СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОБОСТРЕНИЯ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ И/ИЛИ МУКОВИСЦИДОЗА ПРИ ГРИППЕ У ДЕТЕЙ Российский патент 2014 года по МПК G01N33/53 

Изобретение относится к области медицины, а именно к инфекционным болезням и пульмонологии, и может найти применение для оптимизации терапии гриппа у пациентов с сопутствующими хроническими бронхолегочными заболеваниями.

Грипп особенно опасен для детей младшего возраста в связи с частыми осложнениями, приводящими к формированию хронической легочной патологии и других заболеваний. Для практического здравоохранения чрезвычайно важно раннее выявление пациентов, у которых имеется угроза тяжелого и осложненного течения гриппа для активного воздействия на «управляемые» факторы риска.

У пациентов, часто и длительно болеющих на фоне хронической и рецидивирующей патологии органов дыхания, нередко отмечается генетически детерминированный «поздний иммунологический старт», транзиторные энзимопатии («поздний старт энзимов»), изменения цитокинового статуса, предрасполагающие к обострению хронических неспецифических заболеваний легких (ХНЗЛ), в частности, бронхиальной астмы (БА) и муковисцидоза (MB).

По нашим данным хроническая бронхолёгочная патология является фоном для развития осложнений, но грипп не всегда являлся триггером обострения основного заболевания, что зависит от степени дисбаланса цитокиновых реакций.

Изучение характера цитокинового, особенно, интерферонового статуса позволило выявить показатели, предопределяющие развитие вирус-индуцированной бронхообструкции, обусловливающей неблагоприятное течение гриппа у детей с данной патологией, что определяет выбор рациональных схем терапии на раннем этапе гриппозной инфекции.

Известна диссертационная работа Беловой О.И. «Клинико-патогенетическое значение некоторых цитокинов (интерлейкин-4, 'гамма'-интерферон) при бронхиальной астме у детей» (2003), где показано, что увеличение содержания интерлейкина-4 и снижение уровня γ-интерферона в плазме крови у детей с бронхиальной астмой отражает участие этих цитокинов в развитии аллергического воспаления. Однако автором не уточняются уровни данных цитокинов и их соотношения, информативные для прогнозирования обострений БА при острых респираторных инфекциях.

Известен способ прогнозирования течения инфекционно-аллергической бронхиальной астмы (патент РФ №2063044), в котором авторы показали, что при отсутствии эффекта регуляции цАМФ (циклоаденозинмонофосфатом) глутатионтрансферазы в эритроцитах крови прогнозируется фаза обострения заболевания, а наличие эффекта регуляции определяет фазу ремиссии заболевания. Сложность данного способа в исполнении ограничивает его применение.

Известен способ прогноза тяжести обострения атопической бронхиальной астмы (патент РФ №2190217), где в начале обострения заболевания в лимфоцитах больного определяют показатели активности ферментов глицерол-3-фосфатдегидрогеназы и НАД-зависимой малатдегидрогеназы и при показателях ниже 0,297 мкЕ/10000 клеток для ГЗФДГ и 0,638 мкЕ/10000 клеток для НАДМДГ прогнозируют тяжелую степень обострения заболевания.

Авторы патентов исследовали биохимические показатели, имеющие значение в прогнозировании обострения и ремиссии бронхиальной астмы, не касаясь иммунологических изменений, в частности, цитокиновых реакций, наиболее информативных при гриппе у детей с данной патологией.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ, описанный в работе (Л.А. Безрукова, М.В. Старикович, Ю.Б. Белан /Возможности ранней иммунокоррекции бронхообструктивных состояний у детей с отягощенным аллергологическим анамнезом //Лечащий врач. - №6. - 2011. - С.24-32). Авторами изучено влияние респираторных вирусов на иммунную систему с определением уровня IL-12, IL-4, спонтанного и стимулированного IFN-γ.

