Вельков В.В.
ЛАБОРАТОРНАЯ МЕДИЦИНА №10/2009

Несмотря на впечатляющие достижения современной медицины – сепсис и тяжелые инфекции все еще остаются тяжелыми проблемами. И самое угрожающее в этом то, что с развитием медицины эти проблемы только обостряются. Каждый год в мире регистрируется 18 миллионов случаев сепсиса, 30% из них закачиваются летальным исходом. Казалось бы, можно было бы надеяться, что с развитием и распространением санитарно-гигиенических мер динамика случаев сепсиса пойдет вниз.
Особенно, в индустриальных странах. Увы, статистика случаев сепсиса неуклонно растет. Во-первых, из-за постарения населения (именно в развитых странах) и, во-вторых: а) из(за распространения количества иммуносупрессивных состояний, б) химиотерапии раковых заболеваний и, в) из-за широкого применения инвазивных технологий. Только в США с 1979 по 2000 гг. при примерно 750 млн. случаях госпитализации зарегистрировано 10 319 418 случаев сепсиса. Ежегодный прирост случаев сепсиса – 8,7%, от 164000 случаев в 1979 г. (82,7 на 100 000 человек) до 660000 в 2000 г. (240,4 на 100 000). Количество случаев сепсиса, вызванных грибковыми инфекциями, выросло на 207%.
После 1979 г. доминирующим патогеном стали грам-положительные бактерии. В целом, в США сепсис – одна из самых серьезных причин смертности, 50% летальных исходов, происходящих в отделениях интенсивной терапии (ОИТ), происходят именно из-за сепсиса. В США затраты на каждого пациента, страдающего от сепсиса, составляют 22 000 долл., каждый год на борьбу сепсисом тратится 16,7 млрд. долл.
Таким образом, особых поводов для оптимизма, в отношении профилактики и терапии сепсиса пока нет. Сепсиса становится больше, процент летальности увеличивается.
И это в одной из передовых стран мира! Одна из основных причин этой удручающей картины – принципиальные трудности диагностики сепсиса. Действительно, как быстро и точно отличить друг от друга: 1) локальную инфекцию, 2) инфекцию генерализованную и 3) синдром системного воспалительного ответа (ССВО), с инфекциями не связанный?
Наиболее часто, как известно, сепсис вызывается бактериями. Однако у некоторых пациентов инфекционный процесс протекает без клинически выраженных признаков и симптомов. В других случаях, ССВО внешне клинически сходный с бактериальным сепсисом, может быть вызван причинами, не связанными с инфекций. То есть, иногда инфекции протекают без очевидных признаков воспаления, а иногда воспаления – без инфекции. Лихорадка, одышка, тахикардия и лейкоцитоз часто встречаются и при не инфекционном ССВО. Аналогичные клинические признаки нередко наблюдаются у пациентов со стерильными формами панкреонекроза, с тяжелой травмой, с ожогами (не отягощенными инфекциями), с реакциями на лекарственную терапию, у пациентов, перенесших обширные хирургические вмешательства и даже при тяжелой сердечной недостаточности.
Можно ли быстро и однозначно отличить друг от друга воспалительные процессы, связанные и не связанные с бактериальными и вирусными инфекциями? Ведь повышение плазменных уровней традиционно применяемых для диагностики воспалений белков – маркеров острой фазы (ОФ) воспаления, таких как С-реактивный белок (СРБ), интерлейкин – 6 (ИЛ-6), фактор некроза опухолей – альфа(ФНО-альфа) происходят не только при инфекциях, но и в случаях, с инфекциями не связанных. Например, при некрозах тканей (ожоги, травмы) и при некоторых злокачественных опухолях.
В общем, «классические» маркеры воспаления, такие как количество лейкоцитов, тромбоцитов, лейкоцитарная формула, лейкоцитарный индекс интоксикации, СОЭ, уровень СРБ, имеют низкую специфичность и недостаточно надежны для ранней и точной диагностики сепсиса. Особенно, «когда промедление смерти подобно». Что касается эффективности современных микробиологических тестов, то хотя они и отличаются высокой специфичностью, их общая чувствительность не превышает 25–45%, а время, необходимое для получения результатов (24–48 и более часов) может оказаться неприемлемо долгим.

