О маркерах воспаления, актуальных в условиях хирургического стационара

В вопросах ранней диагностики заболевания, прогнозов течения, оценки эффективности консервативного лечения крайне важно иметь возможность проведения быстрых и простых тестов выявления начала воспалительных изменений, особенно в рамках хирургического отделения, где любая ошибка может привести к летальному исходу пациента. По этой причине в последние годы появилось множество работ, оценивающих новые и прогрессивные маркёры воспаления. В данной работе мы рассмотрим наиболее известные маркёры воспалительной реакции, от самых старых до более современных.

Цель работы определить наиболее подходящие для работы в стационаре хирургического профиля маркёры воспалительной реакции, выяснить методы их получения и использования в практической медицине.

Материал и методы исследования: в ходе настоящего исследования нами был проведен анализ зарубежной и отечественной литературы, посвященной различным маркёрам воспалительной реакции.

Первоначально стоит рассмотреть воспаление, как стадийный процесс. Он включает в себя три фазы: альтерация, экссудация и пролиферация. В первую очередь организм человека реагирует на возникновение деструктивного изменения фазой альтерации в виде острофазного ответа. Это комплекс местных и системных реакций, характеризующихся выделением цитокинов, простагландинов, гормонов, кининов, которые, в свою очередь индуцируют выделение белков острой фазы. Именно этот этап особо важен для раннего выявления воспалительных процессов в организме в послеоперационное время для оценки состояния больного или мониторинга процессов отторжения пересаженных органов. Остальные фазы характеризуются дальнейшими метаболическими изменениями, мониторинг которых помогает определить тяжесть состояния больного, определения эффективности консервативного лечения инфекционных и вирусных заболеваний, возможность появления осложнений, а также вероятность летального исхода, например при тяжелом течении сепсиса [1,2].

Самым информативным и специфическим для начала воспалительного процесса методом исследования является определение белков острой фазы. Само понятие «белки острой фазы» включает в себя до 30 белков, которые можно обнаружить в плазме крови пациента. Они выполняют совершенно разные функции: это белки свертывания крови, транспортные белки, иммуномодуляторы, но все они играют роль в организации процессов репарации в зоне повреждения [1,3].

Белки острой фазы являются неспецифичными по этиологии возникновения патологического процесса маркёрами воспаления, но их изменение концентрации в крови строго коррелирует с фазами воспалительного процесса, что позволяет отделить острый воспалительный процесс от хронического, выявить активность патологического процесса и его стадию.

В настоящее время как маркёры воспаления в диагностике могут использоваться позитивные и негативные реактанты. Так, позитивными белками острой фазы будут называться те, концентрация которых повышается на 25% и более. К ним относятся церулоплазмин, орозомукоид (α1-кислый гликопротеин), С-реактивный белок (СРБ), ферритин, лактоферрин, гаптоглобин, фибриноген, с1-ингибитор эстеразы, α1-антитрипсин и α2-макроглобулин и другие. Негативными же являются белки, концентрация которых уменьшается. Среди них трансферрин, альбумин, транстиретин [2,4].

Одним из главных белков острой фазы является С-реактивный белок. Он синтезируется гепатоцитами печени а также, в небольшом количестве эндотелием сосудов. Его относительная молекулярная масса равна 115000 Дальтон. Он - положительный реактант; его концентрация в острую фазу воспаления увеличивается в 100-1000 раз всего за 2-6 часов, а период полураспада всего 8-19 часов. Это крайне быстро, по отношению к другим белкам острой фазы. В норме в плазме крови его менее 1 мг/л, но при метастазировании опухолей, вирусных инфекциях, хронических ревматических заболеваниях его концентрация увеличивается до 30 мг/л. При хирургических операциях, повреждении и некрозе ткани, бактериальной инфекции его концентрация поднимается до 200 мг/л. При сепсисе или обширных ожогах до 300 мг/л и более. Таким образом, концентрация СРБ специфична для определенных видов патологий, что удобно при определении этиологии патологического процесса. Также концентрация С-реактивного белка в крови не зависит от пола, возраста, вредных привычек, таких как курение, температуры пациента, приема лекарственных средств.

