Прогнозирование выживаемости госпитализированных пациентов с новой коронавирусной инфекцией: роль определения активности хитотриозидазы в периферической крови

Полный текст

Список сокращений

ИВЛ – искусственная вентиляция легких

ИЛ – интерлейкин

ХТЗ – хитотриозидаза

Введение

С момента объявления Всемирной организацией здравоохранения пандемии прошло 3 года, однако говорить о победе над новой коронавирусной инфекцией прежде- временно. Ежедневно в мире продолжают регистрироваться новые случаи заболевания, что во многом может быть связано с неполномасштабным охватом вакцинацией, наличием уязвимых с медицинской точки зрения пациентов, а также с появлением новых штаммов вируса.

Известно, что у большинства пациентов заболевание имеет нетяжелое гриппоподобное течение, у кого-то проходит бессимптомно, но в то же время есть пациенты с тяжелым течением заболевания, требующим применения биологической терапии и респираторной поддержки вплоть до искусственной вентиляции легких (ИВЛ), которое часто заканчивается летальным исходом. Подобное течение болезни часто трудно предсказать на ранних этапах, поэтому поиск предикторов неблагоприятного течения COVID-19 именно в начальной стадии заболевания имеет крайне важное практическое значение.

С учетом ключевой роли гиперактивации иммунной системы вплоть до развития цитокинового шторма в патогенезе именно таких тяжелых форм COVID-19 мы решили изучить связь активности хитотриозидазы (ХТЗ) как одного из маркеров активации макрофагов со смертностью пациентов, госпитализированных по поводу новой коронавирусной инфекции.

Материалы и методы

Одноцентровое когортное проспективное наблюдательное исследование проведено с 1 ноября 2020 по 1 февраля 2021 г. на базе Университетской клиники (ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» (Сеченовский Университет) в период ее перепрофилирования в инфекционный стационар. Протокол исследования одобрен локальным этическим комитетом. Исследование зарегистрировано в Clinical Trial Registry под номером NCT04752085.

В исследование в случайном порядке включались пациенты, госпитализированные в Университетскую клинику с диагнозом «Новая коронавирусная инфекция», установленным на основании действующих в тот период рекомендаций [1]. В исследование не включались больные, отказавшиеся подписать добровольное информированное согласие, госпитализировавшиеся ранее по поводу новой коронавирусной инфекции, из исследования исключались пациенты, выписанные из стационара до окончания срока лечения или переведенные в другие учреждения.

Всем включенным в исследование пациентам в первый день поступления в дополнение к стандартному лабораторно-инструментальному обследованию определяли уровень ХТЗ. С этой целью капля венозной крови наносилась на стандартную карточку-фильтр (Greenvan–Biocard) и высушивалась при комнатной температуре. После транспортировки в лабораторию ФГБУ «МГНЦ им. акад. Н.П. Бочкова» активность ХТЗ определялась флуориметрическим методом с использованием синтетического субстрата 4-метилумбеллиферил-три-N-ацетил-β-хитотриозид. Образец экстрагировался из пятна диаметром 3,2 мм 0,25 М ацетатом натрия (pН 5,5) в течение 60 мин на шейкере-инкубаторе ST-3L (Elmi, Латвия) при 37°С, 900 об/мин. К 10 мкл экстракта добавляли 50 мкл 0,02 mM 4-метилумбеллиферил-три-N-ацетил-β-хитотриозида в 0,1/0,2 М цитрат-фосфатном буфере рН 5,2. Ферментная реакция проводилась в шейкере-инкубаторе ST-3L (Elmi, Латвия) в течение 30 мин при 37°С, 500 об/мин. Реакция останавливалась 250 мкл 0,4 М глицин-карбонатным буфером рН 10,3. Интенсивность флуоресценции определялась с помощью ридера PE EnSpire (Perkin Elmer, США). Активность ХТЗ рассчитывалась как нМ 4-метилумбеллиферина, высвобожденного в ходе ферментной реакции из 4-метилумбеллиферил-три-N-ацетил-β-хитотриозида, на мл в час. Концентрацию 4-метилумбеллиферина получали путем построения калибровочной кривой.

О достижении первичной конечной точки – смерти от любых причин – судили по исходам госпитализации, выписанных больных интервьюировали по телефону на 90 и 180-й дни от включения в исследование.

Статистическую обработку результатов осуществляли с помощью программы Python v.3.8.12 (Anaconda distribution). Установленная статистическая значимость оказалась на уровне 0,05. В нашем исследовании для определения функции выживания использовалась оценка Каплана–Мейера.

Результаты

В исследование включены 347 пациентов. За период наблюдения умерли 36 (10,4%) человек; 30 (83,3%) из них скончались в первые 30 дней наблюдения, остальные – не позже 90-го дня. Основные характеристики пациентов представлены в сводной таблице (табл. 1).

