Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

АССОЦИАТИВНАЯ СВЯЗЬ МЕЖДУ НОСИТЕЛЬСТВОМ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНОВ БЕЛКОВ, УЧАСТВУЮЩИХ В ФАРМАКОКИНЕТИКЕ И ФАРМАКОДИНАМИКЕ ИНГАЛЯЦИОННЫХ АНЕСТЕТИКОВ И ФОРМИРОВАНИЕМ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОГО ОТВЕТА

Татжикова К.А. 1 Кантемирова Б.И. 2 Китиашвили И.З. 3 Завадич К.А. 1 Паргесянц К.А. 3 Васильченко А.В. 4
1 Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет)
2 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Астраханский государственный медицинский университет Минздрава России
3 Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы «Городская клиническая больница №15 имени О.М. Филатова Департамента здравоохранения города Москвы»,
4 Уфимский юридический институт МВД РФ
Аннотация. Анестезиологическое сопровождение инвазивных манипуляций является сложным фармакотерапевтическим процессом, во время которого одномоментно и поэтапно вводится целый ряд лекарственных препаратов. В настоящем обзоре проанализированы данные зарубежных и отечественных исследований, оценивающих вклад генетически обусловленной модуляции фармакокинетики и фармакодинамики ингаляционных анестетиков в изменение предсказуемого течения анестезии и достижение адекватной глубины, а также частоту развития нежелательных лекарственных реакций. В качестве потенциально эффективных генетических маркеров для разработки персонифицированных подходов при подборе лекарственных компонентов анестезиологического пособия рассмотрены не только мутации в генах RYR1 и CАCNА1S, ответственных за развитие злокачественной гипертермии, но и полиморфизм гена MTHR, имеющий ассоциацию с гипергомоцистеинемией, риском кардио- и нейроваскулярных побочных реакций при анестезии закисью азота. Определен потенциал выявления полиморфизма генов GRIN1 и GRIN2A как мишени многих ингаляционных анестетиков, что отражается и на эффектах совместно применяемых препаратов. Продемонстрирована необходимость дальнейших исследований по внедрению генетического скрининга в предоперационную подготовку плановых пациентов перед анестезиологическим пособием в виде комбинированной общей анестезии или тотальной внутривенной анестезии с целью индивидуализации подбора компонентов и повышения эффективности и безопасности пособия.
фармакогенетика
анестезиология
ингаляционные общие анестетики
персонализация анестезии
1. Hashimoto D.A., Witkowski E., Gao L., Meireles O., Rosman G. Artificial Intelligence in Anesthesiology: Current Techniques, Clinical Applications, and Limitations // Anesthesiology. 2020. Vol. 132. Р. 379-394.
2. Гусаров В.Г. Безопасность пациента как основа стратегии развития службы анестезиологии и реаниматологии Пироговского центра // Вестник НМХЦ им. Н.И. Пирогова. 2022. Т.17. № 4(2). C. 4-12.
3. Полушин Ю.С. Анестезиологическое обеспечение оперативных вмешательств, перевязок и сложных диагностических и лечебных манипуляций: методические рекомендации. М.: Медицина. 2019. 87 c.
4. Goetz L.H., Schork N.J. Personalized medicine: motivation, challenges, and progress // Fertil Steril. 2018. Vol. 109. Р. 952-963.
5. Tatzhikova K. The significance of pharmacogenetic testing for better anaesthetic outcom and less surgical stress. Literature review // Archiv Euromedica. 2020. Vol. 10. P. 112-117.
6. Сумин С.А., Руденко М.В., Бородинов И.М. Методические рекомендации «Анестезиологическое обеспечение оперативных вмешательств, перевязок и сложных диагностических и лечебных манипуляций». М.: Медицина. 2019. 87 с.
7. Морозов А.М. Сравнительная характеристика ингаляционных и неингаляционных анестетиков в рамках анестезиологического пособия при общей анестезии // Тверской медицинский журнал. 2021. № 4. С. 17-24.
8. Hemmings H.C., Egan T.D. Pharmacology and Physiology for Anesthesia, 2nd Edition // Elsevier. 2018. Р. 994.
9. Hong K. Metabolism of nitrous oxide by human and rat intestinal contents // Anesthesiology. 1980. Vol. 52. Р. 16-19.
10. Nagele P. A common gene variant in methionine synthase reductase is not associated with peak homocysteine concentrations after nitrous oxide anesthesia // Pharmacogenet Genomics. 2009. Vol.19. №5. Р. 325-329.
11. Супонева Н.А. Неврологические осложнения и патогенетическая терапия при хронической интоксикации закисью азота («веселящий газ») у посетителей ночных клубов // Нервно-мышечные болезни. 2020. Т.10. № 3. С. 49–62.
12. Лифанов А.Д. Ассоциация полиморфизмов генов MTHFR, MTR и MTRR с развитием гипергомоцистеинемии у спортсменов // Ученые записки университета им. П.Ф. Лесгафта. 2013. Т. 8. №102. С. 98-101.
13. Ларина Т.Н., Супрун С.В. Фолатный цикл: патогенетические механизмы осложнений беременности (литературный обзор) // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2018. Т. 70. С. 113-120.
14. Полушин А.Ю. Гипергомоцистеинемия – предиктор тяжести инсульта на фоне обширности повреждения мозгового вещества // Вестник Российской Военно-медицинской академии. 2013. Т. 4. № 44. С. 89-94.
15. Левашова О.А., Баранова Н.И., Золкорняев И.Г. Исследование взаимосвязи аллельного полиморфизма генов ренин-ангиотензиновой системы, синтазы оксида азота и фолатного цикла с тяжестью ишемического инсульта // Казанский медицинский журнал. 2018. Т. 99. №3. С. 404-408.
16. Spahn D.R., Schoenrath F., Spahn G.H., Seifert B., Stein P., Theusinger O.M., Kaserer A., Hegemann I., Hofmann A., Maisano F., Falk V. Effect of ultra-short-term treatment of patients with iron deficiency or anaemia undergoing cardiac surgery: a prospective randomised trial // Lancet. 2019. Vol. 393(10187). С. 2201-2212.
17. Sprung J. Anesthesia With and Without Nitrous Oxide and Long-term Cognitive Trajectories in Older Adults // Anesth Analg. 2020. Vol. 131. №2. Р. 594-604.
18. Myles P.S. ANZCA Trials Group. Nitrous oxide and perioperative cardiac morbidity (ENIGMA-II) Trial: rationale and design // Am Heart J. 2009. Vol. 157. №3. Р. 488-494.
