CC BY
23DOI: 10.24412/2226-079X-2022-12441
Оценка ранних клинико-биохимических маркеров болезни Паркинсона с помощью позитронно-эмиссионной томографии
Е.А. Катунина1' 2, В.Е. Блохин3, М.Р. Нодель4, Э.Р. Москалец5, М.В. Угрюмов3
1 ФГАОУВО "Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова" Минздрава России (Москва) 2 ФГБУ " Федеральный центр мозга и нейротехнологий" ФМБА России (Москва)
3 ФГБУН "Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова" РАН (Москва) 4 ФГАОУВО "Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова"Минздрава России (Сеченовскийуниверситет) 5 АО "Европейский медицинский центр" (Москва)
Болезнь Паркинсона (БП) относится к числу наиболее распространенных нейродегенератив-ных заболеваний. Неуклонное прогрессирование БП неизбежно приводит к потере трудоспособности и инвалидности, сопровождается значительными затратами на лечение и реабилитацию. Заболевание характеризуется длительным скрытым периодом, при котором происходит значительная гибель нейронов (снижение численности дофаминергических нейронов на 50-60% от нормы) и развивается стриарный дефицит дофамина (снижение выработки более чем на 80%) [1]. Только после этого, когда все компенсаторные механизмы истощены, появляются характерные клинические симптомы - брадикинезия, ригидность, тремор [2]. В совокупности это объясняет низкую эффективность существующего симптоматического лечения [3]. В связи с этим ранняя (доклиническая) диагностика БП является стратегически важным направлением.
Целью нашего исследования был поиск маркеров БП среди показателей крови у пациентов, имеющих ряд немоторных симптомов (расстройство поведения в фазе сна с быстрыми движениями глаз (РПБДГ), гипосмию, запоры, тревожно-депрессивные расстройства), которые на сегодняшний день рассматриваются как ранние, но неспецифические симптомы заболевания [4, 5].
Нами в эксперименте был отобран ряд маркеров, полученных при моделировании ранней клинической стадии (потеря не менее 50% дофа-минергических нейронов в черной субстанции и снижение уровня дофамина в стриатуме не менее чем на 70%) и доклинической стадии БП (потеря
не более 50% дофаминергических нейронов в черной субстанции и снижение уровня дофамина в стриатуме не более чем на 70%) у животных с токсическим паркинсонизмом на фоне использования 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропи-ридина. Сравнительный анализ изменений в крови у больных при БП (данные литературы) и у мышей на моделях доклинической и ранней клинической стадий БП (собственные данные) показал, что только 9 из отобранных показателей могут рассматриваться как кандидаты в диагностические маркеры доклинической стадии БП. На основании этого у пациентов из группы риска по развитию БП и в контрольной группе в плазме крови измеряли содержание моноаминов и их метаболитов, аминокислот, маркеров оксидатив-ного стресса, уратов, сфинголипидов (церамидов и сфингомиелинов), а в лимфоцитах - общих и олигомерных форм a-синуклеина, экспрессию генов рецепторов D3 и D4. Валидность рассматриваемых маркеров крови предполагалось подтвердить с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) с флюородопой.
В исследование отбирались пациенты в возрасте 55-70 лет, имеющие РПБДГ (двигательная активность, сноговорение, соответствующее содержанию сновидений). Включались пациенты, которые имели подтверждающие изменения при полисомнографическом исследовании, а также набиравшие более 5 баллов по опроснику для скрининга РПБДГ (REM sleep Behavior Disorder Screening Questionnaire). Дополнительно у пациентов проводились: оценка обоняния с помощью коммерческой тест-системы Sniffin'Sticks (Burg-
hart Medizintechnik, Wedel, Германия), включающей 16 фломастеров с индивидуальными запахами (обоняние считалось нарушенным при 12 и более ошибках пациента); оценка нарушений перистальтики кишечника с использованием вопросов шкалы оценки вегетативных симптомов болезни Паркинсона (Scale for Outcomes in Parkinson disease); оценка состояния тревоги и депрессии по госпитальной шкале тревоги и депрессии (Hospital Anxiety and Depression Scale, HADRS). При наличии РПБДГ и дополнительно не менее 1 симптома (гипосмия, запоры, тревожно-депрессивное расстройство) пациент включался в исследование. Всех пациентов оценивали на наличие двигательных признаков БП с помощью моторной подшкалы унифицированной шкалы оценки БП (Unified Parkinson's Disease Rating Scale, UPDRS). Легкая моторная симптоматика учитывалась при наличии более 2 баллов, при этом имеющаяся двигательная симптоматика не позволяла выставить диагноз синдрома паркинсонизма. Кроме того, не включались пациенты с тремором покоя. Наряду с основной группой (группа риска БП) была сформирована группа контроля, куда вошли пациенты того же возраста, но без нарушений сна по данным опросника РПБДГ, изменений по шкале UPDRS, а также имевшие не более 1 характерного дополнительного немоторного симптома (гипосмия, запоры, тревожно-депрессивное расстройство).
