Введение
Несмотря на значительное улучшение фармакологического и поддерживающего лечения пациентов в критическом состоянии, полиорганная недостаточность (ПОН) является одной из наиболее частых причин смерти в стационарах хирургического профиля, особенно в отделениях реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ) [1]. Ранняя диагностика ПОН и ее прогностическая оценка имеют решающее значение для обеспечения эффективного лечения данной категории пациентов [2, 3].
Выявление пациентов с высоким риском органной недостаточности на дооперационном этапе необходимо для корректного ведения, лечения, предотвращения ухудшения состояния и снижения смертности. В связи с этим существует потребность в поиске высокоспецифичного, высокочувствительного и простого в использовании маркера ПОН, который позволит специалистам ОРИТ на ранних этапах диагностировать данное неблагоприятное состояние [1, 4].
В последние годы все больше исследований посвящено определению и изучению уровня таких серологических маркеров, как цитокины, прокальцитонин, С-реактивный белок и триггерный рецептор, экспрессируемый на миелоидных клетках 1 (TREM-1), у тяжелой категории пациентов с высоким риском смерти в отделении интенсивной терапии [5, 6]. На сегодняшний день TREM-1 является одним из ключевых маркеров воспаления [7, 8]. Активация его растворимой формы (sTREM-1) происходит как в инфекционных, так и в неинфекционных условиях, способствует выработке других медиаторов воспаления и играет важную роль во врожденных иммунных реакциях [9].
В данном исследовании изучена возможность использования sTREM-1 в качестве биомаркера для прогнозирования риска развития ПОН у пациентов после кардиохирургического вмешательства.
Цель исследования — определить значение динамики концентрации sTREM-1 в сыворотке крови для объективной оценки тяжести состояния больного и прогнозирования развития ПОН в периоперационном периоде коронарного шунтирования.
Материал и методы
Общая характеристика выборки больных
Работа выполнена в рамках регистра аортокоронарного шунтирования НИИ КПССЗ. В исследование включены 132 пациента (24 женщины и 108 мужчин) в возрасте от 47 до 74 лет (средний возраст 62 года), подвергшиеся плановому оперативному вмешательству на коронарных артериях в условиях искусственного кровообращения (ИК) вследствие ишемической болезни сердца (ИБС).
Основные критерии включения в исследование: 1) клинически и инструментально установленный диагноз хронической ИБС; 2) плановая операция коронарного шунтирования; 3) возраст >18 лет; 4) наличие подписанного информированного добровольного согласия пациента на участие в исследовании.
Все лица, имеющие отягощенный анамнез (злокачественные новообразования, аутоиммунные, психические и инфекционные заболевания), сочетанные операции и осложнения, связанные с хирургической тактикой, исключены из исследования. Работа одобрена локальным этическим комитетом НИИ КПССЗ.
Принцип разделения пациентов на группы и их характеристика
Всем пациентам выполнена операция коронарного шунтирования при стандартизированной кровяной тепловой кардиоплегии и непульсирующем режиме ИК. Продолжительность ИК составила 96 (79; 115) мин, время пережатия аорты — 61 (50; 75) мин, кратность кардиоплегии — 3 (2; 4) раза, количество шунтируемых артерий — 3 (2; 3).
По клиническому течению раннего послеоперационного периода все пациенты ретроспективно разделены на две группы в зависимости от отсутствия ПОН (группа сравнения) или наличия ПОН (основная группа). Для динамической оценки выраженности органной недостаточности в раннем послеоперационном периоде использовали шкалу SOFA (Sepsis-Related Organ Failure Assessment) [10, 11].
