Динамика уровня маркеров повреждения центральной нервной системы при лечении пациентов с аутизмом

Актуальность и цель. Исследования с целью выявления серологических маркеров белковой природы, ассоциированных с развитием расстройств аутистического спектра, являются актуальными для совершенствования методов диагностики. Выявлялась взаимосвязь между количественным содержанием фосфорилированного тау-белка и легких цепей нейрофиламентов в крови у детей с аутизмом и изменением клинической картины заболевания при терапевтических вмешательствах.

Методы и методики. Исследовались дети в возрасте от 3-х до 12-ти лет с диагнозами: детский аутизм — 23 ребенка; нарушение психоречевого развития вследствие органического поражения головного мозга — 34; условно здоровые дети — 15 человек. Проведен сбор анамнестических сведений, объективный осмотр, анализ медицинской документации. При патопсихологическом исследовании использованы: Денверский скрининговый тест, Рейтинговая шкала аутизма у детей (CARS); тест системы Human Tau [pT181] phosphoELISA Kit (KHO0631, США), также Human Neurofilament-Light Chain (NFL) ELISA Kit (EiAab, США) для количественного определения фосфорилированной изоформы тау-белка и легких цепей нейрофиламентов в образцах крови методом иммуноферментного анализа. Статистическая обработка данных проводилась с применением критериев Манна-Уитни для двух несвязанных выборок, Крускала-Уоллиса для нескольких несвязанных выборок, Вилкоксона для двух связанных выборок. Анализ качественных признаков проводился с использованием критерия Фишера.

Результаты. При исследовании количественного содержания в плазме крови фосфорилированного тау-белка и легких цепей нейрофиламентов в сыворотке крови в динамике у 18 пациентов с аутизмом было выявлено достоверное снижение содержания фосфорилированного тау-белка (p < 0,001, Критерий Вилкоксона) и легких цепей нейрофиламентов (p = 0,007, Критерий Вилкоксона) при назначении патогенетического лечения с положительным эффектом от терапии. Результаты исследования продемонстрированы на реальном клиническом примере.

Выводы. Показано, что определение количественного содержания маркеров повреждения центральной нервной системы в крови может применяться при оценке изменения функционального состояния ее нейронального и аксонального аппарата под влиянием проводимой терапии у детей с аутизмом. Возможно дальнейшее развитие исследований с использованием полученных результатов при сопоставлении клинических, нейропсихологических и биохимических показателей при оценке динамики клинической картины заболевания.

Введение

Аутизм относится к числу наиболее тяжелых, инвалидизирующих и социально значимых психических заболеваний. Причины аутизма до сих пор не ясны. Согласно современным представлениям, это одно из идиопатических заболеваний, этиологическими предпосылками которого является совместное действие генетических и экзогенных (средовых) факторов [Lampi, 2012; Rossignol, 2012; Sandin, 2014; Wu, 2017]. Аутизм — расстройство, возникающее из-за нарушения развития головного мозга. Оно характеризуется выраженным и всесторонним дефицитом социального взаимодействия и общения, а также ограниченными интересами и повторяющимися стереотипными действиями [Аршатская, 2005; Diagnostic and statistical, 2013].

Ранний детский аутизм долгое время в классификаторах МКБ-10 (Международная классификация болезней 10-го пересмотра) и DSM—IV (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders) относился к группе нарушений психологического развития, довольно разнообразной по составу. В 2013 г. концепция аутизма изменилась. В DSM-V появился термин «расстройства аутистического спектра», включающий аутизм (синдром Каннера), синдром Аспергера, детское дезинтегративное расстройство и неспецифическое первазивное нарушение развития [Diagnostic and statistical, 2013].

