Биологические и биофизические механизмы формирования, роста и разрыва церебральных аневризм

По данным различных исследователей, распространённость неразорвавшихся церебральных аневризм (ЦА) в общей популяции варьирует от 2 до 5 %. В подавляющем большинстве случаев ЦА не имеют клинико-неврологических проявлений и обнаруживаются случайно при выполнении плановых нейровизуализационных исследований. ЦА может явиться причиной внутричерепного кровоизлияния. Как правило, кровоизлияния такого типа встречаются у пациентов в возрасте 40–60 лет. Установлено, что около 10–15 % пациентов умирают от аневризматического кровоизлияния до оказания им специализированной медицинской помощи. Повторное аневризматическое внутричерепное кровоизлияние выступает основной причиной высокой летальности и инвалидизации указанной группы пациентов. Проведённый поиск литературных источников в научных базах данных PubMed/Medline, EMBASE, Cochrane Library и eLibrary продемонстрировал наличие многочисленных исследований, посвящённых изучению молекулярной биологии и биофизических механизмов формирования, роста и разрыва ЦА. Объединение результатов указанных исследований и явилось побудительным моментом к написанию данного литературного обзора. В работе детально отражена роль воспаления и молекулярно-генетических факторов в росте и разрыве ЦА, представлены биофизические факторы разрыва ЦА. Особое значение авторами уделено форме, размерам и коэффициенту ЦА как важнейшим геометрическим факторам риска формирования и разрыва ЦА. В настоящем обзоре представлены современные данные о математическом моделировании различных типов ЦА с оценкой степени риска разрыва последних, что нашло своё применение в широкой клинической практике. Также авторами предпринята попытка описания гемодинамических особенностей в различных типах ЦА. В свою очередь тип кровотока в полости ЦА во многом зависит от размера, формы последней и геометрии несущей артерии, на чём основано предоперационное планирование и выбор тактики хирургического лечения пациентов с неразорвавшимися ЦА.

1. Крылов В.В. (ред.). Хирургия аневризм головного мозга; в 3 т. М.; 2011; 1.

2. Крылов В.В., Элиава Ш.Ш., Яковлев С.Б., Хейреддин А.С., Белоусова О.Б., Полунина Н.А. Клинические рекомендации по лечению неразорвавшихся бессимптомных аневризм головного мозга. Журнал Вопросы нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко. 2016; 80(5): 124-135. doi: 10.17116/neiro2016805124-135

3. Nasr DM, Brown RD Jr. Management of unruptured intracranial aneurysms. Curr Cardiol Rep. 2016; 18(9): 86. doi: 10.1007/s11886-016-0763-4

4. Chalouhi N, Hoh BL, Hasan D. Review of cerebral aneurysm formation, growth, and rupture. Stroke. 2013; 44(12): 3613-3622. doi: 10.1161/STROKEAHA.113.002390

5. Brisman JL, Song JK, Newell DW. Cerebral aneurysms. N Engl J Med. 2006; 355(9): 928-939. doi: 10.1056/NEJMra052760

6. Frösen J, Cebral J, Robertson AM, Aoki T. Flow-induced, inflammation-mediated arterial wall remodeling in the formation and progression of intracranial aneurysms. Neurosurg Focus. 2019; 47(1): E21. doi: 10.3171/2019.5.FOCUS19234

7. Kuroda H, Mochizuki T, Shimizu S, Kumabe T. Rupture of thrombosed cerebral aneurysm during antithrombotic therapy for ischemic stroke: Case report and literature review.world Neurosurg. 2019; 126: 468-471. doi: 10.1016/j.wneu.2019.02.238

8. Prasad GL, Menon GR. Intraoperative temporal horn ventriculostomy for brain relaxation during aneurysm surgeries in pterional approaches. World Neurosurg. 2021; 145: e127-e130. doi: 10.1016/j.wneu.2020.09.144

9. Hasan DM, Chalouhi N, Jabbour P, Dumont AS, Kung DK, Magnotta VA, et al. Evidence that acetylsalicylic acid attenuates inflammation in the walls of human cerebral aneurysms: Preliminary results. J Am Heart Assoc. 2013; 2(1): e000019. doi: 10.1161/jAHA.112.000019