Есть несколько методов определения СРБ в плазме крови: радиальная иммунодиффузия, иммунотурбидиметрия и нефелометрия. Эти методы самые простые и дешевые, возможно их использование как в условиях стационара, так и в амбулаторных условиях. С их помощью можно проводить дифференциальную диагностику типичных хирургических заболеваний, язвенного колита, сепсиса, ревматоидного полиартрита, мониторинга тяжести данных заболеваний с целью коррекции их терапии. Есть возможность определять послеоперационные осложнения, отторжения трансплантатов, присоединения инфекций, контроля проведения противовоспалительной терапии при ревматоидных заболеваниях.

Данный маркёр нельзя использовать на других стадиях воспалительного процесса, кроме как альтерации, за счет его быстрого исчезновения из плазмы крови, поэтому его использование в диагностике хронических заболеваний возможно только в стадию обострения. В настоящее время используют метод высокочувствительной иммунотурбидиметрии с латексным усилением (hsСРБ), суть которого заключается в иммобилизации антител на частицах латекса для повышения чувствительности анализа. Он позволяет измерить следовые изменения СРБ в плазме для оценки рисков возникновения атеросклероза, острых коронарных событий, рисков ишемических инсультов и оценки рисков патологий беременности. [1,3,5]

В последние годы возрос интерес к маркёрам острой фазы - металлопотеинам, а именно к церулоплазмину. Уделяемое внимание этому белку можно объяснить возможностью использовать его в диагностических целях. Его концентрация в крови повышается при различных заболеваниях, в том числе при наличии инфекционно-воспалительных процессов в организме [2,7].

Церулоплазмин – медьсодержащая феррооксидаза, представляющая собой гликопротеин α-2-глобулиновой фракции плазмы крови. Биосинтез в основном происходит в клетках печени и эпителиоцитах легких. Однако известно, что данный белок синтезируется и в других клетках организма: в лимфоцитах, в мононуклеарных клетках селезенки, в тканях мозга, в клетках эндометрия матки [8]. Основная часть церулоплазмина содержится в крови, и его концентрация зависит от возраста и пола. Так его количество у здорового человека составляет 300580 мг/л, а у детей до года этот показатель ниже примерно в 2 раза. В 12 лет у ребенка уровень церулоплазмина поднимается до максимальных значений и к 18 годам снижается до уровня взрослых в дальнейшем с возрастом отмечается незначительное повышение этого значения. Женщины обладают несколько повышенным его содержанием в крови чем мужчины. Церулоплазмин активно синтезируется при острых и хронических воспалительных процессах и является интерлейкин-6 – зависимым белком, участвующим в острофазной реакции [9].

Для измерения концентрации церулопламина в крови в диагностических целях используют биохимический метод способом Равина. Этот метод наиболее целесообразно использовать в клинической практике. Материалом для исследования является сыворотка или плазма крови. Данный способ основывается на окислении церулоплазмином р-фенилендиамина. Окисленный диамин соединяется с диметилпарафенилендиамином, окрашивая соединение. Интенсивность окраски соответствует ферментативной активности церулоплазмина. Основной проблемой, которая возникает при использовании данного метода, это отсутствие каких-либо стандартов для интерпретации и оценки результата. Так же для измерения количества церулоплазмина в крови можно использовать методы нефелометрии и иммунотурбидиметрии, которые являются достаточно трудоемкими и не подходят для использования в клинической практике. [10]

В целом, определение концентрации только церулоплазмина, является не надежным для диагностики воспалительных реакций в области хирургического вмешательства, так как его концентрация может изменяться при злокачественных опухолевых образованиях, при ишемической болезни сердца, при наследственном недостатке этого белка и при нарушении обмена меди и железа [2]. Поэтому очень важно использовать комплекс биохимических маркеров воспаления [11].

Сравнительными маркёрами могут также служить альбумины, преальбумины, α1-антитрипсин, α2-макроглобулин,

α1- кислый гликопротеин, трансферрин, гаптоглобин и С1-ингибитор эстеразы. Все эти белки имеют специфическую корреляцию с повреждениями разных систем органов и тканей. Альбумин можно определять фотометрическим методом с помощью реакции с золовым зеленым.

