Relationship of creativity and genetic factors in military services in the conditions of the arctic region

Irina M. Spivak; Спивак Ирина Михайловна; Alexey V. Lemeshchenko; Лемещенко Алексей Викторович; Pavel V. Agafonov; Агафонов Павел Владимирович; Yuri S. Khalimov; Халимов Юрий Шавкатович; Andrey N. Zhekalov; Жекалов Андрей Николаевич; Sergey V. Gaiduk; Гайдук Сергей Валентинович; Dmitry L. Spivak; Спивак Дмитрий Леонидович

doi:10.17816/brmma84997

Взаимосвязь креативности и генетических факторов у военнослужащих в условиях арктического региона

Авторы: Спивак И.М.¹, Лемещенко А.В.¹, Агафонов П.В.¹, Халимов Ю.Ш.¹, Жекалов А.Н.¹, Гайдук С.В.¹, Спивак Д.Л.²
Учреждения:
1. Военно-медицинская академия МО РФ, имени С.М. Кирова
2. Институт мозга человека имени Н.П. Бехтеревой
Выпуск: Том 23, № 4 (2021)
Страницы: 139-146
Раздел: Клинические исследования
Статья получена: 02.11.2021
Статья одобрена: 13.11.2021
Статья опубликована: 15.12.2021
URL: https://journals.eco-vector.com/1682-7392/article/view/84997
DOI: https://doi.org/10.17816/brmma84997
ID: 84997

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Рассматривается взаимосвязь креативности и генетических факторов у военнослужащих, проходящих службу в условиях Арктического региона с особыми климатическими и географическими параметрами, своеобразной санитарной и эпидемиологической обстановкой, а также сложностью военного труда. Проведен линейный корреляционный анализ показателей креативности как одной из важнейших способностей личности, позволяющих своевременно реагировать и адаптироваться к изменяющимся условиям внешней социальной среды, и полиморфизма четырех генов, принимающих активное участие в процессе адаптации к условиям Арктики: гена рецептора серотонина 2А, гена ангиотензин-превращающего фермента 1, гена нейротрофического фактора, а также гена альфа-актинина-3. Установлено, что максимальный уровень вербальной и образной креативности наблюдается у носителей генотипа Val/Val гена нейротрофического фактора, а также генотипа RR гена альфа-актинина-3. Носители данных генотипов характеризуются высокой выработкой нейротрофинов, стимулирующих и поддерживающих развитие нейронов, что может определять устойчивость центральной нервной системы к неблагоприятным факторам внешней социальной среды. Помимо этого, высокий уровень экспрессии белка альфа-актинина-3, характерный для носителей генотипа RR гена альфа-актинина-3, способствует ускоренной регенерации скелетной мускулатуры, что может обуславливать более оптимальную адаптацию организма к суровым условиям Арктического региона, связанным с повышенной мышечной нагрузкой. При анализе гена ангиотензин-превращающего фермента наблюдаемые закономерности с уровнем креативности оказались менее четкими, хотя у военнослужащих с генотипом DD данного гена был отмечен минимальный уровень креативности. Характеристики креативности при генотипах II и ID гена ангиотензин-превращающего фермента оказались статистически неопределенными. Хорошая теснота корреляционной связи креативности с генотипом Val/Val гена нейротрофического фактора, а также генотипом RR гена альфа-актинина-3 может свидетельствовать о целесообразности включения в план обследования военнослужащих, планируемых к направлению в Арктический регион, определения уровня креативности. Это позволит оптимизировать процесс отбора военнослужащих к прохождению службы в Арктическом регионе и предупредить развитие дезадаптационных расстройств, исключив лиц с низким адаптационным потенциалом.

