Способ прогнозирования инфекционного осложнения хронической обструктивной болезни легких

Изобретение относится к медицине, а именно к пульмонологии, и может быть использовано для прогнозирования инфекционного осложнения хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ). Для этого в сыворотке крови определяют концентрации цитокинов: интерлейкина 17 (IL-17), интерлейкина 21 (IL-21), гамма-интерферона (IFNγ) фактора некроза опухоли-альфа (TNFα), после чего по величине расчетного значения отношения (IL-17 + IL-21) : (IFNγ + TNFα) судят о риске инфекционного осложнения. При отношении, равном или меньшем (≤) чем 3,89 у.е., прогнозируют благоприятное течение ХОБЛ с низким риском инфекционного осложнения, а при отношении, равном или большем (≥) чем 3,90 у.е., прогнозируют неблагоприятное течение ХОБЛ с высоким риском инфекционного осложнения. Изобретение позволяет предотвратить возможность инфекционного осложнения и прогрессирования бронхиальной обструкции у больных с ХОБЛ. 1 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к пульмонологии, и может быть использовано для прогноза вероятности инфекционного осложнения и выбора адекватной терапии у больных хронической обструктивной болезнью легких по соотношению уровня секреции цитокинов.

В настоящее время хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) страдает более 11 млн трудоспособного населения России. По данным ВОЗ ежедневно в мире от нее умирает около 2,2 млн человек [1]. Во всех промышленно развитых странах ХОБЛ представляет важнейшую медицинскую и социальную проблему, так как развитие этого заболевания определяют неблагоприятные воздействия природных и антропогенных факторов и производственная среда. Экономический ущерб, наносимый ХОБЛ, характеризуется тем, что трудопотери, связанные с его обострениями, составляют около 2/3 всех трудопотерь от хронических неспецифических заболеваний легких. Продолжительность жизни инвалидов с ХОБЛ по данным А.Н. Кокосова не превышает в среднем 6 лет, что в 3,5 раза меньше, чем при бронхиальной астме. Инвалидизация наступает в среднем через 10 лет после установки диагноза, что обуславливает необходимость прогноза вероятности осложненного течения ХОБЛ для своевременной профилактики или адекватного лечения [2].

Известно, что в Глобальной инициативе по ХОБЛ выбор необходимого лечения предлагается с учетом спирометрической классификации, клинической картины заболевания и риска развития обострений [3].

Недостаток этого согласительного международного документа в том, что клиническая картина и риск развития обострений являются субъективными критериями, которые не имеют в подтверждение лабораторной доказательной базы, не учитывают персонифицированный фенотип воспаления, а также не позволяют прогнозировать инфекционное осложнение ХОБЛ. Оценить ухудшение функции легких возможно только при повторном проведении спирографии через 3 месяца и более, когда упущено время и не назначено своевременное патогенетически оправданное лечение [3].

Известен способ ранней неинвазионной диагностики процессов ремоделинга бронхов при хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) у мужчин путем определения концентрации трансформирующего фактора роста - β1 (TGF-β1) в слюне. При увеличении этого показателя в 2,4 и более раз по отношению к значению этого показателя, считающегося нормой для здорового пациента, диагностируют ремоделинг бронхов [4].

Этот способ предназначен для мужчин, производственная деятельность которых связана с вредными факторами для дыхательной системы (шлифовальщики на крупных промышленных предприятиях), и, помимо этого, судя по примерам, приведенным в описании, у них большой стаж курильщика - более 30 лет [5].

Однако ХОБЛ настигает людей разного пола и возраста и не всегда это связано только с вредными привычками людей и работой во вредных условиях промышленных предприятий, но и с климатическими условиями и другими факторами.