В группу риска БП вошло 26 человек (14 мужчин, 12 женщин), в группу контроля - 20 человек (12 мужчин, 8 женщин). Средний возраст пациентов группы риска составил 59 ± 6,3 года, группы контроля - 61 ± 5,8 года. Анализ немоторных симптомов показал, что нарушение идентификации запахов наблюдалось у 50% пациентов группы риска и ни у одного пациента в группе контроля. Следует отметить субъективность собственной оценки обоняния у опрошенных пациентов как основной группы, так и группы контроля. Более 70% всех включенных в исследование пациентов положительно ответили на вопрос о снижении обоняния (возможно, сказался фактор текущей пандемии и перенесенной коронавирусной инфекции у части пациентов). Среди 13 пациентов с нарушением идентификации запахов 5, наоборот, не замечали у себя подобных изменений.
У 75% пациентов группы риска и у 95% пациентов контрольной группы отмечались измене-
160
140
120
1 100
Я
Ж
| 80
i 60
1
3 40
20
0
□ Группа контроля
□ Группа риска
ft m
t
0 tt
1
-J
e о fct
^ H
« s
l-H I
Рис. 1. Концентрация катехоламинов в плазме крови у испытуемых в группе контроля и в группе риска. ДА - дофамин. Здесь и на рис. 2: ГВК -гомованилиновая кислота, ДОФУК - диоксифе-нилуксусная кислота, НА - норадреналин, 3-МТ - 3-метокситирамин, 3-ОМД - 3-О-метил-допа. Приведены средние значения и стандартная ошибка среднего. Здесь и на рис. 2, 3: * р < 0,05.
ния по шкале HADRS. Нарушения депрессивного спектра были выявлены у 16 пациентов группы риска (у 10 - субклинически значимая депрессия, у 6 - клинически значимая депрессия) и у 12 пациентов группы контроля. Тревожные расстройства определялись у 11 обследуемых группы риска (субклинически выраженная тревога - у 5 и клинически значимая тревога - у 6) и у 20 пациентов контрольной группы. Очевидно, что измененный эмоциональный фон, тревожность в группе контроля явились важным фактором, который обусловил интерес испытуемых к исследованию, так как набор осуществлялся на основе заинтересованности проблемой паркинсонизма. Нарушение перистальтики кишечника выявили у 55% обследуемых группы риска и у 18% пациентов контрольной группы. Наличие РПБДГ и более 1 дополнительного симптома отмечено у 30% пациентов. В группе риска БП у 28% была выявлена легкая моторная симптоматика (2-4 балла по моторной подшкале UPDRS).
yj) № 2 • 2022
83
160
140
120
£
□ г 100
ж
| 80
1
1 60
В
2
40
20
0
□ Группа контроля
□ Подгруппа риска иРБЬ« <2
□ Подгруппа риска иРБЫЗ >2
П И пгл т^
% о
5
© о
М
и
Рис. 2. Концентрация катехоламинов в плазме крови у испытуемых в группе контроля, в подгруппе риска у испытуемых с моторными нарушениями (>2 баллов по UPDRS) и в подгруппе риска у пациентов без моторных нарушений (<2 баллов по UPDRS). Приведены средние значения и стандартная ошибка среднего. Здесь и на рис. 3: # -р < 0,15 - тенденция к различиям между группами.
При сравнении концентрации катехоламинов и метаболитов в плазме крови у пациентов в группе контроля и в группе риска было обнаружено различие только по 1 показателю -концентрации L-диоксифенилаланина ^-ДОФА), которая в контроле оказалась достоверно (примерно на 30%) выше (рис. 1). В работе получено дополнительное подтверждение того, что изменение концентрации только незначительной части катехоламинов и метаболитов в крови может служить маркером доклинической стадии БП. Ранее было показано, что имеются существенные различия между изменениями концентрации катехоламинов в крови у больных БП и на моделях доклинической стадии. Так, у больных было обнаружено снижение концентрации всех изученных катехоламинов и метаболитов - норадреналина, адреналина, дофамина, L-ДОФА и диоксифенилуксусной кислоты (ДОФУК), тогда как на модели доклинической стадии было обнаружено снижение концентрации только L-ДОФА и ДОФУК [6]. Особый инте-
рес представляет сравнение концентраций кате-холаминов и метаболитов у пациентов в группе контроля и у пациентов группы риска, у которых по шкале иРБКБ выявлены (>2 баллов) или не выявлены (<2 баллов) моторные нарушения. Так, концентрация L-ДОФА и ДОФУК у пациентов в подгруппе с моторными нарушениями была снижена по сравнению с контролем (рис. 2). Напротив, достоверные различия концентрации L-ДОФА и ДОФУК у пациентов в контроле и в подгруппе без моторных нарушений отсутствовали. Это означает, что среди 5 биомаркеров в виде изменения концентрации в крови катехола-минов и метаболитов, обнаруженных нами ранее у нелеченых больных на ранней клинической стадии БП [6], только один маркер - снижение концентрации ДОФУК - может служить для диагностики БП на продромальной стадии.
