Е.Ю. Гусев, Л.Н. Юрченко, Н.В. Зотова, Ю.А. Копалова

Евгений Юрьевич Гусев, доктор мед. наук, зав. лаборатории института иммунологии и физиологии УрО РАН

Резюме

Существующие в настоящее время критерии SIRS/ССВР (определённые уровни тахикардии, тахипноэ, лейкоцитоза, температуры тела являются, по сути, суррогатными признаками СВ и далеко не в полной мере характеризуют СВР как ключевого фактора СВ. Проблема идентификации качественных уровней СВР в целях обеспечения принятия клинического решения является весьма актуальной и злободневной. По мнению авторов принципиальная особенность генеза цитокинемии при СВ заключается в преимущественном месте продукции цитокинов, что и определяет высокие уровни цитокинемии в этом случае. При этом реальную диагностическую ценность имеют порядка 8-12 "ключевых" цитокинов. Несмотря на очевидную диагностическую важность и наличие высокоточных методов определения цитокинов в крови, эти методы с трудом прокладывают себе дорогу в медицине критических состояний. Препятствием для этого является ряд причин: ненормальное распределение концентраций цитокинов, низкая степень корреляции уровней цитокинов вследствие особенностей их секреции, продукции, связывания и элиминации, а также наличие иммунодепрессивных вариантов СВ. Одним из способов решения обозначенных проблем является оценка выраженности цитокинемии в виде интегральных показателей с учётом биологической важности и диагностической значимости каждого фактора . В этих целях авторы исследовали концентрации в крови цитокинов: ФНОa, интерлейкинов (ИЛ)-1b, 6, 8, 10 и острофазного СРБ . Разработанные авторами на основе проведенного анализа интегральные показатели СВР (коэффициент реактивности и уровень реактивности) могут служить основой внедрения в практическое здравоохранение гибких протоколов обследования критических больных, имеющих относительно низкие значения коэффициента "стоимость/эффективность" и отвечающих конкретным условиям функционирования ЛПУ.

Прошло уже почти 15 лет после введения в медицинскую практику нового понятия - синдром системного воспалительного ответа/реакции (SIRS/ССВР), рассматриваемого ныне как ключевое патогенетическое звено не только сепсиса, но и большого числа критических состояний неинфекционной природы с риском развития синдрома полиорганной недостаточности (СПОН) [11, 12, 16, 18]. С целью всестороннего развития этого направления в г. Екатеринбурге в 2003 г. была создана межведомственная лаборатория "Системное воспаление" при участии ИИФ УрО РАН, УГМА и семи ЛПУ города. В настоящей статье мы кратко освещаем суть концепции, в рамках которой реализуются исследования лаборатории, и более подробно, решение одной из задач, связанной с разработкой дополнительных критериев ССВР.

Ранее [1, 8] мы излагали свою точку зрения о том, что ССВР нужно рассматривать как одну из составляющих более интегрального процесса - системного воспаления (СВ). Согласно выдвигаемой концепции, сущность СВ заключается в генерализации базисных механизмов воспалительного процесса, ассоциированных с очагом воспаления и предназначенных для локального, но не системного действия. При этом СВ развивается в ответ на системный характер воздействия повреждающего фактора или генерализацию маркеров повреждения: продуктов тканевого распада, микробных антигенов, аллергенов, протеолитических ферментов, изменения кислотно-щелочного равновесия и др. Фабулой СВ являются системные микроциркуляторные расстройства, микротромбообразование и токсическое накопление в кровотоке регуляторных медиаторов и гистогормонов воспаления: цитокинов, эйкозаноидов, NO и др. Кроме того, терминальная или, иначе, депрессивная фаза СВ характеризуется функциональной блокадой сосудистых макрофагов, выраженной интоксикацией ("замусоривание" кровотока) и вторичной иммунной недостаточностью.

