Изменение периферических уровней нейротрофина BDNF и тау-протеина у подростков с обструктивными апноэ сна при различной массе тела: результаты пилотного исследования

Таблица 1. Демографическая и клиническая характеристика обследованных подростков

Таблица 2. Показатели общего тау-белка и BDNF

Введение

Обструктивное апноэ сна (ОАС) – одна из наиболее тяжелых форм нарушений дыхания во время сна. По данным большинства исследований, частота встречаемости ОАС в детской популяции составляет 1–4%, среди подростков – около 2%. Степень тяжести состояния оценивают преимущественно по индексу апноэ-гипопноэ (ИАГ), который служит основным диагностическим показателем дыхательных расстройств во сне [1]. Количество и продолжительность остановок дыхания определяют уровень гипоксемии и выраженность фрагментации сна. ОАС связано со значительными негативными последствиями для кардиометаболического здоровья, физического и нейрокогнитивного развития детей и подростков [2].

Ранее проведенные исследования выявили двунаправленную связь между ОАС и ожирением [3]. Доказано, что ожирение увеличивает риск ОАС в 4–5 раз. Коморбидное течение ожирения и ОАС способствует формированию цепи системных воспалительных реакций и развитию метаболического стресса, что создает дополнительные предпосылки для поддержания и утяжеления обоих заболеваний. Принципиально значимо и то, что ОАС может предрасполагать к формированию ожирения и метаболического синдрома, запуская каскад патофизиологических реакций, инициированных хронической интермиттирующей гипоксией (ХИГ) и фрагментацией сна [3].

На протяжении нескольких десятилетий зарубежные и отечественные исследователи активно изучают воспалительные и метаболические биомаркеры, чтобы лучше понять патогенез ОАС и его осложнений, в том числе в детско‑подростковой популяции. В последние годы в связи с формированием новых приоритетных направлений развития науки и здравоохранения РФ, в том числе в целях обеспечения здорового и активного долголетия начиная с детства, ученые сосредоточены на поиске потенциальных маркеров ранних нейродегенеративных процессов. Новым горизонтом исследований в этом направлении стало изучение изменений протеостаза как в физиологическом возрастном аспекте, так и при различных заболеваниях. Научные изыскания в области протеомики при ОАС неразрывно связаны с изучением биомаркеров болезни Альцгеймера (БА) как доказанного неблагоприятного последствия данной патологии. Результаты исследований с участием взрослых и педиатрических пациентов с ОАС демонстрируют значимые изменения содержания БА-ассоциированных белков, таких как бета-амилоиды 40 и 42, тау-протеины (общий и фосфорилированный) и пресенилин, оцениваемых как в ликворе, так и в периферическом кровотоке, поскольку они способны проникать через гематоэнцефалический барьер [4–9]. Однако данные неоднозначны и противоречивы. Многие авторы рассматривают ОАС как потенциально обратимую причину когнитивной дисфункции и предполагают, что своевременно начатое лечение может предотвратить развитие деменции или замедлить ее прогрессирование [10].

Тау‑протеин – белок нейронов центральной нервной системы (ЦНС), связанный с микротрубочками аксонов. Его основная функция заключается в поддержании стабильности цитоскелета микротрубочек и участии в регуляции аксонального транспорта. На фоне патологического процесса, в том числе при гипоксии, могут отмечаться гиперфосфорилирование тау‑белка, снижение его сродства к микротрубочкам и конформация в спиральные филаменты и нейрофибриллярные клубки внутри нейронов. Эти патологические агрегаты нарушают функционирование синапсов, активируют процессы окислительного повреждения и нейровоспаления, что приводит к гибели нейронов, атрофии участков мозговой ткани, развитию когнитивных нарушений и деменции [11]. Результаты ранее проведенных исследований уровня тау‑белка в крови пациентов с ОАС позволили предположить начало развития нейродегенеративных процессов, связанных с повреждением и гибелью нейронов вследствие действия пускового фактора – ХИГ [4].

