Predictive capability of Cys112Arg single nucleotide polymorphisms of the apolipoprotein E gene in assessing the risk of immediate and early post-traumatic seizures

Full Text

Список сокращений

ДТП – дорожно-транспортное происшествие

ОШ – отношение шансов

ПТЭ – посттравматическая эпилепсия

ЧМТ – черепно-мозговая травма

ApoE – аполипопротеин E

Введение

Черепно-мозговая травма (ЧМТ) широко распространена в индустриализированных обществах и сопровождается значительным уровнем связанной с ней морбидности и инвалидности [1]. Одним из последствий ЧМТ является посттравматическая эпилепсия (ПТЭ) [2].

Зачастую развитию ПТЭ предшествуют немедленные эпилептические приступы, появляющиеся в течение 24 ч после ЧМТ, а также ранние эпилептические приступы – развивающиеся в течение 7 дней после ЧМТ. В остром периоде тяжелой ЧМТ у 20–30% пациентов происходят немедленные и ранние посттравматические судороги. Следует отметить, что диагноз ПТЭ устанавливается при наличии двух и более непровоцированных эпилептических приступов, возникающих не ранее чем по прошествии 7 дней после травмы [3, 4].

Имеющиеся исследования показывают, что немедленные и ранние судороги, вероятнее всего, имеют отличные от поздних судорог патогенетические основания [3]. Одновременно с этим ранние судороги являются фактором риска развития ПТЭ [2]. Учитывая изложенное, мы исследовали, присутствует ли генетический фактор в развитии ранних и немедленных эпилептических приступов, возникающих после тяжелой ЧМТ.

Индуцированные ЧМТ эпигенетические нарушения играют значительную роль в формировании и прогрессировании вторичных изменений, реализующихся с помощью ряда патофизиологических механизмов, в том числе регулирующих нейровоспаление, оксидативный стресс и апоптоз [5–7]. У данной категории пациентов указанные процессы прогрессируют параллельно с эпилептиформной активностью, что усугубляет выраженность вторичных повреждений головного мозга [8, 9].

Возможные генетические изменения, связанные с посттравматическими эпилептиформными нарушениями, развивающимися после ЧМТ, в настоящее время недостаточно изучены [10]. Так, ряд ученых показали наличие ассоциации между присутствием определенных генетических вариаций и повышенным риском развития ранних и поздних судорог, а также ишемических и геморрагических событий после ЧМТ.

В свете повышенного интереса к интегративному подходу к изучению нарушений функции головного мозга среди различных патологий большое внимание сегодня уделяется рассмотрению уже описанных патофизиологических и патоморфологических изменений среди различных заболеваний. Так, например, показано, что белок аполипопротеин E (ApoE), главным образом известный своей ролью в транспорте и метаболизме липидов, а следовательно, и развитии сердечно-сосудистых заболеваний, также связан с болезнью Альцгеймера и относительно недавно стал предметом изучения в контексте ассоциации с эпилепсией [11].

Существуют три основные изоформы ApoE: ε2, ε3 и ε4. Распределение этих изоформ варьируется в популяциях, роль каждой из них также уникальна. Аллель AроE ε4, в частности, ассоциирована с повышенной предрасположенностью к болезни Альцгеймера [12].

Некоторые исследования утверждают, что изоформы ApoE могут влиять на нейронную возбудимость и нейровоспаление, а также модулировать реакцию организма на противоэпилептические препараты.

Ранее уже предпринимались попытки осветить ассоциацию между геном ApoE и развитием ПТЭ, однако статистически достоверной корреляции между генетической вариацией ApoE и развитием как ранних, так и поздних судорог не установлено [13]. Однако нам неизвестны попытки исследования однонуклеотидного полиморфизма Cys112Arg гена ApoE.

