Роль генетических и эпигенетических факторов в развитии когнитивного дефицита у пациентов с тяжелой травмой после многократных анестезий (обзор литературы)

Введение. При возникновении у пациента тяжелой сочетанной травмы возникают различные биохимические, гуморальные, клеточные и патофизиологические механизмы защиты от гибели. Непосредственно после получения травмы пациента госпитализируют в стационар для оказания медицинской помощи, где прилагают все усилия для стабилизации состояния, прибегая к назначению различных инструментальных и лабораторных исследований. Развитие и течение травматической болезни, исходы лечения у пациентов с похожими травмами порой драматически отличаются. На основе этого было высказано предположение о наличии генетической базы в закономерности протекания заболевания, а также о том, что сами по себе воздействующие экзогенные факторы могут влиять на определенные молекулярно-генетические маркеры, в первую очередь – длину теломер.

Цель. Обобщить текущие литературные данные по изучению изменения длины теломер, а также влияния экзогенных и эндогенных факторов на их укорочение. Определить перспективность изучения влияния полиморфных аллелей различных генов на развитие патологического состояния у определенной когорты, а именно развитие когнитивной дисфункции у пациентов с тяжелой травмой после многократных анестезий.

Материалы и методы. Выполнен поиск и анализ литературы в медицинских информационных системах PubMed и eLibrary по ключевым словам «telomere»/«теломеры», «trauma»/«травма», «cognitive»/«когнитив», «anesthesia»/«анестезия».

Результаты. С 1950 г. за рубежом начинают публиковаться данные об изучении теломер человека. В период с 2002 г. и по настоящее время на сайте PubMed при поиске по ключевым словам «анестезия» и «теломеры» опубликовано 39 статей; по ключевым словам «когнитив», «травма», «теломеры» – 27. Большинство статей посвящено влиянию травмы детского возраста на изменение длины теломер, а также оценке коротких теломер у пациентов с различным когнитивным дефицитом. Однако нет статей, посвященных изучению влияния многократных анестезий, как экзогенного фактора, на генетический аппарат пациента с тяжелой сочетанной травмой.

Заключение. В литературе освещается вопрос влияния различных экзогенных факторов на укорочение длины теломер, особенно в контексте детской травмы, когнитивных нарушений у различных наблюдаемых групп. Открытым для изучения является раздел, связанный с воздействием анестезий и их количеством, последствиями для генетического аппарата конкретного человека.

1. Басенко О. М., Недбайло И. Н., Астахов А. А. и др. Влияние вида анестезиологического пособия на развитие послеоперационной когнитивной дисфункции у пациенток онкогинекологического профиля // Казанский медицинский журнал. – 2018. – Т. 99, № 4. – С. 549–555. DOI: 10.17116/anaesthesiology202306129.

2. Женило В. М., Акименко Т. И., Здирук С. В., Сорочинский М. А. Проблема синдрома послеоперационной когнитивной дисфункции в анестезиологической и хирургической службе // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 4. URL: https://science-education. ru/ru/article/view?id=26675 (дата обращения: 20.05.2024).

3. Зозуля М. В., Ленькин А. И., Курапеев И. С., Лебединский К. М. Послеоперационные когнитивные расстройства: патогенез, методы профилактики и лечения (обзор литературы) // Анестезиология и реаниматология. – 2019. – № 3. – С. 25–33. DOI: 10.17116/anaesthesiology201903125.

4. Золотарева Л. С., Адлер А. В., Папонов О. Н. и др. Влияние многократных анестезий на когнитивные функции у детеи // Анестезиология и реаниматология. – 2022. – № 1. – C. 54–59. DOI: 10.17116/anaesthesiology202201154.

5. Медведева Л. А., Загорулько О. И., Белов Ю. В., Пешкова О. П. Нейрокогнитивное и нейропсихологическое тестирование в кардиохирургии // Хирургия. Журнал им. Н. И. Пирогова. – 2013. – № 2. – С. 80–90.

6. Неймарк М. И., Шмелев В. В., Рахмонов А. А., Титова З. А. Этиология и патогенез послеоперационной когнитивной дисфункции (обзор) // Общая реаниматология. – 2023. – Т. 19, № 1. – С. 60–71. DOI: 10.15360/1813-9779-2023-1-2202.

7. Овезов А. М., Князев А. В., Пантелеева М. В. и др. Послеоперационная энцефалопатия: патофизиологические и морфологические основы профилактики при общем обезболивании // Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. – 2015. – Т. 7, № 2. – С. 61–66.

8. Оловников А. М. Принцип маргинотомии в матричном синтезе полинуклеотидов // Докл. Акад. Наук. – 1971. – Т. 201. – С. 1496–1499.

9. Спивак И. М., Жекалов А. Н., Спивак Д. Л. и др. Роль полиморфных вариантов гена нейротрофического фактора bdnf в процессах активной адаптации к экстремальным условиям и предполагаемой индивидуальной продолжительности жизни // Известия Российской военно-медицинской академии. – 2023. – Т. 42, № 3. – С. 293–301.

