Diagnostic markers of early phase of acute disorder of brain blood circulation in persons with КT-negative infarct data


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/therapy.2020.3.27-32

Solovieva E.Yu., Amelina I.P., Baranova O.A., Chekanov A.V.

N.I. Pirogov Russian National Research Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia, Moscow
The aim: to study of markers of vascular inflammation in patients in the acute phase of ischemic cerebral circulation disorders for early diagnosis and prognosis of the disease.
Material and methods. The study included 108 patients: 39 patients with the new onset of ischemic stroke (IS), 39 – with a transient ischemic attack (TIA) in the acute phase, 30 patients – composed the control group. All patients underwent quantification of D-dimer, lipocalin 2 (NGAL), IL-1, TNF-α by the IFA method and spectrophotometric methods using reagents from «RENAM» (plasminogen, antiplasmin, protein C).
Results. D-dimer was significantly higher in patients with IS than with the TIA (p <0,05). A significant increase in D-dimer was observed at IS compared with the control (p <0,05), which indicates impaired endothelial function and inflammation. However, there was no significant difference in the levels of D-dimer between the TIA group and the control (p >0,05). NGAL was significantly higher in patients with IS compared with the TIA group (p <0,05). In both groups, NGAL was higher than its reference values, which indicates the activation of neutrophils, the progression of oxidative stress and inflammation. The data of IL-1, TNF-α, plasminogen, antiplasmin and protein C markers are comparable to the data of the control group (p >0,05), which, apparently, indicates a delay in marking the inflammation process, and not about the absence of the vascular inflammatory reaction itself.
Conclusion. The levels of D-dimer and NGAL are significantly higher in patients with IS compared to the TIA, which regards these indicators to the diagnostic markers of the early phase of acute cerebrovascular accident in terms of differential diagnosis between CT-negative patients with IS and TIA.

Несмотря на значительные достижения в области современной ангионеврологии, цереброваскулярные заболевания по-прежнему остаются основной причиной смертности и стойкой инвалидизации в мире. На сегодняшний день инсульт относится к важнейшим медико-социальным проблемам, что подтверждается эпидемиологическими данными: ежегодно в мире острое нарушение мозгового кровообращения (ОНМК) переносит более 6 млн человек, в России частота заболеваемости ОНМК колеблется от 460 до 560 случаев на 100 тыс. человек [1]. Согласно многолетним статистическим данным, исключительно широкой распространенностью характеризуется ишемический инсульт (ИИ) – одна из наиболее тяжелых форм цереброваскулярных расстройств. Среди всех церебральных сосудистых катастроф на его долю приходится 70–85% случаев [2]. Наблюдаемая в последние десятилетия устойчивая тенденция к «омоложению» ИИ и его развитию в трудоспособном возрасте усиливает социально-экономическую значимость этой проблемы [3].

Несмотря на все более активное внедрение в клиническую практику современных методов нейровизуализации (КТ и МРТ высокого разрешения, перфузионно-взвешенная МРТ, диффузионно-взвешенное МРТ, функциональное МРТ, МР-трактография и др.), позволяющих оценить патоморфологические зоны головного мозга, определение причины развития инсульта по-прежнему затруднительно, и зачастую механизм его инициации остается неясным. При этом в острейшем периоде, особенно при невыраженных симптомах, дифференциальный диагноз между ИИ и другими неврологическими заболеваниями представляет собой особую сложность, что негативно сказывается на тактике ведения пациентов, оптимизации их лечения и профилактики. Все вышесказанное определяет необходимость поиска новых экспресс-диагностических тестов для выявления церебральной ишемии и дифференциации различных ее вариантов.

К настоящему времени одним из приоритетных направлений исследований в области неврологии является использование биологических маркеров плазмы крови. В отечественной и зарубежной литературе этому вопросу посвящено множество исследований, но большинство результатов противоречиво и зачастую не подтверждаются в повторных исследованиях. На сегодня существует достаточно много различных показателей, рассматриваемых в качестве биомаркеров, но лишь немногие из них продемонстрировали практическое значение в диагностике и прогнозировании дальнейшего течения инсульта [4–6]. Среди них выделяются ферменты (фосфолипаза А2, связанная с липопротеинами, матриксная металлопротеиназа-9), нейроспецифические белки (основной белок миелина, мозговой нейротрофический фактор, нейрон-специфическая енолаза), острофазные белки (С-реактивный белок), ростовые и трофические факторы, а также антитела к ДНК1 [7, 8].

