Боковой амиотрофический склероз

The monograph analyzes contemporary presumptions about amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and a new theory of ALS as the post-genomic disease of the hematopoietic stem cells is proposed thus opening new approaches to its early diagnostics and effective therapy. The book is intended for a wide range of specialists including clinicians of various medical specialties biochemists, molecular biologists, geneticists, cell biologists, teachers, medical students and specialists of regenerative medicine.

Издательский дом «НейроВита»

© Андрей Степанович Брюховецкий, 2022

© «НейроВита», издательский дом, 2021

ISBN 978-5-0053-0057-7

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Об авторе

Андрей Степанович Брюховецкий – доктор медицинских наук, профессор, ветеран Министерства обороны РФ, полковник медицинской службы в запасе. В настоящее время является главным научным сотрудником лаборатории молекулярной и клеточной нейробиологии Школы биомедицины Дальневосточного федерального университета, генеральным директором Клиники восстановительной интервенционной неврологии и терапии «НейроВита», ведущим научным сотрудником Научно-исследовательского отдела Центральной клинической больницы Российской академии наук (РАН). Врач-невролог высшей категории, вице-президент Международной ассоциации нейровосстановления (International Association of Neurorestoratology), член редколлегии ряда научных журналов: «Гены и клетки», Journal of Translational Neuroscience and Clinics, Journal of Neurorestoratology. Применением клеточных препаратов в клинике занимается с 1989 г. в рамках программ Министерства обороны РФ. С 1996 по 2002 г. руководил лабораторией высоких технологий НИИ трансплантологии и искусственных органов им. В. И. Шумакова Минздрава РФ. С 2003 по 2013 г. был координатором научной отраслевой программы РАМН «Новые клеточные технологии – медицине». С 2002 по 2006 г. возглавлял кафедру клеточной восстановительной медицины ГОУ ВПО «Российский государственный медицинский университет» им Н. И. Пирогова. С 2012 по 2015 г. – руководитель Центра биомедицинских технологий ФГБУ «Федеральный научно-клинический центр» ФМБА России. Автор 205 публикаций в рецензируемых российских и международных научных журналах, 10 научных монографий в области регенеративной медицины, неврологии, онкологии и 15 глав в коллективных монографиях. Автор 16 патентов РФ, 5 международных заявок PCT и патента США.

E-mail: neurovita-as@mail.ru

Предисловие

Боковой амиотрофический склероз (БАС) – одно из самых тяжелых заболеваний нервной системы у человека. Для любого врача-невролога или нейрофизиолога встреча с больным БАС это всегда испытание, неловкое положение, а порой и отчаяние от своего бессилия и врачебной несостоятельности. Поставить этот страшный диагноз – большая ответственность для невролога, потому что, по сути, это смертный приговор, и врач должен сообщить об этом пациенту, найти нужные слова для него и его родственников, чтобы сгладить удар трагедии, по возможности предотвратить суицид и другие необдуманные действия, не покривив при этом душой.

На первый взгляд диагностика БАС не вызывает затруднений, так как заболевание имеет характерную клиническую картину и патогномоничные изменения на электронейромиографии (ЭНМГ), обусловленные поражением мотонейронов передних рогов спинного мозга. Если, будучи неврологом или специалистом в области нейронаук, вы не разбираетесь в тонкостях ЭНМГ, вам на помощь придет опытный нейрофизиолог, который сделает это исследование и поставит правильный диагноз за вас. Клиническая манифестация БАС возникает только тогда, когда у больного погибла подавляющая часть мотонейронов (по разным данным, до 80% и более). Но даже если представить, что нам удалось диагностировать БАС на ранней стадии, все равно помочь больному мы не сможем. Как и во времена Шарко, сегодня, в конце второй декады XXI в., эффективного лечения этого заболевания не существует.