Недостатком этого способа является то, что он не дает прогноз течения ХОБЛ и тип воспалительного ответа у пациентов, не позволяет оценить, как быстро будет прогрессировать необратимая бронхиальная обструкция у каждого конкретного пациента. Кроме того, диагностика ремоделинга бронхов в данном способе осуществляется только по одному цитокину TGF-β1. Уровень содержания TGF-β1 в бронхоальвеолярной жидкости (БАЖ), а тем более в слюне не будет отражать истинное поражение паренхимы легких и ремоделирования бронхов, т.к. когда начался процесс ремоделирования бронхов и поражение паренхимы легких (при ХОБЛ воспалительный процесс затрагивает дыхательные пути и легочную паренхиму, в большей степени респираторные бронхиолы, а не бронхи), то нарушается прохождение TGF-β1 из сыворотки в бронхоальвеолярную жидкость (БАЖ) за счет замещения нормальной легочной ткани на фиброзную, через которую значительно снижается диффузия медиаторов и цитокинов, поэтому уровень TGF-β1 в БАЖ, а тем более в слюне не будет отражать истинное поражение паренхимы легких и ремоделирования бронхов.

По мнению авторов настоящей заявки, для более точного прогноза необходимо оценивать и уровень содержания интерлейкина (IL) IL-17, IL-21, гамма-интерферона (IFNγ) и фактор некроза опухоли альфа (TNFα).

Наиболее близким аналогом по технической сущности и по достигаемому результату при его использовании, по мнению авторов заявляемого решения, является способ прогнозирования прогрессирования хронической обструктивной болезни легких, который включает определение способности иммунокомпетентных клеток (ИКК) вырабатывать цитокины: TGF-β1 и b фактор роста фибробластов (bFGF) для прогнозирования благоприятного и неблагоприятного течения ХОБЛ [6].

Однако этим способом не оценивается фенотип воспаления и риск инфекционного осложнения заболевания, что значительно осложняет и удлиняет сроки подбора правильной медикаментозной терапии.

Задача изобретения - повысить точность прогнозирования риска инфекционного осложнения ХОБЛ за счет определения в сыворотке крови концентрации цитокинов субпопуляций иммунных клеток типа Th17 - (IL-17, IL-21), типа Th1 - (IFNγ, TNFα) и определения их соотношения, по которому можно будет судить о риске осложнения. Этот способ позволит в более ранние сроки от начала заболевания подобрать патогенетически обоснованную системную терапию, адекватную фенотипу воспаления, предотвращая возможность инфекционного осложнения с прогрессированием заболевания.

Для решения поставленной задачи согласно способу прогнозирования инфекционного осложнения хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), включающему иммунологические исследования с определением концентрации определенных цитокинов в сыворотке крови, определяют концентрации IL-17, IL-21, IFNγ и TNFα и по величине расчетного значения отношения (IL-17+IL-21) : (IFNγ+TNFα) судят о риске инфекционного осложнения, при отношении, равном или меньшем (≤) чем 3,89 у.е., прогнозируют благоприятное течение ХОБЛ с низким риском инфекционного осложнения, а при отношении равном или большем (≥), чем 3,90 у.е. - прогнозируют неблагоприятное течение ХОБЛ с высоким риском инфекционного осложнения.

Согласно способу определяют способность иммунокомпетентных клеток (ИКК) вырабатывать основные регуляторные медиаторы системной воспалительной реакции, от которых зависит путь реализации иммунной защиты. Важно не только констатировать наличие воспаления, но и выяснить характер воспаления - инфекционное, аллергическое или их комбинация.

Преобладание секреции цитокинов IFNγ и TNFα определяет Th1-зависимый клеточный иммунный ответ.

Преобладание секреции цитокинов IL-17, IL-21 определяет Th17 инфекционно-зависимый иммунный ответ.

Субпопуляции Th1- и Th17-клеток находятся в конкурентных взаимоотношениях, а выделяемые ими цитокины ингибируют развитие клеток оппозитного типа.

По данным литературы 60% больных ХОБЛ, имеющих нейтрофильный фенотип воспаления, имеют тяжелое и некурабельное заболевание, чаще инфекционно-зависимой природы, которое приводит к повреждению эпителия бронхов с последующим развитием фиброза, эмфиземы и ремоделирования легких.

Способ осуществляется следующим образом.

