Каракулова Ю.В.

ФГБОУ ВО «Пермский государственный медицинский университет им. акад. Е.А. Вагнера» Минздрава России

Филимонова Т.А.

ФГБОУ ВО «Пермский государственный медицинский университет им. акад. Е.А. Вагнера» Минздрава России

Биомаркеры развития и прогрессирования диабетической полинейропатии

Журнал: Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2020;120(8): 70-75

Просмотров : 423

Загрузок : 4

Как цитировать

Каракулова Ю.В., Филимонова Т.А. Биомаркеры развития и прогрессирования диабетической полинейропатии. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2020;120(8):70-75.
Karakulova YuV, Filimonova TA. Biomarkers of the development and progression of diabetic polyneuropathy. Zhurnal Nevrologii i Psikhiatrii imeni S.S. Korsakova. 2020;120(8):70-75.
https://doi.org/10.17116/jnevro202012008170

Авторы:

Каракулова Ю.В.

ФГБОУ ВО «Пермский государственный медицинский университет им. акад. Е.А. Вагнера» Минздрава России

Все авторы (2)

Дистальная диабетическая полинейропатия (ДПН) является наиболее частым проявлением повреждения нервной системы при сахарном диабете (СД), труднокурабельным и инвалидизирующим осложнением [1]. Своевременная диагностика ДПН осложняется асимптомным течением в дебюте заболевания, возможностью развития на стадии «предиабета», а также отсутствием методов инструментального скрининга [2]. Это диктует необходимость поиска инновационных методов диагностики, высокочувствительных к повреждению нервных волокон. В связи с диагностическими сложностями и недостаточной изученностью патогенеза заболевания эффективность лечебных мероприятий остается низкой.

В настоящее время фундаментальная роль в патогенезе ДПН отводится нарушению процессов нейропластичности, обеспечивающей нейропротективные и репаративные функции. Наиболее изученными при ДПН являются мозговой нейротрофический (BDNF) и васкулоэндотелиальный (VEGFA) факторы роста — основные регуляторы нейропластичности, одновременно влияющие на основные компоненты патогенетического каскада ДПН, такие как дисметаболический, сосудистый, нейропластический [3, 4]. Тем не менее предметом научных дебатов остается проблема прогрессирования полинейропатии даже при высоком запасе факторов роста, а также неудовлетворительные результаты клинических испытаний экзогенного введения рекомбинантных нейротрофинов при ДПН [5, 6].

На наш взгляд, главенствующая роль в прогрессировании ДПН может принадлежать дисфункции рецепторного аппарата факторов роста. Активация внутриклеточного рецептора мозгового нейротрофина (TrkB) и рецептора сосудистого фактора роста (VEGFR2), принадлежащих к семейству тирозинкиназных, запускает внутриклеточные каскады выживания и восстановления [7, 8]. В условиях нарушенной работы рецепторов репаративные эффекты нейротрофинов не смогут реализоваться, поэтому изучение нейропластических процессов в динамике развития заболевания является актуальным научным направлением, что в дальнейшем позволит оптимизировать диагностику и своевременность проведения лечебно-профилактических мер в отношении развития ДПН и уточнить некоторые патофизиологические аспекты течения заболевания.

Установлено, что концентрация BDNF и VEGFA в сыворотке крови отражает уровень синтеза факторов в нервной системе [9]. Количественное содержание рецепторов TrkB и VEGFR2 в сыворотке крови больных СД ранее не изучалось.

Цель исследования — изучение диагностического потенциала BDNF и VEGFA и их специфических рецепторов в отношении развития и прогрессирования ДПН.

Материал и методы

Обследованы 79 пациентов, страдающих СД, средний возраст которых составил 60 [56; 66] лет. Большинство пациентов имели СД 2-го типа (82%). Преобладали женщины (75%). Длительность заболевания СД составила в среднем 13 [8; 16] лет.

Дизайн исследования предполагает разделение пациентов на основную группу и группу сравнения. Критерии включения в основную группу: наличие СД 1-го или 2-го типа с признаками ДПН, подтвержденного соответствующими критериями диагностики [2], письменное согласие на участие в исследовании. Критерии включения в группу сравнения: наличие СД 1-го или 2-го типа или нарушения толерантности к глюкозе без признаков нарушения нервного проведения, письменное согласие на исследование. Критерии невключения в исследование: возраст моложе 18 лет, недееспособность, беременность, сопутствующие онкологические, инфекционные и неврологические заболевания, в том числе полинейропатии воспалительной, дисметаболической, дизиммунной, токсической этиологии.

