Влияние синдрома обструктивного апноэ сна разной степени тяжести на длину теломер

Влияние синдрома обструктивного апноэ сна разной степени тяжести на длину теломер

Основные механизмы СОАС способствуют обострению воспаления и окислительного стресса в дыхательных путях.

Интермиттирующая гипоксия приводит к

  • рецидивирующей кислородной десатурации,
  • изменению количества кислорода во многих тканях,
    • что приводит к увеличению провоспалительных цитокинов и дисбалансу между прооксидантной и антиоксидантной системами в результате избыточной продукции активных форм кислорода (АФК).

    Аналогичным образом, фрагментация сна способствует увеличению экспрессии и активации никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФН) оксидазы, фермента, считающегося основным источником активных форм кислорода при СОАС.

    Накопление окислительных повреждений происходит в результате того, что активные формы кислорода оказывают влияние на жизненно важные биомолекулы. На клеточном уровне, АФК приводят к разрывам двунитевой ДНК и укорочению теломер, что является важным триггером клеточного старения.

    • Теломеры характеризуются наличием тандемных повторов некодирующей ДНК (TTAGGG/ CCCTAA) на концах хромосом и отвечают за защиту и стабилизацию концевых отделов хромосом, во избежание потери у ДНК кодирующей функции или хромосомной нестабильности.
    • Длина теломер имеет тенденцию к укорочению с течением времени, в основном за счет так называемых «проблем репликации концов», либо из–за других причин, таких как
      • окислительный стресс,
      • генетические факторы,
      • коморбидность.
      • в то время как короткие теломеры обычно встречаются при ряде патологических состояний в роли индикаторов начала болезни и отражают ее исход.

      Учитывая тот факт, что важным модулятором поддержания теломер является окислительный стресс и что теломер-управляемое репликативное старение является в первую очередь реакцией на стресс, это указывает на потенциальную связь между СОАС и клеточным старением за счет укорочения теломер.

      • Таким образом, ученые предположили, что СОАС может быть связан с более короткими теломерами по сравнению с контрольной группой лиц без СОАС.
      • Кроме того, попытались оценить различия в средней длине теломер лейкоцитов (ДТЛ) у людей с легкой, средней и тяжелой степенью СОАС, а также выяснить, существует ли зависимость между параметрами сна и ДТЛ.

      Материалы и методы

      Протокол исследования
      • Это часть перекрестного исследования, которая называется Эпидемиологические Исследования Сна в Сан-Паулу, она основывается на опросе населения, в котором 1042 участникам проведена полисомнография, исследованы их анкеты сна и образцы крови.
      • Для того, чтобы выборка жителей Сан-Паулу в 2007 году была репрезентативной по данным пола, возраста (20-80 лет) и социально-экономического класса, была применена трехступенчатая вероятностная кластерная модель выборки.
      • Протокол исследования был одобрен Комитетом по вопросам этики для научных исследований из федерального университета Сан-Паулу (CEP 0593/06) и зарегистрирован с ClinicalTrials.gov (number: NCT00596713; name: Epidemiology of sleep disturbances among adult population of the Sao Paulo City).
      • Всеми участниками до их включения в исследование было подписано информированное добровольное согласие.
      Оценка полисомнографии
      • В течение ночи в лаборатории сна с помощью система EMBLA® N7000 (Embla Systems Inc., USA) участникам исследования проводили полисомнографию.
      • Стадии сна были обработаны обученными специалистами в соответствии со стандартизированными критериями для исследования сна.
      • Процедуры были запланированы в зависимости от наличия добровольцев, чтобы попытаться соответствовать их привычному графику сна, который был оценен в течение собеседования во время первого визита.
      • Физиологические параметры, оцениваемые в ходе полисомнографии, включали:
        • электроэнцефалограмму (4 канала: С3-А2, С4-А1, О1-А2, О2-А1);
        • электроокулограмму (2 канала: ЭОК-лево-А2, ЭОГ-право-А1);
        • поверхностную электромиограмму (4 канала: субментальная и жевательная области, передняя большеберцовая мышцы и седьмое межреберье);
        • ЭКГ (1 канал: модифицированное отклонение V1);
        • поток воздуха (2 канала: термопара и назальное давление);
        • дыхательное усилие (2 канала: грудь и живот) на основании плетизмографии;
        • храп и положение тела (1 канал) с ЭМБЛА® датчиков;
        • степень насыщения крови кислородом – сатурация (SpO2) через ЭМБЛА® оксиметр, который позволяет измерить средний и минимальный уровень SpO2, один раз базальный, когда пациент проснулся, и дважды, когда пациент спит.
        Диагноз синдрома обструктивного апноэ сна
        • Это исследование включало лиц с СОАС и контрольную группу.
        • В соответствии с Международной классификацией расстройств сна (2005), СОАС регистрировался, когда индекс апноэ/гипопноэ (ИАГ) у людей был от 5 до 14,9, и имелся хотя бы один из следующих симптомов:
          • громкий храп,
          • дневная сонливость,
          • усталость,
          • остановки дыхания во сне.
          • легкая (5 ≤ ИАГ < 15),
          • средняя (15 ≤ ИАГ < 30),
          • тяжелая (ИАГ ≥ 30).
          Измерение длины теломер лейкоцитов
          • На утро после полисомнографии, все добровольцы сдали 10 мл крови, которую собрали в пробирки с ЭДТА для экстракции ДНК.
          • ДНК выделяли согласно протоколу Миллера с соавторами.
          • После выделения, образцы ДНК подсчитывали и разбавляли до 50 нг/мкл.
          • Измерение длины теломер проводилось методом мультиплексной ПЦР в реальном времени.
          • Измерение заключается в определении относительного соотношения Т/S — нг теломер (T) к нг альбумина (single-copy gene, S) в экспериментальных образцах с использованием стандартной кривой.
          • Отношение Т/S пропорционально средней длине теломер.

