Способ прогнозирования летальных исходов у больных с облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей после эндоваскулярных реконструкций Российский патент 2021 года по МПК G01N33/50 

Изобретение относится к медицине, в частности сердечно-сосудистой хирургии и ангиологии, и может быть использовано при лечении больных с облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей, также известном как заболевания периферических артерий (ЗПА) атеросклеротической этиологии.

Атеросклероз является основной причиной сердечно-сосудистых заболеваний во всем мире, при этом распространенность ОААНК в популяции довольно высока, достигая по разным данным от 12-14% в России (А.В. Покровский и соавт., 2013) до 22.9% в Италии (исследование Pandora, 2012). При декомпенсации артериального кровотока в нижних конечностях к концу первого года лишь 45% больных имеют шанс сохранения конечности, 30% продолжают жить после ампутации бедра или голени, 25% - умрут (Покровский А.В. и соавт., 2013). Однозначного ответа на вопросы, какова причина возникновения неблагоприятных исходов вследствие атеросклероза, почему у пациентов сходного профиля возникают различные виды тромбозов, рестеноз, прогрессирование заболевания, почему у одного больного отмечается доброкачественное течение заболевания, а у другого в короткие сроки наступает декомпенсация кровообращения и тяжелые осложнения, вплоть до летальных, в настоящее время не существует.

Ведущую роль в патогенезе ОААНК и его осложнений играет дисфункция эндотелия. Эндотелиоциты представляют собой внутреннюю оболочку сосудов и выполняют широкий спектр функций, включая поддержание артериального давления и сосудистого тонуса, гемостаза, роста сосудов и процессов воспаления. Среди широкого спектра выделяемых эндотелиоцитами веществ следует особы выделить мощные вазодилататоры: оксид азота II (NO), рассматриваемый в качестве интегрального показателя функции ЭК, простациклин, эндотелиальный гиперполяризующий фактор, натрийуретический пептид (С), аденозин три- и дифосфорная кислота (АТФ, АДФ) и прочие; вазоконстрикторы: ангиотензин-2, эндотелин-1, тромбоксан, 20-гидроксиэйкозатетраеновая кислота. Действие активных веществ сосудосуживающего и сосудорасширяющего характера на эндотелиальные клетки (ЭК) связано с наличием на клетках специфических рецепторов, активация которых способствует продукции вторичных медиаторов, которые оказывают соответствующее влияние на гладкомышечные клетки (ГМК) [1]. При этом оксид азота II играет важную роль не только в регуляции сосудистого тонуса, но и в системе свертывания. Кроме того, ЭК вырабатывают широкий спектр веществ про- и антикоагуляционного характера. К основным веществам с протромбогенными эффектами относят фактор фон Виллебранда, ингибитор активатора плазминогена, тромбоксан А2 фактор адгезии тромбоцитов. К атромбогенным относятся оксид азота II, тромбомодули, простациклин, а также тканевой активатор плазминогена [2]. При возникновении сосудистого повреждения либо воздействии патологических агентов возникает состояние дисфункции эндотелиоцитов, которое существенно изменяет секреторную функцию клеток.

Фактор фон Виллебранда vWF представляет собой крупный мультидоменный адгезивный гликопротеин [3, 4]. vWF связывается с гликопротеинами Ibα, αIIbβ3 тромбоцитов и субэндотелиальным коллагеном, что приводит к активации тромбоцитов и запускает их агрегацию. Будучи носителем фактора коагуляции VIII, VWF играет важную роль в коагуляции. Несмотря на то, что многочисленные исследования подтверждают роль VWF в гемостазе и коагуляции, разница между VWF эндотелиального и тромбоцитарного происхождения в патогенезе тромбоза и тромбоз-ассоциированных заболеваний, остается неясной. Dhanesha и соавт. изучали роль эндотелиального и тромбоцитарного VWF in vivo [5]. Используя трансплантацию костного мозга, они смогли создать мышей, которые экспрессировали VWF в гемоцитах, но не ЭК и мышей, у которых VWF экспрессировался наоборот лишь ЭК. Результаты показали, что критическую роль в развитии индуцированного FeCl₃ играл эндотелиальный VWF. Т.о. именно эндотелиальный, но не тромбоцитарный VWF способствовал тромбообразованию, что предполагает возможность подавления экспрессии VWF в ЭК с терапевтической целью [6].

