Neuroimmunology Department

ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ, Νευροϊνίδια και Πολλαπλή Σκλήρυνση

Τα νευροϊνίδια είναι πολύ μικρά πρωτεϊνικά μόρια τα οποία βρίσκονται μέσα στους νευρώνες. Έχουν πάχος 10 δισεκατομμυριοστά του μέτρου (nm) και μήκος αρκετών εκατομμυριοστών του μέτρου (μm). Μαζί με άλλα μικροσκοπικά πρωτεϊνικά μόρια, τα μικροσωληνάρια και τα μικροϊνίδια σχηματίζουν τον σκελετό των αξόνων των νεύρων (νευράξονα).

 
                                                                                                               

Αποτελούνται από τρία βασικά μέρη, την κεφαλή, τον κορμό και την ουρά. Ανάλογα με το μήκος της ουράς τους διακρίνονται σε νευροϊνίδια βαριάς αλυσίδας, μέσου βάρους αλυσίδας και ελαφριάς αλυσίδας.

Μέσα στον άξονα του νεύρου (νευράξονα) τα νευροϊνίδια έχουν κάποιες σημαντικές λειτουργίες. Η πρώτη και πιο σημαντική είναι ότι ρυθμίζουν το πάχος του νευράξονα και έτσι ρυθμίζουν την ταχύτητα με την οποία μεταβιβάζονται τα μηνύματα μέσω του νευράξονα. Η ιδιότητα αυτή των νευροϊνιδίων να καθορίζουν το πάχος του νευράξονα έχει να κάνει με την ικανότητά τους να ρυθμίζουν την απόσταση μεταξύ τους με μεταβολή του μεγέθους του μορίου τους με φωσφορυλίωση σε διάφορα σημεία στις υποομάδες από τις οποίες αποτελούνται. Επίσης προσδίδουν στον νευράξονα ελαστική ιδιότητα ώστε να μπορεί να προσλαμβάνει διάφορες πορείες, είτε ευθείες είτε λοξές μέσα στο νευρικό σύστημα. Ακόμα βοηθούν στην κατά μήκος αύξηση του νευράξονα και μαζί με τα μικροϊνίδια και τα μικροσωληνάρια αποτελούν το στηρικτικό σκελετό πάνω στον οποίο συνδέονται πολλά λειτουργικά μικρομόρια του νευρώνα.

Τα νευροϊνίδια, όταν καταστρέφονται οι νευρώνες σε διάφορες νευροεκφυλιστικές νόσους (πχ νόσος Πάρκινσον, νόσος Alzheimer, Πολλαπλή Σκλήρυνση κ.α.) ή και καταστάσεις (πχ Ισχαιμία, Φυσιολογική γήρανση), απελευθερώνονται μέσα από τον άξονα προς τον εξωκυττάριο χώρο μέσα στον εγκέφαλο. Στη συνέχεια αυτά τα μικροσκοπικά μόρια και ειδικά τα νευροϊνίδια με ελαφριά αλυσίδα (Nfl Neurofilament light chain) περνούν μέσα στο υγρό που περιβάλλει τον εγκέφαλο (ΕΝΥ Εγκεφαλονωτιαίο Υγρό) και στη συνέχεια με κάποιο τρόπο στο αίμα. Έτσι λοιπόν στην Πολλαπλή Σκλήρυνση, λόγω παθολογικής υπερφωσφορυλίωσης των νευροϊνιδίων, αυτά διογκώνονται, συσσωρεύονται και διασπούν τον σκελετό των νευραξόνων και στο τέλος καταστρέφεται ο νευράξονας και τα νευροϊνίδια εξέρχονται από τον νευράξονα μέσα στον εξωκυττάριο χώρο και στο ENY και στη συνέχεια στο αίμα.

Η μέτρηση αυτών των νευροϊνιδίων μπορεί να γίνει πολύ εύκολα μέσα από το υγρό που περιβάλλει τον εγκέφαλο, δηλαδή το Εγκεφαλονωτιαίο υγρό (το υγρό από το οποίο αφαιρούμε μια μικρή ποσότητα με την Οσφυονωτιαία παρακέντηση σε όλους σχεδόν τους ασθενείς στη φάση της διάγνωσης της νόσου). Η μέτρηση γίνεται με τη μέθοδο Elisa (Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay) η οποία μπορεί να ανιχνεύει πολύ μικρές ποσότητες πρωτεϊνικών μορίων σε βιολογικά υγρά χρησιμοποιώντας αντίδραση αντιγόνου φασματοφωτόμετρο (spectrophotometer) έτσι έχουμε τη συγκέντρωση των νευροϊνιδίων σε pg/ml. 

