РОЛЬ TOLL-ПОДОБНЫХ РЕЦЕПТОРОВ В РАЗВИТИИ ОСЛОЖНЕНИЙ ПОСЛЕ КАРДИОХИРУРГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ ВРОЖДЕННЫХ ПОРОКОВ СЕРДЦА У ДЕТЕЙ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Патология кровообращения и кардиохирургия. 2021;25(3):34-42 ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

□О!: 10.21688/1681-3472-2021-3-34-42 Врожденные пороки сердца

Роль №П-подобных рецепторов в развитии осложнений после кардиохирургического лечения врожденных пороков сердца у детей

Для корреспонденции:

Анна Викторовна Цепокина, cepoav1991@gmail.com

Поступила в редакцию 25 февраля 2021 г. Исправлена 11 мая 2021 г. Принята к печати 12 мая 2021 г.

Цитировать:

Цепокина А.В., Аникеенко А.А., Шмулевич С.А., Понасенко А.В., Шабалдин А.В. Роль toll-подобных рецепторов в развитии осложнений после кардиохирургического лечения врожденных пороков сердца у детей. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2021;25(3):34-42. http://dx.doi.org/10.21688/1681-3472-2021-3-34-42

Финансирование

Исследование выполнено при поддержке комплексной программы фундаментальных научных исследований СО РАН в рамках фундаментальной темы НИИ КПССЗ № 0546-2019-0002.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Вклад авторов

Концепция и дизайн: А.В. Шабалдин, А.В. Понасенко, А.В. Цепокина

Сбор и анализ данных: А.А. Аникеенко, А.В. Цепокина, С.А. Шмулевич

Статистическая обработка данных: А.В. Шабалдин, А.В. Цепокина

Написание статьи: А.В. Шабалдин, А.В. Цепокина, А.В. Понасенко

Исправление статьи: А.В. Цепокина Утверждение окончательного варианта статьи: все авторы

ORCID ID

А.В. Цепокина, https://orcid.org/0000-0002-4467-8732 А.А. Аникеенко, https://orcid.org/0000-0002-1352-2591 С.А. Шмулевич, https://orcid.org/0000-0002-7316-2962 А.В. Понасенко, https://orcid.org/0000-0002-3002-2863 А.В. Шабалдин, https://orcid.org/0000-0002-8785-7896

© А.В. Цепокина, А.А. Аникеенко, С.А. Шмулевич, А.В. Понасенко, А.В. Шабалдин, 2021 Статья открытого доступа, распространяется по лицензии Creative Commons Attribution 4.0.

А.В. Цепокина, А.А. Аникеенко, С.А. Шмулевич, А.В. Понасенко, А.В. Шабалдин

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечнососудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация

Актуальность. Кардиохирургическое вмешательство в сочетании с гипотермией, ишемией, реперфузией вызывает воспалительный ответ, который может проявляться послеоперационными осложнениями. Toll-подобные рецепторы — сигнальные молекулы, активирующие некоторые функции врожденного иммунитета. Полиморфные варианты генов toll-подобных рецепторов могут быть предикторами осложнений после кардиохирур-гического лечения.

Цель. Изучить ассоциации генов toll-подобных рецепторов с инфекционными и неинфекционными осложнениями после кардиохирургического лечения врожденных пороков сердца.

Методы. В исследование включили 89 детей (44 девочки и 45 мальчиков) с врожденными пороками сердца после кардиохирургического лечения. У 47 наблюдались послеоперационные осложнения, у 42 отсутствовали. Генотипирование toll-подобных рецепторов выполняли методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени с использованием зондов TaqMan (Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific, Уолтем, США).

Результаты. Оптимальным межгенным взаимодействием является двухлокусная модель TLR1 rs5743551 - TLR2 rs3804099, на долю которой пришлось 4,01 % фенотипической энтропии. Наибольшим предсказательным потенциалом обладает полиморфный вариант rs5743708 TLR2 (2,59 %).

Выводы. Послеоперационные осложнения при кардиохирур-гическом лечении врожденных пороков сердца обусловлены синергетическим влиянием полиморфных вариантов TLR1 (rs5743551) и TLR2 (rs3804099). Реализация этого эффекта может быть связана с особенностями транскрипции генов TLR1 и TLR2, последующей экспрессии рецепторов на клетках и сигналинга на активацию синтеза провоспалительных цитокинов и хемокинов.

Ключевые слова: toll-подобный рецептор; врожденный порок сердца; послеоперационное осложнение

Введение

Врожденные пороки сердца (ВПС) у новорожденных детей составляют 1 % и вносят существенный вклад в перинатальную и младенческую смертность [1]. Современные методы пренатальной диагностики и хирургическое лечение ВПС с первых дней жизни значительно увеличили выживаемость таких пациентов. Однако кардиохирургическое вмешательство в условиях искусственного кровообращения при ВПС может сопровождаться осложнениями в раннем послеоперационном периоде [2], имеющими инфекционную или неинфекционную природу [3]. Проводится поиск потенциальных биомаркеров — предикторов таких осложнений [2].