10. Chalouhi N, Ali MS, Jabbour PM, Tjoumakaris SI, Gonzalez LF, Rosenwasser RH, et al. Biology of intracranial aneurysms: Role of inflammation. J Cereb Blood Flow Metab. 2012; 32(9): 1659-1676. doi: 10.1038/jcbfm.2012.84

11. Hasan DM, Mahaney KB, Brown RD Jr, Meissner I, Piepgras DG, Huston J, et al. Aspirin as a promising agent for decreasing incidence of cerebral aneurysm rupture. Stroke. 2011; 42(11): 3156-3162. doi: 10.1161/STROKEAHA.111.619411

12. Chalouhi N, Hoh BL, Hasan D. Review of cerebral aneurysm formation, growth, and rupture. Stroke. 2013; 44(12): 3613-3622. doi: 10.1161/STROKEAHA.113.002390

13. Nakajima N, Nagahiro S, Sano T, Satomi J, Satoh K. Phenotypic modulation of smooth muscle cells in human cerebral aneurysmal walls. Acta Neuropathol. 2000; 100(5): 475-480. doi: 10.1007/s004010000220

14. Ali MS, Starke RM, Jabbour PM, Tjoumakaris SI, Gonzalez LF, Rosenwasser RH, et al. TNF-α induces phenotypic modulation in cerebral vascular smooth muscle cells: Implications for cerebral aneurysm pathology. J Cereb Blood Flow Metab. 2013; 33(10): 15641573. doi: 10.1038/jcbfm.2013.109

15. Etminan N, Buchholz BA, Dreier R, Bruckner P, Torner JC, Steiger HJ, et al. Cerebral aneurysms: formation, progression, and developmental chronology. Transl Stroke Res. 2014; 5(2): 167173. doi: 10.1007/s12975-013-0294-x

16. Texakalidis P, Sweid A, Mouchtouris N, Peterson EC, Sioka C, Rangel-Castilla L, et al. Aneurysm formation, growth, and rupture: The biology and physics of cerebral aneurysms. World Neurosurg. 2019; 130: 277-284. doi: 10.1016/j.wneu.2019.07.093

17. Aoki T, Kataoka H, Ishibashi R, Nozaki K, Egashira K, Hashimoto N. Impact of monocyte chemoattractant protein-1 deficiency on cerebral aneurysm formation. Stroke. 2009; 40(3): 942-951. doi: 10.1161/STROKEAHA.108.532556

18. Levitt MR, Mandrycky C, Abel A, Kelly CM, Levy S, Chivukula VK, et al. Genetic correlates of wall shear stress in a patientspecific 3D-printed cerebral aneurysm model. J Neurointerv Surg. 2019; 11(10): 999-1003. doi: 10.1136/neurintsurg-2018-014669

19. Tromp G, Weinsheimer S, Ronkainen A, Kuivaniemi H. Molecular basis and genetic predisposition to intracranial aneurysm. Ann Med. 2014; 46(8): 597-606. doi: 10.3109/07853890.2014.949299

20. Samuel N, Radovanovic I. Genetic basis of intracranial aneurysm formation and rupture: Clinical implications in the postgenomic era. Neurosurg Focus. 2019; 47(1): E10. doi: 10.3171/2019.4.FOCUS19204

21. Nowicki KW, Hosaka K, Walch FJ, Scott EW, Hoh BL. M1 macrophages are required for murine cerebral aneurysm formation. J Neurointerv Surg. 2018; 10(1): 93-97. doi: 10.1136/neurintsurg-2016-012911

22. Theodotou CB, Snelling BM, Sur S, Haussen DC, Peterson EC, Elhammady MS. Genetic associations of intracranial aneurysm formation and sub-arachnoid hemorrhage. Asian J Neurosurg. 2017; 12(3): 374-381. doi: 10.4103/1793-5482.180972

23. Bilguvar K, Yasuno K, Niemelä M, Ruigrok YM, von Und Zu Fraunberg M, van Duijn CM, et al. Susceptibility loci for intracranial aneurysm in European and Japanese populations. Nat Genet. 2008; 40(12): 1472-1477. doi: 10.1038/ng.240

24. Connolly ES Jr. International study of unruptured intracranial aneurysms. J Neurosurg. 2014; 121(5): 1022-1023. doi: 10.3171/2013.10.JNS131485

25. Рожченко Л.В., Бобинов В.В., Горощенко С.А., Петров А.Е., Самочерных К.А. Клеточные, генетические и эпигенетические механизмы роста церебральных аневризм. Современные проблемы науки и образования. 2021; 2: 186. doi: 10.17513/spno.30560

26. Нохсорова М.А., Борисова Н.В., Аммосова А.М. Возможность диагностики недифференцированной дисплазии соединительной ткани с помощью биологических маркеров. Вестник новых медицинских технологий. 2019; 4: 138-143. doi: 10.24411/2075-4094-2019-16435

27. Сираева Т.А., Кальметьева Л.Р., Камилов Ф.Х., Еникеева З.М. Клинико-лабораторные маркеры обмена соединительной ткани при гломерулонефрите у детей. Нефрология. 2014; 18(3): 70-76.