Современные представления о гетерогенности и мультифакториальности ИИ предусматривают детальное изучение всех звеньев патогенеза, способствующих развитию ОНМК. По этой причине один биомаркер, возможно, не может в достаточной степени отразить лежащую в основе развития инсульта патологию. Так, многочисленные литературные данные, описывающие изменения гемостаза и гемореологии в остром периоде ИИ, свидетельствуют о стойкой гемостатической активации, повышении уровня маркеров тромбообразования, усилении спонтанной агрегации тромбоцитов, повышении экспрессии маркеров эндотелиальной дисфункции. Кроме этого, установлено, что одной из главных причин развития как острого, так и отсроченного ишемического повреждения вещества мозга являются иммунологические изменения в виде активации микроглии, увеличения синтеза стрессовых белков, развития реакции воспаления [9]. Поскольку повышение концентрации провоспалительных медиаторов и маркеров эндотелиальной дисфункции выступает проявлением единого патологического процесса, в основе которого лежит сосудистое воспаление, тесно сопряженное с активацией системы гемостаза и повышенным риском тромбообразования [10], в нашем исследовании проводится их совместное изучение для выявления большей диагностической чувствительности.

Многолетние исследования в области патогенеза нарушения мозгового кровообращения позволили констатировать, что поражение мозга при инсульте – следствие процессов, связанных с ишемией, реперфузией и взаимодействием форменных элементов крови, плазмы, эндотелия, нейронов, глии и сосудистой стенки [11]. Эндогенными факторами, или «стерильными», т.е. неинфекционными стимулами, активирующими микроглию, служат молекулы, образующиеся в ходе нейродеструктивного процесса. По современным представлениям, развивающееся в головном мозге «стерильное» (асептическое) воспаление относится к факторам, в большой мере определяющим возможность разрешения или усугубления инсульта [12].

Так, процесс воспаления в центральной нервной системе (ЦНС) имеет как отрицательные, так и положительные последствия. Иммунные клетки, продуцируя ряд нейротоксических факторов (активные формы кислорода, металлопротеазы, интерлейкин-1β, оксид азота, фактор некроза опухолей-α) и обеспечивая рекрутирование циркулирующих лейкоцитов, также вовлечены в запуск и поддержание постишемического воспаления, вызывающего вторичные повреждения и гибель нейронов [13]. С другой стороны, воспалительная реакция при нейродегенерации связана с миграцией в очаг повреждения в первую очередь микроглии – специализированных иммунных клеток центральной нервной системы, участвующих в гомеостазе внеклеточной среды нейронов и действующих как «очистители» от поврежденных и погибших клеток в случае инфекции, воспаления, травмы или ишемии. Параллельно с этим происходит активация и миграция моноцитов/макрофагов и лимфоцитов крови к очагу повреждения через дефекты клеточных мембран эндотелия в составе гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) в ответ на выработку хемоаттрактантов, генерируемых астроцитами, нейронами и микроглией [14, 15]. В данном случае активация иммунных клеток в ЦНС необходима для удаления патогенов, остатков мертвых клеток и клеточного дебриса, а также запуска процессов репарации при повреждении [16, 17]. Тем не менее избыточная выраженность или персистенция воспалительного процесса оказывает негативный эффект на восстановление поврежденной нервной ткани [18].

Дальнейшая постишемическая нейровоспалительная реакция приводит к динамическим изменениям в проницаемости ГЭБ и, как следствие, отеку мозга и гибели нейронов [19]. Поэтому именно детальное изучение центральных молекулярных механизмов, лежащих в основе деградации и перераспределения различных белковых компонентов ГЭБ в соответствии с типом, тяжестью и продолжительностью мозговых ишемических инсультов, дает ключ к пониманию основы гемостаза нормальной функции мозга в виде передачи сигналов между различными клетками нейронального и глиального типа, а также сосудистыми компартментами. И наоборот, дисфункциональная передача сигналов внутри сосудисто-нервного блока способствует развитию болезни.

Цель исследования – изучение маркеров сосудистого воспаления у больных в острейшей фазе ишемических нарушений мозгового кровообращения для ранней диагностики и прогноза течения заболевания.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Клиническая часть работы выполнялась на кафедре неврологии ФДПО Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И. Пирогова на базе Городской клинической больницы № 13 г. Москвы в период с 2015 по 2019 г.

В исследование было включено 108 человек. Две основные группы составили 78 пациентов (38 мужчин (49%) и 40 женщин (51%), средний возраст 62 года) с ОНМК, проходивших лечение в нейрореанимационном отделении Городской клинической больницы № 13, чье состояние анализировалось в первые 24 ч от начала развития заболевания:

  • 39 пациентов с впервые развившимся ИИ (23 мужчины (59%) и 16 женщин (41%), средний возраст 68 лет);
  • 39 с транзиторной ишемической атакой в острейшей фазе (15 мужчин (38%) и 24 женщины (62%), средний возраст 62 года).