У больного из локтевой вены в сухую пробирку берут кровь, центрифугируют пробирку при 3000 об/мин, отбирают сыворотку, иммуноферментным методом определяют в ней количественное содержание цитокинов IL-17, IL-21, IFNγ и TNFα; спектральный фотометрический анализ проводят с помощью специфических реактивов фирмы «Genzyme diagnostics» при длине волны 450 нм; выполняют расчет соотношения Th17/Th1=(IL-17+IL-21) : (IFNγ+TNFα).

Под наблюдением на условиях информированного добровольного согласия находилось 90 больных ХОБЛ, которые проходили обследование в клиническом отделении НИИ медицинской климатологии и восстановительного лечения (ВФ ДНЦ ФПД - НИИИМКВЛ). Из групп наблюдения были исключены пациенты с аллергическими, аутоиммунными и хроническими инфекционными заболеваниями.

Группу контроля составили 32 человека, не имеющие хронической бронхолегочной патологии и аллергических заболеваний, некурящие, с нормальной функцией внешнего дыхания, подтвержденной соответствующими клиническими и лабораторными методами обследования, сопоставимые по полу и возрасту с основной группой больных ХОБЛ. Бронхиальная проходимость оценивалась по показателям объема форсированного выдоха за 1-ю секунду (ОФВ₁) и форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), индекса ОФВ₁/ФЖЕЛ. За бронхиальную обструкцию принимались показатели ОФВ₁<80% и ОФВ₁/ФЖЕЛ<70%. Среди пациентов с ХОБЛ 18 человек имели легкую степень тяжести ХОБЛ (ОФВ₁ 79,6±2,1% и ОФВ₁/ФЖЕЛ 72,6±1,5%), средняя длительность заболевания у них была 9,7±2,3 года, средний возраст 56±1,2 лет. Показатели ОФВ₁ 58,2±4,1% и ОФВ₁/ФЖЕЛ 66,2±2,1%, соответствующие средней степени тяжести, имели 26 пациентов среднего возраста 59,2±2,9 лет с длительностью заболевания - 12,8±3,1 лет. Остальные 14 обследованных среднего возраста 62,8±4,1 года имели среднюю длительность заболевания 18,2±2,5 лет и тяжелое течение заболевания с показателями ФВД - ОФВ1 43,9±2,1%, ОФВ₁/ФЖЕЛ 57,3±2,1% от должной.

В результате анализа пациенты с легкой, средней и тяжелой ХОБЛ были разделены по группам в зависимости от активности цитокинов, характеризующих основные эффекторные T-клетки. В первой группе - пациенты, имеющие активность Th1 клеток, во второй - Th17. Были получены следующие результаты (табл.)

Среди больных ХОБЛ легкой степени тяжести преобладали пациенты, имеющие Th1 фенотип иммунного ответа (67%, p<0,05), соответственно 33%, этой группы (p<0,001) составили больные ХОБЛ с Th17 фенотипом воспаления.

У больных среднетяжелого течения ХОБЛ уровень секреции продуцирующих цитокинов распределялся по Th1 фенотипу у 46% (p<0,05) больных данной группы и по Th17 типу у 54% случаев соответственно.

В группе больных с тяжелым течением ХОБЛ у 72% больных выявлен Th17 фенотип воспаления (p<0,001) против 28% пациентов с Th1 фенотипом иммунного реагирования. Следовательно, у больных ХОБЛ с тяжелой степенью тяжести выявлено преобладание иммунного ответа по Th17-типу, который регулирует дифференцировку T-регуляторных клеток.

Таким образом, у пациентов с ХОБЛ разной степени тяжести изменения баланса цитокинов, характерных как для Th1-, так и для Th17-типов иммунного ответа, которые формируются за счет активации различных клеток-эффекторов: ответ по Th1-типу связан с активацией макрофагов и выработкой IFN-γ; при превалировании Th17-типа иммунного ответа активируются нейтрофилы, эпителиальные клетки и синтез IL-17, IL-21 [7, 8].

У пациентов с легким, стабильным течением заболевания и редкими обострениями ХОБЛ соотношение цитокинов-индукторов Th17/Th1 клеток меньше или равно (≤) 3,89 у.е.

