Способ прогнозирования риска прогрессирования очагового пневмофиброза у детей с хроническими неспецифическими заболеваниями легких Российский патент 2024 года по МПК A61B5/00 C12Q1/6827 

Изобретение относится к области медицины, а именно к педиатрии, пульмонологии, и может быть использовано для прогнозирования риска прогрессирования очагового пневмофиброза у детей с хроническими неспецифическими заболеваниями легких (ХНЗЛ). Пневмофиброз (ПФ) является морфологическим исходом острых и хронических заболеваний легких, при которых нарушается нормальная регуляция восстановления тканей [1].

В случае тяжелого, длительного характера повреждающего воздействия или дисрегуляции процесса восстановления ткани возможно усиление фиброзирования и разрастание соединительной ткани в интерстиции органа, что ведет к прогрессированию необратимого фиброзного ответа и, в конечном итоге, приводит к гипоксии тканей и может являться фоном к тяжелым легочным поражениям в зрелом возрасте [2]. Фиброзирование легочной ткани процесс необратимый, который можно только предупредить или приостановить на ранних стадиях [3].

С внедрением в клиническую практику мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ) и разработкой программы 3D реконструкции трахеобронхиальной системы увеличилась частота выявления локального пневмофиброза у детей с врожденными пороками развития легких (ВПРЛ), при бронхолегочной дисплазии (БЛД) недоношенных новорожденных детей, у которых в исходе пневмофиброз (пневмосклероз) выявлялся в 15-52% случаев, а также у детей, у которых «неожиданно», при поступлении в клинику с диагнозом «Внебольничная пневмония» диагностировался локальный пневмофиброз, который, нередко, служит единственным проявлением патологического процесса [4, 5].

В настоящих условиях исследователи отмечают, что варианты течения повреждения легких при коронавирусной инфекции в дальнейшем могут предопределять неблагоприятный прогноз в отношении развития пневмофиброза [6, 7]. Значимость наличия локального фиброза для легочного здоровья у детей с ХНЗЛ не до конца изучена. От типа ПФ и степени его распространения зависит дальнейшее течение заболевания и прогноз, поскольку он определяет степень нарушения функции дыхания и газообмена, а также выраженность клинических проявлений. Прогрессирующий ПФ может приводить к опасным осложнениям. По нашим наблюдениям имеется группа детей с ХНЗЛ, у которых в динамике наблюдается нарастание процессов пневмофиброза.

Многочисленные эпидемиологические исследования указывают на то, что практически все широко распространенные заболевания в той или иной степени связаны с действием неблагоприятных внешних факторов. В зависимости от особенностей генома различные индивиды могут сохранять устойчивость или, наоборот, обнаруживать повышенную чувствительность к повреждающим агентам. Гены, кодирующие ферменты детоксикации, обеспечивают эффективное превращение ксенобиотиков. Особенностью генов 2-ой фазы детоксикации глутатион-S-трансферазы mu-класса (GSTM1) и theta-класса (GSTТ1) является наличие «нулевых» генотипов, содержащих протяженные делеции, вследствие которых образуются укороченные белковые продукты без ферментативной активности. [8].

Известен способ прогнозирования риска интерстициальной пневмонии (фиброза легких) [RU 2670148 С2 14.02.2014] по наличию одного из генетических вариантов, выбранного из группы, состоящей из: rs2076295, rs3778337, rs4727443, rs2034650, rs1992272, rs1981997, rs17563986, rs8070723, rs12610495, rs2109069, rs1379326, rs2609255, rs10484326, rs10748858, rs2067832, rs11191865, rs1278769, rs1007177, rs10518693, rs393152, rs12373139, rs17690703, rs2532274, rs2532269, rs2668692, rs169201, rs199533 и rs415430; уровень экспрессии маркерного гена или множества маркерных генов, выбранных из группы, состоящей из: маркерного гена, обладающего по меньшей мере 95% идентичностью с последовательностью, выбранной из группы, состоящей из DSP, DISP2, MAPT, DPP9, CSMD1, MYNN, LRRC34, FAM13A, OBFC1, TOLLIP, ATP11A, IVD, CRHR1, IMP5, LOC100128977, KIAA1267, NSF, WNT3, C17orf69, или их гомологов или вариантов; полипептиды, кодируемые маркерными генами; фрагменты полипептидов и полинуклеотид, который полностью комплементарен по меньшей мере части маркерного гена.

Недостатком способа является невозможность использования его для людей других возрастных групп и для лиц с очаговым пневмофиброзом и не учитывают клинические факторы риска у детей.

