Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1109610.32607/actanaturae.11096ReviewsОбзорыResearch ArticleCytokine profile as a marker of cell damage and immune dysfunction after spinal cord injuryЦитокиновый профиль как маркер клеточного повреждения и иммунной дисфункции при травмах спинного мозгаTeleginGeorge B.ТелегинГеоргий Борисович
Russian Federation
telegin@bibch.ruChernovAleksandr S.ЧерновАлександр Сергеевич
Russian Federation
alexandrchernov1984@gmail.comKonovalovNikolay A.КоноваловНиколай Александрович
Russian Federation
nkonovalov@inbox.ruBelogurovA. A.БелогуровА. А.
Russian Federation
nkonovalov@inbox.ruBalmasovaIrina P.БалмасоваИрина Петровна
Russian Federation
iri.balm@mail.ruGabibovAleksandr G.ГабибовАлександр Габибович
Russian Federation
gabibov@gmail.comBranch of Shemyakin and Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry Russian Academy of SciencesФилиал Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАНN.N. Burdenko National Scientific and Practical Center for Neurosurgery, RF Health MinistryНациональный научно-практический медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. академика Н.Н. Бурденко Минздрава РоссииShemyakin and Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry Russian Academy of SciencesИнститут биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАНEvdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry of Russia’s Ministry of HealthМосковский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова Минздрава России27102020123921012007202009092020Copyright ©; 2020, Telegin G.B., Chernov A.S., Konovalov N.A., Belogurov A.A., Balmasova I.P., Gabibov A.G.Copyright ©; 2020, Телегин Г.Б., Чернов А.С., Коновалов Н.А., Белогуров А.А., Балмасова И.П., Габибов А.Г.2020Telegin G.B., Chernov A.S., Konovalov N.A., Belogurov A.A., Balmasova I.P., Gabibov A.G.Телегин Г.Б., Чернов А.С., Коновалов Н.А., Белогуров А.А., Балмасова И.П., Габибов А.Г.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/11096

This study reviews the findings of recent experiments designed to investigate the cytokine profile after a spinal cord injury. The role played by key cytokines in eliciting the cellular response to trauma was assessed. The results of the specific immunopathogenetic interaction between the nervous and immune systems in the immediate and chronic post-traumatic periods are summarized. It was demonstrated that it is reasonable to use the step-by-step approach to the assessment of the cytokine profile after a spinal cord injury and take into account the combination of the pathogenetic and protective components in implementing the regulatory effects of individual cytokines and their integration into the regenerative processes in the injured spinal cord. This allows one to rationally organize treatment and develop novel drugs.

Обобщены результаты экспериментальных исследований последних лет, посвященных изучению цитокинового профиля при травме спинного мозга. Проанализирована роль ведущих цитокинов в формировании клеточного ответа на травму. Рассмотрены данные иммунопатогенетических особенностей взаимодействия нервной и иммунной систем организма в остром и хроническом периодах после травмы. Показана целесообразность поэтапного подхода к оценке цитокинового профиля при травме спинного мозга, а также необходимость учета сочетания патогенетического и протективного компонентов в реализации регуляторных эффектов отдельных цитокинов, их интеграции в регенеративные процессы в поврежденном спинном мозге, что позволяет рационально подойти к организации лечебного процесса и разработке новых лекарственных препаратов.