Ключевые слова

адаптация, альфа-актинин-3, арктический регион, ангиотензин-превращающий фермент, военнослужащие-мужчины, генетические маркеры, креативность, нейротрофический фактор, рецептор серотонина 2А

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

В связи с богатыми природными запасами минеральных ресурсов и углеводородов и выгодным географическим положением Арктика привлекает особое внимание со стороны мирового сообщества. Более 30% территории Арктики принадлежит Российской Федерации (РФ). Современная Арктическая военная группировка РФ осуществляет контроль российских границ и предупреждает потенциальные конфликты с другими арктическими государствами — членами Североатлантического Альянса (такими как Соединенные Штаты Америки, Исландия, Дания, Норвегия и Канада) [1, 2].

Спектр климатических и географических условий, определяющих особенности военной службы в зоне высоких арктических широт, включает низкую среднюю температуру за год, особый световой режим, ограниченное содержание кислорода, высокую степень ионизации воздуха, разнообразные космические факторы в связи с недостаточным защитным эффектом геомагнитного поля. Помимо климато-географических факторов, на организм военнослужащих, проходящих военную службу в условиях высоких широт, оказывают влияние особые эпидемиологические условия: длительное нахождение персонала в изолированных помещениях с неблагоприятным микроклиматом, недостаточное содержание микроэлементов в питьевой воде, возможный контакт с ксенобиотиками и т. д. [3].

Не вызывает сомнений, что адаптация организма человека к военной службе, тем более в суровых условиях Арктики, сопровождается реакцией со стороны различных систем и органов организма — в первую очередь систем кровообращения и крови, иммунной и нервной систем, а также органов дыхания [4]. Служба в Арктике сопряжена с активизацией развития перекисного окисления липидов и иммунодефицита, что сопровождается ускоренным развитием атеросклероза, гипертонической болезни, обструктивных болезней органов дыхания [5–8]. Однако ведущая роль в реализации адаптационного потенциала военнослужащих связана с особенностями реактивности центральной нервной системы, которая регулирует функционирование всех систем организма. Ранее нами [9] установлено, что успешность адаптации к условиям Арктики также зависит от определенных способностей личности военнослужащего, позволяющих быстро отвечать на возникающие социальные вызовы внешней среды и адаптироваться к ее изменяющимся условиям. Эта способность личности определяется понятием «креативность» (от англ. creativity — созидание) или «творческая способность». Есть все основания полагать, что креативность является одним из ключевых факторов, позволяющих человеку успешно осуществлять активную адаптацию к изменяющимся внешним условиям, включая особые и экстремальные условия жизни и труда [10–12].