10. Andreu-Sánchez S., Aubert G., Ripoll-Cladellas A. et al. Genetic, parental and lifestyle factors influence telomere length // Commun Biol. – 2022. – Vol. 5, № 1. – C. 565. DOI: 10.1038/s42003-022-03521-7.

11. Arsenis N. C., You T., Ogawa E. F. et al. Physical activity and telomere length: Impact of aging and potential mechanisms of action // Oncotarget. – 2017. – Vol. 8, № 27. – P. 45008–45019. DOI: 10.18632/oncotarget.16726.

12. Ayora M., Fraguas D., Abregú-Crespo R. et al. Leukocyte telomere length in patients with schizophrenia and related disorders: a meta-analysis of case-control studies // Mol Psychiatry. – 2022. – Vol. 27, № 7. – P. 2968–2975. DOI: 10.1038/s41380-022-01541-7.

13. Bazaz M. R., Balasubramanian R., Monroy-Jaramillo N. et al. Linking the triad of telomere length, inflammation, and gut dysbiosis in the manifestation of depression // ACS Chem Neurosci. – 2021. – Vol. 12, № 19. – P. 3516–3526. DOI: 10.1021/acschemneuro.1c00457.

14. Blackburn E. H., Epel E. S., Lin J. Human telomere biology: A contributory and interactive factor in aging, disease risks, and protection // Science. – 2015. – Vol. 350, № 6265. – P. 1193–1198. DOI: 10.1126/science.aab3389.

15. Cheng F., Carroll L., Joglekar M.V. et al. Diabetes, metabolic disease, and telomere length // Lancet Diabetes Endocrinol. – 2021. – Vol. 9, № 2. – P. 117–126. DOI: 10.1016/S2213-8587(20)30365-X.

16. Cole J. H., Marioni R. E., Harris S. E. et al. Brain age and other bodily ‘ages’: implications for neuropsychiatry // Mol Psychiatry. – 2019. – Vol. 24, № 2. – P. 266–281. DOI: 10.1038/s41380-018-0098-1.

17. Cortez Cardoso Penha R., Smith-Byrne K., Atkins J. R. et al. Common genetic variations in telomere length genes and lung cancer: a Mendelian randomisation study and its novel application in lung tumour transcriptome // Elife. – 2023. – Vol. 12. – e83118. DOI: 10.7554/eLife.83118. PMID: 37079368; PMCID: PMC10118386.

18. De Lange T. Shelterin-mediated telomere protection // Annu Rev Genet. – 2018. – Vol. 23, № 52. – P. 223–247. DOI: 10.1146/annurev-genet-032918-021921.

19. De Meyer T., Nawrot T., Bekaert S. et al. Telomere length as cardiovascular aging biomarker: JACC Review Topic of the Week // J Am Coll Cardiol. – 2018. – Vol. 72, № 7. – P. 805–813. DOI: 10.1016/j.jacc.2018.06.014.

20. Debette S., Schilling S., Duperron M. G. et al. Clinical significance of magnetic resonance imaging markers of vascular brain injury: a systematic review and meta-analysis // JAMA Neurol. – 2019. – Vol. 76, № 1. – P. 81–94. DOI: 10.1001/jamaneurol.2018.3122.

21. Demanelis K., Jasmine F., Chen L. S. et al. Determinants of telomere length across human tissues // Science. – 2020. – Vol. 369, № 6509. – eaaz6876. DOI: 10.1126/science.aaz6876.

22. Dorajoo R., Gurung R. L., Li Z. et al. Loci for human leukocyte telomere length in the Singaporean Chinese population and trans-ethnic genetic studies // Nat Commun. – 2019. – Vol. 10, № 1. – P. 2491. DOI: 10.1038/s41467-019-10443-2.

23. Epel E. S., Prather A. A. Stress, telomeres, and psychopathology: toward a deeper understanding of a triad of early aging // Annu Rev Clin Psychol. – 2018. – Vol. 14. – P. 371–397. DOI: 10.1146/annurev-clinpsy-032816-045054.

24. Fogle B. M., Tsai J., Mota N. et al. The National Health and resilience in veterans study: a narrative review and future directions // Front Psychiatry. – 2020. – Vol. 11. – P. 538218. DOI: 10.3389/fpsyt.2020.538218.

25. Gampawar P., Schmidt R., Schmidt H. Telomere length and brain aging: A systematic review and meta-analysis // Ageing Res Rev. – 2022. – Vol. 80. – P. 101679. DOI: 10.1016/j.arr.2022.101679.

26. Greider C. W., Blackburn E. H. Identification of a specific telomere terminal transferase activity in Tetrahymena extracts // Cell. – 1985. – Vol. 43, № 2. – P. 405–413. DOI: 10.1016/0092-8674(85)90170-9.