Предложены предикторы прогноза развития постковидного пневмофиброза (ПКПФ) у пациентов, выписанных после лечения COVID-19, путем объединения результатов клинических особенностей и последующей тонкослойной компьютерной томографии. Так, фиброз чаще развивался у взрослых пациентов с тяжелыми клиническими состояниями, особенно у пациентов с высокими воспалительными показателями. Интерстициальное утолщение, нерегулярный интерфейс, грубый ретикулярный рисунок и паренхиматозная полоса, проявляющиеся в процессе заболевания, могут быть предикторами легочного фиброза, а нерегулярный интерфейс и паренхиматозная полоса могут предсказать формирование легочного фиброза на ранней стадии [9].

Недостатком способа является невозможность использования его для людей других возрастных групп и для лиц с уже имеющимся очаговым пневмофиброзом и не учитывают клинические факторы риска у детей, не переносивших COVID-19.

Из-за отсутствия эффективных методов лечения ПФ крайне важно сосредоточиться на стратегии снижения риска развития и прогрессирования ПФ. Такой подход направлен на минимизацию влияний, приводящего к длительной воспалительной реакции, стойкому повреждению легких и фиброзу внеклеточного матрикса.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка точного и надежного способа прогнозирования риска прогрессирования очагового пневмофиброза у детей с хроническими заболеваниями легких.

Техническим результатом изобретения является получение критериев прогнозирования риска прогрессирования очагового ПФ у детей с хроническими заболеваниями легких на основе выявления медико-социальных факторов риска и определения полиморфизмов генов детоксикации GSTM1 и GSTT1 для своевременной коррекции выявленных нарушений.

Способ осуществляют следующим образом:

- проводят суммарную оценку медико-социальных и клинических факторов риска (ФР) по балльной системе в соответствии с таблицей 1;

- одновременно проводят определение «нулевых» генотипов генов детоксикации GSTM1 и GSTT1 методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием ДНК, выделенной из лейкоцитов венозной крови стандартным методом с использованием коммерческих наборов «ДНК-экспресс крови», проведением амплификации с помощью наборов НПФ «Литех» (г. Москва) и детекцией продуктов амплификации в 3% агарозном геле;

- вычисляют суммарный балл (СБ) и при значении СБ 6,97 и более прогнозируют высокий риск прогрессирования ПФ, при СБ 3,47-6,96 диагностируют умеренный риск прогрессирования ПФ, при СБ 3,46 и менее баллов – минимальный риск прогрессирования ПФ.

Для более объективной оценки вклада каждого фактора в патологический процесс мы использовали систему баллов, с оценкой от 0 при отсутствии признака и оценкой от 1 до 2 баллов при наличии признака (табл. 1).

Таблица 1

Балльная оценка факторов риска прогрессирования очагового пневмофиброза у детей с хроническими неспецифическими
заболеваниями легких

Признаки / градация Наличие/отсутствие признака Баллы Проживание в городской местности Есть признак 1 Отсутствие признака 0 Пассивное курение Есть признак 1 Отсутствие признака 0 Длительность пульмонологического анамнеза
4-9 лет Есть признак 1 Пульмонологический анамнез 1-3 года или более 10 лет 0 Наличие врожденного порока развития легких (ВПРЛ) Есть признак 1 Отсутствие признака 0 Количество острых респираторных инфекций (ОРИ)
4 и более раз/год Есть признак 1 Отсутствие признака 0 Длительность ОРИ 11 дней и более Есть признак 1 Отсутствие признака 0 Прием антибиотиков 3 и более раз/год Есть признак 1 Отсутствие признака 0 Наличие делеций в генах GSTM1 и GSTT1 Отсутствие признака 0 GSTM1del 1 GSTT1del 1 делеционный генотип в генах GSTM1+GSTT1 2

Положительный эффект: объективный и более точный способ, который позволяет на этапе ранней диагностики прогнозировать риск прогрессирования очагового пневмофиброза у детей с ХНЗЛ для предотвращения распространения процесса в легких при помощи профилактических мероприятий и превентивной терапии.

Для раскрытия сущности изобретения приведены результаты наблюдения 52 детей с ХНЗЛ, осложненным очаговым пневмофиброзом, из них 26 детей с прогрессированием ПФ и 26 детей с ПФ без прогрессирования. Дети были подобраны по схеме «случай-контроль». Пациентам выполнено динамическое клинико-лабораторное обследование с проведением мультиспиральной компьютерной томографии (СКТ) легких с программой виртуальной бронхоскопии на томографе Toshiba Аquillion 64.

