Brain–Immune Interactions and Neuroinflammation After Traumatic Brain Injury

Abstract

Traumatic brain injury (TBI) is the principal cause of death and disability in children and young adults. Clinical and preclinical research efforts have been carried out to understand the acute, life-threatening pathophysiological events happening after TBI. In the past few years, however, it was recognized that TBI causes significant morbidity weeks, months, or years after the initial injury, thereby contributing substantially to the overall burden of TBI and the decrease of life expectancy in these patients. Long-lasting sequels of TBI include cognitive decline/dementia, sensory-motor dysfunction, and psychiatric disorders, and most important for patients is the need for socio-economic rehabilitation affecting their quality of life. Cerebrovascular alterations have been described during the first week after TBI for direct consequence development of neuroinflammatory process in relation to brain edema. Within the brain–immune interactions, the complement system, which is a family of blood and cell surface proteins, participates in the pathophysiology process. In fact, the complement system is part of the primary defense and clearance component of innate and adaptive immune response. In this review, the complement activation after TBI will be described in relation to the activation of the microglia and astrocytes as well as the blood–brain barrier dysfunction during the first week after the injury. Considering the neuroinflammatory activity as a causal element of neurological handicaps, some major parallel lines of complement activity in multiple sclerosis and Alzheimer pathologies with regard to cognitive impairment will be discussed for chronic TBI. A better understanding of the role of complement activation could facilitate the development of new therapeutic approaches for TBI.

HMGB1-Mediated Neuroinflammatory Responses in Brain Injuries: Potential Mechanisms and Therapeutic Opportunities

“…TBI represents a complicated and heterogeneous condition caused by an external direct or indirect mechanical effect on the brain, resulting in the disruption of the physiological brain structure and function [32]. The severity of TBI depends mainly on the level of consciousness and is clinically evaluated by the Glasgow Coma Scale (GCS), which categorizes TBI severity into mild, moderate, or severe [33].…”

Traumatic Brain Injury and Neuroinflammation: Review of the Main Biomarkers

“…Они защищают здоровые ткани головного мозга от воздействия токсинов повреждённого вещества мозга, образуя глиальный рубец [2,6]. Но при этом они также выделяют хемокины, цитокины, активные формы кислорода, металлопротеиназу-9, вызывая воспаление и увеличение проницаемости гематоэнцефалического барьера [2,13]. Кроме того, глиальный рубец может как способствовать, так и препятствовать регенерации повреждённой ткани [6,13].…”

“…Уровни различных металлопротеиназ в некоторых случаях могут служить в качестве биомаркера воспаления. Активация матриксных металлопротеиназ изменяет белки внеклеточного матрикса и способствует изменению проницаемости гематоэнцефалического барьера и дисфункции нервно-сосудистой системы [13]. Анализ внеклеточной мозговой жидкости у пациентов с тяжёлой черепномозговой травмой показал, что в первую очередь повышается экспрессия матриксных металлопротеиназ-8, -9, затем матриксных металлопротеиназ-2, -3 и, наконец, матриксной металлопротеиназы-7 [26].…”

“…Предполагается, что посттравматические воспалительные цитокины, включая интерлейкин-1α, интерлейкин-2 и фактор некроза опухоли-α, усиливают транскрипцию матриксных металлопротеиназ-8 и -9 в центральной нервной системе [14]. В статье V. Dinet et al [13] показано, что уровни матриксных металлопротеиназ-9 и -2 резко повышаются после черепно-мозговой травмы у грызунов [13]. Активность матриксной металлопротеиназы-3 увеличивается после черепно-мозговой травмы.…”

“…Активность матриксной металлопротеиназы-3 увеличивается после черепно-мозговой травмы. Возможно, она принимает участие в синаптическом ремоделировании [13].…”