В настоящее время достигнут существенный прогресс в изучении факторов возникновения рассеянного склероза (РС). В современном понимании РС — это хроническое заболевание ЦНС с аутоиммунно-воспалительными и нейродегенеративными механизмами развития [1]. Активное изучение патогенеза РС способствовало разработке и внедрению уже более 20 лекарственных препаратов таргетного лечения РС, доказанно влияющих на течение заболевания [2]. Подавляющее большинство этих лекарственных средств действует системно, модулируя или подавляя определенные компоненты иммунитета, что обусловливает достаточно широкий спектр нежелательных явлений [3]. Участие врожденного иммунитета в патогенезе запуска и поддержания аутоиммунно-воспалительных и нейродегенеративных процессов в мозге в настоящее время является предметом активного изучения [4—6], но до сих пор нет широко используемых методов диагностики, позволяющих объективизировать активность патологического процесса непосредственно в мозге. МРТ широко применяется в диагностике и контроле эффективности лечения РС, но не позволяет полностью оценить выраженность локального и диффузного нейровоспаления в ткани мозга. Наиболее информативным является патологическое накопление парамагнитного контрастного препарата на T1-взвешенных изображениях в «новых» очагах демиелинизации или вокруг них, что указывает на повышение проницаемости гематоэнцефалического барьера (ГЭБ). Следует отметить, что само патологическое накопление контрастного препарата не отражает активность локальных иммунных реакций, выраженность демиелинизации и ремиелинизации [7]. Наиболее широко используемый лабораторный маркер РС — выявление повышенного синтеза IgG в цереброспинальной жидкости (ЦСЖ) с образованием олигоклональных полос — имеет высокую чувствительность в плане диагностики РС (>85%), но низкую специфичность (не более 60%), и также практически не отображает активность патологического процесса при РС [8, 9]. Другой широко внедряемый маркер — качественное и количественное определение содержания легких цепей нейрофиламентов — также является неспецифичным, так как указывает на тяжесть (объем) поражения, а не на активность процесса [10, 11]. Вышесказанное не позволяет в полной мере утверждать, что использование этих маркеров возможно для прогноза течения патологического процесса непосредственно в ткани мозга.

Позитронно-эмиссионная компьютерная томография (ПЭТ-КТ) и однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) сейчас все шире внедряются в практическую неврологию как объективные методы визуализации основных компонентов патологического процесса при РС. В данном обзоре представлены традиционные подходы и новые данные по использованию ПЭТ-КТ и ОФЭКТ с различными изотопами и радиофармацевтическими препаратами (РФП) для оценки тяжести и прогноза течения патологического процесса в ткани мозга пациентов с РС. Эти подходы позволяют оценивать иммуномодулирующую и противовоспалительную активность in situ препаратов, изменяющих течение РС (ПИТРС), в частности таблетированной формы Кладрибина.

Традиционные методы ПЭТ-КТ для оценки демиелинизации и ремиелинизации

Возможности ПЭТ-КТ-визуализации для оценки выраженности демиелинизации и ремиелинизации изучаются уже более 10 лет как на экспериментальных моделях демиелинизирующих заболеваний (экспериментальный аутоиммунный энцефалит, ЭАЭ), так и в реальной клинической практике у пациентов с РС. Первым радионуклидным трейсером для этих целей был 1,4-бис(п-аминостирил)-2-метоксибензол, меченный ¹¹C, получивший название Case Imaging Compound (CIC). CIC-маркер продемонстрировал высокую информативность в моделях демиелинизации, однако не оправдал надежды в клинических исследованиях [12, 13]. У другого экспериментального маркера — ¹¹C-N-methyl-4,4′-diaminostilbene (MeDAS) — уровень накопления на моделях ЭАЭ снижался в зонах воспалительной демиелинизации и прогрессирующе увеличивался во время последующей спонтанной ремиелинизации, что согласовывалось с результатами гистологического и клинического обследования [14, 15]. Этот маркер имел высокое сродство к белому веществу мозга, но наличие слабой контрастности на изображениях между серым и белым веществом и короткий период полураспада ¹¹C ограничили дальнейшие разработки при РС.

