CC BY
16
Орипнальна стаття=Опдта1 агйс1е=Оригинальная статья
DOI: https://doi.org/10.25305/unj.113373
Досл1дження сироватковоУ концентраци б1лк1в UCH-L1 i S100B у д1агностиц1 дифузного i вогнищевого ушкодження головного мозку за тяжкоУ черепно-мозковоУ травми
Кобилецький О.Я.1, Бельська Л.М.2, Шевага В.М.1, Блошицький В.В.3
1 Кафедра невропатологи i нейрохiрурпт', Львiвський нацiональний медичний ушверситет iMeHi Данила Галицького, Львiв, Укратна
2 Вiддiл нейроiмунолопт', 1нститут нейрохiрурпт' iM. акад. А.П. Ромоданова НАМН Укратни, Китв, Укратна
3 Вщдтення нейротравми, 1нститут нейрохiрургiT iм. акад. А.П. Ромоданова НАМН Укратни, Китв, Укратна
Над1йшла до редакцп 15.10.2017. Прийнята до публ1кацп 30.10.2017.
Адреса для листування:
Блошицький Вадим Васильович, Вддлення нейротравми, 1нститут нейрох1рурп1 ¡м. акад. А.П. Ромоданова, вул. Платона Майбороди, 32, КиУв, УкраУна, 04050, e-mail: [email protected]
Мета. На основi аналiзу результат клiнiко-бiохiмiчного i комп'ютерно-томографнчного дослщження потерпших у гострому перiодi тяжкот черепно-мозковот травми (ЧМТ) оцшити можливостi визначення концентраци у сироватцi бiомаркера ушкодження нейрошв бiлка UCH-L1 i бiомаркера ушкодження астрогли бiлка S100B у 1-шу добу пiсля травми у визначенш патофiзiологiчних особливостей ЧМТ, зокрема, в дiагностицi вогнищевого i дифузного ушкодження головного мозку (ГМ).
Матерiали i методи. Проаналiзованi результати дiагностичних дослщжень i лiкувальних манiпуляцiй, проведених у 72 потерпших вком вiд 16 до 76 роюв за тяжкот ЧМТ. Оцшювали кореляцiю результатiв молекулярно-бiологiчного дослiдження (визначення концентраци бшюв UCH-L1 та S100B у сироватц кровi методом твердофазного iмуноферментного аналiзу — 1ФА з використанням наборiв виробництва "Sigma-Aldrich", США у 1-шу добу тсля тяжкот ЧМТ) з видом ушкодження вщповщно до класиф^аци L.F. Marshall (дифузного або вогнищевого).
Результати. За тяжкот iзольованот ЧМТ у 1-шу добу при виключенш супутшх ушкоджень, штоксикаци та шших причин непритомного стану потерпiлого, перевищення порогового значення показника вiдношення концентраци UCH-L1/S100B у сироватцi кровi 15,8 дозволяло з високою вiрогiднiстю дiагностувати дифузне ушкодження ГМ, при значены показника, меншого за порогове - дiагностувати вогнищеве ушкодження ГМ. Чутливють моделi 77,8%, специфiчнiсть — 79,6%. Висновок. Визначення концентраци бюмаркера ушкодження нейрошв бшка UCH-L1 та бюмаркера ушкодження астрогли бшка S100B у сироватц кровi потерпiлих у 1-шу добу тсля травми дозволяе з високою ефектившстю дiагностувати дифузне й вогнищеве ушкодження ГМ за тяжкот ЧМТ. Ключовi слова: черепно-мозкова травма; дифузне ушкодження; вогнищеве ушкодження; бомаркери; UCH-L1; S100B.
Укра'шський нейрохiрургiчний журнал. 2017;(4):48-54.
The study of UCH-L1 and S100B serum concentration in the diagnosis of diffuse and focal severe traumatic brain injury
Oleg Y. Kobyletsky 1, Lyudmyla M. Bielska 2, Volodymyr M. Shevaha 1, Vadym V. Biloshytsky 3
1 Department of Neurology and Neurosurgery, Danylo Halytsky Lviv National Medical University, Lviv, Ukraine
2 Department of Neuroimmunology, Romodanov Neurosurgery Institute, Kyiv, Ukraine
3 Department of Neurotrauma, Romodanov Neurosurgery Institute, Kyiv, Ukraine
Received, October 15, 2017. Accepted, October 30, 2017.
Address for correspondence:
Vadym V. Biloshytsky, Department of Neurotrauma, Romodanov Neurosurgery Institute , 32 Platona Mayborody St., Kyiv, Ukraine, 04050, e-mail: [email protected]
Purpose: To evaluate the feasibility of determining serum concentration of biomarker of neuronal protein damage UCH-L1 and biomarker of astroglia damage S100 on the 1st day after injury, particularly for the diagnosis of focal and diffuse brain impairments based on clinical and biochemical and computer tomographic study in patients with acute severe brain injury. Methods. We used the results of diagnostic tests and therapeutic manipulations in 72 patients aged 16 to 76 years with severe traumatic brain injury. Correlation of the molecular biological study results (determining the UCH-L1 and S100B serum concentration by solid phase enzyme immunoassay — ELISA using sets of reagents Sigma-Aldrich, USA, on the 1st day after severe TBI) with the injury type (diffuse or focal according to L. F. Marshall classification) was evaluated.