Согласно дизайну исследования, основная группа представлена 65 пациентами, в группу сравнения вошли 14 человек. Группу контроля составили 15 практически здоровых лиц. Пациенты основной группы, группы сравнения и контроля сопоставимы по возрасту и полу.

Клиническое обследование, оценка жалоб, анамнеза. Болевой статус оценивали с помощью визуально-аналоговой шкалы (ВАШ), шкалы PainDetect. Субъективная оценка степени полинейропатии проведена по общей шкале симптомов (Total Symptom Score, TSS), шкале неврологических симптомов (Neurological Symptoms Score, NSS). Неврологическое обследование осуществляли согласно шкале нейропатического дисфункционального счета (Neuropathy Disability Score, NDS), которая включает количественную оценку нарушений болевой, тактильной, вибрационной чувствительности, изменения сухожильных рефлексов. Наличие и выраженность полинейропатии подтверждали с помощью электронейромиографии (ЭНМГ) нижних конечностей, проводимой на приборе Viking Quest. Изучали скорость распространения возбуждения (СРВ), амплитуду моторного ответа (М-ответ), латентность проведения по малоберцовому нерву (n. peroneus) и амплитуду сенсорного ответа (С-ответ) и СРВ икроножного (n. suralis) нерва.

Лабораторное исследование включало изучение компенсации углеводного обмена по уровню гликемии натощак и гликированному гемоглобину (HbA1c). Уровни факторов роста (BNDF, VEGFA) и их высокоаффинных рецепторов (TrkB, VEGFR2) в сыворотке крови пациентов исследовали методом твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА) с использованием стандартных наборов тест-систем фирмы Cloud-Clone Corp (США).

Статистическую обработку данных проводили с помощью интегрированного пакета программ Statistica 10. При оценке исходных данных выявили их ненормальное распределение в сравниваемых выборках, исходя из чего использовали непараметрические методы исследования (U-критерий Манна—Уитни, H-критерий Краскела—Уоллиса), а также методы описательной статистики, с помощью которых оценивали значения медианы (Me) и интерквартильного размаха [Q1 25%; Q3 75%]. С целью выявления взаимосвязи различных факторов использовали коэффициент корреляции Спирмена (R), критический уровень значимости (p) при проверке статистических гипотез принимали равным 0,05, при сравнении более двух независимых выборок — p<0,017.

Результаты

Длительность СД не отличалась у пациентов основной группы и группы сравнения, однако углеводный обмен в группе сравнения был более компенсирован (табл. 1). Несмотря на отсутствие признаков повреждения периферических нервных волокон в группе сравнения по результатам ЭНМГ, статистически значимых отличий в наличии и выраженности субъективной клинической симптоматики в основной группе и группе сравнения не получено. При объективном неврологическом обследовании наличие полинейропатии у пациентов группы сравнения было исключено, среднее значение шкалы NDS у пациентов основной группы многократно превышало соответствующий показатель в группе сравнения. ЭНМГ-исследование позволило верифицировать признаки симметричного аксонально-демиелинизирующего повреждения нервных волокон у всех пациентов основной группы, в группе сравнения признаков повреждения нервных волокон, отвечающих критериям полинейропатии, не обнаружено.

Таблица 1. Сравнительная характеристика углеводного обмена, болевого статуса, клинико-нейрофизиологических показателей у пациентов основной группы и группы сравнения

Показатель Ме [25%; 75%]

Основная группа (n=65)

Группа сравнения (n=14)

p

U-критерий

Длительность СД, годы

12,92 [4,00; 20,50]

14,00 [2,00; 18,00]

0,963

–0,046

Гликемия натощак, ммоль/л

9,27 [5,88; 14,29]

7,47 [5.64; 12,15]

0,089

1,698

HbA1c, %

7,83 [5,64; 10,88]

6,38 [5,1; 7,88]

0,007

2,684

ВАШ, баллы

4,58 [0,00; 6,88]

4,75 [0,00; 6,25]

0,951

–0,061

PainDetect, баллы

10,96 [0,00; 26,00]

7,88 [0,00; 12,00]

0,141

1,473

TSS, баллы

5,64 [1,33; 9,99]

3,95 [0,00; 4,99]

0,092

1,683

NSS, баллы

5,28 [0,00; 7,55]

3,92 [0,00; 5,55]

0,967

0,041

NDS, баллы

14,35 [4,00; 18,00]

2,55 [0,00; 3,00]

0,000

5,466

С-ответ, мВ

3,99 [0,68; 7,15]

9,37 [8,88; 12,45]

0,000

–4,646

М-ответ (лодыжка), мВ

1,51 [0,33; 2,78]