Существующие в настоящее время критерии SIRS/ССВР (определённые уровни тахикардии, тахипноэ, лейкоцитоза, температуры тела [7, 12] ) являются, по сути, суррогатными признаками СВ и, далеко не в полной мере, характеризуют СВР как ключевой фактор СВ. Проблема идентификации качественных уровней СВР в целях обеспечения принятия клинического решения является весьма актуальной и злободневной. При этом, наиболее перспективными маркерами СВР являются уровни в крови гистогормонов белковой природы - цитокинов. Продукция цитокинов носит активационный характер и обеспечивает информационный обмен между клетками, вовлечёнными в воспалительный процесс. При протективных вариантах воспалительного процесса цитокины преимущественно образуются в очаге воспаления, а их поступление в системный кровоток обуславливает длиннодистантные эффекты: острофазный ответ, стресс-реакцию нейроэндокринной системы, лихорадку, лейкоцитоз и т.д. При СВ в секрецию цитокинов системно вовлекаются клетки эндотелия микрососудов, сосудистые макрофаги, а также внутрисосудистые лейкоциты и тромбоциты, различные стромальные клетки в зоне микроциркуляторного русла. Таким образом, по нашему мнению, принципиальная особенность генеза цитокинемии при СВ заключается в преимущественном месте продукции цитокинов, что и определяет высокие уровни цитокинемии в этом случае. При этом реальную диагностическую ценность имеют порядка 8-12 "ключевых" цитокинов [10, 13, 15, 17].

Несмотря на очевидную диагностическую важность и наличие высокоточных методов определения цитокинов в крови, эти методы с трудом прокладывают себе дорогу в медицине критических состояний. Препятствием для этого является ряд причин: ненормальное распределение концентраций цитокинов, низкая степень корреляции уровней цитокинов вследствие особенностей их секреции, продукции, связывания и элиминации, а также наличие иммунодепрессивных вариантов СВ. При этом иммунодепрессивная фаза СВ характеризуется гиперпродукцией "воспалительными" клетками условно антивоспалительных цитокинов, прежде всего ИЛ-10, а также простагландинов Е и NO (лимитирующего фактора сосудистого шока). Эти факторы ограничивают продукцию провоспалительных цитокинов и ряда других флогогенных факторов и одновременно усиливают развитие микроциркуляторных расстройств, иммунодепрессию, блокаду антиинтоксикационной функции сосудистых макрофагов. Это требует особого учёта уровня в крови ИЛ-10 и других "ключевых" факторов иммунодепрессивной фазы СВ [2, 5, 8, 13, 14 ].

Одним из способов решения обозначенных проблем является оценка выраженности цитокинемии в виде интегральных показателей с учётом биологической важности и диагностической значимости каждого фактора [9]. В этих целях мы исследовали концентрации в крови цитокинов: ФНОa, интерлейкинов (ИЛ)-1b, 6, 8, 10 и острофазного СРБ (ИЛ-1b в последствии был исключен как наименее информативный фактор). Для каждого исследуемого показателя методом мягких вычислений [3, 4] определяли по 5 сопоставимых по диагностической значимости диапазонов их концентраций в крови. При этом, точкой отсчёта являлась верхняя граница предельно допустимых значений нормы (ПДЗ) для каждого фактора, а затем определялась кратность её превышения при патологии. ПДЗ установили при обследовании 50 условно здоровых доноров крови и медработников, проходивших диспансерное обследование (возраст - 18-50 лет, 52% мужчин). Каждому диапазону концентраций показателя присваивали определённое значение индивидуального индекса реактивности (ИР): от 0 до 5, для ИЛ-10 - до 6 (табл. 1). Затем, исходя из величин ИР, вычисляли значения интегральных коэффициентов реактивности (КР), а, исходя из величины КР, - уровни реактивности (УР) следующим образом: КР, выраженный в баллах, формируется в результате суммации 3-х наибольших значений ИР;

Таблица 1

Способ вычисления индивидуальных индексов реактивности (ИР)

Примечание. Цифрами (выше скобок) указаны степень увеличения (в разы) от ПДЗ норм, а в скобках - конкретные значения концентраций применительно к используемой нами системе измерений ("Immulite"). В контрольной группе однократное превышение ПДЗ из п-50 (или в 2%) было зарегистрировано для ИЛ-8 (12,0 пг/мл) и ФНОa (9,7 пг/мл).