По данным исследователей, для рецидивирующего течения вирус-индуцированной одышки характерно выраженное угнетение синтеза Th1-профиля цитокинов, при котором соотношение IL-4/гаммa-IFN_ст.=5,49, IL-4/IL-12=77,1, тогда как незначительные изменения цитокинообразования соответствовали при впервые возникшем эпизоде бронхиальной обструкции IL-4/гaммa-IFN_ст.=1,38, a IL-4/IL-12=21,1. Полученные показатели определяли необходимость иммунокоррекции у данной категории пациентов, но не являлись прогностическими критериями тяжести гриппа и/или обострения ХНЗЛ.

Изобретение направлено на разработку быстрого способа прогнозирования обострения бронхиальной астмы и/или муковисцидоза у детей на ранней стадии гриппа с целью своевременного назначения противовирусной и иммунокорригирующей терапии. Кроме того, способ обладает достаточной чувствительностью и специфичностью, точностью, сокращает сроки диагностики и упрощает методы лабораторных исследований.

Результат достигается с помощью определения коэффициентов IL-4/IFN-γ и IL-10/IFN-γ и исследовании их значений в динамике. Сущность изобретения заключается в следующем. Способ прогнозирования обострения бронхиальной астмы и/или муковисцидоза при гриппе у детей предусматривает определение прогностических коэффициентов. Прогностические коэффициенты получают расчетом соотношения показателей противовоспалительных интерлейкинов к интерферону-гамма. Авторами предложено в сыворотке крови методом иммуноферментного анализа в первые и третьи сутки заболевания определить уровни IL-4, IL-10 и IFN-γ. Затем рассчитать два прогностических коэффициента путем деления показателей IL-4 и IL-10 на величину интерферона-гамма. Если значения полученных коэффициентов нарастают на третьи сутки IL-4/IFN-γ как минимум в 5-6 раз, a IL-10/IFN-γ как минимум в 2-3 раза, на фоне гриппа прогнозируют обострение бронхиальной астмы и/или муковисцидоза.

Значения коэффициентов получены в результате проведенных авторами исследований.

Обследованы 52 ребенка с бронхиальной астмой и 45 детей с муковисцидозом, находившихся в стационаре на плановом лечении основной патологии, для которых грипп являлся госпитальной инфекцией. Это позволило выявить некоторые клинические особенности развития гриппа у данной категории больных, с выявлением иммунологических факторов, предопределяющих обострение имеющихся хронических заболеваний (табл.1).

Таблица 1 Варианты течения гриппа у детей с фоновой патологией Сопутствующая патология Всего детей Тяжелое (%) Среднетяжелое (%) С обострением ХНЗЛ Без обострения ХНЗЛ Бронхиальная астма 52 4/7,7 34/65,4 14/26,9 Муковисцидоз 45 2/4,4 30/66,7 13/28,9

У детей с муковисцидозом грипп являлся госпитальной инфекцией и отличался умеренной (37,5-38,5°С), хотя и продолжительной температурной реакцией (5,0±0,02 дня), протекая в 28,9% случаев в среднетяжелой форме, не способствуя обострению основного заболевания.

Несмотря на то, что для каждого из заболеваний описаны собственные патогенетические механизмы развития, сходными для них являются иммунологические и метаболические изменения в слизистой респираторного тракта, сопровождающиеся выраженными нарушениями мукоцилиарного клиренса и прогрессирующей бронхообструкцией, что, как правило, является причинным фактором развития осложнений и продолжительного течения гриппозной инфекции.

Несмотря на различия в патофизиологических механизмах этих заболеваний, общими моментами в происхождении бронхообструктивного синдрома вследствие вирусного воспаления являлись отек и инфильтрация бронхиальной стенки, гиперсекреция слизи и десквамация реснитчатого эпителия, ведущие к нарушению мукоцилиарного клиренса.

Поэтому, при наслоении гриппа у пациентов с данными заболеваниями наблюдались как тяжелые, так и осложненные формы заболевания, в зависимости от степени выраженности хронической патологии, патогенности возбудителя и иммунного дисбаланса в результате инфекционного процесса.

Под влиянием респираторных вирусов, эпителиальные клетки секретируют широкий спектр цитокинов и хемокинов, включая (IL-1β, IL-4, IL-8, IL -10, фактор некроза опухоли - TNFα, IFN-α, IFN -γ и др.), являющихся ключевыми факторами иммунопатогенеза гриппа. Интерфероны, являясь противовоспалительными цитокинами, осуществляют рекрутирование эффекторных клеток (нейтрофилов, макрофагов, натуральных киллеров), стимулируют их фагоцитарную, бактерицидную активность и запускают антигенспецифический иммунный ответ, что в совокупности способствует элиминации патогена.