27. Hayflick L. The limited in vitro lifetime of human diploid cell strains // Exp Cell Res. – 1965. – Vol. 37. – P. 614–636. DOI: 10.1016/0014-4827(65)90211-9.

28. Isehunwa O. O., Warner E. T., Spiegelman D. et al. Depression, religiosity, and telomere length in the Study on Stress, Spirituality, and Health (SSSH) // Int J Ment Health Addict. – 2022. – Vol. 20, № 3. – P. 1465–1484. DOI: 10.1007/s11469-020-00455-1.

29. Jergović M., Tomičević M., Vidović A. et al. Telomere shortening and immune activity in war veterans with posttraumatic stress disorder // Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. – 2014. – Vol. 54. – P. 275–283. DOI: 10.1016/j. pnpbp.2014.06.010.

30. Kim T. Y., Kim S. J., Choi J. R. et al. The effect of trauma and PTSD on telomere length: An exploratory study in people exposed to combat trauma // Sci Rep. – 2017. – Vol. 7, № 1. – P. 4375. DOI: 10.1038/s41598-017-04682-w.

31. Kimura M., Cherkas L. F., Kato B. S. et al. Offspring’s leukocyte telomere length, paternal age, and telomere elongation in sperm // PLoS Genet. – 2008. – Vol. 4, № 2. – e37. DOI: 10.1371/journal.pgen.0040037. PMID: 18282113; PMCID: PMC2242810.

32. Lahav Y., Avidor S., Stein J. Y. et al. Telomere length and depression among ex-prisoners of war: the role of subjective age // J Gerontol B Psychol Sci Soc Sci. – 2020. – Vol. 75, № 1. – P. 21–29. DOI: 10.1093/geronb/gby006.

33. Lee Y., Sun D., Ori A.l. et al. 2019. Epigenome-wide association study of leukocyte telomere length Aging (Albany NY). – Vol. 11, № 16. – P. 5876–5894. DOI: 10.18632/aging.102230.

34. Lio D., Scola L., Giarratana R. M. et al. SARS CoV2 infection. The longevity study perspectives Ageing Res Rev. – 2021. – Vol. 67. – P. 101299. DOI: 10.1016/j.arr.2021.101299

35. Mattson M. P., Arumugam T. V. Hallmarks of brain aging: adaptive and pathological modification by metabolic states // Cell Metab. – 2018. – Vol. 27, № 6. – P. 1176–1199. DOI: 10.1016/j.cmet.2018.05.011.

36. Noppert G. A., Feinstein L., Dowd J. B. et al. Pathogen burden and leukocyte telomere length in the United States // Immun Ageing. – 2020. – Vol. 17, № 1. – P. 36. DOI: 10.1186/s12979-020-00206-9.

37. Nordfjäll K., Svenson U., Norrback K. F. et al. Large-scale parent-child comparison confirms a strong paternal influence on telomere length // Eur J Hum Genet. – 2010. – Vol. 18, № 3. – P. 385–9. DOI: 10.1038/ejhg.2009.178.

38. O’Callaghan N. J., Fenech M. A quantitative PCR method for measuring absolute telomere length // Biological Procedures Online. – 2011. – Vol. 13. – P. 3.

39. Sanchez-Vazquez R., Guío-Carrión A., Zapatero-Gaviria A. et al. Shorter telomere lengths in patients with severe COVID-19 disease. Aging (Albany NY). – 2021. – Vol. 13, № 1. – P. 1–15. DOI: 10.18632/aging.202463.

40. Schutte N. S., Malouff J. M., Keng S. L. Meditation and telomere length: a meta-analysis // Psychol Health. – 2020. – Vol. 35, № 8. – P. 901–915. DOI: 10.1080/08870446.2019.1707827.

41. Smith E. M., Pendlebury D. F., Nandakumar J. Structural biology of telomeres and telomerase // Cell Mol Life Sci. – 2020. – Vol. 77, № 1. – P. 61–79. DOI: 10.1007/s00018-019-03369-x.

42. Spivak I., Zhekalov A., Glushakov R. et al. Technologies in a multilingual environment. PCSF 2022. Lecture notes in networks and systems. – Vol 636. Springer, Cham. URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007/ 978-3- 031-26783-3_18 (accessed: 10.06.24).

43. Vasilishina A., Kropotov A., Spivak I. et al. Relative human telomere length quantification by real-time PCR // Methods Mol Biol. – 2019. – Vol. 1896. – P. 39–44. DOI: 10.1007/978-1-4939-8931-7_5. PMID: 30474838.

44. Womersley J. S., Xulu K. R., Sommer J. et al. Associations between telomere length and symptoms of posttraumatic stress disorder and appetitive aggression in trauma-exposed men // Neurosci Lett. – 2022. – Vol. 769. – P. 136388. DOI: 10.1016/j.neulet.2021.136388.