References

ssmu

Бюллетень сибирской медицины

Bulletin of Siberian Medicine

1682-03631819-3684

Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

10.20538/1682-0363-2017-3-79-86

ssmu-958

Research Article

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

ORIGINAL PAPERS

Амилоид-бета 40 как биомаркер когнитивных нарушений в остром периоде ишемического инсульта

Amyloid-beta 40 as a biomarker of cognitive impairment in acute ischemic stroke

Кулеш

Алексей Александрович

Kulesh

Aleksey A.

канд. мед. наук, доцент, кафедра неврологии, ПГМУ имени академика Е.А. Вагнера, г. Пермь.

PhD, Associate Professor, Department of Neurology, Perm State Medical University named after Academician E.A. Wagner, Perm, Russian Federation.

Дробаха

Виктор Евгеньевич

Drobakha

Viktor E.

ассистент, кафедра лучевой диагностики, ПГМУ имени академика Е.А. Вагнера, г. Пермь.

Assistant, Radiology Department, Perm State Medical University named after Academician E.A. Wagner, Perm, Russian Federation.

Куклина

Елена Михайловна

Kuklina

Elena M.

д-р биол. наук, вед. науч. сотрудник, лаборатория иммунорегуляции, Институт экологии и генетики микроорганизмов, УО РАН, г. Пермь.

DBSc, Principal Researcher Fellow, Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Perm, Russian Federation.

Шестаков

Владимир Васильевич

Shestakov

Vladimir V.

д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой неврологии, ПГМУ имени академика Е.А. Вагнера, г. Пермь.

DM, Professor, Head of the Department of Neurology, Perm State Medical University named after Academician E.A. Wagner, Perm, Russian Federation.

Пермский государственный медицинский университет (ПГМУ) имени академика Е.А. ВагнераРоссияPerm State Medical University named after academician EA WagnerRussian Federation

Институт экологии и генетики микроорганизмов, Уральское отделение (УО) Российской академии наук (РАН)РоссияInstitute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Ural Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation

2017

31102017

1637986

2017

Кулеш А.А., Дробаха В.Е., Куклина Е.М., Шестаков В.В.

Kulesh A.A., Drobakha V.E., Kuklina E.M., Shestakov V.V.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://bulletin.ssmu.ru/jour/article/view/958

Цель исследования. Изучение роли амилоида-бета 40 (Aβ 40) в развитии когнитивных нарушений в остром периоде ишемического инсульта.Материал и методы. Обследованы 70 пациентов в возрасте 33–86 лет, из которых 46 мужчин и 24 женщины.У пациентов в остром периоде ишемического инсульта проводилась оценка когнитивного статуса (краткая шкала оценки психического статуса (MMSE), Монреальская шкала оценки когнитивных функций (MoCA), батарея лобных тестов (FAB), таблицы Шульте, тест рисования часов, тест на семантическую вербальную беглость и тест пяти слов). Также исследовалась концентрации Аβ 40 в ликворе, изучались морфометрические (размер очага инфаркта и площадь лейкоареоза, объем желудочков мозга и гиппокампов) и диффузионно-тензорные показатели (фракционная анизотропия скорлупы, таламуса, гиппокампа, мозолистого тела, ножек внутренней капсулы, цингулярного, верхнего продольного и нижнего фронто-окципитального пучков) магнитно-резонансной томографии.Результаты. Концентрация Аβ 40 в ликворе составила 436,4 (226,0–514,0) пг/мл и была ассоциирована с результатом субтестов «ориентация» (MMSE) и «внимание» (MoCA), а также опосредованным воспроизведением в MoCA. Пациенты с результатом MMSE 24–27 баллов характеризовались более низкой концентрацией Аβ 40 по сравнению с пациентами с результатом шкалы менее 24 баллов. Концентрация Аβ 40 более 436,4 пг/мл была связана с более выраженной соматической коморбидностью инсульта (артериальная гипертензия, более низкое содержание гемоглобина и альбумина крови, более высокая скорость оседания эритороцитов), меньшим объемом желудочков мозга, более низкой фракционной анизотропией таламусов, цингулярных пучков и контралатерального гиппокапма и ассоциирована с более низким глобальным когнитивным статусом (по результатам MMSE и MoCA), а также снижением отдельных когнитивных функций, а именно внимания, зрительно-пространственного гнозиса и памяти.Выводы. Концентрация Аβ 40 в спинномозговой жидкости является биологическим маркером как выраженности, так и характера постинсультных когнитивных нарушений, что, вероятно, опосредовано повреждением гиппокампов, таламуса и цингулярных трактов. При этом, на наш взгляд, биомаркер отражает как сосудистый, или ишемический, компонент патогенеза когнитивных нарушений в остром периоде ишемического инсульта, так и влияние амилоид-опосредованной нейродегенерации.