5,69 [4,80; 7,55]

0,000

–4,978

Латентность,мс

4,02 [3,64; 5,84]

1,86 [1,25; 2,55]

0,000

3,793

СРВ, м/с

32,33 [12,00; 41,45]

67,6 [48,00; 75,50]

0,000

–3,591

Проведенное клинико-инструментальное исследование позволило подразделить пациентов основной группы на три подгруппы: первую составили 12 пациентов с субклинической стадией ДПН, вторую подгруппу — 42 пациента в стадии клинической манифестации, третью подгруппу — 11 пациентов с тяжелыми проявлениями ДПН и развитием синдрома диабетической стопы. В отличие от группы сравнения (отсутствие клинических и нейромиографических признаков ДПН у пациентов с нарушением углеводного обмена) при субклинической стадии ДПН у пациентов имело место нарушение нервного проведения по данным ЭНМГ, соответствующее симметричной дистальной аксонально-демиелинизирующей ДПН при отсутствии клинических проявлений. Градацию тяжести ДПН проводили согласно классификации, разработанной P. Dyck и P. Thomas [6]. Пациенты всех 3 подгрупп были сопоставимы по возрасту, длительности заболевания. Как продемонстрировано в табл. 2, все клинические показатели, полученные в ходе активного расспроса, сбора анамнеза и объективного обследования, у пациентов с субклинической ДПН значимо отличались от развернутой клинической симптоматики пациентов второй и третьей подгрупп. Среди большинства пациентов второй подгруппы клиническая симптоматика манифестировала нейропатическим болевым синдромом, средний уровень боли по шкале PainDetect был значимо выше, чем в подгруппах с субклинической и тяжелой стадиями полинейропатии. Среди пациентов с тяжелой ДПН превалировала безболевая форма полинейропатии.

Таблица 2. Сравнительная характеристика клинико-нейрофизиологических показателей пациентов на разных стадиях ДПН

Показатель

Стадия ДПН

H-критерий

p

субклиническая

клинически манифестированная

тяжелая

Число пациентов

12

42

11

Возраст, годы

58,25 [32,00; 72,00]

62,00 [46,00; 75,00]

56,91 [24,00; 69,00]

0,721

0,697

Длительность СД, годы

9,92 [1,00; 16,00]

14,08 [2,00; 24,00]

11,27 [5,00; 22,00]

3,514

0,172

Гликемия натощак

9,41 [5,75; 14,64]

9,10 [5,38; 15,00]

12,73 [6,75; 17,00]

0,505

0,776

HbA1c

7,43 [6,41; 9,50]

7,98 [6,75; 10,0]

9,90 [8,35; 14,25]

9,435

0,008

ВАШ, баллы

3,67 [0,00; 5,70]

5,25 [3,00; 10,0]

2,55 [0,00; 4,00]

6,702

0,035

PainDetect, баллы

2,67 [0,00; 3,00]

17,50 [10,00; 25,00]

7,64 [0,00; 12,00]

31,175

0,000

TSS, баллы

0,58 [0,00; 1,33]

7,14 [4,33; 9,99]

5,48 [3,33; 6,99]

26,423

0,000

NSS, баллы

1,08 [0,00; 2,50]

6,34 [4,00; 8,00]

5,18 [3,00; 7,00]

29,288

0,000

NDS, баллы

10,42 [4,00; 17,00]

17,83 [14,00; 22,00]

17,91 [16,0; 22,00]

10,812

0,004

С-ответ, мВ

4,83 [2,00; 7,00]

4,39 [1,85; 6,00]

0,33 [0,00; 1,00]

18,928

0,000

СРВ n. suralis, м/с

53,40 [36,55; 64,0]

44,29 [28,5; 50,0]

33,33 [0,00; 42,00]

1,685

0,430

М-ответ, мВ

2,13 [0,7; 3,05]

2,54 [0,5; 2,88]

1,01 [0,00; 1,65]

11,037

0,004

Латентность, мс

3,24 [2,85; 3,5]

3,87 [2,90; 4,75]

4,97 [3,5; 5,65]

5,019

0,001

СРВ n. peroneus, м/с

39,56 [30,5; 46,81]

35,33 [27,00; 41,50]

22,17 [11,0; 28,50]

2,907

0,003

Сравнительный анализ ЭНМГ-показателей у пациентов с субклинической полинейропатией и пациентов с клинически манифестированной полинейропатией не выявил статистических отличий, однако нарушения нервного проведения у пациентов с тяжелой стадией значительно превышали показатели обеих подгрупп.

