НЕЙРОСЕТЕВОЙ АНАЛИЗ КАК СПОСОБ ОЦЕНКИ НЕКОТОРЫХ ПАТОГЕНЕТИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ НЕЙРОВОСПАЛЕНИЯ ПРИ ГИПЕРТОНИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ

Основные положения

• Сердечно-сосудистые заболевания занимают первое место по причинам смертности населения. Наиболее часто встречающейся патологией в структуре сердечно-сосудистых заболеваний является гипертоническая болезнь, течение которой сопровождается поражением органов-мишеней, в том числе головного мозга. В ряде зарубежных работ освещается роль отдельных молекул нейровоспаления и белков семейства фактора некроза опухолей, влияющих на течение и исход церебрального повреждения сосудистого генеза. В статье освещены возможности нейросетевого анализа, используя которые возможно определить ранжированный вклад некоторых биомаркеров в патогенез нейровоспаления, развивающегося при гипертонической болезни.

Резюме

Актуальность. Гипертоническая болезнь сопровождается вовлечением в патологический процесс органов-мишеней, в том числе головного мозга, приводя к развитию острых и хронических цереброваскулярных заболеваний. Современные разработки в сфере прогнозирования вариантов развития и течения ангиоцеребральной патологии могут быть использованы при создании новых методик ведения больных, находящихся в группе риска.

Цель. Используя возможности нейросетевого анализа определить ранжированный вклад биомаркеров нейровоспаления и белков семейства фактора некроза опухолей в патогенез нейровоспаления на фоне течения гипертонической болезни.

Материалы и методы. В исследовании приняли участие 80 человек. Контрольную группу составили здоровые лица. В первую группу вошли пациенты с диагнозом гипертоническая болезнь II–III стадии, достигнутым целевым уровнем артериального давления, 3–4 степенью риска развития сердечно-сосудистых осложнений. 2 группу составили пациенты с установленным диагнозом гипертоническая болезнь II–III стадии, недостигнутым целевым уровнем артериального давления, 3–4 степенью риска развития сердечно-сосудистых осложнений. В 3 группу были отобраны пациенты с верифицированным диагнозом ишемический (атеротромботический) инсульт. Полученные в результате исследования данные были использованы для обучения многослойного перцептрона и создания математической модели, определяющей ранжированный вклад биомаркеров нейровоспаления и белков семейства фактора некроза опухолей в патогенез нейровоспаления на фоне течения гипертонической болезни.

Результаты. По результатам проведенного мультиплексного анализа и статистической обработки данных были выявлены схожие сдвиги нейроиммунного статуса как у пациентов с развившимся ишемическим инсультом, так и у лиц с гипертонической болезнью. Полученные результаты позволили разработать высоко достоверную нейросетевую модель для оценки вклада некоторых биомаркеров в патогенез нейровоспаления при гипертонической болезни.

Заключение. Полученные в результате проведенного исследования данные свидетельствуют об изменении показателей нейроиммунного статуса у пациентов с гипертонической болезнью. Обращает на себя внимание, что содержание биомаркеров, связанных с нейровоспалением, у пациентов с недостигнутым целевым уровнем артериального давления максимально приближено к показателям пациентов с ишемическим инсультом. В то же время в группе пациентов с достигнутым целевым уровнем АД также отмечается сдвиг исследуемых показателей, но в меньшей степени, что может указывать на наличие нейровоспалительного процесса, который присутствует даже на фоне приема антигипертензивной терапии и контроле АД. Разработанная при помощи нейросетевого анализа математическая модель позволила определить ранжированный вклад исследуемых параметров в патогенез нейровоспаления у пациентов с гипертонической болезнью. Полученные результаты в дальнейшем могут быть использованы для более персонифицированного подхода в лечении пациентов через воздействие на те или иные звенья патогенеза, тем самым модерируя протекающий процесс и оказывая влияние на дальнейший прогноз заболевания.

1. Василевский Д.И., Баландов С.Г., Анисимова К.А., Завгородняя М.В. Патогенез артериальной гипертензии (лекция) // Российские биомедицинские исследования. 2020. №3.