В последнее десятилетие стало понятно, что креативность организма имеет генетическую основу и связана с активностью ряда генов, регулирующих функционирование и выработку важных нейромедиаторов, в первую очередь — серотонина и дофамина. Генетические корреляты креативности обнаружены для таких генов, как транспортер допамина (DAT), катехолметилтрансфераза (COMT), рецепторы допамина D2 и D4 (DRD4, DRD2), триптофангидроксилаза (TPH1), транспортер серотонина (5-HTTLPR) [11, 13]. Одним из важнейших генов в данной сфере является ген рецептора серотонина 2А (5-HT2AR). Для полиморфизма T102C данного гена, который заключается в однонуклеотидной замене тимина на цитозин, показана связь с общей пластичностью мозговых процессов, что сопряжено с более высокой креативностью [14, 15]. Также показана связь полиморфизма T102C гена рецептора серотонина 2А с увеличением средней продолжительности жизни, что может объясняться более развитыми механизмами адаптации к возрастному стрессу [16]. Помимо этого, имеются единичные сведения о роли в развитии креативности некоторых генетических маркеров, отвечающих за функционирование ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, в первую очередь гена ангиотензин-превращающего фермента 1 (АСЕ1). Данный ген, являющийся ключевым для работы ренин-ангиотензиновой системы, изучен весьма полно. У практически здоровых людей уровень плазматического ACE значительно варьируется в зависимости от инсерционно-делеционного полиморфизма (I/D) в 16-м интроне данного гена (Ins/Del rs4646994) [17, 18]. В настоящее время этот генотип считается четко ассоциированным с повышенным уровнем общего обмена, а также способностями к активной деятельности [19]. Существенная роль в реализации реактивности со стороны центральной нервной системы при воздействии неблагоприятных факторов внешней среды отводится гену нейротрофического фактора (BDNF). Количество BDNF в сыворотке крови зависит от замены метионина на валин в положении 66 (вариант Val66Met полиморфизма данного гена): минимальное содержание BDNF наблюдается у гомозиготных носителей метионина Met/Met, на среднем — у гетерозигот Val/Met, и на максимальном — у гомозигот Val/Val. При этом у носителей аллеля Met в гомозиготной форме повышен риск развития диабета 2-го типа [20] и различных психотических патологий, таких как биполярное расстройство и шизофрения [21]. M.P. Vasconcelos-Moreno et al. [22] было показано, что количество BDNF в сыворотке крови прямо пропорционально длине теломер. Таким образом, генотип Val/Val гена BDNF является генетической базой для активного долголетия и высокой креативности [23]. Способность организма адаптироваться к неблагоприятным факторам внешней среды связана и с реактивностью мышечной системы. Показано, что спортивные достижения и активное долголетие связаны с функциональной активностью гена, кодирующего белок α-актинин-3 (ACTN3) [24]. Данный белок экспрессируется в быстро сокращающихся волокнах скелетных мышц [25]. Ранее нами [15] была выявлена связь креативности и высоких спортивных достижений, что подразумевает их общую генетическую базу. В 2021 г. была выявлена важная роль R577X полиморфизма этого гена в эволюционном развитии устойчивости к холоду [26], что обусловливает важность изучения данного маркера с точки зрения потенциала адаптации к условиям Арктики.

Несмотря на активное изучение генетической основы функционирования важных нейромедиаторных систем организма, ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, центральной нервной системы и мышц, до сих пор не получены сведения об их связи с креативностью. С учетом высокой значимости креативности для успешной реализации адаптационного потенциала в условиях Арктики было принято решение о проведении данного исследования с использованием здоровых военнослужащих, проходящих военную службу в Арктическом регионе в течение не менее 2 лет. Эти военнослужащие успешно завершили процесс адаптации к суровым условиям высоких широт и не имели признаков дезадаптационных расстройств.

Цель исследования — выявить тесноту корреляционной взаимосвязи креативности и определенных генетических факторов, определяющих функционирование нейромедиаторных систем, ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, центральной нервной системы и мышц, у военнослужащих, проходящих службу в условиях Арктического региона.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Обследованы 32 здоровых военнослужащих-мужчины, проходящих военную службу в условиях Арктического региона (архипелаг Новая Земля, пос. Белушья Губа) в возрасте 27,3 ± 4,2 года. Продолжительность военной службы обследуемых в Арктике составила 2,3 ± 0,3 года. Психологический блок обследования включал определение уровня креативности путем однократного письменного опроса каждого военнослужащего при помощи стандартизированной батареи тестов, разработанной Е.Е. Туник [27]. Данная батарея тестов состояла из трех заданий на вербальную креативность (назвать максимальное количество способов применения определенного объекта — индекс 1, дать максимальное количество возможных последствий определенной ситуации — индекс 2, придумать максимальное количество предложений из 4 слов на заданную букву — индекс 3), а также трех заданий на образную креативность (нарисовать максимальное количество объектов, пользуясь заданным набором элементов, — индекс 4, заполнить максимальное количество заранее заданных кругов, нарисовав в каждом из них какой-либо объект, — индекс 5, отыскать максимальное количество объектов, скрытых в предложенном сложном рисунке, — индекс 6). Время на выполнение каждого из указанных 6 заданий составляло 3–4 мин. Вводная инструкция по выполнению заданий предъявлялась каждому обследуемому в устном или письменном виде на русском языке. При обработке результатов заданий по каждому из них рассчитывались частные показатели беглости, гибкости и оригинальности, которые рассматриваются в качестве основных компонентов творческой способности. Первый из указанных показателей состоит в способности продуцировать максимальное количество новых идей за минимальный промежуток времени, второй — в умении быстро переключаться между разными предметными областями, третий — в способности находить неочевидные, оригинальные решения возникающих проблем. По каждому из заданий на основании указанных выше трех частных индексов рассчитывался суммирующий их итоговый индекс креативности.