Кардиохирургическое вмешательство в сочетании с гипотермией, ишемией, реперфузией вызывает воспаление через активацию врожденного иммунного ответа и характеризуется выработкой различных медиаторов [4]. Toll-подобные рецепторы (англ. toll-like receptors, TLR) являются сигнальными молекулами, через которые активируются некоторые функции врожденного иммунитета. Это группа трансмембранных белков, экспрессируемых на иммунных (макрофагах, дендритных и других) и иных (эпителиальных, эндотелиальных и так далее) типах клеток организма [5]. Лигандами для TLR являются молекулярные паттерны, обусловленные патогеном или опасностью. Таким образом, воспалительный ответ может инициироваться через эти рецепторы как на различные патогены, так и стресс-ассоциированные молекулы.

Всего идентифицировано 11 TLR, которые находятся на поверхности и внутри клетки [6]. Соответственно, по локализации они разделены на две группы: расположенные на цитоплазматической мембране (TLR1, TLR2, TLR4-6) и на мембранах внутриклеточных органелл (TLR3 и TLR7-9). Передача сигналов через TLR вызывает цепочку событий, которые включают экспрессию провоспалительных молекул (хемокинов и цитокинов), активацию системы комплемента, рекрутирование фагоцитарных и антигенпрезентиру-ющих клеток в месте инвазии патогена или асептического повреждения тканей.

Гены TLR ассоциированы в том числе с хроническими заболеваниями сердца и сосудов: кардитами, атеросклерозом, сердечной дисфункцией при сепсисе, застойной сердечной недостаточностью [7]. Об отношении вклада этих генов и их продуктов в патогенез ВПС предполагают, что взаимодействие микрорибонуклеиновой кислоты Let-7 с TLR7 негативно влияет на клеточный цикл кардиальных прогениторных клеток [8]. Вероятно, активация этих сигнальных рецеп-

торов у эмбриона материнскими стресс-ассоцииро-ванными молекулами или продуктами обмена может активировать пироптоз и апоптоз, что в конечном итоге приведет к дисбалансу пролиферации и диф-ференцировки при морфогенезе сердца и сосудов. Более того, хирургическое лечение ВПС, особенно у детей грудничкового периода, многократно увеличивает количество молекул, способных активировать врожденный иммунитет через TLR. Именно этот феномен может лежать в патогенезе осложнений после кардиохирургического лечения ВПС у детей с TLR-ас-социированной иммунной гиперчувствительностью.

Цель — изучить ассоциации генов TLR с инфекционными и неинфекционными осложнениями после кардиохирургического лечения врожденных пороков сердца.

Методы

В исследование включили 89 детей (44 девочки и 45 мальчиков) с ВПС, прошедших кардиохирургическое лечение в Научно-исследовательском институте комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний. Исследование одобрено локальным этическим комитетом учреждения (протокол № 20 от 24 ноября 2016 г.).

Сбор биологического материала

У всех участников собрали кровь из локтевой вены в пробирку с трикалием этилендиаминтетрауксусной кислоты (K3 ЭДТА) для последующего выделения геномной дезоксирибонуклеиновой кислоты методом фенол-хлороформной экстракции. После поступления в лабораторию кровь немедленно, без предварительного центрифугирования аликвотировали по 0,7 мл в пластиковые стерильные микропробирки «Эппендорф» с маркировкой DNase-free объемом 1,5 мл Axygen (Corning, Корнинг, США) с плотно закрывающимися крышками. Все образцы биологического материала маркировали и хранили при -80 °С до даты проведения исследования.

Генотипирование

Генотипирование проводили методом полиме-разной цепной реакции в режиме реального времени на амплификаторе ViiA 7 (Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific, Уолтем, США) с использованием зондов TaqMan (Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific, Уолтем, США). Для исследования отобрали полиморфные варианты TLR1 (rs5743611, rs5743551), TLR2 (rs5743708, rs3804099), TLR4

36

© Цепокина А.В. и соавт., 2021

Табл. 1. Характеристика полиморфных сайтов изучаемых генов

Ген Тип однонуклеотидного полиморфизма Идентификатор однонуклеотидного полиморфизма Аминокислотная замена Локализация на хромосоме GRCh38.p12* Нуклеотидная замена