 

Таблица 1. Основные характеристики госпитализированных пациентов

Table 1. Main characteristics of hospitalized patients

Параметр	Выжившие (n=311)	Умершие (n=36)	р
Средний возраст, лет	65,0 [55, 0; 74, 0]	80,0 [68, 8; 82, 8]	0,000
Женский пол, абс. (%)	172 (52,6)	12 (40,0)	0,258
Индекс массы тела, кг/м2	28,7 [25, 5; 32, 3]	28,3 [26, 6; 33, 3]	0,335
Артериальная гипертензия, абс. (%)	207 (63,3)	24 (80,0)	0,103
Ишемическая болезнь сердца, абс. (%)	30 (9,2)	6 (20,0)	0,117
Сахарный диабет, абс. (%)	52 (15,9)	10 (33,3)	0,031
Бронхиальная астма, абс. (%)	17 (5,2)	3 (10,0)	0,230
День болезни на момент включения в исследование	7 [5; 10]	7 [5; 9]	0,169
NEWS, баллы	3,0 [2, 0; 5, 0]	6,0 [3, 0; 8, 0]	0,001
Объем поражения легких менее 50%, абс. (%)	283 (91)	18 (50)	0,010
Стадия КТ 3–4, абс. (%)	44 (13,4)	12 (40)	0,010
Лимфоциты, тыс./мкл	1,6 [1, 1; 2, 0]	1,1 [0, 8; 1, 3]	0,001
Протромбиновое время, с	113,0 [93, 8; 131, 4]	88,3 [66, 0; 114, 2]	0,001
Креатинин, мкмоль/мл	87,5 [77, 8; 103, 0]	106,6 [83, 9; 133, 8]	0,001
С-реактивный белок, мг/мл	44,1 [18, 2; 86, 1]	99,3 [28, 3; 192, 5]	0,000
Активность ХТЗ, нмоль/ч/мл	90,5 [40, 2; 178, 0]	180,0 [77, 2; 393, 2]	0,001
Потребность в НИВЛ/ИВЛ, абс. (%)	15 (4,6)	22 (73,3)	0,000
Использование ГИБТ, абс. (%)	125 (38,6)	17 (56,7)	0,082

Примечание. Данные выражены в процентах или медиане [межквартильный размах], КТ – компьютерная томография, НИВЛ – неинвазивная вентиляция легких, ГИБТ – генно-инженерные биологические препараты.

 

Активность ХТЗ сыворотки у выживших оказалась значительно ниже, чем у умерших (90,5 [40, 2; 178, 0] нмоль/ч/мл против 180,0 [77, 2; 393, 2] нмоль/ч/мл; р=0,001). Выживаемость пациентов с исходным уровнем ХТЗ выше 171 нг/ч/мл оказалась значительно хуже, особенно в первые 30 дней наблюдения (рис. 1).

 

Рис. 1. Кривая Каплана–Мейера, показывающая выживаемость пациентов с коронавирусной инфекцией с уровнем ХТЗ выше порогового значения 171 нмоль/мл/ч. Примечание. ХТЗ 0 – ХТЗ<171 нмоль/ч/мл, ХТЗ 1 – ХТЗ≥171 нмоль/ч/мл.

 

Обсуждение

ХТЗ относится к группе хитиназ, гидролитических ферментов, которые ответственны за метаболизирование хитина, синтезируется активированными макрофагами в ответ на возбуждение хитиновых рецепторов медиаторами воспаления (интерлейкин – ИЛ-17, 18, 23, фактор некроза опухоли α) [2–4]. Фермент активно экспрессируется иммунными клетками легких и кишечника [4]. Доказано, что уровень ХТЗ повышен при многих хронических заболеваниях, в том числе саркоидозе, хронической обструктивной болезни легких, бронхиальной астме, воспалительных заболеваниях кишечника [4–8].