Помимо маркеров нейродегенерации, значительное количество исследований при ОАС посвящено нейротрофинам, в частности белку BDNF (brain‑derived neurotrophic factor – нейротрофический фактор головного мозга), обладающему высокой функциональной активностью как в физиологических условиях, так и на фоне патологического процесса, особенно в клетках ЦНС. Его основная роль – участие в процессах нейроразвития и нейропластичности, а также нейропротекция при повреждении головного мозга, в частности вследствие ХИГ у пациентов с ОАС [12–14]. Установлено, что высокие концентрации BDNF ассоциированы с адаптивным защитным эффектом и способны замедлять развитие когнитивных нарушений при ОАС, связанных с ХИГ [13]. Вместе с тем исследований уровней BDNF и тау-протеина у детей с ОАС в России не проводилось.

Цель настоящего исследования – оценить уровни BDNF и тау-протеина в плазме крови подростков с ОАС в зависимости от массы тела (нормальная масса тела (НМТ) и ожирение) и выявить различия между группами.

Материал и методы

В одноцентровое одномоментное нерандомизированное исследование включено 55 подростков мужского пола с установленным диагнозом ОАС из числа пациентов педиатрического стационара. Все участники предъявляли жалобы на храп, остановки дыхания во сне, беспокойный сон, головные боли, затрудненное носовое дыхание, дневную усталость или сонливость, снижение концентрации внимания и памяти; всем пациентам была проведена полисомнография (ПСГ). Средний возраст участников исследования составил 16 лет.

Критерии включения:

• мужской пол;
• возраст от 15 лет 0 месяцев до 17 лет 11 месяцев;
• коэффициент стандартного отклонения (SDS) индекса массы тела (ИМТ) от -1 до +1 (НМТ) или > 2 (ожирение);
• ИАГ ≥ 2 событий/ч (для подростков с ОАС);
• подписание информированного добровольного согласия (ИДС) на участие в исследовании.

Критерии исключения:

• сопутствующие психические и неврологические заболевания, черепно‑мозговая травма в анамнезе;
• лечение ОАС в анамнезе и/или применение терапии постоянным положительным давлением в верхних дыхательных путях (СРАР‑терапия) на момент включения в исследование;
• нежелание подростка участвовать в исследовании.

Для сравнительного анализа клинических и лабораторных показателей были сформированы две контрольные группы: КГ1 – 20 подростков соответствующего возраста с НМТ (добровольцы‑школьники) и КГ2 – 27 пациентов педиатрического стационара с ожирением. У пациентов контрольных групп отсутствовали симптомы и объективные признаки ОАС (по данным ПСГ); критерии исключения были те же. Подросткам выполняли ПСГ только после подписания ИДС.

ПСГ проводили с использованием системы для амбулаторной регистрации полисомнограмм «Нейрон-Спектр-СМ» (ООО «Нейрософт») во время физиологического ночного сна. Процедура и оценка показателей осуществлялись по стандартной методике [15]. ПСГ включала четырехканальную электроэнцефалографию (ЭЭГ) в стандартном референтном ушном монтаже (C3–A1, C4–A2, O1–A1, O2–A2), электроокулографию, электромиографию с подбородочных и передних большеберцовых мышц, электрокардиографию, регистрацию ороназального воздушного потока, грудных и брюшных дыхательных усилий, храпа и пульсоксиметрию. ОАС определяли как уменьшение потока вдыхаемого воздуха не менее чем на 90%, связанное с реакцией микропробуждения или снижением насыщения крови кислородом (десатурацией на 3%, оцениваемой по индексу десатураций (ИД) в событиях за 1 час сна), продолжительностью не менее 10 секунд. Диагноз ОАС верифицировали при ИАГ ≥ 2 эпизодов/ч сна [1].