При расчете относительного риска (odds ratio – OR) прогрессирования ПФ 14 медико-социальных и клинических характеристик, позволяющих отнести их к факторам риска, выделено 7 информативных признаков. Для более объективной оценки вклада каждого фактора в патологический процесс мы использовали систему баллов. С этой целью при отсутствии признака присваивали 0 баллов, при наличии – от 1 до 2 баллов.

Определено, что значимыми факторами риска прогрессирования ПФ является проживание пациента в городской среде с высокой техногенной нагрузкой, пассивное курение, прием антибиотиков, то есть факторы, в манифестации которых существенную роль играет генетическая компонента, в частности, гены ферментов биотрансформации ксенобиотиков семейства глутатион-S-трансфераз (GSTS). В условиях повышенной нагрузки лица со сниженной активностью глютатион-S-трансфераз более подвержены влиянию ксенобиотиков и возникает ослабление иммунной системы [10]. Поэтому параллельно анкетированию ФР проведено исследование полиморфных вариантов генов GSTM1 и GSTТ1 на наличие «нулевых» генотипов, содержащих протяженные делеции, вследствие которых образуются укороченные белковые продукты без ферментативной активности. Нами выявлено, что среди детей с ХНЗЛ с очаговым ПФ, значительна доля лиц носителей делеционного генотипа генов GSTM1 и GSTТ1. Таким образом, генотипирование детей с ХНЗЛ на выявление делеционного генотипа GSTM1 0/0 и GSTТ1 0/0, дает возможность прогнозировать индивидуальный риск прогрессирования ПФ у детей с ХНЗЛ.

Затем для каждого пациента суммировали сумму баллов всех исследованных значимых признаков. После этого в каждой группе пациентов определяли среднюю величину баллов. Получены статистически значимые различия. На основании полученных результатов осуществлен анализ градации показателей и рассчитан суммарный балл и диапазоны значений (таблица 2).

Таблица 2

Медианные значения среднего балла риска прогрессирования очагового пневмофиброза у детей с хроническими неспецифическими заболеваниями легких

Признаки / градация СБ у детей с ПФ (ухудшение по СКТ)
(n=26) СБ у детей с ПФ (стабильно по СКТ)
(n=26) Проживание в городской местности 0,61 0,33 Пассивное курение 0,54 0,19 Длительность пульмонологического анамнеза 4-9 лет 0,65 0,34 Наличие врожденного порока развития легких (ВПРЛ) 0,65 0,34 Количество острых респираторных инфекций (ОРИ) 4 и более раз/год 0,92 0,61 Длительность ОРИ 11 дней и более 1,02 0,48 Прием антибиотиков 3 и более раз/год 1,62 0,71 Наличие делеций в генах GSTM1 и GSTT1 0,96 0,46 Итого 6,97 3,46

Преимущества предлагаемого способа:

- Является достаточно простым и позволяет определить риск прогрессирования ПФ у детей с ХНЗЛ.

- Значимость наличия локального фиброза для легочного здоровья у детей с ХНЗЛ не до конца изучена, поэтому метод может быть использован в дополнение к известным способам диагностики для улучшения результатов в любом клиническом педиатрическом или пульмонологическом учреждении.

- Использование заявляемого способа позволяет выявить среди больных с ХНЗЛ и наличием пневмофиброза детей, имеющих риск прогрессирования процесса в легких, и провести своевременно профилактические и терапевтические мероприятия.

Клинические примеры:

Пример 1.

Пациентка Кристина Р., 12 лет. Наблюдается в клинике НИИОМИД с диагнозом: Врожденный порок развития легких по типу тканевой дисплазии. При первичном обследовании по СКТ легких: признаки эмфиземы легких в виде регионарных участков со снижением плотности легочной паренхимы без образования деструктивных буллезных изменений в альвеолярной ткани. Фиброателектаз справа в верхней доле. Пульмонологический анамнез в течение 8 лет. Ребенок проживает в городской местности, является пассивным курильщиком. Респираторные заболевания беспокоят 6-8 раз в год, длительностью в среднем 18 дней. Антибактериальные препараты использовались в лечении 3 раз в год. При исследовании генетического профиля системы детоксикации выявлены делеционные генотипы 0/0 в генах GSTM1 +GSTT1 (delМ1+T1).