Чем синдром системного воспалительного ответа отличается от сепсиса и септического шока?
ССВО (синдром системного воспалительного ответа) диагностируется при наличии двух или более признаков из четырех нижеследующих:

• Количество лейкоцитов в крови > 12000 или < 4000 в 1 мкл; либо относительное количество их незрелых форм более 10%;
• частота сердечных сокращений > 90 ударов в минуту;
• частота дыхания > 20 в минуту;
• температура тела > 38 или < 36 C).

Возможные причины ССВО

• тяжелые травмы;
• хирургическое вмешательство и его осложнения;
• ожоги;
• острый панкреатит;
• иммунодефицит (в частности, СПИД);
• недостаточность адреналина (adrenal insufficiency);
• легочная эмболия (pulmonary embolism);
• осложненная аневризма аорты (complicated aortic aneurysm);
• геморрагия;
• тампонада сердца;
• анафилаксия;
• передозировка лекарственных препаратов.

Осложнениями ССВО могут быть:

• синдром множественной дисфункции органов (СМДО), другое название – полиорганная недостаточность или дисфункция;
• гипотензия, связанная с дилятацией сосудов;
• гиповолемический шок.

Сепсис – инфекция (подтвержденная, например, результатами микробиологических посевов) в сочетании с CСВО. Тяжелый сепсис – сепсис, в сочетании с множественной органной дисфункцией: гипоперфузия либо гипотензия (гипоперфузия сопровождается, но не ограничивается лактоацидозом, олигурией, или нарушениеми сознания).
Септический шок – вызванная сепсисом гипотензия, имеющая место, несмотря на адекватное восполнение жидкости и на признаки гипоперфузии органов и тканей. Таким образом, совершенно очевидно, что при поступлении больного с признаками ССВО необходимо срочно установить, связан ли он с инфекций. От точности и быстроты такой дифференциальной диагностики будет зависеть стратегия терапии и, в конечном счете, жизнь больного.
Дифференциальная диагностика ССВО и сепсиса затруднена, поскольку, во-первых, у большинства больных с явной клинической картиной сепсиса, гемокультуры часто бывают отрицательными. Во вторых, как уже говорилось, при ССВО, не связанном с инфекцией, также происходят: а) индукция белков ОФ, в частности СРБ, маркера, традиционно применяемого для диагностики инфекции и оценки ее тяжести инфекции и, так же, б) повышение синтеза некоторых провоспалительных цитокинов.

ССВО и «цитокиновый шторм»
Согласно текущим представляем, ССВО – это всего лишь «надводная часть айсберга» т.н., шторма цитокинов (cytokine storm). Этот, сравнительно новый термин клинической медицины обозначает глобальное нарушение регуляции синтеза цитокинов. Цитокиновый шторм (гиперцитокинемия) – это потенциально фатальная иммунная реакция, при которой образуется положительная обратная связь между цитокинами и иммунными клетками, синтезирующими их повышенные уровни. Чем выше уровни цитокинов – тем выше концентрация иммунных клеток их синтезирующих, тем еще выше уровень цитокинов. А чем еще выше уровень цитокинов, тем… и т.д. При цитокиновом шторме повышаются уровни более 150 соединений, являющихся медиаторами воспаления. Среди них; а) цитокины, б) свободные кислородные радикалы, в) факторы коагуляции и др. Начинаться цитокиновый шторм может как при неинфекционных, так при и инфекционных заболеваниях, к которым отнорсятся: сепсис, птичий грипп, оспа, ССВО, множественный склероз, острый панкреатит, отторжение пересаженных органов и др. Пережить этот шторм практически невозможно!
Полагается, что именно цитокиновый шторм был причиной около 25 миллионов смертей во время эпидемии «испанки» в 1918–1920 гг. Специально подчеркнем, что особую актуальность проблема диагностики цитокинового шторма и ССВО, как части его, приобрела в связи с необходимостью разработки мероприятий против биотерроризма.