Дополнительно оценивали:

• показатели интенсивности сна:
• доля стадий I–II медленного сна;
• доля стадии III медленного сна;
• доля фазы быстрого сна (ФБС);
• показатели фрагментации сна:
• количество пробуждений;
• индекс реакций ЭЭГ-активаций (РЭА);
• индекс частоты смен стадий сна (ИСС) – количество эпизодов от момента появления какой-либо стадии сна до момента ее окончания (то есть перехода в другую стадию сна или состояние бодрствования) за 1 час сна;
• индекс переходов (ИП) от стадии III к стадиям I–II медленного сна – количество таких эпизодов за 1 час сна;
• эффективность сна;
• время бодрствования после начала сна и до окончательного пробуждения (WASO).

Антропометрические измерения пациентам с ОАС проводили при госпитализации. Для подростков контрольных групп показатели SDS ИМТ определяли на основании данных формы № 026/у по результатам профилактического осмотра, ближайшего к дате включения в исследование. Измерения осуществляли по стандартной методике: длину тела измеряли в положении стоя – с точностью до 0,1 см с помощью ростомера, массу тела – с точностью до 0,1 кг с помощью медицинских весов. ИМТ и стандартное отклонение (SD) рассчитывали по стандартам Всемирной организации здравоохранения с использованием программы WHO AnthroPlus (антропометрический калькулятор для детей 5–19 лет). Диагноз «ожирение» устанавливали при отклонении ИМТ от нормы на 2 и более SD.

На основании результатов антропометрии участники с ОАС были разделены на две основные группы: ОГ1 – 20 подростков с НМТ и ОГ2 – 35 подростков с ожирением.

Для визуальной оценки степени проходимости верхних дыхательных путей (ВДП) использовали тест Маллампати (Mallampati) в модификации Samsoon & Young. Выделяли четыре класса сужения ВДП: 1-й – видны зев, небные дужки, мягкое небо, небный язычок; 2-й – видны мягкое небо, зев, небный язычок; 3-й – видны мягкое небо, основание небного язычка; 4-й – мягкое небо не видно. Нормальную проходимость ВДП устанавливали при 1–2-м классе [16].

Когнитивные функции оценивали с помощью теста Векслера – адаптированной и стандартизированной версии А.Ю. Панасюка с поправками Ю.И. Филимоненко и В.И. Тимофеева [17]. Анализу подлежали показатели вербальных способностей (ПВС), невербальных способностей (ПНС) и общих когнитивных способностей (ПОКС).

Образцы крови для количественного определения BDNF и общего тау‑белка забирали утром натощак путем венепункции локтевой вены в пробирки с этилендиаминтетрауксусной кислотой. Пробирки центрифугировали в течение 10 минут при 1500 g и 4 °C; полученную плазму хранили при -80 °C до момента анализа. Содержание белков в плазме определяли методом иммуноферментного анализа на аппарате ChemWell (Awareness Technology Inc., США) и анализаторе ELx808 Absorbance Microplate Reader (BioTek Instruments Inc., США) с использованием коммерческих наборов Human TAU ELISA Kit и Human BDNF ELISA Kit (FineTest, Wuhan Fine Biotech Co., Ltd., Китай). Единицы измерения – пг/мл.

Статистическую обработку данных выполняли с использованием пакета Statistica 10.0 (StatSoft Inc., США). Непрерывные данные представляли в виде медианы (Me) с верхним и нижним квартилями [25‑й; 75‑й перцентили], качественные характеристики – как абсолютные величины и проценты наблюдений. Для анализа различий применяли непараметрические методы. При сравнении трех независимых групп использовали критерий Краскела – Уоллиса, двух независимых выборок – U‑критерий Манна – Уитни. Различия считали значимыми при p < 0,05. Для устранения вероятных ошибок множественных сравнений применяли поправку Бонферрони (граничное значение уровня значимости α = 0,01).

Протокол исследования рассмотрен и одобрен локальным комитетом по биомедицинской этике (протокол № 9 от 15 декабря 2025 г.). Каждый подросток и его законный представитель до включения в исследование были проинформированы о целях исследования и подписали ИДС, что обеспечивает соблюдение этических норм и требований к проведению научных исследований с участием людей.