19. Jevtović-Todorović V. Nitrous oxide (laughing gas) is an NMDA antagonist, neuroprotectant and neurotoxin // Nat Med. 1998. Vol. 4. Р. 460–463.
20. Zambrano P., Suwalsky M., Jemiola-Rzeminska M., Strzalka K. Studies on the interaction of NMDA receptor antagonist memantine with cell membranes: A mini-review // Chem Biol Interact. 2011. Vol. 283. Р. 47-50.
21. Потиевская В.И. Современные представления о механизмах действия ксенона на организм человека // Доктор.Ру. 2017. Т. 6. С. 55-59.
22. Maze M., Laitio T. Neuroprotective Properties of Xenon // Mol Neurobiol. 2020. Vol. 57. Р. 118-124.
23. Mori F. Genetic variants of the NMDA receptor influence cortical excitability and plasticity in humans // J Neurophysiol. 2011. Vol. 106. №4. Р. 1637-1643.
24. Клигуненко Е.Н., Халимончик В.В. Роль кетамина в периоперационном обезболивании (обзор) // МНС. 2017. Т. 5. № 84. С. 31-37.
25. Волков С.Г., Верещагин Е.И., Лебедева М.Н. Нейропротекция кетамином // Современные проблемы науки и образования. 2022. № 3. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=31809 (дата обращения: 03.04.2024). DOI: 10.17513/spno.31809.
26. Meshkat S. Pharmacogenomics of ketamine: A systematic review // J. Psychiatr Res. 2021. Vol. 145. P.27-34.
27. Боброва О.П. Опиоид-индуцированная гипералгезия у пациентов с хроническим болевым синдромом онкологического генеза // Российский онкологический журнал. 2018. Т. 23. № 2. С.107-112
28. Колесников Ю.А. Центральные и периферические механизмы мю-опиоидной анальгезии и толерантности // Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2020. Т. 17. №1. С.9-20.
29. Боброва О.П. Влияние полиморфизма генов биотрансформации опиоидных анальгетиков на восприятие боли и безопасность фармакотерапии // Анестезиология и реаниматология. 2017. Т. 62. №6. С. 468-473.
30. Aroke E.N., Crawford S.L., Dungan J.R. Pharmacogenetics of Ketamine-Induced Emergence Phenomena: A Pilot Study // Nurs Res. 2017. Vol. 66. №2. Р.105-114.
31. Fan N. GRIN2B Gene Polymorphism in Chronic Ketamine Users // Am J Addict. 2020. Vol. 29. №2. Р. 105-110.
32. Li Y. The CYP2B6*6 allele significantly alters the N-demethylation of ketamine enantiomers in vitro // Drug Metab Dispos. 2013. Vol. 41. №6. Р. 1264-1272.
33. Li Y. Somogyi A.A. CYP2B6*6 allele and age substantially reduce steady-state ketamine clearance in chronic pain patients: impact on adverse effects // Br. J. Clin. Pharmacol. 2015. Vol. 80. №2. Р. 276-284.
34. Лазарев В.В. Анестезия галотаном у детей: все еще актуально? // Российский вестник детской хирургии, анестезиологии и реаниматологии. 2019. Т. 9. № 3. С. 58-64.
35. Тухватуллина Р.Р., Матинян Н.В. Злокачественная гипертермия (обзор литературы) // Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2023. Т. 20. №2. С. 78-84.
36. Киреев С.С., Бериашвили О. С. Злокачественная гипертермия // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2018. №2. С. 33-41.
37. Kaur H., Katyal N., Yelam A., Kumar K., Srivastava H., Govindarajan R. Malignant Hyperthermia // Mo Med. 2019. Vol. 116. Р. 154-159.
38. Biancalana V. A recurrent RYR1 mutation associated with early-onset hypotonia and benign disease course // Аcta neuropathol commun. 2021. Vol. 9. Р. 155.
39. Yang L., Luo W., Zhang Q., Hong S., Wang Y., Liang G., Samorodov A.V., Pavlov V.N., Chattipakorn N. Cardamonin inhibits LPS-induced inflammatory responses and prevents acute lung injury by targeting myeloid differentiation Factor 2 // Phytomedicine. 2021. Vol. 93. Р. 153785.
40. Luo W., Chen X., Ye L. Kaempferol attenuates streptozotocin-induced diabetic nephropathy by downregulating traf6 expression: the role of traf6 in diabetic nephropathy // Journal of Ethnopharmacology. 2021. Vol. 268. Р. 113553.
41. Njoku D. Biotransformation of halothane, enflurane, isoflurane, and desflurane to trifluoroacetylated liver proteins: association between protein acylation and hepatic injury // Anesth Analg. 1997. Vol. 84. №1. Р. 173-178.
42. Самородов А.В., Золотухин К.Н., Заболотский Д.В. Особенности тромбоэластографического профиля пациентов с COVID-19 в условиях ОРИТ // Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2020. Т. 17. № 6. С. 39-44.
43. Bishop B. A prospective study of the incidence of drug-induced liver injury by the modern volatile anaesthetics sevoflurane and desflurane // Aliment Pharmacol Ther. 2019. Vol. 49. №7. Р. 940-951.
44. Zhao S. Study of the Association of Single Nucleotide Polymorphisms in Candidate Genes With Sevoflurane // J Clin Pharmacol. 2023. Vol. 63. №1. Р. 91-104.
45. Ramroop R., Hariharan S., Chen D. Delirium do despertar após anestesia com sevoflurano em adultos: estudo observacional prospectivo [Emergence delirium following sevoflurane anesthesia in adults: prospective observational study] // Braz J Anesthesiol. 2019. Vol. 69. №3. Р. 233-241.
46. Nair A. Farmacogenômica do sevoflurano: papel no delirium do despertar [Pharmacogenomics of sevoflurane: role in emergence delirium] // Braz J Anesthesiol. 2019. Vol. 69. № 4. Р. 423.
47. Камилов Ф.Х., Тимирханова Г.А., Самородов А.В. Поиск активных соединений среди производных азотсодержащих гетероциклов, влияющих на систему гемостаза // Фундаментальные исследования. 2011. № 3. С. 66-70.
48. Nishikawa K., Harrison N.L. The actions of sevoflurane and desflurane on the gamma-aminobutyric acid receptor type A: effects of TM2 mutations in the alpha and beta subunits // Anesthesiology. 2003. Vol. 99. №3. Р. 678-684.
49. Zhao S. Electroencephalogram Signatures of Agitation Induced by Sevoflurane and Its Association With Genetic Polymorphisms // Front Med (Lausanne). 2021. Vol. 8. Р. 678185.
50. Путанов М.А. Влияние ингаляционной анестезии десфлураном и севофлураном на когнитивную функцию после аортокоронарного шунтирования на работающем сердце // Анестезиология и реаниматология. 2018. Т. 63. №6. С. 44-52.