Прокальцитонин (ПКТ)
ПКТ был открыт в 1984 г. как предшественник (прогормон) кальцитонина. Кальцитонин – пептидный гормон, синтезируемый преимущественно парафолликуллярными С-клетками щитовидной железы, а также в небольшом количестве и в других органах, наиболее заметно – в легких.
Кальцитонин обладает гипокальциемическим эффектом за счет: 1) ингибирования активности остеокластов, 2) снижения скорости костной резорбции, 3) снижения реабсорбции кальция в почках и, 4) уменьшения абсорбции кальция в кишечнике. Калицитонин понижает почечную реабсорбцию фосфатов, вызывая умеренное снижение фосфора крови. Исходная белковая молекула, из которой путем протеолиза образуется сначала ПКТ, а потом уже из него кальцитонин – это препрокальцитонин. ПреПКТ состоит из аминокислотных остатков 1–141. В преПКТ входят: 1) сигнальная группа (аминокислоты 1–25) и, 2) ПКТ (аминокислоты 26–141). ПКТ – гликопротеин, состоящий из 116 аминокислот, молекулярная масса 12793 Да. В норме ПКТ подвергается расщеплению на три фрагмента: 1) кальцитонин (32 аминокислотных остатка), 2) катакальцин (21 аминокислотный остаток) и, 3) N – концевой пептид (57 аминокислотных остатков).
Исходно повышенный уровень кальцитонина рассматривался как маркер медуллярного рака щитовидной железы. Одновременно, с изучением функций и особенной синтеза кальцитонина, исследовались и функции его предшественников. Оказалось, что уровни ПКТ повышены у больных с мелко-клеточной карциномой легкого. Это указывало на то, что щитовидная железа – не единственное место, где синтезируется ПКТ и на то, что его функции не исчерпываются только тем, что ПКТ всего лишь предшественник кальцитонина. Полагалось, что ПКТ играет какую-то свою полезную физиологическую роль. Забегая вперед отметим, что несмотря на почти четверть века многочисленных и упорных исследований, о том, какие именно полезные функции имеет ПКТ (если имеет), не знает никто.

Функции ПКТ
Самые интересные (с практической точки зрения) свойства ПКТ были открыты совершенно неожиданно. Французские военные врачи при измерении у пациентов с обширными ожогами уровней биомаркеров, характеризующих острые повреждения легких, обнаружили в крови значительно повышенные концентрации ПКТ. Ретроспективный анализ показал: у больных с наиболее высокими уровнями ПКТ в последствии развились инфекционные осложнения, в том числе сепсис и септический шок. Это было первым указанием на связь между повышенными уровнями ПКТ и системным воспалением. С этого момента, изучение связи между ПКТ и воспалительными процессами стало одним из самых горячих направлений современной медицины.

Где и когда синтезируется ПКТ ?
Если подытожить результаты многочисленных исследований, то текущая картина такова:
1. При воспалительном процессе, вызванном бактериальными и грибковыми инфекциями, а так же простейшими, уровень ПКТ в крови возрастает в течение 6-12 ч. При этом:

• синтез ПКТ индуцируется эндотоксинами, однако;
• такой индукции предшествует повышение уровней провоспалительных цитокинов, в особенности ИЛ-6 и ФНО-альфа;
• повышение уровня ПКТ наступает через короткое время после пикового повышения уровня цитокинов.

2. При инфекциях ПКТ вырабатывается вне щитовидной железы:

• в различных органах (в печени, почках, в адипоцитах и в мышцах) и;
• разными типами клеток, в частности, паренхимальными.