          Были проанализированы в общей сложности 928 образца.

          • Не подошло 114 образцов из-за недостаточной концентрации (17 образцов),
          • недостаточного объема (37 образцов),
          • отказа некоторых участников полностью заполнить данные анкеты (60 образцов).

          Условия ПЦР амплификации:

          • 15 минут при 95°С, 2 цикла по 15 секунд при 94°с, 15 секунд при 49°с, 35 циклов по 15 секунд при 94°с, 10 секунд при 68°С и 15 секунд при 74°C с приобретением флуоресценции (обнаружение амплификации теломер), 10 секунд при 85°С, 15 секунд при 88°C с приобретением флуоресценции (обнаружение амплификации альбумина) и кривой плавления.
          Статистический анализ
          • Нормальное распределение было проверено тестом Колмогорова-Смирнова.
          • Все переменные, не имеющие нормального распределения, были стандартизированы на сновании Z-счета, прежде чем перейти к независимому Т-тесту на простые сравнения между СОАС и контрольной группой.
          • Критерий хи-квадрат использовался для проверки возможных связей между категориальными переменными, и, следовательно, для определения смешанных факторов.
          • Корреляция между ДТЛ (отношение Т/S) и полисомнографическими параметрами была оценена с помощью коэффициента корреляции Спирмена.
          • Кроме того, сравнение ДТЛ между СОАС и контрольной группой было выполнено с использованием анализа ковариации (ANCOVA), и скорректировано с учетом возраста, массы тела и пола.
          • Наконец, для того чтобы определить влияние степени тяжести СОАС (на основании ИАГ) на ДТЛ, использовали обобщенную линейную модель (GLzMM) с гамма-распределением по полу, возрасту, индексу массы тела, образованию, наличию диабета, перенесенного инсульта и инфаркта, как независимые переменные и отношение Т/S как зависимую переменную.
          • Для отношения Т/S поэтапно была построена линейная регрессионная модель.
          • Были рассмотрены независимые переменные: возраст, пол, ИМТ, ИАГ, эффективность сна, показатель пробуждения и средний уровень SpO2.
          • Мера эффекта длины теломер была посчитана с помощью формулы Коэна (D). Статистическая значимость равна 5%.

          Результаты

          • В исследование были включены 613 пациентов, составивших контрольную группу и 315 с СОАС,
            • в которой 48,6% страдали легкой степенью ночного апноэ (от 5 до 15 апноэ/гипопноэ в час),
            • 31,1% средней степенью (от 15 до 30 апноэ/гипопноэ в час) и
            • 20,3% тяжелой степенью (больше 30 апноэ/гипопноэ в час).
            • старше (t = -13,9, df = 926, р < 0,001),
            • преобладали лица мужского пола (χ2 = 25,872, df = 1, р < 0,001),
            • с более высоким ИМТ (t = -11,8, df = 926, р < 0.0019),
            • индексом дыхательных расстройств (ИДР) (t = -21,4, df = 918, п < 0.001),
            • индексом апноэ/гипопноэ (t = -27,4, df = 926, р < 0,001),
            • индексом десатурации (t = -18,5, df = 769, р < 0,001),
            • латентностью фазы быстрого сна (t = -3,318, df = 917, р = 0,001),
            • процентом Н1 (t = -4,420, df = 926, р < 0,001), Н2 (t = -3,084, df = 926, р= 0,002), Н3 (t = 3,889, df = 926, р < 0,001),
            • преобладали частые пробуждения после начала сна (t = -5,450, df = 926, р < 0,001),
            • минимальное общее время сна (t = 3,245, df = 926, р < 0,001),
            • низкая эффективность сна (t = 5,023, df = 926, р < 0,001),
            • низкий базальный, средний и минимальный уровень SpO2 (t = 12,8, df = 925, р < 0,001; t = 13,9, df = 926, р < 0,001; t = 21,5, df = 926, р < 0,001, соответственно) по сравнению с контрольной группой.
            • Кроме того, СОАС чаще развивается у людей с сахарным диабетом (χ2 = 25,977, df = 3, р < 0,001).
            • Однако между перенесенным инфарктом и инсультом никакой существенной связи с СОАС не наблюдалось (χ2 = 3,30, df = 2, р = 0,201; χ2 = 1,181, df = 2, р = 0,554; соответственно), а также никаких значительных различий в продолжительности обучения (t = 1,297, df = 922, п = 0,195), латентности сна (t = -1,062, df = 926, р = 0,289) и количества фаз быстрого сна (t = 1,767, df = 926, р = 0,07) между группами обнаружено не было.

