Хроническая ишемия головного мозга (ХИМ) является одним из наиболее распространенных неврологических заболеваний у пациентов пожилого возраста, ее патофизиологические механизмы интенсивно изучаются. Предполагается, что при данной патологии вследствие воздействия факторов риска и генетической предрасположенности возникает прогрессирующее многоочаговое поражение вещества головного мозга с формированием триады основных синдромов — когнитивных нарушений, постуральной неустойчивости и аффективных расстройств.

Одним из ведущих патогенетических процессов, ответственных за развитие ранних клинических проявлений при нейродегенеративных заболеваниях [1], а также ХИМ, является воспалительный процесс в ЦНС — нейровоспаление. Как правило, воспаление действует как естественная физиологическая защита от инфекций и травм, тем самым играя нейропротективную роль. Классический иммунный ответ в этом случае включает фазу активации, во время которой микроглия вступает в борьбу с инфекционными агентами, и фазу разрешения — процесс возвращения клеток микроглии в состояние покоя. Однако в ряде случаев нейровоспаление может стать дисфункциональным, фаза разрешения не достигается, что приводит к хроническому воспалению, характеризующемуся устойчивой активацией микроглии и избыточной нерегулируемой выработкой цитокинов, что может оказывать деструктивное воздействие на нейроны и сосуды головного мозга [2]. В ранних работах, посвященных данной проблеме, высказывалось предположение о том, что нейровоспаление реализуется через цитотоксический ответ клеток микроглии и окислительный стресс, однако в настоящее время фокус исследований сместился на изучение активации астроглии, проявляющейся локальной гиперпродукцией цитокинов и формированием внутриклеточных комплексов (инфламмасом), запускающих особый тип клеточной гибели — пироптоз [3].

К сожалению, простые методики прижизненной количественной оценки выраженности нейровоспаления при той или иной неврологической патологии до сегодняшнего дня не разработаны. Применение позитронно-эмиссионной томографии с использованием ряда сложных лигандов возможно лишь с исследовательской целью в ограниченных группах пациентов в крупных научно-исследовательских центрах, и не удовлетворяет потребности в изучении этого патофизиологического феномена [4]. В то же время такие работы крайне востребованы, главным образом для поиска и анализа эффективности применения фармакологических средств с целью уменьшения выраженности нейровоспаления на ранних этапах неврологических заболеваний — в том момент, когда еще есть возможность сохранить способность нейрональных связей к интеграции. Такой эффект предполагается для некоторых лекарственных препаратов, так, in vitro было продемонстрировано, что применение винпоцетина ингибирует NF-κB-зависимый воспалительный ответ в культуре клеток микроглии головного мозга, что может препятствовать формированию инфламмасом NLRP3 [5].

Проведение подобных исследований in vivo связано с поиском биомаркеров нейровоспаления в периферической крови. К настоящему времени опубликованы результаты ряда исследований, позволяющих предполагать, что из возможных простых и специфичных биомаркеров нейровоспаления предпочтение следует отдать белку S100B и интерлейкину-1β (ИЛ-1β). Экспрессию обоих белков связывают с активацией воспалительного процесса, в том числе в нервной системе, их концентрация увеличивается при черепно-мозговой травме, болезни Альцгеймера, рассеянном склерозе и ряде других нейродегенеративных заболеваний [6, 7]. Белок S100B контролирует полимеризацию тубулина, репарацию ДНК, а также активацию глиального фибриллярного кислого белка — одного из маркеров повреждения мозговой ткани [8]. В нормальном состоянии ИЛ-1β депонируется в цитозоле клети и появляется во внеклеточном пространстве только в момент клеточной гибели или вследствие принудительного высвобождения [9]. ИЛ-1β активирует микроглию, а также астроциты, что приводит к синтезу других провоспалительных и хемотаксических медиаторов в ЦНС [10], обеспечивая персистенцию нейровоспаления (рис. 1).

Рис. 1. Участие белков S100B и Ил-1β в каскаде нейровоспаления.