Results. In patients with isolated severe TBI, after exclusion of concomitant extracranial injuries, intoxication and other causes for unconsciousness, UCH-L1 / S100B concentration ratio exceeding the cut-off value of 15.8 indicated a high probability of diffuse injury, ratio less than 15.8 was a marker of focal injury. The sensitivity of the model was 77.8%, specificity — 79.6%. Conclusion. It has been shown that the estimation of serum concentration of neuronal damage biomarker UCH-L1 and astroglial damage biomarker S100B in patients with severe TBI on the 1st day after injury allows diagnose diffuse and focal brain damage with high efficiency.
Keywords: traumatic brain injury; diffuse injury; focal injury; biomarkers; UCH-L1; S100B.
Ukrainian Neurosurgical Journal. 2017;(4):48-54.
© Кобилецький О.Я., Бельська Л.М., Шевага В.М., Бтошицький В.В., 2017
Исследование сывороточной концентрации белков UCH-L1 и S100B в диагностике диффузного и очагового повреждения головного мозга при тяжелой черепно-мозговой травме
Кобылецкий О.Я.1, Бельская Л.Н.2, Шевага В.Н.1, Белошицкий В.В.3
1 Кафедра невропатологии и нейрохирургии, Львовский национальный медицинский университет имени Данила Галицкого, Львов, Украина
2 Отдел нейроиммунологии, Институт нейрохирургии им. акад. А.П. Ромоданова НАМН Украины, Киев, Украина
3 Отделение нейротравмы, Институт нейрохирургии им. акад. А.П. Ромоданова НАМН Украины, Киев. Украина
Поступила в редакцию 15.10.2017. Принята к публикации 30.10.2017.
Адрес для переписки:
Белошицкий Вадим Васильевич, Отделение нейротравмы, Институт нейрохирургии им. акад. А.П. Ромоданова , ул. Платона Майбороды, 32, Киев, Украина, 04050, e-mail: [email protected]
Цель. На основе анализа результатов клинико-биохимического и компьютерно-томографического исследования пострадавших в остром периоде тяжелой ЧМТ оценить возможности определения концентрации в сыворотке биомаркера повреждения нейронов белка UCH-L1 и биомаркера повреждения астроглии белка S100B в 1-е сутки после травмы в определении патофизиологических особенностей ЧМТ, в частности, диагностике очагового и диффузного повреждения головного мозга. Материалы и методы. Проанализированы результаты диагностических исследований и лечебных манипуляций, проведенных у 72 пострадавших в возрасте от 16 до 76 лет с тяжелой ЧМТ. Оценивали корреляцию результатов молекулярно-биологического исследования (определение концентрации белков UCH-L1 и S100B в сыворотке крови методом твердофазного иммуноферментного анализа - ИФА с использованием наборов производства «Sigma-Aldrich», США в 1-е сутки после тяжелой ЧМТ) с видом повреждения (диффузного или очагового), определенного в соответствии с классификацией LF Marshall.
Результаты. При тяжелой изолированной ЧМТ в 1-е сутки после травмы, при исключении сопутствующих повреждений, интоксикации и других причин нарушения сознания пострадавшего, превышение порогового значения показателя отношение концентрации UCH-L1 / S100B в сыворотке крови» 15,8 позволяло с высокой вероятностью диагностировать диффузное повреждение головного мозга, а при значениях этого показателя ниже порогового 15,8 - диагностировать очаговое повреждение головного мозга. Чувствительность модели 77,8%, специфичность - 79,6%. Вывод. Определение концентрации биомаркера повреждения нейронов белка UCH-L1 и биомаркера повреждения астроглии белка S100B в сыворотке крови пострадавших в 1-е сутки после травмы позволяет с высокой эффективностью диагностировать диффузное и очаговое повреждение головного мозга при тяжелой ЧМТ.
Ключевые слова: черепно-мозговая травма; диффузное повреждение; очаговое повреждение; биомаркеры; UCH-L1; S100B.
Украинский нейрохирургический журнал. 2017;(4):48-54.
Черепно-мозкова травма (ЧМТ) е важливою та актуальною проблемою суспшьства i системи охорони здоров'я. За даними статистики щороку в УкраТш ЧМТ виникае майже у 100 тис. потерптих. Частота внут-ршньочерепноТ травми у 2008 р. становила 19,6 на 10 тис. населення [1]. ЧМТ поадае суттеве м^це серед причин летальност й швалщизацм працездатного населення як у розвинутих державах, так i в краТнах, що розвиваються й переживають перюд урбашзаци та iндустрiалiзацiТ [2, 3]. Значним тягарем для системи охорони здоров'я, бюджету та амей потерптих е наслщки ЧМТ [4].
Насл^ки ЧМТ характеризуются значною варiабельнiстю ^ часто непередбачувашстю. Важливим завданням, що набувае все б^ьшого наукового й практичного значення, е розробка методiв Тх прогнозування. Точний прогноз наслщку ЧМТ дасть змогу лiкаревi спткуватися з родичами потерптого на науково обГрунтованих засадах, а рщним - приготуватися до майбутнього та давати згоду на застосування методiв л^ування, що е новими, ризикованими або можуть спричиняти побiчнi реакцп [5, 6]. Персоналiзована медицина
потребуе щентиф^ацп хворих, стан яких, через вчасно встановлений ризик несприятливих наслщюв, вимагае iндивiдуалiзованоí, бшьш штенсивноТ, в тому чи^ ранньоТ, реаб^тацп [7]. Ефективш методи прогнозування наслщюв ЧМТ можуть бути корисними для органiзаторiв охорони здоров'я, осюльки дозволять порiвнювати реальш результати лкування з прогнозованими [5]. Так само, у галузi клЫчних дослщжень прогнозоваш результати ЧМТ можливо використовувати для порiвняння з результатами апробаци нових лкарських засобiв i методiв лкування [8, 9].
