method using Fluka kits.

Results

Results. An increase in the level of ATP in lymphocytes immediately after TBI was found to be a positive factor reflecting the activation of lymphocytes. At the same time, a higher level of autontibodies (aAT) to GluRc immediately after severe TBI is a favourable sign for the TBI outcome and coincides with an increase in CGAP in lymphocytes. Prolonged negative trend in ATP content in lymphocytes with similar changes in serum ATP concentrations in severe TBI is an indicator of an unfavourable outcome of severe TBI in children.

Conclusion

Conclusion. A moderate increase in NO in the blood immediately after TBI contributes to an increase in CGAP in lymphocytes and aAT to GluRc, which activates the immune response and protects the brain from hypoxic damage.

Contribution

Contribution:Sorokina E.G., Reutov V.P., Semenova Zh.B. — the concept and design of the study;Sorokina E.G., Karaseva O.V., Semenova Zh.B., Bakaeva Z.V., Pinelis V.G. — collection and processing of the material;Sorokina E.G., Reutov V.P. — statistical processing and writing the text;Smirnov I.E. — editing the text.All co-authors — approval of the final version of the article, responsibility for the integrity of all parts of the article.

Acknowledgment

Acknowledgment. The study had no sponsorship.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Received

Received: May 31, 2024Accepted: June 11, 2024Published: July 12, 2024

аденозинтрифосфатлимфоцитыоксид азотааутоантителарецепторы глутаматаS100bчерепно-мозговая травмадетиATP in lymphocytesthe effect of nitric oxideautoantibodiesglutamate receptorsS100btraumatic brain injurychildrenReferencesPlesnila N. The immune system in traumatic brain injury. Curr. Opin. Pharmacol. 2016; 26: 110–7. https://doi.org10.1016/j.coph.2015.10.008Plesnila N. The immune system in traumatic brain injury. Curr. Opin. Pharmacol. 2016; 26: 110–7. https://doi.org10.1016/j.coph.2015.10.008Balu R. Inflammation and immune system activation after traumatic brain injury. Curr. Neurol. Neurosci. Rep. 2014; 14(10): 484. https://doi.org10.1007/s11910-014-0484-2Balu R. Inflammation and immune system activation after traumatic brain injury. Curr. Neurol. Neurosci. Rep. 2014; 14(10): 484. https://doi.org10.1007/s11910-014-0484-2Ao L.Y., Yan Y.Y., Zhou L., Li C.Y., Li W.T., Fang W.R., et al. Immune cells after ischemic stroke onset: Roles, migration, and target intervention. J. Mol. Neurosci. 2018; 66(3): 342–55. https://doi.org/10.1007/s12031-018-1173-4Ao L.Y., Yan Y.Y., Zhou L., Li C.Y., Li W.T., Fang W.R., et al. Immune cells after ischemic stroke onset: Roles, migration, and target intervention. J. Mol. Neurosci. 2018; 66(3): 342–55. https://doi.org/10.1007/s12031-018-1173-4Amtul Z., Najdat A.N., Hill D.J., Arany E.J. Differential temporal and spatial post-injury alterations in cerebral cell morphology and viability. J. Comp. Neurol. 2021; 529(2): 421–33. https://doi.org/10.1002/cne.24955Amtul Z., Najdat A.N., Hill D.J., Arany E.J. Differential temporal and spatial post-injury alterations in cerebral cell morphology and viability. J. Comp. Neurol. 2021; 529(2): 421–33. https://doi.org/10.1002/cne.24955Ahmad M., Dar N.J., Bhat Z.S., Hussain A., Shah A., Liu H., et al. Inflammation in ischemic stroke: mechanisms, consequences and possible drug targets. CNS Neurol. Disord. Drug Targets. 2014; 13(8): 1378–96. https://doi.org/10.2174/1871527313666141023094720Ahmad M., Dar N.J., Bhat Z.S., Hussain A., Shah A., Liu H., et al. Inflammation in ischemic stroke: mechanisms, consequences and possible drug targets. CNS Neurol. Disord. Drug Targets. 2014; 13(8): 1378–96. https://doi.org/10.2174/1871527313666141023094720Bramlett H.M., Dietrich W.D. Pathophysiology of cerebral ischemia and brain trauma: similarities and differences. J. Cereb. Blood Flow Metab. 2004; 24(2): 133–50. https://doi.org/10.1097/01.wcb.0000111614.19196.04Bramlett H.M., Dietrich W.D. Pathophysiology of cerebral ischemia and brain trauma: similarities and differences. J. Cereb. Blood Flow Metab. 