Рассеянный склероз (РС) — хроническое аутоиммунное демиелинизирующее заболевание центральной нервной системы (ЦНС) с широким спектром клинических проявлений. В патогенезе РС главную роль играют механизмы иммунопатологических реакций и развивающихся параллельно нейродегенеративных изменений. Несмотря на то что иммуноопосредованные механизмы считаются наиболее важными факторами нейровоспалительных заболеваний, все больше данных свидетельствует о том, что у пациентов с РС присутствует энергетическая недостаточность тканей ЦНС, вызванная гипоперфузией и гипоксией. Этот энергетический кризис является причиной повреждения олигодендроцитов, запускающих процессы хронической демиелинизации и атрофии головного мозга [1, 2]. Сетчатка — одна из наиболее легко доступных для визуализации внутренних структур, которая является частью ЦНС (содержит слой нервных волокон сетчатки — RNFL и слой ганглиозных клеток — GCL, определяющие передачу визуальной информации). В последние годы оптическая когерентная томография (ОКТ) продемонстрировала возможности неинвазивного мониторинга нейродегенеративных заболеваний [3]. Рядом исследователей диагностировано снижение толщины RNFL, GCL и внутреннего плексиформного слоя сетчатки (GCL+IPL) у пациентов с РС по сравнению со здоровым контролем [4]. Благодаря этому методу сетчатка и зрительный нерв признаны моделью корреляции нейродегенерации и инвалидности при РС; показан его потенциал в качестве инструмента ранней диагностики [5].

Передний отдел зрительного анализатора является одной из наиболее метаболически активных структур в организме человека и, соответственно, имеет высокую скорость перфузии и возможности адаптации к происходящим изменениям [6]. Ретинохориоидальная микроциркуляторная система легко доступна для клинической и морфологической оценки, внедрение ОКТ-ангиографии (ОКТ-А) предоставило новые возможности для изучения ретинального и хориоидального кровообращения. ОКТ-А может рассматриваться в качестве альтернативного количественного метода определения повреждения сетчатки и зрительного нерва, учитывая корреляции между выраженностью дегенеративных изменений и уровнем перфузии при ряде нейродегенеративных заболеваний [7].

Цель исследования — изучение основных изменений микроциркуляции сетчатки у пациентов с РС и их взаимосвязи с типом течения заболевания.

Материал и методы

Исследование выполнено на базе офтальмологического отделения и областного центра РС ГБУЗ НСО «ГНОКБ» и носило проспективный характер. В исследование включено 159 пациентов (318 глаз) с установленным диагнозом РС. Группы исследования были сопоставимы по возрасту и степени функциональных нарушений согласно критериям расширенной шкалы оценки степени инвалидизации (Expanded Disability Status Scale, EDSS). Все пациенты не имели установленной группы инвалидности, выраженность нарушений не превышала 5 баллов по EDSS.

Критерии исключения: нарушение прозрачности оптических сред, максимально корригированная острота зрения (МКОЗ) <0,01, сфероэквивалент более ±6,0 дптр, наличие глазных заболеваний любой этиологии, включая глаукому, патологию витреомакулярного интерфейса, неспособность получения адекватного качества ОКТ-изображения (оценка качества сканирования <6/10 или наличие значимого артефакта), наличие других неврологических заболеваний и инвалидности по шкале EDSS.

Пациенты были разделены на четыре основные группы в зависимости от длительности и типа течения заболевания: 1-я группа — 37 пациентов (74 глаза; 23,27%) с РС с ремиттирующим течением (РРС) длительностью менее года; 2-я группа — 47 пациентов (94 глаза; 29,56%) с РРС длительностью от 1 года до 10 лет; 3-я группа — 44 пациента (86 глаз; 27,05%) с РРС длительностью больше 10 лет; 4-я группа — 32 пациента (64 глаза; 20,12%) с РС с вторично-прогрессирующим течением (ВПРС).