На думку багатьох дослщниюв, сучасш методи прогнозування наслщюв ЧМТ, зокрема, шкала коми Глазго (ШКГ) або калькулятори прогнозу IMPACT та CRASH, мають певш недолги й обмеження [5, 6, 812]. Це свщчить про необхщшсть подальшого пошуку бшьш точних i надшних шструмен^в прогнозування переб^у травматичного ушкодження ГМ. Сьогодш б^ьшлсть фахiвцiв у галузi нейротравматологи вважають, що наступним кроком у полтшенш ефективност прогнозування стануть впровадження й оцшка ефективност визначення бiохiмiчних
Стаття м'ютить рисунки, як! в'щображаються в друкован'1й версп у в'щт'1нках арого, в електронн'1й — у кольор'1.
6iOMapKepiB ЧМТ, зокрема, маркера ушкодження нейронiв бтка UCH-L1 та глiального маркера бтка S100B. Бiохiмiчнi бiомаркери ЧМТ дозволять не ттьки бiльш точно прогнозувати наслщки ушкодження ГМ, а й одержувати додаткову шформащю про особливост його патогенезу, визначати показання до застосування нейровiзуалiзацiï за легкоТ або сумшвноТ ЧМТ, дiагностувати внутрiшньочерепну травму за неможливост нейровiзуалiзацiï, зокрема, у вщдаленш мiсцевостi, пiд час стихшного лиха, бойових дiй [5, 7].
Усе зазначене зумовлюе своeчаснiсть та актуальшсть дослiдження, спрямованого на вивчення можливостей визначення бiомаркерiв UCH-L1 i S100B у дiагностицi травматичного ушкодження ГМ та прогнозування переб^у й наслщюв тяжкоТ ЧМТ.
Мета. На основi аналiзу результатiв клш^о-бiохiмiчного i комп'ютерно-томографiчного дослiдження потерпiлих у гострому перiодi тяжкоТ ЧМТ оцшити можливостi визначення концентрацiï у сироватц бiомаркера ушкодження нейронiв бiлка UCH-L1 i бiомаркера ушкодження астроглiï бшка S100B в 1-шу добу тсля травми у визначеннi пато-фiзiологiчних особливостей ЧМТ, зокрема, вогнище-вого i дифузного ушкодження ГМ.
Матерiали i методи. Проаналiзованi результати дiагностичних дослiджень i лiкувальних манiпуляцiй, проведених у 72 потерптих вком вщ 16 до 76 рокiв, у середньому (40,73±14,62) року, за тяжко!' ЧМТ рiз-ного походження з оцшкою ïï наслiдкiв. Жiнок було 7 (7,2%), чоловшв — 65 (92,8%). Хворих л^ували в нейрохiрургiчному вiддiленнi Комунальноï м^ь-коï клiнiчноï лiкарнi швидкоï медичноï допомоги м. Львова. Обстеження пащен^в, встановлення клЫч-ного дiагнозу, призначення медикаментозноï терапи та визначення показань до хiрургiчного втручання здiйснювали за протоколами надання медичноï допомоги при ЧМТ, затвердженими Наказом МОЗ Украши № 380 вщ 25.04.2006 «Про затвердження протоколiв надання медичноï допомоги за спешальшстю «ней-рохiрургiя». Принципи л^увально^агностичного процесу в цiлому вiдповiдали мiжнародно визнаним «Рекоменда^ям з ведення пащен^в з тяжкою че-репно-мозковою травмою» (Brain Trauma Foundation, American Association of Neurological Surgeons, The Congress of Neurological Surgeons, 2007). Дослщження схвалене комiсiями з етики Львiвського нацюнального медичного унiверситету iменi Данила Галицького та 1нституту нейрохiрургiï iм. акад. А.П. Ромоданова НАМН Украши.
У дослщження включенi потерпiлi з клЫчними ознаками тяжкоï iзольованоï ЧМТ (8 балiв i менше за ШКГ), госпiталiзованi впродовж 1-ï доби тсля травми, що давало можливють взяти кров для визначення концентраци бюмаркера ЧМТ бiлка S100B у сироват-цi у 1-шу добу тсля травми; без поеднаноï травми, зокрема, супутнього ушкодження м'яких тканин О^м м'яких тканин голови); за можливосп фксацм в 1-шу добу кл^чних, КТ i лабораторних показниюв, що застосовують в калькуляторi прогнозу IMPACT, тобто, даних, що використовуються в дослщженнях з прогнозування наслщюв ЧМТ i мають найбiльшу прогностичну значущ^ть (вiк, руховий компонент ШКГ, реакшя зiниць на свiтло, наявшсть ознак ппок-
сiТ, артерiальна гiпотензiя, можливiсть безсумнiвно дiагностувати дифузне або вогнищеве ушкодження ГМ вщповщно до критерiТв класифiкацiТ ЧМТ Маршала; наявшсть субарахноТдального крововиливу за дани-ми КТ; наявшсть етдурального об'емного утворення
— гематоми за даними КТ; концентрашя глюкози в кров^ концентрацiя гемоглобiну в кров^.
У дослiдження не включали пащен^в, закон-нi представники яких вщмовилися брати участь у дослiдженнi; за наявност травматичного екс-тракранiального ушкодження, ^м травми м'яких тканин голови; виражених супутшх захворювань (серцево-судинноТ системи, нирок, печшки в стадiТ декомпенсаций; за неможливостi взяти кров для молекулярно-бюлопчного дослiдження протягом 1-Т доби тсля травми.
