Церебральная микроангиопатия

Изучение патологии мелких сосудов (церебральная микроангиопатия, ЦМА, англ.: Cerebral small vessel disease) прошло путь почти двух столетий поиска причин их повреждения с развитием диффузно-очаговых изменений в мозге и их клинических эквивалентов — когнитивных, двигательных и иных. Представления о ЦМА расширялись с возможностями ее доказательной диагностики. Пройденные этапы сопоставлений клинических, морфологических и нейровизуализационных данных позволили установить ее главный фактор риска — артериальную гипертензию (АГ), основные механизмы повреждения сосудов и мозга, критерии прижизненной МРТ-диагностики заболевания и маркеры его прогрессирования.

Систематизация знаний о патологии мелких сосудов привела к признанию ее гетерогенности, верификации форм и созданию первой классификации на основе морфологических проявлений [1]. Эпидемиологические и морфологические исследования показали абсолютное преобладание в популяции спорадических возраст-зависимых форм. Среди них доминирующим является артериолосклероз — ЦМА, ассоциированная с АГ и другими сосудистыми факторами риска, за которой и закрепился термин ЦМА, менее частой является церебральная амилоидная ангиопатия (ЦАА), вызванная отложением β-амилоида в сосудах. К более редким относятся наследственные формы и некоторые другие.

Наиболее значимым итогом этапа клинико-морфологически-нейровизуализационных сопоставлений является представление международной группой экспертов в 2013 году критериев диагностики патологии мелких сосудов (STRIVE, 2013 г). Они включают МРТ-признаки ЦМА, условия их визуализации, терминологию, а также предложения о целесообразности использования их в качестве суррогатных маркеров клинических проявлений и эквивалентов морфологических находок, оценки риска прогрессирования заболеваний и их осложнений [2].

Критерии диагностики сосудистых изменений мозга STRIVE (2013 г.) предоставили возможность унифицированного подхода к проведению исследований во всем мире, что позволило консолидировать усилия исследователей в разных направлениях нейронаук. В настоящее время ЦМА рассматривается в качестве ведущей причины инвалидизации и смертности пациентов старшего и пожилого возраста вследствие развития инсульта, сосудистых когнитивных расстройств, нарушений ходьбы, индукции нейродегенерации. Создание критериев привело к многократному возрастанию интереса к изучению ЦМА и ее коморбидности с болезнью Альцгеймера (БА), разработке диагностических критериев разных форм ЦМА, поиску новых факторов риска, чувствительных маркеров прогрессирования заболевания, интенсификации и расширению направлений исследований, целью которых является поиск мишеней для лекарственного воздействия и разработка патогенетически обоснованной терапии в отношении разных форм патологии.

Современный вектор в изучении ЦМА требует от исследователей фундаментальных наук большей трансляционной направленности, а от клиницистов — серьезной информированности в быстро меняющихся методических возможностях изучения разных аспектов ЦМА. Вовлеченность все более широкого круга специалистов в изучение возраст-зависимой патологии мелких сосудов головного мозга обосновывает необходимость разработки единых требований к проведению исследований, стандартизацию используемых методов исследований, поиск релевантных моделей экспериментальных животных. По мнению H. Markus и соавт., отсутствие единых требований к методологии [3] является в настоящее время наиболее значимым ограничением эффективности проводимых исследований. С целью усовершенствования методологических аспектов клинических исследований в 2022 г. международной группой экспертов были предложены «Основы клинических исследований ЦМА» (англ.: Framework for Clinical Trials in Cerebral Small Vessel Disease, FINESSE), содержащие рекомендации по формированию критериев включения, выбору оптимальных клинических конечных точек (в том числе суррогатных), применению методов нейровизуализации и исследования циркулирующих маркеров, новых типов дизайна исследований, а также определению приоритетов терапевтических стратегий с использованием данных генетических исследований [3, 4]. Ожидаемо, что в ближайшие годы должны появиться согласительные методические руководства в отношении инновационных методов исследования, используемых при ЦМА.