2. Hengel F.E. Arterielle Hypertonie – Eine Übersicht für den ärztlichen Alltag / F.E. Hengel, C. Sommer, U. Wenzel – DOI 10.1055/a-1577-8663 // Deutsche Medizinische Wochenschrift. – 2022. – Bd. 147, № 7. – S. 414-428.

3. Личикаки В.А., Мордовин В.Ф., Пекарский С.Е., Зюбанова И.В., Манукян М.А., Солонская Е.И., Вторушина А.А., Хунхинова С.А., Сухарева А.Е., Усов В.Ю., Фальковская А.Ю. Особенности изменений показателей МР-томографии головного мозга под влиянием ренальной денервации у больных с резистентной гипертензией // РКЖ. 2023. №7.

4. Alves de Lima K. Meningeal Immunity and Its Function in Maintenance of the Central Nervous System in Health and Disease / K. Alves de Lima, J. Rustenhoven, J. Kipnis. – DOI 10.1146/annurev-immunol-102319-103410 // Annual Review of Immunology. – 2020. – Vol. 38. – P. 597-620.

5. The Neurovascular Unit: Effects of Brain Insults During the Perinatal Period / A.H. Bell, S.L. Miller, M. Castillo-Melendez, A. Malhotra. – DOI 10.3389/fnins.2019.01452 // Frontiers in Neuroscience. – 2020. – Vol. 13. – P. 1452

6. Prinz M., Masuda T., Wheeler M.A., Quintana F.J. Microglia and Central Nervous System-Associated Macrophages-From Origin to Disease Modulation // Annual Review of Immunology. 2021. Vol. 39. P. 251-277.

7. Stanley E.R., Biundo F., Gökhan Ş., Chitu V. Differential regulation of microglial states by colony stimulating factors // Frontiers in Cellular Neuroscience. 2023. Vol. 17. P. 1275935.

8. Xiang C., Li H., Tang W. Targeting CSF-1R represents an effective strategy in modulating inflammatory diseases // Pharmacological Research. 2023. Vol. 187. P. 106566.

9. Feng X., Feng W., Ji Y., Jin T., Li J. et al. Transforming growth factor-beta1 negatively regulates SOCS7 via EGR1 during wound healing // Cell Communication and Signaling. 2022. Vol. 20.

10. Ма-Ван-дэ А.Ю. Роль отдельных молекул нейровоспаления в патогенезе ишемического инсульта. Часть I / А.Ю. Ма-Ван-дэ, Е.В. Фефелова, Ю.А. Ширшов. – DOI 10.52485/19986173_2024_1_139 // Забайкальский медицинский вестник. – 2024. – Т. 1. – С. 139-147.

11. Wang C., Zong S., Cui X., Wang X., Wu S., Wang L., Liu Y., Lu Z. The effects of microglia-associated neuroinflammation on Alzheimer’s disease // Front Immunol. 2023. Vol. 14. P. 1117172. DOI: 10.3389/fimmu.2023.1117172

12. Gibon, J. Neurotrophins and proneurotrophins: focus on synaptic activity and plasticity in the brain / J. Gibon, P. A. Barker // The Neuroscientist. – 2017. – Vol. 23, № 6. – P. 587-604.

13. Sims, S. K. Brain-Derived Neurotrophic Factor and Nerve Growth Factor Therapeutics for Brain Injury: The Current Translational Challenges in Preclinical and Clinical Research / S. K. Sims, B. Wilken-Resman, C. J. Smith, A. Mitchell, L. McGonegal, C. Sims-Robinson // Neural Plasticity. – 2022. – Art. 3889300.

14. Cesca, F. The synapsins: key actors of synapse function and plasticity / F. Cesca, P. Baldelli, F. Valtorta, F. Benfenati // Progress in Neurobiology. – 2010. – Vol. 91. – P. 313-348.