Концентрация измеренных в крови 12 молекулярных видов сфингомиелинов у пациентов в контроле и в группе риска варьирует (по средним значениям) от следовой величины. Достоверные различия были обнаружены в концентрации 4 из 12 сфингомиелинов. Концентрация сфингомие-линов, содержащих жирнокислотные цепи d18:1/20:0, d18:1/20:1, d18:1/22:0, d18:1/22:1, у пациентов в группе контроля была примерно вдвое меньше, чем у пациентов в группе риска (рис. 3). Наши данные недавно получили подтверждение в работе J. Femandez-Irigoyen et а1., где выявлено повышение концентрации сфинго-миелинов у пациентов группы риска в ликворе [7]. К неспецифическим маркерам нейродегене-ративных процессов на продромальной стадии БП следует также отнести обнаруженное нами повышение в крови у пациентов в группе риска 2 из 3 анализируемых показателей оксидативного стресса - "общего оксидативного стресса" и "индекса оксидативного стресса".
Концентрация измеренных 9 молекулярных видов церамидов в плазме у пациентов в группе контроля не отличалась от таковой у пациентов в группе риска. При этом в обеих группах пациентов концентрации (по средним значениям) варьировали от следовых в случае церамидов с жирными кислотами d18:1/18:0, d18:1/20:0, d18:1/22:1, d18:1/26:0, d18:1/26:1 до 2600 нг/мл. Только в случае церамида d18:1/22:1 отмечена тенденция (р = 0,06) к повышению его концентрации в плазме в группе риска по сравнению с группой контроля. Концентрация двух измерен-
100
90
80
ъ 70
(й я 60
§
5 15 50
| 40
О 30
О
20
10
0
□ Группа контроля
□ Группа риска
гЕ
г*1
ГЙ
гО.
4
о
о о
сч
о
>¿3
<м
'О '■д '"О '"О '"О го го '"О 'О яд
Рис. 3. Концентрация молекулярных видов сфингомиелинов в плазме крови у испытуемых в группе контроля и в группе риска.
ных сфингоидных оснований - сфинганина и сфингозина - в плазме у пациентов в группе контроля не отличалась от таковой у пациентов в группе риска. При этом в обеих группах пациентов концентрации сфинганина и сфингозина в плазме были низкими.
Достоверные различия были обнаружены в концентрации уратов в плазме крови со снижением в группе риска по сравнению с контролем. Эти различия не прослеживались, если сравнивать концентрацию уратов в плазме у пациентов в группе контроля отдельно с подгруппой пациентов с моторными нарушениями по шкале UPDRS (р = 0,14) и без моторных нарушений (р = 0,27). Ураты относят к маркерам репаратив-ных процессов [8, 9]. Во многих работах убедительно показано, что на клинической стадии БП концентрация уратов в крови снижена по сравнению с возрастным контролем. Более того, концентрация уратов в крови постепенно снижается по мере прогрессирования БП [10].
Таким образом, в результате проведенной работы удалось выделить ряд маркеров, которые могут рассматриваться как маркеры продромальной стадии БП. К ним относятся: снижение содержания L-ДОФА, ДОФУК, снижение концентрации уратов, увеличение показателей индекса
оксидативного стресса, увеличение концентрации сфингомиелинов.
Пятнадцати пациентам из группы риска была выполнена ПЭТ с флюородопой. У 9 пациентов была выявлена асимметрия накопления радиоизотопа в базальных ганглиях, что подтверждало наличие ранней (доклинической) стадии БП (рис. 4, размещенный на 3-й обложке). Проведенный корреляционный анализ показал, что с изменениями на ПЭТ коррелировало сочетание РПБДГ с нарушениями обоняния (г = -0,477; р = 0,01), а также сочетание РПБДГ с нарушениями обоняния и легкой моторной симптоматикой по шкале UPDRS (р = 0,027). Достоверной также оказалась корреляция асимметрии накопления флюородопы и сочетания РПБДГ с нарушением обоняния и тревожно-депрессивным расстройством (р = 0,034). Корреляции между асимметрией накопления и сочетанием РПБДГ с запорами выявлено не было.