Принятие критериев STRIVE (2013, 2023) совершило прорыв в диагностике спектра ЦМА [2, 5]. Критерии относятся ко всей группе заболеваний с вовлечением мелких сосудов и не предполагают их дифференцирования, тогда как факторы риска, течение, прогноз, разработка подходов к лечению определяются видами/формами патологии. В настоящее время разработаны диагностические критерии ЦАА [6] и ее отличий от ЦМА при АГ [7]. Рекомендуемое различение этих двух форм на основании расположения микрокровоизлияний (МКР) — глубокие при ЦМА с АГ, а корковые при ЦАА, в значительной части случаев не выполнимо, поскольку МКР носят смешанный характер [8], что обосновывает необходимость дальнейшего совершенствования критериев. Еще более сложной и актуальной задачей является разработка критериев дифференциальной диагностики разных форм возраст-зависимой ЦМА, ассоциированной с АГ и другими факторами риска. В клинической практике гетерогенность такой наиболее распространенной формы ЦМА подтверждается значимым разнообразием тяжести клинических проявлений, темпе их прогрессирования в условиях контроля факторов риска у пациентов старшего возраста.

Один из принципов дифференциальной диагностики форм ЦМА был предложен группой исследователей ФГБНУ «НЦН». Он основан на кластеризации (группировании) МРТ-признаков ЦМА, оцененных по топографии и выраженности. Оценка каждого из МРТ-признаков проводилась по 4-балльной системе выраженности в разных долях полушарий головного мозга в трех зонах белого вещества, соответствующих особенностям кровоснабжения (короткие, средние и длинные кортикомедуллярные артерии и соответствующие им зоны юкстакортикального, глубокого и перивентрикулярного белого вещества), а также подкорковых структурах, стволе и мозжечке. В основу гипотезы легло допущение, что группирование разных признаков по их расположению и тяжести у пациентов сходного возраста и контроля факторов риска должно отражать формы заболеваний, имеющие различия в неучтенных факторах риска и, соответственно, доминирующих механизмах поражения сосудов и мозга.

Последующий иерархический кластерный анализ позволил выделить два больших кластера, которые были обозначены как МРТ-тип 1 и МРТ-тип 2. Они не имели различий в представленности основных факторов риска, но различались тяжестью и ведущими механизмами поражения сосудов и мозга — ишемией при МРТ-типе 1, повышенной проницаемостью гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) и воспалением при МРТ-типе 2 [9, 10]. Накопление наблюдений и использование чувствительных методов дифференцирования отличий, в первую очередь молекулярно-генетических, позволит дифференцировать различные формы ЦМА по доминирующим механизмам и откроет перспективы для разработки патогенетического лечения.

Возраст-зависимая ЦМА имеет длительный период асимптомного течения. Критическая суммация патологических изменений в стенке сосудов и визуально неизмененном белом веществе (НИБВ) приводит к формированию МРТ-признаков ЦМА — гиперинтенсивности белого вещества (ГИБВ), а в последующем — лакун и других.

Необходимость уточнения таких закономерностей для разработки превентивных подходов к прогрессированию ЦМА, привела в последнее десятилетие к интенсификации клинических исследований с оценкой микроструктуры НИБВ с помощью диффузионной МРТ (Д-МРТ) [11]. Первично использование сигнальных моделей Д-МРТ, основанных на расчете суммарной диффузии во всем вокселе изображения, позволило установить большую чувствительность таких метрик, как средняя диффузия (MD, англ.: mean diffusivity) и фракционная анизотропии (FA, англ.: fractional anisotropy) в оценке раннего повреждения белого вещества и его динамических изменений по сравнению с МРТ-признаками [12, 13]. Позднее были предложены сигнальные модели для оценки компонентов нейрона — аксона (аксиальная диффузия, англ.: axial diffusivity, AD) и миелина (радиальная диффузия, англ.: radial diffusivity, RD). Они подтвердили данные морфологиических исследований о преимущественном поражении миелина повышением RD и показали большую чувствительность в отражении прогрессирования когнитивных расстройств по сравнению с FA и MD [14]. Эквивалентность данных метрик компонентам нейрона была подтверждена на экспериментальных животных моделях и аутопсийном материале [15—17]. Дальнейшее совершенствование Д-МРТ с созданием биофизических (тканевых) моделей позволило получать in vivo-эквиваленты компонентов ткани мозга (компоненты нейрона, экстраклеточную воду, микрососуды) [18]. К настоящему времени исследования по данному направлению Д-МРТ при ЦМА единичны. Показатели биофизической модели NODDI (англ.: Neurite Orientation Dispersion and Density Imaging — картирование ориентационной дисперсии пучка нейритов и их плотности) показали связь с результатами когнитивного тестирования при ЦМА [19, 20].