Действительно, у лиц, перенесших тотальную тиреоэктомию, при тяжелых бактериальных инфекциях, тем не менее, наблюдаются высокие уровни ПКТ. Также ПКТ продуцируется атипичными клетками мелкоклеточной карциномы легкого. При моделировании сепсиса на лабораторных хомяках мРНК прокальцитонина обнаружена во многих органах. Некоторые исследователи даже полагают, что микробная инфекция стимулирует индукцию синтеза ПКТ во всех тканях и типах клеток организма и при септических состояниях весь организм может рассматриваться как эндокринная железа.
3. При развитии инфекции молекула ПКТ выделяется в кровоток и уровень ПКТ в крови возрастает, при этом уровень кальцитонина не повышается. Таким образом, увеличение концентрации прокальцитонина при инфекционных процессах не приводит к увеличению уровня или активности кальцитонина в плазме крови. В этой ситуации ПКТ не может рассматриваться, как предшественник кальцитонина.
Внеклеточный, циркулирующий в крови ПКТ, в отличие от внутриклеточного, укорочен на 2 аминокислотных остатка, что соответствует участку молекулы от 2-го до 116-го аминокислотных остатков.

Что вызывает синтез ПКТ
Показано, что в мононуклеарных клетках периферической крови человека бактериальные липополисахариды и про-воспалительные цитокины ИЛ(1b, ИЛ(2, ИЛ-6, ФНО-альфа, но не ИЛ-10, стимулируют синтез мРНК, кодирующей ПКТ. Как говорилось, наиболее сильными стимуляторами выхода ПКТ в системный кровоток являются бактериальные тела и повышение уровня ПКТ наступает через короткое время после пикового повышения провоспалительных цитокинов. Однако синтез ПКТ индуцируется не только жизнеспособным инфекционным агентом, но и его не живыми компонентами. Внутривенное введение эндотоксина здоровым добровольцам вызывает быстрый синтез ПКТ. При этом уровень ПКТ возрастает уже через 3 ч, после введения препарата, а резкий подъем уровня происходит через 12–18 часов. Введение индукторов ОФ, таких как ФНО-альфа или ИЛ-6 также приводит к появлению ПКТ в кровотоке. Итак, если действительно считать, что при инфекции все тело человека становится эндокринным органом, для чего же этот орган синтезирует ПКТ? Быть может, чтобы противодействовать инфекции? Увы!

Повышение концентрации ПКТ утяжеляет инфекцию
Действительно, исходно предполагалось, что при инфекции синтез ПКТ направлен на нормализацию нарушенных функции организма, подобно тому, как это происходит при синтезе «классических» белков ОФ воспаления. Некоторые авторы даже полагают, что ПКТ – белок ОФ, который начинает синтезироваться при инфекции, или при остром панкреатите.
Воспаление – это ответ на большое многообразие повреждений. Оно характеризуется вазолидацией, привлечением к местам повреждений полиморфных ядерных клеток и лимфоцитов, активацией макрофагов. Происходят изменения капиллярной функции, транссудация сыворотки в ткани, высвобождение различных гуморальных соединений. Все эти события направлены на преодоление патологического состояния организма. Совершенно неожиданным оказалось, что повышение уровней ПКТ, происходящее параллельно с активацией ОФ, связано с утяжелением воспаления. Так, введение здоровым хомякам препарата человеческого ПКТ не приводило к заметным негативным последствиям, но у животных с уже имеющимся сепсисом такое введение повышало смертность в 2 раза. Что принципиально, иммуннонейтрализация ПКТ с помощью специфической антисыворотки значительно повышала выживаемость инфицированных животных. Затем было подтверждено, что антисыворотка, реагирующая с ПКТ и введенная хомякам с сепсисом профилактически или терапевтически, действительно повышала их выживаемость. Некоторые авторы даже полагают, что иммунонейтрализация ПКТ с помощью специфических иммуноглобулинов может быть средством терапии сепсиса.
Каким же образом и, главное, для чего повышение уровня ПКТ утяжеляет воспалительный процесс? У не инфицированных больных, страдающих медуллярным тироидным раком, хронически повышенные уровни ПКТ к заметным негативным последствиям не приводят. У неинфицированных животных введение ПКТ тоже, как говорилось, не вызывает заметных негативных эффектов. Полагается, что исходно ПКТ как таковой не является токсическим фактором, но чтобы стать им нуждается в провоспалительных стимулах, возникающих вслед за изменениями концентраций про и анти воспалительных цитокинов. Как показывают результаты недавних экспериментов, ПКТ оказывает провоспалительное действие на лейкоциты (нейтрофилы и моноциты) человека и на изолированные коронарные артерии свиньи. ПКТ, как показано, обладает хемоаттрактантными свойствами для лейкоцитов и модулирует образование NO эндотелиальными клетками. Обнаружено так же, что ПКТ является агонистом рецепторов CGRP – пептида, образуемого при процессинге кальцитонина и, тем самым, при повышенных концентрациях ПКТ способен ингибировать некоторые важные реакции, обуславливаемые взаимодействием
CGRP c его рецепторами. Как известно, CGRP имеет, наряду с другими функциями, также и противоспалительные свойства, которые и могут быть инактивированы высокими уровнями ПКТ.
Итак, при инфекциях уровни ПКТ в плазме повышаются. На сколько и при каких типах инфекций?  Ответы на эти важные вопросы зависят от того, насколько чувствителен метод определения ПКТ и каковы нормальные значения концентрации ПКТ в крови.

