Diagnostic and prognostic value of assessment of soluble adhesion molecules sICAM-1 and sVCAM-1 in septic patients

Full Text

Несмотря на все достижения современной медицины, сепсис остаётся одной из крайне актуальных проблем. Его частота неуклонно возрастает, он становится одной из главных причин смертности в отделениях реанимации и интенсивной терапии, показатели летальности достигают 35–60%. [1].

В настоящее время представления о патогенезе сепсиса существенно расширились. Установлено, что наряду с бактериемией, эндотоксикозом, иммунной недостаточностью важную роль играет дисфункция эндотелия [2]. При чрезмерной неконтролируемой активации эндотелия возникают микротромбозы, тканевая и клеточная гипоксия, избыточная сосудистая проницаемость и гиперпродукция свободных радикалов, что способствует прогрессированию воспаления и в итоге приводит к повреждению тканей [3].

Дисфункция эндотелия — ключевое звено в развитии и других болезней: геморрагических лихорадок, ишемической болезни сердца, системных аутоиммунных заболеваний, гемолитико-уремического синдрома [4–7]. Субклиническая дисфункция является неблагоприятным прогностическим фактором даже при первоначально нетяжёлой форме заболевания [7].

Одним из биомаркёров активации эндотелия служат молекулы клеточной адгезии. Наиболее изучены Р- и Е-селектины, участвующие в первой стадии миграции лейкоцитов из сосудистого русла в очаг воспаления — «роллинге» вдоль сосудистого эндотелия; молекула адгезии сосудистого эндотелия 1-го типа (VCAM-1 — от англ. vascular cell adhesion molecule type 1) и молекула межклеточной адгезии 1-го типа (ICAM-1 — от англ. intercellular adhesion molecule type 1), обеспечивающие прочное прилипание лейкоцитов к эндотелию; тромбоцитарно-эндотелиальная молекула ­клеточной адгезии 1-го типа (PECAM-1 — от англ. platelate-endothelial cell adhesion molecule), под влиянием которой осуществляется миграция лейкоцитов из сосудов через межклеточные переходы эндотелиальных клеток в окружающие ткани, а также интегрины, обеспечивающие передачу внутриклеточных и межклеточных сигналов.

В статье приведены данные литературы о диагностической и прогностической значимости определения VCAM-1 и ICAM-1 и их растворимых форм (sVCAM-1 и sICAM-1) при сепсисе.

ICAM-1 (CD54) и VCAM-1 (CD106) относятся к суперсемейству иммуноглобулинов. В физиологических условиях эндотелиальные клетки их практически не экспрессируют: ICAM-1 плохо выявляется на «покоящемся» эндотелии, а VCAM-1 отсутствует. Индукторами экспрессии этих молекул служат свободные радикалы, компоненты комплемента, оксид азота, липополисахариды, провоспалительные цитокины (интерлейкины-1, -6 и 8, фактор некроза опухоли α, интерферон γ и др.), лейкотриены, гистамин, тромбин и многие другие медиаторы [6, 7].

Кроме эндотелиальных клеток, ICAM-1 экспрессируют лимфоциты, моноциты, клетки бронхоальвеолярного эпителия, а ­VCAM-1 — тканевые макрофаги, дендритные клетки, стромальные клетки костного мозга. Лигандами для этих молекул на мембранах лейкоцитов служат интегрины: для ICAM-1 — LFA-1 (CD11a/CD18) и MAC-1(CD11b/CD18), а для VCAM-1 — VLA-4 [8].

В сыворотке крови можно обнаружить растворимые формы данных молекул (sICAM-1 и sVCAM-1), которые образуются вследствие шеддинга, опосредованного протеолитическими ферментами: нейтрофильной эластазой, ADAM-17, матриксной металлопротеиназой 9 для ICAM-1 и нейтрофильной эластазой, ADAM-17, катепсином G для VCAM-1 [9]. Считают, что sICAM-1 способствует «отслойке» лейкоцитов от сосудистой стенки (деадгезии), а sVCAM-1 ингибирует прилипание лейкоцитов, конкурентно связываясь с VLA-4 на их мембране, а также снижая плотность рецепторов на эндотелии, то есть за счёт шеддинга происходит ограничение воспалительной реакции [9, 10]

Показано, что при 8-часовой инкубации клеток культуры HUVEC с различными концентрациями фактора некроза опухоли α отмечается положительная корреляция как между уровнем экспрессии ICAM-1 и концентрацией sICAM-1, так и уровнем экспрессии VCAM-1 и концентрацией sVCAM-1. Аналогичные результаты были получены, когда проводили инкубации с одной и той же концентрацией фактора некроза опухоли α, но изменяли их продолжительность. Полученные данные позволяют сделать вывод, что растворимые фракции молекул клеточной адгезии можно рассматривать в качестве потенциальных биомаркёров эндотелиальной активации [10].

Оценке содержания ICAM-1 и VCAM-1 при сепсисе посвящено большое количество исследований. Основное внимание уделено возможности использования полученных данных для дифференциальной диагностики сепсиса и других критических состояний, сопровождающихся развитием системного воспалительного ответа, а также для прогнозирования осложнений и исходов заболевания.

Сообщают, что у детей с сепсисом, в том числе новорождённых, уровень sICAM-1 и sVCAM-1 уже с первого дня достоверно выше, чем у здоровых сверстников или детей с острыми воспалительными процессами без сепсиса [11–13]. В 2 исследованиях показано, что оба этих маркёра позволяют прогнозировать развитие полиорганной недостаточности и летального исхода [11, 13]. При этом подчёркнуто, что такое стойкое и выраженное повышение содержания ICAM-1 и VCAM-1 в плазме крови при сепсисе с полиорганной недостаточностью, с одной стороны, может быть обу­словлено провоспалительным фенотипом эндотелия, а с другой стороны — их источником могут быть активированные лейкоциты и другие типы клеток [11]. В то же время сообщают, что хотя уровень этих биомаркёров у детей первого года жизни с сепсисом выше, чем у здоровых сверстников, он не коррелирует с тяжестью сепсиса. Однако при логистическом регрессионном анализе выявлена положительная связь между летальностью, уровнем sICAM более 250 нг/мл и тяжестью сепсиса в первые 3 дня с момента постановки диагноза [14].

Результаты оценки этих показателей как биомаркёров сепсиса у взрослых достаточно противоречивы. Исследования существенно различаются по дизайну: количество больных, сроки заболевания, методы верификации диагноза и оценки тяжести состояния пациента, время и кратность проведения лабораторных исследований, группы сравнения.

K. Xing и соавт. (2012) проанализировали 20 исследований по этой теме [15]. Во всех работах, где сравнивали содержание sICAM-1 у здоровых людей и больных сепсисом, отмечено, что у последних этот показатель был достоверно выше. Аналогичные результаты, за исключением 1 исследования, были получены в отношении sVCAM-1. В одной из работ сообщают, что при грибковом сепсисе уровень sVCAM-1 выше, а Е-селектина ниже, чем при бактериальном, поэтому авторы предлагают использовать комбинацию этих показателей для дифференциальной диагностики [16].

Проводили сравнение этих маркёров у больных сепсисом и других пациентов отделений интенсивной терапии (больных с несептической инфекционно-воспалительной патологией, травмой и др.). В большинстве случаев также отмечены достоверные различия между этими группами, что подтверждается и результатами более позднего исследования R. de Pablo и соавт. (2013) [17], в котором участвовали 92 пациента с системной воспалительной реакцией инфекционной и неинфекционной этиологии.

Ещё в 1 исследовании показано, что концентрации sICAM-1 и sVCAM-1 были достоверно выше у больных сепсисом, чем у пациентов с критическими состояниями другой этиологии и практически здоровых людей, но при этом у больных сепсисом экспрессия лигандов для этих биомаркёров на лимфоцитах и моноцитах (LFA-1 для ICAM-1 и VLA-4 для VCAM-1) была различной: сниженной или неизменённой [18].

Однако в литературе можно найти сведения о том, что ни тот, ни другой показатель у больных в критическом состоянии не позволяет провести дифференциальную диагностику между сепсисом и «несепсисом» [16].

Интересно отметить, что при сепсисе очень высокое содержание исследуемых биомаркёров в сыворотке крови отмечают уже с 1-го дня, а при ожоговой травме их максимальный уровень регистрируют лишь на 6-й день [19], следовательно для дифференциальной ­диагностики их можно использовать лишь в первые дни заболевания.

K. Xing и соавт. (2012) отмечают, что данные о взаимосвязи между изучаемыми показателями и степенью тяжести сепсиса или полиорганной недостаточности различны. В 4 исследованиях выявлена положительная корреляция (от средней до слабой) между уровнем sICAM и степенью тяжести по шкалам APACHE II, SOFA, шкале полиорганной недостаточности (Multiple Organ Failure Score), а в 3 исследованиях её не отмечено. В отношении sVCAM-1 такая корреляция была установлена в 2 исследованиях, а в 1 она также отсутствовала.

По данным недавно опубликованного проспективного когортного исследования у пациентов с тяжёлым сепсисом при наличии полиорганной недостаточности уровень этих маркёров выше, чем при её отсутствии (недостаточность только одного органа; p=0,01). При этом результаты анализа площади под ROC-кривой (AUC) в отношении прогнозирования развития полиорганной недостаточности в перспективе составляют для sICAM-1 и sVCAM-1 соответственно 0,71 и 0,73 [20]. Ещё в одной из работ показано, что при сепсисе у sICAM-1 и sVCAM-1 диагностические чувствительность и специфичность достигают 99%, но несмотря на очевидную пользу для постановки диагноза, на них нельзя ориентироваться при оценке тяжести заболевания [14].

Такие же неоднозначные результаты были получены относительно прогнозирования летальных исходов. В 5 из 11 проанализированных K. Xing и соавт. (2012) исследований установлена положительная корреляция между повышенным исходным уровнем sICAM-1 и смертностью, в 6 исследованиях она отсутствовала. В отношении исходного уровня sVCAM-1 положительная корреляция выявлена в 2 из 6 исследований, в остальных 4 она отсутствовала, но при этом в одном из них показано, что на 2-е и 5-е сутки уровень этого маркёра был достоверно выше у тех, кто впоследствии умер.

В уже упомянутом исследовании R. de Pablo и соавт. (2013) при многомерном анализе установлена взаимосвязь 28-дневной летальности с уровнем Е-селектина и sVCAM-1, но не sICAM-1. Ещё в 2 работах также подтверждена диагностическая эффективность определения sVCAM-1 для прогнозирования летального исхода у больных тяжёлым сепсисом [20, 21]. В частности, при концентрации sVCAM-1 1870 нг/мл диагностическая чувствительность составила 77%, а диагностическая ­специфичность — 71%. Согласно полученным результатам, этот показатель оказался более надёжным, чем уровень лактата. Правда, оценку sICAM в данном исследовании не проводили [21]. В то же время в другом исследовании, включавшем 943 пациента с системным воспалительным ответом, поступивших в отделение интенсивной терапии, взаимосвязи концентрации sVCAM-1 с исходами заболевания не выявлено [22].

В крупном многоцентровом исследовании, включавшем 166 пациентов с сепсисом, тяжёлым сепсисом и септическом шоком, помимо достоверной взаимосвязи вышеуказанных биомаркёров со степенью тяжести сепсиса и полиорганной недостаточностью (APACHE II), установлена корреляция с уровнем интерлейкина-6 в сыворотке крови. В то же время отсутствовала корреляция с уровнем лактата. ROC-анализ показал, что и sICAM, и sVCAM можно рассматривать в качестве предикторов летального исхода: АUC 0,71 (95% доверительный интервал 0,60–0,85) и 0,78 (95% доверительный интервал 0,68–0,89) соответственно [23].

Сосудистая проницаемость играет существенную роль в поддержании гомеостаза, в частности от состояния эндотелия напрямую зависят процессы миграции лейкоцитов из общего кровотока к соответствующим тканям. В свою очередь миграция лейкоцитов — обязательный компонент в развитии воспаления и иммунного ответа. Активация эндотелиальных клеток сопровождается усилением экспрессии на них адгезионных молекул, которые принимают участие в разных этапах этой миграции. В частности, ICAM-1 и VCAM-1 обеспечивают прочное прилипание лейкоцитов к сосудистой стенке. В результате протеолитического сброса с клеточной мембраны растворимые формы этих молекул появляются в кровотоке.

Поскольку активация эндотелия обычно предшествует его дисфункции, биомаркёры его активации в сыворотке или плазме крови нередко можно обнаружить раньше, чем классические лабораторные маркёры инфекционного заболевания, тем более что общепринятые методы диагностики небезупречны [24, 25]. Нередко они могут служить индикаторами тяжести течения заболевания и риска осложнений.

Несмотря на неоднозначные результаты, полученные при изучении диагностической и прогностической значимости sICAM-1 и sVCAM-1 при сепсисе, что, вероятно, связано с различиями в дизайне исследований, можно сделать заключение, что, во-первых, их уровень однозначно выше, чем у практически здоровых людей, а во-вторых, высокий уровень этих биомаркёров в большинстве случаев ассоциируется с более тяжёлым течением заболевания, высоким риском полиорганной недостаточности и летального исхода. По мнению ряда авторов, при критических состояниях они позволяют различить сепсис и «несепсис».

Таким образом, молекулы клеточной адгезии, в частности sICAM-1 и sVCAM-1, перспективны для дальнейшего изучения как в отношении прогнозирования течения и исходов сепсиса, так и для разработки новой терапевтической стратегии. Особенно актуальным это может оказаться для пациентов в критическом состоянии, когда подозрение на инфекционный процесс есть, но конкретный патоген ещё не идентифицирован.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов по представленной статье.

About the authors

O V Moskalets

Author for correspondence.
Email: 6816000@mail.ru
Moscow, Russia

References

Supplementary files