Нами в 2023—2024 гг. проведено первое в мире исследование по сопоставлению возможностей разных биофизических (тканевых) моделей в оценке тяжести поражения мозга при ЦМА [21] и когнитивных расстройств [22]. Несмотря на огромный потенциал данных методик, имеются существенные ограничения в их использовании в клинических исследованиях. Среди основных причин можно выделить технические особенности МР-томографов разных производителей, что ограничивает методическое единообразие исследований и сопоставление получаемых данных, сложность постпроцессинга и обработки, требующие высоких технических компетенций, а также то, что лишь небольшая часть моделей прошла валидацию на экспериментальных животных моделях.

Перспективными в оценке микроструктуры являются МРТ-методики оценки содержания железа для выявления маркеров вторичной нейродегенерации и содержания миелина. Они позволяют не только характеризовать основные текущие процессы, но и могут быть полезны для оценки ремиелинизации на фоне проведения терапевтического вмешательства [23—29].

Современный этап в изучении ЦМА и ее форм тесно связан с расширением возможностей прижизненной МРТ-оценки ее основных патофизиологических механизмов — эндотелиальной дисфункции с повышенной проницаемостью ГЭБ и гипоксии/ишемии в проекции стено-окклюзированных мелких сосудов. В последние десятилетия разработаны МРТ-методики оценки поражения эндотелия и ремоделирования сосудов — проницаемости ГЭБ, цереброваскулярной реактивности, мозгового кровотока, пульсация сосудов и другие.

Фазовоконтрастная МРТ (ФК-МРТ) — метод синхронизированного с сердечной деятельностью одновременного исследования кровотока в крупных артериях и венах головного мозга и их пульсативных свойств, циркуляции ЦСЖ. Метод наиболее полно характеризует круг патологических изменений при ЦМА, инициируемый повышением пульсативных свойств крупных сосудов со снижением их комплаенса, ремоделированием мелких сосудов с ограничением их реактивности, что приводит к дисбалансу гидросред мозга с повышением ударных свойств ЦСЖ и рефлюкса на уровне боковых желудочков [30]. Проведенное нами обследование пациентов с ЦМА позволило не только выстроить данный патологический каскад, но и доказать роль нарушений ликвородинамики в повреждении микроструктуры мозолистого тела и развитии когнитивных расстройств [31]. Огромную ценность в понимании патологических процессов могли бы привнести проспективные исследования с оценкой показателей ФК-МРТ в динамике. Возрастающие возможности в изучении механизмов ЦМА имеет ФК-МРТ на МРТ-томографах 7 Тл, способная визуализировать лентикулостриарные артерии и оценивать кровоток по ним, фиксировать ранние признаки патологических изменений [24, 32, 33].

Основным методом, используемым для оценки цереброваскулярной реактивности — способности изменять диаметр сосудов в ответ на стимулы, является BOLD-визуализация с применением гиперкапнической пробы [34]. В исследовании G. Blair и соавт. была продемонстрирована связь снижения цереброваскулярной реактивности в области белого вещества головного мозга с выраженностью МРТ-признаков ЦМА у пациентов с перенесенным лакунарным инсультом [35].