В группу контроля вошли 30 практически здоровых донора-добровольца в возрасте от 18–35 лет, из них 15 (50%) мужчин и 15 (50%) женщин.

Тяжесть состояния больных с диагнозом «инфаркт головного мозга» оценивалась в соответствии со шкалой тяжести инсульта Национального института здоровья США (National Institutes of Health Stroke Scale – NIHSS). Всем больным наряду с клиническим обследованием проводили оценку маркеров сосудистого воспаления ИФА-методом с использованием прибора Multiskan (D-димер, нейтрофильный желатиназа-ассоциированный липокалин (NGAL), ИЛ-1, фактор некроза опухоли α (ФНО-α)) и спектрофотометрическим методом с использованием реактивов фирмы РЕНАМ (плазминоген, антиплазмин, протеин С). Статистическая обработка проводилась с помощью программы STATISTICA (StatSoft, USA), версия 6.

Критериями невключения в исследование были геморрагический инсульт, подтвержденный методами нейровизуализации (КТ или МРТ головного мозга); инфаркт головного мозга с геморрагическим пропитыванием, ОНМК в анамнезе; инфаркт миокарда в анамнезе давностью менее 1 года; фибрилляция предсердий; эпилепсия; системные заболевания соединительной ткани; наличие в анамнезе онкологических заболеваний, иммунодепрессивных состояний, туберкулеза, алкогольной или наркотической зависимости; острые инфекционные заболевания (грипп, ОРВИ и др.), менее чем за 4 нед до исследования; воспалительные заболевания суставов, внутренних органов; интоксикации; противопоказания для проведения КТ и МРТ головного мозга; участие в других клинических исследованиях.

Всем больным проводилась терапия, не включающая препараты, влияющие на сосудисто-тромбоцитарный гемостаз.

Забор крови у больных, включенных в исследование (первые 24 ч от начала заболевания), а также у лиц контрольной группы производили утром натощак (спустя 12–14 ч после приема пищи) из кубитальной вены. Плазму отделяли путем центрифугирования при 2500 об./мин в течение 15 мин не позднее 2 ч после забора крови. Кровь забирали в силиконовые пробирки, содержащие стабилизатор, в качестве которого использовались 3,8% раствор цитрата натрия и Li-гепарина, и немедленно перемешивали. Соотношение крови и стабилизатора составляло 9,0:1,0. Исследования проводили либо непосредственно из свежеприготовленной плазмы, либо замораживали и хранили при температуре –52 °С.

Полученные результаты представлены в виде медианы и интерквартильных размахов (Ме [Q1; Q3]). В качестве критерия достоверности использовали статистический критерий Манна–Уитни для двух несвязанных групп, Краскелла–Уоллиса ANOVA для трех и более несвязанных групп, а также корреляционный критерий Тау Кендалла. За достоверные принимались значения при р <0,05. Анализ сопряженности был проведен с применением критерия χ2 Пирсона.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

При выполнении нейровизуализационного исследования подтверждался ишемический характер инсульта, и наряду с методами лабораторных, инструментальных, клинических исследований проводилось определение патогенетического подтипа инсульта в соответствие с критериями TOAST. По TOAST атеротромботический вариант был диагностирован у всех 39 пациентов с ИИ. На основании шкалы NIHSS среди них классифицировано 25 пациентов с неврологическими нарушениями легкой степени (3–8 баллов), 11 – средней тяжести (9–12 баллов), 3 – крайней степени тяжести (13–15 баллов).

Синдромологический анализ наших наблюдений обнаружил, что в двух основных группах исследования в 68% случаев (53 человек) в процесс был вовлечен каротидный бассейн, в 32% (25 человек) – вертебробазилярный. При этом в группе больных ИИ каротидный бассейн вовлекался в патологический процесс в 79% случаев, вертебробазилярный – в 21%; в группе больных с транзиторной ишемической атакой (ТИА) регистрация по данной локализации процесса составила 56 и 44% соответственно.

Был проведен анализ анамнестических данных исследуемых групп пациентов. В результате было выявлено значительное количество коморбидных состояний, свидетельствующих о системном поражении сердечно-сосудистой системы. Наиболее часто встречающимися фоновыми заболеваниями были артериальная гипертензия 3 степени (92%) и атеросклероз брахиоцефальных артерий различной степени выраженности (65%). Сопутствующими заболеваниями являлись ИБС (46%), ИБС: постинфарктный кардиосклероз (4%).

