CC BY
11УДК: 616-083.98+616-036.882-08-07:557.175.14
ПРОГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЦИТОКИНОВ И КОМПОНЕНТОВ ПРОТЕИНАЗ-ИНГИБИТОРНОЙ СИСТЕМЫ СЫВОРОТКИ КРОВИ ПАЦИЕНТОВ С КРИТИЧЕСКИМИ СОСТОЯНИЯМИ
М. И. Федосов, А. А. Бабанин, А. В. Кубышкин, А. А. Биркун, М. А. Глотов, А. Л. Говдалюк, П. В. Мельниченко, Н. Ю. Пылаева, С. А. Самарин, С. Ю. Асриянц, О. А. Калиновский
Кафедра анестезиологии, реаниматологии и скорой медицинской помощи Медицинская академия имени С. И. Георгиевского ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского»
Адрес переписки: бул. Ленина, 5/7, г. Симферополь, 295006, Республика Крым, Российская Федерация E-mail: [email protected].
РЕЗЮМЕ
Поиск оптимальных биохимических маркеров, позволяющих эффективно прогнозировать исход критических состояний, сопровождающихся развитием синдрома системной воспалительной реакции, является актуальным направлением медицины неотложных состояний. В исследовании проведено изучение изменений уровня провоспалительных цитокинов, активности неспецифических протеиназ и их ингибиторов в сыворотке крови пациентов с критическими состояниями различной этиологии в зависимости от исхода заболевания. Выявлено, что развитие критических состояний сопровождается выраженной активацией провоспалительных цитокинов и неспецифических протеиназ. При благоприятном исходе критических состояний отмечается выраженная активация провоспалительных цитокинов и неспецифических протеиназ с тенденцией к снижению их активности. При летальном исходе критических состояний отмечается более выраженная активация провоспалительных цитокинов и неспецифических протеиназ с тенденцией к прогрессивному росту изучаемых показателей.
PROGNOSTIC VALUE OF PROINFLAMMATORY CYTOKINES AND PROTEINASE-INHIBITOR SYSTEM COMPONENTS IN SERUM OF CRITICALLY ILL PATIENTS
M. I. Fedosov, A. A. Babanin, A. A. Birkun, M. A. Glotov, A. L. Govdalyuk, P. V. Mel'nychenko, N. Yu. Pilaeva, S. A. Samarin
SUMMARY
Searching for optimal biochemical markers for effective prediction of outcome in critical conditions, accompanied by systemic inflammatory response syndrome, is a relevant area of emergency medicine. The study investigated changes in activity of proinflammatory cytokines, nonspecific proteinases and their inhibitors in the serum of patients with critical conditions of various etiologies in relation to the outcome. It has been shown revealed that critical conditions are accompanied with apparent activation of proinflammatory cytokines and nonspecific proteinases. In the favorable outcome of critical conditions there was marked activation of proinflammatory cytokines and nonspecific proteinases with a tendency to decrease in their activity. More pronounced activation of proinflammatory cytokines and nonspecific proteinases with a progressive trend to increase in their activity was observed in the unfavorable outcome of critical conditions.
Ключевые слова: провоспалительные цитокины, неспецифические протеиназы, ингибиторы протеиназ, прогноз, критические состояния.
Современные достижения медицины неотложных состояний и совершенствование лечебных подходов позволили существенно увеличить выживаемость пациентов в остром периоде критических состояний. Однако на сегодняшний день основной причиной летальности в отделениях интенсивной терапии выступает развитие у пациентов отдалённых осложнений в виде синдрома диссеминированного внутрисосудистого свёртывания и синдрома полиорганной недостаточности (СПОН). При этом летальность колеблется от 30% до 100% случаев в зависимости от количества пораженных органов и степени их поражения [1 - 3].
Большинство современных исследователей рассматривают патогенез СПОН с точки зре-
ния формирования синдрома системной воспалительной реакции (ССВР), при котором происходит чрезмерная активация большого количества биологических веществ (цитоки-нов, продуктов тканевого распада, протеоли-тических ферментов и др.), влекущая за собой возникновение выраженных нарушений функций калликреин-кининовой системы, комплемента, расстройств гемокоагуляции [4 - 9].
Важной задачей при оценке течения патологии в клинике критических состояний является поиск оптимальных биохимических маркеров, использование которых позволило бы не только диагностировать развитие критического состояния, в том числе формирование ССВР, но и прогнозировать исход экстремальной пато-
логии, осуществлять контроль эффективности проводимых лечебных мероприятий [10 - 13].