Эпидемиологические исследования показывают, что распространенность расстройств аутистического спектра (РАС) с каждым годом возрастает во всем мире. Этой проблеме и вопросам помощи людям с аутизмом посвящены материалы ООН в связи со Всемирным днем распространения информации о проблеме аутизма в 2018 году [ООН: нужно использовать, 2018]. Увеличение распространенности аутизма с 60-х до 90-х гг. XX века — с 4 до 40 на 10 тысяч детей привлекло внимание исследователей всего мира. Существует мнение, что такое резкое увеличение не связано с истинным возрастанием числа случаев этого заболевания. Высокая распространенность РАС у детей, родившихся с 1980 по 1991 г., очевидно обусловлена расширением диагностических критериев и совершенствованием средств диагностики [Hansen, 2015]. По официальным статистическим данным, в Республике Беларусь на конец 2022 года число детей, находящихся под диспансерным наблюдением с расстройствами аутистического спектра, составило 3383 [Голубева, 2023].

Возникновение аутизма связывают с нарушением развития мозга. Существует необходимость во внедрении методик раннего выявления РАС с целью своевременного включения детей с данной патологией и их родителей в программы помощи, чтобы смягчить глубину психических и поведенческих расстройств. Последние исследовательские работы по этиологии расстройств аутистического спектра посвящены механизмам развития симптомов этого состояния. Нейрофизиологические исследования свидетельствуют о нарушении функции зеркальных нейронов, строения мозжечка и нейромедиаторных связей в его области, о нарушении синаптических связей, а также дифференциации нейронов различных областей головного мозга [Макашева, 2017]. Понимание механизмов развития РАС позволит объяснить коморбидность аутистических расстройств и других заболеваний (эпилепсии, псориаза, аутоиммунных). Актуальным представляется проведение исследований для выявления серологических маркеров белковой природы, ассоциированных с развитием расстройств аутистического спектра.

Тау-белок образует клеточный цитоскелет, однако если белок тау избыточно фосфорилирован, он прекращает выполнять свои функции, собирается в нейрофибриллярные клубки, что приводит к повреждению нейронов [Kawata, 2016]. Легкие цепи нейрофиламентов в норме рассматриваются как внутриклеточная структурная часть нервных отростков, однако при процессах аксонального повреждения и нейродегенерации они проникают в межклеточное пространство [Khalil, 2018].

Данные научных публикаций показали увеличение уровня Serum 100 Beta Protein (S100B), тау, Neuronspecific Enolase (NSE), активной каспазы-3, белков M30 и M65, NfL в крови у детей с РАС [Ayaydın, 2020; Eftekharian, 2019; El-Ansary, 2011; Khalil, 2018]. Кроме того, была установлена положительная корреляция между уровнем S100B и уровнями тау, M30 и M65, между уровнем тау и NSE, а также между уровнем NSE и M65. Обратная корреляция была определена между возрастом пациента и уровнем M65. Эти результаты свидетельствуют о наличии повреждения нейронов, аксонов и глиальных клеток у детей с диагнозом РАС, а также о том, что апоптоз и некроз усиливаются и могут быть более интенсивными, особенно у детей младшего возраста [Dong, 2018; Espinosa-Oliva, 2019; García-Domínguez, 2021; Lv, 2016]. Результаты также подтверждают важность ранней диагностики и вмешательства при аутизме для своевременной и эффективной компенсации выявленных нарушений.

Современные высокочувствительные методы позволяют определить тау-белок и легкие цепи нейрофиламентов не только в цереброспинальной жидкости, но и в сыворотке крови, открывая возможности для их рутинной диагностики в клинической практике.

Проведено исследование с целью выявления взаимосвязи между количественным содержанием фосфорилированного тау-белка и легких цепей нейрофиламентов в крови у детей с аутизмом с изменением клинической картины заболевания при терапевтических вмешательствах.

Методы

В исследование были включены дети в возрасте от 3 до 12 лет с диагнозами: детский аутизм (F 84.0 по МКБ 10) — 23 ребенка; нарушение психоречевого развития вследствие органического поражения головного мозга — 34 ребенка; и 15 условно здоровых детей. Получено информированное согласие родителей на участие детей в исследовании. Критерии исключения пациентов из исследования: тяжелая сопутствующая соматическая патология.

Пациенты были разделены на три группы: основную и две группы сравнения. Основная группа — пациенты с диагнозом детский аутизм (F84.0 по МКБ10). Группа сравнения 1 — пациенты с диагнозом нарушение психоречевого развития вследствие органического поражения головного мозга. Группа сравнения 2 — здоровые дети.

