Перспективы использования клинических показателей и периферических биомаркеров для создания комплексной доклинической диагностики нейродегенеративных заболеваний

Патологический процесс при НДЗ распространяется на многие отделы головного мозга и на периферическую нервную систему, что приводит к нарушению функционирования внутренних органов — эндокринных желез, сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, к изменению экспрессии генов и фенотипа клеток крови, а также к изменению состава гуморальных сред организма — ликвора и плазмы крови. Все эти изменения при количественной оценке могут использоваться в качестве клинических показателей и периферических биомаркеров развития НДЗ. Учитывая то, что до сих пор НДЗ невозможно диагностировать на доклинической стадии, поиск этих биомаркеров осуществляется у больных на ранней клинической стадии, т.е. сразу же после появления специфических симптомов, но до начала специфического лечения. Предполагается, что по крайней мере часть маркеров, выявленных на ранней клинической стадии НДЗ, также характерна и для доклинической стадии.

Выявленные биомаркеры НДЗ можно подразделить на три типа — клинические, биохимические и молекулярно-биологические.

Клинические показатели. К клиническим показателям, которые в перспективе могут быть использованы в комплексной диагностике НДЗ на доклинической стадии, относятся нарушения функций, не характерные для НДЗ и развивающиеся в соответствии с временным и пространственным градиентами распространения нейродегенеративного процесса в пределах центральной и периферической нервной системы. Часть таких показателей можно выявить при анализе истории болезни (сбор анамнеза), предшествующей появлению характерных симптомов, т.е. на доклинической стадии. Часть показателей можно идентифицировать при обследовании больного на ранней клинической стадии до начала лечения. Так, при БП уже за много лет до появления нарушений двигательной функции, т.е. на доклинической стадии, наблюдаются такие клинические признаки-предвестники, как замедленная походка, сгорбленность, тихая речь, бедная мимика, ухудшение почерка, депрессия, чувство тревоги, утомляемость, запоры, нарушения сна, обоняния и терморегуляции, ортостатическая гипотония, ослабление потенции и, наконец, болевая симптоматика, которая обычно ошибочно принимается за дисфункционально-болевой мышечно-лицевой синдром, радикулопатии или периферические нейропатии. К клиническим признакам БА на доклинической и ранней клинической стадии относят: затруднение в получении новых знаний и в овладении новыми навыками, затруднение в воспроизведении имен или названий, в запинке в начале слова, в ухудшении подчерка и в целом в депрессивном состоянии — апатии и тревожности.

Поскольку патологические процессы при НДЗ, предшествующие или развивающиеся одновременно с дегенерацией специфических нейронов, охватывают многие отделы нервной системы, далеко не все патогенетические механизмы пока изучены. Тем не менее, некоторые из них можно объяснить, например, быстрое движение глазных яблок в фазе сна — маркер доклинической стадии БП, обусловлено патологией ядер нижнего отдела ствола мозга; гибель нейронов в области обонятельных луковиц мозга приводит к нарушению обоняния на доклинической стадии при БП и БА.

Перспективность использования клинических показателей для создания комплексной диагностики НДЗ на доклинической стадии подтверждается пока еще единичными примерами, например диагностирования БП на доклинической стадии на основе выявления функциональной недостаточности нигростриатных ДА-ергических нейронов с помощью ПЭТ в сочетании с нарушением обоняния и наличием синдрома десимпатизации сердца. Важно отметить, что клинические признаки НДЗ являются несколько специфичными, т.к. каждый из них может проявиться не только при данном НДЗ, но и при других неврологических или психических заболеваниях. Так, например, быстрое движение глазных яблок в фазе сна может служить показателем доклинической стадии не только при БП, но и при других НДЗ, сопровождающихся деменцией. Другим примером является гиперпролактинемия, возникающая у больных при БП в результате функциональной недостаточности ДА-ергических нейронов тубероинфундибулярной системы гипоталамуса. Однако гиперпролактинемия может возникать и при других видах патологии, например при нарушении чувствительности лактотрофов к ДА. Поэтому группы риска могут создаваться только на основе совокупности нескольких относительно специфичных клинических признаков.

Периферические биомаркеры. Важнейшей составляющей комплексной диагностики НДЗ на доклинической стадии являются эндогенные периферические биомаркеры в виде изменения: электрической активности мозга и мышц (при БП), которые удается идентифицировать только с помощью специального математического аппарата. К биомаркерам также относятся изменения экспрессии генов и фенотипа клеток крови, а также компонентов плазмы крови и ликвора, включая физиологически активные вещества и их метаболиты. Хотя поиск этих биомаркеров может осуществляться только на ранней клинической стадии, полагают, что, по крайней мере отчасти, они также характерны и для доклинической стадии. Наиболее перспективным является поиск эндогенных биомаркеров в гуморальных средах — в ликворе и в крови, поскольку изменения в их составе отражают патологические процессы, происходящие в мозге, в периферической нервной системе и во внутренних органах. Наиболее перспективным направлением поиска биомаркеров НДЗ в рамках трансляционной медицины является так называемая стратегия «омикс», которая направлена на идентификацию сотен высокомолекулярных и низкомолекулярных веществ в биологических средах (кровь, ликвор) с помощью масс-спектрометрии на основе протеомики и метаболомики, а также на оценку в клетках экспрессии сотен или даже тысяч генов с помощью чипов на основе транскриптомики.