С учетом изложенного в данном исследовании мы сфокусировались на изучении взаимосвязи между типом наследования однонуклеотидного полиморфизма Cys112Arg гена ApoE и развитием немедленных и ранних судорог у пациентов со среднетяжелой и тяжелой ЧМТ.

Материалы и методы

В исследование включались пациенты старше 16 лет с подтвержденным диагнозом ЧМТ тяжелой степени тяжести, установленным на основании данных анамнеза (подтверждение факта воздействия механической энергии, приведшего к ЧМТ), результатов нейровизуализационных исследований (компьютерной томографии или магнитно-резонансной томографии головного мозга), клинических данных, включая установленное снижение уровня бодрствования от 8 до 3 баллов по шкале комы Глазго при поступлении в стационар и/или с выраженными повреждениями головного мозга очагового, диффузного или смешанного характера [14], а также отсутствием установленного до ЧМТ диагноза «эпилепсия», находившихся на лечении во ФГАУ «НМИЦ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» с 2001 по 2013 г.

Наличие немедленных и ранних судорог устанавливалось клинически врачами неврологом и реаниматологом.

Материалом для молекулярно-генетического исследования являлись 4 мл венозной крови, собранные с помощью вакуумной системы в пробирки с этилендиаминтетрауксусной кислотой и в дальнейшем замороженные при температуре -80°С до момента проведения тестирования. Программа амплификации включала в себя этап инкубации при 95°C в течение 3 мин, затем денатурации при 95°C – 10 с и отжиг при 60°C – 30 с в течение 50 циклов. Выбраны и проанализированы аллельные варианты и генотипы СС, СТ и ТТ. Использовался метод полимеразной цепной реакции в реальном времени на ДНК-амплификаторе CFX96 Touch Real Time System.

С помощью программы MS Excel проводился набор базы данных пациентов. С помощью программного обеспечения R-statistics [R Core Team (2023). R (4.3.1): A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. https://www.R-project.org], а также IBM SPSS Statistics (29.0.1.0) производился статистический анализ.

Результаты

При изучении пациентов определены следующие характеристики: возраст, пол, тип ЧМТ (закрытый, открытый не проникающий, открытый проникающий), механизм травмы (дорожно-транспортное происшествие – ДТП, падение, быт и пр.) и переломы костей черепа.

Из 90 включенных в исследование пациентов 77 (85,6%) включены в анализ, 13 (14,4%) пациентов исключены из анализа из-за отсутствия данных. Средний возраст всех включенных составил 33,83 года, а медианный возраст – 30,5 года. Распределение по возрасту имело стандартное отклонение 13,76 года, колеблясь от минимального 17 лет до максимального – 76 лет. У 16 из 77 пациентов, включенных в анализ, развились немедленные и ранние эпилептические приступы. В табл. 1 указаны механизмы и типы травм пациентов с судорогами и без (с учетом недостающих данных по этим характеристикам).

 

Таблица 1. Характеристика ЧМТ включенных пациентов по механизму травмы

Table 1. Characteristics of traumatic brain injuries in included patients by the mechanism of injury

	Число пациентов без немедленных и ранних посттравматических судорог	Число пациентов с немедленными и ранними посттравматическими судорогами	p
По механизму травмы
Падение	18	6	0,551512
ДТП	38	8	0,569608
Бытовая травма	2	0	1,000000
Другое	4	2	0,596903
По типу травмы
Закрытая ЧМТ	32	8	1,000000
Открытая не проникающая ЧМТ	11	1	0,438628
Открытая проникающая	15	5	0,513064

 

Средний возраст пациентов с судорогами составил 32,5 года, в то время как у пациентов без судорог – 34,18 года (p=0,7339). Распределение по полу между этими группами также не показало статистически значимых различий (p=0,4397). Анализ типа ЧМТ и переломов костей черепа также не выявил значимых отличий между группами (p=0,7844 и 0,2545 соответственно). Однако выявлены статистически значимые различия в механизме травмы между группами (p=0,0228).

