Пилотное исследование ассоциаций маркеров глиальной и нейрональной дегенерации с исполнительными функциями у пациентов с расстройствами, связанными с употреблением алкоголя

В последние годы произошел сдвиг парадигмы в исследованиях психических расстройств, поскольку основной фокус сместился с клинических критериев на биологические [1, 2]. В настоящее время акцент делается на нарушения функционирования центральной нервной системы (ЦНС), которые, как полагают, начинаются за несколько лет до появления основных клинических симптомов расстройства [1, 3]. Все больше данных указывает на то, что воспаление является фактором, способствующим патогенезу и развитию расстройств, связанных с употреблением алкоголя (РСУА) [4—7]. Ряд исследований выявил, что хроническое (длительное) употребление алкоголя вызывает иммунный ответ, включая активацию астроцитов и микроглии, иммунных клеток головного мозга [7, 8]. Астроциты и клетки микроглии, являясь полифункциональными элементами иммунной системы, участвуют в нормальном функционировании головного мозга, а также при патологии, обладают компенсаторным механизмом для восстановления поврежденной нейронной сети, реагируя на повреждение нейронов, изменяют экспрессию нейроспецифических белков, имеющих нейропластическое действие [9]. Уровень астроглиальных белков в биологических жидкостях зависит от количества погибших или поврежденных астроцитов, отражая степень выраженности патологического процесса, что может выступать в качестве маркера ранней диагностики повреждения головного мозга. Таким образом, маркеры активации глии представляют большой интерес для изучения новых потенциальных биомаркеров РСУА.

Одними из наиболее широко исследуемых маркеров активации глии, деструктивных процессов мозга являются кальций-связывающий белок S100 (S100B), основной белок миелина (MBP) и глиальный фибриллярный кислый белок (GFAP) [7—9]. Повышенные уровни S100B, MBP и/или GFAP в сыворотке крови отмечали некоторые исследователи у пациентов с РСУА по сравнению со здоровыми людьми [7, 8, 10]. Однако в литературе наблюдается противоречивость результатов относительно связи между данными маркерами и основными клинико-динамическими характеристиками пациентов.

К настоящему времени существует множество научных исследований, в которых сообщается о нарушениях у пациентов с РСУА способности к мышлению, обучению, снижении различных аспектов памяти, внимания, моторной деятельности [11—14]. У многих пациентов с РСУА наблюдаются когнитивные нарушения, что связано со стойкой органической неполноценностью головного мозга, вплоть до деменции [12, 14]. В ряде исследований было показано, что по мере роста степени тяжести расстройства отмечается прогрессирование когнитивной дисфункции [11, 12, 15]. По мнению исследователей, основой для формирования и поддержания данного расстройства выступают исполнительные функции [16].

Исполнительные функции (executive functions) рассматриваются в качестве важной детерминанты в этиологии алкоголизма [16]. Исполнительные функции представляют собой когнитивные процессы высшего порядка, участвующие в регуляции целенаправленного поведения. И пациенты с РСУА, и люди с высоким риском его развития проявляют дефицит исполнительных функций [16, 17]. Термин «исполнительное функционирование» относится к набору многих различных когнитивных способностей (доменов), включая устойчивое и избирательное внимание, когнитивную гибкость/ригидность, ингибиторный контроль, рабочую память, психомоторную реакцию и т.д. [16]. Несмотря на связь между исполнительным функционированием и поведением, по-прежнему отсутствует ясность в отношении конкретных компонентов исполнительных функций, которые наиболее важны для понимания и прогнозирования течения РСУА. Биологической основой для когнитивных изменений могут выступать нейроиммунопатологические механизмы. Однако в отечественной и зарубежной литературе практически отсутствуют исследования взаимосвязей между сывороточными нейромаркерами и когнитивными функциями при РСУА.

Исходя из вышесказанного, можно определить следующую гипотезу исследования: концентрации сывороточных нейромаркеров S100B, MBP и GFAP, отражающие деструктивные процессы глиальных и нейрональных клеток, коррелируют с индивидуальным профилем нарушений исполнительных функций у пациентов с РСУА.

Цель исследования — изучить связи между сывороточными маркерами глиальной и нейрональной дегенерации с нейропсихологическими тестами, отражающими различные когнитивные домены исполнительных функций, у пациентов с РСУА.

