#PAGE_PARAMS# #ADS_HEAD_SCRIPTS# #MICRODATA#

Možnosti regulace neuroimunitních a neuroendokrin­ních dějů pomocí fyzioterapie


Authors: G. Angelová 1;  M. Bičíková 2;  L. Kolátorová 2;  P. Kučera 3;  M. Grünerová Lippertová 1;  K. Řasová 1
Authors‘ workplace: Klinika rehabilitačního lékařství, 3. LF UK a FNKV v Praze 1;  Oddělení steroidů a proteofaktorů, Endokrinologický ústav v Praze 2;  Ústav imunologie, 3. LF UK v Praze 3
Published in: Cesk Slov Neurol N 2018; 81(4): 410-413
Category: Review Article
doi: https://doi.org/10.14735/amcsnn2018410

Overview

Článek přináší přehled o potenciálních možnostech fyzioterapie zasahovat do neuroendokrino-imunitního systému u nemocných s RS. Popisuje principy, které jsou ve fyzioterapii využívány tak, aby nastartovaly adaptační procesy imunitního a endokrin­ního systému.

Klíčová slova:
fyzioterapie – osa hypotalamus-hypofýza-kůra nadledvin – dehydroepiandrosteron– roztroušená skleróza – dlouhodobá potenciace – pohybová zátěž

Úvod

Současný výzkum se zabývá rozvojem imuno­-aktivních terapeutických přístupů v léčbě RS [1]. První pilotní studie ukazují, že jednou z možností aktivního ovlivňování neuroendokrino-imunitního systému je fyzioterapie. Zátěž/ cvičení [2– 4] a facilitační fyzioterapie [5] ovlivňují adaptační procesy imunitního a endokrin­ního systému u nemocných s RS. V tomto článku se věnujeme fyziologickým principům, které se ve fyzioterapii mohou k ovlivnění neuroendokrino-imunitního systému využít. Jde zatím o nespecifické působení, které by však mohlo významně zefektivnit léčbu nemocných s RS.

Imunitní systém a jeho odpověď na pohybovou zátěž

Pohybová aktivita v závislosti na intenzitě, trvání a pravidelnosti ovlivňuje přirozenou imunitu, funkci T lymfocytů a v malém množství i B lymfocytů a jejich zvýšenou sekreci do periferní krve. Během tělesné aktivity se mění i odpověď cytokinů prostřednictvím změn hemodynamiky a změn sekrece endokrin­ních hormonů [6]. Během cvičení vzrůstá počet imunitních buněk v periferním krevním oběhu. Dochází také k vyplavování natural kil­lers (NK) buněk. Koncentrace neutrofilů se během pohybové aktivity, ale i po jejím ukončení zvyšuje. Současně dochází ke změnám ve vzájemném poměru T buněk –  snižuje se počet Th lymfocytů (pomocné T lymfocyty) vůči cytotoxickým T lymfocytům (Tc) [6,7]. Po ukončení cvičení se ně­kte­ré složky imunitního systému, např. počty lymfocytů, NK buněk a lymphokine activated kil­ler (LAK) buněk, dle intenzity a trvání zátěže až na 6 h snižují. U neutrofilů, které tvoří až 50– 70 % z cirkulujících bílých krvinek, naopak přetrvává neutrofilie kompenzující snížení ostatních komponent imunitního systému [8].

Endokrin­ní systém v reakci na pohybovou zátěž

Pohybovou aktivitou je fyziologicky aktivována osa hypotalamus-hypofýza-kůra nadledvin (HPA), což vede ke změnám hladiny glukokortikoidů. Při náhlé intenzivní zátěži jsou glukokortikoidy schopny imunitní funkce zvyšovat, zatímco při pravidelné zátěži submaximální intenzity inhibovat –  potlačují produkci prozánětlivých cytokinů a podporují produkci protizánětlivých [9]. Během pohybové aktivity jsou aktivací sympatického nervového systému uvolňovány katecholaminy, zejména adrenalin a noradrenalin. Jejich vyplavení indukuje změny β-adrenergních receptorů [6,9,10].