У пациентов, имеющих высокий риск обострений, выраженные нарушения бронхиальной проходимости, обращало на себя внимание значительное преобладание цитокинов, свидетельствующих о девиации Th17 типа иммунного ответа, что отражалось на соотношении Th17/Th1 больше или равно (≥) 3,90 у.е.

Состояние, когда у пациентов с ХОБЛ преобладает Th17 инфекционно-зависимый тип иммунного воспаления, характеризуется выраженными нарушениями бронхиальной проходимости, рецидивирующим течением и высоким риском инфекционных осложнений заболевания.

Соотношение значений (IL-17+IL-21) / (IFNγ+TNFα) у пациентов с ХОБЛ можно рассматривать как критерий оценки инфекционного осложнения заболевания.

Таким образом, расчетная величина отношения (IL-17+IL-21) : (IFNγ+TNFα) цитокинов позволяет прогнозировать риск инфекционного осложнения ХОБЛ и при значении (IL-17+IL-21) : (IFNγ+TNFα) ≤3,89 y.e. прогнозируют благоприятное течение ХОБЛ без риска инфекционного осложнения, а при значении отношения ≥3,90 у.е. прогнозируют высокий риск инфекционного осложнения ХОБЛ.

Полученные выводы были проверены в результате динамического наблюдения пациентов с ХОБЛ в течение года. У пациентов, имеющих индукцию IL-17 и IL-21 на неблагоприятных для данного заболевания уровнях, отмечалось постоянное ухудшение функции внешнего дыхания, плохо корригирующееся адекватным и правильно выполняемым лечением с частыми бактериальными осложнениями.

Пример 1. Больная Д, 64 года, поступила в клиническое отделение НИИ медицинской климатологии и восстановительного лечения с жалобами на продуктивный кашель со слизистой и слизисто-гнойной мокротой, одышку смешанного характера при незначительной физической нагрузке, дистанционные хрипы в ночное время. Из анамнеза: вышеуказанные жалобы беспокоят в течение 11 лет, необходимого лечения не получает, периодически принимает сосательные таблетки, смягчающие кашель. Последние 3 года вышеуказанные жалобы беспокоят 3-4 раза в год с длительностью обострения более месяца, отмечает подверженность острым респираторным вирусным заболеваниям. При объективном осмотре: состояние удовлетворительное, кожные покровы бледно-розовые. Перкуторно над легкими коробочный звук, аускультативно ослабление дыхания. ЧД 19 в 1 мин, ЧСС 72 в 1 мин, АД 130/70 мм рт.ст., ОФВ₁ 58% и ОФВ₁/ФЖЕЛ 71%. По остальным органам и системам без патологических особенностей. Пациентке проведено обследование по предлагаемой методике. Получены следующие результаты: уровень IL-17=557,23 пг/мл, IL-21=187,90 пг/мл, IFNγ=132,80 пг/мл, TNFα=41,3 пг/мл. Согласно результатам обследования рассчитано соотношение (IL-17+IL-21) : (IFNγ+TNFα)=4,3 y.e. Сделано заключение о неблагоприятном характере течения заболевания с риском инфекционного осложнения.

Больной Д. было назначено лечение: длительно действующий антихолинергический препарат (тиотропия бромид 18 мкг в сутки ингаляционно) на постоянное применение, а после бактериологического исследования мокроты на микрофлору и чувствительность к антибиотикам - антибиотик цефалоспоринового ряда (цефиксим 400 мг в сутки) на 10 дней. Динамическое наблюдение было проведено через 4 месяца, все это время пациентка отмечала улучшение состояния, повышение толерантности к физической нагрузке, уменьшение кашля и мокроты, обострения заболевания в течение этого времени не было. При анализе показателей, позволяющих оценить бронхиальную проходимость, ОФВ₁ составил 64% и ОФВ₁/ФЖЕЛ - 75%, что свидетельствует о нарушении бронхиальной проходимости с улучшением спирометрических показателей в динамике на фоне проводимого патогенетически оправданного лечения.