Перфузионные МРТ-методики, направленные на оценку прохождения крови по мозгу с целью обеспечения его метаболизма, наиболее активно разрабатываются среди всех других методов изучения патофизиологических механизмов ЦМА. Это обусловлено значением в развитии ЦМА эндотелиальной дисфункции и ремоделирования сосудов, изменяющих перфузию. Возрастающий интерес к ним объясняется и необходимостью разработки подходов к оценке эффективности нейроваскулярной сопряженности, лежащей, в том числе, в основе коморбидности ЦМА с БА. Среди них МРТ-метод бесконтрастной спиновой маркировки артериальной крови (англ.: Arterial Spin Labeling, ASL) является наиболее цитируемым. Он использует в качестве эндогенного индикатора воду артериальной крови [36]. В ряде исследований подтверждена чувствительность ASL к выявлению изменений объемной скорости церебрального кровотока (англ.: Cerebral Blood Flow, CBF) у пациентов с ЦМА [37, 38]. Метод активно совершенствуется, предлагаются методики, показывающие лучшие технические характеристики и более воспроизводимые результаты по сравнению в классическим ASL. К ним относятся непрерывная ASL (англ.: Continuous ASL, cASL), импульсная ASL (англ.: Pulsed ASL, pASL), псевдонепрерывная ASL (англ.: Pseudo-Continuous ASL, pcASL) [37, 39—42]. Однако лонгитюдные исследования на основе данных методик показывают противоречивые результаты по взаимоотношениям церебрального кровотока с объемом ГИБВ [43—46]. На данный момент валидацию проходят новые методики, ожидаемо имеющие лучшую точность в оценке церебрального кровотока, например, pcASL с временным кодированием, комбинированное применение ASL с BOLD-визуализацией для оценки нейроваскулярного взаимодействия и др. [47—50].

Глимфатическая система очистки мозга описана недавно, но ожидаемо, что глимфатическая дисфункция будет в фокусе исследований, посвященных изучению ЦМА, поскольку расширенные периваскулярные пространства (ПВП), отек, изменение жесткости сосудистой стенки являются частью ее патологических изменений [51]. В настоящее время исследования глимфатической системы у людей для диагностики не проводятся. Научный интерес представляют исследования с интратекальным введением контрастного вещества и динамическим прослеживанием его распространения [52]. Среди неинвазивных методик обсуждается оценка индекса периваскулярного пространства диффузионно-тензорной МРТ (англ.: Diffusion Tensor Image Analysis Along the Perivascular Space, DTI-ALPS). Индекс рассчитывается рядом с телом бокового желудочка, на участке, где проекционные и ассоциативные волокна ортогональны периваскулярному пространству [53].

Проницаемость ГЭБ при ЦМА оценивается МРТ Т1-динамическим контрастированием. По Т1-взвешенным изображениям до, во время и после введения контрастного вещества с помощью фармакокинетической модели низкой проницаемости (модель Патлака) рассчитываются количественные показатели проницаемости [24]. В исследованиях продемонстрировано, что повышение проницаемости ГЭБ при ЦМА встречается не только в ГИБВ, но и в НИБВ [54, 55], а также может служить прогностическим фактором снижения когнитивных функций в отсроченном периоде [56]. Проведенное нами исследование показало значимое повышение проницаемости ГЭБ у больных с контролируемой АГ, что стало основанием для предположения о наличии дополнительных факторов риска вне АГ, ассоциированных с этим механизмом [54]. Применение данного метода обосновано при изучении новых терапевтических подходов в лечении ЦМА [56].

МРТ-методики оценки метаболических процессов в мозге, несмотря на свою высокую востребованность, не используются в клинической практике и крайне ограниченно применяются в научных исследованиях ЦМА. Это обусловлено высокими требованиями к техническому обеспечению аппарата и программ пред- и постобработки. МР-спектроскопия — метод количественной оценки большого числа метаболитов мозга при ЦМА чаще рассматривается как дополнительный научный метод. Оценивают его перспективность в сочетании с диффузионно-взвешенной спектроскопией, в отношении выявления маркеров глиальной реактивности в ответ на воспаление [57].

