СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РИСКА ФОРМИРОВАНИЯ ФЕНОТИПА МЕТАБОЛИЧЕСКИ НЕЗДОРОВОГО ОЖИРЕНИЯ У ДЕТЕЙ Российский патент 2024 года по МПК G01N33/48 G01N33/569 A61B5/00 

Изобретение относится к медицине, а именно к педиатрии, детской эндокринологии и микробиологии и может быть использовано для прогнозирования рисков формирования фенотипа метаболически нездорового ожирения с наличием осложнений заболевания.

Известен способ прогнозирования риска развития ожирения в детском возрасте (RU 2696446 C1), который определяют по формуле, на основании данных семейного анамнеза и носительства определенных генов. Из анамнеза выявляют фактор наличия артериальной гипертензии у родственников 1 и 2 степени родства, отягощенную наследственность по ожирению, сахарному диабету, патологическое течение беременности, носительство изоформы Е4 гена APOE, носительство G-аллеля гена PPARG у пациента, физическую активность ребенка и длительность грудного вскармливания. По специальной формуле определяют риски развития ожирения у пациента с вероятностью до 97%. К недостаткам данного способа можно отнести невысокую надежность диагностики артериальной гипертензии и сахарного диабета у родственников пациента, невысокую надежность выводов о достоверной физической активности ребенка, а также довольно высокую стоимость, учитывая необходимость генетического обследования ребенка.

Известен способ оценки риска развития метаболического синдрома у детей на основе генетических и биохимических маркеров (RU 2492485 С1). На основе индекса инсулинорезистентности (HOMA) и индекса атерогенности, по специально разработанному коэффициенту делают вывод о риске развития метаболического синдрома у ребенка. Затем, у пациентов с высоким риском, с помощью метода ПЦР исследуют участки гена MTHER с дальнейшей обработкой эндонуклеазами рестрикции для выявления определенного генотипа C/T полиморфного варианта гена 677С/Т. При получении положительного результата ребенка относят к группе высокого риска по развитию метаболического синдрома. К недостаткам данного метода можно отнести довольно большую погрешность в диагностике инсулинорезистентности, т.к. уровень инсулина натощак очень вариабелен. Достоверная диагностика данного осложнения заключается в проведении эугликемического клэмп-теста, который не может быть использован для скрининговой диагностики в практической медицине [Лавренова Е. А., Драпкина О.М. Инсулинорезистентность при ожирении: причины и последствия Ожирение и метаболизм. 2020;17(1):48-55. https://doi.org/10.14341/omet9759. Lavrenova E. A., Drapkina O.M. Insulinorezistentnost' pri ozhirenii: prichiny i posledstviya Ozhirenie i metabolism. 2020;17(1):48-55. https://doi.org/10.14341/omet9759]. Также данный метод оценки риска метаболического синдрома сложно использовать в повседневной практике за счет сложности и высокой стоимости генетического обследования.

Кроме того, присутствует способ диагностики морбидного ожирения у детей на основе индекса массы тела ребенка и уровня сывороточного витамина D по специально разработанной формуле (BY 22830 C1). При получении результата судят о предрасположенности у ребенка высоких степеней ожирения, которые как правило сопряжены с высоким риском осложнений данного заболевания. Недостатком этого метода является то, что в данное время не доказана положительная динамика течения ожирения у ребенка с высокими степенями ожирения при отсутствии дефицита витамина D. Помимо этого, существует значительная вариабельность между различными лабораторными методами определения концентрации витамина D в крови и не все известные методики являются стандартизированными, что ограничивает сравнительный анализ статуса витамина D между популяциями [Общественная организация «Российская ассоциация эндокринологов». Клинические рекомендации «Дефицит витамина D». 2021. https://rae-org.ru/system/files/documents/pdf/kr_deficit_vitamina_d_2021.pdf]

Целью изобретения является разработка способа прогнозирования риска формирования метаболически нездорового фенотипа ожирения (МНЗО) у детей по значениям индекса массы тела и микробиологического индекса видового разнообразия микрофлоры толстого кишечника.

Заявленное изобретение решает задачу разработки более точного способа прогнозирования риска развития осложнений ожирения у детей и формирование фенотипа МНЗО.

