Evaluation of Cognitive and Biochemical Brain Status in Patients after Carotid Endarterectomy

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

INTRODUCTION: In the large studies such as NASCET, ESCT, VACS, ACAS and ACST-1, the role of alteration of the cognitive functions of a patient in the early and long-term postoperative periods have not been determined.

AIM: To evaluate the biochemical parameters of cerebral functions, the cognitive status of patients, and their interrelation after carotid endarterectomy.

MATERIALS AND METHODS: The study involved 60 patients divided into two groups. The mean age was 67.3 ± 7.9 years, there were 49 (81%) men and 19 (19%) women. Group A included ‘symptomatic’ patients (n = 30) who underwent carotid endarterectomy and had a history of an acute cerebrovascular event. Group B included ‘asymptomatic’ patients (n = 30) who underwent carotid endarterectomy but had no history of cerebrovascular events. As part of the study, the following data were evaluated within a 6-month period: cognitive status (on MMSE, FAB, MoCA-test, NIHSS scales), biochemical parameters (S100b protein, neuron specific enolase (NSE), brain derived neurotrophic growth factor (BDNF)) and the ultrasound data of the carotid arteries.

RESULTS: Patients of group A showed improvement of the cognitive status by the 6th month on MMSE scale (p = 0.001) and in MoCA-test (p = 0.09) relative to the initial parameters; on FAB scale relative to the data after 1 month (p = 0.01); a decline of the level of neurological deficit on NIHSS scale (p = 0.01). In group A, an inverse correlation was found between the results on MMSE scale and resistance index (r = -0.675; p = 0.005), and a direct correlation between the results on FAB scale and the end diastolic pressure in the internal carotid artery (r = +0.912; p = 0.005) according to the ultrasound data. The data obtained in group B, reflected improvement of the cognitive status by the 6th month only by 2 points on MoCA test (p = 0. 03) relative to the initial data. Besides, in 6 months after the surgery, there was a 2-fold increase in S100b marker (p = 0.01) and NSE protein (p = 0.02) and a 1.5-fold increase in BDNF protein as compared to the initial values (p = 0.005).

CONCLUSIONS: Carotid endarterectomy leads to improvement of the cognitive status evaluated on MMSE, FAB, MoCA, NIHSS scales in the long-term postoperative period in symptomatic patients. The extent of improvement of neuropsychological status depends on the level of the end diastolic pressure and resistance index in the internal carotid artery on the operated side.

About the authors

Roman E. Kalinin

Ryazan State Medical University

Email: kalinin-re@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0817-9573
SPIN-code: 5009-2318

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Ryazan

Igor’ A. Suchkov

Ryazan State Medical University

Email: suchkov_med@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1292-5452
SPIN-code: 6473-8662

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Ryazan

Aleksandr S. Pshennikov

Ryazan State Medical University

Email: pshennikov1610@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-1687-332X
SPIN-code: 3962-7057

MD, Dr. Sci. (Med.), Associate Professor

Russian Federation, Ryazan

Roman A. Zorin

Ryazan State Medical University

Email: zorin.ra30091980@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4310-8786
SPIN-code: 5210-5747

MD, Dr. Sci. (Med.), Associate Professor

Russian Federation, Ryazan

Nikita A. Solyanik

Ryazan State Medical University

Author for correspondence.
Email: solianik.nikita@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4667-3513
SPIN-code: 3258-5210

MD, Cardiovascular Surgeon; Postgraduate Student of the Department of Cardiovascular, X-ray Endovascular Surgery and Radiation Diagnostics

Russian Federation, Ryazan

Aleksandr A. Nikiforov

Ryazan State Medical University

Email: a.nikiforov@rzgmu.ru
ORCID iD: 0000-0003-0866-9705
SPIN-code: 8366-5282

MD, Cand. Sci. (Med.), Associate Professor

Russian Federation, Ryazan

Emma A. Klimentova

Ryazan State Medical University

Email: klimentowa.emma@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4855-9068
SPIN-code: 5629-9835