            * p < 0.001 по сравнению с контрольной группой

            На графике 1 показано сравнение установленной ДТЛ с поправкой на вмешивающиеся факторы у лиц с СОАС и контрольной группой.

            • Предполагается, что у людей с СОАС длина теломер лейкоцитов более короткая (mean = 1,32, SD = 0,22), чем в контрольной группе (mean = 1,39, SD = 0,24) (F = 27,010, SD = 4, р < 0,001).
            • Обобщенная линейная модель показала, что у пациентов с СОАС (n = 315) степень тяжести синдрома (по индексу апноэ/гипопноэ) была связана с длиной теломер даже после учета пола, возраста, ИМТ, продолжительности обучения, наличия диабета, перенесенного инсульта и инфаркта (B = 0,055; CI = 0,007-0,102; p = 0,02).
            • Ретроспективный анализ показал, что пациенты с легкой степенью СОАС имели более длинные теломеры (mean = 1,36, SD = 0,23), чем пациенты с тяжелым течением СОАС (mean = 1,25, SD = 0,16).
            • Кроме того, пациенты с легкой степенью СОАС также имели более длинные теломеры, чем пациенты с СОАС средней тяжести (средний = 1,28, SD = 0,20) (p= 0,02).
            • Однако между средней и тяжелой степенями СОАС никаких существенных различий в ДТЛ не наблюдалось. С учетом ковариат были рассчитаны средние прогнозируемые значения, как показано на графике 2.
            • Для решения значимости выводов, относительно разницы в длине теломер в соответствии с возрастом и ИАГ была рассчитана мера эффекта Коэна (d).
            • Между возрастными группами 20-29 лет и 30-40 лет мера эффекта найденная по отношению к ДТЛ составила 0,17.
            • Между контрольной группой и пациентами с СОАС легкой степени тяжести (5 ≤ ИАГ< 15) мера эффекта составила -0,09; между контрольной группой и пациентами с СОАС средней степени тяжести (15 ≤ ИАГ < 30) она была 0,17; и между контрольной группой и пациентами с СОАС тяжелой степени тяжести (ИАГ ≥ 30) 0,21.

            Результаты показывают отрицательную взаимосвязь между ДТЛ оцененных по среднему отношению Т/S и следующим параметрам:

            • индекс апноэ/гипопноэ,
            • индекс дыхательных расстройств,
            • индекс десатурации,
            • индекс пробуждения и микропробуждения (активация).

            ДТЛ положительно коррелирует с такими параметрами как

            • общее время сна,
            • эффективность сна,
            • базальный, минимальные и средний уровень SpO2.

            Никакой корреляции не наблюдались между ДТЛ и такими параметрами как латентность сна, латентность быстрой фазы сна, показателями Н1, Н2, Н3 и быстрого сна и быстрой фазой сна.

            Результаты показали, что возраст (β = 0,26, t = -7,46, р < 0,00) и средний уровень SpO2 (β = 0,08, t = 2,32, р = 0,02) были предикторами длины теломер в модели, что объясняется 98% вариабельности Т/S. Переменными включенными в модель были: пол, ИМТ, ИАГ, эффективность сна и индекса пробуждения.