Experimenty na zvířecích modelech prokázaly sníženou funkci osy HPA u krys s RS [11]. V humán­ní medicíně se v závislosti na typu a stadiu RS vyskytuje jak snížená, tak zvýšená funkce osy HPA. U relaps-remitentní formy RS byly zjištěny nižší hladiny glukokortikoidů a snížená senzitivita glukokortikoidních receptorů [9]. Dále byla u nemocných s RS prokázána signifikantně vyšší klidová hladina noradrenalinu. Odpověď adrenalinu a noradrenalinu na psychický stres se však oproti zdravým kontrolám neliší [12]. Reakce osy HPA na pravidelný trénink aerobního charakteru (8 týdnů, 2× týdně na 75 % maxima dosažené hodnoty ve wat­tech) byla u stabilizovaných pa­cientů s RS s nižším neurologickým deficitem podobná jako u zdravých dobrovolníků [2]. Koncentrace adrenokortikotropního hormonu, kortizolu, adrenalinu a noradrenalinu v klidu a v odpovědi na 30min zátěžový test se po pravidelném tréninku (60 % maximální spotřeba kyslíku [VO2 max]) u nemocných s RS nezměnily [3]. Pouze u nemocných s RS bez pravidelného tréninku se při zátěži ukázal trend k nižší cytokinové odpovědi, který není zcela typický pro prozánětlivou reakci (tumor nekrotizující faktor α a interleukin 10) [2].

Imunitní a endokrin­ní reakce ovlivňující plasticitu mozku

Pravidelná aerobní zátěž [11,13– 16] a fyzioterapie na neurofyziologickém podkladě [5] ovlivňují imunitní a endokrin­ní reakce, a tím i plasticitu mozku.

Podle dostupných poznatků pravidelná fyzická aktivita iniciuje molekulární a buněčné kaskády, které podporují a udržují plasticitu mozku. Pohybová aktivita indukuje expresi genů, které kódují brain-derived neurotrophic factor (BDNF) [13]. Tento faktor podporuje přežití a růst mnoha podtypů neuronů vč. glutamatergních neuronů [17]. Cvičení navíc podporuje vaskularizaci mozku, neurogenezi, funkční změny v neuronových strukturách a odolnost neuronů vůči poškození [10,13]. Aerobní trénink (8 týdnů, 2× týdně, intenzita 75 % maxima dosažené hodnoty ve wattech) u nemocných s RS vedl ke zvýšení hladiny klidové hodnoty BDNF i jeho hodnoty po zátěži [3,14] a ke zvýšení nerve growth factor (NGF) podobně jako u zdravých kontrol. Přechodné zvýšení BDNF při jednorázovém středně náročném cvičení by mohlo pomáhat neuronální regeneraci a plasticitě [14]. Dlouhodobé cvičení střední zátěže by mohlo vést k trvale zvýšené hladině neurotrofických látek v séru [14].

Pravidelné zatěžování submaximální intenzity vede u RS k podobným reakcím imunitního a endokrin­ního systému jako u zdravé populace a má příznivý vliv na průběh onemocnění. Tyto změny mohou být způsobeny imunomodulací při tréninku nebo kompenzací negativního vlivu dlouhodobé nízké aktivity [2].

Neurofyziologické vysvětlení efektu facilitační fyzioterapie

Facilitační fyzioterapie ovlivňuje imunitní a endokrin­ní systém pravděpodobně díky propojení mozečku s limbickým systémem (via Papezův okruh) [15– 18]. Facilitační fyzioterapie využívá různých senzomotorických technik (somatosenzorické stimuly –  taktilní, sluchové, zrakové podněty) v rozdílných posturálních pozicích, čímž stimuluje mozeček, a tím ovlivňuje i další systémy, mezi nimi i imunitní. Mimo jiné využívá základní mechanizmus učení a paměti –  dlouhodobou potenciaci (long-term potentiation; LTP), při které dochází k dlouhodobému zesílení synaptického přenosu mezi dvěma neurony jako výsledku jejich současné stimulace [19,20].

Zesílení přenosu spočívá jednak ve zvýšení koncentrace intracelulárního kalcia v postsynaptickém neuronu současně se zvýšením jeho citlivosti (tj. zvýšením počtu postsynaptických receptorů) [21,22]. Podstata LTP spočívá v tom, že krátkodobá vysokofrekvenční stimulace v ně­kte­ré ze tří hlavních hipokampálních drah vyvolá zvýšení synaptické aktivity, které přetrvává po dlouhou dobu [23].

