Consilium medicum начало :: поиск :: подписка :: издатели :: карта сайта

ИНФЕКЦИИ В ХИРУРГИИ  
Том 05/N 1/2007 ЛЕКЦИИ И ОБЗОРЫ

Биохимические маркеры системной воспалительной реакции: роль прокальцитонина в диагностике сепсиса


Б.Р.Гельфанд, С.З.Бурневич, Е.Б.Гельфанд, Т.Б.Бражник, Н.А.Сергеева

Российский государственный медицинский университет, Городская клиническая больница №1 им. Н.И.Пирогова, Москва

Тяжелые инфекции и сепсис сопровождаются общеизвестными клиническими и лабораторными признаками местной воспалительной реакции (СВР), которые рекомендованы в качестве диагностических критериев и послужили основой современной классификации сепсиса (Согласительная конференция Американского колледжа пульмонологов и Общества медицины критических состояний, Чикаго, 1991). Однако лихорадка, одышка, тахикардия и лейкоцитоз часто встречаются и при неинфекционной СВР. Аналогичные признаки нередко наблюдаются у пациентов со стерильными формами панкреонекроза, тяжелой травмой, ожогами, лекарственной реакцией, после обширных хирургических вмешательств и даже при тяжелой сердечной недостаточности. Классические лабораторные маркеры воспалительного процесса, такие как количество лейкоцитов, тромбоцитов, лейкоцитарная формула, лейкоцитарный индекс интоксикации, скорость оседания эритроцитов, концентрация С-реактивного белка, обладают низкой специфичностью и недостаточно надежны для ранней и точной диагностики сепсиса. Современные микробиологические исследования отличаются высокой специфичностью, но их общая чувствительность не превышает 25–45%. Не вызывает сомнений тот факт, что раннее выявление источника инфекции и сепсиса способствует своевременному проведению хирургического вмешательства и интенсивной терапии, включая антибактериальную химиотерапию, и важно для предотвращения прогрессирования болезни, развития полиорганной дисфункции и смерти. Учитывая, что летальность при сепсисе во многом обусловлена его поздней диагностикой и неэффективным мониторингом проводимого лечения, особый интерес представляет поиск надежных маркеров СВР.   

Прокальцитонин: физиологические и патофизиологические свойства, методы определения, роль в диагностике сепсиса
   
В последние годы для диагностики септической СВР предложено определение концентрации прокальцитонина в плазме крови. Прокальцитонин впервые был выделен в качестве маркера медуллярного рака щитовидной железы и мелкоклеточной карциномы легких. Прокальцитонин-116 – аминокислотный полипептид с мол. массой 13 000 Д, предшественник гормона кальцитонина, синтезируется С-клетками щитовидной железы из препрокальцитонина. В результате специфического внутриклеточного протеолиза образуется кальцитонин, катакальцин и N-концевая группа. Весь прокальцитонин метаболизируется указанным образом и не поступает в кровоток. Поэтому уровень прокальцитонина у здорового человека очень низок – менее 0,5 нг/мл. В отличие от короткого периода полужизни кальцитонина (10 мин) прокальцитонин имеет более продолжительный период полужизни (22–35 ч) в плазме крови. Известно, что увеличение концентрации прокальцитонина при инфекционных процессах не приводит к увеличению уровня или активности кальцитонина в плазме крови. В плазме прокальцитонин химически стабилен и не превращается в кальцитонин.

