Применение сывороточных биомаркеров повреждения, апоптоза и нейротрофичности в оценке прогноза ишемического инсульта

В последние годы отмечается тенденция к уменьшению показателей смертности при развитии ишемического инсульта (ИИ), однако число пациентов с инвалидизацией после свершившегося инфаркта мозга существенно не меняется, что предполагает реализацию целенаправленных усилий для разработки прогностических критериев дальнейшего течения данного заболевания и определения реабилитационного потенциала уже в острейшем периоде ИИ [1]. Одним из перспективных направлений в этой области является исследование биомаркеров крови, которые идентифицируют процессы, вовлеченные в каскад ишемических реакций [2—6]. В настоящее время наиболее исследуемыми нейроспецифическими белками являются биомаркеры воспалительного каскада и гемостаза [7—9].

Цель настоящего исследования — выявление связи между клинико-нейровизуализационными данными и содержанием сывороточных биомаркеров в остром, раннем и позднем восстановительных периодах ИИ.

В исследование были включены 80 пациентов, 44 женщины и 36 мужчин в возрасте от 49 до 75 лет (средний — 62 (61,3±6,7) года) в 1-е сутки ИИ.

Критерии включения: мужчины и женщины в возрасте от 46 до 75 лет; первичный полушарный ИИ, подтвержденный данными нейровизуализационных методов исследования (КТ, МРТ головного мозга); атеротромботический и кардиоэмболический инсульты; добровольное подписание информированного согласия.

Критерии невключения: наличие инсульта в анамнезе; геморрагический инсульт либо спонтанное субарахноидальное кровоизлияние; проведенный тромболизис или тромбоэкстракция при поступлении; инсульт в вертебрально-базиллярной системе; лакунарный инсульт; инсульт другой уточненной этиологии; инсульт неуточненной этиологии; наличие тяжелой сопутствующей декомпенсированной соматической патологии (онкологические заболевания в анамнезе, аутоиммунные и инфекционные заболевания, эндокринные заболевания, в том числе недиагностированный ранее сахарный диабет, аутоиммунный тиреоидит, эндемический зоб щитовидной железы, печеночная и почечная недостаточность); наличие абсолютных противопоказаний к проведению МРТ-исследования (наличие кардиостимулятора, гемостатических клипс, превышение массы тела пациента порогового значения (>120 кг)); пациенты с полным регрессом неврологической симптоматики в течение первых 24 ч с момента развития заболевания; отказ пациента от подписания информированного согласия.

Обследование проводилось в остром (на 1-е и 10-е сутки), раннем (6 мес) и позднем восстановительных (12 мес) периодах ИИ. Все пациенты были стандартизированы в соответствии с действующими медико-экономическими стандартами оказания медицинской помощи больным с ИИ, а также по их ведению в амбулаторных условиях на протяжении всего периода наблюдения. В группу сравнения были включены 20 пациентов с хронической ишемией головного мозга, сопоставимые с основной группой по полу и возрасту.

Для стандартизации результатов оценки неврологического статуса на всех этапах исследования использовались шкала инсульта Национальных институтов здоровья (NIHSS) и европейская шкала инсульта (ESS). на 10-е сутки заболевания, а также в раннем и позднем восстановительных периодах инсульта, также применялись шкалы для оценки нарушений жизнедеятельности пациентов, возникающих в результате заболевания: шкала Рэнкина и индекс Бартел. В раннем и позднем восстановительных периодах инсульта для оценки влияния заболевания на качество жизни пациентов дополнительно использовалась шкала SS-QOL. В остром, раннем и позднем восстановительных периодах ИИ проводились количественное определение уровня биомаркеров повреждения — нейроспецифической енолазы (NSE), апоптоза — белка p53 и нейротрофического фактора головного мозга (BDNF) в сыворотке крови и МРТ головного мозга в режимах T1, T2, FLAIR, DWI.

В данном исследовании определение количественного содержания NSE, белка p53 и BDNF осуществлялось путем твердофазного иммуноферментного анализа сэндвич-типа (ELISA — enzyme-linked immunosorbent assay) с использованием соответствующих для каждого маркера наборов реагентов (NSE ELISA Kit, США; InstantOne ELISA для белка p53 США; Human BDNF Quantikine ELISA Kit, США).

Набор пациентов был закончен до начала пандемии коронавирусной инфекции, поэтому данная категория больных не вошла в исследование.

