Влияние послеоперационной анестезии на когнитивные нарушения у пациентов

Изучение проблемы послеоперационных когнитивных нарушений началось с первого момента применения анестезии. За многолетнюю историю наблюдений накоплено достаточно клинической информации, однако порой она противоречива и сложна для понимания. В большинстве случаев подтверждена связь между фактом хирургического вмешательства с применением наркоза и замедлением нейрокогнитивного восстановления у пациентов. До сих пор продолжается дискуссия о том, можно ли объяснить влияние анестезии на когнитивные способности самими анестетиками или же другими факторами.

Цель работы: с помощью нарративного обзора изучить современные представления о влиянии анестезии на возникновение когнитивных нарушений и развитие в дальнейшем когнитивных дисфункций.

Материал и методы. Для анализа литературы использованы источники из международных баз данных Web of Science, Scopus, PubMed, а также отечественной библиотечной системы eLibrary.

Результаты и обсуждение. Проведенный обзор позволил собрать результаты многолетних клинических наблюдений, а также экспериментальных исследований. Выдвинуто несколько гипотез о потенциальных механизмах, запускающих возникновение и развитие послеоперационных когнитивных расстройств, носящих общее название «послеоперационная когнитивная дисфункция». В частности, обращено особое внимание на изменение содержания Aβ- и Tau-белковых субстанций, повышение иммунологических маркеров воспаления, нарушение регуляции кальция, митохондриальную дисфункцию. Все эти механизмы нельзя рассматривать по отдельности. Они представляют собой комплекс взаимосвязанных, последовательных явлений. В связи с увеличением распространенности среди населения различных форм деменции существует необходимость более глубокого изучения потенциальных факторов, влияющих на послеоперационные когнитивные нарушения.

Выводы. Перед современными исследователями стоит задача дальнейшего изучения факторов риска послеоперационных когнитивных нарушений, их систематизация, разработка и внедрение в клиническую практику. Новые подходы к анестезии при хирургических вмешательствах подразумевают модернизацию методик, снижающих потенциальный риск развития когнитивных дисфункций.

1. Цой Р.Т., Туруспекова С.Т., Клипицкая Н.К. Современное состояние вопроса распространенности умеренных когнитивных нарушений и деменции. Нейрохирургия и неврология Казахстана. 2018;1(50):47–53.

2. Nichols E., Steinmetz J.D., Vollset S.E. Estimation of the global prevalence of dementia in 2019 and forecasted prevalence in 2050: an analysis for the Global Burden of Disease Study 2019. Lancet. 2022;7(2):E105–E125. DOI:10.1016/S2468-2667(21)00249-8

3. Литвиненко И.В., Лобзин В.Ю. Новая парадигма развития нейродегенеративных заболеваний на примере болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона. Успехи геронтологии. 2022;35(2):263–273.

4. Möllers T., Stocker H., Wei W. Length of hospital stay and dementia: a systematic review of observational studies. Int. J. Geriatr. Psychiatry. 2018;34:8–21. DOI: 10.1002/gps.4993

5. Шарипов Р.А., Челпанов П.Н. Ранние послеоперационные когнитивные дисфункции при расширенных реконструктивно-пластических операциях, проводимых в условиях длительной комбинированной многокомпонентной анестезии. Практическая медицина. 2014;78(2):115–118.

6. Белова А.Н., Прусакова Ж.Б., Загреков В.И. Болезнь Альцгеймера и анестезия. Успехи современного естествознания. 2015;8:7– 13.

7. Bedford P.D. Adverse cerebral effects of anaesthesia on old people. Lancet. 1955;269:259–263. DOI: 10.1016/s0140-6736(55)92689-1

8. Symes E., Maruff P., Ajani A. Issues associated with the identification of cognitive change following coronary artery bypass grafting. Aust. N. Z. J. Psychiatry. 2000;34:770–784. DOI: 10.1080/j.1440-1614.2000.00808.x

9. Lewis M., Maruff P., Silbert B. Statistical and conceptual issues in defining postoperative cognitive dysfunction. Neurosci. Biobehav. Rev. 2004;28:433–440. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2004.05.002

10. Ермохина Н.В., Кузовлев А.Н., Поляков П.А. Ранние послеоперационные когнитивные расстройства у пациентов после травматологических операций: проспективное когортное исследование. Анестезиология и реаниматология. 2024;1:14–22.

11. Newman S., Klinger L., Venn G. Subjective reports of cognition in relation to assessed cognitive performance following coronary artery bypass surgery. J. Psychosom. Res. 1989;33:227–233. DOI: 10.1016/0022-3999(89)90050-0

12. Evered L., Silbert B., Knopman D.S., Recommendations for the nomenclature of cognitive change associated with Anaesthesia and Surgery-20181. J. Alzheimers Dis. 2018;66:1–10. DOI: 10.3233/JAD-189004

13. Черных О.А., Лахин Р.Е., Щеголев А.В. Сравнение влияния общей комбинированной и регионарной анестезии на когнитивные функции женщин репродуктивного возраста: ретроспективное наблюдательное исследование. Регионарная анестезия и лечение острой боли. 2023;17(2):115–123.

