Роль биомаркеров эндотелиальной дисфункции в прогнозировании прогрессирования умеренных когнитивных нарушений у пациентов с факторами сердечно-сосудистого риска

Когнитивные нарушения (КН) обладают высокой распространенностью и огромной социально-экономической значимостью [1, 2]. Распространенность КН среди лиц в возрасте 65 лет и старше достигла 61% по данным эпидемиологического исследования ЭВКАЛИПТ [3]. В 2021 г. в России эта категория составила ~16% от общей численности населения [4]. Преимущественное выявление КН на этапе деменции может снизить эффективность терапевтических мероприятий в связи с необратимостью патологических изменений [5]. Поэтому умеренные КН (УКН) представляют наибольший клинический интерес с точки зрения возможности значимо улучшить прогноз заболевания при своевременной диагностике и корректной терапии [6].

Частота сосудистых КН достигает 20% случаев среди населения [7]. Одной из распространенных причин сосудистых КН является церебральная микроангиопатия [8]. Церебральная микроангиопатия, ассоциированная с возрастом и факторами сердечно-сосудистого риска, в ¹/₄ случаев ыприводит к инсульту [8, 9]. Лечение артериальной гипертензии — основного фактора риска церебральной микроангиопатии, привело к снижению частоты инсультов, но не КН, поскольку при церебральной микроангиопатии наблюдаются гетерогенность патофизиологических механизмов поражения белого вещества и разная степень их выраженности [10]: нарушение структурно-функциональной целостности церебральной микроциркуляции, цереброваскулярная эндотелиальная дисфункция (ЭД) и нарушение работы нейроваскулярной единицы [9].

Синтезируя биологически активные вещества, эндотелий участвует в поддержании сосудистого тонуса, атромбогенности сосудистой стенки, регулирует адгезию и агрегацию тромбоцитов, проявляет про- и антикоагулянтную, фибринолитическую активности, участвует в процессах воспаления, ангиогенеза [9], однако остается неясным, какие именно функции эндотелия способствуют формированию КН.

Среди широкого спектра синтезируемых эндотелием антиатеросклеротических веществ важная роль отводится оксиду азота (NO). NO синтезируется в результате метаболизма L-аргинина под действием эндотелиальной NO-синтазы (eNOS) [11]. Фундаментальный признак ЭД — нарушение биодоступности NO, приводящее к ослаблению сосудорасширяющей реакции на эндотелиальные раздражители [12, 13]. При уменьшении биодоступности NO эндотелий способен компенсировать дефицит различными физиологическими путями [14]. В ответ на это наблюдается компенсаторное повышение уровня eNOS в стенке как периферических сосудов, так и сосудов головного мозга, инициирующее процессы окислительного стресса и развитие атеросклероза [12].

В ряде исследований отмечается прямая связь между увеличением концентрации воспалительных цитокинов в сыворотке крови, в частности С-реактивного белка (СРБ) и в меньшей степени моноцитарного хемоаттрактантного протеина 1-го типа (Monocyte Chemoattractant Protein-1, MCP-1), и прогрессированием КН [15, 16]. Результаты исследования Р.С. Билютина-Асланяна и соавт. [17] свидетельствуют о наличии воспалительного компонента в патогенезе КН: уровень СРБ был достоверно выше у пациентов с низким баллом по Краткой шкале оценки психического статуса, чем у больных с более высоким значением.

В работах Л.А. Добрыниной и соавт. [18], T. Quinn и соавт. [19], было подтверждено, что повышенный уровень маркеров ЭД, включая фактор роста эндотелия сосудов (ФРЭС), фактор фон Виллебранда и фибриноген, ассоциирован с высоким риском развития КН.

Таким образом, определение концентрации периферических маркеров эндотелиального воспаления и ЭД может позволить получить дополнительную информацию об активности патологического процесса у пациентов с церебральной микроангиопатией, клиническим проявлением которой являются КН [20, 21].

УКН зачастую рассматриваются как переходный этап между нормальным состоянием когнитивных функций и деменцией. Вместе с тем в некоторых случаях больные с УКН имеют отличные траектории КН в виде улучшения когнитивных функций или стабилизации состояния [22]. Так, в популяционном исследовании A. Busse и соавт. [23] оценивали когнитивные функции 1045 лиц старше 65 лет без КН в течение 6 лет. Спустя 6 лет наблюдения ¹/₃ респондентов умерли, у ¹/₅ — развилась деменция, у ¹/₂ — когнитивный статус остался без изменений. Поэтому в реальной клинической практике важно выявлять УКН и прогнозировать дальнейшую траекторию их развития для своевременного назначения немедикаментозных и медикаментозных мероприятий, способных замедлить прогрессирование когнитивного дефицита.