 LTP je ve své podstatě přetrvávající synaptická aktivita, která může být navozena krátkodobou vysokofrekvenční stimulací hipokampálních neuronů. Má časnou a pozdní fázi [24].

Časná fáze LTP začíná okamžitě po tetanické stimulaci a trvá od 1 do 3 h. Tato fáze ke svému průběhu nevyžaduje syntézu proteinů a je navozena jednorázovou vysokofrekvenční stimulací.

Pozdní fáze LTP naproti tomu vyžaduje větší počet vysokofrekvenčních stimulací a přetrvává alespoň 24 h, přičemž je potřebná aktivace genů. Je blokována inhibitory proteosyntézy, inhibitory RNA syntézy a inhibitory proteinkinázy A. Tato pozdní fáze může být aktivována cyklickým adenosinmonofosfátem, jedním z druhých poslů, kteří stojí i u zrodu signálu aktivujícího geny v jádře.

V klidovém stavu je přenos signálu většinou neúspěšný a zdaří se jen ojediněle. Po stimulaci v časné fázi LTP je úspěšnost přenosu signálu mnohem větší. Časná fáze LTP je důsledkem zvýšení pravděpodobnosti uvolnění vezikul, aniž však musí být navýšen počet uvolňujících míst.

Při pozdní fázi LTP naopak dochází k nárůstu nových, uvolňovacích míst na presynaptických zakončeních a zároveň k tvorbě nových receptorů v dendritických trnech na postsynaptické buňce. To ve svém důsledku vede i ke zvýšení počtu synapsí [25].

Během LTP je současně s nervovým systémem aktivován i systém imunitní [26]. Ně­kte­ré molekuly, které se primárně podílejí na imunitních funkcích (např. cytokiny), také aktivně modulují synaptické paměťové procesy [27].

Navíc ionotropní či metabotropní glutamátové receptory aktivované při terapii jsou součástí jak neuronů, tak imunitních buněk, čímž může být modulována indukce LTP anebo ovlivněna funkčnost lymfocytů [15]. Somatosenzorické podněty využívané ve fyzioterapii aktivují (a regulují) mimo jiné cerebel­lum následně via hypothalamus –  paleocerebel­lum a neocerebel­lum a limbický systém [19], odtud pak přes osu HPA imunitní systém [9].

Úloha dehydroepiandrosteronu a jeho sulfátů u autoimunitních onemocnění

Výzkumy ukázaly, že dehydroepiandrosteron (DHEA) a jeho deriváty hrají významnou roli při rozvoji autoimunitních onemocnění [20]. DHEA je společně s jeho sulfátem jedním z nejhojněji zastoupených steroidních hormonů v lidském organizmu. Kromě kůry nadledvin je DHEA syntetizován v gliích mozku, a proto je společně s jeho metabolity řazen mezi neurosteroidy [28,29]. DHEA je důležitý endogen­ní neurohormon se širokou škálou bio­logických funkcí, z nichž nejdůležitější v patogenezi RS mohou být následující: snižuje zánětlivé procesy, moduluje buněčnou imunitu, má neuroprotektivní účinky, zlepšuje kognitivní funkce, posiluje paměť, chrání před apoptózou a antagonizuje účinky oxidačních látek a glukokortikoidů [28] a hraje roli při myelinizaci [30]. Snížené hladiny DHEA/ DHEA-sulfátu byly pozorovány u ně­kte­rých neurodegenerativních neuropsychiatrických poruch [23,24,28], rovněž u RS [25,31].

Mechanizmus neuroprotektivního účinku DHEA je nejčastěji vysvětlován pozitivní modulací GABAA a N-metyl-D-aspartátových (NMDA) receptorů. Za neuroprotektivními vlastnostmi DHEA mohou ovšem stát také jeho metabolity vznikající v mozku [27]. Jedná se především o metabolity oxidované či hydroxylované v poloze 7, konkrétně 7α-hydroxy-DHEA, 7β-hydroxy-DHEA nebo 7-oxo-DHEA) [32– 34]. Jejich imunoprotektivní, antiglukokortikoidní, antioxidační, antiapoptotické a neuroprotektivní účinky mohou značně přispívat k podobným účinkům původně přisuzovaným samotnému DHEA [23,27,28,35– 39].