В наших исследованиях на фоне гриппа у пациентов с сопутствующими ХНЗЛ наблюдалась системная воспалительная реакция, которая при тяжелом течении гриппа сопровождалась высоким уровнем провоспалительных цитокинов. Снижение продукции IFN-γ иммунокомпетентными клетками в первые дни заболевания свидетельствовало о дефектности или истощенности процессов иммунорегуляции и являлось прогностическим фактором развития осложнений или обострения фонового заболевания. По нашим данным у 1/3 больных грипп протекал в средне-тяжелом варианте, не способствуя обострению имеющегося хронического заболевания.

Хронический воспалительный процесс при MB обусловлен активацией Т-лимфоцитов-хелперов 1и 2 типа, что проявляется повышением уровней IL-4 и IFN-γ, тогда как патогенетическая сущность БА - аллергическое воспаление, обусловленное иммунным ответом Th-2 типа. С данным фактом связаны некоторые особенности цитокинового профиля у больных с разными вариантами течения гриппозной инфекции.

Отмечены следующие особенности цитокинового профиля на фоне гриппа у детей с данной патологией:

Грипп без обострения ХНЗЛ: умеренное повышение IL-4, в большей степени на фоне бронхиальной астмы 67,4(56,3-82,3) - 93,0(51,6-114,5), р<0,05 и 44,6(38,0-55,9)-84,4(54,0-132,3) при MB, свидетельствовало о сенсибилизации организма в результате основного заболевания, а также дефицит в циркуляции IFN-γ - как на фоне муковисцидоза, так и на фоне бронхиальной астмы (табл.2).

Таблица 2 Уровень цитокинов в сыворотке крови у пациентов с гриппом (без обострения ХНЗЛ) Цитокины пг/мл Порядок исследования Без фоновых заболеваний Бронхиальная астма Муковисцидоз IL-4N=22,4 (12,5-34,2) 1 46,3 38,0-55,9 67,4 56,3-82,3 44,6 38,0-55,9 2 34,5 12,3-39,0 93,^0∗↑ 51,6-114,5 84,^∗↑ 54,0-132,3 IL-10 1 42,1 32,4-55,6 56,3 25,4-51,9 55,2 32,4-65,6 N=12,3 (6,2-18,5) 2 47,8 30,2-64,2 47,9 26,4-76,6 56,7 25,4-51,9 IFN-γ 1 45,2 32,4-58,3 40,7 13,8-42,7 46,3 32,4-58,3 N=25,6 (10,4-38,9) 2 67,9 53,4-98,6 34,81 12,9-43,0 42,3 10,9-46,4 IL-4/IFN-γ 1 1,0 0,7-1,3 1,5 1,2-1,7 0,5 0,4-1,0 2 0,7 0,5-1,4 2,5 2,2-3,6 1,91,4-2,3 IL-10/IFN-γ 1 0,9 0,7-1,3 1,4 0,8-1,9 1,2 0,9-1,5 2 0,7 0,5-1,2 1,4 0,9-2,0 1,4 1,0-1,9 ↑ - сравниваемые показатели статистически значимо выше; ↓ - показатели статистически значимо ниже по отношению к группе детей без фоновых заболеваний ^∗ - статистическая достоверность между 1 и 2 исследованиями; Me(Q1-Q2)- медиана/интерквартильный размах N норма у здоровых

Прогностически информативным показателем, характеризующим поляризацию иммунного ответа с Тх-1 на Тх-2, является IL-10.

При коэффициенте IL-4/IFN-γ=1,5 при БА и 0,5 при MB в первые дни заболевания гриппом с повышением в динамике не более чем в 2 раза до 2,5 и 1,9 и соответственно, даже при тяжелых формах гриппа обострения данных нозологии не наблюдалось.

Коэффициент IL-10/IFN-γ не больше 2 у пациентов без обострения ХНЗЛ и у детей без фоновых заболеваний не изменялся, как в начале заболевания, так и в динамике, что свидетельствовало о возможности адекватного иммунного реагирования.