            Обсуждение

            • Данное исследование показало, что СОАС связан с уменьшением ДТЛ по сравнению с пациентами контрольной группы в эпидемиологической выборке из Сан-Паулу.
            • Также установлено, что ДТЛ была связна с фрагментацией сна и параметрами гипоксии – средний уровень SpO2 — один из самых важных предикторов ДТЛ, после возраста.
            • Хотя данные из литературы и раньше указывали на связь между нарушениям дыхания во сне и ДТЛ, данное исследование описало взаимосвязь между ДТЛ и основными патофизиологическими параметрами СОАС с использованием объективных методов в репрезентативной выборке населения. Barcelo и коллеги (2010) также описали укорочение длины теломер лейкоцитов у пациентов с СОАС по сравнению с контрольной группой, даже после учета потенциально вмешивающихся факторов.
              • Однако не была прослежена взаимосвязь между степенью тяжести СОАС и длинной теломер лейкоцитов.
              • Участники с возможным СОАС имели более короткую ДТЛ , чем в контрольной группе, в то время как у людей с первичным храпом ДТЛ не отличалась от контрольной группы, поэтому предполагается, что укороченная ДТЛ может быть определенным фактором риска СОАС.
              • Для того, чтобы объяснить эти данные, авторы предположили, что СОАС может вызывать раннюю мобилизацию мезенхимальных стволовых клеток и что это может играть роль защитного эффекта у ребенка с гипоксией или активированными медиаторами воспаления.
              • Кроме того, у пациентов с СОАС лимфоциты находятся в очень активном состоянии и тот факт, что эти клетки могут экспрессировать теломеразы может объяснить сохранение ДТЛ у детей с СОАС. Кроме того, возраст участников и субъективные инструменты, используемые для описания СОАС в этом исследовании, могут помочь объяснить найденные несоответствия.

              По результатам многофакторного анализа, отмечено, что гипоксия является наиболее важным фактором СОАС, ассоциированным с длиной теломер в репрезентативной выборке, средний уровень SpO2 оставался значимым после учета вмешивающихся факторов, в отличие от переменных, связанных с фрагментацией сна, таких как показатель пробуждения и эффективность сна.

              • В соответствии с результатами данного исследования, Boyer с коллегами (2016) наблюдал в выборке среднего возраста мужчин, что периодическая гипоксия, через индекс десатурации кислорода, вносит существенный вклад в укорочение теломер, даже с учетом вмешивающихся факторов.
              • Аналогично, Choi и его коллеги обнаружили, что ОАС имел статистически значимую связь с короткой длиной теломер, увеличивая риск изменения белого вещества в головном мозге в обществе на основе когорты пожилых людей.

              В отношении продолжительности сна, данные литературы свидетельствуют, что короткая продолжительность сна связана с более короткой ДТЛ.

              • Однако, к такому толкованию следует подходить с определенной осторожностью, поскольку эти исследования оценивали ДТЛ и сон у людей разного пола, возраста и состояния здоровья.
              • Кроме того, эти исследования основывались на анкетах-опросниках оценки продолжительности сна и качества сна, что может повлиять на качество данных.
              • Используя данные, полученные при помощи полисомнографии, была обнаружена отрицательная корреляция между ДТЛ и индексом пробуждения и пробуждениями после начала сна.
              • Напротив, наблюдалась положительная корреляция между ДТЛ и эффективностью сна, а также общим временем сна. Эти результаты подтверждают связь между укорочением сна и уменьшением ДТЛ и показывают, что продолжительность сна может также играть роль в укорочении ДТЛ.

              Известно, что длинные теломеры связаны с уменьшением старения, но длинные теломеры связаны также с некоторыми видами рака.

              • Уже установлено, что ДТЛ уменьшается в процессе старения и с возрастными заболеваниями, которые могут ускорять этот процесс. Более того, совокупные уровни окислительного стресса и воспаления также могут влиять на длину теломер.
              • В настоящем исследовании, обнаружено, что ДТЛ была короче у лиц с СОАС, чем в контрольной группе.
              • Также существует корреляция между параметрами сна. В отличие от других, в этом исследовании отражено взаимодействие степени тяжести СОАС с ДТЛ.

              Несмотря на то, что данное исследование является перекрестным и, таким образом, не может быть выведена причинность, найденные данные могут побудить будущие проспективные и экспериментальные исследования с целью обеспечения возможных молекулярных путей, лежащих в основе взаимосвязи между СОАС и ДТЛ, независимо от старения.

              • Можно утверждать, что возможный механизм опирается на каскад событий, связанных с прерывистой гипоксией/фрагментацией сна, приводя к увеличению продукции АФК и провоспалительных цитокинов, которые являются факторами, способными укорачивать теломеры.

              Это исследование имеет некоторые ограничения.

              • Перекрестный дизайн не позволяет выявить причинность, только ассоциации.
              • Во-вторых, отсутствуют ночные адаптации для полисомнографии.
              • В-третьих, известно, что длина теломер и их реакции на стрессы зависит от ткани, т. е. в короткоживущих клетках этот процесс может быть более выражены из-за генетических факторов, тогда как в долгоживущих клетках других тканей он может быть более выражен из-за влияния сопутствующих заболеваний, таких как СОАС.

              Таким образом, в настоящем исследовании длина теломер измерялась в лейкоцитах (короткоживущие клетки) по этическим причинам, мы можем предположить, что результаты могли бы быть более точными, если были бы выбраны другие клетки-мишени.

              В заключение, это исследование указывает на наличие взаимосвязи между ДТЛ и СОАС и значительном влиянии степени тяжести СОАС на укорочение теломер.