PECULIARITIES OF THE BRAIN FUNCTIONAL STATE IN HIV PATIENTS

HIV-associated neurocognitive disorders are on the second place after immune system injury in HIV infection. Despite the large amount of studies, their mechanisms remain unclear especially in the subclinical stage. The purpose of our research was to study changes of brain functional state in HIV patients in different stages of the disease and revealing the early and probably prognostic features (characteristics) of subclinical neurocognitive disorders on the basis of combined analysis of the positron emission tomography (PET) and magnetic resonance spectroscopy (MRS). The obtained data demonstrated local metabolic disturbances in gray and white matter in the early stages of HIV infection. These findings raise the question about the early implication of the highly active anti-retrovirus therapy (HAART) and neuroprotectors. The abundance of the metabolic changes increases with the progression of HIV clinical symptoms. Revealed characteristics of the glucose metabolic pattern in HIV patients and threshold values of the basic metabolites ratios in MRS could be used as a predictors of the further neurocognitive disorders.

ВИЧ-инфекция, магнитно-резонансная спектроскопия, позитронно-эмиссионная томография, поражения нервной системы при ВИЧ-инфекции, высокоактивная антиретровирусная терапия, ВААРТ, HIV, magnetic resonance spectroscopy, positron emission tomography, HIV-associated neurocognitive disorders, highly active anti-retrovirus therapy (HAART)

1. Deeks S. G., Lewin S. R., Havlir D. V. The end of AIDS: HIV infection as a chronic disease // Lancet.- 2013.- Vol. 382.- Р 1525-1533.

2. Cysique L. A., Moffat K., Moore D. et al. HIV, Vascular and Aging Injures in the Brain of Clinically Stable HIV-Infected Adults: A H1-MRS Study // PLOS ONE.- 2013.- Vol. 8 (4). doi: 10.1371/journal.pone.0061738.

3. Torres R. A., Lewis W. Aging and HIV/AIDS: pathogenetic role of therapeutic side effects // Laboratory Investigation.- 2014.- Vol. 94.- Р 120-128.

4. Valcour V. G. HIV, Aging, and Cognition: Emerging Issues // Top Antivir Med.- 2013.- Vol. 21 (3).- Р 119-123.

5. Chen M. F., Gill A. J., Kolson D. L. Neuropathogenesis of HAND: Roles for immune activation, HIV blipping, and viral tropism // Curr Opin HIV AIDS.- 2014.- Vol. 9 (6).- Р. 559-564.

6. Вирус иммунодефицита человека - Медицина. Руководство для врачей / Под ред. Н. А. Белякова и А. Г. Рахмановой.- СПб.: Балтийский медицинский образовательный центр, 2010.- 752 с.

7. Беляков Н. А., Медведев С. В., Трофимова Т. Н. и др. Механизмы поражения головного мозга при ВИЧ-инфекции // Вестник Российской академии наук.- 2012.- № 9.- С. 4-12.

8. Masters M. С., Ances B. M. Role of Neuroimaging in HIV-Associated Neurocognitive Disorders // Semin Neurol.- 2014.- Vol. 34.- Р 89-102.

9. Surti S., Kuhn A., Werner M. E. et al. Performance of Philips Gemini TF PET/CT Scanner with Special Consideration for Its Time-of-Flight Imaging Capabilities // J. Nucl Med.- 2007.- Vol. 48.- Р 471-480.

10. Гомзина Н. А., Васильев Д. А., Красикова Р. Н. Оптимизация роботизированного синтеза 2-|18F]фтор-2-дезокси-D-глюкозы на основе щелочного гидролиза // Радиохимия.- 2002.- Т. 44 (4).- C. 366-372.

11. Talairach J., Tournoux P. Co-planar Stereotactic Atlas of the Human Brain: 3-Dimensional Proportional System: An Approach to Cerebral Imaging.- N.-Y.: Thieme, 1988.

12. Statistical Parametric Mapping. URL: www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/ (18.01.2016).

13. WFU PickAtlas. URL: http:// www.nitrc.org/projects/wfu_pickat-las/ (18.01.2016).

14. Богдан А. А., Ильвес А. Г., Катаева Г. В. и др. Особенности регионарного метаболизма в головном мозге при рассеянном склерозе // Лучевая диагностика и терапия. 2014. № 2 (5). С. 57-60.

15. Bates T. E., Strangward M., Keelan J. et al. Inhibition of N-acety-laspartate production: implications for 1H MRS studies in vivo // Neuroreport.- 1996.- Vol. 7 (8).- Р 1397-1400.

16. Baslow M. H. Functions of N-Acetyl-L-Aspartate and N-Acetyl-L-Aspartylglutamate in the Vertebrate Brain: Role in Glial Cell-Specific Signaling // Journal of Neurochemistry.- 2000.- Vol. 75.- Р. 453-459.

17. Chakraborty G., Mekala P., Yahya D. et al. Intraneuronal N-acety-laspartate supplies acetyl groups for myelin lipid synthesis: eviden ce for myelin-associated aspartoacylase // J. Neurochem.- 2000.- Vol. 78 (4).- Р 736-745.

18. Barker P. B., Bizzi A., De Stefano N. et al. Clinical MR Spectroscopy: Techniques and Applications.- Cambridge University Press, 2009.