В течение всего периода наблюдения из исследования выбыли 32 пациента: 13 — из-за декомпенсированной сопутствующей соматической патологии и выявления патологических состояний, входящих в критерии невключения; 19 — отказались от участия в исследовании, по причинам, не связанным со здоровьем и настоящим заболеванием.

Статистический анализ выполнялся с использованием пакета программ IBM SPSS Statistics v25 («IBM corp.», США). Для оценки качественных показателей проводился подсчет частоты и доли (%) от общего числа, для количественных — рассчитывали средние арифметические значения (M), стандартные отклонения (SD), медианы (Me) и квартили (LQ; UQ). Сравнительный анализ двух независимых групп по количественному признаку выполняли с помощью U-критерия Манна—Уитни либо критерия Краскела—Уоллиса (для трех и более групп). Сравнение частот качественных признаков в двух и более группах проводили с помощью точного критерия Фишера. В зависимых выборках значения сравнивали с помощью критерия Фридмана. Анализ взаимосвязи двух порядковых признаков проводили с помощью коэффициента корреляции Спирмена. Различия в группах считались достоверными при p<0,05.

Исследование одобрено локальным Этическим комитетом ФГАОУ ВО «РНИМУ им. Н.И. Пирогова» Минздрава России. Все пациенты подписали информированное согласие на участие в исследовании.

Основными факторами риска развития ИИ у пациентов, вошедших в исследование, были артериальная гипертония (100%) и атеросклероз сосудов головного мозга (82,5%), в том числе с гемодинамически незначимым стенозом менее 70%.

При анализе неврологического статуса в 1-е сутки наблюдения Me по шкале NIHSS составила 11,5 [9; 14] балла, по шкале ESS — 45 [39; 64] баллов. Общемозговые симптомы (в виде диффузной головной боли) отмечались у 53 (66,25%) пациентов, менингеальные симптомы — у 13 (16,25%), двигательные нарушения — у 73 (91,25%), чувствительные (контралатеральная гемигипестезия) — у 67 (83,75%), речевые — у 53 (66,25%), зрительные (гомонимная гемианопсия) — у 33 (41,25%), глазодвигательные (корковый парез взора) — у 43 (53,75%), синдром игнорирования и тазовые нарушения — у 6 (7,5%). В структуре речевых нарушений у пациентов чаще (86,96%) наблюдалась сенсомоторная афазия среднетяжелой и тяжелой степени выраженности.

При динамическом наблюдении за пациентами в течение 1 года после выписки из стационара положительная динамика отмечалась у 34 (70,8%) пациентов, отрицательная — у 10 (20,8%), без динамики были 4 (8,4%) пациента.

В дальнейшем анализ проводился в трех группах в соответствии с той или иной динамикой течения заболевания, которая оценивалась на 10-е сутки заболевания, спустя 6 и 12 мес с момента развития симптомов.

В 1-й группе — с положительной динамикой неврологического статуса, — менингеальных симптомов на момент поступления в стационар и на протяжении всего стационарного лечения не наблюдалось ни у одного из пациентов. В 1-е сутки ИИ общемозговая симптоматика в виде диффузной головной боли отмечалась у 20 (58,8%) пациентов, которая при последующем наблюдении (на 10-е сутки) полностью регрессировала. Двигательные нарушения выявлялись у 26 (76,5%) пациентов, из которых у 22 (64,7%) отмечалась положительная динамика: у 2 (9,1%) — появились минимальные движения в конечностях; у 4 (18,2%) — нарастание мышечной силы до 3—3,5 балла; у 12 (54,5%) — до 4—4,5 балла; у 4 (18,2%) — до 5 баллов. При оценке чувствительных нарушений, которые наблюдались у 22 (64,7%) больных, положительная динамика в виде уменьшения выраженности чувствительных нарушений была у 4 (18,2%). Глазодвигательные нарушения (в виде коркового пареза взора) наблюдались у 10 (29,4%) пациентов, положительная динамика в виде регресса глазодвигательных нарушений — у 6 (60%). Зрительные нарушения (в виде выпадения одноименных половин полей зрения) отмечались у 12 (35,3%) пациентов, из которых к 10-м суткам ИИ регрессировали у 2 (16,7%). Положительная динамика в виде уменьшения выраженности афатических нарушений наблюдалась у 2 (5,9%) пациентов, подкорковой дизартрии — у 8 (23,5%). Нарушение функций тазовых органов в данной группе не отмечалось ни у одного из пациентов.