TLR1 Missense Variant rs5743611 Missense mutation Arg80Thr chr4:38798593 C/G

TLR1 5 Prime UTR Variant rs5743551 - chr4:38806033 T/A, C, G

TLR2 Missense Variant rs5743708 Missense mutation Arg753Gln chr4:153705165 G/A

TLR2 Synonymous Variant rs3804099 Synonymous Variant Asn199= chr4:153703504 T/C

TLR4 Missense Variant rs4986791 Missense mutation Thr399Ile chr9:117713324 C/T

TLR4 Missense Variant rs4986790 Missense mutation Asp299Gly chr9:117713024 A/G, T

TLR6 Missense Variant rs3775073 Missense mutation Lys421Asn chr4:38828211 T/C, G

TLR6 Missense Variant rs5743810 Missense mutation Ser249Ala chr4:38828729 A/C, G, T

(rs4986791, rs4986790), TLR6 (rs3775073, rs5743810). Использовали базы данных dbSNP, SNPinfo, SNPnexus. Установили, что из 8 изучаемых идентификаторов однонуклеотидного полиморфизма (англ. single-nucleotide polymorphism, SNP) 6 приводят к аминокислотной замене (миссенс-мутации) (табл. 1).

Статистический анализ

Статистическую обработку данных проводили в программе SNPstats. При анализе результатов ге-нотипирования учитывали соблюдение закона Хар-ди - Вайнберга, рассчитанное с помощью теста х2. Для сравнения генотипов между изучаемыми группами использовали критерий Пирсона с поправкой Йетса на непрерывность и точный критерий Фишера. Для расчета риска определяли отношение шансов и 95% доверительный интервал к нему. Анализ межгенных взаимодействий осуществляли методом сокращения многофакторной размерности (англ. Multifactor Dimensionality Reduction, MDR) в программе MDR версии 3.0.2. Для выявления ассоциации факторов широкого анамнеза с инфекционными и неинфекционными осложнениями после радикальных хирургических операций при лечении ВПС использовали логистическую регрессию (статистический метод классификации с использованием линейного дискриминанта Фишера). Различия считали статистически значимыми при p < 0,05.

Результаты

Детей с ВПС, перенесших операцию на сердце, разделили на основную группу с осложнениями

в раннем послеоперационном периоде (п = 42) и группу сравнения без них (п = 47). В подгруппу с инфекционными осложнениями (фебрильной лихорадкой более 5 дней, пневмонией, бронхитом, плевритом, инфекционным кардитом, гидроперикардом, сепсисом) включили 31 пациента, в подгруппу с неинфекционными осложнениями (нарушением ритма и проводимости, судорожным синдромом, релаксацией купола диафрагмы, снижением фракции выброса) — 11. Для сопоставимости результатов эти подгруппы объединили в основную группу (табл. 2). По половому распределению сравниваемые группы сопоставимы. Все ВПС несиндромальные и спорадические без семейной истории. Значимых различий по частоте встречаемости ВПС не выявили.

Выполняли все вмешательства в условиях искусственного кровообращения. Оперировали 10 пациентов (11,2 %) на первом году жизни, 38 (42,7 %) — на втором, 33 (37,1 %) — в 2-5 лет, 8 (9,0 %) — до 7 лет.

По данным логистической регрессии, оценивающей вклад различных независимых переменных в деление по классам на наличие (1) или отсутствие (0) инфекционных и неинфекционных осложнений в послеоперационном периоде, выявили несколько значимых предикторов. В табл. 3 представлены статистически значимые бета-коэффициенты (относительное влияние фактора на зависимую переменную) и Б-коэффициенты (прогностическая значимость фактора как предиктора).

Выявили положительные ассоциации между инфекционными и неинфекционными ослож-

Табл. 2. Фенотипы врожденных пороков сердца в группе обследованных детей с учетом послеоперационных осложнений

Всего Без ослож- С осложнениями, п

Фенотип врожденного порока сердца пациентов, п нений, п инфекци- неинфек-

онными ционными

Дефект межпредсердной перегородки 31 16 11 4

Дефект межжелудочковой перегородки 14 7 5 2

Тетрада Фалло 12 6 4 2

Единый желудочек сердца 6 3 2 1

Коарктация аорты 5 3 2 0

Дефекты межпредсердной и межжелудочковой перегородок 3 2 1 0

Дефекты отхождения магистральных сосудов 3 2 1 0

Стеноз аортального клапана 3 2 1 0

Атриовентрикулярная коммуникация 3 2 1 0

Коарктация аорты и дефект межжелудочковой перегородки 2 1 1 0

Тотальный аномальный дренаж легочных вен 2 1 1 0

Частичный аномальный дренаж легочных вен 1 1 0 0

Атрезия легочной артерии первого типа 1 1 0 0

Гипоплазия аорты 1 0 0 1

Гипоплазия трикуспидального клапана 1 0 1 0

Стеноз клапана легочной артерии и дефект межпредсердной перегородки 1 0 0 1

нениями и факторами широкого анамнеза, описывающими характер родов, неонатальных осложнений, видимых микроаномалий развития ребенка, состояние его здоровья, а также особенности вакцинопрофилактики. Коморбидность и отсутствие вакцинации не могли быть предик-

