Цитокины в прогнозировании послеоперационных осложнений при искусственном и вспомогательном кровообращении (стр. 3 )

Таблица 4.

Иммунологические параметры фазы СВР, активации инфекции и развития ПОН

Тип патологии	Иммунологические параметры
Системная воспалительная реакция	IL-1b, IL-6, IL-8, TNF-a Оксидазная активность нейтрофилов Продукция HLA DR АГ моноцитами
Активация инфекции	Тh-2, IgМ, В-лимфоциты, CD 11b+кл., >TNF-a®>IL-6
Развитие ПОН	Т-клеточная иммуносупрессия, инактивация моноцитов, снижение рецепции к IL-2, повышение IL-6, TNF-a

иммунологического мониторинга и направленность иммуномодулирующей терапии при двухэтапной трансплантации сердца.

II. Оценка цитокинового статуса у кардиохирургических и трансплантологических больных с клиническими проявлениями полиорганной недостаточностии и септических осложнений (второй этап исследований).

На втором этапе исследована сопряженность между цитокинами иммунной системы и параметрами клинического статуса и обоснована возможность использования цитокинов для прогнозирования послеоперационных осложнений.

2.1.  Клинико-иммунологический статус у кардиохирургических и трансплантологических больных при осложненном послеоперационном течении.

Проведение проспективного контролируемого изучения состояния клинического статуса у 40 кардиохирургических и трансплантологических больных с использованием шкалы SOFA (рис.2.1.А) независимо от диагноза уже на 1-3 сутки после операции выявило нарушение функций практически всех основных органных систем, особенно иммунной системы. Эти нарушения указывали на выраженность проявлений СПОН и сопутствующей ему общей воспалительной реакции, более выраженной при развитии полиорганной недостаточности, чем у больных с органными дисфункциями (рис.2.1.В).

* - <0,05 при межгрупповом сравнении, ^ - p<0,05 по сравнению с донорами

Рис. 8. Выраженность полиорганных нарушений (А) и количественные показатели СВР (В) у больных с осложненным ранним послеоперационным периодом

Суммарный балл по шкале SOFA у больных со СПОН (n=25) был выше (p<0,05), чем у больных со СПОД (n=,8±0,5 и 7,7±0,3 баллов соответственно).

Для оценки системного воспаления бактериальной этиологии, наряду с определением СРБ и ЛИИ, использовался высокоспецифичный маркер - прокальцитонин (ПКТ). В группе больных со СПОД только в 5% случаев тест на ПКТ был положительным и не превышал 10 нг/мл. У 28% больных группы содержание ПКТ в сыворотке крови было выше 0,5 нг/мл, у 7% - превышал 10 нг/мл, что указывало на развитие инфекционных осложнений в раннем послеоперационном периоде.

2.2.  Оценка цитокинового статуса и прогностического значения цитокиновых параметров у кардиохирургических и трансплантологических больных с осложненным послеоперационным периодом.

Сравнительный анализ содержания цитокинов разных групп у здоровых доноров и больных с осложненным послеоперационным течением до и после комплексного лечения представлен в табл. 5 и 6.

Комплексная оценка сывороточных уровней 13 основных цитокинов традиционным иммуноферментным анализом (IL-1Rа и G-CSF) и Bio-Plex-технологией, показала, что в отличие от здоровых доноров у 25 больных со СПОН, тяжелым сепсисом и септическим шоком отмечался достоверно более высокий уровень противовоспалительных цитокинов IL-1Rа и IL-10 (p<0,05).

Кроме того, у этих больных регистрировалось значительное увеличение концентрации мультифункционального цитокина IL-6, который, как известно, на начальных этапах септического процесса вместе с IL-1β индуцирует острофазный ответ, но в последующем в большей степени проявляет свои противовоспалительные и иммуносупрессорные свойства.

Таблица 5.