В экспериментах на мышах показано, что существует отрицательная обратная связь между уровнем ХТЗ в бронхо-альвеолярном лаваже и прогрессированием инфекции, вызванной Klebsiella pneumonia, а генетически модифицированные мыши без гена ХТЗ демонстрируют лучшую выживаемость и меньшую бактериальную диссеминацию в крови и селезенке по сравнению с мышами с диким генотипом [8]. В ходе изучения новой коронавирусной инфекции выделен ряд прогностических маркеров, в частности ферритин [9], альбумин [10], однако эти данные противоречивы [11, 12]. На сегодняшний день нет убедительных данных, что тот или иной маркер может достоверно говорить о прогнозе у пациентов с коронавирусной инфекцией. В нашем исследовании впервые показано, что повышение активности ХТЗ сопровождается ухудшением выживаемости пациентов с COVID-19. То обстоятельство, что в наше исследование включены пациенты на ранней стадии заболевания (около 7 дней от появления первых симптомов) и большинство из них (283; 81,5%) на момент включения в исследование имели поражение менее 50% объема легочной ткани, позволяет рассматривать ХТЗ именно как ранний прогности- ческий маркер. Поскольку большинство смертей в нашем исследовании наступило в течение месяца, этот маркер отражает краткосрочный прогноз. Умершие пациенты оказались старше и изначально в более тяжелом состоянии (о чем можно судить по достоверным различиям в уровнях лимфоцитов, креатинина, протромбинового индекса, С-реактивного белка, а также в объеме поражения легочной ткани и баллам по шкале NEWS), что, безусловно, также имело прогностическое значение, и это следует учитывать при планировании дальнейших исследований, направленных на уточнение прогностического значения определения активности ХТЗ у пациентов с новой коронавирусной инфекцией.

Заключение

Использование ХТЗ в качестве раннего предиктора неблагоприятного исхода у пациентов с новой коронавирусной инфекцией требует проведения более масштабных исследований, так как потенциально может помочь клиницистам правильно стратифицировать пациентов и рационализировать тактику их лечения.

Раскрытие интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Disclosure of interest. The authors declare that they have no competing interests.

Вклад авторов. Авторы декларируют соответствие своего авторства международным критериям ICMJE. Все авторы в равной степени участвовали в подготовке публикации: разработка концепции статьи, получение и анализ фактических данных, написание и редактирование текста статьи, проверка и утверждение текста статьи.

Authors’ contribution. The authors declare the compliance of their authorship according to the international ICMJE criteria. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

Информированное согласие на публикацию. Пациенты подписали форму добровольного информированного согласия на публикацию медицинской информации.

Consent for publication. Written consent was obtained from the patients for publication of relevant medical information and all of accompanying images within the manuscript.

Соответствие принципам этики. Протокол исследования был одобрен локальным этическим комитетом ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» (Сеченовский Университет). Одобрение и процедуру проведения протокола получали по принципам Хельсинкской конвенции.

Ethics approval. The study was approved by the local ethics committee of Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University). The approval and procedure for the protocol were obtained in accordance with the principles of the Helsinki Convention.

Источник финансирования. А.Ю. Суворов финансировался Министерством науки и высшего образования Российской Федерации в рамках государственной поддержки создания и развития научных центров мирового уровня «Цифровой биодизайн и персонализированное здравоохранение» (грант №075-15-2020-926).

Funding source. Aleksandr Yu. Suvorov was financed by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation within the framework of state support for the creation and development of World-Class Research Centers ‘‘Digital biodesign and personalized healthcare’’ (Grant №075-15-2020-926).

Об авторах

Екатерина Сергеевна Щелкановцева

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: mar-shhelkanovceva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9098-4098

аспирант каф. факультетской терапии №1 Института клинической медицины им. Н.В. Склифосовского

Россия, Москва

Георгий Олегович Исаев

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)

Email: mar-shhelkanovceva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4871-8797

ординатор каф. факультетской терапии №1 Института клинической медицины им. Н.В. Склифосовского

Россия, Москва

Ольга Юрьевна Миронова

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)

Email: mar-shhelkanovceva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5820-1759

канд. мед. наук, проф. каф. факультетской терапии №1 Института клинической медицины им. Н.В. Склифосовского

Россия, Москва

Александр Алексеевич Балахонов

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)

Email: mar-shhelkanovceva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1166-9856

аспирант каф. факультетской терапии №1 Института клинической медицины им. Н.В. Склифосовского

Россия, Москва

Алексей Вячеславович Скворцов

ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»

Email: mar-shhelkanovceva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8743-5207

ординатор фак-та фундаментальной медицины

Россия, Москва

Илья Олегович Нагорнов

ФГБУ «Медико-генетический научный центр им. акад. Н.П. Бочкова»

Email: mar-shhelkanovceva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9368-1594

врач – лабораторный генетик

Россия, Москва

Александр Юрьевич Суворов

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)

Email: mar-shhelkanovceva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2224-0019

канд. мед. наук, гл. статистик НЦМУ «Цифровой биодизайн и персонализированное здравоохранение»

Россия, Москва

Виктор Викторович Фомин

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)

Email: mar-shhelkanovceva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2682-4417

чл.-кор. РАН, д-р мед. наук, проф., зав. каф. факультетской терапии №1 Института клинической медицины им. Н.В. Склифосовского

Россия, Москва

Александр Сергеевич Панферов

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)

Email: mar-shhelkanovceva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4324-7615

канд. мед. наук, доц. каф. факультетской терапии №1 Института клинической медицины им. Н.В. Склифосовского

Россия, Москва

Список литературы

Дополнительные файлы