В гуманной медицине на протяжении уже многих десятилетий активно используются маркеры воспаления. Ни одно отделение интенсивной терапии не может представить себе ежедневную рутину без анализа крови на С-реактивный белок (ЦРБ) и исследования уровня прокальцитонина в крови, которое приобрело особую значимость в условиях пандемии COVID-191. Следуя по пути коллег-медиков, зарубежные ветеринарные специалисты также уделяют большое внимание проведению исследований в этой области и уже давно ввели в практику серийные исследования маркеров воспаления. В то же время в отечественной ветеринарной практике исследование белков острой фазы используется в основном в неврологии и ортопедии для дифференциальной диагностики системных воспалительных патологий2, однако в практике врачей интенсивной терапии оно остается недооцененным. Тем временем целесообразность его проведения давно доказана рядом исследований и подтверждается многолетней практикой.
Концентрации белков острой фазы воспаления повышаются у животных с множеством различных заболеваний, что имеет очень низкую диагностическую специфичность и не позволяет использовать данное исследование в качестве основного диагностического теста для выявления конкретного заболевания. Тем не менее белки острой фазы обладают очень высокой чувствительностью при обнаружении многих воспалительных и инфекционных заболеваний, которые влияют на состояние пациента, и могут быть особенно полезными на субклинической стадии заболеваний. Как резюмировал Джойс Кент (Joyce Kent), АРР (англ. acute phase proteins) быстро и точно демонстрируют наличие инфекционных и воспалительных состояний, но, к сожалению, не их причину3. Также АРР могут использоваться для оценки эффективности подобранной антибиотикотерапии при бактериальной пневмонии у собак и могут являться критерием для их отмены.
В каскаде реакций системного воспалительного ответа можно выделить множество различных веществ-маркеров, однако в клинической практике по коммерческим и иным соображениям применяются лишь некоторые из них.
Начать обсуждение можно с простого маркера, которым каждый из нас однажды пользовался, а именно интерпретация лейкоформулы4. Сразу стоит сказать о том, что интерпретировать необходимо исключительно абсолютные значения, поскольку интерпретация относительных значений может направить по ложному диагностическому пути и не отражать действительность.
При расшифровке лейкоформулы мы обращаем особое внимание на появление в крови незрелых форм (палочкоядерных нейтрофилов, метамиелоцитов и миелоцитов), что принято называть сдвигом ядра влево. О сдвиге влево говорят при превышении количества палочкоядерных нейтрофилов более 1,0 × 109/л, что характерно для острых воспалительных процессов. Менее выраженный сдвиг влево (0,3–1,0 × 109/л) характерен для хронических и гранулематозных процессов. Различают регенеративный и дегенеративный сдвиг ядра влево. При регенеративном сдвиге в крови преобладают зрелые нейтрофилы, он оценивается как адекватный ответ костного мозга на поражающее воздействие. При дегенеративном сдвиге ядра влево количество незрелых нейтрофилов превышает зрелые, а общее число лейкоцитов находится в пределах нормы или снижено.
Дегенеративный сдвиг указывает на острый воспалительный процесс, который превышает способность костного мозга обеспечить потребность в зрелых нейтрофилах. В начале воспалительного процесса возникают нейтрофильный лейкоцитоз и выраженный сдвиг ядра влево. По мере истощения сегментоядерных нейтрофилов, существовавших в депо созревания и хранения костного мозга, происходит выделение палочкоядерных нейтрофилов и метамиелоцитов. Спустя некоторое время миелоидная гиперплазия в костном мозге увеличивает выработку нейтрофилов. Также увеличивается выход в кровь зрелых клеток и уменьшается тяжесть сдвига влево. При стабилизации тканевого воспаления на устойчивом низком уровне костный мозг должен достичь достаточной скорости выработки нейтрофилов, чтобы большая их часть могла созревать до выделения в циркулирующее русло. Таким образом, при хроническом воспалительном процессе лейкоцитоз не наблюдается, а сдвиг влево незначительный или отсутствует. Хроническое воспаление сложно выявить посредством проведения общего анализа крови.