УР-0 (КР: 0-1 балл) - уровень нормы;

УР-1 (2-3 балла) - "маргинальный", практически исключает развитие острого СВ, характерен для протективной воспалительной реакции в ответ на локальное повреждение;

УР-2 (4-6 баллов) - "некритический", пограничное состояния для развития СВ; УР-3 (7-9 баллов) - "условно критический", с высокой вероятностью развития СВ;

УР-4 (10-12 баллов) - "критический", определяет высокий риск развития СПОН и других осложнений, ассоциированных с СВ;

УР-5 (14-16 баллов) - "абсолютно критический", по нашему мнению, позволяет диагностировать критическое для жизни состояние независимо от наличия других критериев, включая значения шкал оценки СПОН [2]. Часть полученного материала анализируется в настоящей публикации с целью демонстрации диагностической важности идентификации определённых качественных уровней СВР в медицине критических состояний. Так, обозначенные выше критерии анализировались у следующих групп пациентов:

1. Условно здоровые люди (возраст 19-50 лет).

2. Условно здоровые женщины во время физиологических родов.

3. Гестоз тяжёлой степени в 3-м триместре беременности.

4. Гестоз тяжёлой степени при родах, без критических осложнений для матери и ребёнка и искусственного прерывания беременности (ИПБ).

5. Критические осложнения беременности (гибель плода, преждевременная отслойка плаценты, кровотечения, преэклампсия, эклампсия и др.) без развития СПОН. Исследование проводили в первые сутки после ИПБ.

6. ИПБ с развитием СПОН (тяжёлый шок или SOFA >5 баллов).

7. Флегмонозные аппендициты, положительные критерии SIRS (2-3). Обследование проводили в предоперационный период, диагноз сепсис не ставился ввиду отсутствия критических осложнений.

8-10. Сепсис (n-89): тяжелые пневмонии (n-33), перитониты (n-34), панкреонекрозы (n-17), другие причины - флегмоны, септические эндокардиты, акушерский сепсис (n-5). Больных обследовали на 1-3 сутки госпитализации; согласно существующей классификации сепсиса [7] выделяли следующие группы: 8 - сепсис, 9- тяжёлый сепсис (+ СПОН) и 10- септический шок.

11. Летальные исходы из групп ╧╧ 6 и 8-10.

Больные групп. 5-6 и 8-10 на момент обследования находились в отделениях интенсивной терапии с использованием ИВЛ.

Концентрации в плазме крови СРБ и цитокинов: ИЛ-6, 8, 10, ФНОa определяли иммунохемилюминесцентным методом (система "Immulite"). Статистический анализ проводили с использованием пакета программ "Statistica 6.0". В каждой группе для КР определяли: среднее значение (М), ошибку среднего (m) и стандартное отклонение (s2). Достоверность различий между группами устанавливали с помощью критерия Ньюмана-Кейлса (используется для множественных межгрупповых сравнений, достоверность различий регистрируется при p<0,05). В отдельных случаях использовали метод корреляционного анализа с вычислением коэффициента корреляции Спирмана (наличие корреляционной связи - при r>0,4).

Данные статистического анализа представлены в табл. 2, а достоверности межгрупповых различий по величине КР - в табл. 3. Представленные в табл. 2 группы можно объединить в два блока: асептические (╧╧ 3-6) и инфекционные (╧╧ 7-10) заболевания. В каждом из них отмечается последовательное возрастание выраженности СВР: от малозначимых до критических значений КР и УР. С другой стороны, по патогенетической значимости СВР исследуемые патологии можно разделить на четыре принципиальных класса, а именно:

1 (группы 1 - 3). Отсутствие или малосущественное развитие СВР (УР- 0-1);

2 (группы 4 и 7). Пограничные в отношении развития СВ значения СВР (преобладание УР- 1-2) при отсутствии критических осложнений;

3 (группы 5 и 8). Уровень СВР (УР- 2-3, реже - 4), в большинстве случаев подтверждающий вариант субкомпенсированного развития СВ при отсутствии его крайне критических осложнений (СПОН);

4 (группы 6, 9-11). Критические уровни СВР (преобладание УР- 4-5), характеризующие декомпенсированные варианты развития СВ (СПОН, высокая степень летальности).

Таблица 2

Анализ значений КР и УР при различных заболеваниях

Примечание. 1 - Больная 89 лет, DS: пневмония без СПОН, во всех других случаях летальность была на фоне СПОН.