Что же сегодня мы знаем о данной болезни? Да почти все, и в то же время почти ничего! Это парадоксальная ситуация. Впервые клиническую картину этого заболевания в 1869 г. описали французский исследователь Жан-Мартен Шарко и его ученик Аликс Жоффруа, а уже в 1871 г. Шарко выделил эту болезнь как самостоятельное нервное заболевание на основании описанного им симптомокомплекса фасцикуляций и атрофии мышц языка и конечностей, наличия спастических парезов и параличей, в том числе бульбарного паралича, и обнаружения при аутопсии склерозирования и атрофии клеток передних рогов спинного мозга. Главной научной заслугой Шарко было то, что он первый сопоставил найденные на аутопсии изменения в передних рогах, которые он обозначил как «склероз», с типичной клинической картиной болезни и дал соответствующее название этой, как он считал, «спинальной» болезни. Болезнь также еще называли «мышечной сухоткой», о которой в 1885 г. русский ученый К. В. Рот написал в своей известнейшей одноименной монографии. Он описал в ней несколько случаев БАС и также обнаружил патологические изменения в передних рогах и перерождение пирамидных путей в спинном и продолговатом мозге у этих пациентов. Учение о боковом амиотрофическом склерозе возникло значительно позже, уже в самом конце XIX и начале XX в., как новый научный взгляд на полученные рядом исследователей гистопатологические факты, свидетельствующие о тяжелом системном нейродегенеративном органическом дефекте в центральной нервной системе с последующим разрушением нервно-мышечного аппарата, приводящим к быстрой смерти пациента вследствие нарушения дыхания. Основную веху в формировании нового научного мировоззрения на эту болезнь заложил еще в 1883 г. русский врач А. Я. Кожевников, который показал, что БАС это не только поражение спинного мозга, как утверждал Шарко, а болезнь, связанная с перерождением всего пирамидного тракта. Она не ограничивается только спинным и продолговатым мозгом, а вовлекает в патологический процесс варолиев мост, ножки мозга, внутреннюю капсулу и белое вещество полушарий вплоть до среднего и верхнего отдела передней центральной извилины. Именно А. Я. Кожевников сделал революционные открытия и впервые в мире доказал вовлечение всего пирамидного тракта в патологический процесс при БАС. И. П. Мержеевский и А. Ф. Эрлицкий в 1883 г., P. Marie в 1885 г., В. А. Муратов в 1889 г., Hoche в 1897 г. и многие другие отечественные и зарубежные исследователи описали самые различные дегенеративные повреждения головного и спинного мозга – от глазодвигательных нервов до передних, боковых и задних столбов спинного мозга и даже мягкой мозговой оболочки (Czylarz u.Marburg: Beitrag zur Histologie und Pathogenese der S.L.A. Z. klin. Med., 1901). Сегодня эти морфофункциональные представления об объеме поражения нервной ткани при БАС значительно расширены и систематизированы, но полного понимания этиопатогенеза БАС, равно как и патогенетического лечения как не было, так и нет.

Современные геномные, транскриптомные, протеомные, метаболомные, секретомные и прочие «омные» исследования при БАС привели нас к пониманию определенных генетических и молекулярных механизмов, лежащих в основе этой болезни. Однако все эти знания носят, скорее, описательный характер и пока не позволяют приступить к разработке эффективного патогенетического лечения этого смертельного заболевания. Новые научные данные о БАС, включающие результаты экспериментального и математического моделирования и глобального анализа электронных баз данных генома и транскриптома, выполненного в рамках глобального проекта «Геном человека», так и остались отдельными компонентами большого и непонятного «паззла» под названием БАС. Не найдено главное системообразующее начало, которое могло бы объединить все известные научные факты в единую картину, позволяющую понять природу этой смертельной болезни и предложить эффективное лечение. Мы летаем в космос, разговариваем друг с другом, находясь на противоположных точках Земного шара или даже в космическом пространстве, делаем уникальные микрохирургические операции, трансплантируем органы и ткани, создаем уникальные «умные» лекарственные препараты, обладающие адресным действием, но мы абсолютно бессильны перед БАС, как и перед целым рядом подобных ему нейродегенеративных заболеваний (болезнь Альцгеймера, БАС-деменции, болезнь Паркинсона и пр.). Современная неврология от безысходности занимается созданием стратегий паллиативной помощи этим обреченным людям, осознавая свое бессилие перед быстрым и фатальным концом этой болезни. Для кардинального решения проблемы БАС нам необходим некий интегральный стержень, на который можно будет нанизать колоссальное количество разрозненной информации, сопоставить все эти данные в некой единой системе координат и увидеть «свет в конце туннеля».

