Введение к работе
Актуальность проблемы
Ожоги - одна из самых распространенных и разрушительных форм травмы. По данным Всемирной организации здравоохранения термические поражения занимают 3 место среди прочих травм, в России на их долю приходится 10-11% случаев [Алексеев А.А., 2001; Тарасов А.Е., 2009]. 75% пациентов с тяжелыми ожогами (более 40% общей поверхности тела) умирают от сепсиса, вызванного инфекцией ожоговой раны и/или от развивающегося синдрома полиорганной недостаточности (ПОН) [Church D., 2006; Venet F., 2007; Dries D.J., 2009; Fu Y., 2012]. Как отмечает Н.А. Гординская (2008): «практически каждого больного с обширными глубокими ожогами следует рассматривать как потенциально септического с первых суток после травмы». В настоящее время сепсис характеризуется как комплексный иммунный ответ, который варьирует во времени и демонстрирует поляризацию цитокиновой экспрессии:
-
в раннюю фазу - системный гипервоспалительный ответ на фоне потери компетенции основных эффекторов врожденного иммунного ответа - клеток миелоидно-фагоцитарной системы (МФС) (главным образом, способности к партнерству и кластрированию в создании очага локального воспаления) при тяжелых ожоговых травмах;
-
в позднюю фазу - гиперпродукцию противовоспалительных цитокинов в ассоциации с выраженным апоптозом клеток врожденного и адаптивного иммунных ответов [Гусев Е.Ю., 2009; Levy M.M., 2003; Greenhalgh D.G., 2007; Miller A.C., 2007].
Цитокины являются важными регуляторами иммунных процессов, и их продукция осуществляется клетками многих типов, прежде всего, моноцитами и нейтрофилами [Бурмистрова А.Л., 1997; Долгушин И.И., 2001; Cone J.B., 2001; Yeh F.L., 2002; Cassatella M.A, 2009; Zhang X., 2009; Silva M.T., 2010; Mantovani A., 2011]. Однако в условиях системного воспаления основную роль в создании системных цитокиновых полей различной поляризации и выраженности берут на себя клетки эндотелия [Cepinskas G., 2008; Hickey M.J., 2009], в то время как мононуклеары (МПК) и нейтрофилы (НПК) периферической крови выступают больше не в качестве организаторов локального очага классического воспаления, а в роли мишеней активных биологических молекул, включая цитокины сыворотки крови, молекулы микробных паттернов и т.д., то есть теряют свойства чрезвычайно значимые для защиты организма от инфекции [Hotchkiss R.S., 2003; Brown K.A., 2006].
Анализ литературы, посвященной вопросам дестабилизации цитокинового гомеостаза при ожоговой болезни, показал, что большинство исследований направлено на мониторирование уровней цитокинов в сыворотке крови на протяжении с 1 -х по 28-е сутки после ожога, в зависимости от клинико- лабораторных параметров пациентов, в том числе: площади ожоговой поверхности, глубины поражения, вида колонизирующих и (или) инвазирующих ожоговую рану микроорганизмов и т.д., которые могли бы стать основой построения прогностической кривой [Шлык И.В., 2009; Feezor R.J., 2003; Gauglitz G., 2008; Shefold J.C., 2009]. К сожалению, ожидания не принесли желаемых результатов.
Нами был выбран другой подход - комплексная оценка цитокиновой составляющей и растворимой формы триггерного рецептора, экспрессируемого на миелоидных клетках 1 типа (soluble triggering receptor expressed on myeloid cells-1 - sTREM-1), сыворотки крови и цитокинового ответа клеток МФС больных с тяжелой термической травмой в период после ожогового шока (3 -6 сутки после травмы) и период септикотоксемии (10-17 сутки после ожога), с последующей интерпретацией полученных показателей в зависимости от данных ретроспективной оценки тяжести течения и исхода ожоговой болезни (25-40 сутки - дни наблюдения) [Филиппова Ю.Ю., 2011]. Выбор временных точек был основан на результатах исследований авторов [Алексеев А.А., 2001; Гординская Н.А., 2008; Лыков А.В., 2009; Levy M.M., 2003] о наибольшем риске развития сепсиса у обожженных в период с 7 по 14 сутки после ожога (по типу септического шока), либо спустя месяц и более после поражения при длительном существовании инфицированных ожоговых ран.