2004; 24(2): 133–50. https://doi.org/10.1097/01.wcb.0000111614.19196.04Belov Kirdajova D., Kriska J., Tureckova J., Anderova M. Ischemia-triggered glutamate excitotoxicity from the perspective of glial cells. Front. Cell. Neurosci. 2020; 14: 51. https://doi.org/10.3389/fncel.2020.00051Belov Kirdajova D., Kriska J., Tureckova J., Anderova M. Ischemia-triggered glutamate excitotoxicity from the perspective of glial cells. Front. Cell. Neurosci. 2020; 14: 51. https://doi.org/10.3389/fncel.2020.00051Barrett R.D., Bennet L., Davidson J., Dean J.M., George S., Emerald B.S., et al. Destruction and reconstruction: hypoxia and the developing brain. Birth Defects Res. C Embryo Today. 2007; 81(3): 163–76. https://doi.org/10.1002/bdrc.20095Barrett R.D., Bennet L., Davidson J., Dean J.M., George S., Emerald B.S., et al. Destruction and reconstruction: hypoxia and the developing brain. Birth Defects Res. C Embryo Today. 2007; 81(3): 163–76. https://doi.org/10.1002/bdrc.20095Sorokina E.G., Semenova Zh.B., Bazarnaya N.A., Meshcheryakov S.V., Reutov V.P., Goryunova A.V., et al. Autoantibodies to glutamate receptors and products of nitric oxide metabolism in serum in children in the acute phase of craniocerebral trauma. Neurosci. Behav. Physiol. 2009; 39(4): 329–34. https://doi.org/10.1007/s11055-009-9147-1Sorokina E.G., Semenova Zh.B., Bazarnaya N.A., Meshcheryakov S.V., Reutov V.P., Goryunova A.V., et al. Autoantibodies to glutamate receptors and products of nitric oxide metabolism in serum in children in the acute phase of craniocerebral trauma. Neurosci. Behav. Physiol. 2009; 39(4): 329–34. https://doi.org/10.1007/s11055-009-9147-1Сорокина Е.Г., Семенова Ж.Б., Гранстрем О.К., Карасева О.В., Мещеряков С.В., Реутов В.П. и др. Белок S100B и аутоантитела к нему в диагностике повреждений мозга при черепно-мозговых травмах у детей. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2010; 110(8): 30–5. https://elibrary.ru/nqzoctSorokina E.G., Semenova Zh.B., Granstrem O.K., Karaseva O.V., Meshcheryakov S.V., Reutov V.P., et al. S100B protein and autoantibodies to S100B protein in diagnostics of brain damage in craniocerebral trauma in children. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii im. S.S. Korsakova. 2010; 110(8): 30–5. https://elibrary.ru/nqzoct (in Russian)Сорокина Е.Г., Вольпина О.М., Семенова Ж.Б., Карасева О.В., Короев Д.О., Камынина А.В. и др. Аутоантитела к α7-субъединицам нейронального ацетилхолинового рецептора при черепно-мозговой травме у детей. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2011; 111(4): 56–60. https://elibrary.ru/nzferpSorokina E.G., Vol’pina O.M., Semenova Zh.B., Karaseva O.V., Koroev D.O., Kamynina A.V., et al. Autoantibodies to α7-subunit of neuronal acetylcholine receptor in children with traumatic brain injury. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii im. S.S. Korsakova. 2011; 111(4): 56–60. (in Russian)Сорокина Е.Г., Реутов В.П., Сенилова Я.Е., Ходоров Б.И., Пинелис В.Г. Изменение содержания АТФ в зернистых клетках мозжечка при гиперстимуляции глутаматных рецепторов: возможное участие NO и нитритных ионов. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2007; 143(4): 419–23. https://elibrary.ru/hzfnbxSorokina E.G., Reutov V.P., Senilova Ya.E., Khodorov B.I., Pinelis V.G. Changes in ATP content in cerebellar granule cells during hyperstimulation of glutamate receptors: possible role of no and nitrite ions. Byulleten’ eksperimental’noy biologii i meditsiny. 2007; 143(4): 419–23. https://doi.org/10.1007/s10517-007-0151-6 https://elibrary.ru/lkuprb (in Russian)Brea D., Sobrino T., Ramos-Cabrer P., Castillo J. Inflammatory and neuroimmunomodulatory changes in acute cerebral ischemia. Cerebrovasc. Dis. 2009; 27(Suppl 1): 48–64. https://doi.org/10.1159/000200441Brea D., Sobrino T., Ramos-Cabrer P., Castillo J. Inflammatory and neuroimmunomodulatory changes in acute cerebral ischemia. Cerebrovasc. Dis. 2009; 27(Suppl 1): 48–64. https://doi.org/10.1159/000200441Calabrese V., Boyd-Kimball D., Scapagnini G., Butterfield D.A. Nitric oxide and cellular stress response in brain aging and neurodegenerative disorders: the role of vitagenes. In Vivo. 2004; 18(3): 245–67.Calabrese V., Boyd-Kimball