Послеоперационная когнитивная дисфункция: механизмы развития и клиническая характеристика

Статья посвящена изучению послеоперационной когнитивной дисфункции — часто встречающегося в послеоперационном периоде синдрома, который не зависит от объема оперативного вмешательства. На основе анализа результатов современных исследований авторы приводят наиболее вероятные этиологические причины возникновения синдрома, сгруппированные в зависимости от разных категорий факторов риска. Алгоритм развития когнитивного снижения включает появление системного воспаления, повышение проницаемости гематоэнцефалического барьера на фоне эндотелиальной дисфункции, миграцию воспалительных агентов в центральную нервную систему и формирование оксидантного стресса. Клинические проявления когнитивного дефицита в исходе операций, проведенных под общей анестезией, авторы иллюстрируют собственными наблюдениями за пациентами нейрохирургического профиля со спинальной патологией, оперированными с применением пропофола, сопоставляя результаты нейропсихологического тестирования с оценкой уровня тревоги у них. В заключение авторы намечают стратегию профилактики послеоперационной когнитивной дисфункции и рекомендуют проведение нейропсихологической реабилитации как немаловажной составляющей послеоперационного восстановления всем пациентам с диагностированным когнитивным дефицитом, возникшим после хирургического вмешательства.

1. Новицкая-Усенко Л. В. Послеоперационная когнитивная дисфункция в практике врача-анестезиолога // Медицина неотложных состояний. — 2017. № 4 (86). — С. 9–15.

2. Полушин Ю. С., Полушин А. Ю., Юкин Г. Ю., Кожемякина М. В. Послеоперационная когнитивная дисфункция — что мы знаем и куда двигаться далее // Вестник анестезиологии и реаниматологии. — 2019. Т. 16. № 1. — С. 19–28. DOI: 10.21292/2078–5658–2019–16–1–19–28

3. Шнайдер Н. А., Салмина А. Б. Биохимические и молекулярные механизмы патогенеза послеоперационной когнитивной дисфункции // Неврологический журнал. — 2007. — Т. 12. № 2. — С. 41–47.

4. Abdul-Muneer P.M., Chandra N., Haorah J. Interactions of oxidative stress and neurovascular inflammation in the pathogenesis of traumatic brain injury // Molecular Neurobiology. — 2015. Vol. 51 (3). — P. 966–979. DOI: 10.1007/s12035–014–8752–3

5. Chung K., Deisseroth K. CLARITY for mapping the nervous system // Nature Methods. — 2013. Vol. 10 (6). — P. 508–513. DOI: 10.1038/nmeth.2481

6. Colonna M., Butovsky O. Microglia function in the central nervous system during health and neurodegeneration // Annual Review of Immunology. — 2017. Vol. 35 (1). — P. 441–468. DOI: 10.1146/annurev-immunol-051116–052358.

7. Daneman R. The blood-brain barrier in health and disease // Annals of Neurology. — 2012. Vol. 72 (5). — P. 648–672. DOI: 10.1002/ana.23648.

8. Degos V., Vacas S., Han Z. et al. Depletion of bone marrow-derived macrophages perturbs the innate immune response to surgery and reduces postoperative memory dysfunction // Anesthesiology. — 2013. Vol. 118. — P. 527–536. DOI: 10.1097/ALN.0b013e3182834d94.

9. D’Mello C., Le T., Swain M. G. Cerebral microglia recruit monocytes into the brain in response to tumor necrosis factor alpha signaling during peripheral organ inflammation // Journal of Neuroscience. — 2009. Vol. 29 (7). — P. 2089–2102. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3567–08.2009.

10. Evonuk K. S., Baker B. J., Doyle R. E. et al. Inhibition of system Xc(–) transporter attenuates autoimmune inflammatory demyelination // Journal of Immunology. — 2015. Vol. 195 (2). — P. 450–463. DOI: 10.4049/jimmunol.1401108.

11. Geng Y.-J., Wu Q.-H., Zhang R.-Q. Effect of propofol, sevoflurane, and isoflurane on postoperative cognitive dysfunction following laparoscopic cholecystectomy in elderly patients: a randomized controlled trial // Journal of Clinical Anesthesia. — 2017. Vol. 38. — P. 165–171. DOI: 10.1016/j.jclinane.2017.02.007.

12. Hirsch J., Vacas S., Terrando N. et al. Perioperative cerebrospinal fluid and plasma inflammatory markers after orthopedic surgery // Journal of neuroinflammation. — 2016. Vol. 13 (1). DOI: 10.1186/s12974–016–0681–9.

13. Jack C. R. Jr., Albert M. S., Knopman D. S. et al. Introduction to the recommendations from the National Institute on Aging-Alzheimer’s Association workgroups on diagnostic guidelines for Alzheimer’s disease // Alzheimer's & Dementia. — 2011. Vol. 7 (3). — P. 257–262. DOI: 10.1016/j.jalz.2011.03.004.

14. Liddelow S. A., Guttenplan K. A., Clarke L. E. et al. Neurotoxic reactive astrocytes are induced by activated microglia // Nature. — 2017. Vol. 541 (7638). — P. 481–487. DOI: 10.1038/nature21029.

