Objective: To develop a test of individual nitric oxide (NO) availability based on changes in erythrocyte rheological properties after incubation with a NO donor and to evaluate the role of these disorders in brain damage and development of cognitive impairment (CI) in cerebral small vessel disease (cSVD).
Material and methods: In 73 cSVD patients (48 (65.8%) women, mean age 60.1±6.5), the rheological properties of erythrocytes before and after incubation with 10 μmol/L L-arginine-NO donor were evaluated using a laser-optical rotating cell analyzer, and the blood-brain barrier (BBB) permeability by MRI-T1 dynamic contrast.
Results: Among the studied parameters of erythrocyte rheological properties, the best characteristic by ROC analysis was the rate of erythrocyte disaggregation (y-dis) after incubation with L-arginine (area under the curve 0.733 (0.609-0.856), sensitivity 67%, specificity 79%). Patients with a y-dis threshold >113 sec-1 had more severe CI, arterial hypertension, white matter lesions, and increased BBB permeability in gray matter and normal-appearing white matter.
Conclusion: The prolonged rate of erythrocyte disaggregation in cSVD patients after incubation with L-arginine indicates the risk for disease progression due to decreased NO bioavailability/disruption of the functional L-arginine-eNOS-NO system. This test can be used to assess individual NO bioavailability and potentially identify indications for modifying therapy with NO donors such as L-arginine. Clinical trials are needed to standardize and evaluate the efficacy of NO donor therapy in patients with cSVD and CI.
Цель исследования: Разработать тест индивидуальной доступности оксида азота (NO) на основе изменения реологических свойств эритроцитов после инкубации с донатором NO и оценить роль данных нарушений в поражении мозга и развитии когнитивных расстройств при церебральной микроангиопатии (ЦМА).
Материал и методы: У 73 пациентов с ЦМА (48 (65,8%) женщин, средний возраст 60,1±6,5 года) оценены реологические свойства эритроцитов до и после инкубации с 10 мкмоль/л L-аргинина — донатора NO с помощью лазерного оптического ротационного клеточного анализатора, проницаемость гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) методом МРТ-Т1-динамического контрастирования.
Результаты: Среди исследуемых показателей реологических свойств эритроцитов лучшие характеристики по ROC-анализу имела скорость дезагрегации эритроцитов после инкубации с L-аргинином (площадь под кривой 0,733 (0,609—0,856), чувствительность 67%, специфичность 79%). Пациенты с превышением порогового значения скорости дезагрегации эритроцитов >113 с–1 имели более тяжелые когнитивные расстройства, артериальную гипертензию, поражение белого вещества и повышенную проницаемость ГЭБ в сером и неизмененном белом веществе.
Заключение: Удлиненная скорость дезагрегации эритроцитов у пациентов с ЦМА после инкубации с L-аргинином указывает на риск прогрессирования заболевания, обусловленный снижением биодоступности NO/нарушением функциональной системы L-аргинин-eNOS-NO. Данный тест может использоваться для оценки индивидуальной биодоступности NO и потенциально — для показаний к модифицирующей терапии донаторами NO, например L-аргинином. Необходимы клинические исследования по стандартизации и оценке эффективности терапии донаторами NO у пациентов с ЦМА и когнитивными расстройствами.
Keywords: arginine; cerebral microangiopathy; cognitive impairment; erythrocyte disaggregation; nitric oxide.