28. Wang L, Liu S, Yang W, Yu H, Zhang L, Ma P, et al. Plasma amino acid profile in patients with aortic dissection. Sci Rep. 2017; 7: 40146. doi: 10.1038/srep40146

29. Guo Y, Wan S, Han M, Zhao Y, Li C, Cai G, et al. Plasma metabolomics analysis identifies abnormal energy, lipid, and amino acid metabolism in abdominal aortic aneurysms. Med Sci Monit. 2020; 26: e926766. doi: 10.12659/MSM.926766

30. Sokół B, Urbaniak B, Wąsik N, Plewa S, Klupczyńska A, Jankowski R, et al. Amino acids in cerebrospinal fluid of patients with aneurysmal subarachnoid haemorrhage: An observational study. Front Neurol. 2017; 8: 438. doi: 10.3389/fneur.2017.00438

31. Beck J, Rohde S, Berkefeld J, Seifert V, Raabe A. Size and location of ruptured and unruptured intracranial aneurysms measured by 3-dimensional rotational angiography. Surg Neurol. 2006; 65(1): 18-27. doi: 10.1016/j.surneu.2005.05.019

32. Korja M, Kivisaari R, Rezai Jahromi B, Lehto H. Size and location of ruptured intracranial aneurysms: Consecutive series of 1993 hospital-admitted patients. J Neurosurg. 2017; 127(4): 748-753. doi: 10.3171/2016.9.JNS161085

33. Suzuki J, Ohara H. Clinicopathological study of cerebral aneurysms. Origin, rupture, repair, and growth. J Neurosurg. 1978; 48(4): 505-514. doi: 10.3171/jns.1978.48.4.0505

34. Nakatomi H, Segawa H, Kurata A, Shiokawa Y, Nagata K, Kamiyama H, et al. Clinicopathological study of intracranial fusiform and dolichoectatic aneurysms: Insight on the mechanism of growth. Stroke. 2000; 31(4): 896-900. doi: 10.1161/01.str.31.4.896

35. Canham PB, Ferguson GG. A mathematical model for the mechanics of saccular aneurysms. Neurosurgery. 1985; 17(2): 291-295. doi: 10.1227/00006123-198508000-00007

36. Tateshima S, Tanishita K, Hakata Y, Tanoue SY, Viñuela F. Alteration of intraaneurysmal hemodynamics by placement of a self-expandable stent. Laboratory investigation. J Neurosurg. 2009; 111(1): 22-27. doi: 10.3171/2009.2.JNS081324

37. San Millán Ruíz D, Yilmaz H, Dehdashti AR, Alimenti A, de Tribolet N, Rüfenacht DA. The perianeurysmal environment: Influence on saccular aneurysm shape and rupture. AJNR Am J Neuroradiol. 2006; 27(3): 504-512.

38. Hademenos GJ, Massoud TF, Turjman F, Sayre JW. Anatomical and morphological factors correlating with rupture of intracranial aneurysms in patients referred for endovascular treatment. Neuroradiology. 1998; 40(11): 755-760. doi: 10.1007/s002340050679

39. Sadasivan C, Fiorella DJ, Woo HH, Lieber BB. Physical factors effecting cerebral aneurysm pathophysiology. Ann Biomed Eng. 2013; 41(7): 1347-1365. doi: 10.1007/s10439-013-0800-z

40. Raghavan ML, Ma B, Harbaugh RE. Quantified aneurysm shape and rupture risk. J Neurosurg. 2005; 102(2): 355-362. doi: 10.3171/jns.2005.102.2.0355

41. Isaksen JG, Bazilevs Y, Kvamsdal T, Zhang Y, Kaspersen JH, Waterloo K, et al. Determination of wall tension in cerebral artery aneurysms by numerical simulation. Stroke. 2008; 39(12): 31723178. doi: 10.1161/STROKEAHA.107.503698