К сожалению, несмотря на достигнутые успехи в области комбустиологии, многие вопросы, касающиеся патогенетических механизмов развития сепсиса при ожоговой болезни, изучены недостаточно, а результаты работ часто носят дискуссионный характер. Об этом свидетельствует рост частоты возникновения сепсиса, ежегодное увеличение количества летальных исходов у септических больных, недостаточная эффективность терапевтических мероприятий, что приводит к большим экономическим затратам и оставляет актуальными дальнейшее исследование комплексных механизмов, вовлеченных в развитие сепсиса при ожоговой болезни, поиск ранних предикторов развития сепсиса, его осложнений и исхода, и идентификацию новых терапевтических мишеней [Brun G.J., 2006; Church D., 2006; Dejager L., 2011].
Цель исследования
Оценить комплекс иммунологических лабораторных показателей, характеризующих развитие системного воспалительно-инфекционного процесса у больных с тяжелой термической травмой в ранний период ожоговой болезни и соотнести полученные результаты с данными ретроспективного наблюдения - развитием сепсиса, тяжестью течения (сепсис/осложненный сепсис) и его исходом (выжил/не выжил).
Задачи исследования
-
-
Оценить концентрацию цитокинов (IL-6, IL-8, TNF-a, IFN-y, IL-ip, IL-1Ra, IL-10, IL-18, IL-2, IL-4) и sTREM-1 в сыворотке крови больных на 3-6 (период после ожогового шока) и 10-17 (период септикотоксемии) сутки после тяжелой термической травмы и выявить возможную взаимосвязь между их уровнями и моно/смешанным инфицированием ожоговой раны.
-
Провести сравнительный анализ уровней цитокинов и sTREM-1 в сыворотке и супернатантах активированных и интактных мононуклеаров и нейтрофилов периферической крови доноров и пациентов с тяжелыми ожогами на 3-6 и 10-17 сутки после травмы.
-
Определить уровень секреции цитокинов мононуклеарами и нейтрофилами периферической крови ожоговых больных на 3-6 и 10-17 сутки после травмы в зависимости от тяжести (сепсис/осложненный сепсис) и исхода (выжил/не выжил) ожоговой болезни, с помощью нелинейного анализа главных компонент по алгоритму CATPCA.
-
По результатам оценки содержания цитокинов и sTREM-1 в сыворотке крови ожоговых больных выделить прогностические лабораторные маркеры риска развития осложненного сепсиса и его исхода.
Научная новизна
Впервые показано, что в ранние сроки ожоговой болезни высокие уровни растворимой формы триггерного рецептора, экспрессированного на миелоидных клетках 1 типа (sTREM-1) в сыворотке крови пациентов с тяжелыми термическими поражениями ассоциируются со смешанным инфицированием ран, что может использоваться в предиктовой небактериологической лабораторной диагностике в качестве дополнительного критерия генерализации инфекционного процесса.
С помощью нелинейного анализа методом главных компонент нами впервые показано:
-
-
-
сетевое взаимодействие цитокинов, как базовая составляющая иммунобиологических процессов, может быть описано различными профилями, характерными для определенных состояний - цитокиновый гомеостаз/патобиологический процесс: в ранние сроки ожоговой болезни (после периода ожогового шока) - это комплексный гиперпродуктивный профиль системного цитокинового поля, важной составляющей которого является кластер провоспалительных цитокинов нейтрофилов периферической крови; в период септикотоксемии - функциональная обособленность цитокиновых партнеров врожденного иммунитета - мононуклеаров и нейтрофилов, друг от друга и от влияния на них системного цитокинового поля.
-
ранняя (до развития клинической картины сепсиса) поляризация секреции (высокая/низкая) некоторых цитокинов в условиях in vitro у двух важных эффекторов иммунного ответа - мононуклеаров и нейтрофилов периферической крови, по отношению друг к другу, ассоциирована с последующим развитием сепсиса и его исходом: у выживших - высокий уровень секреции мононуклеаров, низкий - нейтрофилов, у не выживших, в противовес, - высокий уровень секреции нейтрофилов и низкий - мононуклеаров.
Определено, что предиктовыми биомаркерами летального исхода сепсиса при ожоговой болезни могут являться высокие уровни цитокинов в сыворотке крови пострадавших: IL-10 на 3-6 сутки и IL-6 на 10-17 сутки после ожога.