Иммунотурбидметрический метод, основанный на измерении поглощения или пропускания света частицами мутных растворов, используется для определения индивидуальных белков: орозомукоида, трансферрина, гаптоглобина, α1-антитрипсина, и α2-макроглобулина. Изменение концентрации этих белков является незначительным в острую фазу воспаления, так что концентрация изменяется и при хроническом воспалении. Поэтому необходимо производить комплексные тесты для уточнения локализации повреждения [2, 12,13].

Также, в диагностике используют определение противовоспалительных цитокинов, таких как интерлейкины (IL-1, IL-6, IL-8, факторов некроза опухолей- α). Фактор некроза опухолей- α вызывает по большей части клинические проявления воспалительного процесса, такие как боль, повышение температуры, лейкоцитоз, повышение секреции гормонов и белков острой фазы. Особое внимание при диагностике следует уделять IL-6. Он синтезируется при воспалении, травмах, гипоксии, при контакте бактериальных эндотоксинов с макрофагами и фибробластами. Его определяют методом иммуноферментного анализа, используя материал плазмы крови и перитонеального экссудата. В норме его определяют в плазме в количестве 5±0,5 пкг/мл. Его количество в плазме крови коррелируется с тяжестью состояния пациентов и временем восстановления после операционных вмешательств. Также можно проследить эффективность консервативного лечения и вероятность летального исхода в случае тяжелого течения заболевания в совокупности с исследованиями других маркёров. Концентрация IL-6 также увеличивается после повторных операций и коррелирует с нарушениями гемодинамики [2, 14].

Помимо белков острой фазы, в качестве маркёров воспаления используют определение концентрации прокальцитонина, неоптерина, аутоантител (IgG) а также показания общего анализа крови: СОЭ, изменения количества лейкоцитов и сдвиг лейкоцитарной формулы [15,16].

Прокальцитонин – предшественник гормона кальцитонина, полипептид состоящий из 116 аминокислот с молекулярной массой 12795 Дальтон [2]. В здоровом организме биосинтез происходит в C-клетках щитовидной железы из препрокальцитонина и является основой для синтеза кальцитонина. У здорового человека в плазме находится в незначительных (менее 0,1 нг/мл) количествах, которые невозможно достоверно определить с помощью доступных методов [17].

При наличии воспаления в организме концентрация прокальцитонина быстро возрастает, в течении 6-12 часов. Биосинтез его происходит не только в щитовидной железе, но и других органах: почки, печень, мышцах и жировой ткани [17]. Полипептид выделяется в кровь, не накапливаясь в клетке, и становится короче на 2 аминокислоты, поэтому не является предшественником кальцитонина и не приводит к повышению его концентрации в крови. Уровень прокальцитонина при воспалительных реакциях не изменяется или происходит незначительное его увеличение [17]. Для точной диагностики требуется учитывать помимо концентрации прокальцитонина в плазме еще и концентрацию C-реактивного белка. При системной инфекции концентрации обоих маркеров увеличены, а низкий уровень прокальцитонина при высоком уровне C-реактивного белка указывает на острофазовый ответ [18]. Повышение концентрации прокальцитонина в плазме крови в 1000 раз указывает на тяжелый сепсис и септический шок [19].

Для определения концентрации прокальцитонина в крови используется полуколичественный иммунохроматографи-ческий экспресс-метод [20]. Для проведения данного метода использует мышиные моноклональные антитела к катакаль-цину, конъюгированные с коллоидным золотом (трейсер) и поликлональные бараньи антикальцитониновые антитела, являющиеся твердой фазой. Плазму крови объемом 200 мкл помещают в лунку полоски (стрипа) при комнатной температуре. Антитела связываются с прокальцитонином образуя комплекс. Он распространяется по стрипу и в зоне опытной полоски реагирует с твердой фазой, окрашивая полоску. Сравнивая интенсивность окраски опытной полоски с рядом эталонных полос можно установить приблизительную концентрацию прокальцитонина. Отклонения от нормального значения можно интерпретировать как протекание хронических воспалительных процессов и аутоиммунных заболеваний, наличие вирусных инфекций, множественных травм и ожогов, а также полиор-ганной недостаточности и сепсиса [21].