Разрабатывается МРТ-метод с переносом насыщения химического обмена (CEST, англ.: Chemical Exchange Saturation Transfer), направленный на оценку pH ткани и некоторых метаболитов, таких как миоинозитол (маркер пролиферации глиальных клеток) и глутамат [58].

Длительное время АГ рассматривалась как единственный фактор риска развития патологии мелких сосудов, что в нашей стране нашло свое отражение в термине гипертоническая (ангио-) энцефалопатия [59, 60]. Успехи последних десятилетий в лечении АГ привели к снижению тяжелых форм заболевания с развитием острых нарушений мозгового кровообращения. В то же время исследователи во всем мире указывают на то, что частота ЦМА и связанные с нею когнитивные расстройства не снизилась [61—63]. Результаты МРТ-Т1-динамического контрастирования свидетельствуют о перманентности эндотелиальной дисфункции, то есть поддержании ведущего механизма ЦМА при контроле АГ.

Накопленные результаты указывают на патоморфоз ЦМА, произошедший на фоне приема антигипертензивных препаратов, направленных на улучшение кровотока и предотвращения ремоделирования, но не проницаемости сосудистой стенки. Это актуализирует поиск иных факторов риска или дополнительных условий для реализации классических.

Наиболее вероятным фактором риска развития ЦМА может быть повышенная чувствительность к соли. В настоящее время соль-чувствительность провозглашена ВОЗ независимым фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний [64]. Ее изучение в отношении риска ЦМА крайне ограничены. Подтверждением ее значимости являются экспериментальные данные об ускоренном поражении мелких сосудов и мозга крыс со спонтанной гипертензией, склонных к инсульту (англ.: Spontaneously Hypertensive Stroke-Prone Rats, SHRSP) [65], а также клинические исследования, показавшие связь гипернатриемии с выраженностью МРТ-признаков ЦМА [66, 67]. Другим потенциальным фактором риска ЦМА может быть повышенная чувствительность к снижению биодоступности/дефициту оксида азота (NO). Такое предположение основывается на определяющем значении в развитии ЦМА эндотелиальной дисфункции, эквивалентом которой является недостаточность NO [68], связью полиморфизмов гена эндотелиальной синтазы NO (eNOS) с развитием немых инфарктов [69, 70], воспроизведение ЦМА на NO-дефицитарных мышах [71, 72].

Начиная с 2016 г. в ФГБНУ «Научный центр неврологии» разрабатываются подходы для определения индивидуальной чувствительности к соли и снижению биодоступности/дефициту NO. Для моделирования этих условий нами использовались эритроциты пациентов. Выбор был обусловлен значительным сходством эритроцитов со свойствами эндотелия — единого гликокаликса (слоя гликопротеидов и протеогликанов на эритроцитах и эндотелиоцитах, являющегося буфером натрия), аналогичных натриевых транспортеров мембран (Na⁺/K⁺-АТФазы и другие) [73, 74] и общей eNOS [75—77]. Прототипами будущих тестов чувствительности к соли были выбраны методики определения буферной емкости гликокаликса эритроцитов [73] и осморезистентности мембраны, отражающей функциональное состояние ее натриевых транспортеров [78—80]. Тест оценки индивидуальной чувствительности к дефициту/снижению биодоступности NO был разработан нами при учете ожидаемых изменений функциональных свойств эритроцитов при инкубации с L-аргинином — донатором NO.

Для каждого из показателей ROC-анализом были определены пороговые значения патологии [81, 82]. Валидность теста подтверждалась сопоставлением клинических и инструментальных данных двух групп пациентов — с превышением пороговых значений и соответствующих референсным величинам. Установлена связь в группах пациентов с превышением пороговых значений с когнитивным дефицитом и повышением проницаемости ГЭБ в сером и НИБВ по МРТ Т1 динамическому контрастированию [81, 82].

Полученные доказательства указывают на значимость данных факторов риска в развитии патологии и обосновывают внедрение тестов в рутинную практику. Актуальность их использования определяется высокой межиндивидуумной вариабельностью чувствительности к этим факторам и невозможности стандартизации рекомендаций, как это доступно для АГ с определением оптимальных уровней артериального давления.

