Role of S100b protein and BDNF in immunopathogenesis of neuroinflammation in the patients with induced immunocompromised state

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Post-operation cognitive dysfunctions, related to mild manifestations of neurological pathology occuring after surgery, represent an important challenge for both fundamental and clinical medicine. The underlying phenomena of neuroinflammation are still poorly understood and discutable. The studies in immunopathogenesis of neuroinflammation may help in understanding the development of pathology and suggest ways to solve this problem. A special role for implementation of this process belongs to neuropeptides. Objective: to characterize immunopathogenesis of neuroinflammation in the individuals with immunocompromised state induced during aorto-coronary bypass surgery. A total of 110 patients with ischemic heart disease who underwent myocardial revascularization under extracorporeal circulation conditions were examined. Pathological neuroinflammation was recognized by development of postoperative cognitive dysfunction based on changing results of the cognitive examination (Montreal scale, MoCa test). The patients were tested before intervention, and on day 7 after surgery. According to the test results, all the patients were divided into 2 groups: (1) without signs of postoperative cognitive dysfunction and (2) with the mentioned signs. Venous blood was collected four times, on the day of surgery before the intervention, immediately after the surgery, 24 hours later, and on the 7th day after surgery. S100b and BDNF contents were determined in the venous blood serum. The baseline level of the S100b protein in the study groups did not differ from the reference values. After surgery, an increase in S100b was observed in both groups, but in patients with emerging postoperative cognitive dysfunction, these indexes were significantly higher. Despite a tendency for stabilization, the increased level of neuropeptides persisted 24 hours after the surgery; on the 7th day, the index was within the reference values, but in the 1st group it was lower than in the 2nd group. Prior to the operation, the BDNF level was significantly higher in the patients from group 1, compared with group 2. In the second group, the index was lower than the values obtained from the control group volunteers. After surgery, the values of BDNF in blood serum showed some differences: immediately after surgery, the level of neuropeptide was higher in patients without cognitive dysfunction. On day 7, the level of BDNF was within reference values, but in patients from group 2, the values were higher than in group 1.

About the authors

S. V. Knysh

Pacific State Medical University

Author for correspondence.
Email: immunolog.vl@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4571-1749

Sergey V. Knysh - PhD (Medicine), Assistant Professor, Department of Normal and Pathological Physiology, Pacific State Medical University.

690105, Vladivostok, Russkaya str., 57k, apt107.

Phone: 7 (995) 773-65-23.

Russian Federation

E. V. Markelova

Pacific State Medical University

Email: markev2010@mail.ru

Elena V. Markelova - PhD, MD (Medicine), Professor, Head, Department of Normal and Pathological Physiology, Pacific State Medical University.

690105, Vladivostok, Russkaya str., 57k, apt107.

Russian Federation

A. A. Zenina

Pacific State Medical University; Far Eastern Federal University

Email: zenina.aa@dvfu.ru

Alexandra A. Zenina - Postgraduate Student, Department of Normal and Pathological Physiology, Pacific State Medical University; Anesthesiologist-Resuscitator of Medical Center, Far Eastern Federal University.

Vladivostok.

Russian Federation

A. V. Kostushko

Pacific State Medical University

Email: avkostyushko@gmail.com

Anna V. Kostyushko - PhD (Medicine), Associate Professor, Department of Normal and Pathological Physiology, Pacific State Medical University.

690105, Vladivostok, Russkaya str., 57k, apt107.

Russian Federation

L. N. Fedyanina

Far Eastern Federal University

Email: fedyanina52@mail.ru

Ludmila N. Fedyanina - PhD, MD (Medicine). Professor, Department of Fundamental Medicine, School of Biomedicine, Far Eastern Federal University.

Vladivostok.

Russian Federation

References

  1. Кныш С.В., Маркелова Е.В., Симакова А.И., Караулов А.В. Показатели системы нейропептидов в острый период опоясывающего герпеса // Инфекция и иммунитет, 2020. Т. 10, № 2. С. 329-337.
  2. Alekseevich G.Y., Rodikov M.V., Marchenko A.V., Myalyuk P.A., Alekseevich G.V. Analysis of Post-Operative Cognitive Dysfunction after Different Methods of Aortocoronary Bypass Surgery. Neurosci. Behav. Physiol., 2019, Vol. 49, pp. 347-351.
  3. Borodinova A.A., Salozhin S.V. Differences in the biological functions of BDNF and proBDNF in the central nervous system. Neurosci. Behav. Physiol., 2017, Vol. 47, no. 3, pp. 251-265.
  4. Gueniot, L., Lepere, V, de Medeiros, G.F., Danckaert A., Flamant P, Le Dubal M., Langeron O., Goossens PL., Chretien F., Jouvion G. Muscle injury induces postoperative cognitive dysfunction. Sci. Rep., 2020, Vol. 10, no. 1, 2768. doi: 10.1038/s41598-020-59639-3.
  5. He X., Wen L.J., Cui C., Li D.R., Teng J.F. The significance of S100e protein on postoperative cognitive dysfunction in patients who underwent single valve replacement surgery under general anesthesia. Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci., 2017, Vol. 21, no. 9, pp. 2192-2198.
  6. Karege F., Bondolfi G., Gervasoni N., Schwald M., Aubry J.M., Bertschy G. Low brain-derived neurotrophic factor (BDNF) levels in serum of depressed patients probably results from lowered platelet BDNF release unrelated to platelet reactivity. Biol. Psychiatry, 2005, Vol. 57, no.9, pp. 1068-1072.
  7. Saxena A.K, Lakshman K., Sharma T., Gupta N., Banerjee B.D., Singal A. Modulation of serum BDNF levels in postherpetic neuralgia following pulsed radiofrequency of intercostal nerve and pregabalin. Pain Manag., 2016, Vol. 6, no. 3, pp. 217-227.
  8. Shubayev V., Strongin A., Yaksh T. Role of myelin auto-antigens in pain: a female connection. Neural Regen. Res., 2016. Vol. 11, no. 6, pp. 890-891.
  9. Vutskits L. Predicting postoperative brain function from the blood: is there a role for biomarkers? Br. J. Anaesth., 2017, Vol. 119, no. 2, pp. 291-293.
  10. Xie S., Yu L., Zhou M., Liu L., Lei D., Han C. Association between BDNF rs6265 polymorphisms and postoperative cognitive dysfunction in Chinese Han Population. Brain Behav., 2020, Vol. 10, no. 10, e01800. doi: 10.1002/brb3.1800.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2021 Knysh S.V., Markelova E.V., Zenina A.A., Kostushko A.V., Fedyanina L.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».