Грипп с обострением ХНЗЛ: изначально высокий уровень IL-4 с достоверно значимым нарастанием в динамике отмечался у пациентов на фоне бронхиальной астмы 67,4 (26,3-82,3) - 139,5 (89,7-158,6), р<0,05, что подтверждает наличие сенсибилизации и гиперреактивности бронхов и характеризует реакцию иммунной системы, как «поздно стартующую», по сравнению с MB, у которых нарастание этих показателей происходило в меньшей степени 64,6 (37,0 - 70,0).

Достоверно значимое повышение IL-10 в динамике у больных с MB 55,2(42,4-75,6) - 110,4(91,2-154,3), р<0,05.

Снижение уровня IFN-γ в динамике как при сопутствующей БА 40,7(13,8-42,7)-23,4(12,2-42,1), так и при MB 46,3(28,4-55,1) - 19,8(10,1-34,6), р<0,05, являлось предрасполагающим фактором к затяжному процессу.

Увеличение коэффициента IL-4/IFN-γ в динамике к третьему дню заболевания как минимум в 5-6 раз позволяло считать грипп триггером обострения ХНЗЛ.

Аналогичная динамика прослеживалась при расчете коэффициента IL-10/IFN-γ, который увеличивался как минимум в 4-5 раз, то есть при более выраженном дисбалансе цитокиновых реакций (табл.3).

При наличии подобной динамики данных коэффициентов у детей без фоновой патологии можно прогнозировать возможность развития осложнений при гриппе.

Клиническим проявлением наблюдаемого дисбаланса была продолжительная интоксикация в сочетании с бронхообструктивным синдромом, от степени выраженности которых зависела и тяжесть инфекционного процесса.

Таблица 3 Уровень цитокинов в сыворотке крови у пациентов с гриппом (с обострением ХНЗЛ) Цитокины пг/мл Порядок исследова ния Без фоновых заболеваний Бронхиальная астма Муковисцидоз IL-4 1 36,7 30,0-53,2 67,4↑26,3-89,3 64,6↑47,0-70,3 N=22,4
(12,5-34,2) 2 44,5 36,2-65,7 139,5∗↑89,7-158,6 94,0↑∗ 57,0-107,4 IL-10 1 42,1 32,4-55,6 56,3 25,4-61,9 55,2 42,4-75,6 N=12,3 (6,2-18,5) 2 57,0 42,3-72,4 72,3 45,3-98,6 110,4∗ 91,2-154,3 IFN-γ 1 36,922,4-48,9 40,7 13,8-42,7 46,3 28,4-55,1 N=25,6 (10,4-38,9) 2 42,9 33,2-59,7 23,4∗ 12,2-42,1 19,8∗ 10,1-34,6 IL-4/IFN-γ 1 1,0 0,8-1,4 1,5 1,3-1,7 1,4 1,2-1,9 2 1,2 0,7-1,6 6,3 5,9-7,8 4,8 4,5-5,9 IL-10/IFN-γ 1 1,3 0,8-1,9 1,4 1,1-1,7 1,1 0,9-1,5 2 1,4 1,1-2,1 3,1 2,8-4,2 5,6 4,8-6,4 ↑ - сравниваемые показатели статистически значимо выше; ↓ - показатели статистически значимо ниже по отношению к группе детей без фоновых заболеваний ∗ - статистическая достоверность между 1 и 2 исследованиями; Me(Q1-Q2)- медиана/интерквартильный размах N норма у здоровых

Таким образом, наряду с общими изменениями в организме при выраженном токсикозе, обусловленном гриппозной инфекцией, у пациентов с наличием ХНЗЛ отмечались характерные изменения цитокинового профиля, которые могли, как усугублять течение гриппа, так и не оказывать существенного влияния на прогрессирование сопутствующего хронического заболевания.

Несмотря на снижение обструкции, гиперреактивность бронхов сохранялась, на что указывает резкое нарастание IL-4, что при условии низкого интерферонообразования (IFN-γ) позволяло считать грипп этиологическим и патогенетическим фактором обострения бронхиальной астмы.