Эндогенные внеклеточные лиганды (DAMP), в том числе белок S100B, способны связываться с соответствующими рецепторами распознавания (TLR, RAGE, IFN-γR, ИЛ-1R и пр.) на соседних клетках, активируя несколько нижестоящих регуляторных путей (NF-κB, MAPK, P53 и JAK-STAT), что приводит к усилению экспрессии генов, ответственных за синтез компонентов инфламмасомы, а также предшественников ИЛ-1β и ИЛ-18 в цитозоле. В последующем запускается сборка инфламмасомы, по завершении чего каспазы-1 и -8 подвергаются активации, что инициирует выработку цитокинов ИЛ-1β и ИЛ-18, а также запускает воспалительную форму гибели клеток — пироптоз (адаптировано по [44]).

Цель исследования — оценка влияния терапии винпоцетином на клинические проявления ХИМ и концентрацию в сыворотке крови маркеров нейровоспаления (белок S100B и ИЛ-1β).

Материал и методы

В исследовании приняли участие 30 пациентов с ХИМ, соотношение мужчин и женщин 1:1,3, средний возраст 61,6 [56,9; 67,9] года.

Критерии включения: верифицированная ХИМ (код по МКБ I67.9).

Критерии невключения: противопоказания к приему винпоцетина и/или проведению МРТ; невозможность вербального контакта с пациентом, проведения балльной оценки эффективности лечения (вследствие деменции, психических заболеваний и др.); верифицированные нейродегенеративные и аутоиммунные заболевания; перенесенная тяжелая черепно-мозговая травма; злокачественные новообразования, алкогольная или наркотическая зависимость; сахарный диабет; тяжелые или нестабильные сопутствующие заболевания; инфекционное заболевание за 21 день до забора крови для определения S100B и ИЛ-1β; прием ноотропных препаратов, антидепрессантов, противоэпилептических средств.

Всем больным проводилась МРТ головы с использованием томографа Philips Intera («Philips», Бельгия) с силой индукции магнитного поля 1,5 Тл, градиентом 30 мТл/м, и программным обеспечением Scan tools. Анализировали изображение в следующих последовательностях: T1-, T2-взвешенное изображение, fluid-attenuated inversion recovery imaging (FLAIR) и susceptibility-weighted imaging (SWI). Выраженности проявлений ХИМ оценивали согласно протоколу STRIVE [11], включая полуколичественную оценку выраженности гиперинтенсивности перивентрикулярного и глубинного белого вещества по шкале Fazekas (ПВ-F и Г-F соответственно) [12]; выявление лакун в подкорковых областях головного мозга, включая внутреннюю капсулу, лучистый венец и мозолистое тело; выявление микрокровоизлияний; оценку наличия и выраженности расширения периваскулярных пространств (РПП) [13]. Общая выраженность изменений оценивалась полуколичественно от 0 до 4, при этом 1 балл начислялся за каждый из представленных параметров: выраженные изменения ПВ-F=3 или Г-F=2—3, наличие лакун, микрокровоизлияний, умеренного или выраженного расширения периваскулярных пространств в области базальных ганглиев [14].

После анализа нейровизуализационных параметров всем пациентам назначался винпоцетин (Кавинтон Форте) по 30 мг/сут, длительность лечения 3 мес. Обследование пациентов проводилось 4 раза: визит 1 — скрининг, визит 2 — через 30 сут терапии, визит 3 — через 60 сут терапии, визит 4 — через 90 сут (после окончания терапии). Эффективность проведенного лечения оценивали по Монреальской шкале оценки когнитивных функций (Montreal Cognitive Assessment, MoCA) [15]; Госпитальной шкале тревоги и депрессии (Hospital Anxiety and Depression Scale, HADS) [16]; шкалам дневной сонливости Epworth (ESS) [17]; астенического состояния (ШАС) [18]; впечатления от лечения Global Rating of Change Scale (GRC) [19].

Исследование маркеров нейровоспаления проводилось в сыворотке крови дважды: на визитах 1 и 4. Определение белка S100B осуществлялось электрохемилюминесцентным иммуноанализом (Cobas e60, «Roche»), ИЛ-1β — иммуноферментным методом («Вектор Бест», Россия).