Современное общество озабочено гарантированной безопасностью медицинских манипуляций и медикаментозных воздействий, которая является одним из значимых направлений, определяющих развитие медицины в целом и анестезиологии в частности. С этих позиций анестезиологическое обеспечение высокотравматичных манипуляций является сложным фармакотерапевтическим процессом, во время которого одномоментно и поэтапно вводится целый ряд лекарственных препаратов. При этом каждый компонент обладает своей совокупностью побочных эффектов и в то же время может оказывать влияние на эффективность других составляющих комбинации [1; 2]. Главная цель анестезиологического пособия (АП), заключающаяся в обеспечении необходимого уровня седации, нейропротекции, обезболивания, миоплегии, в уменьшении хирургического стресс-ответа и периоперационной дисфункции органов и систем, достигается путем применения лекарственных препаратов из различных фармакологических групп, фармакокинетика и фармакодинамика которых имеют общие точки соприкосновения, что создает предпосылки для изменения предсказуемости течения анестезии и достижения оптимальной глубины наркоза при стандартных дозировках, а также для увеличения частоты возникновения нежелательных лекарственных реакций (НЛР) [3].

Цель исследования – проанализировать по данным литературы ассоциацию между носительством полиморфизма генов белков, участвующих в фармакокинетике и фармакодинамике ингаляционных анестетиков, и индивидуальным фармакологическим ответом на общее обезболивание с применением этих препаратов.

Материалы и методы исследования. Проведен поиск отечественной и зарубежной литературы на русском и английском языках в базах данных Medline/PubMed, РИНЦ/eLibrary, КиберЛенинка (CyberLeninka) и PharmGKB. В анализ включались монографии, обзоры литературы, оригинальные исследования, клинические случаи. Глубина поиска литературных источников варьировала с 1980 по 2023 г.