14. Bhushan S., Huang X., Duan Y. The impact of regional versus general anesthesia on postoperative neurocognitive outcomes in elderly patients undergoing hip fracture surgery: A systematic review and meta-analysis. Int. J. Surg. 2022;105:106854. DOI: 10.1016/j.ijsu.2022.106854

15. Авдей Г.М., Жук И.Т., Макалович Я.И. Психоэмоциональные и когнитивные расстройства у пациентов после некардиохирургических операций в зависимости от вида анестезии. Психиатрия, психотерапия и клиническая психология. 2017;8(4):506–515.

16. Lu X., Jin X., Yang S., Xia Y. The correlation of the depth of anesthesia and postoperative cognitive impairment: a meta-analysis based on randomized controlled trials. J. Clin. Anesth. 2018;45:55– 59. DOI: 10.1016/j.jclinane.2017.12.002

17. Зозуля М.В., Ленькин А.И., Курапеев И.С. Послеоперационные когнитивные расстройства: патогенез, методы профилактики и лечения (обзор литературы). Анестезиология и реаниматология. 2019;3:25–33.

18. Paolin A., Michielon P., Betetto M. Lower perfusion pressure during hypothermic cardiopulmonary bypass is associated with decreased cerebral blood flow and impaired memory performance 6 months postoperatively. Heart Surg. Forum. 2010;13:E7–12. DOI: 10.1532/HSF98.20091122

19. Kadoi Y., Kawauchi C., Kuroda M. Association between cerebrovascular carbon dioxide reactivity and postoperative short-term and long-term cognitive dysfunction in patients with diabetes mellitus. J. Anesth. 2011;25:641–647. DOI: 10.1007/s00540-011-1182-8

20. Shoair O.A., Grasso M.P., Lahaye L.A. Incidence and risk factors for postoperative cognitive dysfunction in older adults undergoing major noncardiac surgery: a prospective study. J. Anaesthesiol. Clin. Pharmacol. 2015;31:30–36. DOI: 10.4103/0970-9185.150530

21. Фанталис Д., Бордовский С.П., Преображенская И.С. Влияние когнитивных и эмоциональных расстройств на послеоперационную реабилитацию нейрохирургических пациентов. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2022;122(2):81–87.

22. Jiang J., Dong Y., Huang W. General anesthesia exposure and risk of dementia: a meta-analysis of epidemiological studies. Oncotarget. 2017;8:59628–59637. DOI: 10.18632/oncotarget.19524

23. Kim C.T., Myung W., Lewis M. Exposure to general anesthesia and risk of dementia: a Nationwide population-based cohort study. J. Alzheimers Dis. 2018;63:395–405. DOI: 10.3233/JAD-170951

24. Di Nino G., Adversi M., Samolsky Dekel B.G. Peri-operative risk management in patients with Alzheimer’s disease. J. Alzheimers Dis. 2010;22(Suppl 3):121–127. DOI: 10.3233/JAD-2010-101299

25. Baruah J., Easby J., Kessell G. Effects of acetylcholinesterase inhibitor therapy for Alzheimer’s disease on neuromuscular block. Br. J. Anaesth. 2008;100:420. DOI: 10.1093/bja/aen010

26. Crowe S., Collins L. Suxamethonium and donepezil: a cause of prolonged paralysis. Anesthesiology. 2003;98:574–575. DOI: 10.1097/00000542-200302000-00040

27. Khan M.A., Hossain F.S., Ahmed I. Predictors of early mortality after hip fracture surgery. Int. Orthop. 2013;37:2119–2124. DOI: 10.1007/s00264-013-2068-1

28. Wan Y., Xu J., Ma D. Postoperative impairment of cognitive function in rats: a possible role for cytokine-mediated inflammation in the hippocampus. Anesthesiology. 2007;106:436–443. DOI: 10.1097/00000542-200703000-00007

29. Kawano T., Yamanaka D., Aoyama B. Involvement of acute neuroinflammation in postoperative delirium-like cognitive deficits in rats. J. Anesth. 2018;32(4):506–517. DOI: 10.1007/s00540-018-2504-x

30. Xu Z., Dong Y., Wang H. Age-dependent postoperative cognitive impairment and Alzheimer-related neuropathology in mice. Sci. Rep. 2014;4. DOI: 10.1038/srep03766

31. Wu J., Zhang M., Li H. BDNF pathway is involved in the protective effects of SS-31 on isoflurane-induced cognitive deficits in aging mice. Behav. Brain Res. 2016;305:115–121. DOI: 10.1016/j.bbr.2016.02.036

32. Callaway J.K., Wood C., Jenkins T.A. Isoflurane in the presence or absence of surgery increases hippocampal cytokines associated with memory deficits and responses to brain injury in rats. Behav. Brain Res. 2016;303:44–52. DOI: 10.1016/j.bbr.2016.01.032