Spinal cord injurycytokinescellular responseтравма спинного мозгацитокиныклеточный ответKarsy M., Hawryluk G. // Neurosurg. Clin. N. Am. 2017. V. 28. № 1. P. 49–62.La Placa M.C., Simon C.M., Prado G.R., Cullen D.K. // Prog. Brain Res. 2007. V. 161. P. 13–26.Bracken M.B. // Cochrane Database Syst. Rev. 2012. V. 1. CD001046.Minakov A.N., Chernov A.S., Asutin D.S., Konovalov N.A., Telegin G.B. // Acta Nature. 2018. V. 10. № 3. P. 4–10.Monahan R., Stein A., Gibbs K., Bank M., Bloom O. // Immunol. Res. 2015. V. 63. № 1–3. P. 3–10.Oyinbo C.A. // Acta Neurobiol. Exp. (Wars.). 2011. V. 71. № 2. P. 281–299.Zhang N., Yin Y., Xu S.J., Wu Y.P., Chen W.S. // Indian J. Med. Res. 2012. V. 135. № 3. P. 287–296.Wilcox J.T., Satkunendrarajah K., Nasirzadeh Y., Laliberte A.M., Lip A., Cadotte D.W., Foltz W.D., Fehling M.G. // Neurobiol. Dis. 2017. V. 105. P. 194–212.Cruz C.D., Coelho A., Antunes-Lopes T., Cruz F. // Adv. Drug Deliv. Rev. 2015. V. 82–83. P. 153–159.Figley S.A., Khosravi R., Legasto J.M., Tseng Y.-F., Fehlings M.G. // J. Neurotrauma. 2014. V. 31. № 6. P. 541–552.Kunis G., Baruch K., Rosenzweig N., Kertser A., Miller O., Berkutzki T., Schwartz M. // Brain. 2013. V. 136. № 11. P. 3427–3440.Li Y., Lucas-Osma A.M., Black S., Bandet M.V., Stephens M.J., Vavrek R., Sanelli L., Fenrich K.K., Di Narzo A.F., Dracheva S., et al. // Nat. Med. 2017. V. 23. № 6. P. 733–741.Shechter R., Miller O., Yovel O.G., Rosenzweig N., London A., Ruckh J., Kim K.-W., Klein E., Kalchenko V., Bendel P., et al. // Immunity. 2013. V. 38. № 3. P. 555–569.Jorge A., Taylor T., Agarwal N., Hamilton D.K. // World Neurosurg. 2019. V. 132. P. 138–147.Breckwoldt M.O., Pfister F.M., Bradley P.M., Marinković P., Williams P.R., Brill M.S., Plomer B., Schmalz A., St Clair D.K., Naumann R., et al. // Nat. Med. 2014. V. 20. № 5. P. 555–560.Ouardouz M., Coderre E., Basak A., Chen A., Zamponi G.W., Hameed S., Rehak R., Yin X., Trapp B.D., Stys P.K. // Ann. Neurol. 2009. V. 65. № 2. P. 151–159.Yin H.Z., Hsu C.I., Yu S., Rao S.D., Sorkin L.S., Weiss J.H. // Exp. Neurol. 2012. V. 238. № 2. P. 93–102.Khayrullina G., Bermudez S., Byrnes K.R. // J. Neuroinflammation. 2015. V. 12. P. 172–182.von Leden R.E., Khayrullina G., Moritz K.E., Byrnes K.R. // J. Neuroinflammation. 2017. V. 14. № 1. P. 161–174.Goss J.R., Taffe K.M., Kochanek P.M., DeKosky S.T. // Exp. Neurol. 1997. V. 146. № 1. P. 291–294.Ren H., Chen X., Tian M., Zhou J., Ouyang H., Zhang Z. // Adv. Sci. 2018. V. 5. № 11. P. 1800529.Sutherland T.C., Mathews K.J., Mao Y., Nguyen T., Gorrie C.A. // Front. Cell Neurosci. 2017. V. 10. P. 310.Shohami E., Bass R., Wallach D., Yamin A., Gallily R. // J. Cereb. Blood Metabol. 1996. V. 16. № 3. P. 378–384.Yu W.R., Fehlings M.G. // Acta Neuropathol. 2011. V. 122. № 6. P. 747–761.Chen S., Ye J., Chen X., Shi J., Wu W., Lin W., Lin W., Li Y., Fu H., Li S. // J. Neuroinflammation. 2018. V. 15. № 1. P. 150–163.Deng G., Gao Y., Cen Z., He J., Cao B., Zeng G., Zong S. // Cell Biochem. 2018. V. 50. № 2. P. 512–524.He J., Zhao J., Peng X., Shi X., Zong S., Zeng G. // Cell Physiol. Biochem. 2017. V. 44. № 3. P. 1224–1241.Beilerli O.A., Azizova SH.T., Konovalov N.A., Akhmedov A.D., Gareev I.F., Belogurov A.A. // Voprosu neirohirurgii im. N.N. Burdenko. 