CC BY
2
СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ДИАГНОСТИКЕ ПАТОФИЗИОЛОГИИ ПЕЧЕНИ: МЕХАНИЗМЫ, БИОМАРКЕРЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ КЛИНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
Х.Д. Амангелдиева, преподаватель
Государственный медицинский университет Туркменистана имени Мырата Гаррыева (Туркменистан, г. Ашхабад)
DOI:10.24412/2500-1000-2024-12-4-80-83
Аннотация. Современные подходы к диагностике патофизиологии печени основываются на изучении молекулярных механизмов и выявлении специфических биомаркеров, отражающих функциональные и структурные изменения органа. В условиях роста заболеваемости такими патологиями, как цирроз, жировая болезнь печени, гепатиты и гепатоцеллюлярная карцинома, диагностика приобретает ключевое значение для своевременного выявления и лечения этих заболеваний. Особое внимание уделяется применению неинвазивных методов, таких как анализ крови, эластография и визуализационные технологии, для оценки степени повреждения печени. Исследования биомаркеров, включая аминотрансферазы, белки острого воспаления, липидные профили и микроРНК, открывают новые возможности для дифференциальной диагностики и прогнозирования исходов. Обсуждаются перспективы внедрения ом^-технологий и искусственного интеллекта в клиническую практику, что может повысить точность и персонализировать диагностику. Работа направлена на анализ современных тенденций, их эффективности и применения в условиях клинической медицины.
Ключевые слова: офизиология печени, диагностика, биомаркеры, неинвазивные методы, гепатиты, цирроз, жировая болезнь печени, искусственный интеллект, ом^-технологии, прогнозирование.
Печень, как один из важнейших органов организма, играет центральную роль во многих физиологических процессах, включая де-токсикацию, метаболизм и синтез основных белков. Следовательно, патофизиологические изменения в печени, будь то из-за хронических состояний, таких как цирроз и гепатит, или из-за метаболических нарушений, таких как неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП), имеют глубокие последствия для общего состояния здоровья. Диагностика патофизиологии печени традиционно основывалась на инвазивных процедурах, таких как биопсия, которые, хотя и являются окончательными, связаны с рисками и ограничениями, включая ошибку выборки и дискомфорт пациента. Поэтому современные диагностические методики направлены на минимизацию этих недостатков за счет использования неинвазивных методов и передовых стратегий на основе биомаркеров [1].
Биохимические маркеры остаются основополагающими в диагностике печени. Сывороточные аминотрансферазы, в частности ала-нинаминотрансфераза (АЛТ) и аспартатами-нотрансфераза (АСТ), являются общепри-
знанными индикаторами гепатоцеллюлярного повреждения. Однако, хотя повышенные уровни этих ферментов указывают на повреждение печени, им не хватает специфичности для различения основных причин, таких как вирусный гепатит или повреждение печени, связанное с метаболическим синдромом. Недавние достижения расширили репертуар биомаркеров с акцентом на те, которые отражают более тонкие патофизиологические процессы. Белки острой фазы, включая С-реактивный белок и ферритин, показали свою полезность в выявлении воспалительных и окислительных стрессовых реакций в печени. Липидомика, исследование липидных профилей, выявила различные закономерности, связанные с НАЖБП, что открывает путь к ранней диагностике и мониторингу прогрессиро-вания заболевания [2].
Неинвазивные методы визуализации произвели революцию в оценке структурных и функциональных изменений в печени. Например, эластография измеряет жесткость печени как суррогат фиброза, отличительный признак хронических заболеваний печени, таких как цирроз. Такие методы, как транзитор-
ная эластография и магнитно-резонансная эластография, продемонстрировали высокую точность в определении стадии фиброза, что снижает необходимость в биопсии. Эти методы особенно ценны в продольных исследованиях и клинических условиях, где необходимы повторные оценки для мониторинга про-грессирования или регресса фиброза в ответ на терапевтические вмешательства [3].
Расширенные методы визуализации, такие как контрастное ультразвуковое исследование и многопараметрическая магнитно-резонансная томография (МРТ), еще больше расширяют диагностические возможности. Они обеспечивают детальное понимание сосудистых изменений, обнаружения гепато-целлюлярной карциномы (ГЦК) и количественной оценки стеатоза. В клинических испытаниях было показано, что эти методы повышают чувствительность обнаружения ГЦК, особенно у пациентов с циррозом печени, у которых опухоли на ранней стадии часто сложно идентифицировать.
Интеграция технологий омики добавила преобразующий слой к пониманию и диагностике патофизиологии печени. Геномика и транскриптомика раскрыли генетические предрасположенности и молекулярные пути, вовлеченные в заболевания печени, в то время как протеомика и метаболомика обеспечивают более полное представление о функциональном состоянии печени. Например, мета-боломное профилирование использовалось для выявления метаболических сигнатур, связанных с ранней НАЖБП, что позволяет вмешаться на этапе, когда изменение образа жизни может обратить вспять состояние. Про-теомика сыграла важную роль в выявлении маркеров, таких как фрагменты кератина 18, которые коррелируют с апоптозом гепатоци-тов, ключевой особенностью прогрессирова-ния жировой болезни печени в неалкогольный стеатогепатит (НАСГ) [4].
Искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение стали мощными инструментами в диагностике печени, предлагая возможность анализировать сложные наборы данных и обнаруживать закономерности, которые могут быть незаметны для человеческой интерпретации. В визуализации алгоритмы ИИ, обученные на больших наборах данных, могут различать доброкачественные и злокаче-
ственные поражения с точностью, сопоставимой с точностью опытных рентгенологов. В анализе биомаркеров модели машинного обучения использовались для интеграции данных из нескольких источников, таких как профили сыворотки, результаты визуализации и генетические данные, для предоставления персонализированных оценок риска и прогнозирования результатов лечения. Например, были разработаны инструменты на основе ИИ для стратификации пациентов с ГЦК на основе их вероятности ответа на иммунотерапию, что способствует более индивидуальным терапевтическим подходам [5].
Несмотря на эти достижения, остаются проблемы с внедрением этих технологий в повседневную клиническую практику. Стандартизация анализов биомаркеров, установление референтных диапазонов для различных групп населения и интеграция данных омики в электронные медицинские карты являются критически важными областями, требующими дальнейшего развития. Этические соображения, особенно касающиеся использования ИИ, также должны быть рассмотрены для обеспечения справедливости и прозрачности в диагностических процессах.
Если опираться на обсуждаемые основополагающие достижения, то будущее диагностики печени лежит в постоянной конвергенции технологий и совместных усилиях многопрофильных команд. Например, интеграция систем мониторинга в реальном времени с носимыми устройствами дает возможность отслеживать здоровье печени неинвазивно и непрерывно. Такие инновации были бы особенно полезны для пациентов с высоким риском заболеваний печени, включая пациентов с метаболическим синдромом или хроническими гепатитами. Объединив эти системы с облачными платформами, работающими на основе ИИ, врачи могли бы получить доступ к информации в реальном времени и прогнозной аналитике, что повысило бы их способность вмешиваться проактивно.
Одной из областей, готовых к дальнейшему изучению, является роль биомаркеров оси кишечник-печень в диагностике заболеваний печени. Новые исследования подчеркивают взаимодействие между микробиотой кишечника и патофизиологией печени, при этом дисбиоз способствует прогрессированию та-
ких заболеваний, как НАЖБП и цирроз. Микробные метаболиты, такие как короткоцепо-чечные жирные кислоты и желчные кислоты, предлагают многообещающие возможности в качестве биомаркеров, отражая изменения в кишечной среде и их влияние на здоровье печени. Текущие исследования показали, что изменения в профиле желчных кислот тесно связаны с тяжестью фиброза, что делает это привлекательным направлением для будущих диагностических инструментов.
Другое перспективное направление предполагает расширение применения методов жидкой биопсии в гепатологии. Хотя традиционно они ассоциируются с онкологией, жидкие биопсии набирают обороты в обнаружении циркулирующей ДНК, РНК и экзо-сом, указывающих на патологию печени. Для гепатоцеллюлярной карциномы жидкие биопсии являются минимально инвазивным методом профилирования опухоли, предлагая понимание генетических мутаций и механизмов резистентности. Эти достижения обладают потенциалом для революционного изменения раннего выявления рака, принятия терапевтических решений и мониторинга ответа на лечение [6].
С глобальной точки зрения, устранение неравенства в доступе к этим передовым диагностическим технологиям является обязательным. В условиях ограниченных ресурсов часто не хватает инфраструктуры и обученного персонала, необходимых для сложного тестирования. Упрощенные диагностические алгоритмы, использующие портативные устройства визуализации и доступные тесты на биомаркеры, могут преодолеть этот разрыв, обеспечивая более широкое внедрение. Платформы мобильного здравоохранения (mHealth), которые объединяют диагностику на основе смартфона с возможностями телемедицины, представляют собой масштабируемое решение для улучшения здоровья печени в недостаточно обслуживаемых сообществах.
Интеграция этих диагностических достижений в клинические рабочие процессы потребует надежных структур управления данными и нормативного надзора. Необходимо установить стандарты взаимодействия, чтобы обеспечить бесперебойный обмен данными между системами, одновременно защищая конфиденциальность пациентов и решая эти-
ческие проблемы, связанные с принятием решений на основе ИИ. Программы обучения для медицинских работников также будут иметь решающее значение для обеспечения того, чтобы они могли эффективно интерпретировать и применять эти технологии на практике.
Более того, партнерские отношения между академическими учреждениями, заинтересованными сторонами в отрасли и поставщиками медицинских услуг могут ускорить перевод исследований в действенные клинические решения. Сотрудничество между государственным и частным секторами уже привело к значительному прогрессу в таких областях, как визуализация с использованием ИИ и проверка биомаркеров. Расширение таких инициатив может способствовать развитию более целостных диагностических экосистем, адаптированных к сложностям заболеваний печени.