В качестве потенциальных маркеров демиелинизации при РС рассматривались специфические радионуклидные трейсеры, отражающие отложение амилоида при нейродегенеративных заболеваниях [16, 17]. Было высказано предположение, что бета-листовая структура, которая присутствует как в амилоидном пептиде, так и в основном белке миелина, является общей мишенью для амилоидных ПЭТ-маркеров [18]. При острых поражениях белого вещества головного мозга наблюдается гипофиксация маркеров амилоида по сравнению с интактным белым веществом, что отражает обширную потерю миелина в очагах поражения. Показано снижение активности накопления РФП, связывающихся с амилоидом, в гипоинтенсивных очагах на T1-взвешенных изображениях МРТ (T1-ВИ) — так называемых черных дырах, имеющих повышенный сигнал на T2-ВИ [19]. На сегодняшний день наиболее часто используемыми ПЭТ-трейсерами оценки накопления амилоида для изучения активности процесса демиелинизации являются производные тиофлавин-T2-(4’-метиламинофенил)-6-гидроксибензотиазола, меченные ¹¹C, в первую очередь Питтсбургская субстанция (Pittsburgh compound B, PiB) [20]. Показано снижение накопления PiB при РС не только в самих очагах поражения, но и в ткани вокруг них, в кажущемся нормальном белом веществе мозга (КНБВ) — поглощение радиометки прогрессивно уменьшается при нарастании демиелинизации. Выявлена связь когнитивных нарушений, особенно выраженных расстройств при прогрессирующем течении и неблагоприятном прогнозе РС, с очаговой гипофиксацией PiB в коре головного мозга [21]. Значимым ограничением, обусловленным коротким (20 мин) периодом полураспада ¹¹C, является невозможность транспортировки РФП и необходимость наличия собственного циклотрона для его синтеза.

Разработка и широкое внедрение фторированных ¹⁸F амилоидных ПЭТ-КТ-трейсеров с более длительным (до 110 мин) периодом полураспада, также активно используемых, например при болезни Альцгеймера, расширяет клиническое использование ПЭТ-КТ с маркерами амилоида для визуализации демиелинизации и ремиелинизации. В последние 5 лет интенсивно проводятся работы по визуализации активности амилоида у пациентов с РС с ¹⁸F-флуметамолом, ¹⁸F-флорбетапиром и ¹⁸F-флорбетабеном [22, 23]. При сравнении двух радионуклидных трейсеров: ¹⁸F-флутеметамола и ¹¹C-PiB, показаны лучшая дифференцировка очагов с КНБВ и большая диагностическая точность ¹⁸F-флутеметамола, в том числе независимо от возраста пациентов с РС. Учитывая более длительный период полураспада РФП, коммерческую доступность и высокий диагностический потенциал, ¹⁸F-флутеметамол представляется наиболее перспективным РФП для ПЭТ-КТ-диагностики РС [24, 25].

ПЭТ-КТ с ¹⁸F-флорбетабеном показала высокую информативность в оценке гиперинтенсивных очагов на T2-ВИ и FLAIR при МРТ-исследовании не только в белом веществе, но и в коре головного мозга и мозжечке, особенно при прогрессирующих формах РС [22]. При обострении РС показана прямая корреляционная связь между содержанием β-амилоида 1–42 (Aβ) в ЦСЖ, объемом мозга и интенсивностью накопления ¹⁸F-флорбетабена [23]. Такая связь гипофиксации ¹⁸F-флорбетабена при ПЭТ-КТ и уровнем Aβ в ЦСЖ делает возможными диагностику активности воспалительной демиелинизации и оценку вероятности прогрессирования патологического процесса. Также опубликовано много исследований о роли ПЭТ-КТ с ¹⁸F-флорбетапиром для изучения выраженности демиелинизации и ремиелинизации при РС [26, 27]. В исследованиях с применением данного маркера амилоида показано, что признаки демиелинизации при РС имеются не только в очагах, выявляемых на МРТ, но и в КНБВ. Примечательно, что уже на ранних стадиях заболевания демиелинизация может визуализироваться в сером веществе коры головного мозга и мозжечке, что подтверждается наличием характерных для РС мелких очагов в коре мозга по результатам исследований, проведенных на высокопольных МРТ [28].