Пример 2. Больной Б., 48 лет, поступил в клиническое отделение НИИ медицинской климатологии и восстановительного лечения с жалобами на редкий малопродуктивный кашель, одышку смешанного характера при незначительной физической нагрузке. Из анамнеза: вышеуказанные жалобы беспокоят в течение 7 лет, необходимого лечения не получает, периодически принимает ипратропия бромид 21 мкг в сочетании с фенотеролагидробромидом 50 мкг в виде дозированного аэрозольного ингалятора по 2 дозы по потребности. Последние 2 года снизилась толерантность к физическим нагрузкам, применяемое лечение стало малоэффективным. При объективном осмотре: состояние удовлетворительное, кожные покровы бледно-розовые. Перкуторно над легкими легочный звук, аускультативно жесткое дыхание. ЧД 19 в 1 мин, ЧСС 78 в 1 мин, АД 110/70 мм рт.ст., ОФВ₁ 62% и ОФВ₁/ФЖЕЛ 71%. По остальным органам и системам без патологических особенностей. Пациенту проведено обследование по предлагаемой методике. Получены следующие результаты: уровень IL-17=348,60 пг\мл, IL-21=45,14 пг/мл, IFNγ=161,90 пг/мл, TNFα=52,90 пг/мл. Расчетный показатель, соответствующий (IL-17+IL-21) : (IFNγ+TNFα)=1,8 у.е., позволил сделать заключение о благоприятном характере течения заболевания без риска инфекционного осложнения.

Больному Б. было назначено лечение: длительно действующий антихолинергический препарат (тиотропия бромид 18 мкг в сутки ингаляционно) на постоянное применение. Динамическое наблюдение было проведено через 4 месяца, все это время пациент отмечал улучшение состояния, повышение толерантности к физической нагрузке, уменьшение кашля. При анализе показателей, позволяющих оценить бронхиальную проходимость, ОФВ₁ составил 66% и ОФВ₁/ФЖЕЛ - 73%, что свидетельствует о среднем нарушении бронхиальной проходимости с улучшением спирометрических показателей в динамике на фоне проводимого патогенетически оправданного лечения.

Пример 3. Больная Ш., 62 года, поступила в клиническое отделение НИИ медицинской климатологии и восстановительного лечения с жалобами на продуктивный кашель со слизистой мокротой, одышку смешанного характера при незначительной физической нагрузке, дистанционные хрипы в ночное время. Из анамнеза: вышеуказанные жалобы беспокоят в течение 12 лет, необходимого лечения не получает, периодически принимает сальбутамол по 2 дозы при необходимости и грудной сбор от кашля с минимальным клиническим эффектом. Последние 4 года вышеуказанные жалобы беспокоят практически круглогодично. При объективном осмотре: состояние удовлетворительное, кожные покровы бледно-розовые. Перкуторно над легкими коробочный звук, аускультативно ослабление дыхания. ЧД 20 в 1 мин, ЧСС 72 в 1 мин, АД 130/70 мм рт.ст., ОФВ₁ 52% и ОФВ₁/ФЖЕЛ 67%. По остальным органам и системам без патологических особенностей. Пациентке проведено обследование по предлагаемой методике. Получены следующие результаты: уровень IL-17=457,80 пг/мл, IL-21=207,20 пг/мл, IFNγ=112,40 пг/мл, TNFα=54,30 пг/мл. Согласно расчетному значению (IL-17+IL21) : (IFNγ+TNFα)=3,98 у.е. сделано заключение о неблагоприятном характере течения заболевания с риском инфекционного осложнения.

Больной Ш. было назначено лечение: длительно действующий антихолинергический препарат (тиотропия бромид 18 мкг в сутки ингаляционно), длительно действующий β2 агонист - индакатерол 194 мкг 1 раз в день на постоянное применение и антибиотик группы макролидов (кларитромицин 500 мг 2 раза в сутки) на 10 дней. Динамическое наблюдение было проведено через 4 месяца, все это время пациентка отмечала улучшение состояния, уменьшение интенсивности одышки, повышение работоспособности, повышение толерантности к физической нагрузке, уменьшение кашля и мокроты, обострения заболевания в течение этого времени не было. При анализе показателей, позволяющих оценить бронхиальную проходимость, ОФВ₁ составил 56% и ОФВ₁/ФЖЕЛ - 69%, что свидетельствует о среднем нарушении бронхиальной проходимости с улучшением спирометрических показателей в динамике на фоне проводимого патогенетически оправданного лечения.