Aim: to study the role of amyloid-beta 40 (Aβ 40) in the development of cognitive impairment in acute ischemic stroke.Materials and methods. The study included 70 patients aged 33–86 years, 46 men and 24 women. In patients with acute ischemic stroke cognitive status was assessed with Mini-Mental State Examination (MMSE), Montreal Cognitive Assessment Test (MoCA), Frontal Assessment Battery (FAB), Schulte tables, Clock Drawing Test, Test for Semantic Verbal Fluency and Five Words Test. The concentration of Aβ 40 in the cerebrospinal fluid was determined. Morphometric (size of the infarct and leukoaraiosis area, volume of the brain ventricles and hippocampus) and diffusion-tensor parameters of MRI (fractional anisotropy of putamen, thalamus, hippocampus, corpus callosum, limbs of the internal capsule, the cingulate, the superior longitudinal and inferior fronto-occipital tracts) were studied.Results. The concentration of Aβ 40 in the cerebrospinal fluid was 436,4 (226,0–514,0) pg/ml. The protein level was associated with the result of subtests «Orientation» (MMSE) and «Attention» (MoCA), as well as indirect recall with cues in MoCA. Patients with MMSE score of 24–27 points were characterized by a lower concentration of Aβ 40 as compared to patients with a score less than 24 points. Aβ 40 concentration more than 436,4 pg/mL was associated with a more severe somatic co-morbidity of stroke (hypertension, lower hemoglobin and albumin level, higher erythrocyte sedimentation rate), a smaller volume of the brain ventricles, lower fractional anisotropy of the thalamus, cingulate tracts and contralateral hippocampus. Aβ 40 concentration more than 436,4 pg/mL was also associated with a lower global cognitive status (according to the MMSE and MoCA), as well as the reduction in certain cognitive functions, namely, attention, visual-spatial functions and memory.Conclusions. The concentration of Aβ 40 in the cerebrospinal fluid is a biological marker of severity type of post-stroke cognitive impairment. This interaction is probably due to the damage to the hippocampus, thalamus and cingulate tracts. In our opinion, the biomarker reflects both ischemic and neurodegenerative components of the pathogenesis of cognitive impairment in acute ischemic stroke.

инсультамилоиднейродегенерациякогнитивные нарушения

strokeneurodegenerationamyloidfractional anisotropycognitive impairment

References1

Левин О.С. Современные подходы к диагностике и лечению смешанной деменции // Трудный пациент. 2014; 12 (5): 40–46.

Levin O.S. Sovremennyepodkhody k diagnostikeilecheniy usmeshannoydementsii [Current approaches to diagnosis and treatment of mixed dementia] // Trudnyypatsient – Difficult patient. 2014; 12 (5): 40–46 (in Russian).

Bastos-Leite A.J., van der Flier W.M., van Straaten E.C., Staekenborg S.S., Scheltens P., Barkhof F. The contribution of medialtemporal lobe atrophy and vascular pathology to cognitive impairment in vascular dementia // Stroke. 2007; 38: 3182–3185. DOI: 10.1161/STROKEAHA.107.490102.

Schneider J.A., Arvanitakis Z., Bang W., Bennett D.A. Mixed brain pathologies account for most dementia cases in community – dwelling older persons // Neurology. 2007; 69: 2197–2204. DOI: 10.1212/01.wnl.0000271090.28148.24.

Lewis J., Dickson D.W., Lin W.L., Chisholm L., Corral A., Jones G., Yen S.H., Sahara N., Skipper L., Yager D., Eckman C., Hardy J., Hutton M., McGowan E. Enhanced neurofibrillary degeneration in transgenic mice expressing mutant tau and APP // Science. 2001; 293 (5534): 1487–1491. DOI: 10.1126/science.1058189.