Учитывая вышесказанное, была поставлена цель: установить характер изменений уровня провоспалительных цитокинов, неспецифических протеиназ и их ингибиторов в сыворотке крови пациентов с критическими состояниями различной этиологии в зависимости от исхода заболевания.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Исследования проводились в соответствии с международными морально-этическими нормами и положениями Хельсинской декларации (1964 г., с изменениями 2013 г.), Конвенции о защите прав и достоинства человека в связи с использованием достижений биологии и медицины (1997 г.), Международного кодекса медицинской этики (1983 г.), соответствуют требованиям Добросовестной клинической практики (GCP), а также законодательству Российской Федерации.
Исследование проведено с участием 44 пациентов с критическими состояниями различной этиологии, госпитализированных в отделения интенсивной терапии клинических больниц г Симферополя с 2011 по 2013 г.г. По этиологическому принципу пациенты были разделены на 4 группы. Первая группа - пациенты с острым инфарктом миокарда (ОИМ) (n=12), вторая группа - пациенты с политравмой (n=9), третья группа - пациенты с тяжёлым ожоговым шоком (n=11), четвёртая группа - пациенты с критическими состояниями, обусловленными острой абдоминальной патологией (n=12), а именно - панкреонекрозом, острой кишечной непроходимостью, перитонитом различного генеза. По прогностическому принципу каждая из представленных групп была разделена на 2 подгруппы: пациентов, переведённых в дальнейшем в профильное отделение с последующим выздоровлением, и пациентов, течение заболевания у которых завершилось летальным исходом вследствие развития СПОН. В качестве контрольной группы были отобраны 10 здоровых волонтеров, сопоставимых по возрасту, не имевших в анамнезе и в настоящем заболеваний. С целью изучения динамики показателей активности компонентов протеиназ-ингиби-торной системы и уровня провоспалительных цитокинов в сыворотке крови в 1, 3 и 5 сутки от момента поступления пациента в стационар проводился забор венозной крови в объёме 10 мл. Определение активности неспецифических протеиназ (эластазоподобной (ЭПА) и трипси-ноподобной (ТПА) активности) и их эндогенных ингибиторов (антитриптической активности (АТА) и уровня кислотостабильных ингибито-
ров (КСИ)) проводили с использованием энзи-матических методов [14]. Определение уровня провоспалительных цитокинов (интерлейкина 1в (ИЛ-1Р), интерлейкина 6 (ИЛ-6) и фактора некроза опухолей а(ФНО-а)) в сыворотке крови пациентов осуществлялиметодом твердофазного иммуноферментного анализа с использованием стандартных наборов реагентов компании «Вектор Бест» (Россия). Статистическая обработка полученных данных проведена методами вариационной статистики с использованием параметрических и непараметрических критериев в программном пакете 8ТАТКТ1СА 8.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Проведенное исследование показало, что развитие критических состояний сопровождается различной степени выраженности активацией провоспалительных цитокинов, неспецифических протеиназ и их ингибиторов. Однако, динамика изменений отличается в зависимости от исхода заболевания.
При благоприятном исходе критических состояний выраженное повышение (в 5-8 раз по сравнению с контролем) уровня ИЛ-1^, ИЛ-6 и ФНО-а в 1 сутки после госпитализации сопровождается последующим их снижением в течение 5 суток наблюдения.
Так, уровень ИЛ-1^ после максимального значения, превышающего контрольное в 6,2 раза (р<0,05), в 1 сутки госпитализации, снижался к 5 суткам в 1,4 раза, хотя сохранял значения, превышающие контроль в 4,3 раза (р<0,05). К 5 суткам отмечено трехкратное снижение ИЛ-6 и достоверное снижение ФНО-а (р<0,05) (рисунок 1-А).
У пациентов с летальным исходом выявлен более высокий уровень провоспалительных цито-кинов в 1 сутки после госпитализации (рисунок 1-В). Так, исходное значение ИЛ-1^ превышало соответствующее значение в группе с благоприятным исходом более чем в 1,5 раза, а контрольное - почти в 9,7 раза (р<0,05). При этом исходный уровень ИЛ-6 был в 2 раза выше по сравнению с таковым в группе выживших пациентов, а дальнейшая динамика характеризовалась его прогрессивным ростом. Максимальный уровень ИЛ-1Р на 5 сутки наблюдений превышал контрольное значение в 17 раз (р<0,05). Не так вы-раженно, но достоверно повышались значения ИЛ-6 и ФНО-а к концу наблюдений (р<0,05).