Множественный межгрупповой анализ (согласно критерию Ньюмана-Кейлса) показывает наличие достоверных отличий (p<0,05) по выраженности КР между группами, входящими в различные классы, но не между группами внутри каждого класса (табл. 3). Для практики наиболее принципиальной является возможность разделения групп пациентов по выраженности СВР на классы 3 и 4, что позволит обеспечить систему прогноза развития критических осложнений у реанимационных больных и мониторинга эффективности их лечения. Так, при анализе классов 3 и 4 вероятность СПОН и летального исхода при критических значениях УР составила, соответственно: при УР-3 (n-50) - 30% и 16%; при УР-4 (n-28) - 69% и 25%; при УР-5 (n-12) - 100% и 67%. При этом УР и значения SOFA имеют слабую, но достоверную корреляционную взаимосвязь (r=0,52, р<0,0001), что одновременно указывает как на взаимосвязь, так и на автономность этих критериев. Основная зона экстраполяции классов 3 и 4 соответствует УР-3 и, в существенно меньшей степени, УР-4. Поэтому, в этих случаях целесообразно использовать кроме известных шкал оценки органной дисфункции (SOFA, APACH и др.) дополнительные клинические и параклинические критерии, регистрирующие степень системной альтерации (первичной и вторичной), ранние проявления микроциркуляторных расстройств и ДВС-синдрома, выраженность дополнительных факторов риска критических осложнений [2, 6, 7, 16].

Таблица 3

Межгрупповое сравнение значений КР (по критериям Ньюмана-Кейлса) при различных критических и некритических заболеваниях

Примечание. "+" - наличие достоверности различий между группами (p<0,05); "-" - отсутствие достоверности различий (p>0,05).

Частотное распределение величин УР позволяет провести внутригрупповую дифференциацию изучаемого признака - качественных значений СВР. Так, у больных с флегмонозным аппендицитом (группа ╧ 7) в одном случае из 10 выявляются очевидные проявления СВ (УР-4). Очевидно то, что этот больной до аппендэктомии находился в зоне риска развития критических осложнений, а субкомпенсированное состояние у этого больного (полагаем, что СВ не может быть компенсированным процессом) нивелировалось после хирургической санации очага инфекции. Напротив, у септических больных в 2-х случаях (1 в группе ╧8 и 1 в ╧9) наличие СВ на момент обследования можно поставить под сомнение (УР-1).

Сопоставление значений отдельных цитокиновых факторов и СРБ с интегральными показателями (КР и УР) показывает существенно меньшую диагностическую эффективность первых. Так, анализ достоверности различий между группами по значениям отдельных цитокинов (критерий Ньюмана-Кейлса) показывает, что ИЛ-6 из всех наиболее критических состояний (класс 4) дифференцирует от групп классов 2-3 только септический шок, ИЛ-8 и ИЛ-10 - только ИПБ/СПОН; ФНО? - только тяжёлый сепсис; СРБ проводит дифференциацию внутри класса 4, но не отделяет эти группы от сепсиса без СПОН. Еще сложнее проводить с помощью отдельных показателей качественную оценку уровня СВР с целью вероятностного прогноза критических осложнений. В частности, это связано с тем, что изменения концентраций отдельных показателей (в классах 3 и 4) не коррелируют между собой, за исключением ИЛ-6 и ИЛ-8 (r=0,61; p<0,001), а со шкалой SOFA корреляционную связь имеет только ИЛ-8 (r=0,62; p<0,001 ). В тоже время все цитокины существенно коррелируют с КР (r=0,65-0,83; p<0,001). Общепринятые критерии ССВР (SIRS- 2-4) ещё менее эффективны, чем отдельные наиболее информативные цитокиновые факторы, поскольку положительные критерии ССВР имеют все больные классов 3-4 и группы ╧7 (флегмонозные аппендициты).

В заключение отметим, что интегральные показатели, в которые могут входить и другие факторы, сопоставимые по патогенетической и диагностической значимости с рассматриваемыми нами, могут выступать в качестве эталонных критериев идентификации СВ среди многочисленных патологий, имеющих ту или иную выраженность СВР. Предлагаемые интегральные показатели могут служить основой внедрения в практическое здравоохранение гибких протоколов обследования критических больных, имеющих относительно низкие значения коэффициента "стоимость/эффективность" и отвечающих конкретным условиям функционирования ЛПУ.