Экспериментальное моделирование у животных имеет высокую актуальность в изучении молекулярных, клеточных и иных аспектов прогрессирования ЦМА, а также в доклинических исследованиях методов ее лечения и профилактики. Разработанные к настоящему времени экспериментальные модели отражают отдельные признаки и механизмы ЦМА, но не воспроизводят патологических и клинических проявлений заболевания в целом [83, 84]. В связи с чем опыт использования экспериментальных моделей животных ЦМА нуждается в анализе и систематизации для выработки рекомендаций в отношении преимуществ тех или иных моделей. Следует учитывать и накапливающиеся свидетельства патоморфоза патологии с преобладанием форм с контролируемой мягкой АГ или отсутствием таковой, при которых ведущая роль в инициировании заболевания и его прогрессирования принадлежит повреждению ГЭБ с развитием нейровоспаления, а не ишемии вследствие тяжелого артериолосклероза [54, 85—87], а также наличие морфологических свидетельств высокой коморбидности ЦМА с БА [88].

Поиск наиболее релевантной экспериментальной модели ЦМА, по мнению ведущих экспертов в данной области, предполагает внедрение унифицированного протокола исследований, включающего выполнение МРТ с верификацией признаков ЦМА (STRIVE, 2013), Д-МРТ in vivo или ex vivo, оценку эндотелиальной дисфункции, проницаемости ГЭБ, нейровоспаления, гипоксии/ишемии, проведение когнитивного и двигательного тестирований [83]. Авторы указывают на необходимость совершенствования методов оценки когнитивных функций, их дополнения поведенческими тестированиями, исследованиями с самцами и самками и крупными видами с большим объемом белого вещества.

Одним из наиболее актуальных направлений исследований на экспериментальных моделях является оценка ключевых молекул механизмов заболевания и их соответствия таковым у человека. В большинстве исследований используют модели SHRSP и хронической гипоперфузии (модели двусторонних стенозов или двусторонней окклюзии общих сонных артерий. На этих моделях установлена однонаправленность отклонений провоспалительных цитокинов (интерлейкинов IL-1b и IL-6, фактор некроза опухоли-a) и матричных металлопротеиназ (ММР-9 и ММР-2) у грызунов и пациентов с ЦМА [89, 90]. Однако воспроизводимые этими моделями тяжелая АГ и диффузная гипоксия не в полной мере отражают особенности патогенеза современной ЦМА, ассоциированной с контролируемыми факторами сосудистого риска. Вероятно, что появившиеся модели эндотелиальной дисфункции могут иметь больший трансляционный потенциал воспроизведения современной ЦМА. Мыши с генетически обусловленным дефицитом эндотелиальной NO-синтазы (eNOS+/-) развивают характерные для ЦМА лакунарные инфаркты при мягкой АГ, повышенную проницаемость ГЭБ и гипоперфузию [71, 91]. С применением этой модели было продемонстрировано предшествующее поражению белого вещества головного мозга: повышение регуляция костного морфогенетического белка 4 (англ.: Bone Morphogenetic Protein 4, BMP4) в перицитах головного мозга [71], однако данных о поиске ключевых молекул ведущих механизмов на настоящий момент недостаточно.

Экспериментальные модели играют значительную роль в валидации новых МРТ-методик, обеспечивая доказательность интерпретации полученных результатов исследований у человека. На модели демиелинизирующей патологии, индуцированной купризоном, было продемонстрировано соответствие RD Д-МРТ демиелинизации [15], а пространственной памяти у здоровых самцов крыс линии Wistar — содержанию при МР-спектроскопии N-ацетиласпартата и глутамата в гиппокампе и глутамата в коре, что вызывает значительный интерес в рамках моделирования и изучения смешанных когнитивных расстройств [92].