Представленная вашему вниманию книга ни много ни мало претендует на то, чтобы дать полноценное системное представление о БАС и стать первым «лучом света» в беспроглядной мгле негативных прогнозов и паллиативных клинических подходов. Можно по-разному относиться к попытке систематизации знаний о БАС, предпринятой автором, но в одном, думаю, ему не сможет отказать ни один читатель: в оригинальности подхода, низвергающего представления классической неврологии о патоморфологии и патофизиологии БАС.

Автор ищет причину болезни не в очередном патоспецифическом белке, аккумулирующемся в мотонейронах и вызывающем его дегенерацию, а пытается объяснить патогенез БАС через системные механизмы нарушения иммунного ответа. Вопреки мировому тренду уходя от анализа локальных повреждений мотонейрона, автор пытается мотивированно объяснить аутоиммунный характер этого заболевания на примере аутоагрессии клонов иммунных клеток, возникших из патологической гемопоэтической стволовой клетки (ГСК). На самом деле причин первичного и вторичного поражения нервной ткани при БАС известно действительно много. За последние полтора века предлагались десятки противоречивых теорий возникновения БАС, от инфекционно-токсической и вирусной до врожденной слабости или генетической неполноценности нервной ткани. Анализируя существующие теории, автор пытается с позиций фундаментальной науки обосновать аутоиммунную теорию возникновения болезни, которая, по его мнению, является следствием системных нарушений на уровне генома и протеома ГСК костного мозга у пациента. Автор убежден, что этиологические факторы болезни формируют геномные, транскриптомные и протеомные изменения в биоинформационной структуре ГСК и определяют модификацию ее секретома, имеющего важнейшее значение в регуляции всей иерархии потомков аутологичной ГСК, в том числе и для цитотоксических ее потомков, опосредующих аутоагрессию. Автор вводит новый научный термин специфической недостаточности иммунной системы (НИС) и демонстрирует ее проявления при БАС. По мнению автора, диагностика НИС может быть осуществлена путем протеомного анализа мембранных маркеров аутологичных ГСК пациента. Удивительным образом автору удалось показать, что в семейных формах БАС патология ГСК может возникать раньше, чем повреждение мотонейронов. Этот феномен требует детальной проверки и уточнения, но если выявленные изменения протеомного профиля мембранных белков ГСК действительно окажутся специфичными для БАС на доклинической стадии, то нам открывается уникальная возможность ранней молекулярно-биологической диагностики и, возможно, даже профилактики данного заболевания. Очень интересно изучить этот феномен и при других нейродегенерациях, например при болезни Альцгеймера, где накопление патологических тау-белков в нейронах очень напоминает патологию при БАС.

Научные объяснения молекулярно-нацеленной терапии, представленные автором в последней главе монографии, мне показались довольно точными, основанными на объективных данных иммунного статуса больного и анализе нейроспецифических белков в крови и ликворе пациента. Они открывают новые перспективы таргетного лечения неизлечимых нейродегенеративных заболеваний. Опыт автора очень интересен, но требует тщательной проверки и, в случае его подтверждения, масштабирования при других заболеваниях.