Техническим результатом изобретения является повышение точности прогнозирования риска формирования фенотипа МНЗО.

Технический результат достигается тем, что у пациентов рассчитывают индекс массы тела и проводят микробиологическое исследование содержимого толстого кишечника методом MALDI-ToF масс-спектрометрии. Материал для исследования собирали и доставляли в лабораторию в соответствии с МУ4.2.2039-05 «Техника сбора и транспортирования биоматериалов в микробиологические лаборатории» Пробоподготовка, посев и инкубация материала производились в анаэробных условиях, которые обеспечивались с помощью анаэробной станции «Bactron 300-2» (Sheldon Manufacturing Inc., США). Для посева использовался набор рада плотных питательных сред: универсальный хромогенный агар [1. Pezzlo М (1998), Clinical Microbiology Reviews 1:268-280; 2. Wilkie M.E., Almond M.K., Marsh F.P. (1992), British Medical Journal 305:1137-1141; 3. Friedman M.P. et al (1991), Journal of Clinical Microbiology, 29:2385-2389; 4. Murray P., Traynor P. Hopson D., (1992), Journal of Clinical Microbiology 30: 1600-1601; 5. Soriano F., Ponte C., (1992), Journal of Clinical Microbiology 30:3033-3034; 6. Merlino et al (1995) Abstr. Austr. Microbiol. 16(4): 17-3.], агар для выделения бруцелл, агар для анаэробов, [Регистрационное удостоверение на медицинское изделие ФСЗ 2009/03707], агар для выделения лактобактерий [Регистрационное удостоверение на медицинское изделие ФСЗ 2009/03709], агар для выделения бифидобактерий, агар для выделения энтеробактерий, агар для выделения вейлонелл [Регистрационное удостоверение на медицинское изделие ФСЗ 2009/03709], агар для выделения клостридий, [Регистрационное удостоверение на Стр.: 5 RU 2 784 295 C1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 медицинское изделие ФСЗ 2009/03707]. Среды инкубировали при температуре 37°С в течение 5 суток. Идентификацию выделенных микроорганизмов проводили на масс-спектрометре Microflex LT (Bruker, Германия) в режиме Standard с последующей оценкой количества видов микроорганизмов, имеющих статистически достоверное отличие по распространенности среди пациентов, которые имели осложнения ожирения и пациентов, у которых изучаемые осложнения отсутствовали. Риск развития МНЗО рассчитывается по соответствующей формуле.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе прогнозирования риска формирования фенотипа МНЗО рассчитывается индекс массы тела (ИМТ= вес (кг) / рост (м)²) и оценивается наличие или отсутствие следующих видов микроорганизмов: отсутствие Bifidobacterium catenulatum, Lactococcus lactis, Candida albicans, Streptococcus salivarius, Weissella confusa - 1 группа и наличие Bifidobacterium pseudocatenulatum, Enterococcus mundtii, Acidovorax temperans, Veillonella parvula, Streptococcus oralis, Parabacteroides distasonis - 2 группа. На основе полученных данных рассчитывают микробиологический индекс: в случае отсутствия выделения микроорганизмов из 1 группы или наличия выделения микроорганизмов из 2 группы, присваивается 1 балл, затем баллы суммируются. Вероятность риска развития МНЗО рассчитывается по формуле:

P = 1 / (1 + e^-z) × 100%

z = -8,626 + 1,007×МИ + 0,198×ИМТ;

где P - вероятность развития МНЗО,

е - экспонента (2,7182 - константа),

z - зависимая бинарная переменная (наличие МНЗО и отсутствие МНЗО)

МИ - микробиологический индекс,

ИМТ - индекс массы тела,

-8,626 - константа,

1,007 и 0,198 - коэффициенты, полученные экспериментально;

по полученному значению Р≥0,78 делают вывод о наличии риска развития МНЗО, Р<0,78 - об отсутствии риска развития МНЗО.