Результаты

Демографические, клинические и полисомнографические характеристики участников исследования представлены в табл. 1.

Проведенный сравнительный анализ показал отсутствие существенных различий в возрасте, уровне проходимости ВДП по шкале Маллампати (с 1-го по 3-й класс), частоте хронических заболеваний желудочно-кишечного тракта и лор-органов, а также длительности симптомов ОАС (p > 0,05 по всем показателям) между пациентами с НМТ и ожирением. Однако следует отметить наличие труднопроходимых ВДП (4-й класс) и превалирование симптомов вегетативной дисфункции (р = 0,031) у подростков с ОАС и ожирением. Сопоставление данных анамнеза и объективного осмотра подростков основных групп с данными пациентов контрольных групп выявило ряд статистически значимых различий. Показано, что пациенты с ОАС достоверно чаще имели хронические лор-заболевания (р = 0,009 и р = 0,007 для ОГ1 и ОГ2 по сравнению с КГ1), а пациенты контрольных групп – преимущественно 1-й класс проходимости ВДП (свободная проходимость) при визуальной фарингоскопии (р = 0,046 по сравнению с ОГ2). У подростков с ожирением без ОАС отмечалась также низкая частота лор-патологии, сопоставимая с таковой в КГ1. Показатель SDS ИМТ у подростков с ожирением и ОАС был выше, чем в других группах (р = 0,000 для лиц с НМТ и р = 0,001 для пациентов с ожирением без ОАС).

По данным ПСГ, ИАГ, ИД, РЭА у пациентов с ОАС были значительно выше, а минимальный уровень насыщения крови кислородом во время сна достоверно ниже по сравнению с аналогичными показателями в обеих контрольных группах (р = 0,000 во всех случаях). При этом значимые различия по ИАГ, ИД и уровню десатурации во время сна обнаружены и между двумя основными группами (р = 0,041, р = 0,036 и р = 0,029 соответственно), что указывает на ухудшение показателей дыхания при ожирении за счет более частых и длительных эпизодов апноэ и гипопноэ. У пациентов с ОАС наблюдался преимущественно поверхностный фрагментированный сон со снижением интенсивности, что выражалось в увеличении ИСС и ИП и снижении доли медленноволнового сна (стадия III медленного сна) и ФБС относительно контрольных групп (все р = 0,000). ПОКС и ПНС у подростков с ОАС были ниже, чем в группах без нарушений дыхания во время сна (р < 0,05 во всех случаях). При этом статистически значимых различий с учетом поправки Бонферрони ПОКС достигал в обеих группах только с КГ1 (р = 0,003 и р = 0,000 для ОГ1 и ОГ2 соответственно), поскольку у пациентов с изолированным ожирением (КГ2) также имело место снижение уровня когнитивных способностей, но за счет вербального интеллекта. ПНС достигли значимых различий с учетом поправки Бонферрони только в ОГ2 (все р = 0,000). Достоверных различий по уровню вербальных способностей между группами не получено.

При сравнительном анализе показателей лабораторного обследования у подростков с ОАС зафиксированы более высокие уровни белка BDNF (без достоверной разницы значений между ОГ1 и ОГ2; р = 0,093). Однако статистически значимая разница была продемонстрирована только в отношении содержания BDNF в крови подростков без ожирения (р = 0,004 по сравнению с КГ1). Следует отметить, что самая низкая концентрация циркулирующего BDNF зафиксирована в группе с изолированным ожирением, однако без достижения статистически значимой разницы с КГ1 и пациентами с ОАС и ожирением (р = 0,761 и р = 0,111 соответственно). Значимых различий в уровнях общего тау-белка в плазме крови между группами не наблюдалось (р = 0,841) (табл. 2).