Сывороточные уровни про - и противовоспалительных цитокинов у больных с осложненным послеоперационным периодом до и после комплексной терапии (n=25)

Осложнения	Провоспалительные цитокины	Противо-воспалительные цитокины
IL-6 (пг/мл)	IL-8 (пг/мл)	TNF-α (пг/мл)	IL-1Ra (пг/мл)
До	После	До	После	До	После	До	После
СПОН (n=10)	60 ^ 51-73	55 ^ 10-188	38 ^ 34-47	697 * ^ 81-2153	1,3 ^ 0-2,3	4,5 * ^ 0,4-11	310 ^ 240-420	168 * 150-330
СПОН + сепсис (n=8)	75 ^ 62-87	63 ^ 15-160	108^ 64-139	1343 * ^ 89-4366	1,6 1,1-2	5,6 * 0,9-6,1	427 ^ 350-570	220 * 145-260
СПОН + сепсис + септ. шок (n=7)	110 ^ 87-134	310 * ^ 163-859	118 76-154	1250 *	2,8 2,4-3,5	4,3 1,5-9,6	1340 ^	876 * ^
Доноры (n=20)	3,3 (2,8-4,5)	1,8 (1,4-2,2)	18 (16-21)

* - <0,05 при межгрупповом сравнении, ^ - p<0,05 по сравнению с донорами

При этом не обнаружено повышения содержания провоспалительных; цитокинов (IL-lβ, TNF-α, IL-12). Более того, отмечалось их снижение (средний уровень этих цитокинов находился на нижней границе чувствительности метода).

При анализе сывороточных уровней регуляторных Th1 и Th2 – цитокинов (IFN-γ, IL-2 и IL-4, IL-5 соответственно) также выявлено их снижение, т. е. выявленные дисфункции Т-клеточного звена при сепсисе являются общими как для Тh1- так и Тh2-лимфоцитов, а скорее обусловлены пребыванием их в состоянии анергии.

Таблица 6.

Сывороточные уровни регуляторных цитокинов у больных с осложненным послеоперационным периодом до и после комплексной терапии (n=25)

Осложнения	Th1- цитокины	Th2- цитокины
IL-2 (пг/мл)	IFN-γ (пг/мл)	IL-4 (пг/мл)	IL-10 (пг/мл)
До	После	До	После	До	После	До	После
СПОН (n=10)	0,5 ^ 0-0,7	6 * ^ 0-15	15 ^ 13-17	15 ^ 0-30	5,5 ^ 4-6,5	6 ^ 0-26	8 ^ 7-8,7	2,6 * ^ 1-3,5
СПОН + сепсис (n=8)	0	0	4,8 ^ 4-5,2	2,6 * ^ 0-9,4	0	0	8,5 ^ 7,6-9	4,5 * 1-15
СПОН + сепсис + септ. шок (n=7)	0,4 ^ 0-0,8	2,1 * ^ 0-11	10,2 ^ 8-12	10,5 ^ 4-13	0,5 ^ 0-1,6	4,4 * ^ 0-12	45 ^ 32-57	77 * ^ 8-326
Доноры (n=20)	1,4 (1-16)	23 (13-27)	1,3 (1,1-1,5)	4,3 (3,8-5,1)

Примечание: «0» - результаты ниже чувствительности BioPlex технологии. * - <0,05 при межгрупповом сравнении, ^ - p<0,05 по сравнению с донорами

Содержание в сыворотке крови хемокина IL-8 у больных также достоверно превышало контрольные уровни (p<0,05). Отмечалась сопряженность повышенных уровней противовоспалительных цитокинов (IL-1Ra, IL-6 и IL-10) и хемокина (IL-8) с тяжестью послеоперационных осложнений (СПОН, СПОН + тяжелый сепсис, СПОН + септический шок) (SOFA – 11,8±0,5, 13,0±1, 17,5±2,1 баллов соответственно).

При септическом шоке до лечения были резко повышены не только уровни противовоспалительных цитокинов, но и TNF-α с одновременным повышением уровня CD95+кл., экспрессирующих маркер апоптоза. Отмечалось также нарастание уровня IL-1β и регуляторного IL-2, а также преобладания иммунодепрессии (коэффициент иммунодепрессии IL-1Ra/TNF-α > 10).

Комплексная оценка уровней 13 основных цитокинов с использованием ИФА и новой современной Bio-Plex технологии показала, что развивитие глубокой иммунодепрессии на фоне снижения функций жизненно важных органов и систем может служить прогнозом развития септических осложнений и подтверждает необходимость включения заместительной иммунокоррекции в комплексное лечение больных после искусственного и вспомогательного кровообращения.

После комплексной терапии у всех больных со СПОН и СПОН + сепсис с разрешающимся септическим процессом (таб. 5 и 6) выявлена сопряженность нормализации IL-1Ra и снижения провоспалительных и регуляторных цитокинов с понижением показателей SOFA с 11,9 до 6,7 баллов.