Если потребность в нейтрофилах очень сильная, в костном мозге может наблюдаться гиперплазия гранулоцитарного ростка, не находя отражения в виде нейтрофилии в периферической крови. Например, при пиометре у собак могут встречаться нормальное или слегка повышенное количество лейкоцитов и умеренный (до сильного) сдвиг лейкоцитарной формулы влево. После операции у таких животных может возникнуть рикошетная нейтрофилия, отражающая степень нейтрофилии гранулоцитарного ростка. Как правило, требуется около недели, чтобы профиль крови у таких собак вернулся к норме.
Стойкая нейтрофилия должна исследоваться на наличие очага хронического воспаления, абсцесса, некроза и опухоли. В таких случаях рекомендуется тщательно исследовать суставы (полиартриты), ЦНС (менингиты), сердечно-сосудистую систему (эндокардит) и желудочно-кишечный тракт (язвенные поражения).
Белки острой фазы воспаления5
К белкам острой фазы (АРР) относятся белки, концентрация которых увеличивается в сыворотке более чем на 25% в ответ на воздействие воспалительных цитокинов (ИЛ-1, ИЛ-6, TNFα). Ответ белков острой фазы относят к врожденным механизмам иммунной системы, белки острой фазы играют роль в опосредовании таких системных эффектов, как лихорадка, лейкоцитоз, повышение уровня кортизола, снижение уровня тироксина, снижение уровня сывороточного железа и многие другие. Их можно разделить на две основные группы: положительные (увеличение концентрации в сыворотке) и отрицательные (уменьшение концентрации в сыворотке). Среди множества белков, используемых в научных целях, можно выделить несколько таких, которые действительно применяются в клинической практике (табл. 1).
Положительные белки острой фазы разделяют на главные, умеренные и малые.
Главные положительные белки острой фазы воспаления присутствуют в сыворотке здоровых животных в низких концентрациях (зачастую < 0,1 мкг/дл), которые при воздействии провоспалительной стимуляции увеличиваются более чем в 100–1000 раз, достигая своего пика спустя 24–48 часов после воздействия поражающего фактора, а затем быстро снижаются. Примером главного положительного белка острой фазы воспаления у животных является сывороточный амилоид А.
Умеренные белки острой фазы воспаления присутствуют в крови здоровых животных, но их концентрации увеличиваются при стимуляции в 5–10 раз, достигая пиковых значений примерно через 48–72 часа после повреждения. Вслед за тем их концентрации снижаются медленнее по сравнению с основными АРР.
Концентрации малых белков острой фазы воспаления увеличиваются всего на 50–100% по сравнению с уровнем покоя и делают это более длительно и плавно.
С-реактивный белок (СРБ) является основным белком острой фазы воспаления у собак, который синтезируется в печени. Концентрация СРБ у здоровых собак довольно низкая, но быстро и существенно увеличивается (более чем в 50 раз) в ответ на острое воспаление и также быстро уменьшается с нейтрализацией воспаления. Именно по этой причине для диагностики разрешения или ухудшения воспалительного синдрома может быть полезен серийный мониторинг. Белки острой фазы считаются частью врожденного иммунного ответа и обладают антибактериальным действием. СРБ способен связываться с тейхоевой кислотой (также известной как С-полисахарид) в бактериальной клеточной стенке пневмококка, в результате чего активирует классический путь комплемента (C1q), приводя к бактериальной опсонизации, что способствует клиренсу фагоцитами. Он также связывается с другими лигандами, включая фосфатидилхолин, мембранные липиды и ДНК в поврежденных клетках5.