Молекулярно-биологическая диагностика БАС, предложенная автором, открывает перспективы не только ранней диагностики, но и потенциального направления терапии. Поскольку, по мнению автора, в основе болезни лежит ГСК с патологически измененным протеомом, становится понятно, почему при БАС неэффективны аутологичная трансплантация костного мозга, гормонотерапия глюкокортикоидами и терапия блокаторами цитокиновых рецепторов, которые высокоэффективны при других аутоиммунных болезнях (системной красной волчанке, ревматоидном артрите или рассеянном склерозе). Если следовать логике автора, при БАС, в отличие от перечисленных выше заболеваний, иммуносупрессия аутореактивных клонов лимфоцитов не приводит к нормализации состава иммунокомпетентных клеток, поскольку измененные ГСК по-прежнему генерируют патологические клоны. Таким образом, по мнению автора, больным с БАС может помочь лишь трансплантация аллогенного костного мозга от иммуносовместимого донора, с последующим восстановлением поврежденных мотонейронов с помощью современных нейрорегенеративных технологий. Если предположение автора верно, то такая клеточно-лекарственная иммунотерапия БАС, целенаправленно воздействующая на ключевое звено патогенеза в виде измененной ГСК, обретает логику и здравый смысл. Так или иначе, но подход, основанный на персонализированном анализе протеома и развернутого иммунного статуса, представляется правильным и заслуживает доверие. В свете гипотезы о патологической ГСК, генерирующей цитотоксические клоны, повреждение мотонейрона при БАС автор считает не причиной, а следствием. Сама по себе эта точка зрения не является новой в неврологии, но в отличие от предыдущих исследователей, высказывающих ее, автор пытается найти логическое объяснение этого факта, а не просто констатирует его. Несомненно, предлагаемая гипотеза спорна и потребуются дополнительные исследования независимых коллективов, чтобы подтвердить или опровергнуть ее, однако в любом случае это – новый, альтернативный взгляд на фатальную болезнь, с которым интересно и полезно ознакомиться любому специалисту в области нейронаук.

В свете развития технологий редактирования генома с помощью CRISPR/Сas9, предлагаемая автором технология трансплантации алогенных ГСК может быть заменена на трансплантацию редактированных аутологичных ГСК. Более того, автором предлагается даже определенный сценарий такого редактирования, включающий исправление генов SOD1 и FUS.

Данная работа – итог многолетнего и кропотливого изучения бокового амиотрофического склероза автором и его коллегами и, при всей неоднозначности предлагаемых гипотез и подходов, эта интересная монография способствует расширению наших знаний о БАС и дает надежду на его успешную терапию в будущем. Пожелаем автору и нам всем дальнейших успехов в этой области и новых достижений.

Введение

Боковой амиотрофический склероз (БАС) – это тяжелое фатальное нейродегенеративное заболевание, для которого до настоящего времени не определена истинная причина и механизм формирования болезни и, к сожалению, не найдено реального способа излечения, а также не существует методов терапии даже для приостановки развития заболевания. Впервые в научной литературе БАС был описан 150 лет назад французским физиологом и врачом Жан-Мартеном Шарко (J.-M. Charcot), которому удалось связать наблюдаемую у пациентов спастичность и патологию в спинном мозге (Rowland et al., 2001, Овчинников, 2015; Брюховецкий и др., 2018). Он первый заявил о нозологической самостоятельности этой болезни в ряду нервных болезней. Шарко предложил название новой болезни: слово «амиотрофический» обозначает мышечную слабость и атрофию, слова «латеральный склероз» говорят о склеротизации передних и латеральных кортикоспинальных трактов, наблюдавшейся им у больных с БАС (Wijesekera et al., 2009). Подробное исследование БАС и разработки практических рекомендаций в нашей стране проводились выдающимися исследователями А. Я. Кожевниковым, Т. Л. Буниной, И. А. Завалишиным, М. Н. Захаровой (Бархатова и др., 1996; Бунина, 1962; Завалишин и др., 1999; Завалишин и др., 1990; Хондкариан и др., 1978; Скворцова и др., 2004, 2005; Овчинников, 2015; Брюховецкий и др., 2018).

