СПОСОБ ОЦЕНКИ ВЫРАЖЕННОСТИ ВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ РЕАКЦИИ У ПАЦИЕНТОВ С КОРОНАВИРУСНОЙ ИНФЕКЦИЕЙ Российский патент 2023 года по МПК G01N33/49 

Настоящее изобретение относится к области медицины, в частности к клинической лабораторной диагностике в области пульмонологии, и может быть использовано для оценки выраженности воспалительного процесса у пациентов с коронавирусной инфекцией с целью принятия клинических решений о назначении специфической противовоспалительной терапии.

В марте 2020 года Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) присвоила коронавирусной инфекции (англ. COronaVIrus Disease 2019 – COVID-19) статус пандемии. Еще в первые месяцы пандемии было продемонстрировано, что у пациентов с наиболее тяжелым течением заболевания наблюдаются нарушения в регуляции иммунного ответа [Qin C, Zhou L, Hu Z, et al. Dysregulation of immune response in patients with COVID-19 in Wuhan, China // Clinical Infectious Diseases: An Official Publication of the Infectious Diseases Society of America. 2020;71:762-768. doi:10.1093/CID/CIAA248]. Вскоре было установлено, что смертность при COVID-19 ассоциирована с индуцируемой вирусом повышенной экспрессией провоспалительных цитокинов (так называемый «цитокиновый шторм»), что приводит к острому респираторному дистресс-синдрому и распространенному поражению тканей организма с последующим развитием полиорганной недостаточности [Ragab D, Eldin HS, Taeimah M, et al. The COVID-19 Cytokine Storm; What We Know So Far // Frontiers in Immunology. 2020;11:1446. doi:10.3389/FIMMU.2020.01446]. Следовательно, лабораторный анализ биомаркеров воспаления занимает важнейшее место в ведении пациентов с COVID-19. Раннее выявление системного воспалительного процесса повышенной интенсивности позволит назначить специфическую противовоспалительную терапию и предупредить жизнеугрожающие осложнения заболевания, такие как «цитокиновый шторм».

Из уровня техники известно, что одним из наиболее изученных биомаркеров воспалительной реакции является уровень С-реактивного белка (СРБ) [Sahu BR, Kampa RK, Padhi A, Panda, AK. C-reactive protein: A promising biomarker for poor prognosis in COVID-19 infection // Clinica Chimica Acta; International Journal of Clinical Chemistry. 2020;509:91. doi:10.1016/J.CCA.2020.06.013]. Именно уровень СРБ, согласно Временным российским рекомендациям по лечению новой коронавирусной инфекции, выбран ключевым лабораторным биомаркером-индикатором начала противовоспалительной терапии. Недостатком использования данного биомаркера для оценки выраженности воспаления является ограниченная доступность биохимических анализаторов для определения уровня СРБ в удаленных от региональных центров медицинских учреждениях.

Также из уровня техники известен способ оценки выраженности воспалительной реакции, который может быть применен у пациентов с COVID-19 [Патент RU2756764]. Данный способ подразумевает оценку степени комплемент-зависимого лизиса сенсибилизированных анти-А моноклональными антителами класса М эритроцитов человека с группой крови А (по системе AB0). Выраженность лизиса определяют турбидиметрически, по снижению оптической плотности суспензии сенсибилизированных эритроцитов при длине волны 620 нм. К недостаткам данного способа можно отнести необходимость наличия специализированного оборудования, такого как турбидиметр/фотометр, и таких реагентов, как смесь анти-А моноклональных антител со стандартизированными человеческими эритроцитами группы А, что далеко не всегда соответствует оснащению клинико-диагностической лаборатории. Также, несмотря на то что в соответствии с данными способом действительно возможно дискриминировать повышенную функциональную активности классического пути системы комплемента с нормальной или пониженной активностью, остается неизвестной точка клинического приложения данных результатов.

Из уровня техники известен способ оценки тяжести течения коронавирусной инфекции, что косвенно является отражением выраженности воспалительного процесса [Патент RU2761138]. Данный способ заключается в определении 4 показателей: веса, индекса массы тела, объема бедер и уровня триглицеридов крови. Затем значения данных показателей сравнивают с пороговыми. При превышении пороговых значений 3 или более показателями делают вывод о высоком риске развития тяжелого течения коронавирусной инфекции. Главным недостатком данного способа является то, что он пригоден лишь для применения в женской популяции. Также такие аналитические характеристики способа, как чувствительность и специфичность, относительно общепринятых стандартов оценки тяжести течения заболевания (например, степени поражения легких по данным компьютерной томографии), неизвестны, что является препятствием для его внедрения в клиническую практику.