Молекулярно-генетический блок исследования включал определение полиморфизма четырех генов: 5-HT2AR, АСЕ1, BDNF, а также ACTN3. Ниже представлены изученные нами полиморфные варианты данных генов: для гена 5-HT2AR — T102C rs6313 (генотипы A1A1, A1A2, A2A2), для гена АСЕ1 — ACE Ins/Del rs4646994 (генотипы II, ID, DD); для гена BDNF — Val66Met rs6265 (генотипы Val/Val, Val/Met, Met/Met) и для гена ACTN3 — R577X rs1815739 (генотипы RR, RX, XX). Для проведения генетического анализа использовали свежую цельную кровь, взятую однократно у каждого обследуемого с использованием вакуумной системы типа Vacuett с 6% этилендиаминтетрауксусной кислоты фирмы Greiner Bio-one (Австрия). Образцы были подвергнуты процедуре селективного лизиса эритроцитов с помощью раствора гемолитика. Экстракцию тотальной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) из лейкоцитов периферической крови выполняли набором для выделения геномной ДНК из клеток, тканей и крови. Принцип действия данного набора основан на селективной сорбции нуклеиновых кислот из предварительно лизированного образца на кремниевой мембране с последующей промывкой и элюцией очищенного продукта фирмы «Биолабмикс» (Россия). Для проведения генетического анализа использовали набор реагентов для определения генетического полиморфизма методом полимеразно-цепной реакции в режиме реального времени фирмы «Синтол» (Россия). Генотипирование образцов геномной ДНК проводилось в режиме реального времени на амплификаторе «ДТ-Прайм» фирмы «ДНК-Технология» (Россия).

Поскольку исследование носило описательный, а не сравнительный характер, изначально никакие гипотезы не принимались, а контрольная группа в дизайне исследования не предусматривалась. После определения экспрессии исследуемых вариантов генов статистическая обработка полученных данных велась при помощи линейного корреляционного анализа между средними значениями частных индексов креативности и генотипами каждого участника исследования.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Установлено, что хорошая теснота корреляционной взаимосвязи (r = 0,59) выявлена между частными индексами как вербальной, так и образной креативности и полиморфизмом гена BDNF (рис. 1, 2).

Рис. 1. Взаимосвязь вербальной креативности (индекс 2) и генотипов Met/Met, Val/Met, Val/Val гена BDNF

Рис. 2. Взаимосвязь образной креативности (индекс 4) и генотипов Met/Met, Val/Met, Val/Val гена BDNF

Выявлено, что для обследуемых с генотипом Val/Met характерен минимальный уровень вербальной креативности (УК = 6 [СО: 6–6 усл. ед.], n = 7), для обследуемых с генотипом Met/Met — ее средний уровень (УК = 9,2 [СО: 6,1–12,2 усл. ед.], n = 8), а Val/Val — максимальный уровень вербальной креативности (УК = 15,0 [СО: 6,2–30,0 усл. ед.], n = 17). Аналогичная картина наблюдалась и при оценке образной креативности: для обследуемых с генотипом Val/Met были характерны минимальные значения образной креативности (УК = 15 [СО: 10–22 усл. ед.], n = 7), для обследуемых с генотипом Met/Met — средние значения (УК = 19,1 [СО: 15,1–29,2 усл. ед.], n = 8), а Val/Val — максимальные значения уровня образной креативности (УК = 21,9 [СО: 9,1–38,2 усл. ед.], n = 17). Это соответствует данным литературы о том, что генотип Val/Val гена BDNF обусловливает высокую устойчивость центральной нервной системы к неблагоприятным факторам внешней среды за счет максимальной выработки нейротрофинов, стимулирующих и поддерживающих развитие нейронов [23]. И напротив, генотип Met/Met сопряжен с минимальным уровнем креативности и нередко сопровождается развитием различных заболеваний головного мозга, что не позволяет отнести данную категорию военнослужащих к группе с оптимальным адаптационным потенциалом.