D., Scapagnini G., Butterfield D.A. Nitric oxide and cellular stress response in brain aging and neurodegenerative disorders: the role of vitagenes. In Vivo. 2004; 18(3): 245–67.Kumar A., Singh R.L., Babu G.N. Cell death mechanisms in the early stages of acute glutamate neurotoxicity. Neurosci. Res. 2010; 66(3): 271–8. https://doi.org/10.1016/j.neures.2009.11.009Kumar A., Singh R.L., Babu G.N. Cell death mechanisms in the early stages of acute glutamate neurotoxicity. Neurosci. Res. 2010; 66(3): 271–8. https://doi.org/10.1016/j.neures.2009.11.009Mishra O.P., Delivoria-Papadopoulos M. Effect of neuronal nitric oxide synthase inhibition on caspase-9 activity during hypoxia in the cerebral cortex of newborn piglets. Neurosci. Lett. 2006; 401(1-2): 81–5. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2006.02.070Mishra O.P., Delivoria-Papadopoulos M. Effect of neuronal nitric oxide synthase inhibition on caspase-9 activity during hypoxia in the cerebral cortex of newborn piglets. Neurosci. Lett. 2006; 401(1-2): 81–5. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2006.02.070Akbar M., Essa M.M., Daradkeh G., Abdelmegeed M.A., Choi Y., Mahmood L., et al. Mitochondrial dysfunction and cell death in neurodegenerative diseases through nitroxidative stress. Brain Res. 2016; 1637: 34–55. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2016.02.016Akbar M., Essa M.M., Daradkeh G., Abdelmegeed M.A., Choi Y., Mahmood L., et al. Mitochondrial dysfunction and cell death in neurodegenerative diseases through nitroxidative stress. Brain Res. 2016; 1637: 34–55. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2016.02.016Mohseni-Moghaddam P., Khaleghzadeh-Ahangar H., Atabaki R. Role of Necroptosis, a Regulated Cell Death, in Seizure and Epilepsy. Neurochem. Res. 2024; 49(1): 1–13. https://doi.org/10.1007/s11064-023-04010-xMohseni-Moghaddam P., Khaleghzadeh-Ahangar H., Atabaki R. Role of Necroptosis, a Regulated Cell Death, in Seizure and Epilepsy. Neurochem. Res. 2024; 49(1): 1–13. https://doi.org/10.1007/s11064-023-04010-xSorokina E.G., Semenova Zh.B., Bazarnaya N.A., Meshcheryakov S.V., Reutov V.P., Goryunova A.V., et al. Autoantibodies to glutamate receptors and products of nitric oxide metabolism in serum in children in the acute phase of craniocerebral trauma. Neurosci. Behav. Physiol. 2009; 39(4): 329–34. https://doi.org/10.1007/s11055-009-9147-1Sorokina E.G., Semenova Zh.B., Bazarnaya N.A., Meshcheryakov S.V., Reutov V.P., Goryunova A.V., et al. Autoantibodies to glutamate receptors and products of nitric oxide metabolism in serum in children in the acute phase of craniocerebral trauma. Neurosci. Behav. Physiol. 2009; 39(4): 329–34. https://doi.org/10.1007/s11055-009-9147-1Sorokina E.G., Semenova Z.B., Reutov V.P., Arsenieva E.N., Karaseva O.V., Fisenko A.P., et al. Brain biomarkers in children after mild and severe traumatic brain injury. Acta Neurochir. Suppl. 2021; 131: 103–7. https://doi.org/10.1007/978-3-030-59436-7_22Sorokina E.G., Semenova Z.B., Reutov V.P., Arsenieva E.N., Karaseva O.V., Fisenko A.P., et al. Brain biomarkers in children after mild and severe traumatic brain injury. Acta Neurochir. Suppl. 2021; 131: 103–7. https://doi.org/10.1007/978-3-030-59436-7_22Kozlov A.V., Bahrami S., Redl H., Szabo C. Alterations in nitric oxide homeostasis during traumatic brain injury. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis Dis. 2017; 1863(10 Pt. B): 2627–32. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2016.12.020Kozlov A.V., Bahrami S., Redl H., Szabo C. Alterations in nitric oxide homeostasis during traumatic brain injury. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis Dis. 2017; 1863(10 Pt. B): 2627–32. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2016.12.020Bogdan C. Nitric oxide synthase in innate and adaptive immunity: an update. Trends Immunol. 2015; 36(3): 161–78. https://doi.org/10.1016/j.it.2015.01.003Bogdan C. Nitric oxide synthase in innate and adaptive immunity: an update. Trends Immunol. 2015; 36(3): 161–78. https://doi.org/10.1016/j.it.2015.01.003

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