RCL_12

Литература

1.Bulgakov M. Baptism by rotation. In: A Country Doctor’s Notebook. Glasgow: William Collins Sons & Co Ltd; 1975.

2.Smith A, Goodwin M, Mort M, Pope C. Expertise in practice: an ethnographic study exploring acquisition and use of knowledge in anaesthesia. British Journal of Anaesthesia 2003;91(3):319-28

3.Sandberg J. Understanding Competence at Work. Harvard Business Review 2001;79(3):24-6.

4.Marton F. Phenomenography - Describing Conceptions of the World Around Us. Instructional Science 1981;10:177-200.

5.Smith AF, Maire PS. Communication skills for anesthesiologists. Canadian Journal of Anaesthesia 1999;56(11):1082-8.

6.Canadian Medical Education Directions for Specialists 2000 Project, Skills for the New Millennium: Report of the Societal Needs Working Group CanMEDS 2000 Project, http://rcpsc.medical.org/english/publications; 1996.

7.Kearney R. Defining professionalism in anaesthesiology. Medical Education 2005;39:769-76.

8.Larsson J, Holmstrom I, Rosenqvist U. Professional artist, good Samaritan, servant and co-ordinator: four ways of understanding the anaesthetist’s work. Acta Anaesthesiologica Scandinavica 2003;47:787-93.

9.Larsson J, Holmstrom I, Lindberg E, Rosenqvist U. Trainee anaesthetists understand their work in different ways: implications for specialist education. British Journal of Anaesthesia 2004;92(3):381-7.

10.Benner P. From Novice to Expert. Excellence and Power in Clinical Nursing Practice. 1984, Addison-Wesley 4: Publishing Company, Menlo Park, California.

11.Klemola UM, Norros L. Analysis of the clinical behaviour of anaesthetists: recognition of uncertainty as a basis for practice. Medical Education 1997;31:449-56.

12.Norros L, Klemola U. Methodological considerations in analysing anaesthetists’ habits of action in clinical situations. Ergonomics 1999;42(11):1521-30.

13.Sandberg J. Understanding the basis for competence development. In: Velde C, editor. International Perspectives on Competence in the Workplace. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers; 2001. p. 9-24.

14.Gaba D. Basic Principles of Crisis Management in Anesthesiology. In: Gaba D, editor. Crisis Management in Anesthesiology. Philadelphia, USA: Churhill Livingstone Inc.; 1994.

15.Marton F, Booth S. Qualitative Differences in Learning. In: Marton F, Booth S, editors. Learning and Awareness.

16.Polanyi M. The Tacit Dimension. 1983, Peter Smith, Gloucester, Mass.

17.Janik A. Tacit Knowledge, Analogy and Metaphor [chapter in English]. In: Erson E, 6berg L, editors. Erfarenhetens rum och v2gar (The room and roads of experience). Tumba Sweden: MSngkulturellt centrum [info@mkc.botkyrka.se]; 2003.

18.Bereiter C, Scardamalia M. Experlike Learners. In: Bereiter C, Scardamalia M, editors. Surpassing Ourselves: an inquiry into the nature and implications of expertise. Chicago and La Salle, Illinois: Open Court Publishing Company; 1993. p. 153-81.

19.Hacker W. Expertkonnen. Erkennen und vermitteln. (Expert knowledge, recognizing it and bringing it about). 1992, Verlag fur Angewandte Psychologie, Gottingen, Germany.

Различия по одному основанию - самый распространенный тип аллельной вариации (рис.2). Эти генетические различия называют однонуклеоидными полиморфизмами (single nucleotide polimorphism - SNP). Человеческий геном включает около 10 миллионов полиморфизмов (с частотой > 1 % в популяции). В случае неравного распределения аллельных вариантов (например, 5% аллелей А и 95% аллелей B), редкая аллель (B) называется вариантом, тогда как более распространенную аллель (A) называют wildtype. Очень редкие варианты (с частотой < 1 %) иногда определяют как мутации.