Исследование было проведено с соблюдением принципов Хельсинкской декларации 1964 г. с поправками, установленными в 1975—2013 гг. Одобрено локальным Биоэтическим комитетом при НИИ психического здоровья Томского НИМЦ (протокол №291 от 22.09.22). Все обследуемые пациенты, а также лица из группы контроля дали письменное информированное согласие на участие в исследовании и обработку персональных данных.

Отбор пациентов осуществляли на базе клиники ФГБНУ «НИИ психического здоровья» Томского НИМЦ РАН. В исследовании приняли участие 44 пациента мужского пола (медиана возраста и межквартильный диапазон Me [Q₁; Q₃]=42 [35; 47] года) с установленным клиническим диагнозом «расстройство, связанное с употреблением алкоголя» по критериям DSM-5. Исследование пациентов было проведено на 3—5-й день поступления в стационар (с целью купирования алкогольного абстинентного синдрома, психологической коррекции и реабилитации) после детоксикации.

Критерии включения: установленный диагноз «расстройство, связанное с употреблением алкоголя» по критериям DSM-5; добровольное согласие на участие в исследовании; возраст в диапазоне от 18 до 60 лет.

Критерии исключения: отказ от участия в исследовании; деменция; умственная отсталость; черепно-мозговые травмы с потерей сознания; наличие хронических соматических расстройств в стадии обострения.

Диагностика текущего психического состояния осуществлялась психиатрами клиническим методом, диагноз устанавливался с использованием диагностических критериев DSM-5. Длительность расстройства в группе пациентов составила Me [Q₁; Q₃]=11 [6; 21] лет.

В качестве группы контроля обследованы 30 психически здоровых мужчин, возраст Me [Q₁; Q₃]=43 [36; 48] года, которые отбирались из числа сотрудников НИИ психического здоровья Томска (Россия): научные сотрудники, врачи, административный персонал, подсобные рабочие.

Для оценки употребления алкоголя всем участникам из группы контроля предлагалось заполнить шкалу — Alcohol Use Disorders Identification Test (AUDIT) в русскоязычной адаптации RUS-AUDIT [18]. Сумма баллов по шкале AUDIT в группе контроля составила от 0 до 7, что соответствовало низкому уровню риска возникновения проблем вследствие употребления алкоголя. Дополнительно испытуемые из группы контроля были обследованы психиатрами, проводился сбор анамнеза о наличии/отсутствии психических заболеваний и соматических расстройств.

У всех обследуемых из групп пациентов и контроля проводились оценка исполнительных функций и определение нейромаркеров в сыворотке крови.

Изучение исполнительного функционирования осуществлялось с помощью тестов Go/No-Go [19], Corsi [20] и Color Stroop [21].

Задача «Go/No-Go» представляет собой компьютеризированную оценку подавления реакции. В данной версии теста испытуемым необходимо было нажимать на кнопку при появлении на экране овала зеленого цвета («Go») и не нажимать при появлении красного овала («No-Go»). Стимулы (овалы) предъявлялись в случайном порядке. Время предъявления стимула составляло 500 мс, интервал между стимулами — 800 мс. Всего было 60 стимулов: 30 — «Go» и 30 — «No-Go». В качестве выходных данных использовалось количество ошибок — ложное нажатие на сигнал «No-Go», отражающее неправильную реакцию на нецелевой стимул как основной показатель растормаживания реакции и импульсивного действия.

Тест Corsi — компьютерный тест, позволяющий провести оценку объема пространственной рабочей памяти. Сначала на экране компьютера появляются 9 кубиков, которые по очереди загораются желтым цветом. Задача участника исследования — запомнить и воспроизвести эту последовательность. Проба начинается с последовательности из двух кубиков, при правильном ответе длина последовательности увеличивается. Проба прекращается в случае двух подряд ошибочных воспроизведений последовательности. В качестве анализируемых данных использовалась максимальная длина правильно воспроизведенной последовательности, которая характеризует объем рабочей памяти.