Данный способ прогнозирования являлся чувствительным и специфичным (табл.4).

Таблица 4 Диагностическая ценность прогнозирования с учетом Показатели метода Диагностическая ценность прогностических критериев Всего Чувствительность 88,2% ("+" у 30 с обострением БА) 100% (34) Специфичность 77,8% ("-" у 14 без обострения БА) 100%(18) Чувствительность 86,7% ("+" у 26 с обострением MB) 100% (30) Специфичность 80,0% ("-" у 12 без обострения MB) 100%(15)

Таким образом, полученные данные позволяют своевременно прогнозировать варианты течения гриппа у детей с ХНЗЛ и обеспечить рациональные подходы к терапии с индивидуальным назначением лекарственных средств, позволяющих предупредить как обострение сопутствующей патологии, так и осложнения гриппа.

Изобретение реализуется следующим образом.

Пример 1. Больной А., 4 г. 5 мес., (в анамнезе атопическая бронхиальная астма) поступил в инфекционно-боксовое отделение в первые сутки заболевания. Жалобы на температуру до 39,5°С, выраженный интоксикационный синдром (адинамия, снижение аппетита), боль в горле, слизисто-серозный ринит, сухой лающий кашель. По данным иммунофлуоресцентного исследования зарегистрирован грипп A(H1N1).

При исследовании показателей цитокинов в первый день госпитализации определены уровни IL-4 - 65,4 пг/мл, IL-10 - 52,3 пг/мл, IFN-y - 46,2 пг/мл и рассчитано соотношение IL-4/IFN-γ=1,4; IL-10/IFN-γ=1,1. На третий день в динамике существенного изменения данных коэффициентов не наблюдалось (IL-4 - 68,9 пг/мл, IL-10 - 57,8 пг/мл, IFN-γ - 44,9 пг/мл и рассчитано соотношение IL-4/IFN-γ=1,5; IL-10/IFN-y=1,3), что позволило прогнозировать гладкое течение гриппа без обострения основного заболевания и позволяло использовать только противовирусные средства.

Пример 2. Больная Д., 8 лет (в анамнезе атопическая бронхиальная астма), поступила в первые сутки с выраженным симптомокомплексом гриппа (температура 40,0°С, головная боль, миалгия, артралгия, боль в горле). По данным иммунофлуоресцентного исследования зарегистрирован грипп A(H3N2).

При исследовании показателей цитокинов при поступлении определены уровни IL-4 - 65,3 пг/мл, IL-10 - 58,5 пг/мл, IFN-γ - 45,2 пг/мл и рассчитано соотношение IL-4/IFN-γ=1,4; IL-10/IFN-γ=l,3. В динамике уровни IL-4 и IL-10 повысились до 152,1 пг/мл и 113,5 пг/мл соответственно, сопровождаясь снижением IFN-γ до 20,5 пг/мл. Получены коэффициенты IL-4/IFN-γ=7,4 и IL-10/IFN-γ=5,5, т.е. увеличение в 5,3 и 4,2 раза, соответственно. Данный факт позволил считать грипп триггером обострения бронхиальной астмы, что клинически выражалось в развитии вирусиндуцированной бронхообструкции, появлении экспираторной одышки, разнокалиберных хрипов в легких без четкой локализации, дыхательная недостаточность 1 степени, на фоне температуры 38,0°С. На рентгенограмме легких инфильтрации не выявлено. Назначена как противовирусная, так и ингаляционная терапия, с применением гормонов с последующим назначением иммунокорригирующих препаратов.

Пример 3. Больной К., 1 г. 3 мес., поступил на пульмонологическое отделение на плановое лечение муковисцидоза (смешанная форма, стадия ремиссии). В эпидемический период на 7-ой день нахождения на отделении поднялась температура до 38,5°С, выраженный интоксикационный синдром (отказ от еды, однократные судороги на высоте температуры, рвота), сухой лающий кашель. По данным иммунофлуоресцентного исследования зарегистрирован грипп A(H1N1)pdm 2009.