Биологическая значимость однонуклеотидного полиморфизма разнообразна, в зависимости от того, в каком гене присутствует. В крайнем варианте, изменение в одном кодоне может привести к синтезу ложного белка, который в свою очередь может принести серьезную наследственную черту или даже стать пренатальным летальным фактором. Конечно, не все изменения вредны. Некоторые изменения последовательности аминокислоты не меняют функцию белка, или меняют ее лишь в незначительной степени. Кроме того, из-за избыточности кодирования триплетов для аминокислот, изменения кодонов может не привести к изменению последовательности аминокислот. Очевидно, что полиморфизм, встречающийся в экзонах, наиболее биологически значимый, чем полиморфизмы в интронах или спейсерах. Это объясняет, почему наиболее часто изменения встречаются именно в интронах и спейсерах (приблизительно через каждые 100 bp), чем в экзонах (приблизительно на каждые 1000 bp). В принципе, низкий уровень мутаций в экзонах и области промотора осуществляет баланс, позволяющий проявить фатальное эволюционное изменение в небольшой популяции.

Для генетиков полиморфизм является маркером определения местонахождения генов в последовательности ДНК. Например, изменение последовательности в гене увеличивает риск поражения органа при частых заболеваниях, но исследователи не знают, в каком участке хромосомы этот ген расположен. Они могут сравнить полиморфизм у пациентов с этим признаком с полиморфизмом здоровых (по этому признаку) людей. Если специфический полиморфизм выявлен, это может указать на ген, ответственный за болезнь. Однако, часто встречаются полиморфизмы, характерные для определенных болезней, но они расположены ни в зоне промотера, ни в экзонах. В этих случаях полиморфизмы - вероятно только маркеры, а не причины болезни. Причинный ген может быть унаследован вместе с маркером и, наиболее вероятно, расположен он на той же самой хромосоме, поблизости от маркера. Таким образом полиморфизмы, которые клинически не значимы, могут быть полезны в диагностике.

Возможны и другие аллельные варианты. Они включают вставку или удаление отдельных или повторяющихся основных пар (полиморфизм добавления/удаления). Типичный полиморфизм, встречающийся особенно в пределах больших отрезков хромосом, которые не кодируют ген, называется мини - или микросателлиты. В этом случае две (тандемное повторение), три или четыре основных пары повторяются несколько раз. Аллельные варианты зависят от количества таких повторений. Определение микросателлитов используется в судебной практике - анализе ДНК для идентификации личности и доказательства отцовства. Наконец, число копий целого гена в геноме может меняться (многократные копии гена).

ричных микрочипов в рутинной лабораторной практике. Чипы на 100 КБ доступны в настоящее время, на 250 и 500 КБ будут доступны в скором будущем. Затраты на эти чипы все еще высоки (несколько сотен евро). Однако понимая, что 300 000 - 500 000 полиморфизмов может быть вполне достаточным для характеристики гаплотипов полного генома (по крайней мере тех, которые могут быть полезны с медицинской точки зрения) и также рассмотрение того факта, что генотип необходимо проанализировать лишь однократно в течение жизни, генотипирование не кажется несбыточной мечтой. Основные проблемы – обеспечить пригодность и конфиденциальность этих данных.

Исследование генома в анестезиологии

При возможности широкого применения генотипирования наши знания о влиянии генетических модификаций на результаты и осложнения периоперационного ведения достаточно скудны. Большая часть познаний в генетике касается классических признаков, обозначенных Менделем. Полный каталог всех Менделевских признаков можно найти в OMIM (www.ncbi.nih.gov/OMIM). Однако, в действительности, Менделевские признаки по одному гену больше исключение, чем правило.

Различные аллели имеют несколько или множество связей с экологическими факторами в создании человеческого фенотипа. При ближайшем рассмотрении, удивительно насколько велик вклад генетического компонента не только в формировании предрасположенности к болезни, но также и в способности справляться с болезнью и другими экологическими факторами. Исследования на моно- и дизиготных близнецах дают нам некоторое понимание о генетической предрасположенности к болезням (таблица 1).