Патофизиологические аспекты регуляции синтеза прокальцитонина
   
• Главными и наиболее сильными стимуляторами продукции и выхода прокальцитонина в системный кровоток являются бактериальные тела и эндотоксины.
   • Исследования с построением модели сепсиса на лабораторных животных убедительно демонстрируют эндотоксинстимулированную продукцию прокальцитонина, взаимосвязь концентрации прокальцитонина и воспалительных цитокинов – интерлейкина (IL)-6, фактора некроза опухоли a (ФНО-a).
   • Увеличение концентрации прокальцитонина наступает через короткое время после пикового повышения уровня цитокинов. Отличия в периодах полужизни прокальцитонина и цитокинов объясняют эту закономерность. Согласно другому предположению, высвобождение цитокинов после воздействия эндотоксина может самостоятельно индуцировать продукцию прокальцитонина.
   • С-клетки щитовидной железы – не единственный продуцент прокальцитонина; у пациентов с предшествующей тотальной тиреоидэктомией обнаружено увеличение концентрации прокальцитонина при сепсисе.
   • M.Oberhoffer и соавт. впервые выявили in vitro экспрессию прокальцитонина в мононуклеарных клетках периферической крови человека. Липополисахарид Е. coli В4, Salmonella abortus equi и провоспалительные цитокины (IL-lb, IL-2, IL-6, ФНО-a) стимулируют экспрессию мРНК прокальцитонина и вызывают увеличение внутриклеточного содержания компонентов прокальцитонина, а противовоспалительный цитокин IL-10 такими свойствами не обладает. Наиболее сильный индуцирующий эффект оказывал липополисахарид Е. coli В4 и ФНО-a.
   • При моделировании сепсиса на лабораторных хомяках мРНК прокальцитонина обнаружена во многих органах и тканях. Нейроэндокринные клетки, продуцирующие прокальцитонин, обнаружены в легких, кишечнике, печени.
   Определение концентрации прокальцитонина. Для измерения концентрации прокальцитонина в плазме крови используется количественный иммунолюменометрический метод (LUMItest® РСТ, BRAHMS Diagnostica GmbH, Berlin, Germany). В основе метода лежит реакция двух высокоспецифичных моноклональных антител с двумя позициями молекулы прокальцитонина (кальцитонином и катакальцином), при этом исключается перекрестное взаимодействие. Одно из антител имеет акридиновую люминесцентную метку (трейсер) и связывается с кальцитониновым фрагментом прокальцитонина, другое антитело фиксировано на стенке пробирки и реагирует с прокальцитонином в области катакальцина. В результате образуются надежно фиксированные к стенке пробирки комплексы антиген–антитело (“сэндвич-комплексы”). После вымывания излишнего количества реактива (антитела к прокальцитонину находятся в избытке) пробирки помещают в люменометр и добавляют раствор перекиси водорода и гидрохлорида натрия, которые, реагируя с меткой, вызывают ее свечение. Количество световых единиц прямо пропорционально концентрации прокальцитонина в плазме. Для проведения исследования необходимо 20 мкл плазмы, тест выполняется в течение 2 ч. Аналитическая чувствительность метода составляет 0,5 нг/мл, функциональная чувствительность – примерно 0,3 нг/мл (внутренняя погрешность метода). Эффект высоких доз может влиять на точность измерения при концентрации прокальцитонина более 900 нг/мл. Прокальцитонин обладает рядом свойств, делающих его удобным для повседневного использования. Применение антимикробных химиопрепаратов, анальгетиков, антикоагулянтов, диуретиков, вазоактивных средств не влияет на концентрацию прокальцитонина. Измерение концентрации прокальцитонина может проводиться в обычной лаборатории, оборудованной люменометром, прокальцитонин длительное время остается стабильным in vitro и не требует немедленного замораживания образцов плазмы. При комнатной температуре прокальцитонин в плазме крови в течение первых 3 ч распадается со скоростью 2% в час, затем – 0,2% в час. При хранении в обычных условиях в течение 12 ч отмечено уменьшение активности прокальцитонина в плазме лишь на 10% в сравнении с исходным уровнем. Концентрация прокальцитонина в венозной крови на 4% меньше, чем в артериальной, поэтому для исследования можно использовать как артериальную, так и венозную кровь.

Таблица 1. Справочные значения исследования концентрации прокальцитонина

Группы

ПКГ, нг/мл

Здоровые люди

<0,5

Лица с заболеваниями

хронические воспалительные процессы и аутоиммунные болезни

<0,5

вирусные инфекции

<0,5

локальные бактериальные инфекции

<0,5

синдром СВР, множественные травмы, ожоги

0,5–2,0

тяжелые бактериальные инфекции, сепсис, полиорганная недостаточность

>2,0
(обычно 10–100)

Таблица 2. Клиническая интерпретация результатов определения концентрации прокальцитонина