Внутри групп выделены подгруппы в зависимости от отсутствия (подгруппы типа «a») и наличия (подгруппы типа «b») в анамнезе оптического неврита (ОН). Распределение между подгруппами сложилось следующим образом: подгруппа 1a — 22 пациента (44 глаза; 13,84%); подгруппа 1b — 15 пациентов (30 глаз; 9,43%); подгруппа 2a — 28 пациентов (56 глаз; 17,61%); подгруппа 2b — 19 пациентов (38 глаз; 11,95%); подгруппа 3a — 25 пациентов (49 глаз; 15,41%); подгруппа 3b — 19 пациентов (37 глаз; 11,63%); подгруппа 4a — 17 пациентов (34 глаза; 10,69%); подгруппа 4b — 15 пациентов (30 глаз; 9,43%). Исходные клинико-демографические характеристики представлены в табл. 1.

Таблица 1. Исходные клинико-демографические характеристики пациентов

Примечание. n — число глаз; p<0,05.

В рамках исследования проведено полное офтальмологическое обследование, включающее визометрию с определением рефракции и МКОЗ (авторефрактокератометр URK-800F Unicos, Южная Корея), биомикроскопию, тонометрию по Маклакову, фоторегистрацию глазного дна (Topcon-TRC-50DX, Япония). ОКТ и ОКТ-А проводили на аппарате Cirrus 5000 Angioplex (Carl Zeiss Meditec, США) с использованием протоколов сканирования: Macula cube 512×128, Optic disk cube 200×200, Angiography 3×3 mm, Angiography 6×6 mm, ONH Angiography 4.5×4.5 mm.

Оцениваемые показатели микроциркуляции по протоколу Angiography 3×3 mm — площадь фовеолярной аваскулярной зоны (foveal avascular zone, FAZ; измерения проводились автоматически при помощи программного обеспечения). По протоколу Angiography 6×6 mm исследовались показатели поверхностного капиллярного сплетения в макулярной области (верхняя граница исследуемого среза проходила на уровне 3 мкм ниже поверхности внутренней пограничной мембраны, нижняя — на уровне 15 мкм ниже внутреннего плексиформного слоя): средняя плотность перфузии (wiPD, %) определяется как доля площади, занимаемой сосудами, от всей площади измеряемой зоны/сектора; средняя плотность сосудов (wiVD, мм/мм²) определяется как общая длина перфузированного сосудистого русла во всей зоне сканирования; плотность перфузии (perfusion density, PD) во внутреннем (inner mean PD) и внешнем (outer mean PD) кольцах; плотность сосудов (vessel density, VD) во внутреннем (inner mean VD) и внешнем (outer mean VD) кольцах (разделение на зоны исследования представлено в соответствии с сеткой ETDRS, состоящей из центрального, внутреннего и внешнего колец диаметром до 1 мм, от 1 до 3 мм и от 3 до 6 мм соответственно, разделенных на четыре квадранта: верхний, нижний, височный и носовой; рис. 1).

Рис. 1. Сегментация парафовеолярной области при исследовании ОКТ-А (Cirrus 5000 Angioplex, Carl Zeiss Meditec, США).

Внутреннее кольцо (inner mean) — синий оттенок; наружное кольцо (outer mean) — желтый оттенок.

По протоколу ONH Angiography 4.5×4.5 mm исследовали два показателя: площадь, занятую сосудами (peripapillary vessel density), выраженную в процентах от общей исследуемой площади, и среднее значение амплитуды декорреляции (peripapillary flow index). Область исследования — окружность в 700 мкм с отступом от наружной границы диска зрительного нерва (ДЗН) на глубину 100 мкм. Оценивались общая средняя плотность перфузии перипапиллярного радиального сплетения (peripapilary PD, ppwiPD) и по секторам (верхний — ppPD_в, височный — ppPD_вис, нижний — ppPD_н, носовой — ppPD_нос), общий средний индекс кровотока перипапиллярной сосудистой сети (peripapilary Flow index, ppwiF) и по секторам (ppF_в, ppF_вис, ppF_н, ppF_нос) Показатели рассчитывались автоматически с помощью встроенного программного обеспечения (рис. 2).

Рис. 2. Пример протокола сканирования ONH Angiography 4,5×4,5 мм.