Таким образом, в группу сравнения (группу без ПОН) вошли 102 (77,3%) пациента с неосложненным течением раннего послеоперационного периода (с удовлетворительным функционированием всех органов и систем) и пациенты с осложненным течением раннего послеоперационного периода без клинически выраженных признаков ПОН (с нарушениями со стороны 1—2 органных систем с быстрой компенсацией). Оценка по шкале SOFA в группе без ПОН составила 0—4 балла. В основную группу (группу с ПОН) вошли 30 (22,7%) пациентов, у которых в раннем послеоперационном периоде диагностировано комбинированное нарушение функций 2 систем и более с дальнейшим прогрессированием органных нарушений. Оценка по шкале SOFA в группе с ПОН составила 4 балла и более. Сравнительная характеристика групп исследования по гендерным, возрастным и основным операционным параметрам представлена в таблице.
Сравнительная характеристика групп исследования
| Характеристика | Пациенты с ПОН (n=30) | Пациенты без ПОН (n=102) | p |
| Мужчины, n (%) | 24 (80) | 84 (82,4) | 0,980 |
| Женщины, n (%) | 6 (20) | 18 (17,6) | |
| Возраст, годы | 63 (56,5; 70) | 62 (54,7; 68) | 0,295 |
| Индекс массы тела, кг/м2 | 27,7 (23,9; 32,7) | 28,3 (24,8; 30,9) | 0,83 |
| Длительность ИК, мин | 95 (87; 127) | 89,5 (72; 106,3) | 0,069 |
| Время пережатия аорты, мин | 62,5 (56; 69) | 56 (47,75; 69) | 0,229 |
| Кратность кардиоплегии, разы | 3 (1; 4) | 3 (2; 3) | 0,62 |
| Количество шунтируемых артерий | 3 (2; 3) | 3 (2; 3) | 0,998 |
| Оценка по шкале SOFA до операции, баллы | 0 (0; 2) | 0 (0; 1) | 0,397 |
| Оценка по шкале SOFA после операции, баллы | 6 (4; 8,5) | 2 (1; 3) | <0,0001 |
| Пребывание в ОРИТ, дни | 12,5 (5,75; 18,5) | 1 (1; 1) | <0,0001 |
Примечание. ИК — искусственное кровообращение; ОРИТ — отделение реанимации и интенсивной терапии.
Сбор материала
Материалом для исследования послужила кровь из периферической вены, взятая у пациентов натощак в объеме 9 мл в стерильные вакуумные пробирки с активатором свертывания производства Vacuette (Greiner Bio-One, Австрия). Сбор крови проводили до операции (1-я точка) и через 18—20 ч после операции (в ОРИТ) (2-я точка). После процедуры центрифугирования при 1500 об/мин в течение 15 мин сыворотку аликвотировали в промаркированные пробирки типа эппендорф. До проведения исследования образцы сыворотки хранились в морозильной камере при температуре –70°C. В день исследования аликвоту с сывороткой размораживали, повторному замораживанию биологический материал не подвергался.
Проведение иммунологического исследования
Концентрацию sTREM-1 в сыворотке крови определяли твердофазным иммуноферментным методом с использованием коммерческих наборов Human TREM-1 (R&D Systems, США), предназначенных для научных исследований, в соответствии с инструкциями производителя. Измерение концентрации sTREM-1 производили на полуавтоматическом спектрофотометре Multiska (Thermo Fisher Scientific, США).
Статистическая обработка результатов
Для проведения статистического анализа использовали программу GraphPad Prism 8.0. Для оценки нормальности распределения применяли тест Колмогорова—Смирнова. Сравнение групп проводили методом дисперсионного анализа (ANOVA). Статистическую значимость различий двух независимых групп оценивали с помощью U-критерия Манна—Уитни, а внутри групп — с помощью W-критерия Уилкоксона. Результаты представлены в виде медианы (Me) и интерквартильного размаха (25Q; 75Q). Различия признавали значимыми при p<0,05. С помощью ROC-анализа проводили поиск прогностических предикторов, для оценки точности прогнозирования использовали площадь под кривой (AUC). Корреляцию для непараметрических данных между показателями рассчитывали с использованием линейной регрессии.
Результаты
Исследуемая популяция
Сравнительный анализ характера течения ИБС и основных общеклинических характеристик на дооперационном этапе показал, что сформированные группы сопоставимы по основным показателям течения ИБС (p>0,05). Однако установлено, что среди пациентов, у которых в раннем послеоперационном периоде развилась ПОН, статистически значимо больше лиц с наличием в анамнезе хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) (n=4; p=0,01) по сравнению с группой без ПОН (n=1). На операционном этапе группы пациентов не различались по основным операционным параметрам. Однако уже в раннем послеоперационном периоде (1-е сутки) у пациентов с ПОН определена выраженная органная дисфункция при оценке по шкале SOFA, что отразилось на длительности пребывания в ОРИТ.
Описание структуры полиорганной недостаточности
При анализе структуры развившейся ПОН в раннем послеоперационном периоде у пациентов после операции коронарного шунтирования установлено преобладание такого осложнения, как почечная недостаточность (77%). На осложнения со стороны центральной нервной системы (ЦНС) пришлось 47%, а со стороны желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) — 30%. Следует отметить, что летальность пациентов с ПОН в раннем послеоперационном периоде составила 50% (рис. 1).
Рис. 1. Частота поражения органных систем при развитии полиорганной недостаточности.
ПН — почечная недостаточность; ЦНС — центральная нервная система; ЖКТ — желудочно-кишечный тракт.
Иммуноферментный анализ
Полученные нами результаты изменений концентрации sTREM-1 в периоперационном периоде представлены на рис. 2. Представленные данные демонстрируют статистически значимые динамические изменения концентрации sTREM-1 как между исследуемыми группами в двух временных точках, так и внутри каждой группы.
Рис. 2. Концентрация sTREM-1 в сыворотке крови пациентов.
ПОН — полиорганная недостаточность.
Исходный уровень sTREM-1 (до операции) у пациентов с развитием или без развития ПОН в раннем послеоперационном периоде различался (p<0,0001). При этом на дооперационном этапе у пациентов группы с ПОН зарегистрированы концентрации sTREM-1, превышающие почти в 2 раза (307,5 (276,2; 452,7) пг/мл) таковые у пациентов без клинических признаков ПОН (155,3 (131,2; 200,6) пг/мл). В 1-е сутки после операционного вмешательства концентрация sTREM-1 увеличивалась у всех участников исследования (p<0,0001). Но разрыв в концентрациях sTREM-1 увеличился еще больше: в случае ПОН — 655,3 (556,4; 782,2) пг/мл, а у пациентов без ПОН — 238,9 (194,4; 326,1) пг/мл.
Регрессионный анализ
При проведении регрессионного анализа двух независимых показателей, таких как концентрация sTREM-1 и оценка тяжести ПОН по шкале SOFA, установлена средняя положительная корреляционная взаимосвязь типа «увеличение концентрации sTREM-1 — увеличение оценки по шкале SOFA» в 1-е сутки после операции (r=0,39; p≤0,0001). На дооперационном этапе такая взаимозависимость не обнаружена (r=0,03; p=0,75).
ROC-анализ
Использование sTREM-1 в качестве предиктора развития ПОН после кардиохирургической операции оценивали с помощью построения ROC-кривой (рис. 3). При этом AUC на дооперационном этапе составила 0,884 (95% ДИ 0,825—0,943 при стандартной ошибке 0,030) (см. рис. 3а), а в 1-е сутки после операции — 0,913 (95% ДИ 0,860—0,966 при стандартной ошибке 0,027) (см. рис. 3б), что указывает на возможность использования sTREM-1 в качестве маркера ПОН.
Рис. 3. ROC-кривые моделей прогнозирования развития полиорганной недостаточности.
а — дооперационный этап; б — первые сутки после операции.
Обсуждение
TREM-1 «получил известность» в 2000 г. благодаря исследованиям A. Bouchon и соавт. [12]. Экспрессируется рецептор данного типа на поверхности нейтрофилов, зрелых моноцитов, макрофагов и немиелоидных клеток, таких как эпителиальные и эндотелиальные клетки [13]. Установлено, что гипоксия, нарушение регуляции транскрипционного фактора (NF-ϰB), бактериальные и грибковые компоненты — все эти медиаторы только усиливают экспрессию TREM-1, за которой следует немедленная стимуляция всех эффекторных механизмов с увеличением продукции провоспалительных цитокинов и хемокинов, а также происходят дегрануляция и окислительный взрыв нейтрофилов [7, 14]. Таким образом, внеклеточный домен рецептора, который представлен в виде растворимой формы TREM-1 (sTREM-1), выделяется с поверхности миелоидных клеток путем шеддинга в биологические жидкости организма, где может быть количественно определен. Следовательно, sTREM-1 является важнейшим компонентом врожденных иммунных реакций, он играет важную роль в воспалительных реакциях, выполняя функцию иммунорегулятора [8, 9, 15].
Данные литературы показывают, что sTREM-1 участвует в развитии заболеваний как инфекционной (вирусных, бактериальных и грибковых), так и неинфекционной этиологии. Многими авторами зарегистрированы высокие концентрации sTREM-1 в сыворотке крови пациентов с различными инфекционными заболеваниями. Так, sTREM-1 продемонстрировал свое участие и прогностическую значимость при менингите [16], геморрагической лихорадке [17], пневмонии [18] и других легочных инфекциях [19—21]. В основном многие авторы демонстрируют полезность sTREM-1 в диагностике сепсиса, при котором рецептор закрепил роль потенциального биомаркера. Например, в исследованиях R. Oku и соавт. [22], F.A. Rivera-Chavez и J.P. Minei [23] обнаружено, что уровни sTREM-1 в плазме у пациентов с сепсисом значительно выше, чем у пациентов с системным воспалительным ответом (СВО). Олнако, несмотря на эти результаты, M. Jedynak и соавт. [24] считают sTREM-1 медиатором воспаления, не связанным с инфекцией. По результатам их исследования установлено, что у пациентов с сепсисом концентрации sTREM-1 выше, чем у пациентов с СВО, но авторы не обнаружили статистически значимых различий в концентрациях sTREM-1 между группами (p=0,06). В недавнем исследовании A. Nasr El-Din и соавт. установлено, что концентрации sTREM-1 выше в группе с сепсисом, чем в группе с СВО без инфекции, как при поступлении (p<0,0001), так и на 7-е сутки (p<0,0001) [25]. В данном исследовании, как и в нашем, в последующие дни концентрация sTREM-1 продолжала увеличиваться у пациентов обеих групп. Однако авторы обнаружили отсутствие статистически значимого различия в средних концентрациях sTREM-1 между пациентами с подтвержденной посевом септицемией в 1-й день (p=0,98) и между обеими группами на 7-й день (p=0,17). На основании этого можно предположить, что sTREM-1 является активным участником воспаления независимо от наличия инфекционного агента.
Несмотря на высокую доказательность участия sTREM-1 в патогенезе инфекционных заболеваний, для нашего исследования больший интерес представляют работы, которые демонстрируют участие sTREM-1 в неинфекционном воспалении. Так, в исследовании E.S. Essa и K.M.A. Elzorkany обнаружено, что концентрации sTREM-1 значительно выше у пациентов с хронической болезнью почек, находящихся на гемодиализе [26]. Установлена связь sTPEM-1 с подагрой [27], нейтропенией после химиотерапии [28], бронхоэктазами [29], ревматоидным артритом [30]. Кроме того, высокие концентрации sTREM-1 определяются у пациентов с ХОБЛ [31]. Уровень sTREM-1 в сыворотке крови повышен у пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника, но его корреляция с активностью заболевания остается неопределенной [32, 33]. Исследование L. Hermus и соавт. показало, что уровень sTREM-1 повышен у пациентов с ИБС и периферическим заболеванием артерий [34]. Это исследование демонстрирует ключевую роль sTREM-1 в патогенезе атеросклероза. В других исследованиях установлены высокие концентрации sTREM-1 у пациентов с заболеваниями периферических артерий [35] и с рестенозом через год после операции коронарного шунтирования [36]. В 2007 г. M. Adib-Conquy и соавт. показали в своем исследовании, что повышение концентраций sTREM-1 может возникать у пациентов с неспецифическими активаторами воспалительной реакции, в том числе при хирургическом вмешательстве с ИК, кровопотере и переливании крови или реанимационной остановке сердца [37]. Таким образом, sTREM-1 может рассматриваться не только как диагностический маркер микробных инфекций, но и как маркер для оценки тяжести состояния при других воспалительных и аутоиммунных заболеваниях.
В нашем исследовании установлено, что у пациентов, у которых ранний послеоперационный период осложнился ПОН, уровень sTREM-1 исходно (еще до операции) выше в 2 раза, чем у пациентов с нормальным течением послеоперационного периода. Таким образом, можно предположить, что высокие дооперационные значения sTREM-1 прогнозируют вероятность осложненного раннего послеоперационного периода с неблагоприятным клиническим исходом.
Можно сделать заключение, что чем выше концентрация sTREM-1 до операции, тем выше вероятность развития ПОН в раннем послеоперационном периоде. Однако у пациентов без клинических признаков ПОН средние концентрации sTREM-1 на дооперационном периоде также не были низкими (155,3 (131,2; 200,6) пг/мл). Это обусловлено тем, что sTREM-1 играет важную роль в патогенезе самого атеросклероза, и тем, что пациенты, которые идут на плановую операцию коронарного шунтирования, имеют коморбидный фон, в том числе обусловленный предшествующими ХОБЛ и хроническими заболеваниями почек, при которых также возможно увеличение уровня sTREM-1.
Нами обнаружено, что концентрация sTREM-1 возрастает в 1-е сутки после операционного вмешательства независимо от наличия у пациентов ПОН. Однако у пациентов с ПОН концентрации sTREM-1 увеличились более чем в 2 раза, а у пациентов без ПОН — в 1,5 раза. Повышение уровня sTREM-1 в раннем послеоперационном периоде связано с усилением экспрессии мембранной формы TREM-1 и дальнейшим запуском каскада реакций врожденного иммунитета в ответ на операционное вмешательство с применением ИК, при котором происходит контакт клеток крови с экстракорпоральным контуром, развиваются гипоксия и ишемическое реперфузионное повреждение различных органов в результате пережатия аорты. А восстановление перфузии связано с большей активацией ключевых показателей воспалительной реакции, к которым и относится sTREM-1.
Увеличение уровня sTREM-1 в 1-е сутки послеоперационного периода у пациентов группы без ПОН объясняется наличием у ряда больных выраженного СВО (но без признаков ПОН); он может быть восстановлен самостоятельно либо компенсирован с помощью вазопрессорной поддержки.
Опираясь также на статистически значимые результаты ROC-анализа и регрессионного анализа связи между концентрацией sTREM-1 и оценкой тяжести ПОН по шкале SOFA на 1-е сутки после операции (p<0,0001), можно предположить возможность использования sTREM-1 в качестве биомаркера ПОН.
Заключение
В данной работе впервые определена взаимосвязь уровня sTREM-1 с развитием декомпенсированной неинфекционной полиорганной недостаточности у пациентов с ишемической болезнью сердца, подвергшихся операции коронарного шунтирования. Наше исследование показало, что sTREM-1 может быть использован как маркер прогноза полиорганной недостаточности у пациентов, находящихся в отделении реанимации и интенсивной терапии после кардиохирургических вмешательств.
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования — Хуторная М.В., Понасенко А.В.
Сбор и обработка материала — Хуторная М.В., Синицкая А.В., Синицкий М.Ю.
Статистическая обработка данных — Хуторная М.В., Синицкая А.В.
Написание текста — Хуторная М.В.
Редактирование — Хуторная М.В., Григорьев Е.В.
Исследование выполнено при поддержке комплексной программы фундаментальных научных исследований СО РАН в рамках фундаментальной темы НИИ КПССЗ №0419-2022-0001.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.