Сущность заявленного способа поясняется следующими примерами:

Пример 1. Пациент С., 7 лет, 3 мес. Диагноз: Ожирение 3 степени экзогенно-конституционального генеза, период прогресса. Была произведена оценка клинического и микробиологического статуса пациента на фоне ожирения. Значение микробиологического индекса составило 5, ИМТ - 26,01. Значение вероятности развития МНЗО с учетом данных показателей равняется 0,82. Поскольку 0,82>0,78 делаем вывод о наличии риска развития МНЗО у ребенка. Через 3 месяца наблюдения у ребенка диагностированы осложнения - Дислипидемия. Нарушение пуринового обмена. Гиперурикемия.

Пример 2. Пациент Т., 8 лет, 1 мес. Диагноз: Ожирение 2 степени экзогенно-конституционального генеза, период прогресса. Была произведена оценка клинического и микробиологического статуса пациента на фоне ожирения. Значение микробиологического индекса составило 4, ИМТ - 25,78. Значение вероятности развития МНЗО с учетом данных показателей равняется 0,62. Поскольку 0,62<0,78 делаем вывод об отсутствии риска развития МНЗО у ребенка. Через 3 месяца на повторном приеме у ребенка не была выявлена отрицательная динамика заболевания, осложнения, характерные для МНЗО не обнаружены.

Приведенные в формуле коэффициенты и константы, критериальные значения Р получены при проведении статистической обработки с применением метода логистической регрессии с последующим логит-преобразованием клинико-микробиологических данных обследования 133 детей с экзогенно-конституциональным ожирением в возрасте от 7 до 18 лет. У пациентов проводился сбор анамнеза, жалоб, изучение первичной медицинской документации. Было проведено комплексное обследование детей в условиях стационара детского эндокринологического отделения. Обследование включало в себя проведение биоимпедансометрии, расчет индекса массы тела (ИМТ= вес (кг) / рост (м)²) и SDS индекса массы тела, контроль артериального давление два раза в день на протяжении госпитализации, лабораторные исследования (общий анализ крови, определение уровней трансаминаз холестерина, липопротеинов высокой и низкой плотности триглицеридов, мочевой кислоты, гликированного гемоглобина, СРБ, проведение глюкозо-толерантного теста с определением инсулина через 2 часа после нагрузки, С-пептида), УЗИ органов брюшной полости, при необходимости почек и ЭХО-КГ. По результатам проведенного обследования пациенты были разделены на две группы: с отсутствием осложнений ожирения (фенотип метаболически здорового ожирения (МЗО) - 25 человек) и с наличием осложнений ожирения (фенотип МНЗО - 107 человек). Также всем пациентам был проведен микробиологический анализ содержимого толстого кишечника, включающего в себя посев на плотные питательные среды: универсальные хромогенные, анаэробная среда, селективная среда для клостридий, бифидобактерий, энтеробактерий, лактобактерий и вейллонелл, с последующей инкубацией, видовой идентификацией микроорганизмов методом MALDI-ToF масс-спектрометрии.

При оценке результатов статистического анализа оказалось, что имеются достоверные различия в значениях ИМТ в зависимости от фенотипа ожирения (p < 0,001; используемый метод: U-критерий Манна-Уитни).

Также были установлены статистические значимые различия в составе микробиома толстого кишечника пациентов с различными фенотипами ожирения (статистический анализ выполнен с применением метода Хи-квадрат Пирсона - фигура 1).

Обнаружено, что фенотип МНЗО характеризуется более редким выделением Bifidobacterium catenulatum, Lactococcus lactis, Candida albicans, Streptococcus salivarius, Weissella confusa и более частым выделением Bifidobacterium pseudocatenulatum, Enterococcus mundtii, Acidovorax temperans, Veillonella parvula, Streptococcus oralis, Parabacteroides distasonis.

Расчет микробиологического индекса видового разнообразия микрофлоры, выделенной из содержимого толстого кишечника, заключался в присвоении по 1 баллу при обнаружении Bifidobacterium pseudocatenulatum, Enterococcus mundtii, Acidovorax temperans, Veillonella parvula, Streptococcus oralis, Parabacteroides distasonis и отсутствии Bifidobacterium catenulatum, Lactococcus lactis, Candida albicans, Streptococcus salivarius, Weissella confuse. Полученные баллы суммировались.