Медиана выживаемости пациентов с диагностированным БАС составляет около 2—3 лет, в зависимости от конкретной формы и прогредиентности нервного заболевания. Очень редко (2—5%, по данным разных авторов) продолжительность жизни пациентов с БАС составляет менее 1 года, в 10—15% случаев это 7—10 лет. Описаны лишь несколько единичных случаев БАС, когда продолжительность жизни пациента составляла 25—30 лет. При этом все больные, прожившие более 20 лет, были абсолютно обездвиженными, парализованными тетраплегиками, но с полным сохранением продуктивности умственной деятельности и сохранностью интеллектуально-мнестических функций головного мозга. Наиболее ярким представителем последнего типа течения БАС является английский ученый-астроном профессор Стивен Хокинг, умерший в 2017 году, но проживший с БАС более 30 лет и активно занимавшийся фундаментальными научными исследованиями в области астрофизики. Но это больше исключение из правил, чем правило.

БАС сегодня – безусловно, летальная болезнь, которая очень быстро инвалидизирует пациента, резко ограничивает его возможности для самообслуживания, самостоятельности и жизнедеятельности и заканчивается внезапной смертью от удушья в результате паралича дыхательной мускулатуры. Тот человек, кто когда-нибудь видел, как умирают пациенты с БАС, обязательно подтвердит и скажет, что это одна из самых страшных и мучительных смертей, которая может быть у человека. В Библии написано, что болезни даются нам как испытания, и БАС – одно из самых страшных из всех существующих. Подобная смерть гораздо страшнее, чем смерть при раке или тяжелом сосудистом заболевании (инфаркте миокарда, инсульте), являющихся самыми частыми причинами смертности человечества в мире. При раке и целом ряде других злокачественных новообразований у пациента снижается уровень сознания до глубокого оглушения, сопора или комы в результате нарастающей раковой интоксикации или отека мозга, а при инсульте и инфаркте миокарда утрата сознания возникает в результате кардиогенного шока или отека (мозга или легких), так что человек спокойно уходит из жизни в бессознательном состоянии, не осознавая мучительного процесса расставания с жизнью. Смерть при БАС происходит при полном и ясном сознании, понимании и осознании всего происходящего самим пациентом. У больного, как правило, развивается паралич дыхания, и он понимает, что через несколько минут он умрет, и эти последние минуты его жизни самые страшные, когда сердце еще продолжает биться, а паралич дыхательного центра и дыхательной мускулатуры не позволяет сделать спасительный вдох. Конечно, больной может быть переведен на аппаратное искусственное дыхание (искусственную вентиляцию легких – ИВЛ) и на нем жить достаточно долго и мучительно. Однако официальная государственная медицина во всем мире не предлагает такого сценария помощи этим больным или формы лечения и поэтому не рекомендует переводить пациентов с БАС на ИВЛ. Подход простой: отсутствует действенный способ лечения, соответственно, гуманнее дать больному умереть. При этом официальная медицина не запрещает это делать родственникам, но только в 0,1% случаев родственники больных берут на себя такую ответственную миссию. В своей 30-летней неврологической врачебной практике мне пришлось видеть только четырех пациентов с БАС, родственники которых не смирились с таким исходом болезни и в течение многих лет вели борьбу за жизнь больных на аппарате ИВЛ.

Существуют ли терапевтические средства для эффективного лечения БАС в настоящее время? Ответ банален и трагичен. Нет, не существуют, так как нет понимания сущности данной болезни и ее причинно-следственных отношений. Насколько реально, даже с теоретических позиций, создать эффективное терапевтическое средство для лечения БАС? Абсолютно точно в рамках современной концепции «болезни моторного нейрона» терапевтического решения проблемы БАС нет. Волшебная пуля в виде лекарственного препарата, способного излечить больного с БАС, вряд ли будет создана в ближайшее время. Но вот новая методология понимания БАС как протеомного заболевания генома и эпигенома аутологичной гемопоэтической стволовой клетки (ГСК) человека позволяет по-новому посмотреть на возможность излечения от этой смертельной болезни и изменить взгляды на прогноз жизни у этих больных. Возможно, она приведет к разработке новой биомедицинской технологии, способной диагностировать болезнь на самой ранней стадии процесса, и, соответственно, в книге предлагается теоретическое обоснование лечения, способного остановить болезнь и даже полностью излечиться от этой болезни.