Впервые, на основании комплексного анализа иммунологических параметров пациентов с тяжелыми ожогами, разработана модель, позволяющая стратифицировать индивидуальный риск развития осложненного сепсиса на 1017 сутки после травмы, до появления клинических симптомов сепсиса.
Теоретическая и практическая значимость работы
Полученные данные расширяют представление о пластичности функциональных свойств нейтрофилов и мононуклеаров периферической крови в условиях стресса. Показано, что уровень поляризации секреции основных цитокинов клетками больных с тяжелой термической травмой (оценка in vitro) на ранних стадиях ожоговой болезни ассоциирован с последующим развитием сепсиса (сепсис/осложненный сепсис) и его исходом (выжил/не выжил).
Определены лабораторные маркеры летального исхода ожоговой болезни на ранних сроках, до развития клинических признаков сепсиса - достоверно высокие уровни цитокинов в сыворотке крови: IL-10 на 3-6 сутки после травмы и IL-6 на 10-17 сутки после травмы.
Установлено, что на ранних сроках развития ожоговой болезни уровень sTREM-1 в сыворотке крови ожоговых больных, может служить небактериологическим маркером смешанного инфицирования ожоговой раны.
Предложена математическая модель, определяющая комплекс показателей: цитокинов - IL-6, IL-ip, IFN-y, и sTREM-І сыворотки крови ожоговых больных, которые могут быть использованы для определения индивидуального риска развития септических осложнений на 10-17 сутки после травмы.
Положения, выносимые на защиту
-
-
-
-
Определен комплекс информативных иммунологических параметров, характеризующих развитие системного воспалительно-инфекционного процесса у больных с тяжелыми термическими травмами, и выделен ряд паттернов лабораторных показателей, которые могут использоваться на ранних сроках ожоговой болезни (до появления клинических симптомов сепсиса) в качестве маркеров прогноза течения (сепсис/осложненный сепсис) и исхода (выжил/не выжил).
-
Высокие уровни растворимой формы триггерного рецептора, экспрессированного на миелоидных клетках 1 типа (sTREM-1) в сыворотке крови пострадавших в ранний период ожоговой болезни ассоциированы со смешанным инфицированием ожоговых ран и могут применяться в качестве дополнительных предиктовых небактериологических показателей генерализации инфекционного процесса.
Внедрение результатов исследования
Результаты работы используются в учебном процессе: при преподавании курса «Иммунный гомеостаз в норме и при патологии» в магистерской программе «Медико-биологические науки» на кафедре микробиологии биологического факультета ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный университет».
Апробация работы
Основные положения работы доложены и обсуждены на XIII Всероссийском научном Форуме с международным участием имени академика
В.И. Иоффе «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге» (Санкт-Петербург, 2009 г.); Национальной конференции «Аллергология и клиническая иммунология - практическому здравоохранению» (Москва, 2010 г.); Областной научно- практической конференции «Инфекции кровяного русла» (Челябинск, 2010 г.); VIII конференция иммунологов Урала (Сыктывкар, 2010 г.); Межрегиональном форуме «Актуальные вопросы аллергологии и иммунологии - междисциплинарные проблемы» (Санкт-Петербург, 2010 г.); XV Всероссийском конгрессе «Экология и здоровье человека» (Самара, 2010 г.); IX конференции иммунологов Урала (Челябинск, 2011 г.); II Международной научно-практической конференции «Достижения, инновационные направления, перспективы развития и проблемы современной медицинской науки, генетики и биотехнологий» (Екатеринбург, 2011 г.); Национальной конференции «Клиническая иммунология и аллергология - практическому здравоохранению» (Москва, 2012 г.).
Объем и структура диссертации
Диссертация изложена на 115 страницах машинописного текста, включает семь рисунков, девять таблиц. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, глав материалы и методы исследования, и результаты собственных исследований, заключения, выводов, библиографического списка литературы, включающего работы 45 отечественных и 97 иностранных авторов, и приложения, включающего 10 таблиц.
Публикации
Похожие диссертации на Характеристика паттернов информативных лабораторных показателей развития системного воспалительно-инфекционного процесса у больных с тяжелыми термическими травмами
-
-
-
-
-
-