Клинические примеры иллюстрируют преобразующее влияние этих современных подходов. В недавнем исследовании НАЖБП сочетание эластографии и сывороточных биомаркеров, включая уровни АЛТ и адипонек-тина, достигло точности более 90% при дифференциации простого стеатоза от НАЖБП, что значительно снизило зависимость от биопсии печени. Другое исследование ГЦК продемонстрировало, что алгоритм машинного обучения, анализирующий визуализацию и клинические данные, превзошел традиционные диагностические методы с площадью под кривой (AUC) 0,95 для раннего выявления. Эти примеры подчеркивают потенциал интегрированных диагностических стратегий для улучшения результатов по всему спектру заболеваний печени.
В заключение следует отметить, что современные подходы к диагностике патофизиологии печени представляют собой смену парадигмы от инвазивных и изолированных методологий к интегрированным, неинвазив-ным и высокоточным методам. Объединяя передовые биомаркеры, инновационные технологии визуализации и аналитическую мощь омики и ИИ, эти подходы не только повышают точность диагностики, но и прокладывают путь для персонализированной медицины. Будущие исследования должны быть сосредоточены на устранении существующих огра-
ничений и обеспечении справедливого внед- чени и способствуя более широкому прогрес-рения этих технологий, тем самым оптимизи- су в гепатологии. руя уход за пациентами с заболеваниями пе-
Библиографический список
1. European Association for the Study of the Liver. EASL-ALEH clinical practice guidelines: Noninvasive tests for evaluation of liver disease severity and prognosis // Journal of Hepatology. - 2015. -Т. 63, № 1. - С. 237-264. - DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhep.2015.04.006.
2. Kim W.R., Berg T., Asselah T., Flisiak R., Fung S., Gordon S.C., Janssen H.L.A., Lampertico P., Lau D., Bornstein J.D., Petersen J. Evaluation of APRI and FIB-4 scoring systems for non-invasive assessment of hepatic fibrosis in chronic hepatitis B patients // Journal of Hepatology. - 2015. - Т. 62, № 3. - С. 773-780. - DOI: https://doi.org/10.10167j.jhep.2014.10.012.
3. Lemoine M., Shimakawa Y., Njie R. Evaluation of the diagnostic accuracy of transient elas-tography and serum biomarkers for the detection of liver fibrosis in West African patients with chronic hepatitis B // The Lancet Global Health. - 2016. - Т. 4, № 8. - С. e586-e594. -DOI: https://doi.org/10.1016/S2214-109X(16)30142-8.
4. Marcellin P., Ziol M., Bedossa P., Douvin C., Poupon R., de Ledinghen V., Beaugrand M., Rou-lot D. Non-invasive assessment of liver fibrosis by stiffness measurement in patients with chronic hepatitis B // Liver International. - 2009. - Т. 29, № 2. - С. 242-247. - DOI: https://doi.org/10.1111/j.1478-3231.2008.01802.x.
5. Parkes J., Guha I.N., Roderick P., Rosenberg W.M. Performance of serum marker panels for liver fibrosis in chronic hepatitis C // Journal of Hepatology. - 2011. - Т. 54, № 4. - С. 655-663. - DOI: https://doi.org/10.1016/jjhep.2010.07.033.
6. Poynard T., Munteanu M., Imbert-Bismut F. Prospective analysis of discordant results between biochemical markers and biopsy in patients with chronic hepatitis C // Clinical Chemistry. - 2004. -Т. 50, № 8. - С. 1344-1355. - DOI: https://doi.org/10.1373/clinchem.2004.032227.
MODERN APPROACHES TO DIAGNOSTICS OF LIVER PATHOPHYSIOLOGY: MECHANISMS, BIOMARKERS AND PROSPECTS FOR CLINICAL APPLICATION
H.D. Amangeldieva, Lecturer
Myrat Garryev State Medical University of Turkmenistan (Turkmenistan, Ashgabat)
Abstract. Modern approaches to diagnostics of liver pathophysiology are based on the study of molecular mechanisms and identification of specific biomarkers reflecting functional and structural changes in the organ. In the context of increasing incidence of such pathologies as cirrhosis, fatty liver disease, hepatitis and hepatocellular carcinoma, diagnostics is of key importance for the timely detection and treatment of these diseases. Particular attention is paid to the use of non-invasive methods, such as blood analysis, elastography and imaging technologies, to assess the degree of liver damage. Studies of biomarkers, including aminotransferases, acute inflammatory proteins, lipid profiles and mi-croRNAs, open up new opportunities for differential diagnostics and outcome prediction.
Keywords: liver physiology, diagnostics, biomarkers, non-invasive methods, hepatitis, cirrhosis, fatty liver disease, artificial intelligence, omics technologies, forecasting.