Jeho neuroporotektivní role již byla dokumentována v několika studiích [40– 44]. V naší studii [5] jsme předpokládali, že pomocí facilitační fyzioterapie ovlivníme hladinu DHEA. Vycházeli jsme z výsledků studie [45,46], ve které došlo ke zvýšení hladiny DHEA (z 2,73 na 3,08 μmol/ l; p < 0,04) a signifikantnímu snížení hladiny hormonu kortizolu (z 804 na 304 nmol/ l; p < 0,00001) u žen po operaci štítné žlázy po komplexní lázeňské léčebné rehabilitační péči s fyzioterapií.

Závěr

Fyzioterapie má potenciál zasahovat přirozenými podněty do neuroendokrino-imunitního systému, a regulovat tak složité neuroimunitní děje v CNS. K tomu, aby tato možnost byla využita cíleně, bude potřeba realizovat ještě řadu vědeckých studií.

Článek byl podpořen granty 260388/SVV/2017 a Q37.

Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.

Přijato k recenzi: 28. 10. 2017

Přijato do tisku: 25. 6. 2018

Mgr. Gabriela Angelová

Klinika rehabilitačního lékařství

3. LF UK

Ruská 87, 100 00 Praha 10

e-mail: gabriela@list.sk


Sources

1. Di Filippo M, Sarchiel­li P, Picconi B et al. Neuroinflam­mation and synaptic plasticity: theoretical basis for a novel im­mune-centred therapeutic approach to neurological disorders. Trends Pharmacol Sci 2008; 29(8): 402–412. doi: 10.1016/j.tips.2008.06.005.

2. Heesen C, Gold SM, Hartmann S et al. Endocrine and cytokine responses to standardized physical stress in multiple sclerosis. Brain Behav Im­mun 2003; 17(6): 473–481.

3. Schulz KH, Gold SM, Witte J et al. Impact of aerobic train­­ing on im­mune-endocrine parameters neurotrophic factors quality of life and coordinative function in multiple sclerosis. J Neurol Sci 2004; 225(1–2): 11–18. doi: 10.1016/j.jns.2004.06.009.

4. Castel­lano V, Patel DI, White LJ. Cytokine responses to acute and chronic exercise in multiple sclerosis. J Appl Physiol (1985) 2008; 104(6): 1697–1702. doi: 10.1152/japplphysiol.00954.2007.

5. Rasova K, Dolezil D, Kalistova H et al. Physiother­apy as an im­munoactive ther­apy? A pilot study. Neuro Endocrinology Lett 2012; 33(1): 67–75.

6. Hof­fman-Goetz L, Pedersen BK. Exercise and the im­mune system: a model of the stress response? Im­munol Today 1994; 15(8): 382–387. doi: 10.1016/0167-5699(94)90177-5.

7. Walsh N, Gleeson M, Shephard RJ et al. Position statement. Part one: im­mune function and exercise. Exerc Im­munol Rev 2011; 17: 6–63.

8. Brines R, Hof­fman-Goetz L, Pedersen BK. Can you exercise to make your im­mune system fitter? Im­munol Today 1996; 17(6): 252–254.

9. Kern S, Ziems­sen T. Brain-im­mune com­munication psychoneuroim­munology of multiple sclerosis. Mult Scler 2008; 14(1): 6–21. doi: 10.1177/1352458507079657.

10. White LJ, Castel­lano V. Exercise and brain health – implications for multiple sclerosis: Part II – im­mune factors and stress hormones. Sports Med 2008; 38(3): 179–186.

11. Stef­ferl A, Linington C, Holsboer F et al. Susceptibility and resistance to experimental al­lergic encephalomyelitis: relationship with hypothalamic-pituitary-adrenocortical axis responsiveness in the rat. Endocrinology 1999; 140(11): 4932–4938. doi: 10.1210/endo.140.11.7109.