Новый подъемом продукции IL-6, TNF-α и особенно IL-8 с одновременным повышением противовоспалительных цитокинов IL-1Ra и IL-10, направленных на сдерживание гиперактивации воспалительного ответа сопровождался развитием септического шока на фоне анергии и тяжелой иммунодепрессии (коэффициент иммунодепрессии IL-1Ra/TNF-α в 2 раза выше N, p<0,05). При этом отмечалось нарастание тяжести клинического состояния (SOFA – 14,5-17,2 балла), что расценивалось как критерий прогноза неблагоприятного исхода.

Таким образом, полученные данные показали, что цитокиновый дисбаланс является одним из ключевых показателей развития и исхода послеоперационных осложнений у кардиохирургических и трансплантологических больных и подтверждает необходимость разработки нового алгоритма иммунологического мониторинга для повышения его информативности путем включения цитокиновых параметров.

III. Оценка информативности алгоритма комплексного иммунологического мониторинга при искусствнном и вспомогательном кровообращении.

При проведении комплексного иммунологического мониторинга у кардиохирургических и трансплантологических больных были выявлены отклонения количественных и функциональных параметров в разных звеньях иммунной системы, которые могут использоваться для прогнозирования развития и тяжести течения послеоперационных осложнений (рис.9.).

Так, уже в процессе и на раннем этапе после искусственного и вспомогательного кровообращения оправданным являлось определение состояния врожденного и приобретенного иммунитета по соотношению нейтрофилов и лимфоцитов для оценки истощения адаптационных резервов и антимикробного потенциала.

Резкая лимфопения в 1-е сутки (<1200´109/л) и снижение уровня активированных моноцитов (CD14+DR+ < 30%) была сопряжена с развитием инфекционных осложнений на 3-6 сутки после операции. Перед развитием полиорганной недостаточности наблюдалось снижение иммунорегуляторного индекса (CD4+/CD8+ < 1, при N – 2,8-3,0). Снижение CD4+Т-хелперов менее 30% приводило к резкому дисбалансу Th1/Th2 иммунного ответа, сопровождающемуся снижением продукции регуляторных цитокинов IL-2 и IFN-γ.

CD4+25+

 

Рис. 9. Схема алгоритма комплексного иммунологического мониторинга

I – Клеточный иммунитет. II – Гуморальный иммунитет, III – Система фагоцитов, IV – Про - и противовоспалительные цитокины, V – Регуляторные цитокины, VI – Дополнительные обследования.

Оценка уровней про-, противовоспалительных и регуляторных цитокинов позволяла выявить преобладание противовоспалительных цитокинов IL-1Ra, IL-6, IL-10, которые усиливали суммарную супрессию иммунного ответа, что приводило к цитокиновому дисбалансу, развитию септических осложнений и полиорганной недостаточности.

Проведение комплексного многокомпонентного исследования иммунной системы с использованием разработанного алгоритма иммунологического мониторинга позволило в одном и том же образце периферической крови одномоментно получить данные о: 1 – выраженности адаптационных и компенсаторных реакций и степени интоксикации; 2 – типе и степени вторичной иммунной недостаточности клеточного, гуморального звена и системы фагоцитов; 3 – степени активации параметров разных звеньев иммунитета и антигенпрезентирующих клеток; 4 – состоянии цитотоксического звена иммунитета; 5 – состоятельности антимикробного потенциала; 6 – готовности клеток иммунной системы к апоптозу; 7 – степени оксидазной активности нейтрофилов; 8 – состоянии системы цитокинов; 9 – клеточной анергии и депрессии иммунного ответа, а также 10 – индивидуальной чувствительности иммунокомпетентных клеток к действию иммуномодуляторов в тестах in vitro.

Таким образом, проведение комплексного иммунологического мониторинга с использованием усовершенствованного алгоритма позволило повысить его информативность в прогнозировании послеоперационных осложнений при искусственном и вспомогательном кровообращении у кардиохирургических и трансплантологических больных.

ВЫВОДЫ:

1.  Исследование цитокинового статуса у больных с нарастающей сердечной недостаточностью в дооперационном периоде позволило выявить наличие функционального типа иммунодефицита, проявляющегося: дисбалансом цитокинов с про-, противовоспалительным и регуляторным действием, преобладанием повышенных уровней IL-1β, IL-8, G-CSF и IL-2 у 26%, 28%, 54%, и 80% больных соответственно, а также компенсаторным нарастанием IL-1Ra – эндогенного регулятора воспаления.