При сопоставлении данных МРТ и ПЭТ-КТ описана также область, локализующаяся между очагами и КНБВ (окружающая зона отека или «полутени»), в которой содержание ¹⁸F-флорбетапира ниже, чем в КНБВ, что позволяет предположить, что в этой зоне нейровоспаления имеет место различная степень демиелинизации [24]. Динамические наблюдения показали возможность ремиелинизации при РС, так как после устранения воспаления интенсивность накопления ¹⁸F-флорбетапира в очагах повышается по сравнению с исходным уровнем [24]. Комбинация высокопольной МРТ и ПЭТ-КТ с ¹⁸F-флорбетапиром позволила установить постепенное снижение накопления радиометки по ходу белого вещества мозга от КНБВ к центру очага на T2-ВИ МРТ, а также связь накопления ¹⁸F-флорбетапира с уровнем фракционной анизотропии и показателями средней, осевой и радиальной диффузии в пределах T2-ВИ очага (коэффициенты корреляции K=–0,15, p<0,001, K=–0,12, p<0,001 и K=–0,16, p<0,001 соответственно) [27].

Относительно недавно предложен метод оценки выраженности демиелинизации и нейродегенерации по данным ПЭТ-КТ с 1-¹¹C-ацетатом. У пациентов с РС показано повышение скорости вымывания 1-¹¹C-ацетата из белого вещества головного мозга, что позволяет оценить выраженность диффузных нейродегенеративных изменений, так как отражает скорость метаболизма астроцитов в трактах нейронных волокон, а также снижение фракционной анизотропии [29].

ПЭТ-КТ в оценке нейровоспаления и состояния врожденного иммунитета in situ

В качестве маркеров активации врожденного иммунитета и нейровоспаления при РС было исследовано несколько радионуклидных трейсеров. В частности, было предложено использовать маркеры связывания циклооксигеназы-2, но они не показали своей информативности при РС [30]. Также предлагалось оценивать состояние микроглии по данным мониторинга изменений в метаболизме глюкозы [31]. ¹⁸F-фтордезоксиглюкоза (¹⁸F-ФДГ) отражает потребление глюкозы различными структурами мозга и может позволить классифицировать очаги поражения в белом веществе мозга как острые (гиперметаболические) или хронические (гипометаболические) в зависимости от степени накопления РФП [32]. Высокий уровень физиологического поглощения глюкозы в головном мозге представляет серьезное ограничение и приводит к низкому соотношению «очаг-фон», препятствующему использованию ПЭТ-КТ с ¹⁸F-ФДГ в качестве маркера активности процесса при РС в клинической практике.

В настоящее время наиболее перспективными с точки зрения патогенетических механизмов являются маркеры на основе белковых молекул, связанных с активацией микроглии, в частности митохондриального транслокаторного белка TSPO. TSPO наиболее высокоэкспрессируется в митохондриях и является маркером воспаления, отображая активацию микроглии и макрофагов при РС [33, 34]. TSPO — ¹¹C-PBR28 позволяет выявлять очаги воспаления в мозжечке, которые не визуализируются при рутинной МРТ и могут быть выявлены только при индукции магнитного поля в 7 Тл [35]. Эти очаги чаще выявляются при вторичном прогрессировании РС (ВПРС), чем на ранних стадиях ремиттирующего течения РС. Авторами показано, что распространенность и активность накопления ¹¹C-PBR28 при ПЭТ-КТ у пациентов с РС напрямую коррелируют со степенью инвалидизации (оценивалась по шкале EDSS, связь статистически значима, p=0,02) [35].