Проведены сбор анамнестических сведений, объективный осмотр, анализ медицинской документации. Патопсихологическое      исследование     включало использование следующих методик: Денверский скрининговый тест (Denver Developmental Screening Tests, DDST), Рейтинговая шкала аутизма у детей (Childhood Autism Rating Scale, CARS) [Шоплер, 2011].

Для количественного определения уровня маркеров нейродегенерации и аксонального повреждения нейрональных клеток в клиническом материале (кровь) использовали следующие коммерческие тест-системы: Human Tau [pT181] phospho Elisa Kit (KHO0631, США), Human neurofilament Light (NF-L) chain Elisa Kit (EiAab, США). Определяли количественное содержание фосфорилированного тау-белка в образцах плазмы крови, количественное содержание легких цепей нейрофиламентов в образцах сыворотки крови детей, включенных в исследование.

Отобран клинический случай, анализ проведен на основании выписки из медицинской карты, а также специально разработанной для исследования регистрационной карты. Рекомендации The CARE Guidelines: Consensus-based Clinical Case Reporting Guideline Development были соблюдены. Исследование было проведено в соответствии с Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации

«Этические принципы медицинских исследований с участием человека в качестве их объекта» (WMA Declaration of Helsinki — Ethical Principles for Medical Research Involving Human Subjects) и требованиями технического кодекса установившейся практики

«Надлежащая клиническая практика» (ICH GCP). Получено информированное согласие от матери пациента на лечение, участие в исследовании и последующую публикацию обезличенных научных данных.

Использованы также методы статистической обработки данных с применением непараметрических критериев. Статистическая обработка данных проведена с помощью программного пакета IBM SPSS Statistics v. 23.0 (IBM Corporation, США).

Результаты и обсуждение

Проведено клиническое патопсихологическое исследование детей в сформированных группах (см. табл. 1).

Результаты тестирования с применением Денверского скринингового теста в основной группе показали наличие статистически значимых различий частоты отклонений в индивидуальном развитии (p<0,05, критерий Фишера (φ)), в развитии тонкой моторно-адаптивной деятельности (p<0,01, критерий Фишера (φ)) и в речевом развитии (p<0,05, критерий Фишера (φ)) между основной группой 1 и группой сравнения 1. В группе сравнения 2 показатели данного исследования соответствовали возрастной норме. По результатам тестирования детей основной группы с применением Рейтинговой шкалы аутизма у детей (CARS), учитывающей частоту и интенсивность наблюдаемых поведенческих реакций, разница по итоговому показателю в баллах между основной группой 1 и группой сравнения 1 была статистически значима (p<0,001, критерий Манна-Уитни) (см. табл. 2)

Таблица 1

Результаты комплексной клинической диагностики

Таблица 2

Данные патопсихологического исследования 

Примечание: Ме — медиана, [        ] — интерквартильный интервал, р — уровень значимости

По результатам количественного определения маркеров нейродегенерации в крови детей, в исследуемых группах не было выявлено статистически значимых различий между группами по количественному содержанию фосфорилированного таубелка в плазме крови (p=0,221, критерий Крускала-Уоллиса) и легких цепей нейрофиламентов в сыворотке крови (p=0,574, критерий Крускала-Уоллиса) (см. табл. 3).

Однако при исследовании количественного содержания в крови фосфорилированного тау-белка и легких цепей нейрофиламентов в динамике у 18-ти пациентов из 23-х пациентов основной группы, у которых наблюдался положительный эффект от терапии, направленной на улучшение функционального состояния головного мозга, было выявлено достоверное снижение содержания фосфорилированного тау-белка (p < 0,001, Критерий Вилкоксона) и легких цепей нейрофиламентов (p = 0,007, Критерий Вилкоксона) (см. табл. 4).

Результаты исследования демонстрируем на клиническом примере.