2.  В процессе искусственного кровообращения и в раннем послеоперационном периоде выявлены основные варианты цитокиновых реакций, определяющих тип органных дисфункций, характер и выраженность которых, зависит от тяжести дооперационного иммунодефицита и исходной степени сердечной недостаточности. Подтверждена двухфазная динамика развития системной воспалительной реакции после искусственного кровообращения: повышение уровней провоспалительных цитокинов в первой фазе и сменой их на противовоспалительные цитокины с развитием иммунодепрессии и клеточной анергии во второй фазе, а также ключевая роль IL-1Ra в сдерживании гиперактивации системной воспалительной реакции.

3.  Наиболее информативными цитокиновыми параметрами в условиях вспомогательного кровообращения при двухэтапной трансплантации сердца являются IL-6, IL-8, TNF-α, которые в сочетании с клеточными показателями иммунной системы позволили выявить прогностически значимые периоды для проведения иммунологического мониторинга, контроля за выраженностью компенсаторных реакций и прогнозирования послеоперационных осложнений.

4.  Выявленная сопряженность между цитокинами иммунной системы (IL-1Ra, IL-6, IL-8, IL-10, TNF-α) и тяжестью клинического состояния кардиохирургических и трансплантологических больных является основанием для использования цитокиновых параметров в прогнозировании развития септических осложнений и органных дисфункций после операций в условиях искусственного и вспомогательного кровообращения.

5.  Усовершенствован алгоритм иммунологического мониторинга путем применения сочетанной оценки фенотипического состава клеточных (апоптоз, иммунорегуляторные субпопуляции лимфоцитов), фагоцитарных (моноциты, оксидазная активность нейтрофилов) показателей иммунитета и цитокиновых параметров (IL-1Ra, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IFN-γ, TNF-α), отражающих межклеточные взаимодействия.

6.  Включение цитокинов в качестве ключевых параметров в современное многокомпонентное иммунологическое обследование позволило выявить более широкий спектр взаимосвязей между отдельными звеньями иммунной системы и тем самым повысить информативность комплексного иммунологического мониторинга при искусственном и вспомогательном кровообращении у кардиохирургических и трансплантологических больных.

Практические рекомендации

1.  Начинать иммунологический мониторинг у больных с нарастающей сердечной недостаточностью следует уже на этапе предоперационной подготовки, в том числе к двухэтпной трансплантации сердца, для раннего выявления цитокинового дисбаланса, позволяющего прогнозировать развитие послеоперационных осложнений.

2.  У кардиохирургических и трансплантологических больных, оперированных в условиях искусственного и вспомогательного кровообращения, прогнозирование развития, тяжести течения и контроля за разрешением послеоперационных осложнений рекомендуется проводить с использованием разработанного алгоритма иммунологического мониторинга, включающего сочетанную оценку цитокинового дисбаланса и нарушений параметров клеточного звена иммунитета, характеризующих апоптоз и иммунорегуляцию/иммунодепрессию.

3.  Выявление цитокинового дисбаланса, наряду с тяжелыми клеточными дисфункциями иммунной системы, является показанием к проведению иммунокорригирующей терапии, основанной на индивидуальном подборе иммуномодуляторов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1.  , , и др. Иммунологический мониторинг для прогнозирования и лечения инфекционных осложненй при вспомогательном и искусственном кровообращении // Ж. «Мед. иммунология», 2000, Т.2, №2, С.198-199.

2.  , , и др. Критерии прогнозирования инфекционных осложнений у кардиохирургических больных // Ж. «Мед. иммунология», 2002, Т.4, №2, стр.164.

3.  Tolpekin V. E., Suskova V. S., Shumakov D. V., Suskov S.I. et al. Intraaortic contrpulsation balloon pump (IABP) in elderly patients. (clinic-immunological aspects), XXXI Congress ESAO, Warshaw, Poland, 2004, p.97.

4.  , и соавт. Обоснование показаний к иммунокоррекции у больных ИБС старшего возраста при баллонной контрпульсации, 2005 // III Всероссийский съезд по трансплантологии и искусственным органам, Вестник трансплантологии и искусственных органов, 2005, №3, стр.48.

5.  Shumakov V. I., Suskova V. S., Tolpekin V. Е., Suskov S.I. et al. Immunocorrection during intraaortic contrpulsation balloon pump (IABP) application in elderly patients with ischemic heart disease // 2005, Italy, 11 th European Congress on extra-corporeal circulation technology, p.57.