Таким образом, величина отношения (IL-17+IL-21) : (IFNγ+TNFα) является важным, не имеющим противопоказаний, достоверным, информативным и ускоренным диагностическим критерием для прогноза инфекционного осложнения заболевания. Позволяет прогнозировать неблагоприятное течение заболевания, своевременно и качественно назначить лечение, предотвращая прогрессирование бронхиальной обструкции.

Техническим результатом является повышение точности прогноза риска инфекционного осложнения за счет использования в качестве критерия риска расчетной величины соотношений цитокинов (IL-17+IL-21) и (IFNγ+TNFα) в сыворотке крови, что позволяет в более ранние сроки от начала заболевания подобрать патогенетически обоснованную системную терапию, адекватную фенотипу воспаления; предотвращается возможность инфекционного осложнения и прогрессирования заболевания.

ЛИТЕРАТУРА

1. Всемирная организация здравоохранения. Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) // Информационный бюллетень. - 2011. - №315. URL: http://www.who.int.mediacentre.factsheets.fs315.ru.

2. Авдеев C.H. Определение клинических фенотипов хронической обструктивной болезни легких - новый подход к терапии заболевания // Терапевтический архив. - 2011. - №3. - С. 66-74.

3. Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Diseases. Global Strategy for the Diagnosis, Management and Prevention of Chronic Obstructive Pulmonary Disease (Revised 2011). Глобальная стратегия диагностики, лечения и профилактики хронической обструктивной болезни легких. Пересмотр 2011 г. Перевод с англ. под ред. А.С. Белевского. М.: Российское респираторное общество, 2012, 80 с.

4. ПАТ. 2285264 RU, МПК C2, G01N 33/68, G01N 33/53. Способ ранней неинвазивной диагностики процессов ремоделинга бронхов при хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) у мужчин // Л.А Степанищева, С.H Теплова, Г.Л. Игнатова. - Опубл. 10.10.2006. Бюл. №28.

5. Калинина Е.П., Лобанова Е.Г., Антонюк М.В. Иммунометаболические фенотипы хронической обструктивной болезни легких у мужчин // Медицинская иммунология. 2014. №4. Т. 16. С. 375-380.

6. ПАТ. 2370773 RU, МПК 7, C01N 33/53. Способ прогноза прогрессирования хронической обструктивной болезни легких / Е.П. Калинина, Е.Г. Лобанова, Е.М. Иванов. - Опубл. 20.10.2009. Бюл. №29.

7. Afzali В., Lombardi G., Lecher R.I., Lord G.M. The role of T helper 17 (Th17) and regulatory T cells (Treg) in human organ transplantation and autoimmune disease. J. Clinical and Experimental Immunology, 2007, vol. 148, pp. 32-46.

8. Annuziato F., Cosmi L., Santarlasci V. et al. Phenotypic and functional features of human Th17 cells. J. Exp. Med., 2007, vol. 204, pp. 1849-1861.

Способ прогнозирования инфекционного осложнения хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), включающий иммунологические исследования с определением концентрации определенных цитокинов в сыворотке крови, отличающийся тем, что определяют концентрации интерлейкина 17 (IL-17), интерлейкина 21 (IL-21), гамма-интерферона (IFNγ) фактора некроза опухоли-альфа (TNFα) и по величине расчетного значения отношения (IL-17 + IL-21) : (IFNγ + TNFα) судят о риске инфекционного осложнения; при отношении, равном или меньшем (≤) чем 3,89 у.е., прогнозируют благоприятное течение ХОБЛ с низким риском инфекционного осложнения, а при отношении, равном или большем (≥) чем 3,90 у.е., прогнозируют неблагоприятное течение ХОБЛ с высоким риском инфекционного осложнения.