19. Kantarci K., Jack C. R., Xu Y. С. Regional metabolic patterns in mild cognitive impairment and Alzheimer’s disease: A 1H MRS study // Neurology.- 2000.- Vol. 55 (2).- Р 210-217.

20. Гурская О. Е., Трофимова А. В., Рассохин В. В. и др. Особенности изменений функционального состояния головного мозга при ВИЧ-ассоциированной энцефалопатии // ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии.- 2010.- Т. 15 (1).- С. 82-87.

21. Рассохин В. В., Сизова Т. Д., Дементьева Н. Е. и др. Выбор методов нейропсихологической, клинической и инструментальной диагностики ВИЧ-обусловленных нейрокогнитивных расстройств // ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии.- 2013.- Т. 5 (1).- С. 42-53.

22. Беляков Н. А., Трофимова Т. Н., Рассохин В. В. Диагностика и механизмы поражения центральной нервной системы при ВИЧ-инфекции // Медицинский академический журнал.- 2012.- Т. 12 (2).- С. 56-67.

23. Беляков Н. А., Рассохин В. В., Сизова Т. Д. и др. Особенности проявлений нейрокогнитивных расстройств у больных при ВИЧ-инфекции // ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии.- 2013.- Т. 5 (1).- С. 76-85.

24. Towgood K. J., Pitkanen M., Kulasegaram R. et al. Mapping the brain in younger and older asymptomatic HIV-1 men: frontal volume changes in the absence of other cortical or diffusion tensor abnormalities // Cortex.- 2012.- Vol. 48 (2).- Р 230-241.

25. Towgood K. J., Pitkanen M., Kulasegaram R. et al. Regional cerebral blood flow and FDG uptake in asymptomatic HIV-1 men // Hum Brain Mapp.- 2013.- Vol. 34 (10).- Р 2484-2493.

26. Bladowska J., Zimny A., Koltowska A. et al. Evaluation of metabolic changes within the normal appearing gray and white matters in neurologically asymptomatic HIV-1-positive and HCV-positive patients: magnetic resonance spectroscopy and immunologic correlation // Eur. J. Radiol.- 2013.- Vol. 82 (4).- Р 686-692.

27. Mohamed M. A., Barker P. B., Skolasky R. L. et al. Brain metabolism and cognitive impairment in HIV infection: a 3-T magnetic resonance spectroscopy study // Magnetic Resonance Imaging.- 2010.- Vol. 28.- Р 1251-1257.

28. Wu B., Huang Y., Braun A. L. et al. Glutaminase-containing microvesicles from HIV-1-infected macrophages and immune-activated microglia induce neurotoxicity // Mol. Neurodegener.- 2015.- Vol. 6, № 10.- Р 61.

29. Valcour V., Sithinamsuwan P., Letendre S. et al. Pathogenesis of HIV in the central nervous system // Curr HIV/AIDS Rep.- 2011.- Vol. 8 (1).- Р 54-61.

30. Lentz M. R., Kim W. K., Kim H. et al. Alterations in brain metabolism during the first year of HIV infection // J. Neurovirol.- 2011.- Vol. 17 (3).- Р 220-229.

31. Незнанов Н. Г., Халезова Н. Б. Особенности совладающего поведения у ВИЧ-инфицированных больных // Экология человека.- 2010.- № 4.- C. 10-15.

32. Anderson B. A., Kronemer S. I., Rilee J. J. et al. Reward, attention, and HIV-related risk in HIV+ individuals // Neurobiol Dis.- 2015.- doi: 10.1016/j.nbd.2015.10.018.

33. Du Plessis S., Vink M., Joska J. A. et al. HIV infection and the fronto-striatal system: a systematic review and meta-analysis of fMRI studies // AIDS. - 2014.- Vol. 28.- Р. 803-811.

34. McIntosh R. С., Rosselli M., Uddina L. Q. et al. Neuropathological sequelae of Human Immunodeficiency Virus and apathy: A review of neuropsychological and neuroimaging studies // Neuroscience and Biobehavioral Reviews.- 2015.- Vol. 55.- Р. 147-164.

35. McIntosh R. С., Ironson G., Antoni M. et al. Alexithymia is linked to neurocognitive, psychological, neuroendocrine, and immune dys function in persons living with HIV // Brain, Behavior, and Immunity 36.- 2014.- Р. 165-175.

36. Hinkin C. H., Castellon S. A., Durvasula R. S. et al. Medication adherence among HIV+ adults: effects of cognitive dysfunction and regimen complexity // Neurology.- 2002.- Vol. 59 (12).- Р. 1944-1950.

37. Jiang X., Barasky R., Olsen H. et al. Behavioral and neuroimaging evidence for impaired executive function in «cognitively normal» older HIV-infected adult // AIDS Care.- 2015.- doi:10.1080/09540121.2015.1112347.

38. Heikinheimo T/, Poutiainen E/, Salonen O/, et al. Three-decade neurological and neurocognitive follow-up of HIV-1-infected patients on best-available ntiretroviral therapy in Finland // BMJ Open.- 2015.- Vol. 5.- e007986. doi: 10.1136/bmjo-pen-2015007986.