торами осложнений, так как 11,2 % детей перенесли радикальные операции на сердце до года. Взаимосвязь этих переменных с инфекционными и неинфекционными осложнениями можно рассматривать с обратной позиции: кардиохирурги-ческая операция на сердце ребенка с тяжелыми

Табл. 3. Множественный линейный регрессионный анализ независимых переменных широкого анамнеза с зависимой вариантой: наличие инфекционных и неинфекционных осложнений в послеоперационном периоде

Регрессия зависимой варианты «осложнения» Бета-коэффициент Стандартная ошибка бета-коэффициента Б-коэф-фициент Стандартная ошибка Б-коэффициента 1(75) Р

Свободный член логистической модели - - 0,225 0,107 3,257 0,008

Коморбидность 0,449 0,099 0,750 0,165 4,536 0,000

Отсутствие вакцинации 0,254 0,098 0,670 0,259 2,589 0,012

Перинатальная пневмония 0,238 0,098 0,313 0,129 2,425 0,018

Родоразрешение путем кесарева сечения 0,186 0,099 0,198 0,105 2,183 0,043

Стигмы эмбриогенеза 0,378 0,107 0,996 0,282 3,533 0,001

Примечание. Представлены только значимые переменные.

© Цепокина А.В. и соавт., 2021 -шв гб5743810

Т1Й2 гб5743708 ПЙ1 гб5743551 ПЙ2 гб3804099 ПЙ1 гб5743611 Т1Й4 гб4986791 Т1Й4 гб4986790 Шв гб3775073

Дендрограмма БЫР х БЫР взаимодействий генов 71Й, ассоциированных с осложнениями в раннем послеоперационном периоде, у детей с врожденными пороками сердца

Примечание. Представлены данные о силе влияния полиморфизмов на развитие осложнений.

Красная линия — выраженный синергизм, оранжевая — умеренный синергизм, коричневая — независимый эффект, зеленая — умеренный антагонизм.

последствиями является причиной отказа от вакцинации и предрасполагает к коморбидным состояниям в раннем онтогенезе.

Родоразрешение путем кесарева сечения, перинатальная пневмония и наличие более шести стигм эмбриогенеза являются предикторами инфекционных и неинфекционных осложнений в раннем послеоперационном периоде. Данные факторы могут влиять на эффективное формирование микробиома ребенка и иммунной компетентности, в том числе через регуляцию врожденного иммунитета. Они способствуют увеличению в микробиоме удельного веса представителей условно-патогенного кластера, который определяет развитие инфекционных осложнений после кардиохирургического лечения ВПС с применением искусственного кровообращения. Нарушенная иммунная регуляция вызывает неинфекционные осложнения.

Далее провели сравнительный анализ частоты встречаемости генотипов генов ПЙ1, Т1Й2, Т1Й4, Пйв во всех группах и подгруппах. Статистически значимых различий не обнаружили (табл. 4). Соответственно, единичные полиморфные варианты генов семейства Т1Й существенно не влияют на формирование осложнений после кардиохирур-гического лечения спорадических ВПС без хромосомных заболеваний.

С помощью программы МйК оценили БЫР х БЫР взаимодействие полиморфных вариантов генов Т1Й (рисунок). Оптимальным межгенным взаимодействием является двухлокусная модель Т1Й1 гб5743551 - ТЙ гб3804099, на долю которой пришлось 4,01 % фенотипической энтропии и характеристика которой представлена ниже.

Тренировочная сбалансированная точность 0,63

Тестируемая сбалансированная точность 0,45

Чувствительность 0,70

Специфичность 0,56

Повторяемость 9/10

Точность модели 0,60

Этот факт демонстрирует выраженный синергети-ческий эффект полиморфных вариантов при развитии осложнений в раннем послеоперационном периоде у детей, перенесших кардиохирургическое лечение ВПС. Наибольшим предсказательным потенциалом обладал полиморфный вариант гб5743708 ТЙ (2,59 %).

Таким образом, не подтверждена гипотеза о роли отдельных полиморфных вариантов генов Т1Й в развитии послеоперационных осложнений у детей, перенесших кардиохирургическое вмешательство, но показано си-нергетическое влияние полиморфных вариантов генов Т1Й1 и ТЙ на формирование этой патологии.