Почему мы не стали развивать это направление сами, а остановились на «половине дороги», на своих теоретических изысканиях? Наша команда работает в России на базах частных клиник, а не в государственных учреждениях, включенных в список Минздрава России. Другими словами, это связано с нововведениями и изменением законодательства нашей страны Минздравом России (приказ Минздрава России №875-н от 2018 г.) о запрете на манипуляции с ГСК, костным мозгом и проведения ТКМ в частных негосударственных организациях. Дальнейшие практические исследования в этом направлении в России будут преследоваться в уголовном порядке. Поэтому как законопослушные граждане мы остановили все работы в этом направлении. Но это не может запретить нам думать о тех возможностях и потенциале, которые открывают нам манипулирование ГСК и возможности аллогенной ТКМ или ТКМ после редактирования генома аутологичных ГСК.

Отсутствие хотя бы минимальных успехов в диагностике и лечении БАС связано со спецификой клинической манифестации данной болезни. Такая болезнь, как БАС, начавшись у человека, протекает очень длительное время бессимптомно и манифестирует клинически только тогда, когда общее морфологическое повреждение мотонейронов у человека достигает около 75—90%. Этот научный факт был подмечен еще самим Ж.-М. Шарко и подтвержден целой плеядой неврологов во всем мире. Если помните, то профессор Н. Н. Бурденко, великий отечественный нейрохирург, в 20-х гг. прошлого века подметил важный экспериментальный факт, заключающийся в том, что если у человека с повреждением спинного мозга сохранены более 10% мотонейронов в боковых столбах спинного мозга, то он способен ходить, даже не замечая этого дефекта. Так и при БАС, большая часть (до 90%) мотонейронов у больного погибает, когда заболевание еще ничем клинически не проявляется. Другими словами, асимптомность дебюта и скрытость течения БАС на ранних стадиях патологического дегенеративно-атрофического процесса в нервной и мышечной системах организма пациента приводят к тому, что клинические проявления заболевания возникают уже в случае глубокого склеротического органического и протеомного дефекта мотонейронов и других клеток нервной ткани в головном и спинном мозге человека. То есть тогда, когда обратного пути для нейрорегенерации нет и восстановление мотонейронов практически невозможно. Однако психологически манифестация неврологических симптомов БАС воспринимается заболевшим человеком как истинное начало его болезни, как возникновение болезни среди полного здоровья, «как гром среди ясного неба», то есть всегда неожиданно и трагично. Дебют болезни осознается пациентом и его родственниками только тогда, когда существующий органический дефект мотонейронов спинного и головного мозга при данном заболевании уже тотален и необратим. Неуклонно прогрессируя, долгое время болезнь развивается бессимптомно или малосимптомно, манифестация заболевания начинается, как правило, лавинообразно в виде нарастания неврологической симптоматики, инвалидизируя и разрушая моторную сферу пациента, уродуя атрофиями мышечную систему и нарушая естественную моторику движений. Мучительные фибриллярные подергивания (фибрилляции) отдельных групп мышц в разных участках тела становятся невыносимыми для больных, невротизируя их и приводя к астенизации и депрессии. В дегенеративный процесс постепенно и неуклонно вовлекается вся двигательная сфера пациента с формированием атрофий скелетных мышц и мышц гладкой мускулатуры органов на фоне массивной дегенерации мотонейронов, при полной сохранности интеллектуально-мнестической сферы у заболевшего. Именно поэтому в последние годы это заболевание стали чаще называть болезнью моторного нейрона (БМН). В первой главе монографии мы обсудим это название заболевания более обстоятельно.