MD, Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, Ryazan

Irina V. Vezenova

Ryazan Regional Clinical Hospital

Email: irina-vz@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-4410-3821
Russian Federation, Ryazan

Gennadiy A. Leonov

Ryazan State Medical University

Email: genady.leonov1956@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5780-1675
SPIN-code: 5115-3996

MD, Dr. Sci. (Med.), Associate Professor

Russian Federation, Ryazan

Aleksandr O. Burshinov

Ryazan State Medical University

Email: baomz@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6951-0290
SPIN-code: 8792-9686

MD, Dr. Sci. (Med.), Associate Professor

Russian Federation, Ryazan

References

  1. Walker M.D., Marler J.R., Goldstein M., et al. Endarterectomy for asymptomatic carotid artery stenosis. Executive Committee for the Asymptomatic Carotid Atherosclerosis Study // JAMA. 1995. Vol. 273, No. 18. P. 1421–1428.
  2. Halliday A., Mansfield A., Marro J., et al. Prevention of disabling and fatal strokes by successful carotid endarterectomy in patients without recent neurological symptoms: randomised controlled trial // Lancet. 2004. Vol. 363, No. 9420. P. 1491–1502. doi: 10.1016/S0140-6736(04)16146-1
  3. Hobson R., Weiss D., Fields W., et al.; The Veterans Affairs Cooperative Study Group. Efficacy of Carotid Endarterectomy for Asymptomatic Carotid Stenosis // N. Engl. J. Med. 1993. Vol. 328, No. 4. P. 221–227. doi: 10.1056/NEJM199301283280401
  4. Warlow C.; European Carotid Surgery Trialists' Collaborative Group. MRC European carotid surgery trial: interim results for symptomatic patients with severe (70–99%) or with mild (0–29%) carotid stenosis // Lancet. 1991. Vol. 337, No. 8752. P. 1235–1243. doi: 10.1016/0140-6736(91)92916-p
  5. North American Symptomatic Carotid Endarterectomy Trial. Methods, patient characteristics, and progress // Stroke. 1991. Vol. 22, No. 6. P. 711–720. doi: 10.1161/01.str.22.6.711
  6. Бабаян Г.Б., Зорин Р.А., Пшенников А.С., и др. Предикторы неврологического дефицита при гемодинамически значимых стенозах сонных и позвоночных артерий // Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2019. Т. 7, № 4. С. 533–540. doi: 10.23888/HMJ201974533-540
  7. Белов Ю.В., Медведева Л.А., Загорулько О.И., и др. Когнитивные расстройства в раннем и отдаленном периодах у пациентов после каротидной эндартерэктомии // Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2018. № 12. С. 5–12. doi: 10.17116/hirurgia20181215
  8. Turowicz A., Czapiga A., Malinowski M., et al. Carotid Revascularization Improves Cognition in Patients With Asymptomatic Carotid Artery Stenosis and Cognitive Decline. Greater Improvement in Younger Patients With More Disordered Neuropsychological Performance // J. Stroke Cerebrovasc. Dis. 2021. Vol. 30, No. 4. P. 105608. doi: 10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2021.105608
  9. Zorin R.A., Zhadnov V.A., Burshinov A.O., et al. Neurophysiological correlates of neurological deficiency in hemodynamically significant stenosis of the arteries of the neck // Pakistan Journal of Medical and Health Sciences. 2021. Vol. 15, No. 1. P. 445–447.
  10. Калинин Р.Е., Сучков И.А., Пшенников А.С., и др. Динамика изменения когнитивных функций у пациентов, перенесших вмешательства на каротидном бассейне // Российский медико-биологический вестник имени академика И. П. Павлова. 2022. Т. 30, № 2. С. 261–270. doi: 10.17816/PAVLOVJ100037
  11. Ancetti S., Paraskevas K.I., Faggioli G., et al. Effect of carotid interventions on cognitive function in patients with asymptomatic carotid stenosis: a systematic review // Eur. J. Vasc. Endovasc. Surg. 2021. Vol. 62, No. 5. P. 684–694. doi: 10.1016/j.ejvs.2021.07.012