Расчет СБ = 9 баллов, что отражает высокий риск прогрессирования ПФ. При наблюдении в течение 6 лет, были выполнены СКТ органов грудной клетки (ОГК) в динамике, где выявлена отрицательная динамика в виде появления нового очага плевропневмофиброза средней доли правого легкого. Фиброателектаз верхней доли правого легкого сохраняется.

Пример 2.

Пациентка Мария В., 9 лет. Наблюдается в клинике НИИОМИД с диагнозом: Хронический бронхит как исход бронхолегочной дисплазии. При первичном обследовании СКТ ОГК выявлен плевропневмофиброз в S3 правого легкого и в S8 левого легкого. Пульмонологический анамнез в течение 9 лет. Ребенок проживает в городской местности, является пассивным курильщиком. Респираторные заболевания беспокоят 3 раз в год, длительностью в среднем 7 дней. Антибактериальные препараты использовались в лечении 1 раз в год. При исследовании генетического профиля системы детоксикации выявлены делеционный генотип delМ1+T1.

Расчет СБ = 5 баллов, что отражает умеренный риск прогрессирования ПФ. При наблюдении в течение 5 лет, было выполнено СКТ ОГК динамике, где выявлен дополнительно мелкий очаг пневмофиброза в верхней доле справа.

Пример 3.

Пациентка Мария Л., 11 лет. Наблюдается в клинике НИИОМИД в течение с диагнозом: Хроническое неспецифическое заболевание легких: поствоспалительный плевропневмофиброз верхней доли справа. При первичном обследовании СКТ ОГК: плевропневмофиброз локальный, в верхней доле справа в S2.

Пульмонологический анамнез в течение 10 лет. Ребенок проживает в сельской местности, пассивным курильщиком не является. Респираторные заболевания беспокоят 1-2 раза в год, длительностью в среднем 8 дней. Антибактериальные препараты использовались в лечении 1 раз в 2 года. Исследование генетического профиля системы детоксикации: выявлена делеция GSTM1del.

Расчет СБ = 1,0 балл, что отражает низкий риск прогрессирования ПФ. Было выполнено СКТ ОГК динамике, где отсутствуют признаки прогрессирования пневмофиброза.

Метод апробирован в клинике Хабаровского филиала Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» - Научно-исследовательского института охраны материнства и детства. Результаты проверки заявленного способа показали его эффективность. Правильный прогноз определялся в 82% случаев.

Возможность раннего прогнозирования данного процесса у детей ХНЗЛ с локальным пневмофиброзом позволит предотвратить распространение процесса в легких при помощи профилактических мероприятий и превентивной терапии, что увеличит продолжительность и улучшит качество жизни пациента.

Литературные источники:

1. Wilson M.S., Wynn T.A. Pulmonary fibrosis: pathogenesis, etiology and regulation // Mucosal Immunol. 2009. Vol. 2. P. 103–121.

2. Kim H.R., Shin D.Y., Chung K.H. A review of current studies on cellular and molecular mechanisms underlying pulmonary fibrosis induced by chemicals // Environmental Health and Toxicology 2018;33(2):e2018014.

3. Особенности патогенеза фиброзирования при буллезной болезни легких / М.Г. Пустоветова и др. // Медицина и образование в Сибири. 2014. №5. 35.

4. Котляров П.М., Е.В. Егорова, В.А. Ребрикова Виртуальная бронхоскопия в уточненной диагностике патологии легких // Трудный пациент. 2018. Т.16, №11. С.50–53.

5. Компьютерная томография в оценке формирования различных типов пневмофиброза у больных интерстициальными заболеваниями легких / А.А. Сперанская и др. // Вестник рентгенологии и радиол. 2015. № 4. С.5-11.

6. COVID-19: The potential treatment of pulmonary fibrosis associated with SARS-CoV-2 infection / K. Lechowicz et al. // Journal of clinical medicine. 2020. vol. 9. no. 1917. P. 1-20.

7. Винокуров А.С., Зюзя Ю.Р., Юдин А.Л. Эволюция изменений в легких по данным КТ при динамическом наблюдении пациентов с COVID-19 в ранние сроки // Лучевая диагностика и терапия. 2020. Т.11, №2. С.76–88.

8. Генетический паспорт – основа индивидуальной и предиктивной медицины / под ред. В.С. Баранова. СПб.: Изд-во Н-Л, 2009. 528 с.

9. Prediction of the development of pulmonary fibrosis using serial thin-section CT and clinical features in patients discharged after treatment for COVID-19 pneumonia / M. Yu et al. // Korean J. Radiol. 2020; 21(6): 746–755.

