Annals of Clinical and Experimental NeurologyAnnals of Clinical and Experimental NeurologyАнналы клинической и экспериментальной неврологии2075-54732409-2533Eco-Vector84110.54101/ACEN.2022.4.2Original articlesОригинальные статьиResearch ArticleSpectroscopic analysis of metabolic profile in patients with relapsed multiple sclerosisСпектроскопический анализ особенностей метаболического профиля у пациентов при обострении рассеянного склерозаhttps://orcid.org/0000-0001-7175-668XShkilnyukGalina G.ШкильнюкГалина Геннадьевна
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), researcher, Laboratory of neuroimmunology

к.м.н., н.с. лаб. нейроиммунологии

galinakima@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2836-1516BogdanAndrey A.БогданАндрей Александрович
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), researcher, Laboratory of stereotactic methods

к.м.н., н.с. лаб. cтереотаксических методов

andrey@ihb.spb.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5395-9931KryukovaElena V.КрюковаЕлена Владимировна
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), neurologist, Multiply sclerosis center

к.м.н., невролог Центра рассеянного склероза

eldementyeva@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9648-5492PetrovAndrey M.ПетровАндрей Михайлович
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), leading expert, Laboratory of neuroimaging

к.м.н., ведущий эксперт лаб. нейровизуализации

apetrov@ihb.spb.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4871-2341TrofimovaTatyana N.ТрофимоваТатьяна Николаевна
Russian Federation

D. Sci. (Med.), Prof., leading researcher, Laboratory of neuroimaging

д.м.н., проф., в.н.с. лаб. нейровизуализации

TTrofimova@sogaz-clinic.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8154-9107StolyarovIgor D.СтоляровИгорь Дмитриевич
Russian Federation

D. Sci. (Med.), Prof., Head, Multiply sclerosis center

д.м.н., проф., рук. Центра рассеянного склероза

sid@ihb.spb.ruhttps://ihb.spb.ru/staff/i-stolyarovN.P. Beсhtereva Institute of Human Brain of the Russian Academy of SciencesФГБУН «Институт мозга человека имени Н.П. Бехтеревой» Российской академии наук2312202216412172504202201062022Copyright ©; 2022, Shkilnyuk G.G., Bogdan A.A., Kryukova E.V., Petrov A.M., Trofimova T.N., Stolyarov I.D.Copyright ©; 2022, Шкильнюк Г.Г., Богдан А.А., Крюкова Е.В., Петров А.М., Трофимова Т.Н., Столяров И.Д.2022Shkilnyuk G.G., Bogdan A.A., Kryukova E.V., Petrov A.M., Trofimova T.N., Stolyarov I.D.Шкильнюк Г.Г., Богдан А.А., Крюкова Е.В., Петров А.М., Трофимова Т.Н., Столяров И.Д.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://annaly-nevrologii.com/pathID/article/view/841

Introduction. Managing patients with relapsing-remitting multiple sclerosis (RMS) remains a pressing issue.

Objective. To detect the reversible metabolic changes of the brain matter in patients with clinically exacerbated RMS and to follow them up after intravenous glucocorticoid (IVGC) treatment.

Materials and methods. Neurological examination and neuroimaging in the RMS patients included expanded disability status scale (EDSS) scoring, conventional brain magnetic resonance imaging (MRI), and proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR spectroscopy) before and after IVGC treatment. Multivoxel 1H-NMR spectroscopy was used to assess metabolism in the centra semiovale and cingulate gyri.

Results. Based on the multivoxel 1H-NMR spectroscopy, relative metabolite concentrations in the grey and white matter statistically differed within the study cohort before and after the IVGC treatment. The N-acetylaspartate/choline ratio significantly recovered and the choline/creatine ratio decreased in the anterior cingulate gyri in 27% of patients. The brainstem function score significantly improved in the metabolic response group as compared to the non-metabolic response group.

Conclusion. We should study the potential predictors of RMS activity and the IVGC response to select the RMS relapses when pulse-therapy with IVGCs is definitely indicated. Spectroscopy may reveal RMS pathogenesis variability earlier than conventional MRI.

Введение. Для пациентов с ремиттирующим типом течения рассеянного склероза (РРС) характерно возникновение обострений, представляющих собой эпизоды неврологического дефицита и требующих уточнения тактики лечения.

Целью данного спектроскопического исследования было выявление обратимых метаболических изменений в веществе головного мозга у пациентов при клиническом обострении РРС и последующее динамическое наблюдение за ними после курса терапии внутривенными глюкокортикостероидами (ВГКС).