12. Heesen C, Schulz H, Schmidt M et al. Endocrine and cytokine responses to acute psychological stress in multiple sclerosis. Brain Behav Im­mun 2002; 16(3): 282–287. doi: 10.1006/brbi.2001.0628.

13. White LJ, Castel­lano V. Exercise and brain health – implications for multiple sclerosis: Part 1 – neuronal growth factors. Sports Med 2008; 38(2): 91–100.

14. Gold SM, Schulz KH, Hartmann S et al. Basal serum levels and reactivity of nerve growth factor and brain-derived neurotrophic factor to standardized acute exercise in multiple sclerosis and controls. J Neuroim­munol 2003; 138(1–2): 99–105.

15. Boldyrev AA, Carpenter DO, Johnson P. Emerg­­ing evidence for a similar role of glutamate receptors in the nervous and im­mune systems. J Neurochem 2005; 95(4): 913–918. doi: 10.1111/j.1471-4159.2005.03456.x.

16. Onat F, Cavdar S. Cerebel­lar con­nections: hypo­thalamus. Cerebel­lum 2003; 2(4): 263–269. doi: 10.1080/ 14734220310016187.

17. Cotman CW, Berchtold NC. Exercise: a behavioral intervention to enhance brain health and plasticity. Trends Neurosci 2002; 25(6): 295–301.

18. Zhu JN, Yung WH, Kwok-Chong Chow B et al. The cerebel­lar-hypothalamic circuits: potential pathways underly­­ing cerebel­lar involvement in somatic-visceral integration. Brain Res Rev 2006; 52(1): 93–106. doi: 10.1016/j.brainresrev.2006.01.003.

19. Molinari M, Filippini V, Leggio MG. Neuronal plasticity of inter­related cerebel­lar and cortical networks. Neuro­science 2002; 111(4): 863–870.

20. Bicikova M, Tal­lová J, Hill M et al. Serum concentrations of some neuroactive steroids in women suf­fer­­ing from mixed anxiety-depres­sive disorder. Neurochem Res 2000; 25(12): 1623–1627.

21. Daoudal G, Deban­ne D. Long-term plasticity of intrinsic excitability: learn­­ing rules and mechanisms. Learn Mem 2003; 10(6): 456–465. doi: 10.1101/lm.64103.

22. Cooke SF, Bliss TV. Plasticity in the human central nervous system. Brain 2006; 129(7): 1659–1673. doi: 10.1093/brain/awl082.

23. Hampl R, Hill M, Stárka L. DHEA metabolites dur­­ing the life span. In: Morfin R (ed). DHEA and the brain. London and New York: Taylor & Francis 2002.

24. El Kihel L. Oxidative metabolism of dehydroepiandrosterone (DHEA) and bio­logical­ly active oxygenated metabolites of DHEA and epiandrosterone (EpiA)-recent reports. Steroids 2012; 77(1–2): 10–26. doi: 10.1016/j.steroids.2011.09.008.

25. Tel­lez N, Comabel­la M, Julià E et al. Fatigue in progres­sive multiple sclerosis is as­sociated with low levels of dehydroepiandrosterone. Mult Scler 2006; 12(4): 487–494. doi: 10.1191/135248505ms1322oa.

26. Bains JS, Oliet SH. Glia: they make your memories stick! Trends Neurosci 2007; 30(8): 417–424. doi: 10.1016/j.tins.2007.06.007.

27. Baulieu E, Schumacher M. Progesterone as a neuroactive neurosteroid with special reference to the ef­fect of progesterone on myelination. Steroids 2000; 65(10–11): 605–612.

28. Stárka L, Dušková M, Hill M. Dehydroepiandroster­one: a neuroactive steroid. J Steroid Biochem Mol Biol 2015; 145: 254–260. doi: 10.1016/j.jsbmb.2014.03.008.

29. Corpéchot C, Robel P, Axelson M et al. Characterization and measurement of dehydroepiandrosterone sulfate in rat brain. Proc Natl Acad Sci U S A 1981; 78(8): 4704–4707.

30. Li A, Bigelow JC. The 7-hydroxylation of dehydroepiandrosterone in rat brain. Steroids 2010; 75(6): 404–410. doi: 10.1016/j.steroids.2010.02.003.