Мы установили, что генотип TT присутствовал у 37 пациентов без судорог и у 15 пациентов с судорогами. Генотип CT обнаружен у 22 пациентов без судорог и только у 1 пациента с судорогами. Генотип CC представлен 2 пациентами без судорог.

Тест χ² показал, что распределение генотипов ApoE между пациентами с судорогами и без них статистически значимо (p=0,042); табл. 2.

 

Таблица 2. Результаты теста χ²

Table 2. χ² test results

	Значение	df	Асимптотическая значимость (двусторонняя)
Критерий χ2 Пирсона	6,353	2	0,042
Отношение правдоподобия	7,990	2	0,018
Линейная регрессия	5,919	1	0,015

 

С учетом малого числа наблюдений для валидации теста χ² нами дополнительно проведен тест Фишера. Результаты также показали статистически значимые различия в распределении генотипов ApoE между группой пациентов с ранними судорогами и группой пациентов, у которых ранние судороги не развились (табл. 3).

 

Таблица 3. Характеристика пациентов с различными типами наследования однонуклеотидного полиморфизма Cys112Arg гена ApoE в зависимости от наличия немедленных и ранних эпилептических приступов

Table 3. Characteristics of patients with different modes of inheritance of Cys112Arg single nucleotide polymorphism of the ApoE gene, depending on the presence of immediate and early epileptic seizures

Сравнение	p-значение	Значимость	Средний возраст	Стандартное отклонение, возраст	Мужчины, %
TT vs CT	0,016	Значимо	TT: 35,04, CT: 31	TT: 14,56, CT: 10,23	TT: 76,92, CT: 82,61
TT vs CC	1	Не значимо	TT: 35,04, CC: 41	TT: 14,56, CT: 10,23	TT: 76,92, CC: 50
CT vs CC	1	Не значимо	CT: 31, CC: 41	CT: 10,23, CC: 31,11	CT: 82,61, CC: 50

 

Мы также дополнительно построили логистическую регрессию. В соответствии с полученными результатами пересечение составило 1,308. Коэффициент для генетического варианта составил -2,210, что указывает на то, что от варианта наследования TT к CT к CC логарифмические шансы возникновения судорог уменьшаются на 2,210, сохраняя прочие условия постоянными.

Отношение шансов (ОШ) для типа наследования TT составляет 0,1097, что указывает на значительное уменьшение шансов наличия судорог для вариантов CT и CC по сравнению с TT. Доверительный интервал для этого ОШ составляет от 0,0059 до 0,5712 (рис. 1).

 

Рис. 1. ОШ при различных типах наследования однонуклеотидного полиморфизма Cys112Arg гена ApoE в зависимости от наличия немедленных и ранних эпилептических приступов.

Fig. 1. The odds ratio for different modes of inheritance of Cys112Arg single nucleotide polymorphism of the ApoE gene, depending on the presence of immediate and early epileptic seizures.

 

Кроме того, разница между девиацией нулевой модели (78,697) и девиацией остатков (70,727) демонстрирует эффективность нашей модели по сравнению с моделью без предикторов. Критерий информации Акаике (AIC) составил 74,727, что может использоваться для сравнения с другими моделями.

На основе полученных результатов можно утверждать, что существует значимая связь между генотипом однонуклеотидного полиморфизма Cys112Arg гена ApoE и развитием немедленных и ранних судорог у пациентов со среднетяжелой и тяжелой ЧМТ. Однако следует с осторожностью интерпретировать указанные выводы ввиду малого числа наблюдений и низких ожидаемых показателей.

