Лабораторные критерии эффективности селективной адсорбции эндотоксина при абдоминальном сепсисе
Как следует из анализа литературы, основными причинами смерти больных с тяжелыми гнойно-септическими осложнениями являются прогрессирующий синдром эндогенной интоксикации, сепсис и развивающийся на этом фоне синдром полиорганной недостаточности.
Важнейшими составляющими комплексной терапии являются адекватное и своевременное хирургическое лечение, предупреждение прогрессирования гнойно-деструктивных процессов, детоксикация, а также поддержка функций поврежденных органов и систем. Весьма важным при этом является своевременная оценка эффективности проводимой терапии. Эта задача не может быть выполнена без разработки информативных критериев эффективности и адекватности детоксикационной терапии.
Теоретическое обоснование выбора лабораторных критериев эффективности селективной адсорбции эндотоксина
В развитии острого эндотоксикоза одновременно или последовательно могут участвовать несколько механизмов образования эндогенных токсических субстанций и накопления их во внутренней среде организма. Вследствие тканевой гипоксии, нарушений энергообеспечения клеток, расстройств водно-электролитного и кислотно-основного гомеостаза в организме больного с сепсисом возникает целый каскад патологических процессов, которые не только усугубляют течение первичного заболевания, но нередко определяют прогноз.
Развитие патологического процесса зависит не только от скорости образования и выхода в кровь эндотоксинов, но и от их элиминации, осуществляемой транспортными белками плазмы (в основном — альбумином). Известно, что большая часть критических состояний является следствием недостаточности защитных детоксикационных систем организма, в том числе и систем, ответственных за инактивацию эндотоксина. Одна из таких естественных систем представлена белками крови, в частности альбумином, который неспецифически реагирует на любое «неблагополучие» в организме, сопровождающееся даже минимальными метаболическими перестройками. Считается, что течение и исход интоксикации, как экзогенной, так и эндогенной природы, зависят от состояния транспортных функций сывороточного альбумина. Именно этому белку принадлежит ведущая роль в связывании гидрофобных токсинов и их доставки к локусам естественной инактивации и детоксикации.
Микробно-воспалительный процесс является наиболее существенным стимулятором выработки эндо- и экзогенных токсинов, а прогрессирование синдрома эндогенной интоксикации снижает собственные защитные резервы организма и нарушает метаболические процессы. В свою очередь нарушенный синтез альбумина и перегрузка его молекулы токсическими продуктами затрудняют доставку антибактериальных веществ в очаг воспаления. Г.В. Родоман и соавт. [26] установили, что определение эффективной и общей концентраций альбумина имеет большое прогностическое значение при таких хирургических заболеваниях, как распространенный перитонит, острый панкреатит, гнойно-воспалительные заболевания мягких тканей и костей, превосходя в этом отношении обычные гематологические и биохимические показатели, а зачастую и клинические индексы SOFA, APACHE и др. Причем наиболее информативной является величина эффективной концентрации альбумина (ЭКА). Степень снижения ЭКА в ходе патологического процесса с большой вероятностью определяет исход перечисленных выше заболеваний. Этот тест позволяет измерить «концентрацию» активных центров альбумина, свободных от токсина. В норме эффективная концентрация альбумина совпадает с общей концентрацией альбумина. При патологии эта величина существенно снижается, даже в тех случаях, когда общее количество альбумина находится в пределах нормы.
Активные центры альбумина в значительной степени обеспечивают иммобилизацию токсинов, причем многие из них не только связываются с альбумином, но и переносятся им с кровью в зоны биотрансформации. На связывающую способность альбумина оказывают влияние и физико-химические факторы: ионная сила и ионный состав плазмы, температура внутренней среды. Вот почему белковая недостаточность с выраженной гипоальбуминемией является неблагоприятным фоном для септических состояний.
Альбуминовые показатели, отражающие резервные возможности организма, могут быть успешно использованы как для оценки тяжести патологического процесса, так и для прогноза исхода заболевания. А.Л. Коротаеву и соавт. удалось определить критические значения альбуминовых показателей. Они несколько варьируют в зависимости от нозологической формы заболевания и возраста пациентов.