У пациентов с ремиттирующим РС или ВПРС выявлен повышенный захват TSPO как в определяемых с помощью МРТ очагах поражения белого вещества, так и в КНБВ. Это позволило предположить, что ПЭТ-КТ с маркерами TSPO может позволить оценить патофизиологические процессы при очаговых и диффузных изменениях белого и серого вещества, не различимых на МРТ [36]. Действительно, исследования по выявлению повышенной экспрессии TSPO подтвердили, что молекулярные изменения, обнаруженные при ПЭТ-КТ с маркерами TSPO, предшествуют структурным изменениям, обнаруженным с помощью МРТ [37]. В дополнение к более высокому сигналу в очагах, выявляемых по МРТ, в КНБВ при РС также отмечается повышенное накопление радионуклидных трейсеров TSPO по сравнению с результатами обследования контрольной группы соответствующего возраста [38]. Уровень накопления прямо связан с последующим прогрессированием атрофии мозга и скоростью инвалидизации [39, 40].

Двухлетнее динамическое наблюдение за 37 пациентами с РС с комбинированным использованием МРТ и ПЭТ-КТ с ¹⁸F-DPA-714 (пиразолпиримидин, маркер TSPO в микроглии) показало, что с более тяжелым течением РС прямо связаны такие параметры, как общее увеличение количества очагов повышенного накопления ¹⁸F-DPA-714 (ОР=1,13; p=0,009), интенсивность накопления ¹⁸F-DPA-714 в зоне КНБВ и в области T1-ВИ гипоинтенсивных очагов («черные дыры») (ОР=1,16; p=0,009) [36]. Скорость инвалидизации, измеряемая большим изменением шкалы EDSS за 2 года наблюдения, была достоверно связана с каждым из следующих параметров: процент аккумуляции ¹⁸F-DPA-714 и количество вокселов в КГБВ (ОР=1,16; p=0,009), процент аккумуляции ¹⁸F-DPA-714 и количество вокселов в очагах на T1-ВИ («черные дыры») (ОР=1,06; p= 0,036) и суммарное количество ¹⁸F-DPA-714-активных очагов (ОР=1,13; p=0,009). Ни один из параметров МРТ или ПЭТ-КТ не был достоверно связан с уровнем EDSS при начале исследования [36]. Ключевым выводом этого исследования было то, что большое количество очагов белого вещества, классифицированных как активные на основании результатов ПЭТ-КТ с ¹⁸F-DPA-714 (37,1% от всех очагов на T2-ВИ), не визуализировалось при МРТ с контрастированием (Gd+ очаги на T1-ВИ), т.е. как активные очаги по данным МРТ (только 0,2% очагов на T2-ВИ). Эти результаты свидетельствуют о том, что у больных с РС применение ПЭТ-КТ с ¹⁸F-DPA-714 позволяет выявлять подострые и хронические активные поражения, независимо от формы клинической эволюции.

Также представляется перспективным ПЭТ-маркер TSPO ¹¹C‐PK11195 (PKPET), показавший прямую связь избыточной аккумуляции в КНБВ с прогрессированием РС (ОР=4,26; p=0,048) [41]. У 15 пациентов с прогрессирующим РС проводилась динамическая ПЭТ-КТ с ¹¹CPK11195, группу контроля составили 16 здоровых добровольцев. По результатам наблюдения в течение 12 мес выявлено, что у пациентов с РС показатели накопления ¹¹C‐PK11195 достоверно увеличились: в КНБВ (p=0,01), коре головного мозга (p=0,04), таламусе (p=0,04) и скорлупе (p=0,02). Такие изменения трактовались как продолженная активация микроглии, т.е. клеток врожденного иммунитета, в сером веществе головного мозга [42]. Таким образом, применение ПЭТ-КТ с маркерами TSPO в настоящее время является наиболее чувствительным методом визуализации для выявления нейровоспаления и активации локального иммунитета, даже по сравнению с «золотым стандартом» — МРТ.