Анализ частотных индексов креативности и генотипов гена ACTN3 также выявил хорошую тесноту корреляционной взаимосвязи (r = 0,55) (рис. 3, 4).

Рис. 3. Взаимосвязь вербальной креативности (индекс 3) и генотипов XX, RX, RR гена ACTN3

Рис. 4. Взаимосвязь образной креативности (индекс 4) и генотипов XX, RX, RR гена ACTN3

Показано, что для военнослужащих с генотипом RX гена ACTN3 характерен минимальный уровень вербальной креативности (УК = 19,9 [СО: 6,2–52,3 усл. ед.], n = 10), а с генотипом RR — ее максимальный уровень (УК = 39,6 [СО: 12,2–64,1 усл. ед.], n = 18). В ходе анализа образной креативности отмечена сходная картина: для военнослужащих с генотипом RX гена ACTN3 характерен минимальный уровень креативности (УК = 14,8 [СО: 10,1–19,5 усл. ед.], n = 10), а с генотипом RR — ее максимальный уровень (УК = 23,2 [СО: 14,8–28,3 усл. ед.], n = 18). Уровень креативности у обследуемых с генотипом ХХ был недостаточно определенным с точки зрения статистики (n = 4; p > 0,1). Полученные результаты свидетельствуют о важности высокой экспрессии белка альфа-актинина-3 (связанной с генотипом RR) в процессе реализации креативности, а следовательно, и в ходе адаптации организма к неблагоприятным факторам внешней среды, связанным с повышенной мышечной нагрузкой [24].

При анализе гена ACE наблюдаемые закономерности с уровнем креативности оказались менее четкими, хотя для военнослужащих с генотипом DD гена АСЕ был характерен минимальный уровень креативности, что соответствует общему представлению о нем как о более «слабом» генотипе с точки зрения уровня общего обмена организма и способности к активной деятельности [19]. Характеристики креативности при генотипах АСЕ II и ID оказались статистически неопределенными (p > 0,1).

Несмотря на большую роль серотонина в процессах реализации креативности и адаптации к суровым условиям службы, статистически достоверных данных по взаимосвязи уровня креативности с полиморфизмом гена 5-HT2AR не выявлено. Это может объясняться недостаточной статистической мощностью данного исследования в связи с ограниченной выборкой обследуемых.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Установлено, что среди военнослужащих Арктического региона высокие индексы образной и вербальной креативности сопряжены с «активными» генотипами исследуемых генов: Val/Val гена BDNF, а также RR гена ACTN3. Поскольку у носителей данных генотипов наблюдается максимальная выработка нейротрофинов [23], стимулирующих и поддерживающих развитие нейронов, а также высокая активность биологически активных веществ, определяющих регенерацию скелетной мускулатуры [24], высокие показатели креативности могут являться одним из маркеров устойчивости центральной нервной системы и скелетной мускулатуры к неблагоприятному влиянию внешней среды. Хорошая теснота корреляционной взаимосвязи креативности с исследуемыми генотипами может свидетельствовать о целесообразности включения в план обследования военнослужащих, планируемых к направлению в Арктический регион, определения уровня креативности путем однократного письменного опроса каждого военнослужащего при помощи стандартизированной батареи тестов Е.Е. Туник. Это позволит оптимизировать процесс отбора данных военнослужащих и предупредить развитие дезадаптационных расстройств, исключив лиц с низким адаптационным потенциалом.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Настоящее исследование было проведено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант № 20-013-00121. Авторы выражают благодарность Е.Е. Туник за консультации по применению тестовой батареи определения уровня креативности.