В среднем критическое значение имеет эффективная концентрация альбумина, равная 20 г/л. Если в процессе заболевания хотя бы один раз регистрировалось значение ЭКА ниже указанного, вероятность летального исхода возрастала до 40-50%. При значениях ЭКА, постоянно превышающих 20 г/л, вероятность летального исхода очень низка (0-4%). Существует и «летальное значение» ЭКА. Так, установлено, что при значении ЭКА меньше 10 г/л (даже однократно за весь период заболевания) летальность составляет 90-100%. По всей видимости, такое снижение ЭКА отражает серьезные нарушения гомеостатических процессов, которые организм уже не в состоянии исправить даже при интенсивном лечении.
С целью интегральной оценки гидрофобного компонента интоксикации мы исследовали резервную связывающую способность альбумина. Определяли ее по отношению эффективной концентрации альбумина к общей. Этот показатель отражает долю центров альбумина, не блокированных метаболитами или токсинами.
С целью оценки баланса между накоплением и связыванием токсичных лиган-дов, мы изучали коэффициент интоксикации — Кисмп/ЭКА=(СМП/ЭКА)хЮ00, который отражает взаимосвязь между выработкой и элиминацией токсичных продуктов. Увеличение КИСМП/ЭКА по сравнению с нормой является прогностически неблагоприятным признаком. До сих пор многие исследователи считают, и мы в определенной мере поддерживаем это мнение, что основным токсическим субстратом, ответственным за возникновение эндотоксикоза, являются продукты клеточной дезорганизации, неполного распада и неферментного превращения белков крови и тканей. Они представлены в основном среднемолекулярными пептидами (СМП) с молекулярной массой 500-5000 Да («молекулы средней массы»). Основным источником образования молекул средней массы считают усиление катаболизма и неферментного протеолиза, в том числе и белков крови (фибриногена, альбумина, тромбина), в результате которого и образуются продукты высокой функциональной активности, которые способны ингибировать эритро-поэз, угнетать продукцию гемоглобина, тормозить глюкогенез и синтез ДНК, оказывать цитотоксическое действие, нарушать проницаемость клеточных мембран и мембранный транспорт веществ, вызывать нарушение микроциркуляции и лимфодинамики в легких с развитием интерстициального отека.
Традиционное микробиологическое исследование крови на стерильность является специфичным методом, однако его чувствительность не превышает 25-42% даже при применении новейших питательных сред, поэтому отрицательные результаты посева крови не могут гарантировать отсутствия бактериемии. К тому же посев крови не может быть применен в качестве экспресс-метода. В то же время необходимость назначения эмпирической антибактериальной терапии и возможность быстрой и объективной оценки ее эффективности является важной клинической проблемой.
Одним из основных биомаркеров бактериального сепсиса на сегодняшний день является прокальцитонин (РСТ) — предшественник гормона кальцитонина, в отличие от которого он не обладает гормональной активностью. Этот гликопро-теин — полипептид с молекулярной массой около 14,5 кДа — был открыт более 20 лет назад. Его синтез в норме происходит в С-клетках щитовидной железы из препрокальцитонина. Прокальцитонин практически не поступает в системный кровоток (концентрация его в крови у здоровых людей ничтожно мала), так как в результате специфического внутриклеточного протеолитического расщепления переходит в кальцитонин. Он весьма удобен как маркер, так как стабилен invitro, имеет сравнительно большой период полужизни (приблизительно 24 ч) и, что важно, его содержание не зависит от выделительной функции почек и от терапевтических доз ряда лекарственных препаратов: антибиотиков, гепарина, диуретиков, вазоактивных средств. К тому же для исследования требуется небольшое количество образца — 1 мл, причем использовать можно как плазму, так и сыворотку крови. Стандартные антикоагулянты (гепарин, ЭДТА) не искажают получаемый результат. В клинических образцах, находящихся при комнатной температуре, в течение суток распадается не более 12% РСТ, а при -20°С возможно хранение образцов в течение длительного времени.