Концентрация прокальцитонина (ПКТ), мг/мл

Интерпретация

Тактика

<0,5

Сепсис, тяжелый сепсис и септический шок исключаются. Однако необходимо исключить наличие очага локализованной инфекции

Наблюдение. Назначение дополнительных лабораторных и инструментальных исследований

0,5–2

Инфекция и сепсис возможны. Тяжелый сепсис и септический шок маловероятны. Необходимы исследования в динамике

Поиск очага инфекции. Установить причину увеличения концентрации ПКТ. Рассмотреть необходимость антибактериальной терапии

2–10

Высокая вероятность синдрома СВР, связанного с бактериальным инфекционным осложнением

Интенсивный поиск очага инфекции. Установить причину увеличения концентрации ПКТ. Начать специфическую и поддерживающую терапию. Необходима антибактериальная терапия

> 10

Высокая вероятность тяжелого сепсиса и септического шока. Высокий риск развития полиорганной дисфункции

Поиск очага инфекции. Начать специфическую и поддерживающую терапию. Интенсивное лечение строго необходимо

Таблица 3. Сравнительная характеристика различных параметров СВР

Показатель

Специфичность

Чувствительность

Преимущества

Недостатки

Прокальцитонин

++++

+

Быстрая индукция
Высокая стабильность
Период полужизни 22–35 ч
Широкий концентрационный
диапазон
Высокая специфичность

Низкая чувствительность
при локальных инфекциях
Возможность индукции
неинфекционными
факторами
Относительно высокая стоимость

С-реактивный белок

++

++

Относительно низкая стоимость

Низкая специфичность – задержка ответа более 24 ч Ограниченный концентрационный диапазон Не отражает тяжесть состояния

Температура тела

+

++++

Простота измерения Высокая чувствительность

Низкая специфичность у критических больных

Лейкоциты

+

+++

Простота измерения Относительно высокая чувствительность

Низкая специфичность

Воспалительные цитокины (IL-6, IL-8)

+

++++

Высокая чувствительность Быстрая реакция

Короткий период полужизни Быстрое изменение концентрации – нестабильность в крови и in vitro

   Для экспресс-диагностики разработан полуколичественный иммунохроматографический метод определения концентрации прокальцитонина в плазме или сыворотке крови (BRAHMS PCT-Q). В тесте используются мышиные моноклональные антитела к катакальцину, конъюгированные с коллоидным золотом (трейсер), и поликлональные бараньи антикальцитониновые антитела (твердая фаза). Шесть капель (200 мкл) сыворотки или плазмы крови помещают в лунку полоски (стрипа) при комнатной температуре. Антитела к катакальцину связываются с прокальцитонином, образуя комплекс антиген – антитело–трейсер. В силу капиллярности этот комплекс распространяется по стрипу и в зоне опытной полоски вступает в реакцию с твердой фазой – образуется “сэндвич-комплекс”. Избыточный трейсер перемещается в зону контрольной полоски, где он связывается с образованием интенсивно окрашенной контрольной полоски – так проверяется работоспособность системы. Интенсивность окрашивания опытной полоски прямо пропорциональна концентрации прокальцитонина в образце. Сравнение окраски опытной полоски с референсным рядом эталонных полос позволяет установить приблизительную концентрацию прокальцитонина (в пределах <0,5 нг/мл; от 0,5 до 2 нг/мл; от 2 до 10 нг/мл; >10 нг/мл) и сравнить ее со справочными значениями (табл. 1). Интерпретация результатов теста представлена в табл. 2. Основными показаниями к применению данного метода являются:
   • диагностика генерализованных форм бактериальных инфекций и сепсиса;
   • дифференциальная диагностика тяжелых бактериальных инфекций от вирусных инфекций и других патологических процессов, сопровождающихся сходной клинической картиной (лихорадка неясного генеза, послеоперационный период, множественные травмы и ожоги, острый панкреатит);
   • мониторинг эффективности проводимого лечения и прогноз при тяжелом сепсисе и септическом шоке.
   Результаты теста коррелируют с результатами, полученными при использовании точного количественного метода. Тест BRAHMS PCT-Q прост в выполнении, не требует специального оборудования и участия обученного персонала. Высокие концентрации прокальцитонина в образце (до 4000 нг/мл), присутствие билирубина и липидов не влияют на результат теста. Примесь гемоглобина более 5 г/л влияет на результат исследования, возможны также индивидуальные особенности оценки цвета опытной полоски и стандарта.
   Прокальцитонин обладает широким динамическим концентрационным диапазоном (от <0,5 нг/мл до <500 нг/мл). Это свойство обусловливает возможность увеличения концентрации прокальцитонина по мере прогрессирования инфекции и полиорганной недостаточности, что подтверждается корреляцией оценки тяжести состояния и выраженности полиорганной дисфункции, определенными с помощью систем-шкал APACHE II и SOFA, и концентрации прокальцитонина. Концентрации прокальцитонина, превышающие 10 нг/мл, наблюдаются почти исключительно у больных с тяжелым сепсисом и септическим шоком.   