15. Meng, Mao. MicroRNA-195 prevents hippocampal microglial/macrophage polarization towards the M1 phenotype induced by chronic brain hypoperfusion through regulating CX3CL1/CX3CR1 signaling / Mao Meng, Yi Xu, Xin-Yu Zhang, Lin Yang, Xiao-Bin An, Yang Qu, et al. // Journal of Neuroinflammation. – 2020. – Vol. 17, № 1. – Art. 244. – DOI: 10.1186/s12974-020-01919-w.

16. Navabi, S. P. Microglia-induced neuroinflammation in hippocampal neurogenesis following traumatic brain injury / S. P. Navabi, F. Badreh, M. Khombi Shooshtari, S. Hajipour, S. Moradi Vastegani, S. E. Khoshnam // Heliyon. – 2024. – Vol. 10, № 16. – Art. e35869. – DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e35869.

17. Fan, Qingyuan. The intracellular domain of CX3CL1 regulates adult neurogenesis and Alzheimer’s amyloid pathology / Qingyuan Fan, Manoshi Gayen, Neeraj Singh, Fan Gao, Wanxia He, Xiangyou Hu, et al. // Journal of Experimental Medicine. – 2019. – Vol. 216, № 8. – P. 1891-1903. – DOI: 10.1084/jem.20182238.

18. Palsamy K., Chen J.Y., Skaggs K., Qadeer Y., Connors M., Cutler N., Richmond J., Kommidi V., Poles A., Affrunti D., Powell C., Goldman D., Parent J.M. Microglial depletion after brain injury prolongs inflammation and impairs brain repair, adult neurogenesis and pro-regenerative signaling // Glia. 2023. Vol. 71, №11. P. 2642-2663. DOI: 10.1002/glia.24444

19. Li, Y. TREM2: potential therapeutic targeting of microglia for Alzheimer’s disease / Y. Li, H. Xu, H. Wang, K. Yang, J. Luan, S. Wang // Biomed Pharmacother. – 2023. – Vol. 165. – Art. 115218. – DOI: 10.1016/j.biopha.2023.115218.

20. Andreone, B. J. Alzheimer’s-associated PLCγ2 is a signaling node required for both TREM2 function and the inflammatory response in human microglia / B. J. Andreone, L. Przybyla, C. Llapashtica, A. Rana, S. S. Davis, B. van Lengerich, et al. // Nat Neurosci. – 2020. – Vol. 23. – P. 927–938. – DOI: 10.1038/s41593-020-0650-6.

21. Peng, B. Intrahepatic macrophage reprogramming associated with lipid metabolism in hepatitis B virus-related acute-on-chronic liver failure / B. Peng, H. Li, K. Liu, P. Zhang, Q. Zhuang, J. Li, et al. // J Transl Med. – 2023. – Vol. 21. – Art. 419. – DOI: 10.1186/s12967-023-04294-1.

22. Kawabori M., Kacimi R., Kauppinen T., Calosing C., Kim J.Y., Hsieh C.L., Nakamura M.C., Yenari M.A. Triggering receptor expressed on myeloid cells 2 (TREM2) deficiency attenuates phagocytic activities of microglia and exacerbates ischemic damage in experimental stroke // J Neurosci. 2015. Vol. 35, №8. P. 3384-3396. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2620-14.2015.

23. Zhu H., Hu S., Li Y., Sun Y., Xiong X., Hu X., Chen J., Qiu S. Interleukins and Ischemic Stroke // Front Immunol. 2022. Vol. 13. P. 828447. DOI: 10.3389/fimmu.2022.828447.

24. Mauri, D. N. LIGHT, a new member of the TNF superfamily, and lymphotoxin alpha are ligands for herpesvirus entry mediator / D. N. Mauri, R. Ebner, R. I. Montgomery, K. D. Kochel, T. C. Cheung, et al. // Immunity. – 1998. – Vol. 8. – P. 21-30.

25. Abraira, L. Exploratory study of blood biomarkers in patients with post-stroke epilepsy / L. Abraira, S. López-Maza, M. Quintana, E. Fonseca, M. Toledo, et al. // European Stroke Journal. – 2024. – Vol. 9, № 3. – P. 763-771.