КТ проводили з використанням комп'ютерного томографа General Electric Dual, режим сканування покроковий, товщина зрiзу 5 або 7 мм, ефективна доза опромшення 1,5 мЗв. Це допомогло провести стратифкашю тяжких ЧМТ на шмсть груп: «дифузне ушкодження» - вщ I до IV ступеня, «неевакуйоване об'емне ушкодження» та «евакуйоване об'емне ушкодження». Для цього використовували класифкашю дифузноТ та вогнищевоТ ЧМТ, запропоновану у 1991 р. L.F. Marshall [13], рекомендовану з певними модиф^ащями у в^чизнянш нейротравматолопчнш лiтературi [14, 15]. Аналiз передбачав оцiнку стану мезенцефальноТ цистерни, ступеня змщення серединних структур, наявност вогнищ з об'емним ефектом, за даними КТ, це патолопчш вогнища високоТ або змiшаноТ щiльностi об'емом понад 25 см3. Наявшсть вогнища з об'емним ефектом давала змогу розрiзняти вогнищеву та дифузну травму. До дифузноТ травми належали
4 види ушкодження. Дифузне ушкодження I виду
— ва дифузш ушкодження ГМ за вщсутност змш за даними КТ; II виду — ва дифузш ушкодження ГМ з збереженням мезенцефальноТ цистерни, змщенням серединних структур, що не перевищувало 5 мм, за вщсутносп вогнищ ушкодження високоТ та змшаноТ щтьносп об'емом понад 25 см3; III виду — дифузне ушкодження ГМ з його набряком, стисканням або вщсутшстю мезенцефальноТ цистерни, змщенням серединних структур на 0-5 мм, в^сутшстю ушкодження високоТ та змшаноТ щтьносп об'емом понад 25 см3; IV виду — дифузна травма ГМ з змщенням структур вщ середньоТ лши бiльш нiж на
5 мм, вщсутшстю ушкодження високоТ та змшаноТ щiльностi об'емом понад 25 см3. Ушкодження речовини ГМ з вогнищами високоТ та змшаноТ щтьносп об'емом 25 см3 i бiльше вщносили до вогнищевого ушкодження ГМ. Застосування наведеноТ класифiкацiТ дало змогу стратиф^увати для подальшого аналiзу потерпiлих з дифузним та вогнищевим ушкодженням ГМ тсля ЧМТ.
За даними КТ вщповщно до класифкаци Маршала видтеш 54 (75,0%) потерптих з вогнищевим ушкодженням ГМ, 18 (25,0%) - з дифузною травмою.
Концентрашю бтюв UCH-L1 та S100B у сироватц кровi визначали методом 1ФА з використанням наборiв виробництва "Sigma-Aldrich", США у 1-шу добу тсля тяжкоТ ЧМТ.
Оцiнювали кореляцiю виду ушкодження ГМ, виз-наченого за класифкашею L.F. Marshall (дифузного
або вогнищевого), та концентраци UCH-L1 та S100B у сироватц кровi у 1-шу добу тсля ЧМТ.
Електронна база первинних даних створена за допомогою програми електронних таблиць Microsoft Excel 2010. Аналiз даних проведений з використанням лщензшного пакета статистичного аналiзу Stata 12. Дiагностичнi можливостi визначення васту UCH-L1 та S100B оцiнювали за даними аналiзу ROC-кривих, або кривихпомилок, з обчисленням площi тд кривою (Area Under the Curve — AUC), визначали оптимальну точку вiдсiчення (optimal cut-off value), обчислювали чутлив^ть, специфiчнiсть i прогностичну точшсть (diagnostic accuracy).
Результати та ix обговорення. Представлене дослiдження е продовженням сери публкацш резуль-татiв вивчення можливост визначення бiохiмiчних бiомаркерiв у дiагностицi й прогнозуваннi наслiдкiв травматичного ушкодження ГМ. При аналiзi резуль-татiв дослiдження концентрацií бiлкiв UCH-L1 та S100B у сироватц кровi у потерпiлих за тяжкоí ЧМТ у 1-шу добу тсля травми [16, 17], ми звернули ува-гу, що цi показники рiзнилися у пацiентiв за рiзних видiв ушкодження ГМ (вогнищевого або дифузного). Незалежно вщ наслiдкiв ЧМТ, у пашен^в, вiднесених за критерiями КТ-класиф^аци ЧМТ Маршала до гру-пи вогнищевого i дифузного ушкодження ГМ, рiвень UCH-L1 був достовiрно вищим за дифузноí травми ГМ (табл. 1). Наявшсть у пацiента вогнищево!' травми супроводжувалася достовiрно бiльшою концентра-цiею S100B у сироватцi кровi порiвняно з такою у потерпших, за дифузного ушкодження ГМ.
Ц данi свiдчили, що вiдзначенi особливосп мо-жуть вiдображати рiзнi мехашзми травми, переважну загибель нервових кл^ин рiзних типiв (нейронiв або нейроглп), рiзнi патофiзiологiчнi механiзми ЧМТ.