42. Huang ZQ, Meng ZH, Hou ZJ, Huang SQ, Chen JN, Yu H, et al. Geometric parameter analysis of ruptured and unruptured aneurysms in patients with symmetric bilateral intracranial aneurysms: A multicenter CT angiography study. AJNR Am J Neuroradiol. 2016; 37(8): 1413-1417. doi: 10.3174/ajnr.A4764

43. Nader-Sepahi A, Casimiro M, Sen J, Kitchen ND. Is aspect ratio a reliable predictor of intracranial aneurysm rupture? Neurosurgery. 2004; 54(6): 1343-1348. doi: 10.1227/01.neu.0000124482.03676.8b

44. Ujiie H, Tamano Y, Sasaki K, Hori T. Is the aspect ratio a reliable index for predicting the rupture of a saccular aneurysm? Neurosurgery. 2001; 48(3): 495-503. doi: 10.1097/00006123200103000-00007

45. Tremmel M, Dhar S, Levy EI, Mocco J, Meng H. Influence of intracranial aneurysm-to-parent vessel size ratio on hemodynamics and implication for rupture: Results from a virtual experimental study. Neurosurgery. 2009; 64(4): 622-631. doi: 10.1227/01.NEU.0000341529.11231.69

46. Rahman M, Smietana J, Hauck E, Hoh B, Hopkins N, Siddiqui A, et al. Size ratio correlates with intracranial aneurysm rupture status: A prospective study. Stroke. 2010; 41(5): 916-920. doi: 10.1161/STROKEAHA.109.574244

47. Рогозин А.Л. Математическая модель прогноза риска разрыва аневризм внутренней сонной артерии. Врачаспирант. 2015; 69(2.2): 248-254.

48. Meng H, Feng Y, Woodward SH, Bendok BR, Hanel RA, Guterman LR, et al. Mathematical model of the rupture mechanism of intracranial saccular aneurysms through daughter aneurysm formation and growth. Neurol Res. 2005; 27(5): 459-465. doi: 10.1179/016164105X25171

49. Berguer R, Bull JL, Khanafer K. Refinements in mathematical models to predict aneurysm growth and rupture. Ann N Y Acad Sci. 2006; 1085: 110-116. doi: 10.1196/annals.1383.033

50. Signorelli F, Sela S, Gesualdo L, Chevrel S, Tollet F, Pailler-Mattei C, et al. Hemodynamic stress, inflammation, and intracranial aneurysm development and rupture: A systematic review.world Neurosurg. 2018; 115: 234-244. doi: 10.1016/j.wneu.2018.04.143

51. Jiang P, Liu Q, Wu J, Chen X, Li M, Li Z, et al. Hemodynamic characteristics associated with thinner regions of intracranial aneurysm wall. J Clin Neurosci. 2019; 67: 185-190. doi: 10.1016/j.jocn.2019.06.024

52. Penn DL, Komotar RJ, Sander Connolly E. Hemodynamic mechanisms underlying cerebral aneurysm pathogenesis. J Clin Neurosci. 2011; 18(11): 1435-1438. doi: 10.1016/j.jocn.2011.05.001

53. Tanaka K, Takao H, Suzuki T, Fujimura S, Uchiyama Y, Otani K, et al. Relationship between hemodynamic parameters and cerebral aneurysm initiation. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2018; 2018: 1347-1350. doi: 10.1109/EMBC.2018.8512466

54. Nair P, Chong BW, Indahlastari A, Lindsay J, DeJeu D, Parthasarathy V, et al. Hemodynamic characterization of geometric cerebral aneurysm templates. J Biomech. 2016; 49(11): 2118-2126. doi: 10.1016/j.jbiomech.2015.11.034

55. Strother CM, Graves VB, Rappe A. Aneurysm hemodynamics: an experimental study. AJNR Am J Neuroradiol. 1992; 13(4): 1089-1095.

56. Долотова Д.Д., Благосклонова Е.Р., Григорьева Е.В., Архипов И.В., Полунина Н.А., Гаврилов А.В., и др. Исследование локальной гемодинамики в сложных аневризмах: влияние сосуда, отходящего от купола или шейки. Журнал «Вопросы нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко». 2020; 84(3): 28-34. doi: 10.17116/neiro20208403128