33. Le Freche H., Brouillette J., Fernandez-Gomez F.-J. Tau phosphorylation and sevoflurane anesthesia: an association to postoperative cognitive impairment. Anesthesiology. 2012;116:779–787. DOI: 10.1097/ALN.0b013e31824be8c7

34. Guo S., Liu L., Wang C. Repeated exposure to sevoflurane impairs the learning and memory of older male rats. Life Sci. 2018;192:75–83. DOI: 10.1016/j.lfs.2017.11.025

35. Tang J.X., Eckenhoff M.F. Anesthetic effects in Alzheimer transgenic mouse models. Prog. Neuro-Psychopharmacol. Biol. Psychiatry. 2013;47:167–171. DOI: 10.1016/j.pnpbp.2012.06.007

36. Bianchi S.L., Tran T., Liu C. Brain and behavior changes in 12-month-old Tg2576 and nontransgenic mice exposed to anesthetics. Neurobiol. Aging. 2008;29:1002–1010. DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2007.02.009

37. Berger M., Nadler J.W., Friedman A. The effect of Propofol versus Isoflurane anesthesia on human cerebrospinal fluid markers of Alzheimer’s disease: results of a randomized trial. J. Alzheimers Dis. 2016;52:1299–1310. DOI: 10.3233/JAD-151190

38. Pikwer A., Castegren M., Namdar S. Effects of surgery and propofolremifentanil total intravenous anesthesia on cerebrospinal fluid biomarkers of inflammation, Alzheimer’s disease, and neuronal injury in humans: a cohort study. J. Neuroinflammation. 2017;14:193. DOI: 10.1186/s12974-017-0950-2

39. Xie Z., Swain C.A., Ward S.A.P. Preoperative cerebrospinal fluid β-amyloid/tau ratio and postoperative delirium. Ann. Clin. Transl. Neurol. 2014;1:319–328. DOI: 10.1002/acn3.58

40. Planel E., Richter K.E., Nolan C.E. Anesthesia leads to tau hyperphosphorylation through inhibition of phosphatase activity by hypothermia. J. Neurosci. 2007;27:3090–3097. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.4854-06.2007

41. Xiao H., Run X., Cao X. Temperature control can abolish anesthesia-induced tau hyperphosphorylation and partly reverse anesthesia-induced cognitive impairment in old mice. Psychiatry Clin. Neurosci. 2013;67:493–500. DOI: 10.1111/pcn.12091

42. Dong Y., Wu X., Xu Z. Anesthetic isoflurane increases phosphorylated tau levels mediated by caspase activation and Aβ generation. PLoS One. 2012;7:e39386. DOI: 10.1371/journal.pone.0039386

43. Feng C., Liu Y., Yuan Y. Isoflurane anesthesia exacerbates learning and memory impairment in zinc-deficient APP/PS1 transgenic mice. Neuropharmacology. 2016;111:119–129. DOI: 10.1016/j.neuropharm.2016.08.035

44. Малашенкова И.К., Хайлов Н.А., Крынский С.А. Уровень провоспалительных цитокинов и фактора роста VEGf у пациентов с болезнью Альцгеймера и мягким когнитивным расстройством. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2016;116(3):39–43.

45. Kline R., Wong E., Haile M. Peri-operative inflammatory cytokines in plasma of the elderly correlate in prospective study with postoperative changes in cognitive test scores. Int. J. Anesthesiol. Res. 2016;4:313–321. DOI: 10.19070/2332-2780-1600065

46. Cui R-S., Wang K., Wang Z.-L. Sevoflurane anesthesia alters cognitive function by activating inflammation and cell death in rats. Exp. Ther. Med. 2018;15:4127–4130. DOI: 10.3892/etm.2018.5976

47. Wu X., Lu Y., Dong Y. The inhalation anesthetic isoflurane increases levels of proinflammatory cytokine TNF-α, IL-6 and IL-1β. Neurobiol. Aging. 2012;33:1364–1378. DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2010.11.002

48. Miao H., Dong Y., Zhang Y. Anesthetic Isoflurane or Desflurane Plus Surgery Differently Affects Cognitive Function in Alzheimer’s Disease Transgenic Mice. Mol. Neurobiol. 2018;55(7):5623–5638. DOI: 10.1007/s12035-017-0787-9

49. Zhang D.-X., Jiang S., Yu L.-N., Zhang F.-J., Zhuang Q., Yan M. The effect of sevoflurane on the cognitive function of rats and its association with the inhibition of synaptic transmission. Int. J. Clin. Exp. Med. 2015;8:20853–20860. eCollection 2015.

50. Zhang G., Dong Y., Zhang B., Ichinose F., Wu X., Culley D.J. Isoflurane-induced caspase-3 activation is dependent on cytosolic calcium and can be attenuated by memantine. J. Neurosci. 2008;28:4551–4560. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.5694-07.2008