Неоптерин используют в качестве маркёра воспаления вирусной этиологии для разграничения бактериальной инфекции. Он является стабильным метаболитом, который участвует в активации иммунокомпетентных клеток. Его повышение в плазме крови отражает протекание прогрессирующих заболеваний, как правило вирусных инфекций. Пиковые концентрации наблюдаются на 9-12й день от начала воспалительного процесса. Оценка данного маркёра поможет врачу различить пациентов с синдромом системного воспалительного ответа при заболеваниях инфекционной и неинфекционной этиологии. Следует делать анализ совместно с СРБ и прокальцитонином.

Таким образом можно выявить сепсис на фоне гемобластозов при одновременном увеличении СРБ и неоптерина, выявить осложнения заболеваний. Неоптерин служит маркёром сердечно-сосудистых заболеваний и их осложнений. Сочетанное повышение неоптерина и прокальцитонина может быть при сепсисе с вероятным летальным исходом. Определение изменения сразу трех маркёров может говорить о коронарной патологии [5,7,22].

Одним из возможных методов обнаружения воспаления является повышение титра аутоантител IgG, являющихся специфической диагностикой определения воспаления сердечно- сосудистых заболеваний. Метод ещё плохо изучен, дорогой и трудоёмкий [23,24].

Также возможно использование традиционных общеклинических, бактериологических и серологических исследований лабораторных маркёров бактериальной инфекции: изменение количества лейкоцитов, сдвиг лейкоцитарной формулы, скорость оседания эритроцитов (СОЭ), рост бактериальной флоры в биологических средах организма, но они не всегда информативны ввиду своего позднего проявления [25]. В большинстве больниц и по сей день используют метод СОЭ для определения наличия воспаления, развития новообразований, так как эти процессы являются наиболее частой причиной ускорения оседания эритроцитов. Но это не исключает возможность наличия других патологических состояний, которые также влияют на СОЭ, поэтому необходимо рассматривать этот показатель в комплексе с другими более специфичными маркёрами воспаления. Но данный способ по сей день остается актуальным за счет своей простоты, доступности и дешевизны исполнения [26,27].

Основной критерий оценки степени воспалительного процесса также является показатель количества лейкоцитов в крови. Но лейкоцитоз не всегда объективно отражает течение воспалительного процесса в гнойной ране, и поэтому были придуманы новые математические модели для оценки этого процесса: индекс сдвига, индекс резистентности организма, индекс лейкоцитов крови и индекс соотношения лейкоцитов и СОЭ. Они являются достаточно сложными для вычисления, поэтому не нашли широкого применения в работе хирурга. Степень воспаления ран можно также оценивать по лейкоцитарному индексу воспаления, который является отношением количества лейкоцитов, умноженного на сумму палочкоядерных, юных лейкоцитов и миелоцитов, к сумме сегментоядерных лейкоцитов и лимфоцитов. В норме этот показатель должен равняться 1,0-1,2 ед. Повышение этого индекса может являться показанием к назначению антибиотикотерапии и, следственно, понижение индекса в процессе лечения к отмене антибиотиков [28,29,30].

Заключение

В настоящее время имеется множество различных способов нахождения воспалительной реакции от самых простых, традиционных и устаревших способов до новых и современных. В рамках хирургического стационара не все известные маркёры воспаления можно использовать для обнаружения воспалительных процессов в организме больного из-за нехватки времени, недостаточной обеспеченности отделения необходимой аппаратурой для выполнения манипуляций и быстроты течения хирургических заболеваний. В настоящее время имеется возможность использования маркёров С-реактивного белка, как специфического белка фазы альтерации воспаления для раннего определения начала воспалительного процес- са, церулоплазмина в комплексе с другими позитивными и негативными реактантами фазы альтерации для уточнения этиологии воспалительного процесса, его локализации и размера очага. Также возможно использование прокальцитонина и неоптерина для разграничения хронических воспалительных процессов от острых, а также бактериальных от вирусных. И, конечно, по сей день актуальными тестами для выявления неспецифического воспалительного процесса являются СОЭ и подсчет лейкоцитарного индекса, которые, являясь не самыми информативными показателями, используются повсеместно за счет простоты и дешевизны исполнения.