Уровни ПКТ, нормальные и патологические
В норме, как ранее полагалось, концентрация ПКТ в плазме составляет менее 0,1 нг/мл; однако учитывая, что у существующих методов определения ПКТ нижняя граница измерения и есть 0,1 нг/мл, это означает, что в норме реальные уровни ПКТ доступными методами достоверно не определяются.

• Уровни ПКТ при ССВО без инфекции как правило, менее 1 нг/мл.
• При локальных бактериальных инфекциях без системных проявлений уровень ПКТ возрастает незначительно (0,3–1,5 нг/мл).
• При тяжелых вирусных инфекциях, или воспалительных реакциях неинфекционного происхождения, уровни ПКТ или не увеличиваются вообще, или показывают лишь умеренное увеличение.
• Уровень ПКТ от 0,5 до 2 нг/мл находятся в «серой зоне», в которой диагноз сепсиса с уверенностью поставить нельзя. В этих случаях рекомендуется повторить измерения через 6–24 часов.
• Уровень ПКТ выше 2 нг/мл с высокой вероятностью свидетельствует об инфекционном процессе с системным воспалением.

Септицемия и бактериемия
При септицемии уровень ПКТ повышен, обычно выше 2 нг/мл. Высокие уровни ПКТ при бактериемии всегда предсказывают тяжелое течение и указывают на плохой прогноз. Пороговое значение для ПКТ в случае бактеремии у детей, не леченных антибиотиками, составляет 2 нг/мл.

• Уровни ПКТ выше 10 нг/мл наблюдается почти исключительно у пациентов с тяжелым сепсисом или септическим шоком.
• При тяжелой генерализованной бактериальной, паразитарной или грибковой инфекции с наличием системных проявлений уровни ПКТ возрастают быстро и сильно.
• У пациентов с сепсисом, тяжелым сепсисом и септическим шоком концентрация ПКТ может возрастать до 1000 нг/мл (в 1000) раз!) и достигать 1000 нг/мл.
• Клинические состояния, при которых повышена концентрация ПКТ.

А. Связанные с инфекциями:

• сепсис с подтвержденной или не подтвержденной бактериальной инфекций;
• состояния, связанные с сепсисом, такие, как панкреатиты;
• явные системные инфекции, которые могут иметь место при пневмонии или пиелонефрите;
• явные системные виремии, грибковые инфекции, тяжелая малярия.

Б. Несвязанные с инфекциями:

• ожоги;
• травмы;
• солнечный удар (тепловой удар).

В. Связанные с пульмонарными заболеваниями:

• аспирационные или ингаляционные пневмониты;
• снндром респираторного заболевания взрослых (adult respiratory disease syndrome ARDS);
• легочная нейроэндокринная гиперплазия, имеющая место при хроническом обструктивном заболевании легких или хронические бронхиты, связанные с курением.

Г. Связанные со злокачественными опухолями:

• медуллярный тироидный рак;
• мелкоклеточный рак легких;
• немелкоклеточный рак легких;
• карциноидная опухоль;
• другие нейроэндокринные опухоли (феохромоцитома, опухоль клеток островков панкреатической железы).