Данные по неврологическим шкалам, полученные в группе пациентов с положительной динамикой, представлены в таблице.

Оценка по шкалам NIHSS, ESS, SS-QOL, Рэнкина и индекса Бартел за 1 год наблюдения пациентов с ИИ в группе с положительной динамикой, баллы

При оценке неврологического статуса в группе пациентов с отрицательной динамикой (2-я группа — 10 пациентов) на 10-е сутки ИИ отмечалось нарастание очагового дефицита, преимущественно за счет двигательных и речевых нарушений. В остальном неврологическая симптоматика (зрительные, глазодвигательные, чувствительные нарушения, центральное поражение 7 и 12 черепных нервов, нарушение функций тазовых органов) сохранялась на прежнем уровне. В данной группе умерли все 10 человек: 4 (40%) — в остром периоде ИИ (вследствие развития осложнений инсульта), 6 (60%) — в раннем восстановительном периоде (в результате развития повторного инсульта с развитием вторично-стволового синдрома). Me оценки неврологических функций в данной группе составила в 1-е сутки заболевания: по шкале NIHSS — 16 [11; 16] баллов, по шкале ESS — 39 [39; 42] баллов; на 10-е сутки заболевания: по шкале NIHSS — 16 [14; 22] баллов, по шкале ESS — 32 [18; 32] балла, индекса Бартел — 0 [0; 20] баллов, по шкале Рэнкина — 5 [5; 5] баллов.

В 3-й группе, представленной 4 (8,3%) пациентами, неврологический дефицит был без значимой положительной динамики по всем дням исследования. Me оценки по шкале NIHSS на 12-м месяце наблюдения составила 17,5 [16,5; 18,5] балла, по шкале ESS — 32 [30,5; 35,5] балла, по индексу Бартел — 25 [22,5; 27,5] баллов, по шкале Рэнкина — 4 [4; 4] балла, по шкале SS-QOL — 94 [86; 108] балла.

Полученные данные по сывороточным биомаркерам пациентов основной группы сравнивались с данными лабораторных показателей пациентов группы сравнения (рис. 1, 2).

Рис. 1. Показатели уровня BDNF в обследуемых группах.

Здесь и на рис. 2, 3: * — p<0,05.

Рис. 2. Показатели уровня NSE в обследованных группах.

Было выявлено достоверное повышение уровня NSE в сыворотке крови у пациентов с ИИ во всех точках наблюдения при сопоставлении с группой сравнения (p<0,05), что указывает на выраженные процессы гибели нейронов, которые вместе с нарушением гематоэнцефалического барьера приводят к активному выходу NSE в кровь.

Выявлена статистически значимая разница между уровнем BDNF в основной группе и группе сравнения 1-е сут ИИ. Более высокие показатели уровня BDNF определены в группе пациентов с длительным анамнезом течения хронической ишемии головного мозга, что, вероятнее всего, связано с отсроченной активацией защитных нейротрофических механизмов у пациентов при острой локальной ишемии мозга. В дальнейшем у пациентов основной группы при сопоставлении с группой сравнения в раннем и позднем восстановительных периодах инсульта также определено статистически значимое повышение уровня BDNF.

По абсолютным показателям у пациентов с ИИ определялись более высокие показатели белка p53, что, однако, не имело статистически достоверного различия (p>0,05).

В исследовании установлена тесная связь между высоким уровнем NSE в сыворотке крови и тяжестью неврологического дефицита в остром периоде инсульта (p<0,05) в виде прямой корреляционной связи уровня NSE с общим баллом по шкале NIHSS на 1-е и 10-е сутки заболевания (r=0,458, p<0,05 и r=0,746, p<0,05 соответственно) и обратной — со шкалой ESS (r=–0,755, p<0,05) и индексом Бартел (r=–0,709, p<0,05) на 10-е сутки заболевания, что сочеталось с обратной корреляционной зависимостью между уровнем BDNF на 10-е сутки ИИ и тяжестью неврологического дефицита по шкале NIHSS (r=–0,443, p<0,05).

Относительно белка p53 изменения были не столь убедительными и не отличались высокой степенью достоверности.

Оценка связи между сывороточными маркерами и данными балльной оценки неврологических шкал в раннем и позднем восстановительных периодах ИИ показала, что статистически значимые результаты выявлены с показателями уровней сывороточных биомаркеров BDNF и NSE.