6.  , C, , и др. Влияние превентивной баллонной контрпульсации на развитие СВР и протвоинфекционный потенциал у кардиохирургических больных // XI Всероссийский съезд сердечно-сосудистых хирургов, Бюл. НЦССХ, 2006, Т.3, стр.273.

7.  , , и др. Тактика иммунодиагностики и иммунокоррекции на разных этапах лечения больных при операциях на сердце // Вестник трансплантологии и искусственных органов, 2006, №4, С.55-61.

8.  Matveev Yu. G., Suskova V. S., Suskov S. I. et al. Cardiopulmonary bypass with leukocyte filter: reduction in the systemic inflammatory response syndrome // 7-th Symposium of World artificial organ, immunology and Transplantation society (Waits). Russia., St.-Petersburg, 2006, p.59-60.

9.  Shumakov V. I., Suskova V. S., Tolpekin V. Е., Suskov S. I. et al. Clinico-Immunological Aspects of Intraaortic Contrpulsation (IABP) Application Elderly Patients With Ischemic Heart Disease // 7-th Symposium of World artificial organ, immunology and Transplantation society (Waits). Russia., St.-Petersburg, 2006, p.95-96.

10.  , , и др. Клинико-иммунологическое обоснование применения внутривенного иммуноглобулина G-Габриглобин у больных с синдромом полиорганной недостаточности после операций с искусственным кровообращением.//Вестник трансплантологии и искусственных органов.-2008. - № 6 (44).- С. 34-39.

11.  , , , Козлова индивидуальной чувствительности иммуномодуляторов у кардиохирургических больных при осложненном послеоперационном периоде // Объедененный иммунологический форум., 2008, Российский иммунологический журнал, 2008, Т.2(11), №№2-3, стр.319.

12.  , , , , Козлова развития послеоперационных осложнений с иммунной недостаточностью у кардиохирургических больных // Национальная конференция «Аллергология и клиническая иммунология – междисциплинарные проблемы», Москва, 2008, Российский аллергологический журнал. Прилож-е 1, Материалы конференции, М., 2008, №1, С.287-288.

13.  , , , , Казаков диагностика иммунных нарушений и их коррекция в лечении полиорганной недостаточности и септических осложнений после операций с искусственным и вспомогательным кровобращением // Вестник трансплантологии и искусственных органов, 2009, Т.9, №7, С.57-64.

14.  , , Попцов -цитокиновый мониторинг в раннем периоде после ОТТС для контроля за развитием септических осложнений // Вестник трансплантологии и искусственных органов, 2009, Т.11, прилож-е, С.105-106.

15.  , , , , Пестрецова иммунной системы при вспомогательном кровообращении с помощью системы искусственных желудочков сердца «EXCOR» в период ожидания трансплантации сердца // Вестник трансплантологии и искусственных органов, 2010, Т.12, С.181-182.

16.  , , Пестрецова клинико-иммунологического мониторинга для прогнозирования послеоперационных осложнений при трансплантации сердца // Вестник трансплантологии и искусственных органов, 2010, Т.12, С.183-184.

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АГ – антиген

АКШ – аорто-коронарное шунтирование

АЛТ – аланинаминотрансфераза

АСТ – аспартатаминотрансфераза

АФП – абсолютный фагоцитарный показатель

БВО – бивентрикулярный обход

ВАБК – внутриаортальная баллонная контрпульсация

ВИД – вторичный иммунодефицит

ВК – вспомогательное кровообращение

ГСО – гнойно-септические осложнения

ДКМП – дилатационная кардиомиопатия

ИБС – ишемическая болезнь сердца

ИК – искусственное кровообращение

ИРИ – иммунорегуляторный индекс

ИС – индекс стимуляции

ИФА – иммуноферментный анализ

ЛЖО – левожелудочковый обход

ЛЗХЛ – люминолзависимая хемилюминесценция

МКАТ – моноклональные антитела

МПК – механическая поддержка кровообращения

НК – нарушение кровообращения

НСТ – нитрозолий синий тест

ОАР – отделение анестезиологии и реанимации

ОД – органные дисфункции

ОТТС – ортотопическая трансплантация сердца

ПОН – полиорганная недостаточность

ПКК – пркальцитонин

ППС – приобретенные пороки сердца

ПЭГ – полиэтиленгликоль

ЦИК – циркулирующие иммунные комплексы