При изучении изменений активности неспецифических протеиназ и их ингибиторов в сыворотке крови пациентов при критических состояниях выявлена активация процессов протеолиза на фоне угнетения механизмов антипротеиназной защиты, интенсивность которых также отличается в зависимости от исхода заболевания (рисунок 2-А).
ИЛ-1в*10,ИЛ-6/10
20
ФИО-а
-4
/> // // ---
// //
Контроль 1йдень Зйдень 5йдень Благоприятный исход
ФНО-а, пг/мл — *- ИЛ-1Р*10, пг/мл
■ИЛ-6/10, пг/ллл А
Рисунок 1. Динамика изменений уровня провоспалительных цитокинов в сыворотке крови пациентов при благоприятном (А) и летальном (В) исходе критических состояний (звёздочкой отмечена достоверность отличий по отношению к контролю при р<0,05)
Благоприятный исход критических состояний сопровождается усилением протеолити-ческой активности в 1 сутки после госпитализации, что проявляется повышением ЭПА и ТПА соответственно в 5,2 (р<0,05) и в 1,5 раза (р<0,05) с последующим снижением в течение 5 суток. Подобная тенденция может свидетельствовать о включении компенсаторных механизмов. Исследование активности ингибиторов протеиназ показало, что при благоприятном исходе критических состояний АТА, изначально превышающая контрольное значение всего на 16%, имела тенденцию к постепенному повышению. При этом максимальное значение достигалось к 5 суткам после госпитализации и превышало контрольное на 24%. Выявленная динамика изучаемого показателя в этой группе может расцениваться в качестве признака своевременного и адекватного включения компенсаторных механизмов и эффективности проводимого лечения. Летальный исход критических состояний характеризуется повышением ЭПА и ТПА соответственно в 3 (р<0,05) и в 1,5 раза (р<0,05) уже в 1 сутки после госпитализации, но в отличие от группы с благоприятным исходом, с дальнейшим прогрессивным их ростом в течение последующих 5 суток (рисунок 2-В). Так, максимальное значение ТПА, отмеченное на 5 сутки после наблюдения, превышало контрольное в 2 раза (р<0,05) и соответствующее значение в группе с благоприятным исходом в 1,5 раза (р<0,05). Исходно повышенное в этой группе значение АТА имело тенденцию к снижению до значения, близкого к контрольному, что может свидетельствовать
об отсутствии компенсаторной реакции, обеспечивающей адекватный ответ организма на рост протеиназ и активацию протеолиза.
ЭПА, ТПА, АТА
1,2
кси
0,65
0,55
- 0,5
1йдень Зйдень 5йдень
Контроль Благоприятный исход
АТА/100, ИЕ/Ш1 I-1 КГИ/-Ш HF/m
I ЭПА, нМоль/мл*мин Я ТПА, нМоль/мл*мин
Рисунок 2. Динамика изменений активности неспецифических протеиназ и их ингибиторов в сыворотке крови пациентов при благоприятном исходе критических состояний (звёздочкой отмечена достоверность отличий по отношению к контролю при р<0,05)
Рисунок 2. Динамика изменений активности неспецифических протеиназ и их ингибиторов в сыворотке крови пациентов при летальном (В) исходе критических состояний (звёздочкой отмечена достоверность отличий по отношению к контролю при р<0,05)
Показатели активности КСИ как у пациентов с благоприятным исходом, так и у пациентов с летальным исходом, имеют тенденцию к снижению в течение 5 суток наблюдения, однако во втором случае эта тенденция более выражена. При этом, минимальное значение показателя в группе с летальным исходом, достигаемое к 5 суткам после госпитализации, ниже, чем в группе с благоприятным исходом в 1,4 раза (р<0,05), а контрольного - почти в 1,5 раза (р<0,05), что также является признаком истощения антипротеиназного потенциала.