По результатам ИФА количество BDNF в сыворотке крови пациентов с ДПН было многократно выше, чем у пациентов группы сравнения и контроля (табл. 3). Сывороточный уровень TrkB у пациентов основной группы также значимо превышал соответствующие показатели у пациентов без ДПН и здоровых лиц. Экспрессия VEGFA статистически была выше в группе пациентов с ДПН по отношению к группам сравнения и контроля. Статистически значимых отличий в содержании VEGFR2 во всех исследованных группах не выявлено.

Таблица 3. Сравнительный анализ содержания факторов роста и тирозинкиназных рецепторов в сыворотке крови у пациентов сравниваемых групп

Показатель

Основная группа

Группа сравнения

Группа контроля

H-критерий

p

BDNF, нг/мл

3,44 [2,44; 5,14]

0,85 [0,32; 1,818]

1,07 [0,42; 1,78]

27,334

0,000

TrkB, нг/мл

4,65 [2,88; 8,14]

1,95 [0,92; 1,84]

1,36 [0,65; 1,66]

36,282

0,000

VEGFA, пг/мл

41,31 [33,14; 75,88]

28,36 [19,77; 34,14]

25,22 [18,57; 30,85]

11,571

0,003

VEGFR2, нг/мл

19,34 [12,44; 28,72]

17,49 [12,61; 23,25]

16,59 [11,84; 21,12]

2,068

0,355

Проведен сравнительный анализ экспрессии факторов роста и их рецепторов в сыворотке крови на разных стадиях ДПН. Максимальная концентрация BDNF зафиксирована у пациентов с развернутой клинической симптоматикой (4,71 [2,88; 7,14] нг/мл), что значимо выше, чем в группе пациентов с субклинической стадией ДПН (2,73 [1,92; 3,87] нг/мл), в группе пациентов с тяжелой ДПН выявлен дефицит сывороточного BDNF (0,32 [0,08; 0,54] нг/мл, H=32,02, p=0,000) (рис. 1). Количество TrkB на разных стадиях ДПН значимо не отличалось: среднее значение в группе с субклинической ДПН составило 4,65 [3,86; 5,63] нг/мл, в стадии развернутой клинической симптоматики — 4,74 [3,62; 6,88] нг/мл, на поздней стадии — 5,11 [3,74; 8,17] нг/мл (H=0,23, p=0,89).

Рис. 1. Сравнительное содержание BDNF и TrkB на разных стадиях ДПН.

Здесь и на рис. 2. 1, 2, 3 — номера соответствующих исследованных групп; Median — медиана; 25—75% — верхний, нижний квартили; Min—Max — наблюдаемые минимальное и максимальное значения.

Экспрессия VEGFA значимо увеличивается у пациентов на ранней стадии ДПН (37,65 [28,71; 51,78] пг/мл), достигает пика концентрации на стадии развернутой клинической симптоматики ДПН (49,45 [34,19; 84,66]пг/мл) и минимальна в группе пациентов с синдромом диабетической стопы (29,62 [12,17; 32,48], H=12,27, p=0,002; рис. 2). Уровень сывороточного рецептора VEGFR2 на поздней стадии ДПН значимо ниже (14,68 [9,44; 18,47] нг/мл), чем в группе с субклинической (20,88 [12,47; 28,55] нг/мл) и клинически выраженной ДПН (20,88 [12,47; 28,55] нг/мл, H=6,49, p=0,008), как показано на рис. 2.

Рис. 2. Сравнительное содержание VEGFA и его рецептора VEGFR2 на разных стадиях ДПН.

По данным корреляционного анализа, возраст, пол пациентов не влияли на изменение экспрессии нейротрофинов и их рецепторов в сыворотке (p>0,05). Степень декомпенсации углеводного обмена по уровню гликемии натощак прямо коррелировала с экспрессией BDNF (R=0,341, p=0,000), VEGFA (R=0,278, p=0,001) и по уровню гликированного гемоглобина с количеством TrkB (R=0,281, p=0,004). Интенсивность нейропатической боли связана прямой зависимостью с повышением сывороточного BDNF (R=0,417, p=0,000) и сниженным TrkB в сыворотке крови (R= –0,342, p=0,001). Выраженность ДПН, объективизированная с помощью шкалы NDS, прямо коррелировала с экспрессией BDNF (R=0,377, p=0,001), VEGFA (R=0,281, p=0,004) и VEGFR2 (R=0,276, p=0,008).

