Возможности магнитно-резонансной морфометрии и лабораторных биомаркеров в изучении прогрессирования рассеянного склероза

Прогрессирование рассеянного склероза (РС) напрямую связано с скоростью нейродегенеративных процессов в виде потери как серого, так и белого вещества головного мозга (ГМ) [1]. МРТ-морфометрия (МРТМ) — один из методов оценки объемных показателей ГМ, в связи с этим он выступает в качестве перспективного маркера нейродегенерации, способствующего раннему выявлению прогрессирующих форм течения заболевания и формированию прогноза. Отражать нейродегенерацию могут и лабораторные биомаркеры. Так, у пациентов с вторично-прогрессирующим течением РС (ВПРС) вероятность наличия фосфорилированных тяжелых цепей нейрофиламентов в сыворотке крови (spNFH) выше, чем у пациентов с ремиттирующим РС (РРС) [2]. Уровень легких цепей нейрофиламентов (sNFL) у пациентов с РС выше, чем у здоровых лиц, связан с предшествующим обострением, баллом по расширенной шкале оценки степени инвалидизации (EDSS), а также количеством контрастируемых очагов на МРТ [3—5]. Глиальный фибриллярный кислый протеин (sGFAP) является маркером астроцитопатии, повышается при прогрессировании инвалидности, без приема препаратов, изменяющих течение РС (ПИТРС) и повышается или не меняется в период обострения [5,6].

Несмотря на имеющиеся данные, остаются вопросы, касающиеся целесообразности использования лабораторных маркеров, а подходы к измерению атрофии мозга при РС пока не стандартизированы и потенциально зависят от биологических и технических параметров.

Цель исследования — сравнительная оценка лабораторных и объемных показателей ГМ при различных типах, клинических параметрах РС и результатах измерения по функциональным шкалам.

Обследован 81 пациент с РС (34,57% мужчин, 65,43% женщин, 38,4±10,5 года). Всем пациентам выполнена МРТМ на аппарате Magnetom Trio A Tim 3,0 Тл по следующим параметрам импульсных последовательностей: T2 blade — поле обзора 320´320, срез 4,0 мм, TR 4710 мс, TE 93 мс. T2 tirm — поле обзора 256´232, Срез 4,0 мм, TR 8000 мс, TE 93 мс, MPRAGE — Поле обзора 256´240, Срез 4,0 мм, TR 2300 мс, TE 2,98 мс. Постпроцессинговую обработку данных проводили в volBrain. У 60 пациентов определяли концентрацию sNFL, spNFH и sGFAP с помощью иммуноферментного анализа сыворотки крови (наборы производства Cloud-Clone Corp. для sNFL, spNFH и Ray Biotech для sGFAP, США). Анализы выполнены в соответствии с инструкцией к наборам. У всех пациентов проводилось тестирование по следующим шкалам: EDSS и комплексной функциональной шкале оценки РС, которая включает тест 25-футовый ходьбы, 9-колышковый тест и тест символьно-цифрового кодирования (SDMT), по Монреальской шкале оценки когнитивных функций (МоСА). Параметры прогрессирования обработаны диагностическим инструментом MSProDiscus.

Исследование одобрено этическим комитетом ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России №02-23 от 20.02.23.

Статистический анализ проводился с использованием программы GraphPad Prism 9.0. Использовались методы описательной статистики, t-критерий Стьюдента, U-критерий Манна—Уитни, критерий Краскела—Уоллиса, однофакторный дисперсионный анализ, коэффициенты корреляции Пирсона, Спирмена (интерпретация в соответствии со шкалой Чеддока), ROC (Receiver Operating Characteristic) анализ.

Среди больных РС, прошедших обследование, у 11 (13,58%) наблюдалось первично-прогрессирующий РС (ППРС), у 5 (6,17%) — ВПРС, у 7 (8,64%) — ВПРС с обострениями, у 5 (6,17%) — радиологически изолированный синдром (РИС), у 11 (13,58%) — высокоактивный РС (ВАРС). ПИТРС получали 27 (33,33%) пациентов. Пациенты были разделены на 2 группы: с прогрессирующим РС (ВПРС и ППРС, ПРС) — 23 (28,39%) больных, средний балл по шкале EDSS 5,36±1,46, и РРС — 58 (71,6%), средний балл по шкале EDSS 1,94±1,06 (табл. 1).

