Перфузия головного мозга при сахарном диабете 1 типа и когнитивной дисфункции

Цель исследования: оценка микроциркуляции головного мозга с помощью контрастной и бесконтрастной магнитно-резонансной перфузии у пациентов с сахарным диабетом (СД) 1 типа и когнитивной дисфункцией.

Материал и методы. Исследование соответствует общепринятым этическим правилам. В исследование включили 45 пациентов с СД 1 типа с когнитивной дисфункцией, 20 пациентов без. Всем проводили непрерывный мониторинг гликемии с оценкой коэффициентов вариабельности. Магнитно-резонансную томографию (МРТ) выполняли на магнитно-резонансном томографе Signa Creator “Е” фирмы GE Healthcare, 1,5 Тл, China: методики – динамическая контрастная и метки артериальных спинов. Для статистического анализа использовали программу SPSS Statistic.

Результаты. Показано снижение скорости кровотока в области белого и серого вещества лобной, затылочных и височных долей, а также скорлупы (p ≤ 0,05) у пациентов с СД 1 типа и когнитивной дисфункцией. Наибольшее влияние на корковые структуры по данным перфузии оказывают гипергликемия и следующие индексы вариабельности гликемии: индекс длительного повышения гликемии, риск гипергликемии и гипогликемии, скорость изменения гликемии, индикатор качества контроля гликемии, а при бесконтрастной – качество контроля гликемии и скорость ее изменения, риски гипо- и гипергликемии. Основными факторами изменения микроциркуляции головного мозга являются эпизоды тяжелой гипогликемии в анамнезе, длительность заболевания, артериальная гипертензия (АГ), повышенный уровень холестерина. Отдельных маркеров для оценки когнитивных нарушений при СД 1 типа выявлено не было

Заключение. В основе микроциркуляторных нарушений головного мозга при СД 1 типа – уровень гликированного гемоглобина (HbA_1c) и вариабельность гликемии, а также острые осложнения, длительность СД и ассоциированные состояния (АГ и гиперхолестеринемия).

1. Li W., Huang E., Gao S. Type 1 Diabetes Mellitus and Cognitive Impairments: A Systematic Review. J. Alzheimers. Dis. 2017; 57 (1): 29–36. http://doi.org/10.3233/JAD-161250

2. Forbes J.M., Cooper M.E. Mechanisms of diabetic complications. Physiol. Rev. 2013; 93 (1): 137–188.

3. Wu D., Wu C., Zhong Y. The association between paraoxonase 1 activity and the susceptibilities of diabetes mellitus, diabetic macroangiopathy and diabetic microangiopathy. J. Cell. Mol. Med. 2018; 22 (9): 4283–4291. http://doi.org/10.1111/jcmm.13711

4. Emanuel A.L., van Duinkerken E., Wattjes M.P., Klein M., Barkhof F., Snoek F.J., Diamant M., Eringa E.C., Ijzerman R.G., Serné E.H. The presence of cerebral white matter lesions and lower skin microvascular perfusion predicts lower cognitive performance in type 1 diabetes patients with retinopathy but not in healthy controls-A longitudinal study. Microcirculation. 2019; 26 (3): e12530. http://doi.org/10.1111/micc.12530

5. Page K.A., Arora J., Qiu M., Relwani R., Constable R.T., Sherwin R.S. Small decrements in systemic glucose provoke increases in hypothalamic blood flow prior to the release of counterregulatory hormones. Diabetes. 2009; 58: 448–452.

6. Song J., Cui S., Chen Y., Ye X., Huang X., Su H., Zhou Y., Liu X., Chen W., Shan X., Yan Z., Liu K. Disrupted Regional Cerebral Blood Flow in Children With NewlyDiagnosed Type 1 Diabetes Mellitus: An Arterial Spin Labeling Perfusion Magnetic Resonance Imaging Study. Front. Neurol. 2020; 11: 572.

7. Diabetes Control and Complications Trial/Epidemiology of Diabetes Interventions and Complications Study Research Group, Jacobson AM, Musen G, Ryan CM, Silvers N, Cleary P, Waberski B, Burwood A, Weinger K, Bayless M, Dahms W, Harth J. Long-term effect of diabetes and its treatment on cognitive function. N. Engl. J. Med. 2007; 356 (18): 1842–1852. http://doi.org/10.1056/NEJMoa066397. Erratum in: N. Engl. J. Med. 2009; 361 (19): 1914.