Цель исследования — разработать прогностическую модель оценки риска прогрессирования УКН в течение 12 нед у пациентов с факторами сердечно-сосудистого риска с использованием биомаркеров ЭД.

Было проведено наблюдательное проспективное когортное исследование 287 пациентов в возрасте от 45 до 80 лет (средний возраст 64,3 года) с УКН и церебральной микроангиопатией, из них 123 (42,9%) мужчины (средний возраст 62,8 года) и 164 (57,1%) женщины (средний возраст 66,4 года).

Критерии включения: амбулаторные пациенты в возрасте от 45 до 80 лет, с УКН (≤25 баллов по Монреальской шкале оценки когнитивных функций (MoCA)) на фоне церебральной микроангиопатии; наличие церебральной микроангиопатии было установлено на основании: клинических признаков поражения головного мозга разной степени выраженности (неврологические проявления и симптомы в виде легких нарушений походки, постуральной неустойчивости, псевдобульбарных симптомов, сфинктерной дисфункции); МРТ-признаков морфологических изменений головного мозга, связанных с патологией мелких церебральных артерий в соответствии с критериями STRIVE (STandards for ReportIng Vascular changes on nEuroimaging) [24]: гиперинтенсивность белого вещества, лакунарные инфаркты, церебральные микрокровоизлияния, расширенные периваскулярные пространства, вторичная церебральная атрофия; наличие цереброваскулярного заболевания, подтвержденного данными ультразвуковой допплерографии магистральных артерий головы.

Критерии невключения: острые, хронические воспалительные заболевания на момент включения пациента в исследование; тяжелая сопутствующая патология, которая может препятствовать участию пациента в исследовании; психические заболевания, алкоголизм или употребление наркотиков; заболевания, приводящие к деменции; церебральная микроангиопатия вследствие других самостоятельных причин (генетических, воспалительных, системных, токсических).

Пациенты совершили 2 визита к врачу: визит 1 — день 1±3 дня, визит 2 — неделя 12±3 дня. На визитах проводились сбор жалоб, анамнеза, объективное обследование, нейропсихологическое тестирование, лабораторное исследование. Процедура забора венозной крови для проведения лабораторного исследования методом иммуноферментного анализа (ИФА) осуществлялась натощак (не ранее 8 ч после последнего приема пищи). На визите 1 после забора венозной крови назначалась (или оптимизировалась) терапия, направленная на коррекцию факторов сердечно-сосудистого риска.

Оценка когнитивных функций проводились с помощью шкалы MoCA. Регистрировали значение MoCA-total — суммарный общий балл и показатели MoCA-индексов (баллы). MoCA-индексы оценивались по методике P. Julayanont и соавт. [25]. Для расчета индекса исполнительных функций (ИИФ) использовалась сумма баллов из пунктов шкалы MoCA: «создание альтернирующего пути», «часы», «внимание», «беглость речи», «абстракция», всего 13 баллов; индекса зрительно-конструктивных навыков (ИЗКН) — «рисование куба», «рисование часов» и «называние животных», всего 7 баллов; индекса речи (ИР) — «называние животных», «повторение фразы», «беглость речи», всего 6 баллов; индекса внимания (ИВ) — «внимание», «повторение фразы» и «повторение слов», всего 18 баллов; индекса ориентации (ИО) — «ориентация», всего 6 баллов; индекса памяти (ИП) — требовалось сложение количества слов при отсроченном воспроизведении, озвученных без подсказок, с подсказкой по категориям и подсказкой в виде множественного выбора, умноженного на 3, 2 и 1 соответственно, с оценкой от 0 до 15 баллов. При отсутствии результатов отсроченного воспроизведения слов с учетом подсказок использовалась сумма баллов домена «память» с оценкой от 0 до 5.

Исходно и через 12 нед исследования методом ИФА Enzyme-Linked Immunosorbent Assay с использованием реагентов Multiscan EX, Biomedica определялись уровни периферических маркеров эндотелиального воспаления (СРБ, мг/мл; MCP-1, нг/мл) и биомаркеров ЭД (эндотелин-1, нг/мл; eNOS, пг/мл; ФРЭС, пг/мл; количество циркулирующих десквамированных эндотелиоцитов (ДЭ), клеток/100 мкл; белок S100B, мкг/л; фактор фон Виллебранда, у.е.; фибриноген, г/л) в плазме крови. Референсные значения биомаркеров, представленные в наборах реагентов, были следующими: СРБ — ≤1 мг/мл, MCP-1 — 0,228—0,475 нг/мл, эндотелин-1 — 0,3—0,5 нг/мл, eNOS — ≤450 пг/мл, ФРЭС — 110—409 пг/мл, белок S100B — 29—56,5 мкг/л, количество ДЭ — 2—4 клетки/мкл, фактор фон Виллебранда — ≤4 у.е., фибриноген — 2—4 г/л.