Таблица 1. Общая характеристика пациентов с прогрессирующим и ремиттирующим РС

Вначале проводилась оценка связи между клиническими параметрами и изменениями, выявленными при МРТМ. Выявлено, что при увеличении продолжительности заболевания и балла EDSS у пациентов с РС уменьшаются общий объем ГМ, объемы белого и серого вещества ГМ, бледного шара, таламуса, прилежащего ядра, передней поясной извилины, и увеличивается объем цереброспинальной жидкости (ЦСЖ). Выявлены положительные корреляционные связи между результатами выполнения теста 25-футовой ходьбы, 9-колышкового теста и объемами белого, субкортикального серого вещества, мозжечка, гиппокампа, бледного шара, таламуса, угловой извилины и отрицательные — с объемом ЦСЖ. Результаты выполнения тестов SDMT и MoCA также имели сходные тенденции: чем ниже был балл, тем меньшими были значения общего объема ГМ, белого и серого вещества, белого вещества мозжечка, таламуса, прилежащего ядра, хвостатого ядра, лимбической коры, и большим — объем ЦСЖ (табл. 2).

Таблица 2. Корреляционные связи клинических параметров РС с данными МРТМ

У пациентов с ПРС, по сравнению с РРС, наблюдаются меньшие объемы серого вещества ГМ, белого вещества мозжечка, затылочных долей, хвостатого ядра, гиппокампа, бледного шара, таламуса и прилежащего ядра (рис. 1).

Рис. 1. Объемы вещества головного мозга у пациентов с разными типами течения РС.

У пациентов с ВПРС также наблюдается снижение всех вышеперечисленных показателей. Результаты ROC-анализа позволяют предполагать прогрессирование РС при объеме ЦСЖ более 15,06% с чувствительностью 77,78% и специфичностью 70,18% (ДИ 54,79—91%), при объеме бледного шара менее 0,207% с чувствительностью 77,78% и специфичностью 64,91% (ДИ 54,79—91%), при объеме таламуса менее 1,063% с чувствительностью 77,78% и специфичностью 63,16% (ДИ 54,79—91%), при объеме прилежащего ядра менее 0,056% с чувствительностью 77,78% и специфичностью 66,67% (ДИ 54,79—91%) (рис. 2). У пациентов с РИС объемы субкортикального серого вещества, бледного шара и таламуса были закономерно больше, чем у пациентов с ПРС, но не отличались от размеров ГМ у пациентов с РРС (см. рис. 1).

Рис. 2. ROC-анализ объемных показателей головного мозга.

Пациенты с ВАРС не отличались по волюметрическим показателям от пациентов с РС без высокой активности, только объемы лимбической коры были достоверно ниже (2,92±0,14% против 3,09±0,23%; p=0,0043). В случае приема ПИТРС у пациентов отмечались большие объемы таламуса (Me 1,09% [1,06; 1,16] против 1,04% [0,95; 1,14]; p=0,02) и меньшие объемы ЦСЖ (13,86±2,87% против 15,55±3,49%; p=0,03). Пациенты со значениями по шкале MSProDiscuss, соответствующими возможному прогрессированию (n=13), имели меньший объем белого вещества (30,11±2,19% против 31,98±1,91%; p=0,003), субкортикального серого вещества (Me 2,84% [2,66; 3,2] против 3,2% [2,98; 3,3]; p=0,03), белого вещества мозжечка (1,69±0,22% против 1,86±0,19; p=0,008), бледного шара (Me 0,20% [0,17; 0,21] против 0,22% [0,2; 0,24]; p=0,01) и таламуса (Me 0,96% [0,89; 1,08] против 1,2% [1,02; 1,16]; p=0,008).

Выявлены положительные корреляционные связи между общим объемом очагов демиелинизации, объемом перивентрикулярных очагов и продолжительностью заболевания, баллом EDSS, а отрицательные — с SDMT и MoCA (табл. 2). Общий объем очагов (Me 1,33% [0,65; 1,86]) и объем перивентрикулярных очагов (Me 1,25% [0,62; 1,71]) был больше у пациентов с ПРС, в сравнении с объемом очагов (Me 0,31% [0,12; 0,78], p=0,0024) и объемом перивентрикулярных очагов (Me 0,2448% [0,07945; 0,6500]; p=0,0027) у пациентов с РРС. При общем объеме очагов демиелинизации более 0,056% с чувствительностью 80% и специфичностью 68% можно предполагать прогрессирующее течение РС (ДИ 54,79—91%) (см. рис. 2).