Для обработки полученных данных были использованы пакеты программ Office Std. 2007 (Excel 2007) и Statistica 6.0. Показатели, имеющие нормальное распределение, описывались с помощью средних арифметических величин (M) и стандартных отклонений (SD). Сравнение двух групп по количественному показателю, имеющему нормальное распределение, при условии равенства дисперсий выполнялось с помощью t-критерия Стьюдента. Сравнение двух групп по количественному показателю, распределение которого отличалось от нормального, выполнялось с помощью U-критерия Манна—Уитни. Статистические гипотезы проверяли при критическом уровне значимости, равном 0,05, т.е. различие считалось статистически достоверным при уровне значимости меньше 0,05. Статистические взаимосвязи изучали путем расчета коэффициентов корреляции Спирмена (r). Сила взаимосвязи определялась как очень слабая при значении r от 0 до 0,3, слабая — при r от 0,3 до 0,5, умеренная — при r от 0, 5 до 0,7, сильная — при r от 0,7 до 0, 9 и очень высокая — при r от 0,9 до 1.

Данное исследование было проведено в соответствии с принципами Хельсинкской декларации на основании подписанного пациентами информированного добровольного согласия, одобренного этическим комитетом организации.

Результаты

При анализе микроциркуляторных показателей (табл. 2) не выявлено статистически значимых различий площади фовеолярной аваскулярной зоны. Анализ изменений микроциркуляции макулярной области выявил тенденцию к снижению плотности сосудов и плотности перфузии по мере развития заболевания и перехода в более тяжелый тип течения с минимальными значениям как общих показателей, так и по секторам у пациентов с ВПРС (группа 4) и наибольшей выраженностью в подгруппе с ОН (4b wiVD = 16,06±3,65 мм/мм²; 4b wiPD = 39,38±9,46%).

Таблица 2. Сравнительный анализ показателей микроциркуляции сетчатки и ДЗН в группах исследования

Примечание. n — число глаз; p<0,005.

Аналогичные результаты выявлены при исследовании перфузии перипапиллярной области. При внутригрупповом сравнении во всех группах более низкие значения зафиксированы у пациентов с ОН, с максимальным снижением показателя при ВПРС (подгруппа 4b — ppwiPD = 44,06±3,09%). При анализе плотности перфузии по секторам минимальные значения зафиксированы в верхнем сегменте, за исключением подгрупп 2a и 3a, где этот показатель имел минимальные значения в носовом сегменте (43,8±2,25 и 43,4±6,25% соответственно). Таким образом, пациенты с ВПРС имели наименьшие показатели индекса кровотока как в целом в перипапиллярной области (0,41±0,05), так и по секторам с уменьшением показателя в подгруппах с ОН.

Более низкие значения показателей, определяющих развитие гипоперфузии по мере прогрессирования РС и тяжести его течения, наиболее выраженные у пациентов с ОН в анамнезе, являются подтверждением прогрессирующего развития нейродегенерации, сопровождающейся уменьшением потребности сетчатки в кислороде и кровоснабжении.

При анализе взаимосвязей между микроваскулярными и структурными показателями с EDSS (табл. 3) только wiVD показал сильные корреляционные значения, достигая максимума в подгруппе 4a (r=0,62; p<0,001), при этом внутригрупповой анализ не выявил сильных корреляций в группах с перенесенным ОН. Необходимо отметить, что все показатели, определяющие нарушения микроциркуляции, значимо коррелировали с макулярным объемом, GCL+IPL и RNFL. Заслуживает внимания сильная корреляционная взаимосвязь между макулярным объемом и индексом кровотока, которая подтверждает снижение скорости и интенсивности кровотока в области ДЗН при уменьшении макулярного объема. Полученные высокие взаимосвязи могут быть подтверждением обеднения микроциркуляции вследствие потери ретинальной ткани, которые определяют роль развития гипоксических механизмов как триггерных на ранних стадиях развития РС, так и являющихся следствием продолжающихся процессов нейродегенерации при прогрессировании заболевания.

Таблица 3. Результаты корреляционного анализа

Примечание. n — число глаз; * — p<0,01; ** — p<0,05.