Для осуществления и контроля современного мультимодального АП используются системы компьютерного мониторинга, моделирования и управления физиологическими процессами [2]. Однако их достаточная эффективность невозможна без учета индивидуальной изменчивости реакции пациента, связанной с генетическим полиморфизмом белков на этапе фармакокинетики и фармакодинамики лекарственных препаратов и фенотипическими особенностями больного. Эти две составляющие – модифицируемые и немодифицируемые признаки - обуславливают вариабельность результатов пособия в 20-95% случаев, что сопровождается «недостаточностью анестезии», появлением или увеличением частоты побочных и токсических эффектов используемых препаратов, возникновением отдаленных негативных последствий, в том числе в виде послеоперационной когнитивной дисфункции (ПОКД) [4; 5]. Вышеперечисленные факты служат предпосылкой для введения методов генетического тестирования в предоперационную подготовку пациентов с планируемой комбинированной общей или тотальной внутривенной анестезией для персонификации и индивидуализации подбора лекарственных компонентов и их дозировок [3].

Для проведения полноценной общей анестезии и обеспечения хирургического доступа необходимо учесть много компонентов: анальгезия, седация, миорелаксация и система мер «интенсивной терапии интраоперационного периода», направленных на поддержание работы систем жизнеобеспечения; инфузионная и вазопрессорная терапия, антибиотикопрофилактика и прочее. Таким образом, подбор лекарственных компонентов для конкретной анестезии может быть весьма вариабельным и трудоемким процессом [6]. Но наиболее значимыми составляющими, позволяющими обеспечить условия проведения хирургического вмешательства, являются ингаляционные и неингаляционные анестетики [7].

Растет доказательная база объяснения механизмов развития многих клинических эффектов ингаляционных анестетиков изменением активности ионных каналов нейронов, рецепторов быстрых синаптических нейротрансмиттеров (никотиновых, ацетилхолиновых, гамма-аминомасляных ГАМКА- и глутаматных рецепторов). Ряд данных свидетельствует о подверженности генетическому полиморфизму генов, кодирующих эти структуры, что отражается на их функции и фармакодинамике взаимодействующих с ними средств [8].

В современной анестезиологической практике в качестве газообразных анестетиков используются закись азота и ксенон, но кинетика этих средств практически исключает влияние на их метаболизм. Азота закись лишь на 0,01% метаболизируется в кишечнике, восстанавливаясь под действием анаэробных бактерий. При наличии дисбактериоза, вызванного периоперационной антибиотикотерапией, возможно нарушение восстановительных процессов и развитие токсичности [9].

В плане изучения генетической изменчивости действия препарата важным является обнаружение факта взаимосвязи между мутациями в гене метилентетрагидрофолатредуктазы (MTHFR) (677C>T, 1298A>C), вызывающими повышение концентрации гомоцистеина в плазме крови, и летальными исходами после анестезии закисью азота вследствие периоперационных ишемических осложнений [10].

Закись азота способна окислять кобальт, входящий в состав кобаламина, и вызывать необратимую инактивацию витамина В12. В свою очередь данный витамин, являясь кофактором фермента метионинсинтазы, участвует в переносе метильной группы гомоцистеину с образованием метионина. Фермент MTHR также является необходимым участником реметелирования гомоцистеина, восстанавливая 5,10 метилентетрафидрофалат до 5-метилтетрагидрофолата, который несет на себе необходимую для переноса метильную группу. Таким образом, нарушение функции кобаламина при недостаточной активности фермента MTHR приводит к снижению синтеза тетрагидрофолата и увеличению уровня гомоцистеина [11; 12].

Замена цитозина на тимин в позиции 677 гена MTHFR сопровождается заменой аланина на валин в апобелке фермента и снижением его активности до 35% от среднего значения. Исследования отмечают эти изменения как наиболее распространенную генетически обусловленную причину гипергомоцистеинемии (ГГ), имеющей многокомпонентное патогенетическое действие [13].

Полушин А.Ю. с соавторами, а также ряд других исследователей определяют ГГ как значимый фактор риска развития тромбозов и ишемических событий. Они связывают тромбогенное действие гомоцистеина с рядом факторов, таких как нарушение синтеза простагландина I2, активация проакселерина, снижение активности протеина С, ингибирование процесса взаимодействия тканевого активатора плазминогена с эндотелиальными клетками. ГГ также ассоциирована со снижением синтеза эндотелий релаксирующего фактора, индукцией тканевого фактора и стимуляцией пролиферации гладкомышечных клеток. Все эти факторы провоцируют гиперагрегацию и тромботические осложнения. Полиморфный вариант гена MTHFR с заменой аденина на цитозин в позиции 1298 (А1298С), по данным Полушина А.Ю., не сопровождается повышением уровня гомоцистеина в крови. ГГ, снижение концентрации фолатов и активности фермента MTHFR развивается у гетерозиготных носителей аллелей 677Т и 1298С [14].