Помимо своей ключевой роли в системе свертывания фактор фон Виллебранда VWF имеет важное значение в регуляции сосудистого воспаления. VWF и его молекулярный регулятор ADAMTS13 задействованы в процессах воспаления и иммунотромбоза, активации и миграции лейкоцитов, сосудистой проницаемости, ишемии и реперфузии, активации комплемента, а также программируемой клеточной гибели, сопровождающийся выбросом клетками-нейтрофилами нейтрофилами внеклеточной нейтрофильной ловушки (нетоз). VWF и ADAMTS13 участвуют в патогенезе атеротромбоза и атеросклероза, за счет усиления рекрутинга макрофагов и нейтрофилов в зону сосудистого воспаления. VWF изучается в качестве потенциального прогностического маркера сердечно-сосудистых, метаболических и воспалительных заболеваний, а также неблагоприятных сердечно-сосудистых исходов [7, 8].

Оксид азота является интегральным маркером дисфункции эндотелия, обладающий плейотропным действием. Продуцируемый эндотелием оксид азота может проникать через мембрану тромбоцитов и связываться с его рецептором в виде гуанилциклазы, аналогично рецепторам в ГМК. Связывание оксида азота со своим рецептором приводит к повышению цГМФ, что в свою очередь препятствует повышению внутриклеточной концентрации ионов кальция и активации интегринов, что в итоге приводит к угнетению агрегации тромбоцитов [9]. Изменение в продукции эндогенного оксида азота может служить механизмом, посредством которого регулируется процесс тромбообразования. Непосредственно тромб образуется аггрегацией тромбоцитов путем связывания бивалентного фибриногена с гликопротеином IIb/IIIa. Выделяемый тромбоцитами и ЭК оксид азота предотвращает адгезию тромбоцитов к сосудистой стенке, таким образом, препятствую распространению тромбообразования [10]. Оксид азота ингибирует функцию тромбоцитов путем стимуляции растворимой гуанилил-циклазы и усиления выработки цГМФ, что в свою очередь воздействует на цГМФ-зависимый киназный путь, что в итоге приводит к снижению способности фибриногена связываться с гликопротеином IIb/IIIa и изменению опосредованных фосфолипазами А2- и С реакций, в том числе за счет ингибирования увеличения количества свободных ионов кальция в цитозоле тромбоцитов и ингибирования тромбоцитарной фосфоинозитид-3-киназы [11]

Оксид азота II (NO) является ключевым эндогенным вазодилататором, который продуцируется ЭК. Современные исследования сосредоточены на поиске генетических и эпигенетических изменений в гене эндотелиальной NO-синтазы (eNOS) как основного фермента, участвующего в синтезе оксида азота, которые могут быть вовлечены в патогенез развития артериальных тромбозов [12]. Allagnat F и соавт. (2016) показали в экспериментальных моделях, что дефицит оксида азота является важным аспектом сосудистого воспаления, пролиферации ГМК и развития гиперплазии интимы в условиях гипертензии [13].

При этом доказано, что избыток оксида азота может оказывать неблагоприятное воздействие: при реакции NO с супероксидом образуется пероксинитрит (ONOO-), что инициирует губительный для клеток и тканей процесс нитрозативного стресса [14]. Продолжающиеся исследования в ангиологии и кардиологии доказывают важную роль оксида азота в развитии сердечно-сосудистых осложнений, в том числе потенциальных летальных исходов.

В научной литературе представлено несколько потенциальных способов прогнозирования летальных исходов у пациентов с облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей, в том числе после эндоваскулярных вмешательств на артериях нижних конечностей.

Mueller T и соавт. (2014) выявили, что независимыми предикторами летальных исходов у пациентов с ОААНК были: у больных без сахарного диабета 2 типа в возрасте до 75 лет - высокочувствительный С-реактивный белок (отношение рисков, 3,04; 95% ДИ, 1,48-6,26); у больных с сахарным диабетом в возрасте до 75 лет - натрий-уретический пептид NT-proBNP (отношение рисков, 2,63; 95% ДИ, 1,65-4,19); у пациентов с ОААНК без сахарного диабета в возрасте старше 75 лет - наличие критической ишемии (отношение рисков, 3,70; 95% ДИ, 1,82-7,52) и натрий-уретический пептид NT-proBNP (отношение рисков, 1,93; 95% ДИ, 1,32-2,82); у пациентов с ОААНК и с сахарным диабетом 2 типа в возрасте старше 75 лет - высокочувствительный С-реактивный белок (отношение рисков, 2,61; 95% ДИ, 1,45-4,67) и натрий-уретический пептид NT-proBNP (отношение рисков, 3,31; 95% ДИ, 1,96-5,60) [15].

Kleczynski P и соавт. (2019) изучали различные предикторы летальности после эндоваскулярных вмешательств у пациентов с заболеваниями периферически артерий и пришли к выводу, что наличие инсульта в анамнезе, тяжесть ишемии по классификации Рутерфорда, наличие хронической болезни почек или хронической обструктивной болезни легких, а также эндоваскулярные операции на магистральных артериях конечностей в анамнезе явились независимыми факторами, ассоциированными с летальностью [16].

Нами предложен способ прогнозирования летальных исходов у пациентов с облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей (ОААНК), которые перенесли эндоваскулярные вмешательства на магистральных артериях нижних конечностей в виде баллонной ангиопластики и/или эндопротезирования с использованием нитиноловых стентов, путем оценки маркеров эндотелиальной дисфункции - активности фактора фон Виллебранда - von Willebrand Factor (vWF), уровня метаболитов оксида азота II (NO) и оценки наличия гипертонической болезни.

Технический результат изобретения: прогнозирование летальных исходов у больных с облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей после эндоваскулярных вмешательств на магистральных артериях нижних конечностей.

Для разработки способа было проведено следующее исследование: была изучена группа пациентов из 55 человек, страдающих ОААНК IIБ - IV стадии заболевания по классификации А.В. Покровского-Фонтейна. Средний возраст пациентов составил 63,5±8,5 лет; 87,3% (48) пациентов - мужского пола. Ангиопластика была выполнена 36 (65,5%) пациентам, остальным - проведено стентирование с использованием нитиноловых стентов без лекарственного покрытия.

У 37 (67,27%) пациентов отмечалась гипертоническая болезнь.

За сутки до выполнения эндоваскулярных вмешательств на магистральных артериях нижних конечностей в виде баллонной ангиопластики и/или эндопротезирования с использованием нитиноловых стентов пациентам, выполнялся забор периферической венозной крови для оценки маркеров эндотелиальной дисфункции - активности фактора фон Виллебранда - von Willebrand Factor vWF, уровня метаболитов оксида азота II (NO).

Активность фактора Виллебранда определялась в плазме крови с использованием мануальной методики агглютинации тромбоцитов в присутствие VWF и антибиотика ристоцетина А с использованием реагента Von Willebrand Reagent (Siemens Healthcare Diagnostics Products GmbH, Германия (каталожный номер OUBD23). Активность vWF измерялась в %.

Уровень метаболитов оксида азота II (NO) как интегрального показателя функционального состояния эндотелия определялась в сыворотке крови фотоколорометрическим методом на иммуноферментном анализаторе Stat Fax 3200 («Awareness Techonology, Inc.», США) с использованием 96% этилового спирта, реактива Грисса и раствора ванадия хлорида. Уровень метаболитов NO измерялся в мкм\мл.

Пациентам после выполнения эндоваскулярных вмешательств выполнялась оценка летальных исходов в сроки 3, 6, 9 и 12 месяцев после инвазивного лечения.

Статистический анализ базовых результатов клинического исследования проводился с использованием программы STATISTICA 10.0.

В среднем активность vWF до вмешательства составила 535,5±423,3%. Уровень метаболитов NO до вмешательства в среднем составил 82,6±28,8 мкм/мл.

В течение 1 года после эндоваскулярного лечения летальные исходы отмечены у 6 (10,9%) пациентов; в 2 случаях причиной смерти стал острый инфаркт миокарда; причину остальных летальных исходов достоверно установить не удалось, однако, в 2 случаях среди пациентов, у которых развился летальных исход, в течение года было зафиксировано вновь выявленное онкологическое заболевание.

Активность vWF у пациентов, у кого развился летальный исход в течение 1 года наблюдения, составила 960±385,4%; у пациентов, у кого не развился летальный исход - 483,5±401%. При этом повышенная активность vWF при включении в исследовании отмечалась и среди больных, у которых в течение года наблюдения развился инфаркт миокарда: 1050±300% против 495,1±406,5% среди тех, у кого не регистрировался инфаркт миокарда (р=0,022).

Уровень метаболитов NO, у кого развился летальный исход в течение 1 года наблюдения, составил в среднем 95,5±22,1 мкм/мл, у пациентов, у кого не развился летальный исход - 81,1±29,3 мкм/мл.

R-квадрат Найджелкерка - 0.812 (R²=0.812)

Значимость модели - 0.000016 (p=0.000016)

Уравнение регрессии:

Z = -46.16 + 0.021 * X₁ + 0.209 * X₂ + 8.471 * X₃, где

Х₁ - значение активности vWF, %

Х₂ - значение метаболитов NO, мкм\мл

Х₃ - значение, отражающее наличие или отсутствие гипертонической болезни у пациента - бинарная переменная 0 (нет гипертонической болезни) или 1 (есть гипертоническая болезнь).

Расчет вероятности исхода:

Р = 1 / (1 + е^-Z), где Р - вероятность развития летального исхода, е - основание натурального логарифма (число Эйлера).

Вероятность развития летального исхода находится в прямой зависимости от исходных показателей активности vWF и уровня метаболитов NO. Чем выше абсолютные значения активности vWF и уровня метаболитов NO, тем выше вероятность развития летального исхода в послеоперационном периоде. Наличие гипертонической болезни повышает вероятность летального исхода.

Клинический пример №1

Пациент Х не страдает гипертонической болезнью; значения активности vWF до операции - 1200%, уровень метаболитов NO - 106 мкм/мл.

Подставляем значения в уравнение регрессии:

Z = -46.16 + 0.021 * 1200 + 0.209 * 106 + 8.471 * 0 = 1,19

Вероятность летального исхода в послеоперационном периоде:

P = 1 / (1 + e^-1,19) = 0,77 или 77%.

В послеоперационном периоде у пациента Х отмечен летальный исход.

Клинический пример №2

Пациент Y страдает гипертонической болезнью; значения активности vWF до операции - 1200%, уровень метаболитов NO - 45 мкм/мл.

Подставляем значения в уравнение регрессии:

Z = -46.16 + 0.021 * 1200 + 0.209 * 45 + 8.471 * 1 = -3,08

Вероятность летального исхода в послеоперационном периоде:

P = 1 / (1 + e^-(-3,08)) = 0,04 или 4%.

В послеоперационном периоде у пациента Х не отмечен летальный исход.

Таким образом, знание у пациентов с облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей активности фактора фон Виллебранда vWF, уровня метаболитов оксида азота NO и наличия гипертонической болезни перед выполнением эндоваскулярных вмешательств на магистральных артериях нижних конечностей в виде баллонной ангиопластики и/или стентирования, позволяет выполнить прогнозирование развития летального исхода в течение года после вмешательства.

Источники информации:

1. Gao Y. Endothelium-Derived Factors. In: Biology of Vascular Smooth Muscle: Vasoconstriction and Dilatation. Singapore; 2017.

2. Черешнев ВА, Литвицкий ПФ, Цыган ВН, ред. Клиническая патофизиология. СПб.; 2015.

3. Brehm MA. A biophysical view on von Willebrand factor activation.J Cell Physiol. 2018; 233:799-810. doi: 10.1002/jcp.25887.CrossrefMedlineGoogle Scholar.

4. Lopes da Silva M, Cutler DF. von Willebrand factor multimerization and the polarity of secretory pathways in endothelial cells.Blood. 2016; 128:277-285.

5. Dhanesha N, Prakash P, Doddapattar P, Khanna I, Pollpeter MJ, Nayak MK, Staber JM, Chauhan AK. Endothelial cell-derived von Willebrand Factor is the major determinant that mediates von Willebrand factor-dependent acute ischemic stroke by promoting postischemic thrombo-inflammation. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2016; 36:1829-1837. doi: 10.1161/ATVBAHA.116.307660.

6. Doddapattar P, Dhanesha N, Chorawala MR, Tinsman C, Jain M, Nayak MK, Staber JM, Chauhan AK. Endothelial cell-derived von Willebrand factor, but not platelet-derived, promotes atherosclerosis in apolipoprotein E-deficient mice.Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2018; 38:520-528. doi: 10.1161/ATVBAHA.117.309918.

7. Gragnano F, Sperlongano S, Golia E, et al. The Role of von Willebrand Factor in Vascular Inflammation: From Pathogenesis to Targeted Therapy. Mediators Inflamm. 2017;2017:5620314. doi:10.1155/2017/5620314.

8. Калинин РЕ, Сучков ИА, Мжаванадзе НД и соавт. Показатели гемостаза у пациентов с атеросклерозом периферических артерий при реконструктивно-восстановительных операциях. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2018;(8):46-49. https://doi.org/10.17116/hirurgia2018846

9. Walter U, et al: cGMP and cGMP-dependent protein kinase in platelets and blood cells. Handb Exp Pharmacol 5:33-48, 2009.

10. de Graaf JC, Banga JD, Moncada S, Palmer RM, de Groot PG, Sixma JJ. Nitric oxide functions as an inhibitor of platelet adhesion under flow conditions. Circulation 1992; 85: 2284-90.

11. Freedman JE, Loscalzo J. Nitric oxide and its relationship to thrombotic disorders. J Thromb Haemost 2003; 1: 1183-8.

12. Costa D, Benincasa G, Lucchese R et al. Effect of nitric oxide reduction on arterial thrombosis. Scand Cardiovasc J. 2019 Feb;53(1):1-8. doi: 10.1080/14017431.2019.1581943. Epub 2019 Mar 1.

13. Allagnat F, Haefliger JA, Lambelet MEur J et al. Nitric Oxide Deficit Drives Intimal Hyperplasia in Mouse Models of Hypertension. Vasc Endovasc Surg. 2016 May; 51(5):733-42. doi: 10.1016/j.ejvs.2016.01.024. Epub 2016 Mar 19.

14. Pacher P, Beckman JS, Liaudet L. Nitric oxide and peroxynitrite in health and disease. Physiological Reviews. 2007;87:315-424. DOI: 10.1152/physrev.00029.2006.

15. Mueller T, Hinterreiter F, Luft C, et al. Mortality rates and mortality predictors in patients with symptomatic peripheral artery disease stratified according to age and diabetes. J Vasc Surg. 2014;59(5):1291-9. doi: 10.1016/j.jvs.2013.11.063.

16. Kleczynski P, Ruzsa Z, Wojtasik-Bakalarz J, et al. Predictors of mortality and outcomes after retrograde endovascular angioplasty in patients with peripheral artery disease. Postepy Kardiol Interwencyjnej. 2019;15(2):234-239. doi:10.5114/aic.2019.81727.

Изобретение относится к медицине, в частности сердечно-сосудистой хирургии и ангиологии, и может быть использовано при лечении больных с облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей, также известном, как заболевания периферических артерий (ЗПА) атеросклеротической этиологии. Способ прогнозирования летальных исходов у больных с облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей IIБ - IV стадий после эндоваскулярных реконструкций заключается в определении в периферической венозной крови за сутки до выполнения эндоваскулярных вмешательств маркеров эндотелиальной дисфункции - активности фактора фон Виллебранда, уровня метаболитов оксида азота II и оценки наличия либо отсутствия гипертонической болезни, с последующим расчетом вероятности развития летального исхода в течение года после оперативного вмешательства по формуле Р = 1 / (1 + е^-Z), где Р - вероятность развития летального исхода в %, е - основание натурального логарифма (число Эйлера), а Z - показатель, рассчитываемый следующим образом: Z = -46.16 + 0.021 * X₁ + 0.209 * X₂ + 8.471 * X₃, где Х₁ - значение активности vWF, %; Х₂ - значение метаболитов NO, мкм/мл; Х₃ - значение, отражающее наличие или отсутствие гипертонической болезни у пациента - бинарная переменная 0 - нет гипертонической болезни или 1 - есть гипертоническая болезнь. Изобретение обеспечивает прогнозирование летальных исходов у больных с облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей после эндоваскулярных вмешательств на магистральных артериях нижних конечностей. 2 пр.

Способ прогнозирования летальных исходов у больных с облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей IIБ - IV стадий после эндоваскулярных реконструкций, заключающийся в определении в периферической венозной крови за сутки до выполнения эндоваскулярных вмешательств маркеров эндотелиальной дисфункции - активности фактора фон Виллебранда, уровня метаболитов оксида азота II и оценки наличия либо отсутствия гипертонической болезни, с последующим расчетом вероятности развития летального исхода в течение года после оперативного вмешательства по формуле Р = 1 / (1 + е^-Z), где Р - вероятность развития летального исхода в %, е - основание натурального логарифма (число Эйлера), а Z - показатель, рассчитываемый следующим образом:

Z = -46.16 + 0.021 * X₁ + 0.209 * X₂ + 8.471 * X₃, где

Х₁ - значение активности vWF, %;

Х₂ - значение метаболитов NO, мкм/мл;

Х₃ - значение, отражающее наличие или отсутствие гипертонической болезни у пациента - бинарная переменная 0 - нет гипертонической болезни или 1 - есть гипертоническая болезнь.