Обсуждение

Учитывая многообразие неспецифических клинических проявлений РС, поражающих в первую очередь молодое трудоспособное население, проблема ранней диагностики может рассматриваться как приоритетная. Диагностика РС строится на основе результатов магнитно-резонансной томографии, лабораторных и клинических исследований. Однако изучение патофизиологических механизмов заболевания, которые включают структурные и микроваскулярные изменения, являющиеся проявлениями воспаления и нейродегенерации, позволяет рассматривать другие методы диагностики как инструмент для выявления и верификации ранних диагностических маркеров РС. Общеизвестна роль комплекса воспалительных и нейродегенеративных процессов, лежащих в основе развития РС, но в настоящее время все больше внимания уделяется изучению триггерных факторов и промежуточных звеньев патогенеза. Рассматривается роль гипоксии: воспаление при РС провоцирует развитие эндотелиальной дисфункции, снижает вазореактивность и способствует лейкостазу. Повышенная метаболическая потребность воспалительных клеток может превышать возможности насыщения кислородом, что индуцирует гипоксию, которая, в свою очередь, усугубляет воспаление, способствуя формированию порочного круга «гипоксии—воспаления».

Недавние данные свидетельствуют о том, что окислительное повреждение опосредует демиелинизацию и нейродегенерацию в головном мозге при РС. Окислительное повреждение может вызвать митохондриальную дисфункцию и последующую энергетическую недостаточность — гистотоксическую, или «виртуальную» гипоксию [8, 9]. Этот процесс может усиливаться при истинной гипоксии за счет увеличения потребления энергии вокруг воспаленных сосудов, а последствия энергетической недостаточности усиливаются в областях с низкими артериальной перфузией и снабжением кислородом [10]. На ранних стадиях РС очаги формируются в любом участке головного мозга, но некоторые из этих ранних очагов исчезают за счет разрешения отека и ремиелинизации, тогда как очаги, локализованные в участках с низкой перфузией крови, сохраняются за счет более высокой степени повреждения тканей [11]. Кроме того, на прогрессирующих стадиях заболевания окислительное повреждение и повреждение митохондрий усиливаются под действием факторов, не связанных с воспалительными процессами, таких как активация микроглии, связанная с возрастом и заболеванием, а также делеция митохондриальных генов или накопление железа в стареющем человеческом мозге [12]. Таким образом, низкие перфузия крови и напряжение кислорода могут более серьезно усиливать повреждение тканей при поражениях, сформировавшихся на прогрессирующей стадии, чем при поражениях, возникающих на более ранних стадиях заболевания.

Клинические, радиологические и гистологические исследования последних лет подтверждают развитие гипоксии и гипоперфузии в ЦНС у больных РС. Так, изменения при РС часто гистологически аналогичны выявляемым при ишемическом инсульте [13, 14]. В нескольких исследованиях выявлено снижение мозгового кровотока у пациентов с РС даже при отсутствии структурных повреждений [15]. Гипоперфузия при РС может быть выявлена на самых ранних стадиях течения заболевания, поскольку снижение скорости перфузии было обнаружено у пациентов с клинически изолированным синдромом [16]. Кроме того, у пациентов с РС повышен риск ишемической болезни сердца и инсульта, что указывает на дополнительную восприимчивость к микрососудистым повреждениям [17]. Эти данные позволяют предположить, что гипоксия и гипоперфузия могут быть причиной деполяризации нейронов в острой стадии и повреждения олигодендроцитов с последующей демиелинизацией при длительном течении и прогрессировании РС. Неясным по-прежнему остается вопрос, является ли это первичным процессом, представляющим собой причинный фактор в механизме заболевания, или вторичным, представляющим собой результат снижения метаболических потребностей в атрофированной ткани.

Сочетание ОКТ и ОКТ-А дает возможность изучения временных закономерностей сосудистых изменений и структурной атрофии слоев сетчатки. В систематическом обзоре S. Mohammadi и соавторов, которые проанализировали результаты 18 исследований, включавших измерения ОКТ-А с анализом количественных показателей у пациентов с РС, обобщены данные о снижении плотности сосудов и плотности перфузии ДЗН и макулярной области [18]. В нашем исследовании получены аналогичные результаты и констатировано прогрессивное уменьшение показателей по мере развития заболевания и перехода в более тяжелый тип течения с минимальными значениями у пациентов с ВПРС и наибольшей выраженностью в подгруппе с ОН.