Цветовой тест Струпа (Color Stroop) предназначен для диагностики когнитивного стиля гибкость/ригидность когнитивного контроля. Испытуемым предъявлялось два набора из 20 слов в каждом. В первом наборе содержались слова, обозначающие цвета, напечатанные соответствующей краской (например, слово «красный» было напечатано красными чернилами), во втором наборе — эти же слова были напечатаны «неправильными» цветами (например, слово «красный» было напечатано синими чернилами). Испытуемым нужно было последовательно называть цвета слов. Оценивалось соотношение времени чтения двух наборов слов (неконгруэнтных/конгруэнтных).

Забор крови для лабораторных исследований проводился в утренние часы с 8 до 9 ч натощак. Из полученной цельной крови методом центрифугирования выделялась сыворотка, которая хранилась в морозильной камере при –80 °C. Определение концентрации S100B, MBP и GFAP в сыворотке крови исследуемых лиц (пациентов и группы контроля) проводили «сэндвич»-методом твердофазного иммуноферментного анализа с использованием наборов DY1820-05 Human S100B DuoSet ELISA, DY4228-05 Human MBP DuoSet ELISA и DY2594-05 Human GFAP DuoSet ELISA («R&D Systems», США).

Статистическая обработка полученных данных осуществлялась с помощью пакета программы Statistica 12 (Dell). Определение минимального объема выборки проводилось по методу К.А. Отдельновой [22] для уровня значимости p=0,05. Проверка на согласие с законом нормального распределения осуществлялась с помощью W-критерия Шапиро–Уилка. Полученные данные не подчинялись закону нормального распределения. Количественные данные представлены в виде медианы и межквартильного диапазона Me [Q₁; Q₃]. Качественные данные представлены частотными показателями в абсолютных и относительных единицах, n (%). Для сравнения результатов нейропсихологического тестирования и лабораторного исследования между пациентами и контролем использовался U-критерий Манна–Уитни с поправкой Бонферрони на множественные сравнения. Для сопоставления частот был использован критерий Фишера. Для оценки наличия, уровня и направленности корреляций между нейропсихологическими и лабораторными показателями применялся критерий ранговой корреляции Спирмена. Различия считались статистически значимыми при p<0,05.

Всего в исследовании приняли участие 74 мужчины, из которых 44 — пациенты с РСУА и 30 — здоровые (группа контроля). Группы пациентов и контроля были сопоставимы по социально-демографическим переменным (табл. 1). Статистически значимых различий по возрасту (U=487,5; p=0,597) и уровню образования (p=0,799) не выявлено.

Таблица 1. Социально-демографические характеристики выборки

При анализе концентрации маркеров глиальной и нейрональной дегенерации нами был выявлен ряд изменений (табл. 2). Уровень S100B и MBP у пациентов оказался статистически значимо выше контрольных значений (U=194,5; p=0,002 и U=198,5; p=0,003). Тогда как содержание GFAP в группе пациентов статистически значимо не превышало контрольные показатели (U=287; p=0,181).

Таблица 2. Концентрация нейромаркеров в группе контроля и пациентов

Примечание. Здесь и в табл.3: p — уровень статистической значимости различий при сравнении групп с использованием U-критерия Манна—Уитни с учетом поправки Бонферрони.

По данным нейропсихологического исследования, пациенты с РСУА хуже справлялись с заданиями, по сравнению с контролем, во всех тестах (табл. 3). Были обнаружены статистически значимые различия в задачах Go/No-Go (U=133; p=0,002), Corsi (U=133,5; p=0,003) и Color Stroop (U=60; p<0,001) (см. табл. 3).

Таблица 3. Результаты исследования исполнительного функционирования в группе контроля и пациентов

Корреляционный анализ Спирмена между сывороточными нейромаркерами, данными нейропсихологических тестов, длительностью заболевания, возрастом и уровнем образования у пациентов с РСУА представлен на рисунке на цв. вклейке.

Матрица корреляции Спирмена между сывороточными нейромаркерами, данными нейропсихологических тестов, длительностью расстройства, возрастом и уровнем образования у пациентов.

Цветные квадраты указывают на статистическую значимость (p<0,05).