В течение 12 нед исследования пациенты получали базовую стабильную терапию, направленную на коррекцию наиболее значимых модифицируемых факторов сердечно-сосудистого риска — артериальной гипертензии, дислипидемии, гиперкоагуляции, гипергликемии. Подбор терапии на старте исследования проводился индивидуально в соответствии с наличием показаний у каждого конкретного пациента с учетом оценки индивидуальной категории сердечно-сосудистого риска.

Все пациенты перед началом исследования подписали информированное согласие.

Статистические методы. Непрерывные переменные представлены с использованием среднего и стандартного отклонения (M±SD). Категориальные переменные выражены в виде частот (%). Для сравнения частот использовался точный критерий Фишера. U-критерий Манна—Уитни применен для сравнения непрерывных переменных. Независимые предикторы риска прогрессирования УКН сосудистого генеза отбирались в многофакторном регрессионном анализе (бинарная логистическая регрессия), и дополнительно рассчитывали отношение шансов (ОШ) и его 95% доверительный интервал (ДИ). Оценку закона распределения проводили с использованием критериев Колмогорова—Смирнова с поправкой Лилиефорса и Шапиро—Уилка.

На основании демографических и клинико-лабораторных данных разработана прогностическая модель оценки риска прогрессирования УКН сосудистого генеза. Для визуализации модели использована прогностическая номограмма (рис. 1). Площадь под ROC (Receiver Operating Characteristic)-кривой (Area Under Curve, AUC), критерий Хосмера—Лемешова, информационный критерий Акаике (Akaike’s Information Criterion, AIC) и параметры чувствительности, специфичности, прогностической ценности положительного и отрицательного результатов и прогностическая точность использовались для оценки дискриминационной способности модели. Оптимальную точку отсечения в ROC-анализе выбирали, исходя из условия суммы чувствительности и специфичности. Статистические расчеты проводили с использованием программного пакета Statistics 10.0.

Рис. 1. Номограмма для прогнозирования риска прогрессирования УКН у пациентов с сосудистыми факторами риска.

Принцип использования номограммы: необходимо найти положение каждого независимого предиктора: ИИФ, «Возраст», ИР, eNOS, СРБ, «Фибриноген» и «Перенесенный ишемический инсульт» на соответствующей оси, провести перпендикулярную линию к оси «Баллы» для определения количества баллов для каждого независимого предиктора. Затем сложить полученные баллы и получить их сумму. Далее спроецировать перпендикулярную линию от соответствующего числа на оси «Сумма баллов» на ось «Risk», чтобы определить вероятность прогрессирования сосудистых УКН у определенного пациента.

Артериальную гипертензию I—III степени имели 287 (100%) пациентов, среди которых 173 (60,3%) — I степень, 89 (31%) — II степень; 25 (8,7%) — III степень; у 173 (60,3%) — была выявлена ишемическая болезнь сердца, у 177 (61,7%) — сахарный диабет 2-го типа, у 249 (86,8%) — дислипидемия, у 189 (65,9%) — повышенный индекс массы тела (>30 кг/м²) — ожирение, у 25 (8,7%) — перенесенный ишемический инсульт давностью от 3 до 6 мес. Остальные сопутствующие заболевания встречались с меньшей частотой (со стороны бронхолегочной системы, желудочно-кишечного тракта, гепатобилиарной системы и др.). Превалирующее большинство пациентов получали препараты базовой терапии, в том числе антигипертензивные препараты — 280 (97,6%), статины — 250 (87,1%), антитромботические препараты — 226 (78,7%), гипогликемические препараты — 170 (59,2%).

Исходный средний балл MoCA-total составил 21,3±2,8. При оценке когнитивного фенотипа у пациентов с факторами сердечно-сосудистого риска исходно выявлены мультидоменные расстройства когнитивных функций в виде преимущественного снижения показателей исполнительных функций, памяти, речи и внимания. В ходе исследования наблюдалось значимое изменение средних значений следующих индексов: ИИФ — на 1,9 балла (p=0,001), ИР — на 1,7 балла (p=0,002), ИВ — на 1,2 балла (p=0,003), ИП — на 1,6 балла (p=0,002) (табл. 1).