Табл. 4. Частота распределения генотипов среди пациентов с осложнениями и без таковых

Ген

TLR1

rs5743611

TLR1

rs5743551

TLR2

rs5743708

TLR2

rs3804099

TLR4

rs4986791

TLR4

rs4986790

TLR6

rs3775073

TLR6

rs5743810

Генотип Без осложнений, n (%) С осложнениями, n (%) Отношение шансов (95% доверительный интервал) Р

C/C 26 (70,3) 22 (64,7) 1,00

C/G 8(21,6) 11 (32,4) 1,62 (0,56-4,75) 0,42

G/G 3 (8,1) 1 (2,9) 0,39 (0,04-4,06)

C G 60 (81) 14 (19) 55 (81) 13 (19) 1,01 (0,43-2,34) 0,97

T/T 23 (62,2) 19 (55,9) 1,00

C/T 12 (32,4) 12 (35,3) 1,21 (0,44-3,31) 0,80

C/C 2 (5,4) 3 (8,8) 1,82 (0,27-12,01)

T C 58 (78) 16 (22) 50 (74) 18 (26) 1,30 (0,60-2,82) 0,49

G/G 35 (94,6) 31 (91,2) 1,00

A/G 1 (2,7) 3 (8,8) 3,39 (0,33-34,27) 0,28

A/A 1 (2,7) 0 (0) 0,00 (0,00-NA)

G A 71 (96) 3 (4) 65 (96) 3 (4) 1,09 (0,21-5,60) 0,91

T/T 15 (40,5) 16 (47,1) 1,00

C/T 19 (51,4) 14 (41,2) 0,69 (0,26-1,85) 0,67

C/C 3 (8,1) 4 (11,8) 1,25 (0,24-6,54)

T C 49 (66) 25 (34) 46 (68) 22 (32) 0,93 (0,46-1,88) 0,85

C/C 32 (86,5) 28 (82,3) 1,00 0,63

C/T 5 (13,5) 6 (17,6) 1,37 (0,38-4,99)

C T 69 (93) 5 (7) 62 (91) 6 (9) 1,33 (0,38-4,59) 0,64

A/A 32 (86,5) 28 (82,3) 1,00 0,63

A/G 5 (13,5) 6 (17,6) 1,37 (0,38-4,99)

A G 69 (93) 5 (7) 62 (91) 6 (9) 1,33 (0,38-4,59) 0,64

T/T 14 (37,8) 10 (29,4) 1,00

T/C 18 (48,6) 20 (58,8) 1,56 (0,55-4,36) 0,68

C/C 5 (13,5) 4 (11,8) 1,12 (0,24-5,25)

T C 49 (62) 28 (38) 40 (59) 28 (41) 1,22 (0,62-2,39) 0,55

G/G 15 (40,5) 12 (35,3) 1,00

A/G 20 (54) 20 (58,8) 1,25 (0,47-3,33) 0,90

A/A 2 (5,4) 2 (5,9) 1,25 (0,15-10,23)

G A 50 (68) 24 (32) 44 (65) 24 (35) 1,13 (0,56-2,27) 0,71

Примечание. NA — нет данных.

40

© Цепокина А.В. и соавт., 2021

Обсуждение

Требуются пояснения о роли генов TLR в предрасположенности к инфекционным и неинфекционным осложнениям после кардиохирургического лечения. Немногочисленные данные литературы свидетельствуют, что гены TLR влияют на развитие полиорганной недостаточности у пациентов, перенесших кардиохирургическое лечение. Так, М.В. Хуторная и соавт. отмечают, что аллель С гена TLR6 rs3775073 связан со сниженным риском полиорганной недостаточности после аорто-коронарного шунтирования [9]. В то же время в настоящем исследовании данный полиморфный вариант не являлся предиктором осложнений после кардиохирур-гического лечения спорадического несиндромального врожденного порока сердца.

В 2020 г. M.B. Merbecks и соавт. продемонстрировали, что у детей, перенесших операцию на сердце, наблюдалось увеличение экспрессии TLR2 на моноцитах в первые и вторые сутки после вмешательства [10]. В настоящем исследовании именно ген TLR2 имел наибольший предсказательный потенциал в отношении риска послеоперационных осложнений. Полиморфный вариант этого гена rs3804099 совместно с полиморфным вариантом гена TLR1 rs5743551 оказывал синергетическое влияние на формирование инфекционных и неинфекционных осложнений после кардиохирургического лечения спорадических несиндро-мальных врожденных пороков сердца.

Полиморфный вариант rs3804099 гена TLR2 является синонимической однонуклеотидной заменой, сохраняющей смысл кодона без смены аминокислоты в кодируемой белковой молекуле [Reference SNP (rs) Report: rs3804099. Режим доступа: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ snp/rs3804099]. В то же время этот полиморфный вариант имеет большое количество ассоциаций с хроническими инфекционными заболеваниями: туберкулезом, инфекциями, вызванными Helicobacter pylori, гепатитами В, С, бактериальным менингитом, сепсисом, в том числе неонатальным [11; 12]. Кроме того, его минорный аллель C ассоциирован с устойчивостью к формированию рака желудка у пациентов с Helicobacter pylori [12]. Метаана-лиз, посвященный роли генов TLR в детерминировании рака различной локализации, показал, что именно полиморфный вариант rs3804099 гена TLR2 снижает риск онкологических заболеваний [13].