Elisa (Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay)


  

Μελέτες στις οποίες έχει γίνει μέτρηση των Νευροϊνιδίων ελαφριάς αλύσου στο ΕΝΥ ασθενών με Πολλαπλή Σκλήρυνση στην αρχή της νόσου έχουν δείξει ότι όσο πιο μεγάλη ήταν η συγκέντρωση αυτών των νευροϊνιδίων στο ΕΝΥ, στην αρχή της νόσου, τόσο μεγαλύτερη ήταν η αναπηρία αυτών των ασθενών μετά από 15 χρόνια! Επίσης αυτοί οι ασθενείς παρουσίαζαν επιπλέον και μεγαλύτερη ατροφία του εγκεφάλου απ’ ότι οι ασθενείς που είχαν χαμηλά επίπεδα νευροϊνιδίων στο ΕΝΥ!

Πολύ πρόσφατα έχει αναπτυχθεί μία υπερευαίσθητη μέθοδος Elisa, η μέθοδος SIMOA (Single Molecular Array) στην οποία η ανίχνευση των μικρομορίων των νευροϊνιδίων με μέθοδο Elisa, γίνεται σε πλάκα (plate) με μικροκυψέλες (wells) της τάξης των fl (10-15 L). Σε κάθε μία από τις 200,000 μικροκυψέλες της πιο πάνω πλάκας, όταν η πρωτεΐνη ευρίσκεται σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις, περιέχεται ένα ή κανένα πρωτεϊνικό μόριο συνδεδεμένο με αντίσωμα. Έτσι η ανίχνευση σήματος με τη φασματομετρική μέθοδο είναι της τάξης του on/off (παρουσία χρώματος ή όχι)! Έτσι με αυτή τη μέθοδο η αναλυτική ευαισθησία για τα Νευροϊνίδια είναι της τάξης των 0.62 pg/ml (σε σχέση με την κλασσική Elisa που είναι της τάξης των 7.8 pg/ml).

Με την ανάπτυξη της πιο πάνω υπερευαίσθητης μεθόδου SIMOA, μπορούμε πολύ εύκολα πλέον να μετρήσουμε την παρουσία των νευροϊνιδίων στο περιφερικό αίμα. Η συγκέντρωση των νευροϊνιδίων στο αίμα μπορεί να είναι μέχρι και εκατό φορές πιο μικρή από το ΕΝΥ, αλλά έχει γραμμική συσχέτιση με τα επίπεδα στο ΕΝΥ, έτσι η μέτρηση των νευροϊνιδίων στο αίμα αποτελεί μια πολύ απλή και εύκολη πλέον διαδικασία για να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα νευροϊνίδια στην Πολλαπλή Σκλήρυνση.

   
Η παρουσία των νευροϊνιδίων στο αίμα των υγιών ανθρώπων είναι φυσιολογικό φαινόμενο και μάλιστα η συγκέντρωσή τους αυξάνεται ανά δεκαετία της ζωής.


  
Μετρώντας λοιπόν τη συγκέντρωση των νευροϊνιδίων στο αίμα των ασθενών με Πολλαπλή Σκλήρυνση έχουμε πολύ ενδιαφέροντα αποτελέσματα όσον αφορά στη μελέτη της διάγνωσης και της πρόγνωσης της νόσου αλλά και στην ανταπόκριση στη θεραπεία και στην πορεία της νόσου.

Ασθενείς με ακτινολογική εικόνα Πολλαπλής Σκλήρυνσης αλλά χωρίς συμπτώματα (Ακτινολογικά Μεμονωμένο Σύνδρομο- RIS: Radiologically Isolated Syndrome) και υψηλά επίπεδα νευροϊνιδίων στο αίμα, έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να εκδηλώσουν συμπτωματολογία Πολλαπλής Σκλήρυνσης στα επόμενα πέντε χρόνια! Το ίδιο θα δούμε και στους ασθενείς με το πρώτο σύμπτωμα της Πολλαπλής Σκλήρυνσης (Κλινικά Μεμονωμένο Σύνδρομο- CIS: Clinically Isolated Syndrome). Οι ασθενείς με τα υψηλότερα επίπεδα νευροϊνιδίων στο αίμα στη διάγνωση έχουν και τις μεγαλύτερες πιθανότητες η νόσος να προχωρήσει γρηγορότερα. Επίσης οι ασθενείς με Υποτροπιάζουσα Πολλαπλή Σκλήρυνση και υψηλά επίπεδα νευροϊνιδίων στο αίμα, εμφανίζουν μεγαλύτερη πιθανότητα να αλλάξουν μορφή της νόσου, σε Δευτροπαθώς Προϊούσα Πολλαπλή Σκλήρυνση και σε συντομότερο χρονικό διάστημα απ’ ότι στη φυσική εξέλιξη της νόσου. 