В раннем восстановительном периоде инсульта более высокий уровень NSE отмечался у пациентов с выраженной инвалидизацией по данным индекса Бартел (r=–0,621, p<0,05). Установлена статистически значимая обратная корреляционная связь уровня BDNF и степени инвалидизации по шкале Рэнкина (r=–0,725, p<0,05) в раннем восстановительном периоде ИИ и со шкалой ESS (r=–0,464, p<0,05) в позднем периоде. Следует отметить, что в раннем восстановительном периоде ИИ все пациенты имели положительную динамику. При сравнении с показателями BDNF в остром периоде инсульта отмечена тенденция к уменьшению уровня BDNF. Это, вероятнее всего, может быть обусловлено снижением активности нейропластических механизмов в восстановительном периоде при благоприятном исходе заболевания.

При оценке связи между лабораторными и нейровизуализационными данными установлена прямая связь уровня маркеров повреждения NSE и апоптоза белка p53 с размером очага инфаркта. Статистически достоверной данная связь для NSE была на 10-е сутки заболевания (r=0,515, p<0,05) и в раннем восстановительном периоде ИИ (r=0,564, p<0,05), для белка p53 — на 1-е, 10-е сутки и в позднем восстановительном периоде ИИ (r=0,905, p<0,05; r=0,402, p<0,05 и r=0,522, p<0,05 соответственно).

Отмечена обратная корреляционная зависимость между уровнем BDNF на 10-е сутки заболевания и объемом очага инфаркта мозга по данным МРТ головного мозга, однако данная связь не имела статической достоверной разницы. Динамика уровней NSE и BDNF в группе пациентов с NIHSS менее и более 10 баллов представлена на рис. 3.

Рис. 3. Динамика уровня NSE и BDNF в группе пациентов со значениями по NIHSS менее и более 10 баллов.

По данным статистического анализа отмечена достоверная разница уровня сывороточного NSE в 1-е и 10-е сутки в зависимости от тяжести инсульта, оцениваемой по шкале NIHSS, с более высоким уровнем данного белка в группе пациентов с NIHSS >10 баллов (p<0,05). Выявлено, что уровень BDNF на 10-е сутки ИИ был выше в группе пациентов, где NIHSS был <10 баллов (p<0,05), что свидетельствует об активности защитных нейротрофических механизмов.

Следует отметить, что на основании полученных данных наблюдалась информативность не столько количественного определения уровня сывороточных маркеров на 1-е сутки заболевания, сколько динамика этих показателей в остром периоде ИИ. Показано, что у пациентов с благоприятным исходом течения заболевания (<10 баллов по шкале NIHSS), даже если в 1-е сутки отмечались более низкие значения уровня BDNF, то на 10-е сутки выявлялась тенденция к его повышению по сравнению с группой, имевшей неблагоприятный функциональный исход (NIHSS >10 баллов), где показатели уровня BDNF оставались на тех же значениях или имели тенденцию к уменьшению.

Таким образом, впервые установлено, что высокие показатели маркера повреждения (NSE) и стабильные цифры уровня BDNF или же тенденция к его снижению отмечались у пациентов в остром периоде ИИ с неблагоприятным течением заболевания. У пациентов с благоприятным течением в остром периоде инсульта отмечены низкие значения уровня NSE и тенденция к повышению уровня сывороточного белка BDNF к 10-м суткам заболевания.

В раннем восстановительном периоде ИИ установлена тесная корреляционная связь степени зависимости пациентов от посторонней помощи и их инвалидизации с показателями сывороточных биомаркеров NSE и BDNF. Доказана значимая обратная корреляционная связь тяжести неврологического дефицита, оцениваемой по шкале ESS, в позднем восстановительном периоде ИИ (12 мес) и уровнем показателя BDNF в сыворотке крови (r=–0,464)

Проведенный анализ биохимических показателей в остром периоде полушарного ИИ продемонстрировал активную роль механизмов повреждения, апоптоза и нейротрофичности в патогенезе фокального ишемического повреждения головного мозга уже с первых суток его развития и влияние данных механизмов на дальнейшее течение инсульта и процессы восстановления. Выбранный комплекс биохимических методов позволил оценить степень выраженности повреждения, а также активности апоптотических и компенсаторных нейротрофических возможностей ткани головного мозга при ИИ, их связь с клинико-нейровизуализационными данными, а также показать прогностическую значимость выбранных маркеров, которые позволят при комплексном подходе более точно прогнозировать дальнейшее течение и исход заболевания.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.