Наиболее информативными являются биомаркеры в виде изменения содержания физиологически активных веществ и их метаболитов (нейропептиды, моноамины и др.) в ликворе, куда они свободно поступают из мозга. Однако взятие ликвора при диспансеризации здорового населения не рекомендуется ввиду возможных, хотя и маловероятных, осложнений. Гораздо легче получить для анализа кровь, однако следует иметь в виду, что поступлению нейропептидов и классических нейротрансмиттеров из мозга в кровь в норме препятствует гемато-энцефалический барьер, хотя и возможно увеличение его проницаемость при НДЗ. В ликворе и/или в крови можно выделить четыре типа биомаркеров в виде изменения содержания по сравнению с нормой: (1) патологических белков и специфических нейротоксинов; (2) классических нейротрансмиттеров и их метаболитов; (3) гормонов эндокринных желез; (4) продуктов оксидативного стресса.

Несмотря на то что уже существуют значительное число работ, направленных на поиск биомаркеров в ликворе и в крови, результаты этих исследований нередко носят противоречивый характер. Что касается маркеров 1-го и 2-го типа, то в большинстве работ при БП показано снижение содержания альфа-синуклеина в ликворе, а также снижение содержания ДА и метаболитов — L-ДОФА и 3, 4-диоксифенилуксусной кислоты в ликворе и в крови. При этом увеличено содержание N-метил(R)салсолииола — специфического токсина ДА-ергических нейронов. В ряде случаев в качестве показателя развития НДЗ предлагается использовать не концентрацию патологических белков в ликворе, а соотношение между ними. Так, при БА предлагается использовать отношение концентрации бета-амилоида, которая при БА понижена, к концентрации обычного или фосфорилированного тау-белка, которая у больных повышена. Снижение концентрации в ликворе α-синуклеина при БП и 13-амилоида при БА объясняется превращением агрегированных белков из растворимых в нерастворимые, что сопровождается их отложением в нервной ткани в виде бляшек. Исследования содержания бета-амилоида в крови при БА носят противоречивый характер, однако в большинстве работ изменения концентрации бета-амилоида в крови у больных не обнаружено.

К третьему типу маркеров относятся гормоны гипофиза и периферических эндокринных желез, в регуляции секреции которых участвуют серотонинергическая и катехоламинергическая системы среднего мозга и ствола мозга, включая эндокринный гипоталамус, т.е. тех отделов мозга, которые вовлечены в патологический процесс при БП. Так, при БП возникает функциональная недостаточность ДА-ергических нейронов тубероинфундибулярной системы гипоталамуса, сопровождающаяся развитием гиперпролактинемии, а также дегенерируют норадренергические нейроны ствола мозга, участвующие в регуляции нейроэндокринной оси кортиколиберин гипоталамуса — адренокортикотропный гормон гипофиза — гормонов коры надпочечников, что приводит к нарушению секреции гормонов коры надпочечников, в частности кортизола.

К четвертому типу относятся биомаркеры оксидативного стресса. При НДЗ в крови и в ликворе повышен уровень окисления липопротеинов, в плазме увеличен уровень белков, обогащенных сульфгидрильными группами, а в ликворе снижен уровень α-токоферола. Следует отметить, что, как и в случае клинических признаков, маркеры плазмы крови только относительно специфичны, поскольку могут проявляться не только при НДЗ, но и при других неврологических и психических заболеваниях. Так, например, гиперпролактинемия может развиваться как при БП в результате возникновения функциональной недостаточности ДА-ергических нейронов тубероинфундибулярной системы гипоталамуса, так и при первичной патологии гипофиза — нарушении экспрессии рецепторов к ДА на лактотрофах.

Наряду с компонентами плазмы к важнейшим биомаркерам НДЗ относится изменение экспрессии специфических генов и синтезов в клетках крови, обладающих частично или полностью химическим фенотипом специфических нейронов мозга, дегенерирующих при НДЗ. Примером могут служить лимфоциты, обладающие химическим фенотипом ДА-ергического нейрона — в них содержатся оба фермента синтеза ДА, мембранный переносчик ДА и экспрессируется ряд рецепторов к ДА. Пока только в единичных работах показано, что в лимфоцитах при БП увеличивается экспрессия Д1 и Д2 рецепторов, снижается экспрессия ДЗ рецепторов, а экспрессия Д5 рецепторов не изменяется. Кроме того, при БП снижается уровень экспрессии мембранного переносчика ДА. Особый интерес представляют данные о том, что в лимфоцитах у нелеченых больных при БП повышена активность N-метилтрансферазы — фермента, с помощью которого образуется N-метил(R)салсолинол — нейротоксин ДА-ергических нейронов.

Генетический анализ клеток крови позволяет определить наличие мутаций генов, обусловливающих предрасположенность к развития НДЗ (альфа-синуклеин, тау-белок, бета-амилоид и др.). Отсюда следует, что обнаружение мутаций этих генов хотя и не является показателем развития НДЗ, может служить дополнительным аргументом при включении человека в «группу риска».

Относительно недавно стали использовать новый подход к разработке доклинической диагностики НДЗ, основанный на обнаружении признаков нейродегенерации в симпатической нервной системе. К ним относятся отложения по ходу нервов бляшек, содержащих нерастворимые агрегированные патологические белки, в случае α-синуклеинопатии так называемые тельца Леви. Такие бляшки-биомаркеры НДЗ, можно обнаружить при прижизненной биопсии в коже, в желудочно-кишечном тракте, в сердце и в ряде других внутренних органов, получающих симпатическую иннервацию.

Таким образом, важнейшей задачей в рамках борьбы с НДЗ является создание их комплексной диагностики на доклинической стадии.