Таблица 1. Показатели когнитивных функций по шкале MoCA исходно и через 12 нед, баллы (M±SD)

Примечание. * — p<0,005.

При исходной оценке уровней периферических маркеров воспаления и биомаркеров ЭД у пациентов с УКН и факторами сердечно-сосудистого риска выявлено нарушение всех функций эндотелия: расстройство регуляции процессов воспаления (уровень СРБ повышен до 4,23 мг/мл, уровень MCP-1 — до 2,02 нг/мл), сосудистого тонуса (уровень эндотелина-1 составил 0,78 нг/мл, eNOS — 511 пг/мл), ангиогенеза (ФРЭС 420 пг/мл, белок S100B 83,4 мкг/л, количество циркулирующих ДЭ 6,2 клеток/100 мкл), про- и антикоагулянтной активности (фактор фон Виллебранда 6 у.е., фибриноген 7,4 г/л). После 12-недельной терапии, направленной на коррекцию основных факторов сердечно-сосудистого риска, наблюдалось уменьшение уровней маркеров воспаления и биомаркеров ЭД, достигшее статистической значимости в случае СРБ (p=0,001), MCP-1 (p=0,002), эндотелина-1 (p=0,001), eNOS (p=0,034) и фибриногена (p=0,006) (табл. 2).

Таблица 2. Показатели эндотелиального воспаления и ЭД исходно и через 12 нед (M±SD)

Примечание. * — p<0,05, ** — p<0,005.

Потенциальные предикторы для прогнозирования риска прогрессирования УКН были отобраны с помощью информационного критерия Акаике (Akaike’s information criterion, AIC=75,21), приведены в бинарный вид (на основании оптимальной точки отсечения) (табл. 3) и включены в многофакторный регрессионный анализ. При проведении регрессионного анализа параметры «возраст», «MoCA-total», ИИФ, ИЗКН, ИР, ИВ, ИО, ИП, СРБ, MCP-1, «эндотелин-1», eNOS, ФРЭС, «белок S100B», «циркулирующие ДЭ», «фактор фон Виллебранда» и «фибриноген» были закодированы как категориальные и приведены к интервальному виду для оптимизации качества регрессионной модели.

Таблица 3. Потенциальные предикторы для прогнозирования риска прогрессирования УКН у пациентов с факторами сердечно-сосудистого риска

При статистической обработке данных с помощью многофакторного регрессионного анализа использовался метод пошагового выключения предикторов, который ранжирует признаки в соответствии с их вкладом в модель. Уровень значимости для исключения предикторов был задан таким образом, чтобы достигнутый уровень значимости статистики Вальда χ² (Pr>χ2) для каждого предиктора по окончании пошаговой процедуры не превышал 10%.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что возраст (ОШ 5,3; 95% ДИ 3,1—8,5, p=0,000081), перенесенный ишемический инсульт (ОШ 7,2; 95% ДИ 5,5—10,2, p=0,00001421), значение ИИФ <13 баллов (ОШ 4,7; 95% ДИ 2,3—6,8, p=0,001), ИР <6 баллов (ОШ 3,9; 95% ДИ 1,01—5,2, p=0,0239), уровень eNOS >450 пг/мл (ОШ 5,1; 95% ДИ 2,9—8,1, p=0,0024), СРБ >1 мг/мл (ОШ 7,9; 95% ДИ 5,7—11,2, p=0,000056) и фибриногена >4 г/л (ОШ 4,1; 95% ДИ 1,9—6,7, p=0,004172) являются независимыми предикторами для прогнозирования прогрессирования УКН у пациентов с факторами сердечно-сосудистого риска.

После статистической обработки данных методом логистической регрессии получено авторское уравнение, включившее 7 наиболее значимых независимых предикторов с процентом верного предсказания 95,3%. Линейное дискриминантное уравнение, отражающее полученную прогностическую модель: (рис. 2).

Рис. 2. Линейное дискриминантное уравнение для определения для определения риска прогрессирования УКН.

где «Risk» — значение оценки риска прогрессирования сосудистых УКН; е — константа, основание натурального логарифма, е=2,72; х₂ — возраст пациента, полное количество лет, годы; х₁₁ — перенесенный ишемический инсульт: 1 — есть, 0 — нет; х₁₇ — значение ИИФ, баллы; х₁₉ — значение ИР, баллы; х₂₃ — уровень СРБ, мг/мл; х₂₆ — уровень eNOS, пг/мл; х₃₁ — уровень фибриногена, г/л.

При значениях «Risk» ≥0,4 (вероятность прогрессирования УКН ≥40% через 12 нед) делается вывод о высоком риске отрицательной динамики УКН у пациентов с факторами сердечно-сосудистого риска, при значениях «Risk» <0,4 — о низком риске ухудшения УКН сосудистого генеза.