Пол С. Майлз с соавторами не ставили целью определение генетических основ, объясняющих влияние анестезии закисью азота на уровень гомоцистеина в плазме крови и функцию эндотелия. Но в результате проведенного исследования также пришли к выводу, что применение закиси существенно увеличивает дисфункцию эндотелия, приводит к повышению уровня гомоцистеина в послеоперационном периоде и снижению дилатации, опосредованной потоком, и может быть фактором риска послеоперационных сердечно-сосудистых осложнений [15].

Негель П. с соавторами опубликовали данные, свидетельствующие о достоверном трехкратном увеличении уровня гомоцистеина в крови после анестезии закисью азота у пациентов с гомозиготной мутацией MTHFR 677C>T или 1298A>C, однако не обнаружили убедительной связи с увеличением частоты послеоперационного повышения сердечного тропонина I по сравнению с пациентами дикого типа и гетерозиготными пациентами.

Повышение кардиоваскулярного риска и риска развития цереброваскулярных поражений при ГГ составляет соответственно 70% и 150%. Полиморфизм C677T гена MTHFR достоверно связан с тяжёлым течением острой ишемии мозга. Необходимо дальнейшее изучение корреляции летальности пациентов с мутациями MTHFR после анестезии закисью азота с фатальными неврологическими нарушениями, ишемическим инсультом [15].

В работах Супоневой Н.А. и других освещено влияние длительной экспозиции закиси азота, которая приводит к аплазии костного мозга, агранулоцитозу, ослабляет иммунологическую резистентность организма [11]. Но при наличии уже имеющегося субклинического дефицита витамина В12, а также у пациентов с дефицитом функции фермента MTHFR, риск возрастает, неврологическая симптоматика может возникнуть даже после однократного применения препарата в качестве средства для общей анестезии. Особенно заметно проявление токсичности закиси азота при операциях продолжительностью более шести часов. Таким пациентам рекомендуется предоперационный прием витамина В12 и фолиевой кислоты либо отказ от использования закиси азота в качестве компонента общей анестезии [16].

Высказываются предположения о том, что закись азота может способствовать нейрокогнитивной дисфункции у молодых и пожилых людей. Но параллельно в прекращенном исследовании ENIGMAII сообщалось о нейропротективном значении закиси азота при комбинированной ингаляционной анестезии, возможно, связанном с уменьшением доз других компонентов анестезии, в т.ч. негазообразных ингаляционных анестетиков [17; 18]. По опубликованным в литературе данным нет возможности сделать заключение о частоте развития послеоперационной когнитивной дисфункции у пациентов с модификацией гена MTHFR после операций с использованием закиси азота в качестве ингаляционного анестетика и ее связи с риском ГГ, это требует дальнейшего исследования.

Механизм действия закиси азота, как и ряда других общих анестетиков (ксенон, кетамин), на сегодняшний день объясняют проявляемым препаратом антагонизмом с N-метил-D-аспартатными (NMDA) рецепторами. В анестезиологических концентрациях азота закись ингибирует ионные токи и эксайтотоксическую нейродегенерацию, опосредуемую через NMDA-рецепторы. При этом анестетик вызывает нейротоксические побочные эффекты, гистологически подтверждённые феноменом лезий Олни в экспериментах на животных, которые могут быть предотвращены препаратами, усиливающими ГАМК-эргическое ингибирование [19].

Благоприятные показатели безопасности препарата могут быть объяснены обычно используемыми низкими концентрациями и тем фактом, что он часто назначается в комбинации с ГАМК-эргическими анестетиками, нейтрализующими его нейротоксический потенциал. В доступных литературных источниках отсутствуют данные о влиянии полиморфизма генов, кодирующих субъединицы NMDA-рецептора, на эффективность анестезии закисью азота, ее нейротоксические свойства и взаимодействие с другими компонентами анестезии [20].

Инертный газ ксенон как ингаляционный анестетик имеет безопасный сердечно-сосудистый и органопротекторный профиль, эффективен в качестве нейропротектора [21]. Ксенон используется для проведения контролируемой и безопасной процедуры с быстрым восстановлением сознания, но не получил широкого распространения в клинике в связи с высокой стоимостью и летальными исходами в случае бесконтрольного применения и формирования зависимости. В настоящее время механизм действия ксенона трактуется через его способность проявлять антагонизм к глициновому участку глутаматергического NMDA-рецептора, препятствуя его стимуляции возбуждающими аминокислотами. А поскольку NMDA-рецепторы также участвуют в апоптозе клеток нервной ткани, то данный механизм имеет значение не только для индукции анестезии, но и для нейропротекции [21; 22]. Ксенон предотвращает приток кальция через стимулированный NMDA-рецептор, изменяя выработку оксида азота (NO) и перекисное окисление липидов клеточной мембраны. Генетический полиморфизм структур NMDA-рецепторного комплекса изучен при ряде неврологический заболеваний, однако влияние однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) rs 1126442 гена GRIN1и rs 1969060 гена GRIN2A, кодирующих субъединицы NR1 и NR2 NMDA-рецепторного комплекса, на синаптическую функцию при наркозе не имеет значимых литературных представлений [23]. Можно предположить изменение фармакодинамических свойств препарата при одновременном сочетании ксеноновой анестезии с другими группами глутаматергических средств (нейролептики, аналгетики) у лиц, имеющих полиморфные аллели этих генов. Данная гипотеза требует дальнейшего изучения [18].