McGowan E., Pickford F., Kim J., Onstead L., Eriksen J., Yu C., Skipper L., Murphy M.P., Beard J., Das P., Jansen K., Delucia M., Lin W.L., Dolios G., Wang R., Eckman C.B., Dickson D.W., Hutton M., Hardy J., Golde T. Abeta42 is essential for parenchymal and vascular amyloid deposition in mice // Neuron. 2005; 47(2): 191–199. DOI: 10.1016/j.neuron.2005.06.030.

Ikeda M., Yonemura K., Kakuda S., Tashiro Y., Fujita Y., Takai E., Hashimoto Y., Makioka K., Furuta N., Ishiguro K., Maruki R., Yoshida J., Miyaguchi O., Tsukie T., Kuwano R., Yamazaki T., Yamaguchi H., Amari M., Takatama M., Harigaya Y., Okamoto K. Cerebrospinal fluid levels of phosphorylated tau and Aβ1-38/Aβ1-40/Aβ1-42 in Alzheimer’s disease with PS1 mutations // Amyloid. 2013; 20 (2): 107–112. DOI: 10.3109/13506129.2013.790810.

Slaets S., Le Bastard N., Martin J.J., Sleegers K., Van Broeckhoven C., De Deyn P.P., Engelborghs S. Cerebrospinal fluid Aβ1-40 improves differential dementia diagnosis in patients with intermediate P-tau181P levels // J. Alzheimers Dis. 2013; 36 (4): 759–767. DOI: 10.3233/JAD-130107

Park L., Zhou P., Koizumi K., El Jamal S., Previti M.L., Van Nostrand W.E., Carlson G., Iadecola C. Brain and circulating levels of Aβ1-40 differentially contribute to vasomotor dysfunction in the mouse brain // Stroke. 2013; 44 (1): 198–204. DOI: 10.1161/STROKEAHA.112.670976.

Lee P.H., Bang O.Y., Hwang E.M., Lee J.S., Joo U.S., Mook-Jung I., Huh K. Circulating beta amyloid protein is elevated in patients with acute ischemic stroke // J. Neural Transm (Vienna). 2005; 112 (10): 1371–1379. DOI: 10.1007/s00702-004-0274-0.

Garcia-Alloza M., Gregory J., Kuchibhotla K.V., Fine S., Wei Y., Ayata C., Frosch M.P., Greenberg S.M., Bacskai B.J. Cerebrovascular lesions induce transient β-amyloid deposition // Brain. 2011; 134 (12): 3697–3707. DOI: 10.1093/brain/awr300.

Кулеш А.А., Шестаков В.В. Постинсультные когнитивные нарушения и возможности терапии препаратом целлекс // Журнал неврологии и психиатрии имени С.С. Корсакова. 2016; 116 (5): 38–42. DOI: 10.171116/jnevro20161165138-42.

Kulesh A.A., Shestakov V.V. Postinsul’tnye kognitivnye narusheniya i vozmozhnosti terapiipreparatom tselleks [Post-stroke cognitive impairment and the possibility of treatment with cellex] // Zh Nevrol Psikhiatr Im S.S. Korsakova – Journal of Neurology and Psychiatry named after S.S. Korsakoff’s. 2016; 116 (5): 38–42. DOI: 10.171116/jnevro20161165138-42 (in Russian).

Lee P.H., Bang O.Y., Hwang E.M., Lee J.S., Joo U.S., Mook-Jung I., Huh K. Circulating beta amyloid protein is elevated in patients with acute ischemic stroke // Neural Transm (Vienna). 2005; 112 (10): 1371–1379. DOI: 10.1007/s00702-004-0274-0.

Das S., Paul N., Hazra A., Ghosal M., Ray B.K., Banerjee T.K., Burman P., Das S.K. Cognitive dysfunction in stroke survivors: a community – based prospective study from Kolkata, India // J. Stroke Cerebrovasc Dis. 2013; 22 (8): 1233–1242. DOI: 10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2012.03.008.

Moulin S., Leys D., Schraen-Maschke S., Bombois S., Mendyk A.M., Muhr-Tailleux A., Cordonnier C. Aβ1-40 and Aβ1-42 plasmatic levels in stroke: influence of pre – existing cognitive status and stroke characteristics // Curr Alzheimer Res. 2015 Oct 27. [Epub ahead of print].

Liu W., Wong A., Au L., Yang J., Wang Z., Leung E.Y., Chen S., Ho C.L., Mok V.C. Influence of Amyloid-β on Cognitive Decline After Stroke/Transient Ischemic Attack: Three-Year Longitudinal Study // Stroke. 2015; 46 (11): 3074–3080.