Собакам при различных состояниях, сопровождающихся синдромом системного воспалительного ответа (ССВО), серийные исследования СРБ в условиях ОРИТ могут быть полезны для дифференциальной диагностики, при оценке эффективности назначенной терапии (в том числе антимикробной терапии при различных септических состояниях), а также для прогнозирования исходов заболеваний (в случаях острого панкреатита, лептоспироза и многих других бактериальных и асептических патологий).
S. J. Viitanen с соавторами доказали, что СРБ является отличным диагностическим маркером, позволяющим дифференцировать бактериальную пневмонию и другие острые и хронические легочные заболевания (график 1)6. Четырьмя годами позже примерно тем же составом авторов было опубликовано проспективное исследование, согласно которому СРБ наравне с другими маркерами острой фазы воспаления рассматривался как маркер оценки эффективности назначенной терапии и продемонстрировал убедительные результаты (график 2)7. В этом же исследовании у пациентов, находящихся в более тяжелом состоянии (длительность госпитализации превышала 2 дня), определялся значительно более высокий уровень ЦРБ (график 3)7.
В другом литературном источнике8 была опубликована любопытная информация, доказывающая значимость данного исследования для дифференциальной диагностики разрыва желчного пузыря у собак с мукоцеле. При отсутствии параллельного УЗ-исследования однократный анализ СРБ обладает высокой чувствительностью (100%), но достаточно низкой специфичностью (67%) и точностью (78%), в то время как вкупе с УЗ-исследованием чувствительность по-прежнему составляет 100%, а специфичность и точность достигают 93% и 96% соответственно.
Сывороточный амилоид А (англ. serum amyloid A; SAA) представляет собой белок острой фазы воспаления и альфа-глобулин, который вырабатывается в печени в ответ на воздействие воспалительных цитокинов. Он считается основным белком острой фазы воспаления у всех домашних животных, за исключением свиней. Его концентрация, так же как и концентрация СРБ, достаточно быстро снижается после устранения воспаления, что делает измерение SAA полезным инструментом для мониторинга воспалительного процесса у отдельно взятого пациента5.
Как было сказано выше, сывороточный амилоид А вырабатывается в печени и является высококонсервативным классом белка у различных видов животных. Он действует как воспалительный и иммуномодулирующий белок, индуцируя секрецию воспалительных цитокинов, хемотаксис нейтрофилов и тучных клеток и модулируя иммунные ответы через инфламмасомы. Сывороточный амилоид А опосредует эти эффекты, связываясь с несколькими рецепторами на клетках, включая Toll-подобные рецепторы (2 и 4), CD36 (рецептор-мусорщик) и рецептор АДФ (P2X7). SAA также участвует в метаболизме и транспорте липидов, а у людей циркулирует в связанном виде с липопротеинами высокой плотности. Хотя печень является основным местом синтеза SAA, его внепеченочная продукция также происходит (например, в легких, молочной железе, матке, желудочно-кишечном тракте) на основе экспрессии мРНК в тканях9.
В ряде опубликованных исследований сообщается о практической целесообразности проведения анализа SAA у собак и кошек с сепсисом10,11,19.
С целью мониторинга при лечении собак можно использовать исследование на определение концентрации С-реактивного белка в сыворотке крови (СРБ). В то же время определение уровня SAA у кошек становится практически незаменимым маркером сепсиса, особенно с учетом отсутствия диагностической значимости подсчета общего количества лейкоцитов в данной популяции, что в том числе затрудняет оценку по шкале SIRS.
Также опубликованы отдельные исследования, подтверждающие целесообразность серийных измерений SAA в раннем послеоперационном периоде с целью мониторинга септических мягкотканных осложнений после хирургических вмешательств по поводу пиометры у собак11. Есть основания полагать, что серийные исследования данного маркера могут быть полезными и при оценке развития послеоперационных септических осложнений в других органах и системах органов у животных.
Прокальцитонин – прогормон кальцитонина, ставший одним из самых перспективных биомаркеров бактериального сепсиса у людей. Прокальцитонин высвобождается в ответ на выделение микробных токсинов и специфических провоспалительных медиаторов, его концентрация повышается сразу после воздействия инфекционного стимула (в течение 4–12 часов).