Це спонукало нас оцшити можливостi дослщжу-ваних показникiв в дiагностицi виду ушкодження ГМ за тяжко' ЧМТ. У нашш виборц 54 (75,0%) потерпших вщзначене вогнищеве ушкодження ГМ, у 18 (25,0%) - дифузне. Концентрашя UCH-L1 у сироватц кровi у 1-шу добу пiсля травми становила у середньому (28,77±22,33) нг/мл за дифузного ушкодження ГМ, несуттево перевищуючи цей показник за переважно вогнищево' травми - (24,91±14,51) нг/мл. Ця рiзниця статистично незначуща при оцшц з використанням
як параметричних (t-test, p=0,401), так i непарамет-ричних (Mann-Whitney test, p=0,428) критерiíв.
Концентрашя бiлка S100B у сироватцi кров^ нав-паки, збiльшувалася за вогнищевого ушкодження ГМ, у середньому до (2,04±1,32) нг/мл, порiвняно з такою за дифузно' травми ГМ - (1,23±0,74) нг/мл. Рiзниця цих показниюв достовiрна при оцiнцi з використанням параметричних (t-test, p=0,0149) i непараметричних (Mann-Whitney test, p=0, 0156) критерив.
Подальший аналiз даних свiдчив, що найбшьшою мiрою рiзниця мiж вогнищевим i дифузним ушкод-женням ГМ травматичного Генезу при застосуваннi бiохiмiчних бiомаркерiв як дiагностичних i прогнос-тичних засобiв може бути описана при вивченш вщно-шення концентраци UCH-L1 / S100B у сироватц кровк Цей показник становив у середньому 12,40±5,86 - за вогнищевого ушкодження ГМ та 20,12±10,20 - за дифузного ушкодження. При цьому значно збшьшилася статистична достовiрнiсть рiзницi в групах хворих за цим показником (p=0,0002 - при застосуванш t-test, p=0, 0001 - при використанш Mann-Whitney test).
На пiдставi цього ми зробили висновок про можлив^ть використання цього стввщношення для диференцiювання вогнищевого i дифузного ушкодження ГМ за тяжко' ЧМТ. Для оцшки дискримшацшно''' ефективност показника вiдношення концентрацií UCH-L1/ S100B у сироватц кровi ми застосували метод ROC-аналiзу, що передбачав аналiз ROC-кри-воí з обчисленням площi пiд кривою (Area Under the Curve, AUC) та порогового значення (optimal cut-off value) [16].
Результати оцшки прогностичноí значущост показника вщношення концентрацií UCH-L1/ S100B у сироватцi кровi за критерiем вогнищеве/дифузне ушкодження ГМ представлен на рис. 1, у табл. 2.
Як показав побудований граф^ чутливкть-специфiчнiсть, визначення вiдношення концентраци UCH-L1/ S100B у сироватцi кровi у потерпiлих за тяжкоí ЧМТ у 1-шу добу тсля травми е чутливим i специфiчним методом дiагностики переважно вогнищевого або дифузного ушкодження ГМ. Порогове значення цього показника (cut-off value), при перевищенш якого спостер^али достовiрне збiльшення частоти дифузного ушкодження ГМ, становило 15,8. Площа тд ROC-кривою 0,740
Таблиця 1. Вм^т UCH-L1 та S100B у сироватц кровi потерпiлих за тяжкоí ЧМТ у 1-шу добу тсля травми залежно вщ виду ушкодження
Ушкодження Кшьмсть хворих UCH-L1, нг/мл (M±m) S100B, нг/мл (M±m) UCH-L1/S100B
Вогнищеве 54 24,91±14,51 2,04±1,32 12,40±5,86
Дифузне 18 28,77±22,33 1,23±0,74 20,12±10,20
Оцшка р (t-test) - 0,401 0,0149 0,0002
Оцшка р (Mann-Whitney test) - 0,428 0,0156 0,0001
Таблиця 2. Порогове значення показника «вщношення концентраци UCH-L1 / S100B у сироватц кровi у потерпших за тяжкоí ЧМТ у 1-шу добу тсля травми залежно вщ виду ушкодження ГМ
Показник Порогове значення Чутливкть, % (95%Д1) Специфiчнiсть, % (95%Д1) Дiагностична точнiсть, % (95%Д1) Оцшка адекватное^ моделi (AUC, p)
UCH-L1 / S100B понад 15,8 77,8 (52,4-93,6) 79,6 (66,5-89,4) 78,8 (66.9 - 86.8) AUC=0,740 p=0,0043
(хороший результат за експертною шкалою оцшки AUC), чутлив^ть моделi 77,8%, специфiчнiсть - 79,6%, показник дiагностичноТ точност (diagnostic accuracy) - 78,8%.
Для наочноТ демонстраци розподiлу значень вiдношення концентраци UCH-L1 / S100B у сироватц кровi в групах потерпiлих за переважно вогнищевого та дифузного ушкодження ГМ за тяжкоТ ЧМТ представляемо вщповщну дiаграму розкиду (рис. 2).
Вщношення концентраци UCH-L1/S1 00В
>
И) с 03
ся
100
80
60
40
20
_
- Sensitivity: 77,8 Specificity: 79,6 Criterion : >15,8
- AUC = 0,740
1 , , , , , , , , , I I I I I I I
20
40 60 100-Specificity
80
100
Рис. 1. Чутлив^ть i специфiчнiсть показника вiдношення концентраци UCH-L1 / S100B у сироватц KpoBi у потерпiлих за тяжко!' ЧМТ у 1-шу добу тсля травми залежно вiд виду ушкодження ГМ (порогове значення понад 15,8)
Рис. 2. Дiаграма розкиду показниюв вщношення концентрацií UCH-L1 / S100B у сироватц кровi потерпiлих за тяжко' ЧМТ у 1-шу добу тсля травми залежно вщ виду ушкодження ГМ (порогове значення понад 15,8)
Отже, якщо окремо кожен показник (при пере-вищенш визначеного порогового рiвня) иСН^1 та S100B може бути прогностичним маркером смерт чи несприятливих наслщюв ЧМТ [16, 17], Тх стввщ-ношення може бути прогностичним маркером пе-реважання певного типу ушкодження ГМ внаслщок травми (вогнищевого чи дифузного). Перевищення спiввiдношення UCH-L1 / S100B бiльше 15,8 свiдчить про переважання дифузного ушкодження ГМ. Ц оцшки та пороговi рiвнi е статистично значущими з високою чутливютю та специфiчнiстю (дiагностичною точнiстю), що дозволяе рекомендувати Тх для практичного використання.