ТАБЛИЦА 1. СТЕПЕНЬ КОНКОРДАНТНОСТИ РАСПРОСТРАНЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ У МОНО- И ДИЗИГОТНЫХ БЛИЗНЕЦОВ

Монозиготные близнецы имеют один и тот же набор генов; дизиготные близнецы обладают 50% одинаковых генов. Если заболевание встречается с одинаковой вероятностью (степень конкордантности) у моно- и дизиготных близнецов, тогда наследственный фактор незначителен и заболеваемость зависит от экологических факторов. Однако, если степень конкордантности различается (у монозиготных близнецов выше,

чем у дизиготных), тогда очевидно, что предрасположенность к этому заболеванию наследуется (1). Интуитивно кажется, что диабет является генетически детерминированным заболеванием. Однако, кто бы мог подумать, что инфекционные болезни подобно туберкулезу также имеют генетический фон? Подтверждением генетической предрасположенности к инфекционным заболеваниям послужило исследование Sorenson et al в 1988 (2). Он сравнил причину смерти приемных детей с таковой у их биологических и приемных родителей. Удивительно, риск летального исхода от инфекции был почти шесть раз выше у приемных детей, если причиной смерти у одного из его биологических родителей в возрасте до 50 лет была инфекция. Еще более удивительна находка, что степень конкордантности по признаку смерти от рака у приемных детей и их биологических родителей различается с OR чуть больше 1. Фактически, риск смерти от рака увеличивался в пять раз, если один из приемных родителей умер от рака до 50-летнего возраста! Принимая во внимание, что инфекция одна из основных причин смерти в интенсивной терапии периоперационного ведения, очевидно, что необходимо изучать генетический фон восприимчивости и резистентности к инфекционным агентам.

Позже стали накапливаться свидетельства тому, что некоторые генотипы ассоциируются с повышенным риском неблагоприятных органоспецифичных исходов после операции, включая когнитивную дисфункцию, почечную недостаточность, аритмии и другие причины смерти. Исследование воздействия геномных вариаций на формирование и выраженность неблагоприятных исходов (кровотечения, тромботические осложнения, стенокардия, инфаркт миокарда и системные воспалительные реакции) только начинают появляться. Однако, уже сейчас ясно, что на исход анестезии влияют факторы риска со стороны пациента, которые, по крайней мере частично, являются генетически детерминированными и могут влиять на эффект операций, манипуляций, анестезии и терапии. Генетические вариации в коагуляции, воспалительном ответе, жировом обмене и прочем - ключевые моменты в определении периоперационного риска. Геномные маркеры, связанные с неблагоприятными исходами, подходящие характеристики для генетического скрининга, в будущем они вероятно будут использоваться для предоперационной стратификации риска.

Генетическая предрасположенность к периоперационным осложнениям

Различные методы использовались для изучения генетических компонентов болезней. Традиционно исследования основываются на анализе родословной, наиболее часто выполняется анализ генетических маркеров на определенных фенотипах. Этот подход особенно полезен при изучении болезней, которые вызваны единственным или несколькими генетическими вариациями и если эти изменения приводят к клиническим проявлениям болезни (высокая пенетрация). Степень связи определяется числом LOD (логарифм OR); при LOD ≥ 3 связь с генетикой существенна. В изучении периоперационного периода метод анализа родословной менее полезен. Большинство интересующих фенотипов подвержены операционному стрессу, поэтому члены семьи не подходят для изучения. Кроме того, заболеваемость и осложнения в периоперационном периоде очень сложны и с высокой долей вероятности можно утверждать, что на них влияют многие гены.

Альтернативой описанному методу является ассоциированное исследование, признак-контролируемое по дизайну. В этом случае генотип должен всегда быть частью многовариантного анализа, чтобы учесть другие известные факторы риска и экологические факторы. Идеально, если бы сканировался весь геном во всех случаях что-

бы гарантировать выявление определенной характеристики. Это вполне осуществимо в ближайшем будущем, если проект HАРMАР предоставит свою базу данных и цены на микрочипы станут приемлемыми. Однако, это приведет к необходимости обработать огромное количество данных. При наличии от 100 000 до 500 000 полиморфизмов по каждому объекту, появится большая проблема в систематизации и обработке. Возникнут сотни ложно положительных ассоциаций из-за нормального аналитического рассеивания и генетического “колебания”. Станет еще сложнее, если генетические образцы будут из многорасовой популяции. Частично, эти проблемы могли бы быть решены посредством нового статистического метода, названного геномным контролем, который исправляет эти эффекты путем определения числа генетических “колебаний” в типовой популяции (3). Главное преимущество исследований целых геномов состоит в беспристрастном подходе; без выдвижения гипотезы. Подобные исследования в отношении периоперационного ведения и исходов пока не были выполнены ввиду необходимости больших экономических затрат. Однако, поскольку развитие технологии делает исследования более дешевыми, такие исследования могут появиться в ближайшее время.