Обсуждение

Имеется обширная доказательная база влияния ХИГ на головной мозг и когнитивные функции, а также повышения риска нейродегенеративных заболеваний как у пожилых пациентов, так и у молодых лиц с ОАС. В научной литературе подробно описаны изменения ряда биомаркеров повреждения мозговой ткани при ОАС разной степени тяжести, в частности нейрон-специфической енолазы, кальций‑связывающего белка S100, нейрофиламентов, кислого фибриллярного белка, детерминанта нейродегенерации – бета‑амилоида и тау‑протеина, а также фактора нейропротекции – белка BDNF. При этом в подавляющем большинстве исследований участвовали трудоспособные лица с ОАС среднего и пожилого возраста [4, 7]. Работ, посвященных изучению этих биомаркеров в детско‑подростковой популяции, крайне мало. В ходе информационного поиска не удалось обнаружить сведений об отечественных исследованиях уровней тау‑протеина и BDNF у подростков с ОАС. В связи с этим целью настоящего исследования стала оценка содержания указанных белков в периферической крови подростков с ОАС.

Участники исследования имели разные показатели массы тела. С этим могут быть связаны различия как клинико‑функциональных параметров, так и уровней биомаркеров. У подростков с ожирением и ОАС чаще наблюдалась более выраженная узость ВДП на уровне глотки, что ассоциировалось с более тяжелыми дыхательными расстройствами во время сна, нарушением гомеостаза сна и, как следствие, более значимым снижением преимущественно невербальных когнитивных способностей по сравнению с подростками с НМТ.

BDNF – представитель семейства нейротрофинов – широко экспрессируется в различных отделах головного мозга. Его основные функции включают нейропротекцию и поддержание синаптической пластичности в центральной и периферической нервной системе. BDNF участвует в регуляции когнитивных функций, пищевого поведения и сна [18, 19]. Исследования показывают, что уровень BDNF повышается в ответ на острое повреждение мозга, в том числе при ишемии и гипоксии [20], тогда как его снижение ассоциировано с когнитивными нарушениями и развитием депрессии [12, 14, 19]. При этом динамика уровня BDNF в условиях ХИГ остается предметом дискуссий.

В экспериментальных работах I. Satriotomo и соавт. продемонстрирована усиленная продукция BDNF в ЦНС крыс после воздействия ХИГ (этот процесс был необходим для индукции синаптической пластичности в нейронах дыхательного центра и двигательных областей коры) [21]. В то же время в ряде исследований с участием взрослых пациентов с ОАС подтверждена гипотеза о протективном влиянии BDNF на нейроны в условиях ХИГ: у больных уровень BDNF значимо выше, чем у здоровых лиц [4, 13, 19, 22].

Данные о периферических уровнях BDNF в детской и подростковой популяции противоречивы. Y. Wang и соавт. [23] и S. Makhout и соавт. [24] не выявили различий в содержании BDNF в крови у детей с ОАС (в том числе с ожирением). Вместе с тем другие авторы сообщают о снижении уровня этого нейротрофина у педиатрических пациентов [14, 25].

Результаты нашего исследования, продемонстрировавшие повышение уровня циркулирующего BDNF у подростков с ОАС по сравнению с пациентами контрольных групп, согласуются с данными ряда исследований с участием взрослых, но не детей [4, 13]. Это позволяет рассматривать рост уровня BDNF как компенсаторную нейропротективную реакцию на ХИГ. При этом сравнительный анализ уровней BDNF в основных и контрольных группах выявил статистически значимые различия только у пациентов с ОАС без ожирения: именно у них зафиксированы самые высокие значения показателя. Кроме того, уровень BDNF у подростков с ожирением без ОАС оказался ниже, чем у лиц с НМТ в контрольной группе. Эти данные можно объяснить многофункциональной ролью BDNF. Помимо участия в выживании, дифференцировке и поддержании пластичности нейронов, BDNF играет важную роль в энергетическом гомеостазе и гипоталамической регуляции потребления пищи. Экспериментально показано, что добавление BDNF улучшает метаболическую регуляцию за счет повышения чувствительности гепатоцитов к инсулину и улучшения функции бета‑клеток поджелудочной железы, а также оказывает анорексигенный эффект и способствует снижению массы тела [18]. Исходя из этого, логично предположить, что у лиц с избыточной массой тела и ожирением уровень циркулирующего BDNF снижен независимо от наличия ОАС. Такая закономерность подтверждена как в нашем, так и в ряде других исследований в педиатрической популяции [25, 26]. Недостаточная экспрессия BDNF у пациентов с ожирением может быть одним из ключевых звеньев патогенеза когнитивных нарушений, включающего хроническое системное воспаление, окислительный стресс и нейрональную дисфункцию.