8. Hardigan T., Ward R., Ergul A. Cerebrovascular complications of diabetes: focus on cognitive dysfunction. Clin. Sci. (Lond.). 2016; 130 (20): 1807–1822. http://doi.org/10.1042/CS20160397

9. Mogi M., Horiuchi M. Neurovascular coupling in cognitive impairment associated with diabetes mellitus. Circ. J. 2011; 75 (5): 1042–1048. http://doi.org/10.1253/circj.cj-11-0121

10. Toth P., Tarantini S., Csiszar A., Ungvari Z. Functional vascular contributions to cognitive impairment and dementia: mechanisms and consequences of cerebral autoregulatory dysfunction, endothelial impairment, and neurovascular uncoupling in aging. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2017; 312 (1): H1–H20. http://doi.org/10.1152/ajpheart.00581.2016

11. Lachin J.M., Bebu I., Bergenstal R.M., Pop-Busui R., Service F.J., Zinman B., Nathan D.M.; DCCT/EDIC Research Group. Association of Glycemic Variability in Type 1 Diabetes With Progression of Microvascular Outcomes in the Diabetes Control and Complications Trial. Diabetes Care. 2017; 40 (6): 777–783. http://doi.org/10.2337/dc16-2426.

12. Képes Z., Nagy F., Budai Á., Barna S., Esze R., Somodi S., Káplár M., Garai I., Varga J. Age, BMI and diabetes as independent predictors of brain hypoperfusion. Nucl. Med. Rev. 2021; 24 (1):11–15.

13. van Golen L.W., Huisman M.C., Ijzerman R.G., Hoetjes N.J., Schwarte L.A., Lammertsma A.A., Diamant M. Cerebral blood flow and glucose metabolism measured with positron emission tomography are decreased in human type 1 diabetes. Diabetes. 2013; 62 (8): 2898–2904. http://doi.org/10.2337/db12-1159

14. Bronson-Castain K.W., Bearse M.A. Jr, Neuville J., Jonasdottir S., King-Hooper B., Barez S., Schneck M.E., Adams A.J. Early neural and vascular changes in the adolescent type 1 and type 2 diabetic retina. Retina. 2012; 32: 92–102.

15. Brands A.M., Kessels R.P., de Haan E.H., Kappelle L.J., Biessels G.J. Cerebral dysfunction in type 1 diabetes: effects of insulin, vascular risk factors and blood-glucose levels. Eur. J. Pharmacol. 2004; 490:159–168.

16. Káplár M., Paragh G., Erdei A., Csongrádi E., Varga E., Garai I., Szabados L., Galuska L., Varga J. Changes in cerebral blood flow detected by SPECT in type 1 and type 2 diabetic patients. J. Nucl. Med. 2009; 50 (12): 1993-1998. http://doi.org/10.2967/jnumed.109.066068

17. Daulatzai M.A. Cerebral hypoperfusion and glucose hypometabolism: Key pathophysiological modulators promote neurodegeneration, cognitive impairment, and Alzheimer's disease. J. Neurosci. Res. 2017; 95 (4): 943–972. http://doi.org/10.1002/jnr.23777

18. Last D., Alsop D.C., Abduljalil A.M., Marquis R.P., de Bazelaire C., Hu K., Cavallerano J., Novak V. Global and regional effects of type 2 diabetes on brain tissue volumes and cerebral vasoreactivity. Diabetes Care. 2007; 30 (5): 1193–1199. http://doi.org/10.2337/dc06-2052;SongJ-2020

19. van Elderen S.G., Brandts A., van der Grond J., Westenberg J.J., Kroft L.J., van Buchem M.A., Smit J.W., de Roos A. Cerebral perfusion and aortic stiffness are independent predictors of white matter brain atrophy in type 1 diabetic patients assessed with magnetic resonance imaging. Diabetes Care. 2011; 34 (2): 459–463. http://doi.org/10.2337/dc10-1446

20. Mangia S., Tesfaye N., De Martino F., Kumar A.F., Kollasch P., Moheet A.A., Eberly L.E., Seaquist E.R. Hypoglycemia-induced increases in thalamic cerebral blood flow are blunted in subjects with type 1 diabetes and hypoglycemia unawareness. J. Cereb. Blood. Flow. Metab. 2012; 32 (11): 2084–2090. http://doi.org/10.1038/jcbfm.2012.117

21. Gejl M., Gjedde A., Brock B., Møller A., van Duinkerken E., Haahr H.L., Hansen C.T., Chu P.L., Stender-Petersen K.L., Rungby J. Effects of hypoglycaemia on working memory and regional cerebral blood flow in type 1 diabetes: a randomised, crossover trial. Diabetologia. 2018; 61 (3): 551–561. http://doi.org/10.1007/s00125-017-4502-1

22. Toprak H., Yetis H., Alkan A., Filiz M., Kurtcan S., Aralasmak A., Aksu M.Ş., Cesur Y. Relationships of DTI findings with neurocognitive dysfunction in children with Type 1 diabetes mellitus. Br J Radiol. 2016; 89 (1059): 20150680. http://doi.org/10.1259/bjr.20150680