При исследовании показателей цитокинов в первый день гриппозной инфекции определены уровни IL-4 - 46,2 пг/мл, IL-10 - 50,6 пг/мл, IFN-γ - 45,5 пг/мл и рассчитано соотношение IL-4/IFN-γ=1,0; IL-10/IFN-γ=l,l. На третий день в динамике существенного изменения данных коэффициентов не наблюдалось (IL-4 - 55,4 пг/мл, IL-10 - 67,2 пг/мл, IFN-γ - 40,2 пг/мл и рассчитано соотношение IL-4/IFN-γ=1,4; IL-10/IFN-y=l,7), что обусловливало гладкое течение гриппа без обострения основного заболевания и позволяло использовать только противовирусные препараты.

Пример 4. Больная П., 2 г., (в анамнезе смешанная форма муковисцидоза) поступила на второй день заболевания ОРВИ, с жалобами на температуру 37,8-38,0°С, приступообразный кашель, насморк, носовое кровотечение. По данным иммунофлуоресцентного исследования зарегистрирован грипп В.

При исследовании показателей цитокинов при поступлении определены уровни IL-4 - 56,3 пг/мл, IL-10 - 63,4 пг/мл, IFN-γ - 40,1 пг/мл и рассчитано соотношение IL-4/IFN-γ=1,4; IL-10/IFN-γ=1,6. В динамике уровни IL-4 и IL-10 повысились до 115,2 пг/мл и, 107,2 пг/мл соответственно, сопровождаясь существенным снижением IFN-y до 16,5 пг/мл. Полученное соотношение IL-4/IFN-γ=5,8; IL-10/IFN-γ=6,5, (увеличение коэффициентов в 7 и 4 раза соответственно), что являлось прогностическим критерием обострения муковисцидоза или осложненного течения гриппозной инфекции. Клинически наблюдалось появление дыхательной недостаточности 1 степени, усиление малопродуктивного кашля, продолжительное сохранение лихорадочной реакции (38,2°С). Изменения на рентгенограмме соответствовали поражению нижней доли левого легкого, что расценено как осложнение гриппа и обострение хронического заболевания, назначены специфическая антибактериальная и иммуномодулирующая терапии.

Изобретение относится к области медицины, а именно к инфекционным болезням и пульмонологии, и может быть использовано для прогнозирования обострения бронхиальной астмы и муковисцидоза у детей при гриппе. Сущность способа: определяют прогностические индексы, полученные в результате расчета соотношения показателей интерлейкинов IL-4, IL-10 и интерферона-гамма IFN-y, определяемых в сыворотке крови методом ИФА в первые и третьи сутки заболевания гриппом. Увеличение уровня интерлейкина IL-4, IL-10 и понижение IFN-γ в динамике с повышением коэффициента соотношения IL-4/IFN-γ к третьему дню как минимум в 5-6 раз, и IL-10/IFN-γ как минимум в 4-5 раз грипп может считаться триггером обострения сопутствующей хронической бронхолегочной патологии - бронхиальной астмы или муковисцидоза. Полученные коэффициенты определяют алгоритм раннего применения комбинированных схем терапии гриппа у детей с хроническими неспецифическими заболеваниями легких с использованием противовирусных, антибактериальных и иммунокорригирующих препаратов с целью устранения дисбаланса цитокиновых реакций и предотвращения вирус-индуцированной бронхообструкции в результате снижения гиперреактивности трахеобронхиального дерева. Прогностическая точность предложенного способа составляет 85-90%. Табл. 4, пр. 4.

Способ прогнозирования обострения бронхиальной астмы и/или муковисцидоза при гриппе у детей путем определения прогностических коэффициентов, полученных расчетом соотношения показателей противовоспалительных интерлейкинов к интерферону-гамма, отличающийся тем, что в сыворотке крови методом иммуноферментного анализа в первые и третьи сутки заболевания определяют уровни IL-4, IL-10 и IFN-γ, рассчитывают два прогностических коэффициента путем деления показателей IL-4 и IL-10 на величину интерферона-гамма, и при нарастании коэффициентов на третьи сутки IL-4/IFN-γ как минимум в 5-6 раз, a IL-10/IFN-γ как минимум в 4-5 раза, на фоне гриппа прогнозируют обострение бронхиальной астмы и/или муковисцидоза.