31. Kümpfel T, Then Bergh F, Friess E et al. Dehydroepiandrosterone response to the adrenocorticotropin test and the combined dexamethasone and corticotropin-releas­­ing hormone test in patients with multiple sclerosis. Neuroendocrinology 1999; 70(6): 431–438. doi: 10.1159/000054505.

32. Doostzadeh J, Cotil­lon AC, Benalychérif A et al. Inhibition studies of dehydroepiandrosterone 7α- and 7β-hydroxylation in mouse liver microsomes. Steroids 1998; 63(11): 608–614.

33. Doostzadeh J, Morfin R. Studies of the enzyme complex responsible for pregnenolone and dehydroepiandrosterone 7α-hydroxylation in mouse tis­sues. Steroids 1996; 61(10): 613–620.

34. Akwa Y, Morfin R, Robel P et al. Neurosteroid metabolism. 7 alpha-Hydroxylation of dehydroepiandroster­one and pregnenolone by rat brain microsomes. Biochem J 1992; 288(3): 959–964.

35. Morfin R, Lafaye P, Cotil­lon AC et al. 7a-Hydroxy-Dehydroepiandrosterone and Im­mune Response. Ann NY Acad Sci 2000; 917: 971–982.

36. Hampl R, Hill M, Sterzl I et al. Im­munomodulatory 7-hydroxylated metabolites of dehydroepiandrosterone are present in human semen. J Steroid Biochem Mol Biol 2000; 75: 273–276.

37. Pelis­sier MA, Trap C, Malewiak MI et al. Antioxidant ef­fects of dehydroepiandrosterone and 7alpha-hydroxy-dehydroepiandrosterone in the rat colon intestine and liver. Steroids 2004; 69(2): 137–144. doi: 10.1016/j.steroids.2003.12.006.

38. Akwa Y, Young J, Kabbadj K et al. Neurosteroids: bio­synthesis metabolism and function of pregnenolone and dehydroepiandrosterone in the brain. J Steroid Biochem Mol Biol 1991; 40(1–3): 71–81.

39. Jel­linck H, Croft G, McEwen BS et al. Metabolism of dehydroepiandrosterone by rodent brain cell lines: Relationship between 7-hydroxylation and aromatization. J Steroid Biochem Mol Biol 2005; 93(1): 81–86. doi: 10.1016/j.jsbmb.2004.11.008.

40. Bicikova M, Ripová D, Hill M et al. Plasma levels of 7-hydroxylated dehydroepiandrosterone (DHEA) metabolites and selected amino-thiols as discriminatory tools of Alzheimer‘s dis­ease and vascular dementia. Clin Chem Lab Med 2004; 42(5): 518–524. doi: 10.1515/CCLM.2004.088.

41. Morfin R, Stárka L. Neurosteroid 7-hydroxylation products in the brain. Int Rev Neurobio­l 2001; 46: 79–95.

42. Friess E, Schif­felholz T, Steckler T et al. Dehydroepiandrosterone – a neurosteroid. Eur J Clin Invest 2000; 30 (Suppl 3): 46–50.

43. Al­lolio B, Arlt W. DHEA treatment: myth or reality? Trends Endocrinol Metab 2002; 13(7): 288–294.

44. Schumacher M, Weil­l-Engerer S, Liere P et al. Steroid hormones and neurosteroids in normal and pathological ag­­ing of the nervous system. Prog Neurobio­l 2003; 71(1): 3–29.

45. Jandova D, Bicikova M, Hill M et al. Health resort treatment improved the neurosteroid profile in thyroidectomized women. Endocr Regul 2008; 42(1): 17–22.

46. Jandová D, Bičíková M, Čeřovská I et al. Hormonální změny u thyreoidektomovaných žen v rámci následné rehabilitační léčby. Rehabil Fyz Lék 2006; 13(1): 7–15.

Labels
Paediatric neurology Neurosurgery Neurology

Article was published in

Czech and Slovak Neurology and Neurosurgery

Issue 4

2018 Issue 4

Most read in this issue
Topics Journals
Login
Forgotten password

Enter the email address that you registered with. We will send you instructions on how to set a new password.

Login

Don‘t have an account?  Create new account

#ADS_BOTTOM_SCRIPTS#