Статистический анализ проводился в базе полученных в ходе исследования данных (Excel) с применением программного пакета Statistica 7.0 («StatSoft Inc.», США). Значимость различий между количественными показателями оценивали по критерию Стьюдента t при нормальном распределении или Манна—Уитни для непараметрических данных. Для анализа взаимосвязи между общей выраженностью МРТ и ее отдельными параметрами (ПВ-F, Г-F, РПП, лакуны, микрокровоизлияния) и концентрацией биомаркеров нейровоспаления в периферической крови использовали построение модели множественной линейной регрессии с расчетом β-коэффициентов. Для оценки взаимосвязи между показателями клинических шкал и содержанием S100B, ИЛ-1β в крови проводили корреляционный анализ Пирсона. Значимое статистическое различие регистрировали при p<0,05 [20].

Результаты

Общая характеристика больных на момент визита 1 представлена в табл. 1 и 2. Среди пациентов преобладали женщины пожилого возраста, страдающие артериальной гипертензией, у которых наблюдались умеренные когнитивные нарушения (результаты выполнения теста MoCA 25,1±2,1 балла), субклинически выраженная тревога/депрессия (значения по шкале HADS 8,4±1,4 балла), астения (значения по шкале ШАС 72,2±18,1 балла) и повышенный уровень дневной сонливости (значения по шкале ESS 8,4±2,1 балла). Общая выраженность изменений, по данным МРТ головного мозга, составила 1,4±0,2 балла, преимущественно за счет поражения перивентрикулярного белого вещества (ПВ-F 1,7±0,4 балла).

Таблица 1. Общая характеристика пациентов

Примечание. ИМТ — индекс массы тела; ОВЦИ — общая выраженность цереброваскулярных изменений.

Таблица 2. Результаты лечения пациентов с ХИМ

Примечание. Здесь и в табл. 3: * — p<0,05 по сравнению с исходным значением.

На фоне лечения наблюдалась отчетливая положительная динамика клинических проявлений ХИМ (см. табл. 2): выраженность аффективных нарушений достоверно снизилась на визите 3 (HADS — 7,2±2,0 балла, p<0,05) и на визите 9 составила 7,1±1,8 балла — отсутствие тревоги и/или депрессии. Показатели дневной сонливости также претерпели значимые изменения — уже на визите 2 имела место нормализация параметров дневного сна (ESS — 6,5±2,5 балла, p<0,05), с еще более выраженной положительной динамикой к визиту 4 (6,2±2,3 балла). Выраженность астенического синдрома, который выявлялся у пациентов в начале исследования (ШАС — 72,2±18,1 балла), достоверно уменьшился на визите 2 (60,2±9,8 балла, p<0,05) и сохранил тенденцию к снижению выраженности вплоть до визита 4. Следует также отметить значимое улучшение когнитивных функций, которое было зарегистрировано уже на визите 2 (MoCA, 26,5±2,7 балла, p<0,05), с сохранением положительной динамики на визите 4 (MoCA, 26,6±1,4 балла, p<0,05).

Обнаружено статистически значимое снижение концентрации в сыворотке крови маркеров нейровоспаления к визиту 4 по сравнению исходным уровнем (рис. 2, табл. 3). После построения множественной линейной регрессии было установлено, что показатель общей выраженности изменений головного мозга, по данным МРТ, оказался ассоциирован с уровнем содержания в крови S100B, но не ИЛ-1β (β=0,504, p=0,026, 95% ДИ 0,149—0,901. Также было установлено, что среди всех МРТ-маркеров ХИМ выраженность ПВ-F оказалось наиболее тесно связана с концентрацией в сыворотке крови S100B (β=0,562, p=0,035, 95% ДИ –0,024——0,820; табл. 4). Уровень содержания в сыворотке крови S100B тесно коррелировал с результатами тестирования по шкале MoCA, а ИЛ-1β — со значением по шкале ESS на визите 4 (рис. 3).

Рис. 2. Динамика изменения содержания белка S100B (а) и ИЛ-1β (б) в крови наблюдавшихся пациентов.