У наведеному нами рашше клЫчному спосте-реженнi [17] у пашентки вiком 21 рк встановлений дiагноз вiдкрита ЧМТ, дифузне аксональне ушкодження ГМ, забшш рани голови. Концентрашя UCH-L1 у сироватц кровi в 1-шу добу тсля травми становила 15,2 нг/мл, S100B - 0,82 нг/мл, вщношення концентраци иСН^1/ S100B у сироватц кровi 18,54, що перевищувало порогове значення для дiагностики виду ушкодження й свщчило про високу вiрогiднiсть переважання дифузного ушкодження ГМ. Зазначений дiагноз i перебiг травми тдтвердили дiагностичну ефективнiсть цього показника.
Для демонстраци можливостей показника вщно-шення концентрацiТ UCH-L1 / S100B у сироватцi кровi в дiагностицi вогнищевого ушкодження ГМ проаналiзо-ване шше спостереження [17]. У хворого Г., 64 роюв, якого лкували з приводу тяжкоТ закритоТ ЧМТ, забою ГМ з масивними множинними контузшно-геморапч-ними вогнищами, перелому склепшня черепа, рiвень S100B у сироватц кровi становив 4,8 нг/мл, иСН^1 - 30,4 нг/мл. За даними КТ виявлеш ознаки тяжкого вогнищевого ушкодження ГМ: множинш масивш контузiйно-геморагiчнi вогнища в скронево-тiм'яних дтянках бiлатерально. Вiдношення концентраци иСН-L1 / S100B у сироватцi кровi становило 6,33, тобто, було значно меншим за порогове, що свщчило про високу вiрогiднiсть вогнищевого ураження ГМ.
Таким чином, результати дослщження демонстру-ють рiзнi характеристики ушкодження та загибелi не-рвових клiтин, що за показником вщношення концентраци UCH-L1 / S100B у сироватц кровi, спостерiгали у потерпiлих переважно за дифузного та переважно вогнищевого ушкодження ГМ.
За нашими даними, концентращя иСН^1 та S100B у сироватц кровi, визначена у 1-шу добу тсля ЧМТ, характеризуе внесок, що роблять ушкодження рiзних популяцш нервових клiтин, нейронiв або гли, у загальну морфологiчну й патофiзiологiчну картину ушкодження ГМ у конкретного потерптого. За даними, наведеними у попередшх публiкацiях [16, 17], стутнь збiльшення концентрацiТ цих молекул у сироватц кровi вiдображае тяжюсть ушкодження ГМ i може бути прогностичним предиктором наслщюв травми. Достовiрнiсть дiагностики того чи iншого типу ушкодження ГМ (вогнищевого або дифузного) значно збтьшуеться при визначенш вщношення концентрацiТ у сироватцi UCH-L1 та S100B за тяжкоТ ЧМТ у 1-шу добу тсля травми. За результатами статистичного дослщження (ROC-аналiзу) визначений пороговий рiвень цього показника - 15,8. Перевищення цього значення свщчило про переважання дифузного типу
травми, для якого характерне поширене ушкодження нейрошв та Тхжх вщростюв, що супроводжувалося бшьшим вивiльненням нейрональних маркерiв, зок-рема, бшка UCH-L1, у периферичнiй кровк Якщо ж вiдношення концентрацiТ UCH-L1 / S100B у сироватц кровi було меншим 15,8, це свщчило про переважання вогнищевого типу ушкодження ГМ, якому за тяжкоТ ЧМТ притаманне об'емне ушкодження речовини ГМ з масивною загибеллю глiальних кл^ин, зокрема, астроцитiв. Це, вiдповiдно, зумовлюе бiльш суттеве збiльшення у сироватц рiвня бiомаркерiв ушкодження нейрогли, у тому чи^ маркера астроцитiв бшка S100B. Чутливють тесту 77,8%, специфiчнiсть - 79,6%.
Вiдношення концентрацiТ UCH-L1/ S100B у сиро-ватцi кров^ взяте без абсолютного рiвня цих бшюв, не можна використовувати як шструмент для прогно-зування наслщюв травми у конкретного потерпiлого. Проте, вщображаючи спiввiдношення нейронального та бального ушкодження, воно дае суттеву додатко-ву iнформацiю про те, яка популя^я клiтин постраж-дала найбшьше, i, таким чином, додаткову шформашю про патофiзiологiчнi особливостi ушкодження ГМ. З огляду на це, ми погоджуемося з S. Mondello i ствав-торами [18], якi вважають, що майбутнi дослiдження в цьому напрямку дадуть змогу створити персоналЬ зоваш методи лiкування ЧМТ, що Грунтуватимуться на iндивiдуальних характеристиках патента.