В рамках доклинических исследований лекарственных стратегий ЦМА продолжаются исследования безопасности и эффективности ингибиторов фосфодиэстеразы III (цилостозол и др.), оказывающих нейропротективное и вазодилатирующее действие за счет повышения внутриклеточного уровня циклического аденозинмонофосфата и активности eNOS [93, 94]. В 2022 году продемонстрирована большая эффективность K-134 по сравнению с цилостазолом в регрессе постинсультного дефицита и выживаемости крыс линии SHRSP [95]. Продолжаются исследования оценки протективного действия на эндотелий антиоксидантов — витамина E и его аналогов, куркумина и D-лимонена [89, 96, 97].

Таким образом, сохраняется высокая актуальность экспериментальной животной модели, отражающей произошедший патоморфоз ЦМА на фоне антигипертензивной терапии. Представляет значительный потенциал использование моделей эндотелиальной дисфункции, ассоциированной с недостаточностью NO, для исследований молекулярно-генетических и клеточных механизмов, поиска и оценки эффективности и безопасности новых методов лечения патологии на современном этапе.

Мультифакториальность и гетерогенность спорадической возраст-зависимой ЦМА, высокая коморбидность с БА, отсутствие патогенетического лечения позволяют прогнозировать в ближайшие годы интенсификацию молекулярно-генетических исследований ЦМА для выявления новых фармакологических мишеней. Тенденцией последнего десятилетия стал поиск молекулярно-генетических детерминант ЦМА в рамках полногеномных исследований ассоциаций (англ.: Genome-Wide Association Studies, GWAS). Для десятков тысяч пациентов стандартно оцениваются сосудистые факторы риска, клинические и МРТ-данные, включая исследование микроструктуры НИБВ. Далее проводится NGS-секвенирование нуклеотидной последовательности генома и статистическая оценка влияния его малых полиморфизмов (однонуклеотидных замен, малых инсерций и делеций) на развитие ЦМА. Поскольку показано, что большинство значимых полиморфизмов расположено в некодирующих участках генома, обоснованно растет интерес к сопоставлению GWAS-значимых локусов с базами известных геномных локусов, влияющих на профиль экспрессии генов (англ.: Transcriptome-Wide Association Study, TWAS) и белков (англ.: Proteome-Wide Association Study, PWAS) [98].

Для всех МРТ-признаков возраст-зависимой ЦМА (STRIVE, 2013) уже проведено несколько независимых GWAS-исследований [99]. Значимые полиморфизмы расположены в проекции генов, активно экспрессирующихся в нейроваскулярной единице, особенно в эндотелии. Гены разделяют на три функциональных кластера: регуляция проницаемости ГЭБ, клеточные процессы старения и апоптоза, организация матрисомы и ее взаимодействие с клетками. Третий кластер в наименьшей степени ассоциирован с сосудистыми факторами риска. Для получения воспроизводимых GWAS-данных научные группы увеличивают мощность выборок [100], анализируют ЦМА-признаки изолированно на ранних [101] или выраженных стадиях [102]. Наиболее результативными оказываются экспериментальные исследования, учитывающие гетерогенность ЦМА на основе разделения на глубокую и перивентрикулярную ГИБВ [103], лобарные и глубокие МКР [104], расширенные ПВП в белом веществе и базальных ганглиях [105].