Наше знание о воздействии генетики на периоперационный период основывается на изучении и анализе отдельных генов. В отличие от скринингового анализа генома, анализируется отдельный ген, который предположительно влияет на заболеваемость. Подобные исследования конечно проигрывают исследованиям на основе анализа всего генома. Чем больше анализируемых генов, тем выше вероятность ложно положительных результатов, в особенности в этнически гетерогенных популяциях. Наоборот, отрицательные результаты не исключают генетическую предрасположенность к болезни. Фактически, большинство исследований, которые опубликованы до настоящего времени, малодостоверны.

Имеющиеся знания

Патофизиология предполагает наличие определенных генов, которые могут быть вовлечены в формирование предрасположенности развития неблагоприятных исходов оперативных вмешательств. Коагуляционные и воспалительные каскады, например, представляются основными в формировании тромбозов, приводящих к ишемическим осложнениям или нарушению функции органа под воздействием медиаторов воспаления. В структуре многих генов оказывались изменения, которые могут объяснить дисфункцию гена. Старые анестезиологические байки могут найти новые удивительные объяснения: у рыжеволосых пациентов чаще развиваются анафилактические реакции и иногда несоответствие необходимых доз анестетиков и гипнотиков расчетным дозировкам. Фактически, рыжеволосые пациенты часто несут геномные модификации меланокортинового рецептора, который помимо прочих эффектов, участвует в воспалительном ответе. Также, недавно показано, что рыжеволосые женщины требовали большую концентрацию десфлюрана по сравнению с темноволосыми женщинами при одинаковой глубине анестезии (4). Другой пример – злокачественная гипертермия, генетическую подоплеку которой изучают уже долгое время для дооперационной идентификации факторов риска. Несколько измененных генов обнаружено, однако их наличием можно объяснить лишь треть случаев возникновения злокачественной гипертермии. Однако, новые генетические маркеры обнаруживаются для рианодиновых рецепторов (5).

Гемодинамика

Гемодинамическая стабильность в течение периоперационного периода является основной целью анестезиолога и критерием хорошо проведенной анестезии (хотя последнее иногда оспаривается). Падение системного давления, чувствительность к вазодилататорам и даже гипертензионные реакции на операционный стресс может быть генетически детерминированны. Адренорецепторы (AR) проявляют генетическую вариабельность, что может сказаться на их ответе на эндогенные и экзогенные катехоламины. У пациентов, гомозиготных по AR-alpha-2BD аллели, наблюдается усиленный вазоконстрикторный эффект на dexmedetomidine (6). В дальнейшем, и другие гены, ответственные за функцию адренорецепторов, должны изучаться также как и другие, влияющие на гемодинамические эффекты, например SNP, расположенные в пределах генов, кодирующих NО-синтетазу.

Коагуляция

Увеличение числа доказательств свидетельствует о наличии специфических коагуляционных и фибринолитических полиморфизмов, которые являются факторами риска в развитии атеросклероза и острых коронарных синдромов у больных после некардиохирургических операций, а также как фактор риска рестенозов после коронарной ангиопластики (7). Однако, недостаточно известно о роли этих и других генетических модификаций в формировании фенотипичного ответа на операционный стресс. Некоторые исследователи, изучавшие генетические и фенотипические влияния на состоятельность шунта к коронарной артерии, показали, что уменьшение предоперационной фибринолитической активности, увеличение уровня PAI-1 и присутствия V фактора Лейденского полиморфизма являются фактором риска к тромбозу шунта. Генетическая вариабельность также связана с неврологической дисфункцией, почечной недостаточностью и летальным исходом после кардиохирургических операций с использованием искусственного кровообращения. Вероятно, что есть подобное генетическое основание для развития фатального кровотечения и тромбоза шунтов после операций коронарного шунтирования.