Таблица 3. Динамика концентрации белка S100B и ИЛ-1β в крови обследованных пациентов, M±SD

Таблица 4. Результаты анализа множественной линейной регрессии для оценки связи между нейровизуализационными маркерами ХИМ и биомаркерами нейровоспаления (S100B, ИЛ-1β)

Рис. 3. Результаты корреляционного анализа взаимосвязи между содержанием S100B в крови и значениями по опроснику MoCA (а), а также содержанием ИЛ-1β в плазме крови и значениями по опроснику ESS (б) у наблюдавшихся пациентов.

Анализ результатов оценки по шкале GRC продемонстрировал, что на момент завершения исследования значимо большая часть пациентов расценили улучшение от проведенной терапии как «умеренное» и «выраженное» (n=22, 73,3%). Применение Кавинтона Форте не сопровождалось развитием каких-либо нежелательных явлений, которые бы явились причиной отказа от дальнейшего лечения, что свидетельствует о благоприятном профиле безопасности препарата.

Обсуждение

В настоящем исследовании приняли участие 30 пациентов с верифицированным, в том числе по данным МРТ, диагнозом ХИМ, у которых наблюдалась типичная клиническая картина заболевания — сочетание когнитивных и аффективных расстройств с астеническим синдромом и нарушением сна. Все пациенты в течение 3 мес получали винпоцетин по 30 мг/сут, а оценка эффективности проводимой терапии производилась с учетом анализа динамики результатов нейропсихологического тестирования и концентрации биомаркеров нейровоспаления (S100B, Ил-1β) в сыворотке крови. Исследование продемонстрировало благоприятный профиль безопасности препарата, что подтверждает данные, опубликованные еще в 2003 г. в Кохрановском обзоре [21].

На фоне проводимого лечения состояние пациентов прогрессирующе улучшалось, в то время как содержание S100B и ИЛ-1β в плазме крови значимо снизилось по прошествии 3 мес терапии. Была обнаружена связь между уровнем белка S100B в сыворотке крови и общей выраженностью цереброваскулярных изменений по данным МРТ, особенно с поражением ПВ-F. Концентрация в сыворотке крови белка S100B к моменту завершения исследования коррелировала с результатом выполнения теста MoCA, а ИЛ-1β — с результатами оценки по шкале ESS.

Позитивное влияние терапии винпоцетином на состояние пациентов с ХИМ было доказано ранее в серии клинических исследований, проведенных как в нашей стране [22—24], так и за рубежом [25, 26]. Большинство авторов связывали позитивный эффект винпоцетина с его влиянием на микроциркуляцию за счет специфического подавления активности фосфодиэстеразы 1A или фосфодиэстеразы 1C [27]. Результаты исследований последних лет свидетельствуют о том, что еще одной мишенью действия винпоцетина является нейровоспаление. Эффект винпоцетина в этом отношении реализуется через ингибирование NF-κB-зависимого воспалительного ответа, что было доказано в исследованиях in vitro, проведенных на культуре эндотелиоцитов, гладкомышечных клеток сосудистой стенки, макрофагов и моноцитов, [28], нейтрофилов [29], эпителиальных клеток [30], клеток микроглии головного мозга [31], а также плазмоцитоидных дендритных клеток [32]. Изучение влияния винпоцетина на экспрессию белка S100B и ИЛ-1β in vivo ранее не проводилось.

Снижение концентрации S100B в крови пациентов с ХИМ на фоне приема винпоцетина, выявленное в нашем исследовании, подтверждает способность препарата подавлять нейровоспаление в ЦНС у больных с ХИМ. Представляется вероятным, что этот механизм также связан с ингибированием транскрипционной активности NF-kB. В ряде исследований было показано, что высокая внеклеточная концентрация белка S100B через NF-kB-зависимый путь стимулирует образование в астроцитах индуцибильной синтетазы оксида азота (NO). Последняя индуцирует NO-зависимую гибель нейронов и глии, способствуя глутамат-опосредованной гибели нейронов, усилению экспрессии ЦОГ-2 в микроглии, увеличению продукции активных форм кислорода в клетках головного мозга и остановке клеточного цикла (см. рис. 1) [33, 34]. Следует отметить, что увеличение продукции белка S100B при ХИМ отмечалось и ранее [35, 36]. Также было показано, что концентрация S100B в сыворотке крови коррелировала со снижением когнитивных функций, которые оценивались по опроснику MoCA у пациентов с гиперинтенсивностью перивентрикулярного белого вещества [35].