Рецепторы TLR участвуют не только в активации врожденного иммунитета, но и в регуляции обменных процессов, в частности липидного и углеводного обменов. Гомозиготный мажорный генотип TT rs3804099 гена TLR2 ассоциирован с повышением холестерина в крови обследованных мужчин репродуктивного возраста [14].

Таким образом, полиморфный вариант rs3804099 гена TLR2 позитивно и негативно влияет на развитие инфекционных, онкологических, обменных нарушений и ассоциирован с эффективностью антицитокиновой терапии инфликсимабом при болезни Крона [15]. Механизм реализации этих эффектов не совсем ясен, так как замена нуклеотида не приводит к аминокислотной замене в кодируемой молекуле, но вполне вероятно, что данный полиморфный вариант гена определяет особенности его транскрипции. Синергетическое влияние rs3804099 гена TLR2 на развитие инфекционных и неинфекционных осложнений после кардиохирургического лечения ВПС, выявленное в настоящем исследовании, может быть следствием особенностей экспрессии молекулы TLR2 и последующей индукции провоспали-тельных и противовоспалительных реакций под воздействием триггерных факторов операции на сердце в условиях искусственного кровообращения.

Также синергетический эффект для формирования инфекционных и неинфекционных осложнений после кардиохирургического лечения ВПС дал полиморфный вариант rs5743551 гена TLR1, расположенный в 5'-нетранслируемой области (англ. five prime untranslated region), которая находится перед кодирующей частью гена и способствует активации экспрессии (транскрипции для дезоксирибонуклеиновой кислоты и трансляции для рибонуклеиновой) этого гена. Соответственно, по аналогии с rs3804099 гена TLR2, данный полиморфный вариант будет детерминировать особенности экспрессии TLR1 на клетках. Мета-анализ, посвященный изучению генов TLR и их связи с атеросклерозом, показал, что полиморфный вариант rs5743551 TLR1 может служить генетическим биомаркером атеросклеротических заболеваний [16]. Исследование полиморфных вариантов генов TLR1, TLR2 и TLR4 с продукцией цитокинов при лепре показало синергетический эффект rs3804099 TLR2 и rs5743551 TLR1 на продукцию интерлейкина-17 и синергетический эффект полиморфизмов TLR1 (rs4833095, rs5743551) на продукцию Monocyte Chemoattractant Protein-1 и активного компонента интерлейкина-12 (IL-12p40). Авторы считают, что через этот повышенный синтез цитокинов, детерминированных полиморфизмами rs4833095, rs5743551 TLR1 и rs3804099 TLR2, поддерживается воспалительный процесс при лепре [17].

Вероятно, детерминирование инфекционных и неинфекционных осложнений после кардиохирургического лечения ВПС через полиморфизмы rs5743551 TLR1 и rs3804099 TLR2 также связано с опосредованным влиянием на синтез провоспа-лительных цитокинов и хемокинов. Этот механизм

вполне понятен, так как основной эффект сигналинга через TLR направлен на синтез интерлейкинов.

Заключение

Таким образом, послеоперационные осложнения при кардиохирургическом лечении ВПС обусловлены синергетическим влиянием полиморфных вариантов rs5743551 и rs3804099 генов TLR1, TLR2 соответственно. Реализация этого эффекта может быть связана с особенностями транскрипции генов TLR1 и TLR2, последующей экспрессии рецепторов на клетках и сигналинга на активацию синтеза провоспалительных цитокинов и хемокинов.

Список литературы / References

1. Васильева М.А. Анализ динамики врожденных пороков сердца у новорожденных на территории Новосибирской области за 2015-2019 гг. Медицинская генетика. 2020;19(7):36-37. [Vasilyeva M.A. Analysis of the dynamics of congenital heart defects in newborns in the territory of the Novosibirsk region for 2015-2019. Medical Genetics. 2020;19(7):36-37. (In Russ.)] https://doi.org/10.25557/2073-7998.2020.07.36-37

2. Попов Д.А., Хрусталев А.А. Прогностическая ценность новых биомаркеров у детей первого года жизни с врожденными пороками сердца в периоперацион-ном периоде. Лабораторная служба. 2019;8(4):13-21. [Popov D.A., Khrustalev А.А. Prognostic value of new biomarkers in newborns and children with congenital heart disease. Laboratory Service. 2019;8(4):13-21. (In Russ.)] https:// doi.org/10.17116/labs2019804113