Τα νευροϊνίδια ελαφριάς αλύσου αρχίζουν να αυξάνονται αρκετές εβδομάδες πριν από  μία υποτροπή της νόσου και παρουσιάζουν τη μέγιστη αύξησή τους περίπου στις δύο βδομάδες μετά την έναρξη των συμπτωμάτων της υποτροπής και παραμένουν σε υψηλά επίπεδα μέχρι και τέσσερις μήνες μετά από την υποτροπή.
Τα νευροϊνίδια αυξάνονται όσο αυξάνονται και οι εστίες απομυελίνωσης στη Μαγνητική Τομογραφία, τόσο στον Εγκέφαλο, όσο και στο Νωτιάιο Μυελό. Τα νευροϊνίδια στο αίμα αυξάνονται επίσης και με την αύξηση της αναπηρίας των ασθενών.

Τα νευροϊνίδια στο αίμα σε ασθενείς με Υποτροπιάζουσα Πολλαπλή Σκλήρυνση είναι περισσότερα από ότι στους αντίστοιχους υγιείς ανθρώπους. Επίσης τα νευροϊνίδια στις προϊούσες μορφές της Πολλαπλής Σκλήρυνσης (Πρωτοπαθώς και Δευτεροπαθώς Προϊούσα Πολλαπλή Σκλήρυνση) είναι σε πιο υψηλές συγκεντρώσεις από ότι στην Υποτροπιάζουσα Πολλαπλή Σκλήρυνση.

Τα περισσότερα από τα νεότερα φάρμακα που χρησιμοποιούμε σήμερα στη θεραπεία της Πολλαπλής Σκλήρυνσης μειώνουν τα επίπεδα των αυξημένων νευροϊνιδίων στο αίμα σε σημαντικό βαθμό.

Ποια είναι, λοιπόν, η γνώση μας σήμερα για αυτά τα νευροϊνίδια ελαφριάς αλύσου; Τα νευροϊνίδια μπορούν πολύ εύκολα και επαναλαμβανόμενα να μετρηθούν στο αίμα των ασθενών με Πολλαπλή Σκλήρυνση. Η συγκέντρωση των νευροϊνιδίων αντανακλά άμεσα τη συγκέντρωση των νευροϊνιδίων στο ΕΝΥ. Σε μελέτες τόσο σε υγιείς ανθρώπους όσο και στους ασθενείς με Πολλαπλή Σκλήρυνση η συγκέντρωσή τους στο αίμα συσχετίζεται άμεσα με την ηλικία (αυξάνονται), όχι όμως με το φύλο. Τα νευροϊνίδια είναι αυξημένα στο αίμα των ασθενών με Πολλαπλή Σκλήρυνση σε σχέση με αντίστοιχα υγιή άτομα. Συσχετίζονται άμεσα και αυξάνονται με την ανάπτυξη καινούριων εστιών Τ1 με πρόσληψη σκιαγραφικού ή/και με την αύξηση των Τ2 εστιών στη Μαγνητική Τομογραφία τόσο του Εγκεφάλου όσο και του Νωτιαίου Μυελού. Τα νευροϊνίδια αυξάνονται στις υποτροπές (παροδικά) αλλά παραμένουν σε υψηλά επίπεδα στην επιδείνωση της αναπηρίας των ασθενών με Πολλαπλή Σκλήρυνση μετά από υποτροπή. Είναι σαφώς σε υψηλότερα επίπεδα όταν παρατηρείται σταδιακή αύξηση της αναπηρίας των ασθενών, όπως αυτή καταγράφεται στην κλίμακα αξιολόγησης της αναπηρίας EDSS (Expanded Disability Status Scale). Τα νευροϊνίδια όταν στην αρχή της νόσου είναι αρκετά αυξημένα, αυτή η κατάσταση  συσχετίζεται με αυξημένη πιθανότητα για μελλοντικές υποτροπές, μελλοντικά πιο σύντομη μετάβαση σε Δευτεροπαθή Προϊούσα Πολλαπλή Σκλήρυνση καθώς επίσης και με αυξημένη συσχέτιση με μελλοντικά μεγαλύτερη ατροφία εγκεφάλου ή/και αναπηρία!

Τα νεότερα και πολύ αποτελεσματικά φάρμακα που χρησιμοποιούμε σήμερα στη θεραπεία της Πολλαπλής Σκλήρυνσης μειώνουν σημαντικά τη συγκέντρωση των νευροϊνιδίων στο αίμα! Αυτή η μείωση συσχετίζεται με μειωμένη δραστηριότητα της νόσου στη Μαγνητική Τομογραφία (καινούριες T1 εστίες με πρόσληψη σκιαγραφικού και καινούριες Τ2 εστίες) όπως επίσης και με τη μείωση των υποτροπών και της προόδου της αναπηρίας των ασθενών.

