Трактография головного мозга при сахарном диабете и когнитивных нарушениях

Диффузионно-тензорная МРТ (или трактография) — относительно новый метод прижизненной количественной и качественной оценки направленности диффузии воды в мозге человека, позволяющий изучать микроскопическую структуру проводящих путей белого вещества, неопределяемую другими вариантами МРТ, а также при помощи рентгеновской КТ. Трактография позволяет реконструировать трехмерные изображения комиссуральных, ассоциативных и проекционных трактов, обеспечивающих нормальную функцию мозга [1]. По данным литературы, когнитивные нарушения ассоциированы со структурным и функциональным изменениями головного мозга, в том числе потерей целостности тракта белого вещества и изменением функциональной связности, т.е. нейронной связи при сахарном диабете (СД) [2]. Показано, что у пациентов с СД 1-го типа как целостность тракта белого вещества, так и функциональная связь ассоциированы с когнитивными функциями. При проведении трактографии было выявлено нарушение целостности трактов в фронто-височно-теменной области мозга, при этом снижение значения осевой диффузии в зоне продольных пучков коррелирует с более низкой производительностью рабочей памяти у молодых людей с СД 1-го типа [3]. Анализ данных трактографии с использованием пространственной статистики показал, что в 7,3 и 24,9% регионов у больных с легкими когнитивными нарушениями при СД 2-го типа имелись более низкие показатели средней диффузии (58,8%), особенно в области гиппокампа [4]. В современных исследованиях совсем небольшая роль отводится дисгликемии и другим факторам риска, которые могут влиять каким-либо образом на результаты трактографии при СД и когнитивных нарушениях, что вызывает интерес и требует более глубокого анализа.

Цель исследования — оценить особенности проводящих путей белого вещества у больных СД 1-го и 2-го типов с когнитивными нарушениями и без таковых.

В исследование были включены 65 пациентов с СД 1-го типа с когнитивными нарушениями и 20 человек без них, 75 пациентов с СД 2-го типа с когнитивными расстройствами и 60 больных без когнитивных нарушений. Критерии включения в исследование: пациенты с СД 1-го и 2-го типов в возрасте 18—65 лет, подписавшие добровольное информированное согласие. Критериями невключения в исследование считали наличие образований головного мозга или острое нарушение мозгового кровообращения, применение ноотропных, психотропных или наркотических препаратов; алкоголизм, дефицит витамина B₁₂, гипотиреоз, декомпенсацию сердечной недостаточности.

Группы между собой были сопоставимы.

Скрининг когнитивных расстройств проводили с помощью Монреальской шкалы оценки когнитивных функций (MoCA-тест). Степень когнитивных нарушений устанавливалась в строгом соответствии с общепринятыми критериями. Анализ осложнений СД: степень диабетической ретинопатии оценивали с помощью, принятой Общероссийской общественной организацией Ассоциация врачей-офтальмологов в 2019 г. для применения в амбулаторной практике; артериальной гипертензии — на основе классификации по уровню артериального давления (Европейское общество гипертонии/Европейское общество кардиологов, 2018), диабетической полинейропатии и нефропатии — с использованием алгоритмов специализированной медицинской помощи больным сахарным диабетом (дополненный), 2019. Пациенты были проконсультированы офтальмологом и неврологом для верификации осложнений.

Трактография проводилась на аппарате GE Sygna Creaton 1,5 Тесла с использованием метода HARDI. Для исследования применялись следующие параметры: TR=1000 мс, TE=min, FOV=240×240, матрица изображения 96×96 с последующей интерполяцией до 256×256, толщина срезов 0,2—1 мм, расстояние между срезами 0 мм, NEX=1. Сканирование проводилось в коронарной проекции. Один объем был получен при значении фактора диффузии b=0, 120 объемов были получены с различными изотропно распределенными направлениями диффузионного градиента при b=3000 с/мм². Постобработка данных проводилась с использованием программного пакета FSL (FMRIB Software Library v5.0, Оксфорд, Великобритания, https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki), построение трактов головного мозга проводилось с помощью программы Explore DTI (https://www.exploredti.com).

Исследование было выполнено в соответствии со стандартами надлежащей клинической практики (Good Clinical Practice) и принципами Хельсинкской декларации. Протокол исследования был одобрен Этическим комитетом ФГБОУ ВО «СибГМУ» Минздрава России (заключение №5265 от 02.05.17). До включения в исследование все участники подписали письменное информированное согласие.

Все статистические анализы и обработку данных проводили с использованием программного обеспечения Statistica Statsofi (версия 10) на операционных системах Windows 7/XP Pro. Для описания определяли квартили (Me, Q1—Q3) для ненормального распределения. Для оценки значимости использовали коэффициенты W-теста Шапиро—Уилка, Z-критерий Манна—Уитни, t-критерий Стьюдента. Критическим уровнем значимости приняли p<0,05. Для оценки корреляционных связей определяли критерий H (Краскела—Уоллиса).

Группы больных СД 1-го и 2-го типов без и с когнитивными нарушениями были сопоставимы по возрасту и длительности заболевания (табл. 1).

Таблица 1. Характеристика обследованных больных

В результате исследования было выявлено, что при СД 1-го типа когнитивные нарушения были представлены примерно в одинаковом проценте случаев легкими и умеренными нарушениями, а при СД 2-го типа — в большей степени умеренными (табл. 2).