Точная локализация мест синтеза прокальцитонина при тяжелой генерализованной бактериальной инфекции и сепсисе до сих пор не установлена. На наличие его экстратиреоидального синтеза указывает тот факт, что установлено повышение концентрации этого прогормона при септических состояниях у больных, перенесших тотальную резекцию щитовидной железы. Известно, что синтез прокальцитонина при тяжелых бактериальных инфекциях может осуществляться в лейкоцитах, а также в нейроэндокринных клетках легких, кишечника и печени. Основным индуктором его продукции является эндотоксин, после выброса которого в кровь отмечается повышение уровня прокальцитонина (причем это происходит без повышения концентрации кальцитонина в плазме крови). Известно, что индукция выработки РСТ в ответ на введение эндотоксина тесно коррелирует с синтезом провоспалительных цитокинов (ФНОа, ИЛ-6, ИЛ-8), при этом повышение концентрации прокальцитонина происходит несколько позже. Так, после инъекции эндотоксина уровень этих цитокинов достигает пика через 90 и 180 мин соответственно, а уровень прокальцитонина начинает повышаться в среднем через 2-3 ч и выходит на плато через 6-8 ч. В последующие 2-3 дня концентрация РСТ постепенно снижается до нормы. Концентрация же С-реак-тивного белка не повышается даже через 6 ч после введения эндотоксина. Для этих состояний характерен уровень прокальцитонина более 2 нг/мл. При тяжелых воспалительных процессах под влиянием эндотоксина и цитокинов ингиби-руется протеолитический процесс образования кальцитонина из прокальцитонина и избыток последнего высвобождается в кровь. Повышение уровня прокальцитонина >10 нг/мл свидетельствует о высокой бактериальной нагрузке. При этом судить о течении процесса и вероятном исходе заболевания следует не по абсолютной величине РСТ, а по ее изменению во времени.
Учитывая тот факт, что локальные воспалительные очаги не сопровождаются значительным выбросом прокальцитонина в кровь, можно сказать, что он не является специфичным маркером инфекции как таковой, но может служить критерием, отражающим степень ее генерализации. Специфичность его заключается в том, что уровень прокальцитонина повышается только при системном бактериальном воспалении, но не повышается при вирусных, грибковых, аллергических, аутоиммунных заболеваниях.
Метод определения концентрации прокальцитонина, созданный в Европе в конце 90-х годов, широко используется на практике для дифференциальной диагностики сепсиса и как критерий адекватности антибактериальной терапии. Установлена его тесная корреляция со всеми интегральными шкалами тяжести состояния больных, а также с летальностью.
Использование теста на РСТ позволяет в режиме реального времени отследить активность инфекционного процесса, подтвердить или отвергнуть предположение об участии инфекции в генезе системного воспаления.
Эндотоксин грамотрицательных бактерий, эндотелиальные клетки, тромбоциты, макрофаги, нейтрофилы, базофилы, способствует накоплению вторичных маркеров эндотоксикоза, так называемых медиаторов эндотоксинемии - цито-кинов. Наиболее вероятными медиаторами такого рода являются интерлейкины (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8) и фактор некроза опухолей ФНОа (tumor necrosis factor — TNFa). Эти факторы синтезируются в активированных макрофагах, в том числе на резидентных макрофагах печени (клетках Купфера), и высвобождаются на первичные стимулы, самыми мощными из которых являются эндотоксины грамотрицательных бактерий. Интерлейкины и ФНО оказывают повреждающее воздействие на эндотелий, особенно эндотелий легочных микрососудов, усиливают прокоагулянтную активность, выработку фактора активации тромбоцитов и лейкотриенов, приводя в конечном счете к развитию полиорганной недостаточности.
Главными акцептирующими эндотоксин клетками крови являются поли-морфноядерные лейкоциты, макрофаги, тромбоциты. Связывание эндотоксина этими клетками, с одной стороны, индуцирует развитие комплекса защитных реакций, а с другой — продукцию цитокинов и цитокинопосредованную деструкцию различных органов и тканей.
В настоящее время очевидно, что продукты активации клеток иммунной системы — цитокины — являются предвестником сепсиса и могут быть использованы в качестве раннего маркера синдрома системной воспалительной реакции, в частности при бактериальном эндотоксикозе.
Как видно, эффективная и общая концентрация альбумина, концентрация прокальцитонина, среднемолекулярных пептидов и цитокинов в крови у больных с сепсисом являются важным критерием диагностики и прогнозирования течения сепсиса. В проанализированной нами литературе имеются работы, посвященные влиянию гемофильтрации на эффективную концентрацию альбумина, концентрацию среднемолекулярных пептидов и цитокинов, однако нам не встретились работы, посвященные изучению влияния селективной гемосорбции на эти показатели, что и явилось одной из задач настоящей работы.
Представленные современные теоретические данные позволяют полагать, что именно приведенные выше лабораторные критерии позволяют адекватно оценить эффективность детоксикационной терапии. Весьма важным является то, что указанные методики могут использоваться в режиме «on line» и доступны практическому здравоохранению.