Ποια είναι όμως τα πρακτικά προβλήματα τα οποία υπάρχουν ακόμα σήμερα ώστε η συμπερίληψη της μελέτης των νευροϊνιδίων ως ένα πολύ αξιόπιστο βιοδείκτη της νευροεκφύλισης στην Πολλαπλή Σκλήρυνση να μην είναι ένα απλό καθημερινό εργαλείο; Τα νευροϊνίδια δεν είναι πρωτεϊνικά μόρια εξειδικευμένα για την Πολλαπλή Σκλήρυνση. Σε κάποιους ασθενής, τα επίπεδα τους στο αίμα, δεν διαφέρουν και πολύ από αντίστοιχα σε υγιείς ανθρώπους. Η ηλικία, αλλά και άλλες νευρολογικές παθήσεις ή και καταστάσεις που μπορεί να συνυπάρχουν στους ασθενείς με Πολλαπλή Σκλήρυνση, μπορεί να προκαλούν και αυτές κάποια αύξηση στη συγκέντρωση των νευροϊνιδίων στο αίμα. Μπορεί να γνωρίζουμε ότι η δημιουργία των καινούριων εστιών φλεγμονής τόσο στον εγκέφαλο όσο και στο νωτιαίο μυελό να συσχετίζονται με αύξηση της συγκέντρωσης των νευροϊνιδίων στο αίμα, αλλά πόσο μεγάλη ή μικρή θα είναι αυτή η αύξηση έχει σίγουρα σχέση με το μέγεθος της εστίας και το που εντοπίζεται αυτή η καινούρια εστία: αν είναι δηλαδή κοντά ή μακριά από το ΕΝΥ στο οποίο θα διοχετευτούν τα νευροϊνίδια!

Τέλος, θα πρέπει να τελειοποιηθούν και να δοκιμαστούν οι νέες αυτές μέθοδοι μέτρησης των νευροϊνιδίων. Να τεθούν κάποιες κοινές πρακτικές εφαρμογής και ερμηνείας των αποτελεσμάτων ώστε να έχουμε συγκρίσιμα αποτελέσματα από διάφορα εργαστήρια. Θα πρέπει σε κάθε πληθυσμό να μετρηθούν και να καθοριστούν τα φυσιολογικά επίπεδα των νευροϊνιδίων σε υγιείς ανθρώπους ανά 5-ετία ή 10-ετία και να καθοριστούν οι μέσες τιμές και οι αποκλίσεις τους σε κάθε χρονική περίοδο, έτσι ώστε να μπορούμε διεθνώς να ερμηνεύουμε οποιοδήποτε αποτέλεσμα με την ίδια διαδικασία και πρακτική. Επίσης θα πρέπει να καθοριστούν επίσημες οδηγίες που να αφορούν στις διαδικασίες, στα επίπεδα των φυσιολογικών και παθολογικών αποτελεσμάτων και στην ερμηνεία αυτών.

Στο Ινστιτούτο Νευρολογίας και Γενετικής Κύπρου, το τμήμα Νευροανοσολογίας σε συνεργασία με το Τμήμα Μοριακής Ιολογίας, έχουμε ξεκινήσει ένα ερευνητικό πρόγραμμα στο πλαίσιο του οποίου θα προσπαθήσουμε να αναπτύξουμε μια βελτιωμένη μέθοδο (Elisa) ανίχνευσης και προσδιορισμού των επιπέδων των νευροϊνιδίων ελαφριάς αλύσου στο αίμα υγιών ατόμων και ασθενών με Πολλαπλή Σκλήρυνση, σε συνεργασία με το εξωτερικό στο οποίο θα γίνεται παράλληλη ανίχνευση και προσδιορισμός των ίδιων των νευροϊνιδίων στα δείγματά μας με τη μέθοδο SIMOA. Ευελπιστούμε στο να καρποφορήσουν οι προσπάθειες μας και να καταλήξουμε με μια αρκετά πιο φθηνή και ευαίσθητη μέθοδο μελέτης των νευροϊνιδίων ώστε στη συνέχεια να το εφαρμόσουμε σε μεγαλύτερο αριθμό τόσο υγιών ανθρώπων όσο και ασθενών με διαφορετικές νευρολογικές παθήσεις. Επίσης παράλληλα προσπαθούμε να διερευνήσουμε κατά πόσον μπορούμε να διαχωρίσουμε και να διακρίνουμε τα διάφορα νευροϊνίδια σε σχέση με την προέλευσή τους, δηλαδή αν προέρχονται από διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου όπως για παράδειγμα στη νόσο Alzheimer, στη νόσο του Πάρκινσον, στην Πολλαπλή Σκλήρυνση κλπ. 

 

Μάριος Παντζαρής, Ανώτερος Νευρολόγος,
Επικεφαλής Τμήματος Νευροανοσολογίας,
Καθηγητής Σχολής Μοριακής Ιατρικής,
Ινστιτούτο Νευρολογίας & Γενετικής Κύπρου

Related Articles
winner