  12. Serra M.P., Boi M., Poddighe L., et al. Resveratrol Regulates BDNF, trkB, PSA-NCAM, and Arc Expression in the Rat Cerebral Cortex after Bilateral Common Carotid Artery Occlusion and Reperfusion // Nutrients. 2019. Vol. 11, No. 5. P. 1000. doi: 10.3390/nu11051000
  13. Wiciński M., Malinowski B., Węclewicz M.M., et al. Resveratrol Increases Serum BDNF Concentrations and Reduces Vascular Smooth Muscle Cells Contractility via a NOS-3-Independent Mechanism // Biomed Res. Int. 2017. Vol. 2017. P. 9202954. doi: 10.1155/2017/9202954
  14. Alserr A.H., Elwan H., Antonopoulos C.N., et al. Using serum s100-β protein as a biomarker for comparing silent brain injury in carotid endarterectomy and carotid artery stenting // Int. Angiol. 2019. Vol. 38, No. 2. P. 136–142. doi: 10.23736/S0392-9590.19.04079-3
  15. Wang K.K.W., Zhang Z., Kobeissy F.H., editors. Biomarkers of Brain Injury and Neurological Disorders. CRC Press; 2014. doi: 10.1201/b17644
  16. Korfias S., Papadimitriou A., Stranjalis G., et al. Serum biochemical markers of brain injury // Mini Rev. Med. Chem. 2009. Vol. 9, No. 2. P. 227–234. doi: 10.2174/138955709787315994
  17. Калинин Р.Е., Пшенников А.С., Зорин Р.А., и др. Биохимические показатели церебрального повреждения при операциях на сонных артериях (обзор литературы) // Ангиология и сосудистая хирургия. 2022. Т. 28, № 1. С. 148–153. doi: 10.33029/1027-6661-2022-28-1-148-153
  18. Baracchini C., Mazzalai F., Gruppo M., et al. Carotid endarterectomy protects elderly patients from cognitive decline: a prospective study // Surgery. 2012. Vol. 151, No. 1. P. 99–106. doi: 10.1016/j.surg.2011.06.031
  19. Nakamizo A., Amano T., Matsuo S., et al. Common carotid flow velocity is associated with cognitive function after carotid endarterectomy // J. Clin. Neurosci. 2020. Vol. 76, P. 53–57. doi: 10.1016/j.jocn.2020.04.050
  20. Park H., Poo M.–M. Neurotrophin regulation of neural circuit development and function // Nat. Rev. Neurosci. 2013. Vol. 14, No. 1. P. 7–23. doi: 10.1038/nrn3379
  21. Цепилов С.В., Каракулова Ю.В. Нейротрофины крови при хронической ишемии головного мозга // Пермский медицинский журнал. 2016. Т. 33, № 6. С. 60–65. doi: 10.17816/pmj33660-65
  22. Селянина Н.В. Мозговой нейротрофический фактор как прогностический критерий развития когнитивных нарушений у больных острой черепно-мозговой травмой // Медицинский альманах. 2013. № 1 (25). С. 127–129.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dynamics of cognitive testing on MMSE, MoCa, FAB and NIHSS scales in group A in different periods relative to the intervention.

Download (65KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Results of correlation analysis: A — correlation relationship between MMSE score and resistance index in the internal carotid artery in 6 months after the intervention, B — correlation relationship between FAB score and the end diastolic pressure in the internal carotid artery in 6 months after the intervention.

Download (34KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dynamics of biochemical parameters of the brain tissue (protein S100b, pg/ml; NSE, ng/ml; BDNF, pg/ml of plasma) within the first six months after the intervention in patients of group A.

Download (34KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dynamics of cognitive testing on the MMSE, MoCa, FAB и NIHSS scales in group B in different periods relative to the surgical intervention.

Download (25KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dynamics of biochemical parameters of the cerebral tissue (protein S100b, pg/ml; NSE, ng/ml; BDNF, pg/ml of plasma).

Download (40KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Eco-Vector


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».