Были обнаружены статистически значимые корреляции между концентрацией S100B и количеством ошибок в задаче Go/No-Go (R=0,537; p=0,004), а также длительностью РСУА (R=0,321; p=0,021). Содержание MBP в сыворотке крови прямо коррелировало с количеством ошибок в задаче Go/No-Go (R=0,654; p<0,001) и обратно — с объемом пространственной рабочей памяти в тесте Corsi (R=–0,588; p<0,001). Дополнительно была обнаружена статистически значимая обратная корреляция между объемом пространственной рабочей памяти в тесте Corsi и длительностью РСУА (R=–0,417; p=0,019). В контрольной группе каких-либо статистически значимых корреляций сывороточных нейромаркеров с показателями нейропсихологических тестов не обнаружено (p>0,05).

В представленном пилотном исследовании проведена корреляция сывороточных нейромаркеров, отражающих деструктивные процессы глиальных и нейрональных клеток (S100B, MBP и GFAP), с показателями исполнительного функционирования в когорте пациентов с РСУА. Полученные результаты показали, что такие биомаркеры, как S100B и MBP, в сыворотке крови пациентов с РСУА демонстрируют статистически значимые ассоциации с определенными доменами исполнительных функций: показателем растормаживания реакции и импульсивного действия (снижение ингибиторного контроля) и объемом пространственной рабочей памяти. В целом эти результаты показывают, что уровни S100B и MBP в сыворотке крови действительно связаны с когнитивными нарушениями у рассматриваемой группы пациентов.

Согласно данным литературы, повышение уровня S100B и MBP в результате травматического повреждения головного мозга коррелирует с картиной персистирующего нейропсихологического дефицита [23, 24]. В экспериментах на животных также показано, что изменение концентрации S100B и MBP сопряжено с поведенческими нарушениями и когнитивным дефицитом [25]. Авторы указывают на роль S100B скорее как маркера патологических, а не пластических процессов, что согласуется с тем, что ген, кодирующий этот белок, является геном предрасположенности к расстройствам настроения, шизофрении и когнитивным нарушениям [26].

С другой стороны, было обнаружено, что уровень GFAP в сыворотке крови статистически значимо не коррелировал с результатами нейропсихологических тестов у пациентов с РСУА. В нескольких проведенных ранее исследованиях изучалась взаимосвязь между уровнями GFAP и когнитивными функциями [27, 28]. A. Ishiki и соавт. [27] не обнаружили связи между уровнями GFAP и показателями в тесте MMSE в выборке здоровых субъектов и пациентов с деменцией. T. Darreh-Shori и соавт. [28] также сообщили об отсутствии корреляции между уровнями GFAP и показателями MMSE среди пациентов с болезнью Альцгеймера. Хотя в этом же исследовании была обнаружена слабая связь между уровнями S100B и показателями MMSE в группе пациентов.

Настоящее исследование имеет ряд ограничений, которые необходимо учитывать при интерпретации данных. Во-первых, фактором, влияющим на результаты когнитивных тестов, могло быть острое состояние пациентов после массивной алкоголизации и, соответственно, более формальное выполнение заданий, что могло в итоге обусловливать их отличие от группы контроля. Во-вторых, выборка пациентов была относительно небольшой, и, следовательно, полученные результаты необходимо подтвердить в более крупном исследовании. Еще одним ограничением настоящего исследования является отсутствие контроля над влиянием различных терапевтических вмешательств. Учитывая, что большинство пациентов на момент включения в исследование проходили терапию во время предыдущих госпитализаций, эти программы лечения, возможно, оказали некоторое влияние на их нейрокогнитивное функционирование и, возможно, на уровень нейромаркеров.

Таким образом, наши результаты показывают, что уровни маркеров S100B и MBP в сыворотке крови коррелируют с различными доменами исполнительных функций (ингибиторный контроль и объем пространственной рабочей памяти) у пациентов с РСУА. Предполагается, что данные биомаркеры могут потенциально использоваться в качестве маркеров прогрессирования, отслеживания тонких когнитивных изменений у пациентов с РСУА. Необходимы дальнейшие исследования с участием более крупных выборок, чтобы подтвердить эти результаты и оценить их потенциал в диагностике.

Исследование проведено в рамках выполнения госзадания № 075-00712-24-00 «Мультидисциплинарное исследование клинической гетерогенности и патобиологических механизмов прогредиентного развития аддиктивных расстройств с разработкой инновационных программ терапии и дифференцированной профилактики», регистрационный номер 122020200053-1.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.