3. Boehne M., Sasse M., Karch A., Dziuba F., Horke A., Kaussen T., Mikolajczyk R., Beerbaum P., Jack T. Systemic inflammatory response syndrome after pediatric congenital heart surgery: Incidence, risk factors, and clinical outcome. J Card Surg. 2017;32(2):116-125. PMID: 27928843. https://doi.org/10.1111/jocs.12879

4. Justus G., Walker C., Rosenthal L.-M., Berger F., Miera O., Schmitt K.R.L. Immunodepression after CPB: Cytokine dynamics and clinics after pediatric cardiac surgery - A prospective trial. Cytokine. 2019;122:154018. PMID: 28411047. https://doi. org/10.1016/j.cyto.2017.03.017

5. West A.P., Koblansky A.A., Ghosh S. Recognition and signaling by toll-like receptors. Annu Rev Cell Dev Biol. 2006;22:409-437. PMID: 16822173. https://doi.org/10.1146/annurev. cellbio.21.122303.115827

6. Akira S. Toll receptor families: structure and function. Semin Immunol. 2004;16(1 ):1 -2. PMID: 14751756. https://doi. org/10.1016/j.smim.2003.10.001

7. Sharma S., Garg I., Ashraf M.Z. TLR signalling and association of TLR polymorphism with cardiovascular diseases. Vascul Pharmacol. 2016;87:30-37. PMID: 27826031. https://doi. org/10.1016/j.vph.2016.10.008

8. Suluba E., Shuwei L., Xia Q., Mwanga A. Congenital heart diseases: genetics, non-inherited risk factors, and signaling pathways. Egypt J Med Hum Genet. 2020;21:11. https://doi. org/10.1186/s43042-020-0050-1

9. Хуторная М.В., Понасенко А.В., Радивилко А.С., Кути-хин А.Г., Жидкова И.И., Крутицкий С.С., Салахов Р.Р., Григорьев Е.В., Головкин А.С. Значение генов врожденного иммунитета в развитии критических послеоперационных осложнений коронарного шунтирования. Трансляционная медицина. 2017;4(5):15-27. [Khutornaya M.V., Ponasenko A.V., Radivilko A.S., Kutikhin A.G., Zhidkova I.I., Krutitskiy S.S., Salakhov R.R., Grigoryev E.V., Golovkin A.S. Impact of innate immunity genes in development of critical postoperative complications after coronary artery bypasses grafting. Translational Medicine. 2017;4(5):15-27. (In Russ.)] https://doi.org/10.18705/2311-4495-2017-4-5-15-27

10. Merbecks M.B., Ziesenitz V.C., Rubner T., Meier N., Klein B., Rauch H., Saur P., Ritz N., Loukanov T., Schmitt S., Gorenflo M. Intermediate monocytes exhibit higher levels of TLR2, TLR4 and CD64 early after congenital heart surgery. Cytokine. 2020;133:155153. PMID: 32554157. https://doi.org/10.1016A cyto.2020.155153

11. Neamatallah M., El-Bendary M., Elalfy H., Besheer T., El-Maksoud M.A., Elhammady D., Abed S., Elegezy M., Kandeel L., Eldeib D., Mousa N., Abd El-Hafeez M., El-Gilany A.-H., Esmat G. Impact of Toll-like receptors 2(TLR2) and TLR 4 gene variations on HCV susceptibility, response to treatment and development of hepatocellular carcinoma in cirrhotic HCV patients. Immunol Invest. 2020;49(4):462-476. PMID: 31615295. https://doi.org/10.1080/08820139.2019.1673772

12. Tongtawee T., Simawaranon T., Wattanawongdon W., Dechsukhum C., Leeanansaksiri W. Toll-like receptor 2 and 4 polymorphisms associated with Helicobacter pylori susceptibility and gastric cancer. Turk J Gastroenterol. 2019;30(1):15-20. PMID: 30301709; PMCID: PMC6389301. https://doi.org/10.5152/tjg.2018.17461

13. Gao Sh.-L., Chen Y.-D., Yue Ch., Chen J., Zhang L.-F., Wang S.-M., Zuo L. -196 to -174del, rs4696480, rs3804099 polymorphisms of Toll-like receptor 2 gene impact the susceptibility of cancers: evidence from 37053 subjects. Biosci Rep. 2019;39(12):BSR20191698. PMID: 31710083; PMCID: PMC6900473. https://doi.org/10.1042/BSR20191698

14. Gomes Torres A.C.M.B., Leite N., Tureck L.V., de Souza R.L.R., Titski A.C.K., Milano-Gai G.E., Lazarotto L., da Silva L.R., Furtado-Alle L. Association between Toll-like receptors (TLR) and NODlike receptor (NLR) polymorphisms and lipid and glucose metabolism. Gene. 2019;685:211-221. https://doi.org/10.1016/j. gene.2018.11.065