В отличие от своего биолиганда, концентрация которого прямо коррелировала только с амплитудой С-ответа икроножного нерва (R=0,275, p=0,011), содержание TrkB связано как с показателями аксонального повреждения, так и с демиелинизацией нервных волокон. Так, количество TrkB связано обратной зависимостью с амплитудой С-ответа (R= –0,275, p=0,025), М-ответа (R= –0,266, p=0,015), СРВ малоберцового нерва (R= –0,271, p=0,008) и прямо коррелирует с латентностью проведения по малоберцовому нерву ((R=0,347, p=0,001). У пациентов с клинически манифестированной полинейропатией VEGFR2 показал обратные корреляционные зависимости с М-ответом (R= –0,346, p=0,016), а в группе пациентов с субклинической стадией — обратную корреляцию с СРВ n. peroneus (R= –0,618, p=0,015).

Установлено, что уровни сывороточных BDNF и VEGFA связаны прямой зависимостью (R=0,455, p=0,001), экспрессия VEGFA в сыворотке крови прямо коррелировала с количеством своего рецептора (R=0,495, p=0,000), однако взаимосвязи между BDNF и его рецептором в сыворотке крови не получено (R=0,038, p=0,706).

Обсуждение

В исследовании проанализированы количественные показатели содержания BDNF и VEGFA, их высокоаффинных рецепторов с тирозинкиназной активностью, а также клинико-нейрофизиологические проявления на разных стадиях ДПН. У пациентов с верифицированной ДПН выявлено усиление экспрессии BDNF, TrkB и VEGFA вне зависимости от наличия клинической симптоматики, что позволяет рассматривать их в качестве скрининговых биомаркеров заболевания.

На поздней стадии ДПН, проявляющейся синдромом диабетической стопы, отмечается выраженный дефицит BDNF и VEGFA. Синхронное изменение уровней BDNF и VEGFA в сыворотке крови указывает на их взаимосвязь в патогенезе ДПН и важную роль эндотелиальной дисфункции в развитии аксонопатии. При этом увеличение экспрессии данных факторов в сыворотке крови отражает усиленную их выработку структурами нервной системы и эндотелия, что укладывается в рамки компенсаторных процессов.

Обнаружение рецептора TrkB в сыворотке крови коррелирует со степенью аксонально-демиелинизирующего повреждения нервного волокна, а его уровень имеет тенденцию к увеличению на поздней стадии. Полученные данные, а также сведения о невозможности существования свободных форм рецептора в крови свидетельствуют о циркуляции в сыворотке крови нефункционирующего рецептора. Таким образом, количественное содержание сывороточного TrkB может служить маркером демиелинизации нервного волокна и, соответственно, тяжести ДПН.

Экспрессия BDNF максимальна в стадии развернутой клинической симптоматики и прямо коррелирует с выраженностью нейропатической боли. BDNF способен проявлять себя как активатор периферической и центральной сенситизации болевого синдрома при ДПН, и данный эффект, исходя из результатов исследования, опосредован его взаимодействием с функционально сохранным рецептором TrkB. Система «нейротрофин — рецептор» запускает репаративный процесс в отношении тонких чувствительных С-волокон, их спраутинг в наружные пластины заднего рога спинного мозга с последующим возбуждением глутаматергических NMDA-рецепторов и растормаживанием соматосенсорных нейронов, что составляет феномен деафферентации в формировании нейропатической боли. При прогрессировании ДПН проявляющейся разрушением миелиновой оболочки и рецепторного аппарата, неизбежно ответное снижение выработки факторов роста, что означает нарушение компенсаторных возможностей нервной системы. Таким образом, у пациентов с тяжелой ДПН и синдромом диабетической стопы наблюдается дисфункция системы «BDNF — TrkB», что обусловливает характерную безболевую клиническую симптоматику и демонстрирует необратимое нарушение нейрорепаративных процессов.

Несмотря на «нечувствительность» рецептора VEGFR2 к дебюту ДПН и незначительные колебания его сывороточного содержания на разных стадиях заболевания, данный рецептор может играть важную роль в усугублении аксональной дисфункции. В отличие от другого представителя семейства тирозинкиназных рецепторов, TrkB, VEGFR2 способен существовать в сыворотке крови в активной форме. Так как его экспрессия меняется в сыворотке синхронно с колебаниями уровня собственного биолиганда, связана с выраженностью аксонально-демиелинизирующего повреждения нервного волокна, можно заключить, что свободная форма рецептора в крови действует как «ловушка» для сосудистого фактора роста, чем препятствует полноценному осуществлению регенераторных процессов. Таким образом, повышение экспрессии VEGFR2 в крови может рассматриваться как неблагоприятный диагностический маркер при ДПН.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail