Динамика уровней неоптерина, прокальцитонина и С-реактивного белка в крови у больных с острыми заболеваниями респираторного тракта

Изучена динамика уровней неоптерина, прокальцитонина и С-реактивного белка в сыворотке крови у больных вирусными, вирусно-бактериальными и бактериальными заболеваниями и оценена значимость сочетанного их определения в крови для дифференциальной диагностик




Dynamics of neopterin, procalcitonin and S-reactive protein levels in the blood of patients with acute diseases of respiratory tract

The dynamics of neopterin, procalcitonin and S-reactive protein levels in the blood serum of patients with viral, bacterial-viral and bacterial diseases was studied, and the significance of their combined determination in the blood for differential diagnostics was estimated.

РЕКЛАМА

Острые респираторные вирусные инфекции (ОРВИ) занимают первое место в структуре инфекционной заболеваемости во всем мире. Следствием генетической изменчивости вирусов является схожесть клинических проявлений гриппа с клинической симптоматикой других ОРВИ, что не позволяет его диагностировать без проведения лабораторной диагностики клинически. Нередко у части пациентов с инфекционной патологией процесс может протекать без клинически выраженных проявлений. Кроме того, в остром периоде вирусных инфекций, протекающих с поражением респираторного тракта, не всегда имеются четкие клинико-лабораторные данные, свидетельствующие о присоединении бактериальной инфекции. Поэтому в ряде случаев мы видим либо позднее, либо неоправданное назначение антибактериальной терапии при ОРВИ и гриппе. Неоправданное назначение антибактериальных препаратов в недалеком будущем может привести к развитию резистентности ко всему спектру ныне разработанных препаратов данной группы.

В настоящее время особую роль в диагностическом алгоритме при подозрении на ОРВИ и грипп уделяется выделению маркеров-индикаторов присоединения бактериальной инфекции, что осложняет течение основного заболевания и может приводить к развитию неблагоприятного исхода (в большинстве случаев при гриппе). Наиболее часто в клинической практике используется три биомаркера — С-реактивный белок (СРБ), прокальцитонин (ПКТ) и неоптерин, которые имеют различную диагностическую роль и прогностическую значимость при мониторинге прогрессирования заболевания и оценке эффективности лечебных мероприятий при инфекционной и неинфекционной патологии.

С-реактивный белок — гликопротеин, относится к белкам острой фазы воспаления, вырабатывается в ткани печени. Под действием противовоспалительных цитокинов его уровни начинают увеличиваться уже через 6 часов от начала воспалительного процесса, а в течение 24–48 часов концентрация СРБ в крови значимо возрастает, что зависит от этиологии процесса. СРБ повышается при различных заболеваниях инфекционной и неинфекционной этиологии. Наиболее высокие уровни СРБ (более 100 мг/л) наблюдаются при бактериальной инфекции. При вирусной инфекции уровень СРБ, как правило, не превышает 20 мг/л. Период полураспада СРБ в крови составляет около 19 часов, поэтому его концентрация быстро снижается при отсутствии стимула его синтеза. На уровень СРБ не влияет прием пищи, отсутствуют его суточные колебания. Концентрации этого биомаркера снижаются только при развитии печеночной недостаточности, а также при приеме очень ограниченного числа лекарственных препаратов [1, 2].

Прокальцитонин, предшественник гормона кальцитонина, стабильный белок, образующийся в нейроэндокринных клетках человека (С-клетки щитовидной железы, легкие и печень). У здоровых людей концентрация в крови ПКТ очень низкая. В норме уровень прокальцитонина не должен превышать 0,05 нг/мл. Концентрация ПКТ также начинает возрастать под действием противовоспалительных цитокинов в течение 6–12 часов при стимуляции его синтеза, однако в отличие от СРБ он имеет более длительный период полувыведения (от 25 до 30 ч). Уровни ПКТ используют для разграничения бактериальной инфекции от других воспалительных процессов и рассматривают их как инструмент для эмпирического назначения антибактериальной терапии. При острых вирусных инфекциях уровень ПКТ редко достигает 1 нг/мл, при тяжелых бактериальных инфекциях его концентрации варьируют от 20 до 200 нг/мл [3–5].

Неоптерин является стабильным метаболитом нуклеиновых оснований, предшественником биоптерина. Моноциты/макрофаги продуцируют неоптерин при стимуляции ИФН-γ, высвобождаемого активированными Т-клетками. Уровни циркулирующего неоптерина обычно высоки при доминировании клеточно-опосредованного иммунитета, и, наоборот, его концентрации низкие при доминировании гуморальных иммунных реакций. Длительное хранение при различных температурах (от +24 до –70 °С), а также повторное замораживание и размораживание образцов крови не оказывают существенного влияния на концентрацию неоптерина в крови. Кроме того, не выявлено существенных различий между уровнем неоптерина в сыворотке и плазме, что расширяет лабораторные возможности для его определения [6, 7].

Все вышеперечисленное говорит о том, что эти три биомаркера являются привлекательными для клинициста в его повседневной работе. До настоящего времени не существует четких данных относительно уровней СРБ, ПКТ и неоптерина в крови, на которые следует ориентироваться при разграничении вирусных и бактериальных инфекций. В связи с этим целью нашего исследования явилось изучение динамики уровней неоптерина, прокальцитонина и С-реактивного белка в сыворотке крови у больных вирусными, вирусно-бактериальными и бактериальными заболеваниями и оценка значимости сочетанного их определения в крови для дифференциальной диагностики.

Материалы и методы исследования

В исследование включены 60 пациентов основной группы (ОРВИ различной этиологии) и 30 больных группы сравнения (с лакунарной ангиной) после подписания ими информированного согласия на обследование. В группе сравнения в 87% (26/30) случаев лакунарная ангина была осложнена паратонзиллитом или паратонзиллярным абсцессом. Группа контроля состояла из 10 человек без хронической сопутствующей патологии, преобладали лица мужского пола (60%, 6/10); средний возраст — 31 ± 10 лет (от 21 до 56 лет) был сопоставим с пациентами основной группы. Работа проводилась в течение 2014–2015 гг. на базе ГБУЗ ИКБ № 1 ДЗМ.

Критериями включения больных в основную группу были: возраст ≥ 18 лет, не более 5 суток от момента появления первых проявлений болезни, повышение температуры тела ≥ 37,5 °C, наличие одного или нескольких симптомов катарального и интоксикационного синдромов, отсутствие приема антибактериальных препаратов на догоспитальном этапе по данным анамнеза. Пациенты были разделены на подгруппы: пациенты с неосложненным и осложненным течением гриппа (n = 24); пациенты с неосложненным и осложненным течением ОРВИ (аденовирусная инфекция, риновирусная инфекция, коронавирусная (NL63) инфекция, ОРВИ неуточненная, n = 36). В подгруппах больных с осложненным течением регистрировались заболевания бактериальной природы (пневмония, синусит, лакунарная ангина).

Хроническая сопутствующая патология была выявлена только у 3% (2/60) больных ОРВИ (1 пациентка с осложненным течением ОРВИ — миома матки, 2-й пациент с неосложненным течением ОРВИ — хронический бронхит, артериальная гипертензия).

Пациенты, включенные в исследование, были обследованы и получали терапию в соответствии со стандартами оказания медицинской помощи больным ОРВИ/гриппом, ангиной. Иммунокоррегирующую терапию пациенты не получали. Дополнительно при поступлении и через 4–5 дней (при стихании клинических проявлений и нормализации температуры тела) больным проводили взятие крови, а также — у пациентов основной группы однократно был взят мазок из носоглотки. Образцы крови пациентов для определения неоптерина, собранные при динамическом обследовании, центрифугировали, а затем сыворотки крови делили на аликвоты, которые помещались в морозильную камеру для хранения при t = –70 °C.

Для определения неоптерина была использована тест-система «Neopterin ELISA» — иммуноферментный набор для in vitro количественного определения неоптерина в человеческой плазме, сыворотке крови и моче (IBL International GmbH, Германия). В инструкции к тест-системе установлены нормы неоптерина в сыворотке крови в зависимости от возраста: 19–75 лет < 8,7 нмоль/л; > 75 лет < 19,0 нмоль/л.

Для определения прокальцитонина была использована тест-система «RayBio Human Procalcitonin ELISA kit» — иммуноферментный набор для количественного определения человеческого прокальцитонина в образцах сыворотки, плазмы, супернатантах клеточных структур и моче (RayBiotech, Inc, США). Нормы прокальцитонина в крови — < 30 пг/мл (< 0,003 нг/мл). Для определения С-реактивного белка использована тест-система «CRP U-hs FS» (DiaSys Diagnostic GmbH, Германия). Нормы С-реактивного белка в сыворотке крови у взрослых < 5 мг/л.

Исследование мазка из носоглотки проводилось методом полимеразной цепной реакции с помощью тест-системы «ПневмоСкринВирусы» производства ЗАО НПФ «ДНК-технология» с целью определения генетического материала вирусов гриппа (А, В, А (H1N1)pdm09, A (H3N2)), парагриппа 1-го, 2-го, 3-го, 4-го типов (PiV1, PiV2, PiV3, PiV4), коронавирусов (HCov OC43, HCov 229E, HCov NL63, HCov HKU1), РС-вируса (RSV), аденовирусов групп B, C, E (Adenovirus), метапневмовируса (MPV), риновирусов (HRV), бокавируса (HBoV). Тем не менее, в 35% (21/60) случаев этиологию установить не удалось.

При анализе результатов исследования рассчитывали: процентное содержание ряда полученных данных (%), среднюю арифметическую (М), ошибку средней арифметической (m). Определение групповых различий в средних значениях в двух выборках проводилось с помощью t-критерия Стьюдента. Сравнение между собой различных распределений проводили с помощью критерия Пирсона χ2. Корреляционный анализ проводили с помощью коэффициента корреляции Пирсона. Статистическую обработку проводили с использованием пакета программ Statistica 6.0 (StatSoft Inc, США).

Результаты исследования и обсуждение

Клинически значимые показатели больных гриппом, ОРВИ различной этиологии и лакунарной ангиной представлены в табл. 1.

Клинически значимые показатели больных гриппом, ОРВИ и лакунарной ангиной

Как в основной группе, так и в группе сравнения преобладали лица мужского пола. Средний возраст пациентов, включенных в исследование, статистически не различался в представленных подгруппах (осложненное и не осложненное течение). Подавляющее большинство пациентов (67% (40/60) — основная группа, 73% (22/30) — группа сравнения) были в возрасте до 30 лет.

В среднем пациенты поступали на третий день болезни, и температура тела колебалась в диапазоне от 38,0 до 38,5 °С. Лихорадка (≥ 38 °С) была зарегистрирована у большинства пациентов: 74% (17/23) — не­осложненная ОРВИ, 62% (8/13) — осложненная ОРВИ, 75% (12/16) — неосложненный грипп, 87,5% (7/8) — осложненный грипп, 83% (25/30) — лакунарная ангина.

В общем анализе крови выявлены изменения средних значений лейкоцитов, нейтрофилов и СОЭ, в целом характерные для инфекционного процесса вирусной и бактериальной этиологии. Средние уровни тромбоцитов в крови во всех группах находились в пределах нормальных значений. Средние значения содержания лейкоцитов были достоверно выше в группе больных с осложненным течением ОРВИ и лакунарной ангиной по сравнению с группой пациентов с ОРВИ без осложнений, а также — с не­осложненным и осложненным гриппом (p < 0,01). Статистически значимых различий в средних значениях содержания лейкоцитов при сравнении подгрупп больных с неосложненным и осложненным течением гриппа не выявлено (р > 0,05). При динамическом исследовании в стадии стихания клинических проявлений во всех подгруппах больных средние уровни лейкоцитов не превышали нормальных значений.

Анализ концентрации ПКТ в крови зарегистрировал у большинства пациентов исследуемых групп уровни данного маркера менее < 30 пг/мл (< 0,03 нг/мл). У остальных пациентов всех исследуемых подгрупп зафиксировано умеренное повышение данного биомаркера в крови: у пациентов с лакунарной ангиной — 17% (5/30; от 113,7 до 560,4 пг/мл); ОРВИ и гриппом — 17% (4/23; от 54 до 1645,9 пг/мл) и 6% (1/16; 73,2 пг/мл) при неосложненном — 38% (5/13; от 113,7 до 599,6 пг/мл) и 12,5% (1/8; 520,5 пг/мл) при осложненном течении соответственно.

Средние уровни неоптерина и СРБ в крови при динамическом обследовании в различных группах больных ОРВИ, гриппом и лакунарной ангиной представлены в табл. 2. В остром периоде во всех исследуемых группах концентрации СРБ и неоптерина в крови значимо выше по сравнению с их уровнями в стадии стихания клинических проявлений. В остром периоде самые низкие средние концентрации неоптерина в крови регистрируются в группе больных лакунарной ангиной, однако они достоверно ниже только по сравнению с концентрацией у больных с неосложненным и осложненным течением гриппа (р < 0,01); при сравнении с концентрациями средних значений у больных неосложненным и осложненным течением ОРВИ значимых различий не выявлено. Нормальные концентрации неоптерина в крови достоверно чаще регистрировались у больных лакунарной ангиной по сравнению с больными ОРВИ и гриппом (47%, 14/30 против 16%, 8/46 (р = 0,0059) и 8%, 2/24 (р = 0,0291) соответственно).

Повышение концентрации С-реактивного белка выявлено у большинства больных с осложненным и неосложненным течением ОРВИ (92% (11/12) и 78% (18/23), р = 0,4217), с неосложненным течением гриппа (75%, 4/16), лакунарной ангиной (97%, 29/30), в 100% случаев — при осложненном течении гриппа. В остром периоде у больных лакунарной ангиной и осложненным течением гриппа и ОРВИ уровни СРБ в крови статистически значимо выше по сравнению с уровнями СРБ у больных с неосложненным течением гриппа и ОРВИ (p < 0,01). Уровни более 30 мг/л, которые могут свидетельствовать о развитии бактериальной инфекции, у больных с лакунарной ангиной выявлялись в 87% (25/30), а у пациентов с ОРВИ и гриппом с присоединением бактериальной инфекции достоверно чаще по сравнению с больными с неосложненным течением острых вирусных инфекций, поражающих респираторный тракт (80% (11/13) и 22% (5/23) соответственно, р = 0,0003; 75% (6/8) и 31% (5/16) соответственно, р = 0,0426).

У лиц контрольной группы концентрации трех биомаркеров в крови не превышали нормальных значений (в 100% случаев ПКТ < 30 пг/мл; средняя концентрация неоптерина — 3,9 ± 0,4 нмоль/л (от 1,5 до 5,6 нмоль/л), СРБ — 1,77 ± 0,4 мг/л (от 0,2 до 3,9 мг/л)). Средняя концентрация неоптерина и СРБ в крови в группе контроля была статистически значимо ниже по сравнению с таковой у больных ОРВИ различной этиологии, а также у больных лакунарной ангиной (p < 0,01).

Обращает на себя внимание тот факт, что у 25% (15/60) пациентов зарегистрированы некоторые несоответствия клинико-лабораторной картины заболевания и его этиологии (табл. 3).

Результаты обследования больных с несоответствием клинической симптоматики и данных лабораторного обследования

Так, лейкоцитоз выявлен и у пациентов с неосложненным течением гриппа и ОРВИ, поступивших в первые три дня от начала заболевания. Возраст данных пациентов был от 18 до 19 лет. В группе больных с неосложненным течением гриппа только у одного (6%) больного, поступившего в первый день болезни, зарегистрирован лейкоцитоз, который сопровождался сдвигом лейкоцитарной формулы влево, повышением СОЭ, СРБ, прокальцитонина, неоптерина. В группе больных с неосложненным течением ОРВИ лейкоцитоз выявлен у 5 (22%) больных ОРВИ (n = 4 — ОРВИ неуточненная, n = 1 — риновирусная инфекция), который только в 60% (3/5) случаев сочетался со сдвигом лейкоцитарной формулы влево и повышением СОЭ. Уровни ПКТ в данной подгруппе не превышали пределы нормальных значений (< 30 пг/мл). У мужчины с риновирусной инфекцией, поступившего на 3-й день болезни, на фоне субфебрильной температуры, небольшого лейкоцитоза и повышения СОЭ отсутствовали сдвиг лейкоцитарной формулы влево, повышение СРБ, неоптерина. У мужчины с неуточненной ОРВИ на фоне пиретической лихорадки и небольшого лейкоцитоза отсутствовали сдвиг лейкоцитарной формулы влево, повышение СОЭ, однако уровни СРБ и неоптерина были увеличенными. У остальных трех пациентов с неуточненной ОРВИ лейкоцитоз и нейтрофилез (у двух пациентов — повышение СОЭ) регистрировались на фоне фебрильной лихорадки, повышения СРБ и неоптерина в крови.

Повышенные концентрации СРБ более 30 мг/л были выявлены в том числе и у больных с неосложненным течением ОРВИ. У одного пациента они регистрировались на фоне лейкоцитоза со сдвигом лейкоцитарной формулы влево и повышением СОЭ. Обращает на себя внимание у мужчины 43 лет с неосложненным течением неуточненной ОРВИ, поступившего на 5-й день болезни с фебрильной лихорадкой, существенное повышение СРБ (до 131,99 мг/л, через 5 дней — 19,22 нмоль/л) и неоптерина в отсутствие лейкоцитоза, повышения ПКТ в крови.

У пациента со значимым повышением ПКТ до 1645,9 пг/мл выявлено незначительное повышение СРБ и неоптерина на фоне отсутствия изменений в общем анализе крови. У одной пациентки, 21 года, с ОРВИ, осложненной лакунарной ангиной, на фоне субфебрильной температуры на момент поступления регистрировалось только повышение уровня ПКТ на фоне отсутствия лейкоцитоза со сдвигом лейкоцитарной формулы влево, повышения СОЭ, СРБ и неоптерина.

В группе больных лакунарной ангиной у одного пациента, поступившего на 4-й день болезни, зарегистрирован низкий уровень СРБ в крови на фоне повышения содержания лейкоцитов (без сдвига лейкоцитарной формулы влево и нормальной СОЭ), ПКТ и неоптерина в крови.

В группах пациентов с заболеваниями вирусной этиологии выявлены 13% (5/39, n = 4 — ОРВИ, n = 1 — грипп) пациентов, у которых все три биомаркера не превышали нормальных значений. Кроме того, в 10% (4/39) случаев заболевание сопровождалось только повышением неоптерина в крови.

Значимой корреляции не обнаружено между концентрациями неоптерина, СРБ и прокальцитонина в группах пациентов с вирусной, вирусно-бактериальной и бактериальной этиологией заболевания.

Проведенный анализ показал, что исследуемые маркеры-индикаторы вирусной и бактериальной инфекций могут повышаться у части больных в остром периоде заболеваний, протекающих с поражением респираторного тракта, одновременно. Самые высокие уровни СРБ и самые низкие уровни неоптерина выявлены у больных ангиной, что говорит в пользу вспомогательного диагностического значения СРБ при бактериальной инфекции и неоптерина при вирусной природе заболевания.

Анализ концентраций СРБ показал, что у подавляющего большинства пациентов с заболеваниями вирусно-бактериальной и бактериальной этиологии регистрируется повышение СРБ в крови в остром периоде болезни, однако не у всех больных (p > 0,05). В то же время и при заболеваниях вирусной этиологии у большинства (при не­осложненном течении ОРВИ и гриппа) регистрируются повышенные уровни СРБ в крови.

Полученные нами результаты сопоставимы с данными других авторов, свидетельствующими о том, что СРБ многократно увеличивается при воспалениях различной природы и локализации [8].

Значимое повышение уровней СРБ и неоптерина говорит об их диагностической значимости при инфекционной патологии как вирусной, так и бактериальной этиологии.

Однако, учитывая значительное повышение уровней СРБ в группе больных ОРВИ без присоединения вторичной бактериальной инфекции, данный маркер не может являться однозначным критериальным показателем, разграничивающим заболевания вирусной и вирусно-бактериальной этиологии.

Как правило, концентрация ПКТ в крови повышается пропорционально тяжести инфекционного процесса. Локальные воспалительные очаги не сопровождаются значительным его выбросом в кровь (диапазон от 0,5 до 2 нг/мл). В нашем исследовании концентрация ПКТ или не увеличивались вообще, или не превышали 2 нг/мл, т. е. до того уровня, когда с высокой вероятностью можно думать об инфекционном процессе с системными проявлениями.