2020. V. 84. № 4. P. 104–110.Бейлерли О.А., Азизова Ш.Т., Коновалов Н.А., Ахмедов А.Д., Гареев И.Ф., Белогуров А.А. // Вопросы нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко. 2020. Т. 84. № 4. С. 104–110.Fu Q., Liu Y., Liu X., Zhang Q., Chen L., Peng J., Ao J., Li Y., Wang S., Song G., et al. // Am. J. Transl. Res. 2017. V. 9. № 9. P. 3950–3966.Cao Y., Wu T.D., Wu H., Lang Y., Li D.Z., Ni S.F., Lu H.B., Hu J.Z. // Brain Res. 2017. V. 1655. P. 55–65.Ujigo S., Kamei N., Hadoush H., Fujioka Y., Miyaki S., Nakasa T., Tanaka N., Nakanishi K., Eguchi A., Sunagawa T., et al. // Spine. 2014. V. 39. № 14. P. 1099–1107.Pineau I., Lacroix S. // J. Comp. Neurol. 2007. V. 500. № 2. P. 267–285.Yang L., Blumbergs P.C., Jones N.R., Manavis J., Sarvestani G.T., Ghabriel M.N. // Spine. 2004. V. 29. № 9. P. 966–971.Yang L., Jones N.R., Blumbergs P.C., van den Heuvel C., Moore E.J., Manavis J., Sarvestani G.T., Ghabriel M.N. // J. Clin. Neurosci. 2005. V. 12. № 3. P. 276–284.Saiwai H., Ohkawa Y., Yamada H., Kumamaru H., Harada A., Okano H., Yokomizo T., Iwamoto Y., Okada S. // Am. J. Pathol. 2010. V. 176. № 5. P. 2352–2366.Yokota K., Saito T., Kobayakawa K., Kubota K., Hara M., Murata M., Ohkawa Y., Iwamoto Y., Okada S. // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 25673–25684.Ankeny D.P., Guan Z., Popovich P.G. // J. Clin. Invest. 2009. V. 119. № 10. P. 2990–2999.Beck K.D., Nguyen H.X., Galvan M.D., Salazar D.L., Woodruff T.M., Anderson A.J. // Brain. 2010. V. 133. Pt. 2. P. 433–447.Raposo C., Graubardt N., Cohen M., Eitan C., London A., Berkutzki T., Schwartz M. // J. Neurosci. 2014. V. 34. № 31. P. 10141–10155.Saiwai H., Kumamaru H., Ohkawa Y., Kubota K., Kobayakawa K., Yamada H., Yokomizo T., Iwamoto Y., Okada S. // J. Neurochem. 2013. V. 125. № 1. P. 74–88.Kumamaru H., Saiwai H., Ohkawa Y., Yamada H., Iwamoto Y., Okada S. // J. Cell Physiol. 2012. V. 227. № 4. P. 1335–1346.Nguyen D.H., Cho N., Satkunendrarajah K., Austin J.W., Wang J., Fehlings M.G. // J. Neuroinflammation. 2012. V. 9. P. 224–237.Min K.J., Jeong H.K., Kim B., Hwang D.H., Shin H.Y., Nguyen A.T., Kim J.H., Jou I., Kim B.G., Joe E.H. // J. Neuroinflammation. 2012. V. 9. P. 100–112.Smith P.D., Puskas F., Meng X., Lee J.H., Cleveland J.C. Jr., Weyant M.J., Fullerton D.A., Reece T.B. // Circulation. 2012. V. 126. № 11(1). P. 110–117.Zhu P., Li J.X., Fujino M., Zhuang J., Li X.K. // Mediators Inflamm. 2013. V. 2013. P. 701970.Akhmetzyanova E., Kletenkov K., Mukhamedshina Y., Rizvanov A. // Front. Syst. Neurosci. 2019. V. 13. P. 37–48.Chu G.K., Yu W., Fehlings M.G. // Neuroscience. 2007. V. 148. № 3. P. 668–682.Floriddia E.M., Rathore K.I., Tedeschi A., Quadrato G., Wuttke A., Lueckmann J.M., Kigerl K.A., Popovich P.G., Di Giovanni S. // J. Neurosci. 2012. V. 32. № 40. P. 13956–13970.Horn K.P., Busch S.A., Hawthorne A.L., van Rooijen N., Silver J. // J. Neurosci. 2008. V. 28. № 38. P. 9330–9341.Azam S., Jakaria M., Kim I.S., Kim J., Haque M.E., Choi D.K. // Front. Immunol. 2019. V. 10. P. 1000.Kigerl K.A., Popovich P.G. // Curr. Top Microbiol. Immunol. 2009. V. 336. P. 121–136.Hug H., Mohajeri M.H., La Fata G. // Nutrients. 2018. V. 10. № 2. P. 203.Kawasaki T., Kawai T. // Front. Immunol. 