Установленная связь ОАС с повышенным риском когнитивных нарушений [11] стимулирует поиск биомаркеров для персонализированной диагностики и прогнозирования дегенеративных процессов в головном мозге (в том числе обусловленных нарушением протеостаза) уже в детском возрасте. Одним из ключевых участников патогенеза протеинопатий и нейродегенерации является тау‑белок, который в периферическом кровотоке определяют в виде общего тау‑белка и его гиперфосфорилированной формы. Повышение уровня циркулирующего тау‑протеина может отражать процессы апоптоза аксонов нервных клеток из‑за дестабилизации мембран, что в конечном счете приводит к их гибели при нейродегенеративной патологии [4, 27].

Полученные нами данные о содержании общего тау-белка в плазме крови подростков с ОАС сопоставимы с результатами зарубежных исследований с участием педиатрических пациентов [28]: значимых различий по сравнению со здоровыми лицами не выявлено. Противоположные данные у взрослых с ОАС (повышенные уровни циркулирующего тау‑белка) [4, 27], по нашему мнению, могут быть связаны с усилением репаративных процессов: в условиях ХИГ тау‑белок активнее участвует в стабилизации микротрубочек и поддержании структурной целостности аксонов, а также в активации нейропластичности, что дополнительно подтверждается увеличением экспрессии BDNF.

Ранее в наших работах была продемонстрирована активация адаптивных нейропротективных механизмов у подростков с ОАС [8, 9, 29]. Установлено, что интенсивность адаптационно‑компенсаторных реакций зависит от выраженности патогенного фактора (в том числе массы тела), что в итоге определяло различия в уровне когнитивного приспособления. Результаты текущего исследования согласуются с этими выводами. Однако пилотный характер работы (малый размер и однополость выборки, ограниченный набор биомаркеров и др.) требует дальнейших исследований для формирования целостной концепции развития когнитивной дисфункции и ранней нейродегенерации при ОАС в педиатрической популяции, в том числе с позиций протеомики и молекулярной биологии.

Заключение

Проведенное исследование подтверждает наличие нарушений протеостаза на фоне ОАС, обусловленных ключевыми патогенетическими факторами – ХИГ и фрагментацией сна. Выявлено статистически значимое повышение уровня циркулирующего нейротрофина BDNF у подростков с ОАС и НМТ. Это может быть связано с исходно более низким содержанием BDNF при ожирении. Подобные изменения протеостаза, вероятно, носят адаптивный характер и отражают усиление компенсаторной нейропластичности в условиях хронического гипоксического стресса. В то же время значимых различий в уровнях общего тау‑белка в крови подростков, в том числе с ожирением и/или ОАС, по сравнению с подростками контрольных групп не выявлено (зафиксирована лишь тенденция к снижению при ОАС). Данный факт можно интерпретировать как иной аспект общего адаптационного процесса при ОАС (усиление процесса репарации аксонов, уменьшение циркулирующего компонента), протекающего более интенсивно в детском и подростковом возрасте.

Полученные результаты обосновывают необходимость проведения своевременных диагностических и лечебных мероприятий, направленных на устранение триггерных факторов при ОАС, в целях сохранения и адекватного восстановления когнитивного здоровья, а также профилактики ранней нейродегенерации у подростков.