Обсуждение

Результаты нашего исследования показали статистически значимую корреляцию между типом наследования однонуклеотидного полиморфизма Cys112Arg гена ApoE и развитием немедленных и ранних судорог у пациентов со среднетяжелой и тяжелой ЧМТ. Одновременно с этим важно подчеркнуть ряд критических ограничений исследования, а именно малую выборку исследования, отсутствие оценки отдаленных исходов. Кроме того, обращает на себя внимание отсутствие статистически значимой корреляции между такими известными риск-факторами развития немедленных и ранних посттравматических эпилептических приступов, как субарахноидальное кровоизлияние, проникающее ранение, перелом костей черепа и т.д. Для верификации полученных результатов важны проведение аналогичного исследования на большем числе пациентов, а также оценка отдаленных исходов.

Одновременно с этим следует отметить, что с учетом того, что наше исследование соответствует критериям положения GRIPS (Genetic RIsk Prediction Studies – Генетические исследования прогнозирования риска) [6], его результаты могут быть интегрированы в рамках метаанализа на основе индивидуальных данных пациентов (IPD analysis).

Раскрытие интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Disclosure of interest. The authors declare that they have no competing interests.

Вклад авторов. Авторы декларируют соответствие своего авторства международным критериям ICMJE. Все авторы в равной степени участвовали в подготовке публикации: разработка концепции статьи, получение и анализ фактических данных, написание и редактирование текста статьи, проверка и утверждение текста статьи.

Authors’ contribution. The authors declare the compliance of their authorship according to the international ICMJE criteria. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

Источник финансирования. Настоящее исследование поддержано грантом Российского фонда научных исследований №20-315-90102.

Funding source. This study was supported by the Russian Foundation for Scientific Research, grant No. 20-315-90102.

Информированное согласие на публикацию. Пациенты подписали форму добровольного информированного согласия на публикацию медицинской информации.

Consent for publication. Written consent was obtained from the patients for publication of relevant medical information and all of accompanying images within the manuscript.

About the authors

Kseniia K. Kriukova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: ks.k.kryukova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6714-9780

аспирант каф. нервных болезней и нейрохирургии

Russian Federation, Moscow

Evgenia V. Alexandrova

Burdenko National Medical Research Center for Neurosurgery

Email: ks.k.kryukova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5327-314X

канд. мед. наук, врач-невролог 

Russian Federation, Moscow

Olga N. Voskresenskaya

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: ks.k.kryukova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7330-633X

д-р мед. наук, проф. каф. нервных болезней и нейрохирургии

Russian Federation, Moscow

Vitaliy V. Podlepich

Burdenko National Medical Research Center for Neurosurgery

Email: ks.k.kryukova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3424-3815

канд. мед. наук, врач-реаниматолог 

Russian Federation, Moscow

Alexander D. Kravchuk

Burdenko National Medical Research Center for Neurosurgery

Author for correspondence.
Email: ks.k.kryukova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3112-8256

д-р мед. наук, врач-нейрохирург, зав. отд-нием черепно-мозговой травмы

Russian Federation, Moscow

Eric I. Rytkin

Northwestern University

Email: ks.k.kryukova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2511-0655

докторант, науч. сотр. 

United States, Chicago

Yaroslav A. Latyshev

Burdenko National Medical Research Center for Neurosurgery

Email: ks.k.kryukova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7125-5962

канд. мед. наук, врач-нейрохирург

Russian Federation, Moscow

Dmitry A. Kudlay

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: ks.k.kryukova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1878-4467

чл.-кор. РАН, д-р мед. наук, проф. каф. фармакологии Института фармации им. А.П. Нелюбина 

Russian Federation, Moscow

Susanna S. Sologova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: ks.k.kryukova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8526-7147

канд. биол. наук, доц., зав. учебной частью каф. фармакологии Института фармации им. А.П. Нелюбина 

Russian Federation, Moscow

Sabr A. Albagachiev

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: ks.k.kryukova@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-5489-7001

ординатор каф. фармацевтической технологии Института фармации им А.П. Нелюбина 

Russian Federation, Moscow

Mark A. Mandrik

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: ks.k.kryukova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3558-9615

ассистент каф. фармацевтической технологии Института фармации им. А.П. Нелюбина

Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files