При определении содержания D-димера его уровень у пациентов с острым ИИ был достоверно выше по сравнению с группой ТИА (Me=130 [LQ=30; UQ=550], Me=50 [LQ=23; UQ=128], p=0,02) и по сравнению с группой контроля (Me=130 [LQ=30; UQ=550], Me=50 [LQ=16; UQ=80], p=0,04); это косвенно свидетельствует о нарушении функции эндотелия, окислительном стрессе и воспалении. Достоверного различия величин D-димера между группой с ТИА и группой контроля не выявлено (Me=50 [LQ=23; UQ=128], Me=50 [LQ=16; UQ=80], p=0,5) (рис. 1).

31-1.jpg (91 KB)

При определении содержания NGAL его уровень был достоверно выше у пациентов с острым ИИ по сравнению с группой ТИА (Me=135 [LQ=70; UQ=220], Me=110 [LQ=68; UQ=145], p=0,04) (рис. 2). Уровень NGAL в обеих группах исследования был выше референсных его значений (37–106 нг/мл), что отражает активацию нейтрофилов, прогрессирование окислительного стресса и наличие иммунного воспаления.

Показатели маркеров интерлейкина-1 (ИЛ-1), ФНО-α, плазминогена, антиплазмина, протеина С были сопоставимы с данными контрольной группы (p >0,05), что, по-видимому, свидетельствует об отсроченности маркирования процесса воспаления, а не об отсутствии самой сосудистой воспалительной реакции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, совокупность полученных в работе результатов свидетельствует о достоверном повышении уровня D-димера и NGAL плазмы крови у пациентов с ИИ по сравнению с группой ТИА. Указанные показатели могут рассматриваться в качестве диагностических маркеров ранней фазы острого нарушения мозгового кровообращения у лиц с КТ-негативными данными инфаркта мозга в первые 48 ч, а также применяться для дифференциальной диагностики ТИА и инфаркта мозга.


Literature



  1. Живолупов С.А., Самарцев И.Н., Бутакова Ю.С. Современные критерии рациональной диагностики и лечения цереброваскулярных заболеваний. Невроньюс. 2017; 36(10): 8–9. [Zhivolupov S.A., Samartsev I.N., Butakova Yu.S. Modern criteria of rational diagnosis and treatment of cerebrovascular diseases. Neuronews. 2017; 36(10): 8–9 (In Russ.)].

  2. Муравьева В.Н., Карпова Е.Н. Современные представления о факторах риска и профилактики ОНМК (обзор литературы). Международный журнал экспериментального образования. 2014; 3–2: 59–64. [Muraveva V.N., Karpovа E.N. Modern concepts of risk factors and prevention of stroke (literature review). Mezhdunarodny zhurnal eksperimental'nogo obrazovaniya. 2014; 3–2: 59–64 (In Russ.)].

  3. Ермолаева Т.И., Фомина Р.В. Инсульты у лиц молодого возраста. Здравоохранение Чувашии. 2017; 4: 5–8. [Ermolaeva T.I., Fomina R.V. Strokes in young patients. Zdravookhranenie Chuvashii. 2017; 4: 5–8 (In Russ.)].

  4. Нетесова Е.С., Нетесов Е.В. Нейрональные биомаркеры у пациентов с острой симптоматикой инсульта. Медицина и образование в Сибири. 2016; 2: 4. [Netesova E.S., Netesov E.V. Neuronal biomarkers at patients with acute symptomatology of a stroke. Meditsina I obrazovanie v Sibiri. 2016; 2: 4 (In Russ.)].

  5. Saengen A.K., Christenson R.N. Stroke biomarkers: progress and challenges for diagnosis, prognosis, differentiation and treatment. Clin Chem. 2010; 56(1): 21–33. doi: https://doi.org/10.1373/clinchem.2009.133801.

  6. Sotgiu S., Zanda B., Marchetti B. et al. Inflammatory biomarkers in blood of patients with acute brain ischemia. Eur J Neurol. 2006; 13(5): 505–13. doi: https://doi.org/10.1111/j.1468-1331.2006.01280.x.

  7. Qin C., Fan W.H., Liu Q. et al. Fingolimod protects against ischemic white matter damage by modulating microglia toward M2 polarization via STAT3 pathway. Stroke. 2017; 48(12): 3336–46. doi: https://doi.org/10.1161/strokeaha.117.018505

  8. Chamorro A., Meisel A., Planas A.M. et al. The immunology of acute stroke. Nat Rev Neurol. 2012; 8: 401–10. doi: https://doi.org/10.1038/nrneurol.2012.98.