Несколько испытаний и метаанализов подтвердили клиническую ценность ПКТ для диагностики бактериального сепсиса у людей в критическом состоянии. Кроме того, было продемонстрировано, что ПКТ позволяет надежно оценивать прогноз и определять степень тяжести сепсиса.
Более высокие концентрации циркулирующего ПКТ были определены у людей с синдромом полиорганной недостаточности (СПОН) по сравнению с людьми без органной дисфункции. Несмотря на то что прогностическое значение однократного измерения ПКТ остается неясным, стойко повышенные концентрации ПКТ во время госпитализации связаны с повышенной смертностью у людей с тяжелым течением сепсиса, септическим шоком и СПОН.
Потенциальная ценность мониторинга кинетики ПКТ была продемонстрирована недавним многоцентровым исследованием группы людей12, в ходе которого значительное увеличение смертности было выявлено у пациентов с уровнем ПКТ, не снижающимся к четвертому дню более чем на 80% от исходного уровня. И наоборот, концентрация ПКТ снижается в фазу выздоровления, когда достигается инфекционный контроль. Таким образом, серийный мониторинг ПКТ может помочь как на этапе начала проведения антибиотикотерапии, так и на этапе перехода к деэскалационной стадии либо стадии отмены противомикробных препаратов, тем самым ограничивая их необоснованное назначение и сокращая продолжительность их приема.
В ветеринарной практике о рутинном применении прокальцитонина в качестве маркера острой фазы воспаления заговорили совсем недавно. Наиболее качественные исследования, согласно базе данных PubMed, датируются 2018–2022 гг.13,14,15, в то время как СРБ (согласно тому же источнику) начал активно вводиться в практику начиная с 2003 года.
По результатам самого крупномасштабного (на данный момент) исследования предполагается, что прокальцитонин может быть многообещающим прогностическим биомаркером как при первоначальной оценке у собак с сепсисом, так и в серийном исследовании13, при этом была выявлена выраженная корреляция между клиренсом уровня ПКТ в первые 24 часа и смертностью (график 4). Также более высокая концентрация прокальцитонина в группе собак с сепсисом наблюдалась у пациентов с развившимся СПОН и септическим шоком (график 5).
Применение ПКТ в качестве маркера острой фазы воспаления у кошек ограничено всего одним исследованием15, которое автору статьи представляется очень любопытным. В то время как базовый уровень прокальцитонина в крови у здоровых людей находится ниже порога обнаружения (< 10 пг/мл), для здоровых кошек медиана уровня ПКТ составляет 286 пг/мл, а для кошек с бактериальным сепсисом – 426 пг/мл. Согласно диаграмме размаха, разница в уровнях ПКТ у здоровых и септических пациентов-кошек кажется более очевидной, чем в описанных выше исследованиях с участием собак.
В будущих исследованиях было бы полезно оценить диагностическую и прогностическую полезность исследования ПКТ в сравнении с другими биомаркерами с целью выработки терапевтических стратегий, основанных на биомаркерах.
Альбумин представляет собой глобулярный белок. Он синтезируется в печени и катаболизируется в различных тканях, где впоследствии поглощается путем пиноцитоза. Поглощение и деградация облегчаются, если белок структурно модифицирован.