Також, вiдповiдно до думки бшьшосп дослiдникiв бiомаркерiв ЧМТ, цi й подiбнi показники можуть бути застосоваш як методи експрес-дiагностики ушкодження ГМ, особливо в умовах (наприклад, тд час военних дш), коли застосування методiв нейровiзу-алiзацiТ (КТ, МРТ) недоступне. Визначення вщношення концентраци UCH-L1 / S100B у сироватц кровi, як i рiвня UCH-L1, може, на нашу думку, бути методом дiагностики дифузного аксонального ушкодження ГМ за вщсутност суттевих радюлопчних даних при скануваннi ГМ, особливо у ранш строки пiсля ЧМТ. Ц показники можуть бути корисними в судово-медич-них дослiдженнях, особливо для тдтвердження або виключення сумшвного чи прихованого ушкодження ГМ, зокрема, дифузного, у пащен^в при порушены свщомост за вiдсутностi суттевого тдвищення внут-рiшньочерепного тиску та виражених вогнищевих змiн за даними КТ або МРТ. ^м того, цей показник може бути скриншговим методом дiагностики типу ушкодження ГМ перед проведенням вiзуалiзацiТ.
У тепершнш час бiльшiсть дослiдникiв у галузi бiомаркерiв ЧМТ вважають за необхщне одночасно визначати кiлька бiомаркерiв ЧМТ з метою бшьш ре-тельноТ деталiзацiТ патофiзiологiчних характеристик ушкодження ГМ. Вивчивши рiвень S100B, GFAP та UCH-L1 як показниюв тяжкостi й предикторiв на-слiдкiв ЧМТ, J.Y. Lee i ствавтори [19] звернули увагу на необхщшсть одночасного визначення вм^ту як глiальних, так i нейрональних маркерiв, оскiльки патофiзiологiчнi мехашзми при ЧМТ можуть вiдрiз-нятися у пащен^в, а нейрони та глюцити, зокрема, астроцити, мають рiзну чутливiсть до травматичного ушкодження (астроцити бшьш вразлив^.
Ранiше вiдношення концентраци UCH-L1/S100B у сироватц кровi не вивчали, що робить одержат нами дат безумовною новизною дослщження. Единим подiбним дослiдженням, про яке е вщомост в л^е-
ратурi, е стаття S. Mondello i спiвавторiв [18]. Автори запропонували визначати ^ально-нейрональне вiдношення (ГНВ), тобто, вщношення концентрацií GFAP як показника переважно вогнищевого ушкодження ГМ до концентраци UCH-L1, що вщображае переважно дифузну травму. Схожють виявлених у цих дослщженнях тенденцш реакци бiомаркерiв ЧМТ на ушкодження рiзних популяцiй нервових клiтин, на нашу думку, тдтверджуе обГрунтованiсть сформу-льованоí нами гiпотези та обраних методолопчних пiдходiв. На вiдмiну вiд S. Mondello i спiвавторiв, ми визначали концентраци бiлка S100B у сироватц кровi як показник ушкодження астрогли, шо е бiльш дослiдженим бюмаркером ЧМТ i таким, що у теперш нiй час рекомендують до практичного застосування i включають у клЫчш протоколи дiагностики ЧМТ. Подальшм дослiдження бiомаркерiв ЧМТ, у тому чи^ порiвняльнi, дозволять визначити 1х переваги й не-долiки, розробити оптимальш протоколи практичного застосування.
Результати дослщження впровадженi в роботу нейрохiрургiчного вiддiлення Комунальноí мiськоí клiнiчноí лкарш швидкоí медичноí допомоги м. Львова та вщдшення нейротравми 1нституту нейрохiрургií iм. акад. А.П. Ромоданова НАМН Украши.
Висновки. 1. Визначення концентраци бюмар-кера ушкодження нейронiв бшка UCH-L1 та бюмар-кера ушкодження астрогли бшка S100B у сироватц кровi потерпiлих в 1-шу добу тсля травми дозволяе з високою ефективнiстю дiагностувати дифузне й вогнищеве ушкодження ГМ за тяжко: ЧМТ.
2. За тяжкое iзольованоí ЧМТ у 1-шу добу тсля травми, при виключенш супутшх ушкоджень, штокси-кацií та iнших причин непритомного стану потерпших, перевищення порогового значення показника вщно-шення концентрацií UCH-L1 / S100B у сироватц кровi 15,8 дозволяе з високою вiрогiднiстю дiагностувати дифузне ушкодження ГМ, а за показника, меншого за 15,8 - дiагностувати вогнищеве ушкодження ГМ. Чутливють моделi 77,8%, специфiчнiсть — 79,6%.
References
1. Lekhan VI4, Huk AP. [Specifics of traumatic brain injury epidemiology in Ukraine]. Ukrayina. Zdorov'ya natsiyi. 2010;(2):7-14. Ukrainian.
2. Chen X, Zhang KL, Yang SY, Dong JF, Zhang JN. Glucocorticoids aggravate retrograde memory deficiency associated with traumatic brain injury in rats. J Neurotrauma. 2009 Feb 11;26(2):253-60. doi: 10.1089/neu.2007.0504. PubMed PMID: 19236166.
3. Langlois JA, Rutland-Brown W. Traumatic Brain Injury in the United States: The Future of Registries and Data Systems. Atlanta (GA): Centers for Disease Control and Prevention, National Center for Injury Prevention and Control; 2005. Available from: https://www.cdc.gov/traumaticbraininjury/ pdf/future_of_registries-a.pdf
4. Fujimoto ST, Longhi L, Saatman KE, Conte V, Stocchetti N, Mcintosh TK. Motor and cognitive function evaluation following experimental traumatic brain injury. Neurosci Biobehav Rev. 2004;28(4):365-78. doi: 10.1016/j.neubiorev.2004.06.002. PubMed PMID: 15341032.