  9. Franklin T., Krueger-Naug A., Clarke D. The role of heat shock proteins Hsp70 and Hsp27 in cellular protection of the central nervous system. Int. J. of Hyperthermia. 2005; 30(5): 379–92.

  10. Баркаган З.С., Костюченко Г.И., Котовщикова Е.Ф. Гипергомоцистеинемия как самостоятельный фактор риска поражения и тромбирования кровеносных сосудов. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2002; 1: 65–71. [Barkagan Z.S., Kostyuchenko G.I., Kotovschikova E.F, Hyperhomocysteinemia as independent risk factor of blood vessel damage and thrombosis. Patologiya krovoobrascheniya i kardiokhirurgiya (In Russ.)].

  11. Heiss W.D. The ischemic penumbra: how does tissue injury evolve? Ann N Y Acad Sci. 2012; 1268: 26–34. doi: 10.1111/j.1749-6632.2012.06668.x.

  12. Chen G.Y., Nunez G. Sterile inflammation: sensing and reacting to damage. Nat Rev Immunol. 2010; 10(12): 826–37. doi: 10.1038/nri2873

  13. Skaper S., Facci L., Zusso M., Giusti P. Neuroinflammation, mast cells, and glia: dangerous liaisons. Neuroscientist. 2017; 23(5): 478–98. doi: 10.1177/1073858416687249.

  14. Guillemin G.J., Brew B.J. Microglia, macrophages, perivascular macrophages, and pericytes: a review of function and identification. J Leukoc Biol. 2004; 5(3): 388–97.

  15. Whitton P.S. Inflammation as a causative factor in the aetiology of Parkinson’s disease. Br J Pharmacol. 2007; 150(8): 963–76.

  16. Mracsko E., Javidi E., Na S.Y. et al. Leukocyte invasion of the brain after experimental intracerebral hemorrhage in mice. Stroke. 2014; 45(7): 2107–14. doi: 10.1161/STROKEAHA.114.005801.

  17. Almolda B., Gonzalez B., Castellano B. Are microglial cells the regulators of lymphocyte responses in the CNS? Front Cell Neurosci. 2015; 9: 440. doi: 10.3389/fncel.2015.00440.

  18. Hu X., Leak R.K., Shi J. et al. Microglial and macrophage polarization-new prospects for brain repair. Nat Rev Neurol. 2015; 11(1): 56–64. doi: 10.1038/nrneurol.2014.207.

  19. Клюшник Т.П., Андросова Л.В., Зозуля С.А. с соавт. Сравнительный анализ воспалительных маркеров при эндогенных и непсихотических психических расстройствах. Сибирский вестник психиатрии и наркологии. [Klyushnik T.P., Androsova L.V., Zozulya S.A. Comparative analysis of inflammatory markers in endogenous and non-psychotic mental disorders. 2018; 2(99): 64–69. Sibirsky vestnik psikhiatrii i narkologii. 2018; 2(99): 64–69 (In Russ.)]. doi: https://doi.org/10.26617/1810-3111-2018-2(99)-64-69.


About the Autors


Ella Yu. Solovieva, MD, professor of the Department of neurology of additional professional education of N.I. Pirogov Russian National Research Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 117997, Moscow, 1 Ostrovityanova Str. Tel.: +7 (903) 549-05-18. E-mail: ellasolovieva@yandex.ru. ORCID ID: 0000-0003-1256-2695
Inna P. Amelina, assistant of the Department of neurology of additional professional education of N.I. Pirogov Russian National Research Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 117997, Moscow, 1 Ostrovityanova Str. Address: 117997, Moscow, 1 Ostrovityanova Str. Tel.: +7 (926) 409-13-83. E-mail: inna.filatova03@mail.ru. ORCID ID: 0000-0001-7434-1623
Olga A. Baranova, candidate of biological sciences, Senior researcher at the biomedical research laboratory of the Department of neurology of additional professional education of N.I. Pirogov Russian National Research Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 117997, Moscow, Russia, 1 Ostrovityanova Str.
Tel.: +7 (905) 769-66-47. E-mail: oabaranova@yandex.ru. ORCID ID: 0000-0001-9022-0426
Andrey V. Chekanov, candidate of biological sciences, Senior researcher at the biomedical research laboratory of the Department of neurology of additional professional education of N.I. Pirogov Russian National Research Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 117997, Moscow, Russia, 1 Ostrovityanova Str. Tel.: +7 (968) 791-51-79. E-mail: avchekanov71@yandex.ru. ORCID ID: 0000-0001-7737-835X


Similar Articles


Бионика Медиа