ПЭТ-КТ и ОФЭКТ в оценке мозгового кровотока как предиктора активности аутоиммунного воспаления

Патологический процесс при РС традиционно связывали с нарушением кровоснабжения. Гистологические и патолого-анатомические исследования показали, что бляшки при РС возникают на определенных сегментах крупных эпивентрикулярных вен, данные высокопольных МРТ-исследований подтвердили тесную связь между основными церебральными венами и воспалительными бляшками [43]. В результате острого воспаления, отека и локального сдавления ткани развивается нарушение кровообращения; ему могут способствовать воспалительные изменения в стенке сосуда с активацией свертывающей системы крови или прямое повреждение эндотелия [44].

Для оценки перфузии головного мозга применяется ОФЭКТ с РФП ^99mTc-ECD или ^99mTc-HMPAO. РФП распределяется пропорционально мозговому кровотоку и стабильно фиксируется в ткани серого вещества головного мозга. Методом ОФЭКТ было показано значительное снижение перфузии у пациентов с РС как в очагах демиелинизации, выявляемых на МРТ, так и в структурах головного мозга вокруг очагов [45]. По данным ПЭТ-КТ подтверждено, что мозговой кровоток снижается в областях повреждения белого вещества у больных РС, показано достоверное различие при сравнении с группой контроля (–10,9%, p=0,005) [46]. Также была выявлена прямая корреляционная связь между снижением регионального мозгового кровотока и прогрессированием инвалидизации, особенно у пациентов с нарушениями когнитивных функций при РС [47].

Оценка объема хориоидальных сплетений как предиктора активности нейровоспаления

Показано, что при РС характерно увеличение объема хориоидальных сплетений (ХС) уже на ранних стадиях демиелинизирующего процесса при радиологически изолированном синдроме [48, 49]. В исследовании с участием 37 больных РС и 19 здоровых проведено комбинированное обследование — МРТ с напряженностью магнитного поля 3 Тл и ПЭТ-КТ с ¹⁸F-DPA-714. Объемы ХС сегментировались на трехмерных T1-ВИ. Было показано увеличение объема ХС у больных РС: на 35% больше (0,00159±0,00045 мл), чем у пациентов в группе контроля (0,00118±0,00038 мл; p=0,004). Также показано, что увеличение объема ХС было более значимым у пациентов с активными поражениями при МРТ (при наличии Gd+ очагов на T1-ВИ 0,00182±0,00049 мл против 0,00149±0,0004 мл у пациентов без выраженных очагов (p<0,001)) и коррелировало с объемом очагов в белом веществе мозга (r=0,39; 95% ДИ 0,20—0,55; p<0,001), а также с уровнем связывания ¹⁸F-DPA-714 в таламусе (r=0,44; 95% ДИ 0,22—0,72; p=0,04). Увеличение объема ХС было прямо также связано со среднегодовой частотой обострений (r=0,37; 95% ДИ 0,1—0,55; p=0,005). Авторы сделали вывод, что объем ХС увеличивается, а сами сплетения ассоциированы с воспалением, особенно при обострении заболевания [48]. В другом исследовании (97 пациентов с РС, группа контроля — 44 здоровых) гибридное ПЭТ-КТ/МРТ-исследование выявило увеличение объема сосудистого сплетения и достоверно более высокое накопление ¹⁸F-ФДГ при РС по сравнению с группой контроля. Авторами было предложено считать изменения объема ХС в качестве ключевых признаков активного нейровоспаления [49]. В одном из исследований авторы оценивали объем ХС методом МРТ у 180 пациентов с РС, 98 — с заболеваниями спектра оптиконейромиелита (ЗСОНМ), 47 — с мигренью и 94 здоровых лиц группы контроля (участвовали 4 центра в Швейцарии, Германии и Японии). Показано, что объем ХС при РС достоверно больше (медиана (Me) 1690 мкл, межквартильный диапазон (IQR) 648 мкл), чем при ЗСОНМ (Me 1403 мкл, IQR 510 мкл), у здоровых людей (Me 1533 мкл, IQR 570 мкл). В то же время не было показано достоверных различий объемов ХС у больных ЗСОНМ, пациентов с мигренью (Me 1404 мкл, IQR 524 мкл; p<0,001) и в группе контроля, даже с поправкой на возраст, пол и общий внутричерепной объем. В отличие от ЗСОНМ, увеличение объема сосудистого сплетения при РС прямо коррелировало с количеством очагов на T2-ВИ в линейной модели, скорректированной с учетом возраста, пола, общего внутричерепного объема, продолжительности заболевания, количества обострений за год до МРТ, типа течения заболевания, показателя тяжести состояния (по шкале EDSS), вида принимаемого ПИТРС (β=4,4; 95% ДИ 0,78–8,1; p=0,018) [50].