15. Salvador-Martín S., López-Cauce B., Nuñez O., Laserna-Mendieta E.J., García M.I., Lobato E., Abarca-Zabalía J., Sanjurjo-Saez M., Lucendo A.J., Marín-Jiménez I., Menchén L.A., López-Fernández L.A. Genetic predictors of long-term response and trough levels of infliximab in Crohn's disease. Pharmacol Res. 2019;149:104478. PMID: 31605784. https://doi.org/10.1016A phrs.2019.104478

16. Xie X., Shi X., Liu M. The roles of TLR gene polymorphisms in atherosclerosis: A systematic review and meta-analysis of 35,317 subjects. Scand J Immunol. 2017;86(1):50-58. PMID: 28474755. https://doi.org/10.1111/sji.12560

17. Santana N.de L., Rego J.L., Oliveira J.M., de Almeida L.F., Braz M., Machado L.M.M., Machado P.R.L., Castellucci L.C. Polymorphisms in genes TLR1, 2 and 4 are associated with differential cytokine and chemokine serum production in patients with leprosy. Mem Inst Oswaldo Cruz. 2017;112(4):260-268. PMID: 28327786; PMCID: PMC5354609. https://doi. org/10.1590/0074-02760160366

ORIGINAL ARTICLES

Congenital Heart Diseases

Role of toll-like receptors in complications of cardiac surgery for congenital heart defects in children

Anna V. Tsepokina, Aleksandra A. Anikeenko, Svetlana A. Shmulevich, Anastasia V. Ponasenko, Andrey V. Shabaldin

Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases, Kemerovo, Russian Federation Corresponding author. Anna V. Tsepokina, cepoav1991@gmail.com

Background. Cardiac surgery in combination with hypothermia, ischaemia and reperfusion leads to an inflammatory response causing postoperative complications. Toll-like receptors are signalling molecules through which some functions of innate immunity can be activated, and polymorphic variants in the TLR-family genes can be predictors of complications after cardiac surgery.

Aim. To study the associations of TLR-family genes with infectious and non-infectious complications of cardiac surgery for congenital heart defects.

Methods. The study included 89 children (44 girls and 45 boys) with congenital heart defects who underwent cardiac surgery. Complications occurred in 47 children 47 days after cardiac surgery. There were no complications in 42 children. Genotyping was performed by real-time PCR using TaqMan probes.

Results. A two-locus model of gene-gene interaction between TLR1 rs5743551 and TLR2 rs3804099 was the best fit, accounting for 4.01% of phenotypic entropy. The TLR2 gene polymorphic variant rs5743708 had the highest predictive potential (2.59%).

Conclusion. The development of postoperative complications of cardiac surgical treatment for congenital heart defects can be due to the synergistic effect of the polymorphic variants rs5743551 in the TLR1 gene and rs3804099 in the TLR2 gene. This effect occurs through the features of TLR1 and TLR2 transcription, the subsequent expression of receptors on cells and signalling which activates the synthesis of proinflammatory cytokines and chemokines. Keywords: congenital heart disease; postoperative complication; toll-like receptor Received 25 February 2021. Revised 11 May 2021. Accepted 12 May 2021.

Funding: The work is supported by the complex program of fundamental research of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (No. 0554-2019-0002).

Conflict of interest: The authors declare no conflicts of interests. Contribution of the authors

Conception and study design: A.V. Shabaldin, A.V. Ponasenko, A.V. Tsepokina Data collection and analysis: A.A. Anikeenko, A.V. Tsepokina, S.A. Shmulevich Statistical analysis: A.V. Shabaldin, A.V. Tsepokina Drafting the article: A.V. Shabaldin, A.V. Tsepokina, A.V. Ponasenko Critical revision of the article: A.V. Tsepokina

Final approval of the version to be published: A.V. Tsepokina, A.A. Anikeenko, S.A. Shmulevich, A.V. Ponasenko, A.V. Shabaldin ORCID ID

A.V. Tsepokina, https://orcid.org/0000-0002-4467-8732 A.A. Anikeenko, https://orcid.org/0000-0002-1352-2591 S.A. Shmulevich, https://orcid.org/0000-0002-7316-2962 A.V. Ponasenko, https://orcid.org/0000-0002-3002-2863 A.V. Shabaldin, https://orcid.org/0000-0002-8785-7896

Copyright: © 2021 Tsepokina et al. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 License.

How to cite: Tsepokina A.V., Anikeenko A.A., Shmulevich S.A., Ponasenko A.V., Shabaldin A.V. Role of toll-like receptors in complications of cardiac surgery for congenital heart defects in children. Patologiya krovoobrashcheniya i kardiokhirurgiya = Circulation Pathology and Cardiac Surgery. 2021;25(3):34-42. (In Russ.) http://dx.doi.org/10.21688/1681-3472-2021 -3-34-42