На основании полученных данных выведена заявляемая формула. Для анализа взаимосвязи качественного бинарного признака (наличие или отсутствие МНЗО), выступающего в роли зависимой переменной, с количественными признаками (ИМТ и МИ), выступающих в роли независимых переменных (предикторов), применен статистический метод логистической регрессии с пошаговым алгоритмом включения и исключения предикторов. Принят уровень значимости р<0,05. Полученная регрессионная модель является статистически значимой (p < 0,001).

На фиг. 1. представлены статистические значимые различия в составе микробиома толстого кишечника пациентов с различными фенотипами ожирения (статистический анализ выполнен с применением метода Хи-квадрат Пирсона).

На фиг. 2 представлена ROC-кривая, характеризующая зависимость вероятности развития определенного фенотипа ожирения (МЗО или МНЗО) от значения логистической функции P (AUC=0,793 ± 0,043 с 95% ДИ: 0,710 - 0,877. Пороговое значение ≥0,78).

Проведенный ROC-анализ продемонстрировал хорошую прогностическую способность применения соответствующей формулы, основанный на расчете ИМТ и определении микробиологического индекса видового разнообразия микрофлоры толстого кишечника, у пациентов с ожирением для определения риска формирования осложнений данного заболевания; позволил установить оптимальное пороговое значение данного показателя и приемлемые уровни чувствительности (73%) и специфичности (72%) для выбранного порогового значения, указанного в способе прогнозирования риска формирования осложнений ожирения у детей.

Изобретение относится к медицине, а именно к педиатрии, детской эндокринологии и микробиологии и может быть использовано для прогнозирования рисков формирования фенотипа метаболически нездорового ожирения (МНЗО). Рассчитывают индекс массы тела (ИМТ= вес (кг) / рост (м)²) и оценивают наличие видов микроорганизмов, выделенных из просветного содержимого толстого кишечника: Bifidobacterium catenulatum, Lactococcus lactis, Candida albicans, Streptococcus salivarius, Weissella confusa – 1 группа; Bifidobacterium pseudocatenulatum, Enterococcus mundtii, Acidovorax temperans, Veillonella parvula, Streptococcus oralis, Parabacteroides distasonis – 2 группа. На основе полученных данных присваивают по 1 баллу в случае выделения каждого микроорганизма из 2 группы или отсутствия микроорганизма из 1 группы. Затем баллы суммируются и получают микробиологический индекс; вероятность развития МНЗО рассчитывают по формуле. Если значение Р≥0,78 делают вывод о наличии риска развития МНЗО. Если значение Р<0,78 78 делают вывод об отсутствии риска развития МНЗО. Изобретение обеспечивает возможность повышения точности прогнозирования риска развития осложнений ожирения у детей за счет микробиологической оценки видового разнообразия микрофлоры, выделенной из просветного содержимого толстого кишечника. 2 ил., 2 пр.

Способ прогнозирования риска формирования фенотипа метаболически нездорового ожирения у детей с ожирением, характеризующийся тем, что рассчитывают индекс массы тела по формуле ИМТ = вес (кг) / рост (м)2 и оценивают наличие видов микроорганизмов, выделенных из просветного содержимого толстой кишки: Bifidobacterium catenulatum, Lactococcus lactis, Candida albicans, Streptococcus salivarius, Weissella confusa – 1 группа; Bifidobacterium pseudocatenulatum, Enterococcus mundtii, Acidovorax temperans, Veillonella parvula, Streptococcus oralis, Parabacteroides distasonis – 2 группа; на основе полученных данных присваивают по 1 баллу в случае выделения каждого микроорганизма из 2 группы или отсутствия микроорганизма из 1 группы, затем баллы суммируются и получают микробиологический индекс; вероятность развития МНЗО рассчитывают по формуле: P = 1 / (1 + e^-z) ∙ 100%, где P – вероятность развития метаболически нездорового ожирения; z – зависимая бинарная переменная, рассчитываемая по формуле z = -8,626 + 1,007×МИ + 0,198×ИМТ; е – экспонента (2,7182 - константа); МИ – микробиологический индекс; ИМТ – индекс массы тела; -8,626 – константа; 1,007 и 0,198 – коэффициенты, полученные экспериментально; в результате расчета по полученному значению Р≥0,78 делают вывод о наличии риска развития метаболически нездорового ожирения, Р<0,78 – об отсутствии риска развития метаболически нездорового ожирения.