Тринадцати пациентам с ПРС и 42-м — с РРС выполнены лабораторные тесты. Уровень sNFL не отличался у пациентов с ПРС (0,2285±0,6674 пг/мл) и РРС (1,495±4,779 пг/мл). Значимых различий уровня spNFH у пациентов с РРС и ПРС выявлено не было (0,055±0,049 и 0,057±0,057 нг/мл, соответственно, p=0,88). Me уровня ГФКБ при ПРС составила 3,2 нг/мл [1,85; 4,6] (p=0,374), при РРС — 2,05 нг/мл [1,29; 4,52]. Лечение ПИТРС и перенесенное обострение не влияли на преобладание того или иного маркера.

Выявлены отрицательные корреляционные связи уровня sNFL с объемом правой задней орбитальной извилины (r=–0,3163, p=0,0138) и левой средней поясной извилины (r=–0,3252, p=0,0112), spNFH и правой лобной доли (r=–0,3439, p=0,0071), правой прецентральной извилины (r=–0,4004, p=0,0015), постцентральной извилины (r=–0,3922, p=0,0019). Положительные корреляционные связи установлены между sGFAP и асимметриями миндалевидного тела (r=0,3777, p=0,0029) и гиппокампа (r=0,3015, p=0,0192). Корреляций с объемами очагов демиелинизации не было выявлено.

По результатам данного исследования с увеличением возраста и балла EDSS закономерно наблюдается более выраженная атрофия структур ГМ. В нескольких других исследованиях также показана связь атрофии всего мозга с ухудшением показателей по шкале EDSS [7, 8] и когнитивными нарушениями [7, 9]. Волюметрические показатели у пациентов с ПРС и РРС, по нашим данным, значимо различались. Так, показана атрофия белого, серого вещества, мозжечка и подкорковых структур, среди которых таламус, гиппокамп, хвостатое ядро, бледный шар и лимбическая кора. Данные тенденции отмечены в ряде других продольных [10, 11] и поперечных [12, 13] исследований, которые показали, что атрофия таламуса связана с прогрессированием инвалидизации у пациентов с РС и выражена, в том числе, на ранних стадиях [14, 15]. Считается, что уменьшение объемов структур таламуса связано с широким спектром клинических проявлений, включая когнитивные нарушения и двигательный дефицит у пациентов с РС [16]. Это может стать важным маркером прогрессирования заболевания. По нашим данным, в случае применения ПИТРС у пациентов наблюдались более высокие объемы таламуса с менее выраженным увеличением объема ЦСЖ. Доказательств влияния ПИТРС на атрофию ГМ в настоящее время недостаточно. Но и в других исследованиях, в частности, при доброкачественном РС показано, что у пациентов, которые никогда не получали ПИТРС, наблюдались более значительные объемы поражения ГМ [17]. В другом двухлетнем исследовании пациенты, получавшие финголимод, имели менее выраженное снижение объемов ГМ, чем те, кто не получал терапию [18]. Также, по нашим данным, больший общий объем очагов и объем перивентрикулярных очагов наблюдались у пациентов с ПРС по сравнению с РРС. В другой работе также показано, что существует корреляция между объемом очагов и атрофией ГМ [19].

Чувствительность и специфичность лабораторных исследований оказалось недостаточной. Так, уровень sNFL не повышался при прогрессировании и в период обострений, а полученные низкие значения говорят о слабой чувствительности метода ИФА для выявления sNFL. Также уровень spNFH не отличался у пациентов с ПРС и РРС. Имелись тенденции к повышению уровня sGFAP у пациентов с ПРС, по сравнению с РРС. В других работах тоже показаны преимущества sGFAP в выявлении прогрессирования [5, 6]. Влияния применения ПИТРС на показатели биомаркеров также не было выявлено. Определенные ограничения, конечно, вносит величина выборки.

МРТМ и лабораторные биомаркеры, способные отражать состояние вещества мозга, являются важными инструментами для изучения прогрессирования РС. Именно потеря аксонов, превышающая резервные возможности ЦНС, считается конечной причиной нарастания инвалидности. Волюметрические показатели ГМ достаточно чувствительны и точны, однако очевидно, что для достоверной оценки прогрессирования и нарастания инвалидизации необходимы более длительные периоды наблюдения пациентов. Использование же лабораторных маркеров требует тщательной особой подготовки, выявления значимых зависимостей изменения их уровней и определения показателей в динамике.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда №23-25-00419, https://rscf.ru/project/23-25-00419/

Funding sources: the research was supported by the Russian Science Foundation grant No. 23-25-00419 https://rscf.ru/project/23-25-00419/.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.