Диссоциативный внутривенный анестетик кетамин также является неконкурентным антагонистом, ингибитором гидрофобного домена рецепторов NMDA, который блокирует возбуждающие эффекты глутамата, предотвращая поток ионов, особенно кальция, и ослабляя глутамат-опосредованные ноцицептивные ответы в нейронах задних рогов [24; 25]. Наличие нейротоксического и нейропротективного эффектов у кетамина создает интересное сочетание, они варьируются в зависимости от дозы и кумулятивного эффекта препарата с течением времени и от состояния мозга (отсутствия или наличия исходных повреждений) во время введения [20; 25]. Молекулярный механизм кетамина не ограничивается взаимодействием с рецептором NMDA, несколько исследований указывают на модуляцию ряда рецепторных систем, включая опиоидные, холинергические и дофаминергические рецепторы [24].

Активация кальмодулин-зависимой протеинкиназы II (CaMKII), протеинкиназы C и NO-синтазы, связанная со стимуляцией NMDA-рецепторов, увеличивает приток кальция, натрия. Повышение внутриклеточного уровня Ca2+ способствует синтезу и секреции нейротрансмиттеров и других модуляторов боли, которые дополнительно способствуют повышенной возбудимости нейронов, снижает порог восприятия нейронами повреждающей информации, в том числе передаваемой миелиновыми волокнами, которая обычно не вызывает боли (прикосновение и вибрация). Т.е. приводит к возникновению аллодинии и гипералгезии [26]. Эти эффекты также могут наблюдаться на фоне применения различных препаратов, наиболее распространенной считается гипералгезия, вызванная опиоидами. Вызванные опиоидами гипералгезия и аллодиния вместе с толерантностью к опиоидам, физической и психологической зависимостью являются основными проблемами, ограничивающими эффективность хронической опиоидной терапии [27]. Перекрестная регуляция между опиоидными рецепторами и рецепторами NMDA в одном и том же постсинаптическом нейроне может способствовать как опиоид-индуцированной гипералгезии, так и толерантности к опиоидам, так как повышение уровня внутриклеточного Са2+ инициирует каскад фосфорилирования белков, что в конечном итоге приводит к десенсибилизации опиоидных рецепторов и к снижению чувствительности к опиоидам. Таким образом, опосредованный рецептором NMDA приток Ca2+ играет фундаментальную роль в развитии невропатической боли и действиях опиоидов. Соответственно, кетамин как ингибитор ионного канала проявляет анальгетическую и опиоидсберегающую активность [28].

Одним из часто используемых анальгетических компонентов анестезии является синтетический опиоидный препарат фентанил, N-деметилирование которого происходит в печени при участии полисубстратного фермента метаболизма CYP3A4, имеющего полиморфные варианты с разной функциональной активностью. Несколько исследований in vitro и in vivo показали, что вариант CYP3A4*1G ассоциирован со сниженной скоростью метаболизма фентанила и значительно более низким потреблением по сравнению с пациентами с аллелями дикого типа, что следует учитывать при подборе дозы для адекватного обезболивания [29]. Изучение опиоидсберегающей активности кетамина и других антагонистов NMDA-рецепторов в отношении концентраций и частоты НЛР фентанила у лиц с полиморфными аллелями CYP3A4 со сниженной метаболической активностью не имеет освещения в доступных литературных источниках.

Для кетаминового наркоза характерно возникновение галлюцинаций во время анестезии и при пробуждении. До 55% пациентов, которым вводят кетамин, испытывают феномены возникновения, которые близко имитируют шизофрению и повышают риск травм. Имеются данные, связывающее эти проявления, их выраженность и значимость для развития психической патологии с полиморфизмом гена GRIN2B (rs1805502, rs7301328, rs890 и rs1806201) [30; 31].

Кетамин метаболизируется в печени до норкетамина путем печеночного CYP2B6 и CYP3A4-опосредованного N-деметилирования, причем первичный метаболит пролонгирует действие препарата, возможно, также проявляя антагонизм с NMDA-рецептором. Генетический полиморфизм данных энзимов не имеет убедительных доказательств влияния на эффективность и безопасность действия препарата [32]. Однако исследования назначений кетамина при хронической боли продемонстрировали, что аллель CYP2B6*6 связан со значительным снижением метаболизма ЛВ in vitro и, следовательно, может влиять на клиренс. Этот факт можно связать с выводами некоторых исследователей о том, что нейропротективные и токсические эффекты фармакологического агента имеют дозозависимый характер, но токсическое действие кетамина чаще проявляется у лиц, имеющих генетически обусловленный замедленный тип метаболизма [25; 33].