В то же время у части пациентов мы получили противоречивые данные относительно профиля изучаемых биомаркеров. Так, не у всех пациентов с осложненной ОРВИ регистрируется повышение СРБ более 30 мг/л, и, наоборот, при неосложненной ОРВИ концентрации могут быть достаточно высокими, что затрудняет использование данного биомаркера для дифференциального диагноза. У одного больного ОРВИ мы видим значимое повышение ПКТ в отсутствие данных за присоединение вторичной бактериальной инфекции. У пациентов с неосложненной ОРВИ, поступивших в первые дни болезни, зафиксировано повышение уровня СРБ не более 30 мг/л, неоптерина, ПКТ был в следовых количествах на фоне лейкоцитоза. Выявлено повышение лейкоцитов в крови у лиц 18–19 лет при неосложненном течении ОРВИ и гриппа, т. е. без присоединения вторичной бактериальной инфекции. Наличие лейкоцитоза, повышения уровня ПКТ, неоптерина, значимого повышения СРБ (> 30 мг/л) у больного гриппом, выявленное в первый день болезни, отсутствие клинических проявлений присоединения вторичной бактериальной инфекции говорят о том, что данные биомаркеры, возможно, имеют ограниченное диагностическое значение при проведении дифференциального диагноза для разграничения вирусной и бактериальной инфекции.

Вероятно, полученные данные обусловлены тем фактом, что ответ организма на внедрение патогена различной природы зависит от многих факторов, включая вирулентность микроорганизма, особенности иммунного ответа макроорганизма, уровень виремии/бактериемии, сопутствующую патологию, генетически детерминированные особенности ответа на инфекционные патогены различной этиологии.

Заключение

В нашем исследовании у большинства пациентов с вирусными, вирусно-бактериальными и бактериальными заболеваниями динамика уровней неоптерина, прокальцитонина и С-реактивного белка в сыворотке крови соответствовала клинико-лабораторному профилю заболевания по данным стандартного обследования больных с этой патологией. Однако существенные колебания значений исследуемых биомаркеров у четверти больных ограничивают изолированное использование каждого биомаркера в дифференциальной диагностике и свидетельствуют о необходимости только их комплексного применения.

Работа выполнена в рамках гранта Президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ Российской Федерации (НШ-5855.2014.7).

Литература

  1. Shaw A. C. Serum C-reactive protein and neopterin concentrations in patients with bacterial or viral infection // J Clin Pathol. 1991; 44: 596–599. [http: // dx.doi.org/10.1136/jcp.44.7.596].
  2. Pepys M. B., Hirschfield G. M. C-reactive protein: a critical update // J Clin Invest. 2003; 111 (12): 1805–1812. [http: // dx.doi.org/10.1172/JCI200318921].
  3. Chan Y. L., Tseng C. P., Tsay P. K. et al. Procalcitonin as a marker of bacterial infection in the emergency department: an observational study // Critical Care. 2004; 8 (1): 12–20.
  4. Nijsten M. W., Oling P., The T. H. Procalcitonin behaves as a fast responding acute phase protein in vivo and in vitro // Crit Care Med. 2000; 28: 458–461.
  5. Gendrel D., Bohuon C. Procalcitonin as a marker of bacterial infection // Pediatr Infect Dis J. 2000; 19 (8): 679–687.
  6. Aziz N., Nishanian P., Mitsuyasu R. et al. Variables that affect assays for plasma cytokines and soluble activation markers // Clin Diagn Lab Immunol. 1999; 6 (1): 89–95.
  7. Hoffmann G., Wirleitner B., Fuchs D. Potential role of immune system activation-associated production of neopterin derivatives in humans // Inflamm Res. 2003; 52 (8): 313–321.
  8. Lobo S. M., Lobo F. R., Bota D. P. et al. C-reactive protein levels correlate with mortality and organ failure in critically ill patients // Chest. 2003; 123 (6): 2043–2049.

К. Р. Дудина1, доктор медицинских наук
М. М. Кутателадзе
О. О. Знойко,
доктор медицинских наук, профессор
С. А. Шутько, кандидат медицинских наук
А. Н. Козина
В. В. Огарев
М. Г. Кулагина,
кандидат медицинских наук
Н. Д. Ющук, доктор медицинских наук, профессор, академик РАН

ГБОУ ВПО МГМСУ им. А. И. Евдокимова МЗ РФ, Москва

1 Контактная информация: dudinakr@mail.ru