Клинический пример

Ребенок Д.К. 5 лет 10 месяцев, рожден от первой беременности. Со слов матери, беременность протекала без осложнений, роды нормальные. Выписан из стационара на пятый день, вскармливание естественное (грудное). Прививался в установленном порядке. Со слов матери, до 1,5 лет ребенок развивался нормально. Затем родители обратили внимание на особенности поведения: он не смотрел в глаза, не откликался на имя, постоянно повторялись манипуляции с дверной ручкой, отсутствовал указательный жест. В городском клиническом детском психиатрическом диспансере врачом-психиатром-наркологом установлен диагноз детский аутизм. Проводились логопедические и психокоррекционные мероприятия, без эффекта. Документы ребенка были представлены на МРЭК для установления группы инвалидности. Заключение МРЭК: ребенок-инвалид, степень утраты здоровья 3.

Таблица 3

Количественное содержание фосфорилированного тау-белка в образцах плазмы крови, легких цепей нейрофиламентов в образцах сыворотки крови детей, включенных в исследование 

Примечание: Ме — медиана, [        ] — интерквартильный интервал, р — уровень значимости

Таблица 4

Количественное содержание фосфорилированного тау-белка в образцах плазмы крови, легких цепей нейрофиламентов в образцах сыворотки крови детей, в динамике 

Примечание: Ме — медиана, [        ] — интерквартильный интервал, р — уровень значимости

По просьбе родителей пациент направлен в Республиканский научно-практический центр психического здоровья. Мать предъявляла жалобы на отсутствие у ребенка речи, гиперактивность, неусидчивость, отсутствие контакта, постоянные манипуляции с дверной ручкой, отставание в психическом развитии.

На приеме: Ребенок не выполняет простые инструкции. На имя откликается, если к нему настойчиво обращается мама. Визуальный контакт затруднен, присутствуют стереотипные движения, неусидчив. Речь не развита: произносит отдельные звуки. Понимание обращенной речи отсутствует. Навыки самообслуживания развиты частично. Указательный жест отсутствует. Игровая деятельность не сформирована. В еде не избирателен.

Родителями подписано информированное согласие на участие в исследовании.

Пациенту назначено патопсихологическое тестирование. Наряду с этим проводился анализ крови на определение уровней маркеров повреждения центральной нервной системы.

Анализ данных патопсихологического тестирования показал, что у ребенка выявлено наличие признаков аутизма, легкая степень выраженности. Детско-родительские отношения в семье уважительные, доверительные. Оба родителя активно занимаются воспитанием и развитием ребенка. Отмечается нестабильный эмоциональный фон у матери, так как она испытывает чувство страха, тревоги по отношению к сыну, к его будущей самостоятельной жизни. Родители испытывают симпатию к ребенку и верят в его будущее.

Определение уровней маркеров повреждения центральной нервной системы показало следующие результаты:

После первых процедур мамой отмечено заметное изменение в поведении ребенка: он стал смотреть в глаза матери, проявил интерес к предметам домашней обстановки. При последующих процедурах упорядочилось поведение, появились новые слоги.

Выполнено 24 процедуры ритмической транскраниальной магнитной стимуляции. Ребенок переносил процедуры хорошо, нежелательных реакций выявлено не было.

По окончании курса наблюдается стабильный эмоциональный фон, ребенок усидчив, стал выполнять простые просьбы, отзывается на имя. Во время повторной консультации был спокоен, адекватен. По данным психологической диагностики, отмечается положительная динамика. Со слов мамы: на занятиях в детском дошкольном учреждении с логопедом стал более усидчив, выполняет задания без стимульной помощи. Определение маркеров повреждения центральной нервной системы в сыворотке крови после окончания курса лечебной ритмической транскраниальной магнитной стимуляции показало следующие результаты:

Заключение

Полученные в представленном исследовании результаты оценки динамики уровня фосфорилированного тау-белка и уровня легких цепей нейрофиламентов в крови допускают возможность применения указанных маркеров как показателей изменения функционального состояния центральной нервной системы под влиянием проводимой терапии у детей с аутизмом. Результаты настоящего исследования согласуются с работами российских авторов, которые занимались данной проблемой. Так, в работе Г.В. Рева c соавт. сделано предположение о роли нарушений развития эпифиза в данной патологии при дисгенезе мозгового песка. Поэтому следует создавать архив биоптатов материала по данной патологии с учетом всех звеньев патогенеза. Не исключается возможность лечения аутизма не только с помощью педагогических коррекционных методов, но и применением физиотерапии [Рева, 2020]. С.Г. Никитина с соавт. предлагают проводить оценку тяжести окислительного стресса для прогноза течения заболевания при РАС [Никитина, 2021]. Для поиска эффективных методов лечения данной патологии активно используются экспериментальные модели [Лавров, 2018; Gąssowska-Dobrowolska, 2021]. Поиск диагностических маркеров при расстройствах аутистического спектра продолжается [Shen, 2020]. В перспективе возможно дальнейшее развитие исследований в области разработки новых методов оказания медицинской помощи пациентам с аутизмом с использованием полученных результатов как дополнительных диагностических критериев при сопоставлении клинических, нейропсихологических и биохимических показателей при оценке динамики клинической картины заболевания.