Из уровня техники также известен способ оценки состояния воспалительного процесса при пневмонии [Патент RU2193196]. Данный способ подразумевает многократное определение у пациента параметров деформируемости, агрегации и микровязкости мембран эритроцитов. При удалении показателей от нормативных диагностируют ухудшение воспалительного состояния. Заявленные параметры эритроцитов можно измерить при помощи широкодоступного оборудования и реактивов, однако, например, метод тонкослойной хроматографии общих липидов, предлагаемый авторами для оценки микровязкости мембран эритроцитов, является полуколичественным методом, в связи с чем обладает ограниченной воспроизводимостью. Также пригодность данного способа для оценки интенсивности воспаления у пациентов с пневмонией, вызванной коронавирусной инфекцией не была изучена.

Таким образом, в настоящее время существует необходимость в разработке способа оценки выраженности воспалительной реакции у пациентов с COVID-19, лишенного всех вышеперечисленных недостатков.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема, решаемая посредством заявляемого изобретения, заключается в необходимости разработки способа оценки выраженности воспалительной реакции у пациентов с коронавирусной инфекцией, подходящего для учреждений с ограниченным лабораторным потенциалом, пригодного для принятия клинических решений и применимого у любых пациентов с коронавирусной инфекцией вне зависимости от пола, для которых доступны определение скорости оседания эритроцитов и подсчет количества лимфоцитов и нейтрофилов в образце крови.

Техническим результатом заявляемого изобретения является отнесение пациента, госпитализированного с коронавирусной инфекцией, к группе с высоким или низким риском возникновения опасных для жизни осложнений, в том числе «цитокинового шторма» способом, не требующим сложного инструментального сопровождения.

Техническая проблема решается способом оценки выраженности воспалительной реакции у пациентов с коронавирусной инфекцией, включающим:

- проведение забора периферической венозной крови на голодный желудок в стандартную вакуумную пробирку для гематологических исследований при госпитализации пациента;

- определение в образце крови количества нейтрофилов и лимфоцитов на гематологическом анализаторе, позволяющем кондуктометрически оценивать клеточный состав крови человека по пропорциональности амплитуды электрического импульса, измеренного при прохождении клетки мимо двух электродов, объему клетки, или методом проточной цитофлуориметрии;

- подсчет соотношения нейтрофилов и лимфоцитов, осуществляемый путем прямого деления количества нейтрофилов на количество лимфоцитов;

- определение в образце крови скорости оседания эритроцитов на гематологическом анализаторе, позволяющем измерение скорости оседания эритроцитов методом капиллярной фотометрии, или ручным способом по методам Вестергрена или Панченкова;

- внесение значений отношения нейтрофилов к лимфоцитам, а также скорости оседания эритроцитов в формулу расчета коэффициента воспалительной реакции:

К_В/Р = 0,007 × СОЭ + 0,046 × Н/Л,

где К_В/Р – коэффициент воспалительной реакции, СОЭ – скорость оседания эритроцитов, Н/Л – отношение нейтрофилов к лимфоцитам, 0,007 и 0,046 – константы;

- оценка значения коэффициента воспалительной реакции; в том случае, если его значение больше или равно 0,369 - пациент относится к группе выраженной воспалительной реакции, что соответствует высокому риску развития жизнеугрожающих осложнений COVID-19, а в том случае, если его значение ниже 0,369, то пациент относится к группе умеренной воспалительной реакции с низким риском развития жизнеугрожающих осложнений COVID-19.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 представлены результаты сравнения степени поражения легких по данным компьютерной томографии у пациентов с коронавирусной инфекцией при госпитализации среди групп выраженной и умеренной воспалительной реакции, оцененных как по уровню С-реактивного белка, так и по заявляемому способу. Продемонстрированы статистически значимые различия в степени поражения легких между группами выраженной и умеренной воспалительной реакции в обоих случаях (тест Манна-Уитни).

Расшифровка аббревиатур и сокращений: КТ – компьютерная томография; в/р – воспалительная реакция; СРБ – С-реактивный белок; заявл. – заявляемый.

На фиг. 2 представлены результаты сравнения степени поражения легких по данным компьютерной томографии у пациентов с коронавирусной инфекцией при выписке из стационара среди групп выраженной и умеренной воспалительной реакции, оцененных как по уровню С-реактивного белка, так и по заявляемому способу. Продемонстрированы статистически значимые различия в степени поражения легких между группами выраженной и умеренной воспалительной реакции в обоих случаях (тест Манна-Уитни).

Расшифровка аббревиатур и сокращений: КТ – компьютерная томография; в/р – воспалительная реакция; СРБ – С-реактивный белок; заявл. – заявляемый.

Осуществление изобретения

С целью разработки способа оценки выраженности воспалительной реакции у пациентов с коронавирусной инфекцией было проведено ретроспективное исследование, в которое были включены 423 пациента, проходивших стационарное лечение с диагнозом COVID-19, подтвержденным путем забора мазка из ротоглотки с последующим ПЦР-анализом на SARS-CoV-2. Возраст пациентов колебался от 24 до 98 лет и в среднем составил 59,1 лет. Индекс массы тела пациентов колебался от 20,3 до 42,2 и в среднем составил 29,0 кг/м². Распределение пациентов по полу было следующим: 231 мужчина (54,6%) и 192 женщины (45,4%). Средняя длительность госпитализации составила 11,9 ± 6,6 дней.

Для того, чтобы определить показатели общего анализа крови, которые могли бы стать кандидатами для построения модели оценки выраженности воспалительной реакции у пациентов с коронавирусной инфекцией, был применен корреляционный анализ. В качестве биомаркера выраженности воспалительного процесса был избран С-реактивный белок в соответствии с Временными методическими рекомендациями "Профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (COVID-19). Версия 15 (22.02.2022)" (утв. Минздравом России). Параметры, статистически значимо связанные с уровнем СРБ, представлены в таблице 1. Многие показатели общего анализа крови продемонстрировали статистически значимую корреляцию, однако в большинстве случаев ее сила была довольно низкой (коэффициент корреляции не превышал ±0,2). Лишь уровень нейтрофилов, соотношение уровней нейтрофилов и лимфоцитов и скорость оседания эритроцитов оказались связаны с уровнем С-реактивного белка с умеренной силой (коэффициенты корреляции 0,375, 0,454 и 0,434 соответственно).

Таблица 1

Связь параметров общего анализа крови с уровнем С-реактивного белка у пациентов с COVID-19

Показатели общего анализа крови Связь с CРБ r* p Лейкоциты 0,165 <0,001 Эритроциты -0,128 0,009 Гемоглобин -0,167 <0,001 Гематокрит -0,155 0,001 Ширина распределения эритроцитов (%) 0,113 0,021 Ширина распределения эритроцитов (фл) 0,131 0,007 Нейтрофилы** 0,375 <0,001 Соотношение нейтрофилов и лимфоцитов** 0,454 <0,001 Моноциты -0,130 0,008 Эозинофилы -0,161 <0,001 Скорость оседания эритроцитов** 0,434 <0,001

Примечание. СРБ – С-реактивный белок; * – коэффициент корреляции Спирмена; ** – показатели общего анализа крови, продемонстрировавшие умеренную корреляционную связь с уровнем С-реактивного белка.

В связи с тем, что пороговым значением для начала противовоспалительной терапии при COVID-19 является уровень СРБ 60 мг/л [Временные методические рекомендации "Профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (COVID-19). Версия 15 (22.02.2022)" (утв. Минздравом России)], разработанная предсказательная модель предназначена для того, чтобы отнести пациента к группе выраженной воспалительной реакции (уровень С-реактивного белка ≥60 мг/л) или умеренной воспалительной реакции (уровень С-реактивного белка <60 мг/л). В соответствии с результатами ROC-анализа параметры общего анализа крови количество нейтрофилов, соотношение нейтрофилов и лимфоцитов и скорость оседания эритроцитов по отдельности характеризовались низкой дискриминативной способностью в отношении оценки интенсивности воспалительного процесса у пациентов с коронавирусной инфекцией: площади под ROC-кривой 0,718, 0,746 и 0,700 соответственно. Было принято решение об использовании линейного регрессионного анализа для расчета коэффициента воспалительной реакции. В результате была получена следующая расчетная формула (параметр «количество нейтрофилов» был исключен, так как он не вносил вклад в повышение точности модели):

К_В/Р = 0,007 × СОЭ + 0,046 × Н/Л,

где К_В/С – коэффициент воспалительной реакции, СОЭ – скорость оседания эритроцитов, Н/Л – отношение нейтрофилов к лимфоцитам, 0,007 и 0,046 – константы.

ROC-анализ продемонстрировал, что при пороговом значении К_В/С 0,369 чувствительность модели составляет 70,2%, специфичность – 74,6%, а площадь под ROC-кривой – 0,781. Таким образом, разработанная комбинированная предсказательная модель существенно превосходила использование параметров общего анализа крови по отдельности.

Для подтверждения клинической пригодности разработанного способа оценки выраженности воспалительной реакции у пациентов с коронавирусной инфекцией было проведено сравнение ряда показателей тяжести заболевания с использованием данных лабораторного анализа уровня С-реактивного белка и оцененного с помощью заявляемого способа значения воспалительного статуса. Так, степень поражения легких по данным компьютерной томографии при поступлении в стационар статистически значимо не различалась между группами выраженной воспалительной реакции, определенными по уровню С-реактивного белка большем или равном 60 мг/л и по заявляемому способу [23,8 (9,6; 31,6) % против 22,6 (7,4; 32,8) %, p>0,05], как и между группами умеренной воспалительной реакции, определенной по уровню С-реактивного белка менее 60 мг/л и по заявляемому способу [7,7 (3,2; 17,6) % против 7,6 (2,8; 14,3) %, p>0,05] (фиг. 1). Это справедливо и для степени поражения легких по данным компьютерной томографии при выписке из стационара [19,0 (10,8; 24,1) % против 14,2 (8,8; 24,1) %, p>0,05] и [7,0 (2,5; 14,6) % против 6,6 (3,3; 17,5) %, p>0,05] соответственно (фиг. 2). Стоит отметить, что в группах с выраженной воспалительной реакцией, определенной как по уровню С-реактивного белка, так и с использованием заявляемого способа, наблюдалась статистически значимо более высокая степень поражения легких, чем в группах с умеренной воспалительной реакцией (p<0,05).

Длительность госпитализации также значимо не отличалась при оценке выраженности воспаления по уровню С-реактивного белка и с использованием заявляемого способа. Так, в группе выраженной воспалительной реакции, оцененной по уровню С-реактивного белка срок госпитализации составил 13 (11; 15) дней против 12 (10; 14) дней в группе выраженной воспалительной реакции, оцененной по заявляемому способу (р>0,05). В то время как в группах умеренной воспалительной реакции – 9 (7; 12) дней против 10 (7; 12) дней соответственно (р>0,05). Вновь, при выраженной воспалительной реакции, определенной по уровню С-реактивного белка и по заявляемого способу, наблюдалось статистически значимое удлинение срока госпитализации (p<0,05).

Среди пациентов, которым потребовалась искусственная вентиляция легких, были лишь лица, принадлежащие к группе выраженной воспалительной реакции. Данный параметр не отличался при использовании заявляемого способа вместо уровня С-реактивного белка.

Пример 1

Пациент В., мужчина, 70 лет, госпитализирован с диагнозом COVID-19. В соответствии с заявляемым способом оценки выраженности воспалительной реакции при коронавирусной инфекции пациенту в крови были измерены количество нейтрофилов (2,21) и лимфоцитов (0,71) с расчетом их отношения (3,113), а также скорость оседания эритроцитов (5 мм/ч). Данные значения были подставлены в формулу расчета коэффициента воспалительной реакции по заявляемому способу:

К_В/Р = 0,007 × 5 + 0,046 × 3,113.

Значение коэффициента воспалительной реакции составило 0,178. Данное значение оказалось ниже порогового значения по заявляемому способу (0,369) – пациент был отнесен к группе умеренной воспалительной реакции. Пациент не нуждался в искусственной вентиляции легких, степень поражения легких при госпитализации по данным компьютерной томографии была крайне низкой и составляла 1,5%, срок госпитализации составил 4 дня, компьютерная томография легких при выписке не проводилась из-за положительной динамики течения заболевания.

У пациента был также измерен уровень С-реактивного белка, который составил 10,8 мг/л, что соответствует умеренному воспалению и не противоречит результату, полученному с использованием заявленного способа. В соответствии с Временными методическими рекомендациями "Профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (COVID-19). Версия 15 (22.02.2022)" (утв. Минздравом России) пациент не нуждался в упреждающей противовоспалительной терапии.

Пример 2

Пациент П., мужчина, 61 год, госпитализирован с диагнозом COVID-19. В соответствии с заявляемым способом оценки выраженности воспалительной реакции при коронавирусной инфекции пациенту в крови были измерены количество нейтрофилов (7,61) и лимфоцитов (0,71) с расчетом их отношения (12,475), а также скорость оседания эритроцитов (17 мм/ч). Данные значения были подставлены в формулу расчета коэффициента воспалительной реакции по заявляемому способу:

К_В/Р= 0,007 × 17 + 0,046 × 12,475.

Значение коэффициента воспалительной реакции составило 0,693. Данное значение оказалось выше порогового значения по заявляемому способу (0,369) – пациент был отнесен к группе выраженной воспалительной реакции. Пациенту была необходима низкопоточная искусственная вентиляция легких, степень поражения легких по данным компьютерной томографии при госпитализации была высокой и составляла 25,9%, срок госпитализации составил 16 дней, при выписке степень поражения легких по данным компьютерной томографии снизилась до 17,5%.

У пациента был также измерен уровень С-реактивного белка, который составил 130,9 мг/л, что соответствует выраженному воспалению и не противоречит результату, полученному с использованием заявленного способа. В соответствии с Временными методическими рекомендациями "Профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (COVID-19). Версия 15 (22.02.2022)" (утв. Минздравом России) пациенту была назначена противовоспалительная терапия.

Таким образом, предлагаемый способ оценки выраженности воспалительной реакции у пациентов с коронавирусной инфекцией позволяет по доступным даже в условиях ограниченного лабораторного потенциала параметрам общего анализа крови оценить выраженность воспалительной реакции, что необходимо для принятия решения о назначении противовоспалительной терапии. Принадлежность пациентов к группам выраженной или умеренной воспалительной реакции по заявляемому способу соответствует таковой с использованием уровня С-реактивного белка и эффективно отражает тяжесть течения коронавирусной инфекции, оцененную по степени поражения легких по данным компьютерной томографии при поступлении и выписке, по необходимости в искусственной вентиляции легких и по длительности госпитализации.

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической лабораторной диагностике, пульмонологии, и может быть использовано для оценки риска развития жизнеугрожающих осложнений COVID-19. Проводят забор периферической венозной крови; определение в образце крови количества нейтрофилов (Н), лимфоцитов (Л), определение скорости оседания эритроцитов (СОЭ). Определяют коэффициент воспалительной реакции (К_В/Р) по формуле: КВ/Р = 0,007 x СОЭ + 0,046 x Н/Л. При получении значения К_В/Р≥0,369 делают вывод о высоком риске развития жизнеугрожающих осложнений COVID-19. В случае, если значение К_В/Р<0,369, то делают вывод о низком риске развития жизнеугрожающих осложнений COVID-19. Способ обеспечивает возможность отнесения пациента, госпитализированного с коронавирусной инфекцией, к группе с высоким или низким риском возникновения опасных для жизни осложнений, в том числе «цитокинового шторма», способом, не требующим сложного инструментального сопровождения, за счет определения скорости оседания эритроцитов и подсчета количества лимфоцитов и нейтрофилов в образце крови. 2 ил., 1 табл., 2 пр.

Способ оценки риска развития жизнеугрожающих осложнений COVID-19, включающий забор периферической венозной крови; определение в образце крови количества нейтрофилов (Н), лимфоцитов (Л), определение скорости оседания эритроцитов (СОЭ) с последующим определением коэффициента воспалительной реакции (К_В/Р) по формуле

К_В/Р=0,007×СОЭ+0,046×Н/Л,

при получении значения К_В/Р≥0,369 делают вывод о высоком риске развития жизнеугрожающих осложнений COVID-19, в случае если значение К_В/Р<0,369, то делают вывод о низком риске развития жизнеугрожающих осложнений COVID-19.