2014. V. 5. P. 461.Marinelli C., Di Liddo R., Facci L., Bertalot T., Conconi M.T., Zusso M., Skaper S.D., Giusti P. // J. Neuroinflammation. 2015. V. 12. P. 244.Trudler D., Farfara D., Frenkel D. // Mediators Inflamm. 2010. V. 2010. P. 497987.Lacagnina M.J., Watkins L.R., Grace P.M. // Pharmacol. Ther. 2018. V. 184. P. 145–158.Heiman A., Pallottie A., Heary R.F., Elkabes S. // Brain Behav. Immun. 2014. V. 42. P. 232–245.Lobenwein D., Tepekoylu C., Kozarin R. // J. Am. Heart. Assoc. 2015. V. 4. № 10. e002440.Roselli F., Chandrasekar A., Morganti-Kossmann M.C. // Front. Neurol. 2018. V. 9. P. 458.Wang Y.Y., Shen D., Zhao L.J., Zeng N., Hu T.H. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2019. V. 517. № 4. P. 741–748.Laginha I., Kopp M.A., Druschel C., Schaser K.D., Brommer B., Hellmann R.C., Watzlawick R., Ossami-Saidi R.R., Prüss H., Failli V., et al // BMC Neurol. 2016. V. 16. № 1. P. 170.Xu L., Zhang Y., Zhang R., Zhang H., Song P., Ma T., Li Y., Wang X., Hou X., Li Q., et al. // Int. Immunopharmacol. 2019. V. 74. P. 105722.Rust R., Kaiser J. // J. Neurosci. 2017. V. 37. № 18. P. 4658–4660.Mittal A., Sagi V., Gupta M., Gupta K. // Front. Cell Neurosci. 2019. V. 13. P. 110–115.Vangansewinkel T., Geurts N., Quanten K., Nelissen S., Lemmens S., Geboes L., Dooley D., Vidal P.M., Pejler G., Hendrix S. // FASEB J. 2016. V. 30. № 5. P. 2040–2057.Nelissen S., Vangansewinkel T., Geurts N., Geboes L., Lemmens E., Vidal P.M., Lemmens S., Willems L., Boato F., Dooley D., et al // Neurobiol. Dis. 2014. V. 62. P. 260–272.Hong J., Chang A., Zavvarian M.M., Wang J., Liu Y., Fehlings M.G. // Int. J. Mol. Sci. 2018. V. 19. № 8. P. 2167–2178.Hong J., Chang A., Liu Y., Wang J., Fehlings M.G. // Int. J. Mol. Sci. 2019. V. 20. № 15. P. 3762.Yuan X., Wu Q., Tang Y., Jing Y., Li Z., Xiu R. // Life Sci. 2019. V. 221. P. 47–55.Rutz S., Ouyang W. // Adv. Exp. Med. Biol. 2016. V. 941. P. 89–116.Rutz S., Ouyang W. // Curr. Opin. Immunol. 2011. V. 23. № 5. P. 605–612.Lobo-Silva D., Carriche G.M., Castro A.G., Roque S., Saraiva M. // J. Neuroinflammation. 2016. V. 13. № 1. P. 297.Tcibulkina V.N., Tcibulkin V.N. // Allergology and immunology in pediatric. 2017. № 2 (49). P. 4–11.Цибулькина В.Н., Цибулькин Н.А. // Аллергология и иммунология в педиатрии. 2017. № 2 (49). С. 4–11.Sarbaeva N.N., Ponomareva Yu.V., Miliakova M.N. // Genes and cells. 2016. V. XI. № 1. P. 9–17.Сарбаева Н.Н., Пономарева Ю.В., Милякова М.Н. // Гены и клетки. 2016. Т. XI. № 1. С. 9–17.Zhang Y., Gao Z., Wang D., Zhang T., Sun B., Mu L., Wang J., Liu Y., Kong Q., Liu X., et al. // J. Neuroinflammation. 2014. V. 11. P. 79.Balmasova I.P., Shmeleva E.V., Eremina O.F., Dunda N.I. // Allergology and immunology. 2009. V. 10. № 2. P. 169.Балмасова И.П., Шмелева Е.В., Еремина О.Ф., Дунда Н.И. // Аллергология и иммунология. 2009. Т. 10. № 2. С. 169.Ferrante C.J., Leibovich S.J. // Adv. Wound Care (New Rochelle). 2012. V. 1. № 1. Р. 10–16.Balmasova I.P., Nestereva I.V., Malova E.S., Sepiashvili R.I. Structural and functional organization of the immune system. М.: Practical medicine, 2019. 72 p.Балмасова И.П., Нестерова И.В., Малова Е.С., Сепиашвили Р.И. Структурно-функциональная организация иммунной системы. М.: Практическая медицина, 2019. 72 с.Chybenko V.A. // Practical oncology. 2016. V. 17. № 2. P. 99–109.Чубенко В.