Таблица 2. Характеристика когнитивных нарушений у больных СД 1-го и 2-го типов

При этом у больных СД 1-го типа регистрировали снижение общего балла MoCA теста, значимое ухудшение выполнения заданий на внимание (серийное вычитание) и память (p<0,001), а при СД 2-го типа — снижение баллов в заданиях на оптико-конструктивные навыки (рисование часов), беглость речи, внимание, абстракцию и память (p<0,001).

При оценке метаболических показателей группы не отличались по индексу массы тела и получаемой терапии. При СД 1-го типа уровень гликированного гемоглобина (HbA1c) был одинаковым, при этом у пациентов с когнитивными нарушениями отмечали более высокий уровень гликемии (9,1 [6,4—16,4] по сравнению с 7,9 [5,5—18,3] ммоль/л). При СД 2-го типа пациенты различались по уровню глюкозы натощак (8 [6,9—11,4] и 5,75 [5,5—6] ммоль/л), HbA1c (7,7 [6,8—9,3], 5,75 [4,45—6,4]%) и холестерина (6,2 [5,4—7,2], 5,75 [4,5—6,2] ммоль/л) (p<0,001).

В предыдущих исследованиях нами была произведена оценка стандартной МРТ, результаты наличия глиоза у данных пациентов учитывались. Затем провели построение карт трактографии головного мозга больных СД (см. рисунок на цв. вклейке).

Построение трактов головного мозга больных СД.

Диффузионная цветовая карта: а — кортикоспинальных волокон с обеих сторон; б — волокон нижнего продольного пучка в сагиттальной проекции; в — волокна нижнего продольного пучка в аксиальной проекции.

При проведении трактографии значимых различий между больными СД 1-го и 2-го типов с когнитивными нарушениями и без них выявлено не было (табл. 3).

Таблица 3. Характеристика трактов белого вещества у больных СД 1-го и 2-го типов с когнитивными нарушениями и без них

Корреляционный анализ показал, что на целостность проводящих путей могут влиять различные факторы. Так, в исследовании определены ассоциации при СД 1-го типа: между правым кортикоспинальным трактом и степенью артериальной гипертензии (H=6,602833, p=0,0368), задним комиссуральным трактом — тяжестью полинейропатии (H=15,30420, p=0,0005), нижним лобно-затылочным пучком слева — степенью нефропатии (H=9,993923, p=0,0068), задним комиссуральным трактом — степенью ретинопатии (H=8,445891, p=0,0376). У больных СД 2-го типа выявлены следующие взаимосвязи: возраст и проводимость кортикоспинального тракта справа (H=7,381742, p=0,0607) и заднего комиссурального тракта (H=8,359127, p=0,0391). Для обоих типов СД уровень холестерина оказывает влияние на кортикоспинальный тракт справа (H=4,009380, p=0,0452), задний и передний комиссуральный тракт (H=4,057357, p=0,0440; H=6,454558, p=0,0111).

В результате исследования подтвердились ранее полученные данные о распространенности и клинических особенностях когнитивных нарушений при СД, что отображает репрезентативность выборки [5, 6, 7]. При этом различий по данным трактографии у больных с разным когнитивным статусом в группе СД 1-го типа выявлено не было. В исследовании L. Fox и соавт. [8] было показано, что на целостность проводящих путей оказывает влияние вариабельность гликемии у пациентов со снижением памяти (p<0,002). Эти изменения в головном мозге обычно наблюдаются у пациентов с периферическими осложнениями, такими как пролиферативная ретинопатия, которая считается следствием или маркером хронической гипергликемии [9]. Так и в проведенном исследовании для больных СД 1-го типа наличие диабетической ретинопатии, полинейропатии и нефропатии было неразрывно связано с риском снижения осевой диффузии основных трактов головного мозга. В работе E. van Duinkerken и соавт. [10] отмечается, что при СД 1-го типа в основном страдают кортикоспинальный тракт (как и в данном исследовании), а также фронтозатылочный, повреждение которых может определять когнитивные нарушения в целом, а также снижение внимания и исполнительных функций.

При СД 2-го типа, по данным Y. Reijmer и соавт. [11], отмечалось достоверное изменение диффузии всех трактов обоих полушарий, что отражает микроструктурные аномалии белого вещества в группе больных СД. При этом данные нарушения были связаны с замедлением скорости обработки информации и ухудшением производительности памяти при СД после корректировки по возрасту, полу. В данном исследовании различий у пациентов с и без когнитивных нарушений при СД 2-го типа выявлено не было. Однако показана роль возраста в нарушении целостности трактов головного мозга, что подтверждается работами E. Laugesen и соавт. [12].

Ограничения связаны с тем, что не проведен анализ непрерывного мониторирования гликемии, которое, возможно, позволит дифференцированно определить роль дисгликемии на сохранение целостности проводящих путей головного мозга при СД 1-го и 2-го типов. На данном этапе исследования проанализировано недостаточно данных, чтобы рекомендовать использование методики в плане диагностики когнитивных нарушений при СД, что требует продолжения и углубления работы, но при этом роль метода может быть значимой.

Больные СД 1-го и 2-го типов с и без когнитивных нарушений не различались по осевой диффузии трактов головного мозга статистически значимо. Однако анализ позволил выявить наиболее важные факторы риска повреждения структуры белого вещества: артериальную гипертензию, диабетические осложнения, уровень холестерина и возраст.

Финансирование: при поддержке гранта Президента, соглашение 075-15-2020-192 от 19.03.20.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.