Из фторсодержащих испаряемых ингаляционных анестетиков в клиническую практику были внедрены галотан, изофлуран, энфлуран, десфлуран и севофлуран. Но использование галотана минимизировано, вопрос его дальнейшего применения все еще остается неоднозначным [19]. Наиболее известная генетически обусловленная НЛР на анестезию галотаном и в меньшей степени другими фторированными углеводородами в сочетании с деполяризующими миорелаксантами - это злокачественная гипертермия (ЗГ), связанная с мутациями в генах RYR1 кальциевого канала саркоплазматического ретикулума и CАCNА1S, кодирующего альфа-субъединицу потенциалзависимого кальциевого канала L-типа [34]. Данная патология имеет частоту встречаемости 1 на 10000 анестезий у детей и 50000 анестезий у взрослых, но при тяжелой форме течения имеет потенциальную угрозу жизни пациента вследствие полиорганной недостаточности даже при проведении соответствующих терапевтических мероприятий. В 90-х годах прошлого века была доказана полиэтиологичность этого осложнения [35].

В настоящее время молекулярно-генетическое исследование не рассматривается как скрининговый метод для обнаружения лиц с предрасположенностью к ЗГ [36]. Помимо выяснения семейного и индивидуального анестезиологического анамнеза, рекомендовано проведение общепризнанного галотан-кофеинового теста и теста кальций-индуцированного кальциевого выброса, предложенного в Японии [37]. Диагностика ЗГ на основе анализа мутаций генов RYR1 и CACNA1S затруднена вследствие ряда причин, таких как отсутствие доминирующей причинной мутации и большое количество экзонов в каждом из исследуемых генов. У человека имеется более 200 полиморфных аллелей генов с потенциальным значением для развития ЗГ при воздействии триггерных препаратов во время анестезии. Но при этом некоторые из этих аллельных вариантов в итоге представляют собой точечные замены нуклеотидов без изменения функциональной активности кодируемого белка [38].

Другие используемые в настоящее время анестетики из группы летучих жидкостей, являясь доказанными триггерами злокачественной гипертермии, но имеют статистически значимую временную задержку развития осложнения. Эти клинические отличия могут быть связаны с различной способностью высвобождать кальций, что подтверждается значительно меньшим выделением кальция саркоплазмой под воздействием севофлурана и десфлурана в сравнении с соответствующими концентрациями галотана [39]

Еще одним широко известным побочным эффектом летучих анестетиков является их гепатотоксичность. Галотан, энфлуран, изофлуран и десфлуран метаболизируются в печени с участием цитохрома Р-450 2E1 (CYP2E1) и образуют трифторацетилированные компоненты, некоторые из них могут быть иммуногенными. Тяжесть гепатотоксичности связана со степенью, в которой они подвергаются метаболизму в печени этим цитохромом: галотан метаболизируется наиболее интенсивно, затем метоксифлуран, севофлуран, энфлуран, изофлуран и десфлуран по убывающей. В некоторых публикациях токсичность севофлурана отрицается, поскольку он не метаболизируется до трифторацетильных соединений [40]. Ацильные метаболиты летучих анестетиков могут ковалентно связываться с печеночными белками, выступая в качестве антигенов, с этим связывают и перекрестную сенсибилизацию к этим препаратам [41]. Менее 1% галотана метаболизируется восстановительным путем, который может катализироваться CYP2A6 и CYP3A4, до летучих метаболитов 2-хлор-1,1-дифторэтена (CDE) и 2-хлор-1,1,1-трифторэтана (CTE) [42]. Однако с восстановительным метаболизмом галотана также связывают возникновение более распространённой легкой формы гепатита с повышенным уровнем трансаминаз и самоограничивающимися симптомами, спровоцированной влиянием генетических факторов или сниженной оксигенацией печени. Редкая молниеносная форма с острой фатальной печеночной недостаточностью, в большинстве случаев приводящая к летальному исходу, скорее всего имеет иммунологический характер. Печеночный метаболизм и риск гепатита у других летучих анестетиков существенно ниже (изофлуран 0,17%, десфлуран 0,01%, севофлуран 1-5%, энфлуран 2,4% метаболизируется в печени). Севофлуран не продуцирует ацилированных белковых соединений, основной продукт распада севофлурана под действием оснований - это нефротоксичный виниловый эфир (соединение А) [43].

Варьируемая восприимчивость индивидуумов к севофлурану также может быть объяснена полиморфизмом в генах, участвующих в его фармакокинетике и фармакодинамике. Полиморфизмы KCNK2 rs6686529 G>C, MTRR rs3733784 TT, rs2307116 GG или rs1801394 AA сопровождаются увеличением седативного действия севофлурана у несущих их лиц. Тогда как мутации CYP2E1 rs3813867 G> C и rs2031920 C>T, GABRG1 rs279858 T> C, KCNK3 rs1275988 CC, GRIN2B rs1806201 GG, MTRR rs2307116 G>A и rs1801394 A>G, по данным Shuai Zhao с соавторами, могут свидетельствовать о более высокой чувствительности носителей к депрессивному сердечно-сосудистому эффекту севофлурана. Так, генотипы CC+CG CYP2E1 rs3813867 по результатам этого исследования ассоциированы с более выраженным снижением среднего артериального давления при воздействии севофлурана по сравнению с генотипом GG [44].

