Исследование особенностей миелинизации головного мозга плода при аномалиях мозолистого тела с помощью метода макромолекулярной протонной фракции

ВВЕДЕНИЕ: Имеются данные, свидетельствующие о нейропластическом ремоделировании связей мозга при аномалиях мозолистого тела (МТ) во внутриутробном периоде, обеспечивающим благоприятный неврологический исход при изолированных аномалиях МТ. Картирование макромолекулярной протонной фракции (MПФ) является верифицированным методом количественного определения миелина, который адаптирован для пренатальных исследований.
ЦЕЛЬ: Исследовать взаимосвязь между аномалиями МТ и пренатальной миелинизацией головного мозга с помощью метода картирования макромолекулярной протонной фракции (МПФ).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ: МРТ головного мозга плодов были выполнены на томографе 1,5 Т (Achieva, Philips) с использованием 16-канальной катушки для тела. Из 66 МРТ головного мозга плодов в исследование отобраны 12 с аномалиями МТ (22,8±2,8, 19–28,5 недель гестации) и 21 без патологии головного мозга (23,1±2,3, 20–29,5 недель гестации). Анализ МРТ-изображений производился по данным структурной МРТ (Т2-Ssh и Т1-GE, EPI, DWI, MYUR, T2-BFFE-DYN) двумя опытными радиологами. Использовался метод быстрого 3D-сканирования с реконструкцией МПФ-карт по специализированному протоколу (https://www.macroatomicmri.org/). Получены количественные показатели МПФ путем выделения областей интереса в мосте, продолговатом мозге, таламусе, мозжечке и полушариях головного мозга. Статистика: ANCOVA с повторными измерениями, корреляционный анализ Пирсона.
РЕЗУЛЬТАТЫ: При аномалиях МТ выявлены достоверно большие значения МПФ в продолговатом мозге (3,26±0,63% и 2,75±0,59%, р=0,001) и мозжечке (2,02±0,55% и 1,76±0,34%, р=0,006) в сравнении с контрольной группой. Также выявлена значимая корреляция МПФ с гестационным возрастом в белом веществе полушарий (r=0,81, р=0,002), которая отсутствует в контрольной группе (r=0,32, р=0,16).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ: При аномалиях МТ обнаружены статистически значимое увеличение значений и скорости миелинизации в продолговатом мозге и мозжечке соответственно; зависимость миелинизации больших полушарий от гестационного возраста, что может свидетельствовать о раннем компенсаторном ремоделировании аксонов при редукции межполушарных связей.

1. Aboitiz F., Scheibel A.B., Fisher R.S., Zaidel E. Fiber composition of the human corpus callosum // Brain Research. 1992, Vol. 598. № 1–2. P. 143–153. doi: 10.1016/0006-8993(92)90178-c

2. Meidan R., Bar-Yosef O., Ashkenazi I., Yahal O., Berkenstadt M., Hoffman C., Tsur A., Achiron R., Katorza E. Neurodevelopmental outcome following prenatal diagnosis of a short corpus callosum // Prenatal Diagnosis. 2019. Vol. 39, № 6. Р. 477–483. doi: 10.1002/pd.5460

3. Schell-Apacik C.C., Wagner K., Bihler M., Ertl-Wagner B., Heinrich U., Klopocki E., Kalscheuer V.M., Muenke M., Voss H. Agenesis and dysgenesis of the corpus callosum: clinical, genetic and neuroimaging findings in a series of 41 patients // American Journal of Medical Genetics. 2008. Vol. 146A. № 19. Р. 2501–2511. doi: 10.1002/ajmg.a.32476

4. Corrigan N.M., Yarnykh V.L., Hippe D.S., Owen J.P., Huber E., Zhaoa T.C., Kuhla P.K. Development in cerebral gray and white matter during adolescence and late childhood // NeuroImage. 2021. Vol. 227. P. 117678. doi: 10.1016/j.neuroimage.2020.

5. Vasudevan C., McKechnie L., Levene M. Long-term outcome of antenatally diagnosed agenesis of corpus callosum and cerebellar malformations // Seminars in Fetal and Neonatal Medicine. 2012. Vol. 17, Nо. 5. Р. 295–300. doi: 10.1016/j.siny.2012.07.001

6. Sotiriadis A., Makrydimas G. Neurodevelopment after prenatal diagnosis of isolated agenesis of the corpus callosum: an integrative review // American Journal of obstetrics and gynecology. 2012. Vol. 206. Р. 337. e1–5. doi: 10.1016/j.ajog.2011.12.024

7. Harreld J.H., Bhore R., Chason D.P., Twickler D.M. Corpus callosum length by gestational age as evaluated by fetal MR imaging // American journal of neuroradiology. 2010. Vol. 32, Nо. 3. Р. 490–494. doiI: 10.3174/ajnr.A2310

8. Rakic P., Yakovlev P.I. Development of the corpus callosum and cavum septi in man // The journal of comparative neurology. 1968. Vol. 132. Р. 45–72. doi: 10.1002/cne.901320103

9. Sherr E., Dobyns W.B. ACC: Callosal Agenesis as a Window into Common Neurodevelopmental Disorders. San Francisco: University of California (https://grantome.com/grant/NIH/R01-NS058721–07A1, дата обращения 01.06.2022).

10. Lábadi B., Beke A.M. Behavioral and cognitive profile of corpus callosum agenesia — Review // Ideggyogy Sz. 2016. Vol. 69, Nо. 11–12. Р. 373–379. doi: 10.18071/isz.69.0373

11. Barkovich A.J. Congenital malformations of the brain and skull in pediatric neuroimaging. Lippincot: Williams & Wilkians, 2000. Р. 251–381.

12. Yarnykh V.L., Prihod’ko I.Y., Savelov A.A., Korostyshevskaya A.M. Quantitative assessment of normal fetal brain myelination using fast macromolecular proton fraction mapping // American journal of neuroradiology. 2018. Vol. 39, Nо. 7. Р. 1341–1348. doi: 10.3174/ajnr. A5668.

13. Kisel A.A, Naumova A.V.1, Yarnykh V.L. Macromolecular proton fraction as a myelin biomarker: principles, validation, and applications // Frontiers in neuroscience. 2022. Vol. 9, Nо. 6. Р. 819–912. doi: 10.3389/fnins.2022.819912.

14. Korostyshevskaya A.M., Prihod’ko I.Y., Savelov A.A., Yarnykh V.L. Direct comparison between apparent diffusion coefficient and macromolecular proton fraction as quantitative biomarkers of the human fetal brain maturation // Journal of magnetic resonance imaging. 2019. Vol. 50, Nо. 1. Р. 52–61. doi: 10.1002/jmri.26635.

15. Yarnykh V., Knipenberg N., Tereshchenkova O. Quantitative assessment of pediatric brain myelination in a clinical setting using macromolecular proton fraction // Proc. 26th annual meeting ISMRM. Paris, 2018. (https://archive.ismrm.org/2018/0525.html, дата обращения 01.06.2022).

16. Yarnykh V.L. Fast macromolecular proton fraction mapping from a single off-resonance magnetization transfer measurement // Magnetic resonance in medicine. 2012. Vol. 68, Nо. 1. Р. 166–178. doi: 10.1002/mrm.23224.

17. Yarnykh V.L. Time-efficient, high-resolution, whole brain three-dimensional macromolecular proton fraction mapping // Magnetic resonance in medicine. 2016. Vol. 75, Nо. 5. Р. 2100–2106. doi: 10.1002/mrm.25811.