В реальных клинических условиях изменения концентрации прокальцитонина имеют следующие особенности:
   
• концентрация прокальцитонина не возрастает или возрастает в малой степени при тяжелых вирусных инфекциях или воспалительной реакции неинфекционной природы;
   • увеличение концентрации прокальцитонина в плазме крови происходит при тяжелых генерализованных бактериальных, паразитарных и грибковых инфекциях с системными проявлениями;
   • прокальцитонин не является маркером инфекции как таковой, поскольку при локализованных инфекциях и инфекциях без системных проявлений концентрация прокальцитонина увеличивается незначительно;
   • уровень прокальцитонина может возрастать в сотни и тысячи раз и достигать 100 нг/мл, а в отдельных случаях более 1000 нг/мл;
   • динамика концентрации прокальцитонина во многом зависит от состояния иммунной системы, степени активности СВР, локализации и масштаба воспалительного процесса;
   • медленное и прогрессирующее увеличение концентрации прокальцитонина свидетельствует о дальнейшем развитии инфекционного процесса и неблагоприятном прогнозе;
   • снижение его концентрации в соответствии с периодом полужизни 22–35 ч отражает уменьшение выраженности воспалительного ответа.
   Показатели прокальцитонина могут увеличиваться и у пациентов с СВР неинфекционного генеза, развивающейся после тяжелой травмы, обширных хирургических вмешательств, кардиогенного шока, ожогов, теплового удара, в условиях искусственного кровообращения. Однако увеличение уровня прокальцитонина, наблюдаемое при этих состояниях, не бывает таким выраженным, как при сепсисе, и часто носит преходящий характер. В подобных ситуациях последующие ежедневные определения более информативны, чем использование одиночных исследований.
   Важным аспектом практического применения прокальцитонина является идентификация инфекционных и неинфекционных причин СВР:
   • дифференцирование стерильного и инфицированного панкреонекроза;
   • дифференцирование септического и несептического острого респираторного дистресс-синдрома. Концентрация прокальцитонина более 5 нг/мл строго указывала на наличие сепсиса; прокальцитонин не определяется или его уровень очень низок при пневмонии и чрезвычайно высок при пневмонии и сепсисе;
   • дифференцирование вирусных и бактериальных инфекций: при вирусных инфекциях уровень прокальцитонина остается нормальным или умеренно повышенным;
   • дифференцирование системных бактериальных и грибковых инфекций от реакции отторжения трансплантата у больных, перенесших трансплантацию печени, почки и сердца;
   • дифференцирование изолированной ВИЧ-инфекции и ВИЧ-инфекции в сочетании с бактериальным сепсисом;
   • дифференцирование фебрильной нейтропении и сепсиса у иммунокомпрометированных больных.   

Клиническая значимость определения концентрации прокальцитонина при остром панкреатите:
   