15. Martinez F. O., Helming L., Gordon S. Alternative activation of macrophages: an immunologic functional perspective // Annual Review of Immunology. — 2009. Vol. 27 (1). P. 451–483. DOI: 10.1146/annurev.immunol.021908.132532.

16. McKhann G.M., Knopman D. S., Chertkow H. et al. The diagnosis of dementia due to Alzheimer’s disease: recommendations from the National Institute on Aging-Alzheimer’s Association workgroups on diagnostic guidelines for Alzheimer’s disease // Alzheimer's & Dementia. — 2011. Vol. 7 (3). — P. 263–269. DOI: 10.1016/j.jalz.2011.03.005.

17. Nathan C., Ding A. Nonresolving inflammation // Cell. — 2010. Vol. 140 (6). — P. 871–882. DOI: 10.1016/j.cell.2010.02.029.

18. Netto M. B., de Oliveira Junior A. N., Goldim M. et al. Oxidative stress and mitochondrial dysfunction contributes to postoperative cognitive dysfunction in elderly rats // Brain, Behavior and Immunity. — 2018. Vol. 73. — P. 661–669. DOI: 10.1016/j.bbi.2018.07.016.

19. Pedrazzi M., Averna M., Sparatore B. et al. Potentiation of NMDA receptor-dependent cell responses by extracellular high mobility group box 1 protein // PLoS ONE. — 2012. Vol. 7 (8): e44518. DOI: 10.1371/journal.pone.0044518.

20. Perry V. H., Newman T. A., Cunningham C. The impact of systemic infection on the progression of neurodegenerative disease // Nature Reviews Neuroscience. — 2003. Vol. 4 (2). — P. 103–112. DOI: 10.1038/nrn1032.

21. Pribiag H., Stellwagen D. TNF-alpha down regulates inhibitory neurotransmission through protein phosphatase 1-dependent trafficking of GABA(A) receptors // Journal of Neuroscience. — 2013. Vol. 33 (40). — P. 15879–15893. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0530–13.2013.

22. Rachal Pugh C., Fleshner M., Watkins L. R. et al. The immune system and memory consolidation: a role for the cytokine IL-1beta // Neuroscience & Biobehavioral Reviews. — 2001. Vol. 25 (1). — P. 29–41. DOI: 10.1016/s0149–7634(00)00048–8.

23. Riazi K., Galic M. A., Kentner A. C. et al. Microglia-dependent alteration of glutamatergic synaptic transmission and plasticity in the hippocampus during peripheral inflammation // Journal of Neuroscience. — 2015. Vol. 35 (12). — P. 4942–4952. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.4485–14.2015.

24. Rosenberg M. D., Finn E. S., Scheinost D. A neuromarker of sustained attention from wholebrain functional connectivity // Nature Neuroscience. — 2016. — Vol. 19 (1). — P. 165–171. DOI: 10.1038/nn.4179.

25. Rothwell N. J., Luheshi G., Toulmond S. Cytokines and their receptors in the central nervous system: physiology, pharmacology, and pathology // Pharmacology & Therapeutics. — 1996. Vol. 69 (2). — P. 85–95. DOI: 10.1016/0163–7258(95)02033–0.

26. Rudolph J. L., Schreiber K. A., Culley D. J. et al. Measurement of post-operative cognitive dysfunction after cardiac surgery: a systematic review // Acta Anaesthesiologica Scandinavica. — 2010. Vol. 54 (6). — P. 663–677. DOI: 10.1111/j.1399–6576.2010.02236.x.

27. Steinman L. Inflammatory cytokines at the summits of pathological signal cascades in brain diseases // Science Signaling. — 2013. Vol. 6 (258). DOI: 10.1126/scisignal.2003898.

28. Mrak R. E., Griffin W. S. Glia and their cytokines in progression of neurodegeneration // Neurobiology of Aging. — 2005. Vol. 26 (3). — P. 349–354. DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2004.05.010.

29. Terrando N., Eriksson L. I., Ryu J. K. et al. Resolving postoperative neuroinflammation and cognitive decline // Annals of Neurology. — 2011. Vol. 70 (6). — P. 986–995. DOI: 10.1002/ana.22664.

30. Terrando N., Monaco C., Ma D. et al. Tumor necrosis factor-alpha triggers a cytokine cascade yielding postoperative cognitive decline // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2010. Vol. 107 (47). — P. 20518–20522. DOI: 10.1073/pnas.1014557107.

31. Vacas S., Degos V., Tracey K. J., Maze M. High-mobility group box 1 protein initiates postoperative cognitive decline by engaging bone marrow-derived macrophages // Anesthesiology. — 2014. Vol. 120 (5). — P. 1160–1167. DOI: 10.1097/ALN.0000000000000045.

32. Wan Y., Xu J., Meng F. et al. Cognitive decline following major surgery is associated with gliosis, β-amyloid accumulation, and τ phosphorylation in old mice // Critical Care Medicine. — 2010. Vol. 38 (11). — P. 2190–2198. DOI: 10.1097/CCM.0b013e3181f17bcb.

33. Zhang J., Tan H., Jiang W., Zuo Z. The choice of general anesthetics may not affect neuroinflammation and impairment of learning and memory after surgery in elderly rats // Journal of Neuroimmune Pharmacology. — 2015. Vol. 10 (1). — P. 179–189. DOI: 10.1007/s11481–014–9580-y.