Материалы и методы. Пациентам c РРС проведено комплексное неврологическое и нейровизуализационное обследование, включающее оценку по расширенной шкале инвалидизации (EDSS), стандартную магнитно-резонансную томографию (МРТ) головного мозга, протонную магнитно-резонансную спектроскопию (1H-МРС) до и после терапии ВГКС. Для получения метаболических показателей области семиовальных центров и поясных извилин применяли мультивоксельную 1H-MРС.

Результаты. Показатели относительной концентрации метаболитов, полученные при помощи мультивоксельной 1H-MРС в сером и белом веществе головного мозга, статистически различались внутри исследуемой когорты пациентов до и после терапии ВГКС. У 27% пациентов наблюдалось значительное восстановление соотношения N-ацетиласпартат/холин и снижение соотношения холин/креатин в передних половинах поясных извилин. В подгруппе пациентов с описанным метаболическим ответом на терапию отмечено значительное улучшение неврологических показателей по функциональной шкале стволовых функций по сравнению с группой, не показавшей метаболического ответа.

Выводы. Изучение потенциальных предикторов активности РРС и ответа на терапию ВГКС необходимо для выделения подгруппы обострений РРС, безусловно требующих пульс-терапии глюкокортикостероидными гормонами. Специфическая для РРС неоднородность патогенеза заболевания может проявляться в спектроскопическом профиле пациентов и выявляться раньше, чем на стандартной МРТ.