Следует отметить, что изменения изучаемых показателей несколько отличалась у пациентов в зависимости от характера критического состояния. У пациентов с ОИМ отмечалось более резкое повышение протеолитической активности и интерлейкинов на фоне отсутствия острофазной компенсаторной реакции ингибиторов протеи-наз. Причем, больные с развитием кардиогенно-го шока и летальным исходом не доживали до пятого дня исследования. У пациентов с критическими состояниями травматического генеза и ожоговым шоком отмечались повышенные (более чем в 2 раза) исходные значения цитокинов и преобладала активация эластазы. При критических состояниях, связанных с абдоминальной
патологией, обращает на себя внимание наиболее значительное угнетение активности ингибиторов протеиназ. Однако, во всех изученных группах прослеживались сходные тенденции в динамике изменений изучаемых показателей, которые проявлялись снижением уровня про-воспалительных цитокинов и протеиназ на фоне стабильно высоких значений ингибиторов протеиназ в группах с благоприятным исходом и ростом уровня цитокинов и активности про-теиназ на фоне угнетения антипротеиназной активности при летальном исходе заболевания.
ВЫВОДЫ
1. Полученные в ходе исследования результаты подтверждают ключевую роль про-воспалительных цитокинов, неспецифических протеиназ и их ингибиторов в развитии критических состояний и формировании ССВР.
2. Развитие критических состояний, независимо от их этиологии, сопровождается значительным повышением уровня провоспали-тельных цитокинов и активности неспецифических протеиназ в сыворотке крови пациентов. При этом, с различиями в степени активации.
3. Определение активности компонентов протеиназ-ингибиторной системы и уровня провоспалительных цитокинов можно использовать в качестве эффективных маркеров для оценки тяжести течения, прогнозирования исхода критических состояний. При этом показатели активности компонентов протеиназ-ингибитор-ной системы являются более наглядными и чувствительными, поскольку позволяют судить не только об интенсивности реализации механизмов вторичного повреждения, но и об эффективности включения механизмов компенсации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кижаева Е.С, Закс И.О. Полиорганная недостаточность в интенсивной терапии. Вестник интенсивной терапии. 2004;1:12-24.
2. Оноприев В.И., Заболотских И.Б., Голубцов В.В. Зависимость развития полиорганной дисфункции от функционального состояния организма при кровопотере и сепсисе. Вестник интенсивной терапии. 2005;5:214-21.
3. Krau SD. Making sence of multiple organ dysfunction syndrome. Crit. Care Nurs. Clin. North. Am. 2007;19(1):87-97.
4. Wada T. Coagulofibrinolytic changes in patients with disseminated intravascular coagulation associated with post-cardiac arrest syndrome--fibrinolytic shutdown and insufficient activation of fibrinolysis lead to organ dysfunction. Thromb. Res. 2013;132(1):64-9.
5. Douvas S., Kolokotronis A., Stefanopoulos P. Anti-Inflammatory and antimicrobial roles of secretory leukocyte protease inhibitor. Infection and Immunity. 2005;73(3):1271-4.
6. Aleksandrova I.V. Early progressive organ failure in patients with severe acute pancreatitis [Article in Russian]. Khirurgiia (Mosk). 2013;9:29-33.
7. Mole D.J. Incidence of individual organ dysfunction in fatal acute pancreatitis: analysis of 1024 death records. HPB (Oxford). 2009;11(2):166-70.
8. Müller A.L., Hryshko L.V., Dhalla N.S. Extracellular and intracellular proteases in cardiac dysfunction due to ischemia-reperfusion injury . Int. J. Cardiol. 2013;164(1):39-47.
9. Zhang S.W. Multi-center clinical study on the diagnostic criteria for multiple organ dysfunction syndrome with illness severity score system [Article in Chinese]. Zhongguo Wei Zhong Bing Ji Jiu Yi Xue. 2004;16(6):328-32.
10. Cotanen C.N., Guiseppi-Elie A. Monitoring systems and quantitative measurement of biomolecules for the management of trauma. Biomed. Microdevices. 2013;15(3):561-77.
11. Faix J.D. Biomarkers of sepsis. Crit. Rev. Clin. Lab. Sci. 2013;50(1):23-36.
12. Prondzinsky R. Interleukin-6, -7, -8 and -10 predict outcome in acute myocardial infarction complicated by cardiogenic shock. Clin. Res. Cardiol. 2012;101(5):375-84.
13. Gando S. Serial changes in neutrophil-endothelial activation markers during the course of sepsis associated with disseminated intravascular coagulation. Thromb. Res. 2005;116(2):91-100.
14. Кубышкин А.В. Харченко В. З., Семенец П. Ф., Алиев Л.Л., Фомочкина И.И., Анисимова Л.В. Методы определения активности неспецифических протеиназ и их ингибиторов в сыворотке крови и биологических жидкостях. Киев; 2010.