T. Sinnecker и соавторы делают вывод о взаимосвязи РС с сосудистыми дисфункциями по трем аспектам: более высокий риск ишемического инсульта при этом заболевании, глобальная церебральная гипоперфузия и снижение плотности венозной сосудистой сети [19]. Но в сетчатке причины диагностируемого снижения плотности сосудов могут быть иными. Поверхностное капиллярное сплетение определяется как сосудистая сеть (венулы, капилляры, артериолы), снабжающая RNFL и GCL+IPL. Необходимо обратить внимание, что E. García-Martín и соавторы, проводившие пятилетнее наблюдение за пациентами с РС, обнаружили, что слой нервных волокон сетчатки и слой ганглиозных клеток, измеренный перипапиллярно, тоньше у пациентов с РС, особенно в височном и верхнем секторах, что позволяет предположить наличие взаимосвязи между уменьшением височной и верхней перипапиллярной RNFL и снижением плотности перфузии и плотности сосудов поверхностного капиллярного сплетения [20]. Нами также показано снижение толщины перипапиллярного RFNL и макулярного GCL+IPL у пациентов с РС, особенно при наличии ОН в анамнезе.

Снижение плотности сосудов в поверхностном слое может быть просто следствием снижения потребности в кислороде вследствие нейроаксональной дегенерации и атрофии pRFNL и GCL+IPL. Заслуживает внимания гипотеза O.C. Murphy и соавторов, которые предполагают, что снижение плотности макулярных сосудов является прямым результатом эндотелиальной дисфункции, вызванной РС или воспалением [21]. Подтверждением наличия гипоперфузии является и диагностируемое в ходе исследования снижение индекса кровотока ДЗН как в случаях РС с ОН, так и при отсутствии последнего, при этом отмечены тенденция к снижению индекса кровотока ДЗН по мере прогрессирования РС и значимая разница по сравнению со здоровыми пациентами и пациентами с длительностью заболевания до 1 года. При этом у пациентов с ОН индекс кровотока ДЗН был более значительно снижен. R.I. Spain и соавторы показали, что индекс кровотока ДЗН не имел значимой корреляции с наличием сосудистых факторов риска; это позволяет предположить, что снижение перфузии может происходить как часть патофизиологии РС, а не как следствие системного заболевания [22]. J.J. Chen и соавторы полагают, что снижение плотности сосудов происходит вторично по отношению к атрофии нервной ткани, утрате RNFL, а не предшествует ей, на основании чего авторы делают вывод о необходимости комплексного изучения развития как структурных, так и микроваскулярных изменений при РС [23].

В исследовании H. Jiang и соавторов был разработан новый показатель, названный объемной плотностью сосудов (VVD) и рассчитанный путем деления плотности макулярных сосудов глубокого и поверхностного капиллярных сплетений на объем ткани соответствующих слоев сетчатки [24]. В большой когорте из 80 пациентов с РРС и 99 человек из контрольной группы VVD был выше у пациентов с РС по сравнению с контрольной группой. Кроме того, он был значимо выше у пациентов с ОН в анамнезе. Это интересный новый показатель, сочетающий в себе структурные и микрососудистые изменения сетчатки, изучение которого является предметом наших последующих исследований.

Одним из интересных этапов проведенного исследования является изучение взаимосвязи между показателями выраженности структурных и микроваскулярных показателей и EDSS. Отрицательная связь определена для толщины хориоидеи, общей парафовеолярной плотности сосудов и плотности перфузии, она наиболее выражена в 4-й группе пациентов. Наши данные подтверждают результаты исследований H. Jiang и соавторов, в которых показано, что объемная плотность сосудов положительно коррелировала с оценкой по EDDS и продолжительностью заболевания и отрицательно коррелировала со зрительной функцией. Авторы предположили, что повышенная плотность сосудов может быть результатом диффузного хронического воспаления и связанного с ним неоангиогенеза, индуцированного гипоксией [24]. Эти результаты подчеркивают роль плотности сосудов сетчатки как возможного нового биомаркера для мониторинга прогрессирования РС.

Заключение

Таким образом, учитывая позднюю диагностику нейродегенеративных заболеваний, возрастает потребность в идентификации полезных биомаркеров, которые можно использовать для ранней диагностики и мониторинга степени нервной дегенерации органа зрения. Результаты проведенного нами исследования подтвердили тенденцию к снижению плотности сосудов в перипапиллярной и макулярной областях сетчатки независимо от наличия воспаления зрительного нерва. ОКТ-А обладает способностью выявлять субклинические сосудистые изменения и является полноценным методом ранней диагностики и мониторинга прогрессирования РС.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.