26. Machine learning approaches for predicting hypertension and its associated factors using population-level data from three south asian countries / S.M.S. Islam, A. Talukder, M.A. Awal, et al. // Front Cardiovasc Med. 2022. Vol. 9. P. 839379. DOI: 10.3389/fcvm.2022.839379

27. Survey and evaluation of hypertension machine learning research / C. du Toit, T.Q.B. Tran, N. Deo, et al. // J Am Heart Assoc. 2023. Vol. 12, №9. P. e027896. DOI: 10.1161/JAHA.122.027896.

28. Артериальная гипертензия у взрослых. Клинические рекомендации 2024 / Ж.Д. Кобалава, А.О. Конради, С.В. Недогода [и др.]. – DOI 10.15829/1560-4071-2024-6117 // Российский кардиологический журнал. – 2024 – Т. 29, № 9. – 6117.

29. Артериальная гипертензия у взрослых: клинические рекомендации / Министерство здравоохранения Российской Федерации ; разработчик: Общероссийская общественная организация «Российское кардиологическое общество». – 2022. – ID КР62_2. – Кодирование по МКБ: I10, I11, I12, I13, I15. – Возрастная категория: взрослые.

30. Ишемический инсульт и транзиторная ишемическая атака: клинические рекомендации / Министерство здравоохранения Российской Федерации ; разработчик: Всероссийское общество неврологов, Национальное общество по изучению инсульта. – 2022. – ID КР92_2. – Кодирование по МКБ: I63, I64, G45. – Возрастная категория: взрослые.

31. Ишемический инсульт и транзиторная ишемическая атака: клинические рекомендации / Министерство здравоохранения Российской Федерации ; разработчик: Всероссийское общество неврологов, Национальное общество по изучению инсульта. – 2024. – ID КР92_3. – Кодирование по МКБ: I63, I64, G45. – Возрастная категория: взрослые. – URL: https://cr.minzdrav.gov.ru/recomend/274_2 (дата обращения: 07.02.2025).

32. Survey and evaluation of hypertension machine learning research / C. du Toit, T.Q.B. Tran, N. Deo, et al. // J Am Heart Assoc. 2023. Vol. 12, №9. P. e027896. DOI: 10.1161/JAHA.122.027896

33. Optogenetic assessment of VIP, PV, SOM and NOS inhibitory neuron activity and cerebral blood flow regulation in mouse somato-sensory cortex / M.B. Krawchuk, C.F. Ruff, X.Yang [et al.]. – DOI 10.1177/0271678X19870105 // Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. – 2020. – Vol. 40, № 7. – P. 1427-1440.

34. nNOS-expressing interneurons control basal and behaviorally evoked arterial dilation in somatosensory cortex of mice / C.T. Echagarruga, K.W. Gheres, J.N. Norwood, P.J. Drew. – DOI 10.7554/eLife.60533 // eLife. – 2020. – Vol. 9. – P. e60533.

35. Key Aspects of Neurovascular Control Mediated by Specific Populations of Inhibitory Cortical Interneurons / L. Lee, L. Boorman, E. Glendenning [et al.]. – DOI 10.1093/cercor/bhz251 // Cerebral Cortex. – 2020. – Vol. 30, № 4. – P. 2452-2464.

36. Organizational hierarchy and structural diversity of microvascular pericytes in adult mouse cortex / R.I. Grant, D.A. Hartmann, R.G. Underly [et al.]. – DOI 10.1177/0271678X17732229 // Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. – 2019. – Vol. 39, № 3. – P. 411-425.

37. Triggering receptor expressed on myeloid cells 2 (TREM2) deficiency attenuates phagocytic activities of microglia and exacerbates ischemic damage in experimental stroke / M. Kawabori, R. Kacimi, T. Kauppinen [et al]. – DOI 10.1523/JNEUROSCI.2620-14.2015 // Journal of Neuroscience. – 2015. – Vol. 35, № 8. – P. 3384-3396.