Основной механизм развития коагуляционных и фибринолитических реакций после операций с ИК или шунтирующих операций на сердце опосредован VII тканевым фактором (8). При операциях с ИК происходит выброс тканевого активатора плазминогена (t-PA), что запускает весь коагуляционный каскад (9). Однако, повышение уровня t-PA при таких операциях не всегда происходит, у трети пациентов уровень t-PA изменяется незначительно. Активность активатора плазминогена определяется как непосредственно уровнем последнего, так и активностью его антагониста – ингибитора активации плазминогена 1 (PAI-1). Уровень PAI-1, в свою очередь, определяется полиморфизмом области промотера гена PAI-1, циркадным изменением секреции PAI-1, липидным спектром и острофазными реакциями при операциях АКШ или с применением АИК. После таких операций уровень PAI-1 обычно значительно увеличивается в течение 2-24 часов, таким образом снижая активность t-PA и фибринолиза. Однако, уровень PAI-1 остаются низким у гомозиготных пациентов с дефицитом PAI- 1, таким образом, у них с большей вероятностью разовьется хирургическое кровотечение в послеоперационном периоде. Таким образом, генетический полиморфизм генов t-PA и PAI-1 может влиять на частоту кровотечений и тромбозов в послеоперационном периоде.

Воспаление

Хирургическая травма, особенно искусственное кровообращение, вызывает системный воспалительный ответ, вызванный непосредственным контактом и возможной транслокации иммуностимуляторов (эндотоксинов) из контура в кровоток. Геномные варианты фактора некроза опухолей (TNF), который является самым мощным воспалительным цитокином, были связаны с увеличением высвобождения TNF-зависимых вторичных воспалительных агентов, например, интерлeйкина-8 (10). Генетические предпосылки для системного воспалительного ответа - главная тема в развивающихся исследованиях сепсиса. Проводятся большие исследования для выявления вариантов полиморфизмов, чтобы стратифицировать риск у пациентов в предоперационном периоде или даже в палате интенсивной терапии для проведения соответствующей противовоспалительной терапии. Новые подходы к классификации сепсиса, например, PIRO объединят генетическое тестирование для включения предрасположенности.

Фармакогенетика и анестезия

Многие препараты, используемые в анестезиологии, метаболизируются в печени посредством системы цитохромов Р450 (СYP450). Фармакогенетические исследования показали, что геномные варианты ферментов от этой системы часто изменяют степень активности или функцию фермента. Основываясь на результатах последних исследований предполагаем, что терапия болевого синдрома может быть улучшена, если учитывать генотип Р450 у пациентов. Трамадол, слабый опиоид, не может быть метаболизирован до своего активного метаболита (O-десметилтрамадол) посредством «слабых» ферментов при СYP2D6 варианте генотипа (11). 12 % пациентов кавказских национальностей не восприимчивы к нему, поэтому их нельзя лечить препаратами, которые они не могут активировать! С другой стороны, ультрабыстрые ферменты у пациентов с CYP2D6 геномом существуют при увеличении числа активных копий этих генов в их геноме. Они имеют необычно высокие уровни ферментов и метаболизируют противорвотное средство ондансетрон настолько быстро, что эффективныя плазменная концентрация препарата не успевает достигаться. Эти индивидуумы не восприимчивы к терапии ондансетроном (12).

Некоторые бензодиазепины, например, диазепам метаболизируются CYP2C19. Показано, что низкий метаболический статус приводит к длительному выходу из наркоза у японцев, которые интраоперационно или в качестве премедикации получали диазепам (13).

Глоссарий генетика

•Аллель - определенная последовательность нуклеотидов в гене как индивидуальная характеристика этого специфичного гена в данном наборе хромосом.

•Хромосомы - видимые генетические структуры в ядре, содержащем клеточную ДНК, которая имеет линейное множество генов за счет определенной последовательности нуклеотидов. Каждый индивидуум несет два полных набора 22 аутосом и одной X или Y половую хромосому.

•Кодон - три любых смежных нуклеотида в ДНК или РНК. 61 из 64 возможных кодонов определяют аминокислоты, которые объединяются в полипептид, а 3 являются кодонами начала или конца трансляции.