10. Board P.G., Menon D. Glutathione transferases, regulators of cellular metabolism and physiology // Biochim. Biophys. Acta. 2013; Vol.1830, Iss.5. Р.3267–3288.

Изобретение относится к медицине, а именно к педиатрии, пульмонологии, и может быть использовано для прогнозирования риска прогрессирования очагового пневмофиброза у детей с хроническими неспецифическими заболеваниями легких. Рассчитывают суммарный балл (СБ) медико-социальных показателей: проживание в городской местности, наличие пассивного курения, длительность пульмонологического анамнеза 4-9 лет, наличие врожденного порока развития легких, количество острых респираторных инфекций 4 и более раз в год, длительности острых респираторных инфекций 11 дней и более, прием антибиотиков 3 и более раз в год, а также наличие делеций в генах детоксикации GSTM1 и GSTT1. При этом присваивают баллы: проживание в городской местности: есть признак – 1 балл, отсутствие признака – 0 баллов; пассивное курение: есть признак – 1 балл, отсутствие признака – 0 баллов; длительность пульмонологического анамнеза 4-9 лет: есть признак – 1 балл, пульмонологический анамнез 1-3 года или более 10 лет – 0 баллов; наличие врожденного порока развития легких: есть признак – 1 балл, отсутствие признака – 0 баллов; количество острых респираторных инфекций 4 и более раз в год: есть признак – 1 балл, отсутствие признака – 0 баллов; длительности острых респираторных инфекций 11 дней и более: есть признак – 1 балл, отсутствие признака – 0 баллов; прием антибиотиков 3 и более раз в год: есть признак – 1 балл, отсутствие признака – 0 баллов; наличие делеций в генах GSTM1 и GSTT1: отсутствие признака – 0 баллов, GSTM1del – 1 балл, GSTT1del – 1 балл, делеционный генотип в генах GSTM1+GSTT1 – 2 балла. При значении СБ 6,97 и более прогнозируют высокий риск прогрессирования очагового пневмофиброза. При СБ 3,47-6,96 баллов диагностируют умеренный риск прогрессирования очагового пневмофиброза. При СБ 3,46 и менее баллов – минимальный риск прогрессирования очагового пневмофиброза. Способ обеспечивает возможность получения критериев прогнозирования риска прогрессирования очагового пневмофиброза у детей с хроническими заболеваниями легких на основе выявления медико-социальных факторов риска и определения полиморфизмов генов детоксикации GSTM1 и GSTT1 для своевременной коррекции выявленных нарушений. 2 табл., 3 пр.

Способ прогнозирования риска прогрессирования очагового пневмофиброза у детей с хроническими неспецифическими заболеваниями легких отличающийся тем, что рассчитывают суммарный балл (СБ) медико-социальных показателей: проживание в городской местности, наличие пассивного курения, длительность пульмонологического анамнеза 4-9 лет, наличие врожденного порока развития легких, количество острых респираторных инфекций 4 и более раз в год, длительности острых респираторных инфекций 11 дней и более, прием антибиотиков 3 и более раз в год, а также наличие делеций в генах детоксикации GSTM1 и GSTT1; при этом присваивают баллы:

проживание в городской местности: есть признак – 1 балл, отсутствие признака – 0 баллов;

пассивное курение: есть признак – 1 балл, отсутствие признака – 0 баллов;

длительность пульмонологического анамнеза 4-9 лет: есть признак – 1 балл, пульмонологический анамнез 1-3 года или более 10 лет – 0 баллов;

наличие врожденного порока развития легких: есть признак – 1 балл, отсутствие признака – 0 баллов;

количество острых респираторных инфекций 4 и более раз в год: есть признак – 1 балл, отсутствие признака – 0 баллов;

длительности острых респираторных инфекций 11 дней и более: есть признак – 1 балл, отсутствие признака – 0 баллов;

прием антибиотиков 3 и более раз в год: есть признак – 1 балл, отсутствие признака – 0 баллов;

наличие делеций в генах GSTM1 и GSTT1: отсутствие признака – 0 баллов, GSTM1del – 1 балл, GSTT1del – 1 балл, делеционный генотип в генах GSTM1+GSTT1 – 2 балла;

и при значении СБ 6,97 и более прогнозируют высокий риск прогрессирования очагового пневмофиброза, при СБ 3,47-6,96 баллов диагностируют умеренный риск прогрессирования очагового пневмофиброза, при СБ 3,46 и менее баллов – минимальный риск прогрессирования очагового пневмофиброза.