У 13 (86%) из 15 пациентов с асимметрией накопления флюородопы в базальных ганглиях было выявлено снижение концентрация L-DOPA и ДОФУК.
Таким образом, полученные данные позволяют предположить, что изменение содержания в крови у людей без моторных нарушений некото-
^ № 2 * 2022
85
рых метаболитов катехоламинов, сфингомиели-нов и уратов может рассматриваться в качестве кандидатных маркерных показателей продромальной стадии БП, что требует дополнительных исследований.
Список литературы
1. Agid Y. Parkinson's disease: pathophysiology. Lancet. 1991;337(8753):1321-4.
2. Угрюмов М.В. Разработка доклинической диагностики и превентивного лечения нейродегенеративных заболеваний. Журн. неврол. и психиатр. им. С.С. Корсакова. 2015;115(11):4-14.
3. Connolly BS, Lang AE. Pharmacological treatment of Parkinson disease: a review. JAMA. 2014;311(16):1670-83.
4. Postuma RB, Berg D. Advances in markers of prodromal Parkinson disease. Nat. Rev. Neurol. 2016;12(11):622-34.
5. Pont-Sunyer C et al. The onset of nonmotor symptoms in Parkinson's disease (the ONSET PD study). Mov. Disord. 2015;30(2):229-37.
6. Kim A et al. Upgraded methodology for the development of early diagnosis of Parkinson's disease based on searching blood markers in patients and experimental models. Mol. Neurobiol. 2019;56(5):3437-50.
7. Fernandez-Irigoyen J et al. Alteration in the cerebrospinal fluid lipidome in Parkinson's disease: a post-mortem pilot study. Biomedicines. 2021;9(5):491.
8. Ugrumov M. Development of early diagnosis of Parkinson's disease: illusion or reality? CNS Neurosci. Ther. 2020;26(10):997-1009.
9. Cipriani S et al. Urate: a novel biomarker of Parkinson's disease risk, diagnosis and prognosis. Biomark. Med. 2010;4(5):701-12.
10. Wen M et al. Serum uric acid levels in patients with Parkinson's disease: a meta-analysis. PLoS One. 2017;12(3):e0173731.
Иллюстрация к статье "Таргетная терапия болезни Паркинсона", авторы А.Э. Копытова, Т.С. Усенко, А.К. Емельянов, Г.В. Байдакова, Е.В. Григорьева, Г.Н. Рычков, Ф.М. Ибатуллин, Е.Ю. Захарова, С.М. Закиян, С.Н. Пчелина (стр. 103-110)
Контроль
GBA-БП
Рис. 1. Трехмерная структура молекулы GBA с мутацией N370S. Обнаружено 8 потенциальных сайтов связывания малых молекул (области связывания выделены цветом). 1 — обозначен активный сайт фермента, 2 — сайт связывания вблизи аминокислотного остатка N370, 3 — сайт связывания вблизи аминокислотного остатка L444.
Иллюстрация к статье "Оценка ранних клинико-биохимических маркеров болезни Паркинсона с помощью позитронно-эмиссионной томографии", авторы Е.А. Катунина, В.Е. Блохин, М.Р. Нодель, Э.Р. Москалец, М.В. Угрюмов (стр. 82-86)
, ^ * *
у ч. :
I ^
а /
Рис. 3. Иммунофлуоресцентное окрашивание нейронов, полученных от пациентов с GBA-БП и контрольных ИПСК, на нейронный маркер рШ-тубулин (ТШ1, зеленый сигнал) и маркеры ДН — тирозингидрокси-лазу (ТН, красный сигнал) и LMX1A (красный сигнал) на 61-й день дифференцировки нейронов.
Иллюстрация к статье "Новые возможности
использования когнитивных вызванных потенциалов высокого разрешения в оценке прогрессирования болезни Гентингтона", авторы Г.Р. Уразгильдеева, Н.В. Пономарева, Е.П. Колесникова, Н.Ю. Абрамычева, С.А. Клюшников, С.Н. Иллариошкин (стр. 205-208)
(б)
(в).
Рис. 4. Изменения дофаминового обмена по данным ПЭТ а — одностороннее снижение накопления радиофармпрепарата в области задних отделов скорлупы справа. б — незначительное одностороннее снижение накопления радиофармпрепарата в области задних отделов скорлупы слева.
Рис. 4. Локализация источников компонента N2 КВПСП у здорового испытуемого
27 лет (а), носителя мутации в гене НТТ
28 лет, 41 повтор СAG, преклиническая стадия БГ (б) и носителя мутации в гене НТТ 28 лет, 55 повторов CAG, дебют БГ (в).