multiple sclerosisrelapsemultivoxel 1NMR spectroscopyglucocorticoid treatmentpredictorsрассеянный склерозобострениемультивоксельная 1H-МР-спектроскопиятерапия глюкокортикостероидными гормонамипредикторыФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мозга человека им. Н.П.Бехтеревой Российской академии наук, Санкт-Петербург, РоссияN.P. Beсhtereva Institute of Human Brain of the Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, RussiaGoodin D.S., Reder A.T., Bermel R.A. et al. Relapses in multiple sclerosis: Relationship to disability. Mult. Scler. Relat. Disord. 2016; 6: 10–20. DOI: 10.1016/j.msard.2015.09.002Bevan C., Gelfand J.M. Therapeutic management of severe relapses in multiple sclerosis. Curr. Treat. Options Neurol. 2015; 17(4): 345. DOI: 10.1007/s11940-015-0345-6Гусев Е.И., Бойко А.Н., Столяров И.Д. Рассеянный склероз. М.; 2015. 448 с. Gusev E.I., Boiko A.N., Stolyarov I.D. Multiple sclerosis. Moscow; 2015. 448 p. (In Russ.)Rovaris M., Comi G., Filippi M. The role of non-conventional MR techniques to study multiple sclerosis patients. J. Neurol. Sci. 2001; 186(Suppl 1): S3–S9. DOI: 10.1016/s0022-510x(01)00485-3Sajja B.R., Wolinsky J.S., Narayana P.A. Proton magnetic resonance spectroscopy in multiple sclerosis. Neuroimaging Clin. N. Am. 2009; 19(1): 45–58. DOI: 10.1016/j.nic.2008.08.002Tartaglia M.C., Narayanan S., De Stefano N. et al. Choline is increased in prelesional normal appearing white matter in multiple sclerosis. J. Neurol. 2002; 249(10): 1382–1390. DOI: 10.1007/s00415-002-0846-6Chard D.T., Griffin C.M., McLean M.A. et al. Brain metabolite changes in cortical grey and normal-appearing white matter in clinically early relapsing- remitting multiple sclerosis. Brain. 2002; 125(Pt 10): 2342–2352. DOI: 10.1093/brain/awf240Bogdan A.A., Kataeva G.V., Khomenko J.G. et al. Diagnostic value of short and long echo time in H-1-MRS for patients with multiple sclerosis. Appl. Magnet. Reson. 2017; 48: 707–714. DOI: 10.1007/s00723-017-0900-2Lublin F.D., Reingold S.C., Cohen J.A. et al. Defining the clinical course of multiple sclerosis: the 2013 revisions. Neurology. 2014; 83(3): 278–286. DOI: 10.1212/WNL.0000000000000560Arnold D.L., Wolinsky J.S., Matthews P.M., Falini A. The use of magnetic resonance spectroscopy in the evaluation of the natural history of multiple sclerosis. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 1998; 64(Suppl 1): S94–S101.Sarchielli P., Presciutti O., Pelliccioli G.P. et al. Absolute quantification of brain metabolites by proton magnetic resonance spectroscopy in normal-appearing white matter of multiple sclerosis patients. Brain. 1999; 122 (Pt 3): 513–521. DOI: 10.1093/brain/122.3.513Llufriu S., Kornak J., Ratiney H. et al. Magnetic resonance spectroscopy markers of disease progression in multiple sclerosis. JAMA Neurol. 2014; 71(7): 840–847. DOI: 10.1001/jamaneurol.2014.895Narayana P.A., Doyle T.J., Lai D., Wolinsky J.S. Serial proton magnetic resonance spectroscopic imaging, contrast-enhanced magnetic resonance imaging, and quantitative lesion volumetry in multiple sclerosis. Ann. Neurol. 1998; 43(1): 56–71. DOI: 10.1002/ana.410430112De Stefano N., Matthews P.M., Antel J.P. et al. Chemical pathology of acute demyelinating lesions and its correlation with disability. Ann. Neurol. 1995; 38(6): 901–909. DOI: 10.1002/ana.410380610Schocke M.F., Berger T., Felber S.R. et al. Serial contrast-enhanced magnetic resonance imaging and spectroscopic imaging of acute multiple sclerosis lesions under high-dose methylprednisolone therapy. Neuroimage. 2003; 20(2): 1253–1263. DOI: 10.1016/S1053-8119(03)00409-9Brenner R.E., Munro P.M., Williams S.C. et al. The proton NMR spectrum in acute EAE: the significance of the change in the Cho:Cr ratio. Magn. Redon. Med. 1993; 29(6): 737–745. DOI: 10.1002/mrm.1910290605Bitsch A., Bruhn H., Vougioukas V. et al. Inflammatory CNS demyelination: histopathologic correlation with in vivo quantitative proton MR spectroscopy. Am. J. Neuroradiol. 1999; 20(9): 1619–1627.Narayana P.A. Magnetic resonance spectroscopy in the monitoring of multiple sclerosis. J. Neuroimaging. 2005; 15(4 Suppl): 46S–57S. DOI: 10.1177/1051228405284200De Stefano N., Filippi M., Miller D. et al. Guidelines for using proton MR spectroscopy in multicenter clinical MS studies. Neurology. 2007; 69(20): 1942–1952. DOI: 10.1212/01.wnl.0000291557.62706.d3Degenhardt A., Ramagopalan S.V., Scalfari A., Ebers G.C. Clinical prognostic factors in multiple sclerosis: a natural history review. Nat. Rev. Neurol. 2009; 5(12): 672–682. DOI: 10.1038/nrneurol.2009.178Arnold D.L., Matthews P.M. MRI in the diagnosis and management of multiple sclerosis. Neurology. 2002; 58(8 Suppl 4): S23–S31. DOI: 10.1212/wnl.58.8_suppl_4.s23Filippi M., Agosta F. Imaging biomarkers in multiple sclerosis. J. Magn. Reson. Imaging. 2010; 31(4): 770–788.DOI: 10.1002/jmri.22102Berkovich R. Treatment of acute relapses in multiple sclerosis. Neurotherapeutics. 2013; 10(1): 97–105. DOI: 10.1007/s13311-012-0160-7Wattjes M.P., Harzheim M., Lutterbey G.G. et al. Axonal damage but no increased glial cell activity in the normal-appearing white matter of patients with clinically isolated syndromes suggestive of multiple sclerosis using highfield magnetic resonance spectroscopy. Am. J. Neuroradiol. 2007; 28(8): 1517–1522. DOI: 10.3174/ajnr.A0594Khan O., Seraji-Bozorgzad N., Bao F. et al. The relationship between brain MR spectroscopy and disability in multiple sclerosis: 20-year data from the U.S. glatiramer acetate extension study. J. Neuroimaging. 2017; 27(1): 97–106. DOI: 10.1111/jon.12358Fisniku L.K., Brex P.A., Altmann D.R. et al. Disability and T2 MRI lesions: a 20-year follow-up of patients with relapse onset of multiple sclerosis. Brain. 2008; 131(Pt 3): 808–817. DOI: 10.1093/brain/awm329Rovira A., Auger C., Alonso J. Magnetic resonance monitoring of lesion evolution in multiple sclerosis. Ther. Adv. Neurol. Disord. 2013; 6(5): 298–310. DOI: 10.1177/1756285613484079