• острый отечный панкреатит не сопровождается изменением концентрации прокальцитонина;
   • при стерильном панкреонекрозе уровень прокальцитонина остается нормальным или умеренно повышенным, но, как правило, не превышает 2 нг/мл; изменения концентрации прокальцитонина носят волнообразный характер со значениями, близкими к норме; течение стерильного процесса не сопровождается значимым изменением уровней прокальцитонина даже при развитии “ранней” полиорганной недостаточности и панкреатогенного шока;
   • при инфицированных формах панкреонекроза наблюдаются значительно более высокие концентрации прокальцитонина в сравнении со стерильным процессом, часто превышающие пороговый уровень 2 нг/мл;
   • прокальцитонин является наиболее ранним маркером инфицированного панкреонекроза;
   • степень увеличения концентрации прокальцитонина отражает тяжесть СВР и полиорганной недостаточности у больных с деструктивным панкреатитом, что подтверждается корреляцией уровней прокальцитонина и показателей объективных шкал APACHE II и SOFA;
   • отсутствие значимого повышения его концентрации после обширных операций по поводу панкреонекроза подтверждает важную клинико-диагностическую характеристику прокальцитонина – существенное увеличение концентрации прокальцитонина происходит только при генерализованной бактериальной инфекции;
   • быстрое снижение концентрации прокальцитонина вслед за адекватным оперативным вмешательством позволяет предполагать его использование в качестве точного параметра полноценности некрэктомии и этапных санаций забрюшинного пространства и брюшной полости.
   Чувствительность и специфичность прокальцитонина в диагностике инфекционных осложнений деструктивного панкреатита достигают 95 и 88% соответственно при пороговом уровне более 1,8 нг/мл, обнаруживаемом в течение двух дней подряд. При использовании контролируемой ультразвуком или компьютерной томографией тонкоигольной аспирации с последующим микробиологическим исследованием эти показатели составили 91 и 79%. Результаты теста PCT-Q коррелируют с тяжестью заболевания и позволяют прогнозировать развитие полиорганной дисфункции в самые ранние сроки заболевания с чувствительностью 92–95% и специфичностью 84%. После отрицательного результата теста тяжелый острый панкреатит исключался с очень высокой вероятностью. Свойства прокальцитонина как предиктора летального исхода при панкреонекрозе изучены недостаточно, в настоящее время не установлены какие-либо уровни, позволяющие предполагать летальный исход, однако у пациентов с фатальным течением инфицированного панкреонекроза отмечался более высокий средний уровень концентрации прокальцитонина в сравнении с выздоровевшими. В течение первых 3 сут у всех выживших больных уровень прокальцитонина возвращался к норме, в то время как у умерших продолжал оставаться высоким.
   В сравнении с другими маркерами СВР прокальцитонин отличается быстрой индукцией под влиянием преимущественно инфекционных стимулов, высокой стабильностью in vitro и in vivo, широким концентрационным диапазоном, высокой специфичностью (табл. 3). В качестве современных показателей септической СВР наиболее часто упоминаются воспалительные цитокины (IL-1, IL-6, IL-8, ФНО-a, неоптерин, фосфолипаза А2, эластаза полиморфно-ядерных нейтрофилов. Обладая достаточно высокой чувствительностью, эти маркеры не нашли широкого применения в клинической практике по разным причинам.   

Воспалительные цитокины:
   
• быстрая индукция, короткий период полужизни, избыточность и каскадность продукции;
   • возможно быстрое изменение концентрации, не связанное с течением воспалительной реакции и тяжестью состояния;
   • низкая стабильность in vitro;
   • возможность увеличения концентрации у пациентов с аутоиммунными заболеваниями (системная красная волчанка, ревматоидный артрит), ожогами, травмами, при сердечной недостаточности, панкреатите, малярии, после аллогенной трансплантации почки и обычных плановых оперативных вмешательств;
   • неспецифическое увеличение концентрации IL-6 и ФНО-a, наблюдаемое после оперативных вмешательств, не позволяет с их помощью своевременно выявлять инфекционные осложнения в послеоперационном периоде;
   • появление маркера активации Т-клеток и моноцитов IL-6 может быть отсроченным по отношению к клиническим признакам сепсиса.   

Неоптерин:
   
• увеличенные концентрации неоптерина обнаружены у пациентов, страдающих вирусными инфекциями: краснухой, корью, ветряной оспой, цитомегаловирусной инфекцией, вирусным гепатитом А, В и С, ВИЧ-инфекцией; аутоиммунными заболеваниями (ревматоидный артрит); при эпизодах отторжения и инфекции у реципиентов аллотрансплантата; злокачественных заболеваниях, легочном туберкулезе, малярии;
   • при интерпретации полученных результатов необходимо учитывать сохранность функций почек, так как плазменные концентрации неоптерина увеличиваются в результате нарушения его секреции почками. Экстремально высокие уровни неоптерина (і200 нмоль/л) обнаружены в плазме крови пациентов с уремией.   