Альбумин вносит основной вклад в коллоидное осмотическое давление плазмы. Он служит белком-носителем для многих нерастворимых органических веществ и лекарственных средств. Будучи более анионным (отрицательно заряженным при физиологическом рН) он также транспортирует положительно заряженные минералы, такие как кальций, магний, цинк и медь. Помимо того, что альбумин является транспортером молекул, он обладает антиоксидантным эффектом за счет поглощения активных форм кислорода, а также связывания свободной меди, которая действует как окислитель. Альбумин не содержит углеводов и не запасается в гепатоцитах. Период его полураспада в плазме различается в зависимости от вида (например, у людей он составляет 19 дней и имеет тенденцию увеличиваться с размером тела, а у собак – 6–7 дней). Альбумин может перемещаться во внесосудистое пространство непосредственно через межклеточные промежутки (например, синусоидальный эндотелий в печени) либо через эндотелий с помощью рецепторов. Попадая во внесосудистое пространство, альбумин поглощается лимфатической системой и транспортируется обратно в системный кровоток. Небольшое его количество содержится в жидкостях организма (например, в поте и моче < 1 мг/дл).
Реакция острой фазы воспаления инициируется в ответ на травму, воспаление, неоплазию и т. д. и включает в себя высвобождение цитокинов (ИЛ-1, ИЛ-6, ФНОα) из макрофагов. Эти цитокины воздействуют на регуляторные участки генов гепатоцитов, что приводит к повышению регуляции транскрипции белков-реагентов острой фазы (фибриноген, сывороточный амилоид А, СРБ, гаптоглобин) и снижению регуляции транскрипции других белков, включая альбумин (так называемый отрицательный белок острой фазы). К тому же в развитии гипоальбуминемии может играть роль повышенная деградация альбумина путем окисления.
В момент острой фазы воспаления снижается соотношение А:Г вследствие сочетания низкого уровня альбумина и высоких концентраций глобулинов (за счет увеличения альфа-глобулинов)5.
В проспективном исследовании16 с участием 116 собак, поступивших в центр неотложной помощи, животные с синдромом системного воспалительного ответа и с локализованным воспалением имели значительно более низкие концентрации альбумина (19 ± 5 г/л и 25 ± 4 г/л соответственно), чем клинически здоровые собаки-доноры (32 ± 3 г/л). Низкие концентрации альбумина обладали хорошей дискриминационной способностью между воспалением (системным и локализованным) и отсутствием воспаления (область под ROC 0,991–0,992) и между локализованным и системным воспалением (область под кривой 0,834), работая лучше, чем другие маркеры воспаления. Повышенная деградация альбумина может также играть роль в гипоальбуминемии, особенно если молекула альбумина изначально изменена (например, путем окисления).
Заключение
Преимущества практического применения анализа АРР были описаны в большом количестве научных работ, опубликованных в последние несколько лет. Однако клиническое применение АРР в рутинной практике мелких животных пока не получило широкого распространения из-за практических ограничений. На данный момент отсутствует достаточное количество исследований чувствительности АРР для диагностики многих конкретных заболеваний.Автор статьи полагает, что будущее анализа АРР в условиях ветеринарных отделений интенсивной терапии заключается в использовании его в комплексе с другими диагностическими методиками для дифференциации острых бактериальных инфекций, прогнозирования септических осложнений, а также с целью оценки динамики назначенного ранее лечения.
Список литературы:
- Yue Shen, Cheng Cheng, Xue Zheng, Yuefei Jin, Guangcai Duan, Mengshi Chen, Shuaiyin Chen. Elevated Procalcitonin Is Positively Associated with the Severity of COVID-19: A Meta-Analysis Based on 10 Cohort Studies. Medicina (Kaunas), 2021 Jun 9;57(6):594.
- Албул А. В. Стероид-зависимый менингит-артериит (SRMA). «Ветеринарный Петербург», №4.2016.
- Joyce Kent. Acute phase proteins: Their use in veterinary diagnosis. Br Vet J.1992 Jul-Aug; 148(4):279-82.
- Шишканова С. В. Интерпретация лейкограммы. Нейтрофилия и нейтропения. Лейкемоидные реакции. «Ветеринарный Петербург», №2. 2012.