Оценка прогностической модели по критерию Хосмера—Лемешова: χ²=26,7 при 7 степенях свободы (p=0,0001), что означает существование связи между переменными (предикторами) логистической регрессионной модели (p=0,0000). Данная модель визуально изображена с помощью номограммы (см. рис. 1).

Прогностическая ценность «Risk» ≥0,4 составила 81,3% (95% ДИ 73,5—85,2), «Risk» <0,4 — 74,1% (95% ДИ 67,1—78,3).

Качество построенной модели оценивалось по площади под кривой ROC-AUC (рис. 3). Площадь под ROC-кривой составила 0,881±0,05 (95% ДИ 0,65—0,94), что свидетельствует о высоком качестве прогностической модели. По данным ROC-анализа определена оптимальная точка отсечения — 0,4. Данной точке отсечения соответствует показатель чувствительности 82,1%, показатель специфичности 72,3%.

Рис.3. ROC-кривая для прогностической номограммы.

AUC — Area Under ROC (площадь под кривой).

Полученные в ходе исследования данные свидетельствуют о том, что у амбулаторных пациентов с УКН и факторами сердечно-сосудистого риска возраст, перенесенный ишемический инсульт в анамнезе, низкие значения ИИФ и ИР, повышенные уровни eNOS, СРБ и фибриногена прогнозируют высокую вероятность негативной динамики УКН в течение 12 нед.

Принимая во внимание значения коэффициентов регрессии, такие факторы, как перенесенный ишемический инсульт и сывороточные значения СРБ >1 мг/мл, считаются ключевыми в прогнозировании траектории УКН на фоне сложившегося соотношения иных маркеров ЭД, минимальных показателей MoCA-индексов и возрастных характеристик пациентов с факторами сердечно-сосудистого риска. Представленные выше данные согласуются с результатами метаанализа 9 когортных исследований с участием 3893 пациентов, свидетельствующими о значительном повышении значений СРБ у пациентов с КН по сравнению с респондентами без КН (SMD=0,35, 95% ДИ 0,06—0,64, p=0,02; с высокой гетерогенностью I²=94%, p<0,001) [26]. Результаты проспективного когортного исследования с участием 331 пациента продемонстрировали, что возраст и СРБ были идентифицированы как предикторы возникновения постинсультных КН [27].

Стоит отметить и другой факт: в прогностической модели методом пошагового выключения предикторов были отброшены количественные персонализированные показатели, характеризующие процессы ангиогенеза, — уровень ФРЭС, белка S100B и количество циркулирующих ДЭ. Исключение данных потенциальных предикторов может являться аргументом в пользу утверждения о том, что нарушения ангиогенеза являются вторичными по отношению к нейровоспалительным и тонусным расстройствам сосудистого гомеостаза и не могут участвовать в прогнозировании траектории УКН у пациентов с факторами сердечно-сосудистого риска.

Среди лабораторных показателей значительной прогностической ценностью обладал уровень фибриногена, что соотносится с данными о повышении концентрации фибриногена у пациентов с УКН сосудистого генеза [28, 29].

Кроме того, присутствие в модели прогноза риска прогрессирования УКН факторов ИИФ и ИР может свидетельствовать о ключевой роли расстройства управляющих функций и речевых нарушений при оценке когнитивного статуса у данной категории пациентов.

Присутствие в модели прогноза УКН eNOS свидетельствует о высокой сопряженности этого маркера с реализацией прогнозируемого события. Повышение уровня eNOS продемонстрировано в исследованиях с участием пациентов, страдающих сосудистыми КН.

Таким образом, одним из приоритетных направлений в облегчении бремени деменции может стать раннее прогнозирование отрицательной траектории УКН сосудистого происхождения с целью профилактики прогрессирования мнестического дефицита. Применение предлагаемого запатентованного способа¹ позволяет повысить точность и эффективность прогнозирования, что будет способствовать более своевременному назначению лечебных мероприятий и может помочь отсрочить прогрессирование УКН до стадии деменции.

Предлагаемый способ прогнозирования траектории УКН у пациентов с факторами сердечно-сосудистого риска может помочь восполнить недостаток диагностики КН додементного уровня на ранних этапах, чтобы с помощью корректно подобранной терапии замедлить прогрессирование когнитивного ухудшения и отсрочить развитие деменции.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

¹Воробьева О.В., Ткачева О.Н., Фатеева В.В. Способ прогнозирования прогрессирования сосудистых умеренных когнитивных нарушений. Патент РФ №2816620.