Фосфолипаза А2 (PLA2):
   
• семейство PLA2 включает по меньшей мере четыре типа ферментов. Неизвестно, как изменяется активность определенного типа фермента при сепсисе;
   • индукция PLA2 наблюдается преимущественно при бактериальных инфекциях, но вирусные инфекции также стимулируют ее продукцию.   

Эластаза полиморфно- ядерных нейтрофилов:
   
• при помощи этого маркера сложно дифференцировать умеренную СВР и сепсис, изменения его концентрации плохо коррелируют с тяжестью состояния;
   • не обнаружено существенных различий в плазменных концентрациях эластазы на различных стадиях СВР, характеризуемых критериями Согласительной конференции;
   • увеличение концентрации эластазы может быть проявлением несептической воспалительной реакции после травм.
   Анализ данных литературы и результаты собственных наблюдений позволяют считать уровень прокальцитонина в плазме крови объективным маркером сепсиса, с помощью которого возможна дифференциальная диагностика СВР, оценка тяжести состояния больного и мониторинг эффективности лечения. Перспективным является применение прокальцитонина в качестве критерия включения при исследовании новых методов лечения. Но, несмотря на практическую значимость применения прокальцитонина, многое в биологии этого маркера остается неясным. В частности, окончательно не выявлены механизмы и источники индукции этого прогормона, полностью не установлены взаимосвязи прокальцитонина и других биохимических сдвигов в организме больного. На наш взгляд, использование прокальцитонина не заменяет, а дополняет комплекс клинико-лабораторные данных и наиболее оправдано в сложных клинических ситуациях, когда исчерпаны другие диагностические возможности.   

Литература
1. Dandona P, Nix D, Wilson MF et al. Procalcitonin increase after endotoxin injection in normal subjects. J Clin Endocrinol Metab 1994; 79 (6): 1605–8.
2. Redl H, Schlag G, TЪgel E et al. Procalcitonin release pattern in a baboon model of trauma and sepsis: Relationship to cytokines and neopterin. Crit Care 2000; 28 (11): 3659–63.
3. Oberhoffer M, Vogelsang H, JКger L, Reinhart K. Katacalcin and calcitonin immunoreactivity in different types of leukocytes indicate intracellular procalcitonin content. J Crit Care 1999; 14 (1): 29–33.
4. Steinwald PM, Whang KT, Becker KL et al. Elevated calcitonin precursor levels are related to mortality in an animal model of sepsis. Crit Care 1999; 3: 11–6.
5. Nylen ES, Whang KT, Snider RH et al. Mortality is increased by procalcitonin and decreased by an antiserum reactive to procalcitonin in experimental sepsis. Crit Care Med 1998; 26 (6): 1001–6.
6. Meisner M. Procalcitonin (PCT) A new, innovative infection parameter. Biochemical and clinical aspects ISBN: 3–13–105503–0, Thieme Stuttgart, New York, 2000.
7. Rau B, Steinbach G, KrЯger C et al. Comparative analysis of procalcitonin (PCT) and lipopolysaccharide (LBP) in the prediction of infectious complications in acute Pancreatitis. Pancreatology 2001; 1: 143.
8. Brunkhorst FM, Eberhard OK, Brunkhorst R. Discrimination of infectious and nonoinfectious causes of early respiratory distress syndrome by procalcitonin. Crit Care Med 1999; 27 (10): 2172–6.
9. Gendrel D, Bohuon C. Procalcitonin in pediatrics for differentiation of bacterial and viral infections. Intens Care Med 2000; 26 (Suppl. 2): S178–81.
10. Eberhard OK et al. and Brunkhorst R. Procalcitonin in the early phase after renal transplantation – will it add to diagnostic accuracy? Clin Transplantation 1998; 12: 206–11.



В начало
/media/is/07_01/18.shtml :: Saturday, 17-Mar-2007 16:37:35 MSK
© Издательство Media Medica, 2000. Почта :: редакция, webmaster