Влияние экспрессии ИЛ-1β на течение цереброваскулярной патологии также изучалось ранее [37—40]. Было показано, что повышение концентрации ИЛ-1β в крови является независимым фактором риска развития ХИМ [41]. Известно, что активация ИЛ-1β в клетках микроглии происходит после завершения формирования инфламмасомы NLRP3 через каспаза-1-опосредованный путь, т.е. на более поздних стадиях нейровоспаления по сравнению с белком S100B. Показана роль ИЛ-1β в увеличении размера зоны инфаркта головного мозга за счет усиления аттракции нейтрофилов и их инфильтрации очага некроза [37], а также в повышении проницаемости сосудов микроциркуляторного русла головного мозга [42]. Кроме того, экспрессия ИЛ-1β может способствовать эскалации нейровоспаления в головном мозге, поскольку внеклеточный эффект белка связан с активацией NF-κB, что впоследствии повышает экспрессию гена NLRP3, т.е. наблюдается замыкание порочного круга нейровоспаления [43]. В нашем исследовании не выявлено значимой корреляции уровня ИЛ-1β в сыворотке крови и выраженности поражения головного мозга по данным МРТ, в то время как ряд исследователей утверждают, что такая связь существует, однако наблюдается лишь при оценке прогрессирования ХИМ с помощью МРТ головы в динамике (по прошествии 10 последовательных месяцев наблюдения) [44].

Другим интересным результатом нашей работы стало обнаружение корреляционной связи между уровнем экспрессии ИЛ-1β и выраженностью дневной сонливости у пациентов с ХИМ. На самом деле это не удивительно, поскольку влияние ИЛ-1β на нормальный сон было известно ранее. Введение ИЛ-1β в кровь здоровым добровольцам вызывает у них сонливость, а также ряд симптомов, обычно связанных с плохим ночным сном: раздражительность, повышенную чувствительность к внешним сенсорным стимулам, астению и расстройство внимания [45, 46]. Предполагается, что особо важную роль ИЛ-1β играет в фазе медленного сна [47]. Применение винпоцетина достоверно снижает уровень дневной сонливости у пациентов с ХИМ, что было продемонстрировано и в предыдущих исследованиях [48]. Можно предположить, что механизм действия препарата связан в том числе с ингибированием экспрессии ИЛ-1β.

Подводя итог анализу связи уровней маркеров нейровоспаления в периферической крови и выраженности клинических проявлений заболевания у пациентов с ХИМ, следует отметить, что определение концентрации белка S100B и ИЛ-1β показано для мониторирования эффективности лечения у данной категории больных.

Заключение

Несмотря на широкую распространенность ХИМ, многие механизмы развития данной патологии, в значительно степени объясняющие ее течение и клинические проявления, до настоящего времени находятся в стадии изучения. Одним из возможных патогенетических звеньев ХИМ, имеющих особое значение на ранних стадиях заболевания, является нейровоспаление. Среди различных вариантов верификации нейровоспаления in vivo перспективным представляется исследование его биомаркеров в периферической крови. В проведенном исследовании было показано, что определение в крови белков S100B и ИЛ-1β может быть надежным способом оценки нейровоспаления у пациентов с ХИМ, результаты которого соответствуют данным нейровизуализации и нейропсихологического тестирования. Применение винпоцетина для лечения пациентов с ХИМ дает возможность не только значительно уменьшить выраженность клинических проявлений заболевания, таких как когнитивные нарушения и расстройства сна, аффективные расстройства, астения, но и уменьшить экспрессию маркеров нейровоспаления, что позволяет рассматривать его не только как вазоактивный препарат и нейропротектор, но и как ингибитор нейровоспаления с перспективой его применения при широком спектре нейродегенеративных заболеваний, в основе которых лежит данный патофизиологический механизм.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.