Выводы:

1. Определённая степень выраженности системной воспалительной реакции лежит в основе патогенеза критических состояний инфекционного и неинфекционного генеза.

2. Критичность состояния определяется интегральными показателями уровней цитокинемии и острофазного ответа, но не общепринятыми критериями SIRS/ССВР.

3. Определение величин индивидуальных индексов цитокиновых и иных факторов СВР и вычисление на этой основе интегральных уровней СВР может стать надёжным методом прогноза, диагностики и мониторинга критических состояний, ассоциированных с системным воспалением.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гусев Е.Ю., Осипенко А.В. Иммунология системного воспаления. Иммунология Урала. - 2001. - ╧1 - С. 4-8.

2. Гусев Е.Ю., Черешнев В.А., Юрченко Л.Н. Способ диагностики синдрома системной воспалительной реакции по основным системам жизнеобеспечения. Приоритет ╧ 2005108805 от 28. 03. 2005 г.

3. Кофман А. Введение в теорию нечётких множеств: М. : Радио и связь. - 1982.

4. Левин В.И. Методы непрерывной логики в задачах управления. Автоматика и телемеханика. - 2003. - ╧3. - С.28-51.

5. Меньшикова Е. Б., Зенков Н. К., Реутов В.П. Оксид азота и NO-синтетаза в организме млекопитающих при различных функциональных состояниях. Биохимия. - 2000. - Т.65, вып. 4. - С.485-503.

6. Новикова Р.И., Черный В.И., Ермилов Г.И. Особенности изменения системы гемостаза при критических состояниях различной этиологии. Вестник интенсивной терапии. - 1999.- ╧3.- С. 25-29.

7. Сепсис в начале XXI века. Классификация, клинико-диагностическая концепция и лечение. Патолого-анатомическая диагностика. Практическое руководство. - М.: Издательство НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН, 2004. - 130 с.

8. Черешнев В.А., Гусев Е.Ю., Юрченко Л.Н. Системное воспаление как типовой патологический феномен- миф или реальность? Вестник РАН, ╧3, 2004, С. 18-23.

9. Черешнев В.А., Гусев Е.Ю., Юрченко Л.Н., Зотова Н.В. Способ определения интегрального индекса развития системной воспалительной реакции при критических состояниях человека. Приоритет ╧ 2005108368 от 24.03. 2005 г.

10. Balkwill F. Cytokine amplification and inhibition on immune and inflammatory responses. J. Vira Hepatitis. - 1997. -N4, suppl. 2. - P. 6-15.

11. Beal A.L., Cerra F.B. Multiple organ failure syndrome in the 1990s: Systemic inflammatory response and organ dysfunction. JAMA. - 1999. - V. 279. - P. 226-280.

12. Bone R.C. Toward an Epidemiology and Natural History of SIRS. JAMA. -1992. - V. 268. - N 24. - Р. 3452 - 3455.

13. Bone R.С. Toward a theory regarding the pathogenesis of the systemic inflammatory response syndrome: what we do and do not know about cytokine regulation. Critical Care Medicine. - 1996. - V. 24 - N 1 - P. 163-72.

14. D`Orazio T., Niederkorn J.Y. A novel roll for TGFb and IL-10 in the induction of immune privilege. J. Immunol. - 1998. - V. 160. - P. 2089-2098.

15. Mainous M., Ertel W., Chaudary I. The gut: a cytokine - generating organ in systemic inflammation. Shock. - 1995. - V.4, N 3. - P. 193-209

16. Martinez K., Perez J.L., Agudo O., et al. Molecular mediators and Multiple Organ Dysfunction syndrome in the Septic Patient. Intensive Care Med. - 1997. - V. 23, Suppl. 1. - P. 74-79.

17. Rodrigez M., Santolaria F., Jarque A. et al. Prognostic value of cytokines in SIRS general medical patients. Cytokine. - 2001. - V. 15. - P. 232-236.

18. Smail N., Messiah A., Edouard A. Role of systemic inflammatory response syndrome and infection in the occurrence of early multiple organ dysfunction syndrome following severe trauma. Intensive Care Medicine. - 1995. - V. 21, N.10 - P. 813-817.