Накопленные для возраст-зависимой ЦМА GWAS-данные указывают на ее патогенетическую амбивалентность. Глубокая ГИБВ характеризуется наибольшей степенью наследуемости (до 80%) [106], при этом все значимые полиморфизмы сосредоточены в одном локусе (17q25.1) — от генов TRIM47 и TRIM65 (E3-убиквитинлигаз, антагонистически регулирующих провоспалительный ответ эндотелия) в обе стороны расходятся сотни убывающих по степени значимости полиморфизмов десятков генов [103]. Выключение 17q25.1 локуса ассоциировано с развитием опухолей, сосудистых мальформаций и нарушением развития ЦНС. В этом локусе расположен ген H3.3 гистона — ключевого участника эпигенетической регуляции на уровне организации хроматина, который накапливается в тканях с возрастом [107]. ГИБВ ассоциирована с пониженной экспрессией TRIM47 и повышенной экспрессией TRIM65 в мозговой ткани [101, 102, 108]. Необходимо изучение эпигенетической регуляции 17q25.1 локуса как основной генетической детерминанты глубокой ГИБВ. Для перивентрикулярной ГИБВ значимые полиморфизмы выявлены не только в 17q25.1 локусе, но и в десяти других локусах — среди них только четверть не ассоциирована с сосудистыми факторами риска и вовлечена в организацию матрисомы [103]. Примечательно, что перивентрикулярная ГИБВ имеет общие локусы с другими МР-проявлениями ЦМА, чья степень наследуемости не превышает 20—40%: с лакунарными очагами — 16q24 (ZCCHC14) [100], с глубокими МКР — 1q22 (PMF1) и 13q34 (COL4A2) [104], с расширенными ПВП в базальных ганглиях — 2p16 (EFEMP1) [105]. Наиболее воспроизводимым является общий локус 2q33.2 — значимые полиморфизмы в проекции генов ICA1L и NBEAL1 с повышением их экспрессии в мозговой ткани обнаружены для перивентрикулярной ГИБВ [103], расширенных ПВП в базальных ганглиях [105], изменений FA в НИБВ [101, 108], лакунарных очагов [100] и глубоких МКР [104]. ICA1L, NBEAL1 и ряд других ЦМА-значимых генов задействованы в работе аппарата Гольджи, поэтому в будущем необходимы исследования роли посттрансляционных модификаций и навигации белков в развитии ЦМА.

Степень наследуемости расширенных ПВП в глубоком белом веществе также достигает 80% [109], а их значимые полиморфизмы проецируются на гены, ассоциированные с наследственными лейкодистрофиями, организацией матрисомы и дифференцировкой эндотелия. Для лобарных МКР (степень наследуемости достигает 50%) все значимые полиморфизмы сосредоточены в гене APOE, ассоциированном с БА [104].

GWAS-профили показателей микроструктурного повреждения НИБВ (FA и MD) ассоциированы с нейропсихическими заболеваниями, самые значимые полиморфизмы расположены в генах VCAN и HBEGF, задействованных в контакте клеток с матрисомой. Для MD выявлены полиморфизмы на 17q21 локусе в гене MAPT (кодирует тау-белок и ассоциирован с таупатиями). При этом отмечается генерализованная активация экспрессии генов 17q21 локуса в сосудах и крови [101]. На мышиных моделях БА зафиксировано отложение фосфорилированного тау-белка вдоль ПВП мелких сосудов [110], его избытки поглощаются эндотелием с развитием клеточного старения и нарушением проницаемости ГЭБ, уменьшением диаметра мелких сосудов и развитием прерывистого кровотока [111]. Можно предположить, что генетический локус 17q21.31 может стать одним из ключевых звеньев развития смешанных когнитивных расстройств.

В будущем ожидается повышение доступности омиксных технологий для медицинских исследований — будет проведена оценка в контексте ЦМА для профиля кишечной микробиоты, эпигенетических факторов (метилирование ДНК, модификации гистонов, некодируюшие РНК), а также для протеомных профилей с учетом посттрансляционных модификаций. Мультиомиксный подход позволит учесть спектр изменений огромного множества биомолекул и сделает процесс выявления новых молекулярных мишеней, их валидации на животных моделях более динамичным и результативным.

Широкая распространенность ЦМА и бремя связанных с нею когнитивных расстройств не снизились при контроле основных сосудистых факторов риска, но привели к патоморфозу патологии. Значительный прорыв в понимании гетерогенности ЦМА и диагностике ее форм, прижизненной МРТ-оценке микроструктуры мозга и патофизиологических механизмов его повреждения, достижения и возможности молекулярно-генетических исследований открывают перспективы изучения новых факторов риска, разработки новых подходов к лечению и его контроля. Сложность патологии и ограниченность подходов к ее профилактике обозначают необходимость консорциумного обсуждения и работы различных специалистов в области нейронаук для серьезных достижений в управлении патологией.

Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда №22-15-00183 (Продление).

The study was supported by a Russian Science Foundation Grant No. 22-15-00183 (Extension).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.