Дробаха В.Е., Кулеш А.А., Шестаков В.В. Фракционная анизотропия белого и серого вещества головного мозга в остром периоде ишемического инсульта как маркер неврологического, когнитивного и функционального статуса // Медицинская визуализация. 2015; 6: 8–15.

Drobakha V.E., Kulesh A.A., Shestakov V.V. Fraktsionnaya anizotropiya belogo iserogoveshchestva golovnogo mozga v ostrom periode ishemicheskogo insul’ta kak marker nevrologicheskogo, kognitivnogo i funktsional’nogo statusa [Fractional anisotropy white and gray matter of brain in acute ischemic strokeas a marker of neurological, cognitive and functional status] // Meditsinskaya vizualizatsiya – Medical Visualization. 2015; 6: 8–15 (in Russian).

Кулеш А.А, Шестаков В.В., Дробаха В.Е., Куклина Е.М., Некрасова И.В. Нейровоспалительные, нейродегенеративные и структурные церебральные маркеры основных клинических вариантов постинсультных когнитивных нарушений в остром периоде ишемического инсульта // Вестник Российской Академии Медицинских Наук. 2016; 71 (4): 304–312. DOI: 10.15690/vramn728.

Kulesh A.A., Shestakov V.V., Drobakha V.E., Kuklina E.M., Nekrasova I.B. Neyrovospalitel’nye, neyrodegenerativnye i strukturnye tserebral’nye markery osnovnykh klinicheskikh variantov postinsul’tnykh kognitivnykh narusheniy v ostrom periode ishemicheskogo insul’ta [Neuroinflammatory, neurodegenerative and structural brain biomarkers of the main types of post-stroke cognitive impairment in acute period of ischemic stroke] // Vestnik Rossiyskoy Akademii Meditsinskikh Nauk – Annals of Russian Academy of Medical Sciences. 2016; 71 (4): 304–312. DOI: 10.15690/vramn728 (in Russian).

Amtul Z., Nikolova S., Gao L., Keeley R.J., Bechberger J.F, Fisher A.L., Bartha R., Munoz D.G., McDonald R.J., Naus C.C., Wojtowicz J.M., Hachinski V., Cechetto D.F. Comorbid Aβ toxicityand stroke: hippocampalatrophy, pathology, andcognitivedeficit // NeurobiolAging; 2014; 35 (7): 1605–1614. DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2014.01.005.

Amtul Z., Nikolova S., Gao L., Keeley R.J., Bechberger J.F., Fisher A.L., Bartha R., Munoz D.G., McDonald R.J., Naus C.C., Wojtowicz J.M., Hachinski V., Cechetto D.F. Comorbid Aβ toxicityandstroke: hippocampalatrophy, pathology, andcognitivedeficit // NeurobiolAging; 2014; 35 (7): 1605–1614. DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2014.01.005.

Selnes P., Grambaite R., Rincon M., Bjørnerud A., Gjerstad L., Hessen E., Auning E., Johansen K., Almdahl I.S., Due-Tønnessen P., Vegge K., Bjelke B., Fladby T. Hippocampal complex atrophy in poststroke and mild cognitive impairment // J. Cereb Blood Flow Metab. 2015; 35 (11): 1729–1737. DOI: 10.1038/jcbfm.2015.110.

Delano-Wood L., Stricker N.H., Sorg S.F., Nation D.A., Jak A.J., Woods S.P., Libon D.J., Delis D.C., Frank L.R., Bondi M.W. Posterior cingulum white matter disruption and its associations with verbal memory and stroke risk in mild cognitive impairment // J. Alzheimers Dis. 2012; 29 (3): 589–603. DOI: 10.3233/JAD-2012-102103.

Thiel A., Cechetto D.F., Heiss W.D., Hachinski V., Whitehead S.N. Amyloid burden, neuroinflammation, and links to cognitive decline after ischemic stroke // Stroke. 2014; 45 (9): 2825–2829. DOI: 10.1161/STROKEAHA.114.004285.

Thiel A., Cechetto D.F., Heiss W.D., Hachinski V., Whitehead S.N. Amyloid burden, neuroinflammation, and links to cognitive decline after ischemic stroke // Stroke. 2014; 45(9): 2825–2829. DOI: 10.1161/STROKEAHA.114.004285.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.