1. Аршатская О.С. Психологическая помощь ребенку раннего возраста при формирующемся детском аутизме // Дефектология. 2005. № 2. С. 46—56.
2. Голубева Т.С., Осипчик С.И., Гребень Н.Ф. и др. Показатели психического здоровья детского населения Республики Беларусь // Вопросы организации и информатизации здравоохранения. 2023. № 3. С. 15—23.
3. Лавров Н.В., Шабанов П.Д. Расстройства аутистического спектра: этиология, лечение, экспериментальные подходы к моделированию // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2018. Т. 16. №. 1. С. 21—27.
4. Макашева В.А. Распространенность расстройств аутистического спектра: скрининг, региональный регистр. Роль медицинского психолога в лечебно-диагностическом и реабилитационном процессе // Современные проблемы клинической психологии и психологии личности: Материалы всероссийской научно-практической конференции с международным участием (14—15 сентября 2017 г.). Новосибирск: Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, 2017. С. 75—84.
5. Никитина С.Г., Ершова Е.С., Чудакова Ю.М. и др. Окислительные повреждения ДНК клеток периферической крови и внеклеточной ДНК плазмы крови как показатель тяжести окислительного стресса при расстройствах аутистического спектра и шизофрении у детей // Психиатрия. 2021. Т. 19 № 4. С 15-25. Doi.org/10.30629/26186667-2021-19-4-15-25
6. Рева Г.В., Гульков А.Н., Биктулова А.В. и др. Патогенез когнитивных расстройств при аутизме // Современные проблемы науки и образования. 2020. № 2. С. 127.
7. ООН: нужно использовать потенциал людей с аутизмом, а не запирать их в больницах [Электронный ресурс] // Новости ООН. 2 апреля 2018. URL: https://news.un.org/ru/story/2018/04/1327011 (дата обращения: 05.02.2024).
8. Шоплер Э., Райхлер Р. Дж., ДеВеллис Р.Ф. и др. Рейтинговая шкала аутизма у детей C.A.R.S. [Электронный ресурс] / Schopler E., Reichler R.J., DeVellis R.F. [и др.]; перевод и адаптация Морозова Т.Ю., Довбня С.В. 2011. 7 с. URL: https://autism-frc.ru/ckeditor_assets/attachments/3801/cars.pdf (дата обращения: 05.02.2022).
9. Ayaydın H., Kirmit A., Çelik H. et al. High Serum Levels of Serum 100 Beta Protein, Neuron-specific Enolase, Tau, Active Caspase-3, M30 and M65 in Children with Autism Spectrum Disorders // Clinical Psychopharmacology and Neuroscience. 2020. Vol. 18. № 2. Pp. 270—278. DOI:10.9758/cpn.2020.18.2.270
10. Diagnostic and statistical manual of mental disorders (DSM-5) / American Psychiatric Association. 5th ed. Washington: American Psychiatric Publishing, 2013. 991 p. ISBN 978-0-89042-554-1. DOI:10.1176/appi.books.9780890425596
11. Dong D., Zielke R., Yeh D. et al. Cellular Stress and Apoptosis Contribute to Patogenesis of Autism Spectrum Disorders // Autism Research. 2018. Vol. 11. № 7. Pp. 1076—1090. DOI:10.1002/aur.1966
12. Eftekharian M.M., Komaki A., Oskooie V.K. et al. Assesment of Apoptosis Pathways in Peripheral Blood of Autistic Patients // Journal of Molecular Neuroscience. 2019. Vol. 69. № 4. Pp. 588—596. DOI:10.1007/s12031-019-01387-9
13. El-Ansary A.K., Ben Bacha A.G., Al-Ayadhi L.Y. Proinflammatory and proapoptotic markers in relation to mono and di-cations in plasma of autistic patients from Saudi Arabia // Journal of Neuroinflammation. 2011. Vol. 8. № 1. Article № 142. 9 p. DOI:10.1186/1742-2094-8-142
14. Espinosa-Oliva A.M., García-Revilla J., Allonso-Bellido I.M. et al. Brainiac Caspases: Beyond The Wall of Apoptosis // Frontiers in Cellular Neuroscience. 2019. Vol. 13. Article № 500. 9 p. DOI:10.3389/fncell.2019.00500
15. García-Domínguez I., Suárez-Pereira I., Santiago M. et al. Selective deletion of Caspase-3 gene in the dopaminergic system exhibits autistic-like behaviour // Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 2021. Vol. 1044. Article № 110030. 15 p. DOI:10.1016/j.pnpbp.2020.110030
16. Gąssowska-Dobrowolska M., Kolasa-Wołosiuk M., Cieślik M. et al. Alterations in Tau Protein Level and Phosphorylation State in the Brain of the Autistic-Like Rats Induced by Prenatal Exposure to Valproic Acid // International Journal of Molecular Sciences. 2021. Vol. 22. № 6. Article № 3209. 34 p. DOI:10.3390/ijms22063209
17. Hansen S.N., Schendel D.E., Parner E.T. Explaining the increase in the prevalence of autism spectrum disorders: The proportion attributable to changes in reporting practices // JAMA Pediatrics. 2015. Vol. 169. № 1. Pp. 56—62. DOI:10.1001/jamapediatrics.2014.1893
18. Kawata K., Liu C.Y., Merkel S.F. et al. Blood biomarkers for brain injury: What are we measuring? // Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 2016. Vol. 68. Pp. 460—473. DOI:10.1016/j.neubiorev.2016.05.009
19. Khalil M., Teunissen C.E., Otto M. et al. Neurofilaments as biomarkers in neurological disorders // Nature Reviews: Neurology. 2018. Vol. 14. Pp. 577—589. DOI:10.1038/s41582-018-0058-z
20. Lampi K.M., Lehtonen L., Tran P.L. et al. Risk of autism spectrum disorders in low birth weight and small for gestational age infants // The Journal of Pediatrics. 2012. Vol. 161. № 5. Pp. 830—836. DOI:10.1016/j.jpeds.2012.04.058
21. Lv M.N., Zhang H., Shu Y. et al. The neonatal levels of TSB, NSE and CK-BB in autism spectrum disorder from Southern China // Translational Neuroscience. 2016. Vol. 7. № 1. Pp. 6—11. DOI:10.1515/tnsci-2016-0002
22. Rossignol D.A., Frye R.E. A review of research trends in physiological abnormalities in autism spectrum disorders: immune dysregulation, inflammation, oxidative stress, mitochondrial dysfunction and environmental toxicant exposures // Molecular Psychiatry. 2012. Vol. 17. Pp. 389—401. DOI:10.1038/mp.2011.165
23. Sandin S., Lichtenstein P., Kuja-Halkola R. et al. The familial risk of autism // JAMA. 2014. Vol. 311. № 17. Pp. 1770— 1777. DOI:10.1001/jama.2014.4144
24. Shen L., Liu X.K., Zhang H. et al. Biomarkers in autism spectrum disorders: Curent progress // Clinica Chimica Acta. 2020. Vol. 502. Pp. 41—54. DOI:10.1016/j.cca.2019.12.009
25. Wu S., Wu F., Ding Y. et al. Advanced parental age and autism risk in children: a systematic review and meta-analysis // Acta Psychiatrica Scandinavica. 2017. Vol. 135. № 1. Pp. 29—41. DOI:10.1111/acps.12666