А. // Практическая онкология. 2016. Т. 17. № 2. С. 99–109.Fasching P., Stradner M., Graninger W., Dejaco C., Fessler J. // Molecules. 2017. V. 22. № 1. P. 134.Rice T., Larsen J., Rivest S., Yong V.W. // J. Neuropathol. Exp. Neurol. 2007. V. 66. № 3. P. 184–195.Irwin M.R., Cole S.W. // Nat. Rev. Immunol. 2011. V. 11. № 9. P. 625–632.Schwab J.M., Zhang Y., Kopp M.A., Brommer B., Popovich P.G. // Exp. Neurol. 2014. V. 258. P. 121–129.Zhou Y., Li N., Zhu L., Lin Y., Cheng H. // Neuropsychiatr. Dis Treat. 2018. V. 14. P. 2401–2413.Zhang Y., Guan Z., Reader B., Shawler T., Mandrekar-Colucci S., Huang K., Weil Z., Bratasz A., Wells J., Powell N.D., et al. // J. Neurosci. 2013. V. 33. № 32. P. 12970–12981.Moghaddam A., Child C., Bruckner T., Gerner H.J., Daniel V., Biglari B. // Int. J. Mol. Sci. 2015. V. 16. № 4. P. 7900–7916.Sanz P., Garcia-Gimeno M.A. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. № 11. P. 4096–4112.Pekny M., Pekna M. // Physiol. Rev. 2014. V. 94. № 4. P. 1077–1098.Alizadeh A., Santhosh K.T., Kataria H., Gounni A.S., Karimi-Abdolrezaee S. // J. Neuroinflammation. 2018. V. 15. № 1. P. 53–73.Monahan R., Stein A., Gibbs K., Bank M., Bloom O. // Immunol. Res. 2015. V. 63. № 1–3. P. 3–10.Herman P., Stein A., Gibbs K., Korsunsky I., Gregersen P., Bloom O. // J. Neurotrauma. 2018. V. 35. № 15. P. 1819–1829.Gensel J.C., Zhang B. // Brain Res. 2015. V. 1619. P. 1–11.Ankeny D.P., Lucin K.M., Sanders V.M., McGaughy V.M., Popovich P.G. // J. Neurochem. 2006. V. 99. P. 1073–1087.DeGiorgio L.A., Konstantinov K.N., Lee S.C., Hardin J.A., Volpe B.T., Diamond B. // Nat. Med. 2001. V. 7. № 11. P. 1189–1193.Hauben E., Butovsky O., Nevo U., Yoles E., Moalem G., Agranov E., Mor F., Leibowitz-Amit R., Pevsner E., Akselrod S., et al. // J. Neurosci. 2000. V. 20. № 17. P. 6421–6430.Huang D.W., McKerracher L., Braun P.E., David S. // Neuron. 1999. V. 24. № 3. P. 639–647.Kotter M.R., Li W.W., Zhao C., Franklin R.J. // J. Neurosci. 2006. V. 26. № 1. P. 328–332.Taylor A.R., Welsh C.J., Young C., Spoor E., Kerwin S.C., Griffin J.F., Levine G.J., Cohen N.D., Levine J.M. // J. Neurotrauma. 2014. V. 31. № 18. P. 1561–1569.Liu Y., Zhou L.J., Wang J., Li D., Ren W.J., Peng J., Wei X., Xu T., Xin W.J., Pang R.P., et al. // J. Neurosci. 2017. V. 37. № 4. P. 871–881.Mirabelli E., Ni L., Li L., Acioglu C., Heary R.F., Elkabes S. // J. Neuroinflammation. 2019. V. 16. № 1. P. 207.Bradbury E.J., Burnside E.R. // Nat. Commun. 2019. V. 10. Р. 3879.Telegin G.B., Minakov A.N., Chernov A.S., Manskikh V.N., Asyutin D.S., Konovalov N.A., Gabibov A.G. // Acta Naturae. 2019. V. 11. № 3(42). P. 75–81.Sergeeva S.P., Erofeeva L.M., Gultiaev M.M., Balmasova I.P. // Immunopathology, allergology, infectology. 2010. № 3. P. 27–31.Сергеева С.П., Ерофеева Л.М., Гультяев М.М., Балмасова И.П. // Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2010. № 3. С. 27–31.Belogurov A.A., Ivanova O.M., Lomakin Y.A., Ziganshin R.X., Vaskina M.I., Knorre V.D., Klimova E.A., Gabibov A.G., Ivanov V.T., Govorun V.M. // Biochemistry. 2016. V. 81. № 11. P. 1540–1552.Белогуров А.А., Иванова О.М., Ломакин Я.А., Зиганшин Р.Х., Васькина М.И., Кнорре В.Д., Климова Е.А., Габибов А.Г., Иванов В.Т., Говорун В.М. // Биохимия. 2016. Т. 81. № 11. С. 1540–1552.