Действие иммуномодулирующих препаратов в ткани мозга и возможность объективизации эффекта с помощью ПЭТ-КТ и ОФЭКТ

Одной из наиболее актуальных задач патогенетического лечения РС считается направленное воздействие на активность аутоиммунного воспаления непосредственно в ткани мозга. Известно, что в острую фазу воспаления при РС происходит повреждение ГЭБ [51, 52]. Очаговая дисфункция ГЭБ визуализируется при помощи МРТ с контрастированием гадолиний-содержащими контрастными препаратами на T1-ВИ и возникает уже на ранних стадиях образования новых очагов при РС [53, 54], что может даже предшествовать инфильтрации иммунных клеток ЦНС и повреждению миелина [55, 56]. Но даже при повреждении ГЭБ проникновение через него макромолекул зачастую остается невозможным и ограничено для средне- и низкомолекулярных соединений (возможно проникновение в вещество головного мозга не более 2% от концентрации препаратов в крови) [56, 57]. Только совсем небольшие молекулы, с молекулярной массой <0,5 кДа и высокой липофильностью, могут проникать через ГЭБ путем пассивной или трансклеточной диффузии [57]. Для трансфера более крупных или нелипофильных молекул используются рецепторные транспортные системы, функция которых при РС также часто нарушена [58, 59]. Вышеперечисленное обусловливает ряд требований к лекарственному препарату для терапии РС для обеспечения его способности проникать через ГЭБ.

Среди ПИТРС есть ряд низкомолекулярных соединений, способных проникать через ГЭБ и оказывать не только системное, но и локальное воздействие в ткани мозга. К ним относятся: диметилфумарат, который быстро гидролизуется в монометилфумарат, способный в небольших количествах проникать через ГЭБ [60]; финголимод и сипонимод — липофильные молекулы, до 10% их концентрации в крови проникает в ткани мозга [61, 62]; Кладрибин, как показано в ряде исследований, имеет наибольшую проницаемость через ГЭБ и до 25% концентрации препарата в крови проникает в ткань мозга [6, 63—66]. Именно прямое центральное действие Кладрибина в ткани мозга, помимо его воздействия на активированные аутоагрессивные T- и B-клетки на периферии, привлекает сейчас большое внимание. В ряде экспериментальных работ показано существенное воздействие Кладрибина на активацию микроглии, т.е. на состояние врожденного тканевого иммунитета, а также прямой нейропротективный эффект, что крайне важно для оценки патогенетического влияния препарата при РС [67, 68]. Кладрибин показал высокую клиническую эффективность и безопасность в клинических исследованиях при РС [69], действуя в рамках нового подхода к лечению этого заболевания — терапии иммунореконституции (ТИР). При применении ТИР нет необходимости использования длительных (пожизненных) курсов применения ПИТРС, а для длительного эффекта достаточно двух курсов лечения в течение 2 лет, вероятнее всего, из-за перестройки иммунорегуляции непосредственно в ткани мозга [70, 71]. Пока не проводилось достаточного объема клинических исследований по оценке патогенетических механизмов Кладрибина в ткани мозга, при этом, несомненно, новые подходы к нейровизуализации с использованием современных технологий ПЭТ-КТ и ОФЭКТ представляются наиболее интересными для изучения механизмов действия и особенностей клинического использования ТИР.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.