5. Czeiter E, Mondello S, Kovacs N, Sandor J, Gabrielli A, Schmid K, Tortella F, Wang KK, Hayes RL, Barzo P, Ezer E, Doczi T, Buki A. Brain injury biomarkers may improve the predictive power of the IMPACT outcome calculator. J Neurotrauma. 2012 Jun 10;29(9):1770-8. doi: 10.1089/neu.2011.2127. Epub 2012 Apr 30. PubMed PMID: 22435839; PubMed Central PMCID: PMC3409455.
6. Nelson DW, Rudehill A, MacCallum RM, Holst A, Wanecek M, Weitzberg E, Bellander BM. Multivariate outcome prediction in traumatic brain injury with focus on laboratory values. J Neurotrauma. 2012;29(17):2613-24. doi: 10.1089/ neu.2012.2468. PubMed PMID: 22994879.
7. Lo TY, Jones PA, Minns RA. Combining coma score and serum
biomarker levels to predict unfavorable outcome following childhood brain trauma. J Neurotrauma. 2010;27(12):2139-45. doi: 10.1089/neu.2010.1387. PubMed PMID: 20858121.
8. Perel P, Arango M, Clayton T, Edwards P, Komolafe E, Poccock S, Roberts I, Shakur H, Steyerberg E, Yutthakasemsunt S. Predicting outcome after traumatic brain injury: practical prognostic models based on large cohort of international patients. BMJ. 2008;336(7641):425-29. doi: 10.1136/ bmj.39461.643438.25. PubMed PMID: 18270239.
9. Steyerberg E, Mushkudiani N, Perel P, Butcher I, Lu J, McHugh GS, Murray GD, Marmarou A, Roberts I, Habbema JD, Maas AI. Predicting outcome after traumatic brain injury: development and international validation of prognostic scores based on admission characteristics. Plos Med. 2008;5(8): e165. doi: 10.1371/journal.pmed.0050165. PubMed PMID: 18684008.
10. Rowley G, Fielding K. Reliability and accuracy of the Glasgow Coma Scale with experienced and inexperienced users. Lancet. 1991;337(8740):535-8. PubMed PMID: 1671900.
11. Davis DP, Serrano JA, Vilke GM, Sise MJ, Kennedy F, Eastman AB, Velky T, Hoyt DB. The predictive value of field versus arrival Glasgow Coma Scale score and TRISS calculations in moderate-to-severe traumatic brain injury. J Trauma. 2006;60(5):985-90. doi: 10.1097/01.ta.0000205860.96209.1c PubMed PMID: 16688059.
12. Saatman K, Duhaime A, Bullock R, Maas A, Valadka A, Manley G. Classification of traumatic brain injury for targeted therapies. Journal of Neurotrauma. 2008;25(7):719-38. doi: 10.1089/neu.2008.0586. PubMed PMID: 18627252.
13. Marshall LF, Marshall SB, Klauber MR, Clark MVB, Eisenberg HM, Jane JA, Luerssen TG, Marmarou A, Foulkes MA. A new classification of head injury based on computerized tomography. Journal of Neurotrauma. Special Supplements. 1991;75(1S), S14-S20. doi: 10.3171/sup.1991.75.1s.0s14.
14. Pedachenko E, Dzyak L, Sirko A. Severe diffuse brain injury. Justifiability of decompressive craniectomy. Ukrainian Neurosurgical Journal. 2015;(4):22-32. doi: 10.25305/ unj.55956.
15. Dzyak L, Zorin N, Sirko A, Suk V, Grishin V. Intracranial pressure monitoring in patients with severe traumatic brain injury. Ukrainian Neurosurgical Journal. 2008;(1):17-22. Available from: http://theunj.org/article/view/108856.
16. Kobyletsky O, Bielska L, Shevaha V, Biloshytsky V. Evaluation of serum ubiquitin C-terminal hydrolase L1 as a predictor of severe traumatic brain injury outcomes. Ukrainian Neurosurgical Journal. 2017;(1):24-32. doi: 10.25305/ unj.96099
17. Kobyletsky O, Bielska L, Shevaha V, Biloshytsky V. Potentialities of evaluation of serum level of S100B for predicting the consequences of severe traumatic brain injury. Ukrainian Neurosurgical Journal. 2017;(2):50-6. doi: 10.25305/unj.104504.
18. Mondello S, Jeromin A, Buki A, Bullock R, Czeiter E, Kovacs N, Barzo P, Schmid K, Tortella F, Wang KK, Hayes RL. Glial neuronal ratio: a novel index for differentiating injury type in patients with severe traumatic brain injury. J Neurotrauma. 2012;29(6):1096-104. doi: 10.1089/neu.2011.2092. PubMed PMID: 22165978; PubMed Central PMCID: PMC3325554.
19. Lee JY, Lee CY, Kim HR, Lee CH, Kim HW, Kim JH. A role of serum-based neuronal and glial markers as potential predictors for distinguishing severity and related outcomes in traumatic brain injury. J Korean Neurosurg Soc. 2015;58(2):93-100. doi: 10.3340/jkns.2015.58.2.93. PubMed PMID: 26361523; PubMed Central PMCID: PMC4564754.
Науковий редактор: £.Г. Педаченко, д. мед. наук, проф.