- «eClinPath, an online textbook on Veterinary Clinical Pathology». Cornell University College of Veterinary Medicine. Ссылка
- Viitanen S.J., Laurila H.P., Lilja-Maula L.I.,. Melamies M.A, Rantala, M. Rajamäki M.M. Serum C-Reactive protein as a diagnostic biomarker in dogs with bacterial respiratory diseases. J Vet. Intern Med. 2014 Jan-Feb;28(1):84-91.
- S.J. Viitanen, A.K. Lappalainen, M.B. Christensen, S. Sankari and M.M. Rajamäki The Utility of Acute‐Phase Proteins in the Assessment of Treatment Response in Dogs With Bacterial Pneumonia. J Vet Intern Med.2017 Jan; 31(1):124-133.
- Makoto Asakawa, Mayuko Fukuzawa, Midori Goto Asakawa, James A Flanders. Preoperative serum C-reactive protein concentration can be used to detect gallbladder rupture in dogs with gallbladder mucocele. Am J Vet Res..2021 Nov 10; 83(1):23-32.
- Lise C Berg, Preben Dybdahl Thomsen, Pia Haubro Andersen, Henrik Elvang Jensen, Stine Jacobsen. Serum amyloid A is expressed in histologically normal tissues from horses and cattle. 2011 Nov 15;144(1-2):155-9
- Roberta Troìa, Marta Gruarin, Armando Foglia, Chiara Agnoli, Francesco Dondi, Massimo Giunti. Serum amyloid A in the diagnosis of feline sepsis. J Vet Diagn Invest. 2017 Nov; 29(6):856-859.
- R Dabrowski, K Kostro, U Lisiecka, M Szczubiał, L Krakowski. Usefulness of C-reactive protein, serum amyloid A component, and haptoglobin determinations in bitches with pyometra for monitoring early post-ovariohysterectomy complications. Theriogenology. 2009 Sep 1;72(4):471-6.
- Schuetz P, Birkhahn R, Sherwin R, Jones AE, Singer A, Kline JA, Runyon MS, Self WH, Courtney DM, Nowak RM, et al. Serial Procalcitonin predicts mortality in severe Sepsis patients: results from the multicenter Procalcitonin Monitoring Sepsis (MOSES) study. Crit Care Med. 2017; 45:781–9.
- Roberta Troia, Massimo Giunti and Robert Goggs.Plasma procalcitonin concentrations predict organ dysfunction and outcome in dogs with sepsis. BMC Vet Res. 2018; 14(1):111.
- Robert Goggs, Matthew Milloway, Roberta Troia, Massimo Giunti. Plasma procalcitonin concentrations are increased in dogs with sepsis, 2018
- Jae-Geum Cho, Ye-In Oh.,Kun-Ho Song and Kyoung-Won Seo. Evaluation and comparison of serum procalcitonin and heparin-binding protein levels as biomarkers of bacterial infection in cats, 2020.
- Carlos Torrente, Edgar G Manzanilla, Luis Bosch, Laura Fresno, Montserrat Rivera Del Alamo, et al. Plasma iron, C-reactive protein, albumin, and plasma fibrinogen concentrations in dogs with systemic inflammatory response syndrome. J Vet Emerg Crit Care (San Antonio). 2015 Sep-Oct; 25(5):611-9.
- Erica Behling‐Kelly, Carol E. Haak, Patrick Carney, Jessica Waffle, Kelly Eaton, Robert Goggs. Acute phase protein response and changes in lipoprotein particle size in dogs with systemic inflammatory response syndrome, 2022.
- Robert Goggs, corresponding author Sarah N. Robbins, Denise M. LaLonde‐Paul, and Julie M. Menard . Serial analysis of blood biomarker concentrations in dogs with pneumonia, septic peritonitis, and pyometra. J Vet Intern Med. 2022 Mar;36(2):549-564.
- Supranee Jitpean, corresponding author Ann Pettersson, Odd V Höglund, Bodil Ström Holst, Ulf Olsson, and Ragnvi Hagman. Increased concentrations of Serum amyloid A in dogs with sepsis caused by pyometra, 2014.
vetpeterburg