В некоторых опубликованных исследованиях приводятся данные о связи нейротоксичности севофлурана, проявляющейся возникновением острого послеоперационного делирия, с генетическим полиморфизмом в этнических популяциях. Ramroop R. сообщает о частоте делирия, равной 11.8%, в качестве значимых факторов риска африканскую этническую принадлежность (p=0,01) [45]. Nair A. продолжил исследование и дал возможное объяснение возникновению бреда после анестезии севофлураном фармакогеномным профилем пациентов [46]. Севофлуран подвергается минимальной элиминации (до 2%) путем биотрансформации, опосредованной ферментом CYP2E1, однако незначительный вклад этого цитохрома может иметь клинические исходы в виде возникновения делирия у пациентов. Определенные преимущества севофлурана способствуют использованию препарата при проведении общей анестезии у детей с помощью популярной методики VIMA, но и при этом способе наблюдаются НЛР препарата в виде возбуждения пациента при индукции в анестезию, развития брадикардии и возникновения ажитации при пробуждении. По данным исследований, частота постнаркозной ажитации у детей при использовании севофлурана и десфлурана примерно одинакова и составляет 25% [47].

Развитие возбуждения при применении галогенированных анестетиков, возможно, связано с генетически модифицированным действием препаратов на рекомбинантные ГАМК (GABA)-рецепторы. Положения Ser270 альфа-1 и альфа-2 субъединиц рецепторного комплекса, но не Asn265 в TM2 бета2 субъединицы, являются критическими для регуляции ГАМК-рецептора севофлураном и десфлураном, а также изофлураном, поскольку они имеют общий участок действия на альфа-субъединицу рецептора [48].

Китайские исследователи, Shuai Zhao и соавторы, предоставили предварительные доказательства того, что генетические полиморфизмы MTRR, гена фермента фолатного цикла метионинсинтазы-редуктазы, также коррелируют с восприимчивостью к возбуждению (p <5,0 × 10-6). Наличие вариантов rs1801394 A>G и/или rs2307116 G>A предсказывало, по их данным, более высокий риск возбуждения, которое характеризуется изменением индекса глубины анестезии, электромиографии, ЧСС и среднего артериального давления, а также высокочастотными пиками на ЭЭГ [49].

Севофлуран и десфлуран могут вызывать повреждение нейронов и последующее развитие ПОКД по тем же закономерностям, что и другие анестетики, т.е. связанное с провоспалительным действием, накоплением белка тау и различными механизмами запрограммированной клеточной гибели [50]. В настоящее время наилучшей стратегией, доступной в клинической практике для минимизации возможного нейротоксического эффекта каждого анестетика, включая севофлуран, является избежание слишком глубокой анестезии и передозировки агента, чему может способствовать тщательная оценка глубины анестезии, включая нейромониторинг. Влияние генетических полиморфизмов ферментов на развитие отдаленных проявлений нейротоксичности в виде развития ПОКД имеет перспективу и требует дальнейшего изучения.

Выводы. Ингаляционные компоненты общей анестезии, несмотря на небольшую долю их метаболизма в печени, имеющего зависимость от активности полиморфных аллелей генов, кодирующих мультисубстратные ферменты системы цитохрома P450, претерпевают существенные изменения их фармакодинамических и фармакокинетических характеристик в результате воздействия других генетически модифицируемых механизмов их действия и взаимодействия с одновременно назначаемыми лекарственными препаратами других фармакологических групп, также являющимися необходимыми компонентами анестезиологического пособия. Предоперационный генетический скрининг по совокупности генов, определенных как наиболее вероятные модуляторы клинической эффективности и безопасности ингаляционных анестетиков, по приведенным выше литературным данным, позволит, на наш взгляд, разработать алгоритмы индивидуального прогноза фармакологического ответа пациента, персонифицировать тактику анестезиологического пособия путем изменения подбора компонентов и режима их назначения с целью достижения оптимального уровня глубины анестезии и более эффективной профилактики НЛР.


Библиографическая ссылка

Татжикова К.А., Кантемирова Б.И., Китиашвили И.З., Завадич К.А., Паргесянц К.А., Васильченко А.В. АССОЦИАТИВНАЯ СВЯЗЬ МЕЖДУ НОСИТЕЛЬСТВОМ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНОВ БЕЛКОВ, УЧАСТВУЮЩИХ В ФАРМАКОКИНЕТИКЕ И ФАРМАКОДИНАМИКЕ ИНГАЛЯЦИОННЫХ АНЕСТЕТИКОВ И ФОРМИРОВАНИЕМ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОГО ОТВЕТА // Современные проблемы науки и образования. – 2024. – № 2. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=33371 (дата обращения: 19.05.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674