Прокальцитонин как маркер бактериальных инфекций

Прокальцитонин (ПКТ) - это предшественник гормона кальцитонин (КГ). Совершенно случайно было открыто, что при бактериальной инфекции повышается концентрация ПКТ в крови. Этот факт способствовал тому, что ПКТ стали использовать в качестве маркера бактериальных инфекций.

К концу 80-х было установлено, что при раке щитовидной железы и некоторых формах рака легких, наряду с повышением КГ, также повышается уровень ПКТ. В 1992 году исследованием Cafe и др. было продемонстрировано постоянное присутствие КГ и ПКТ в крови у пациентов с ожогами. Причем, у некоторых больных с септицемией выявлены высокие уровни ПКТ, тогда как значения КГ оставались нормальными.

Наше проспективное исследование детей в 1993г. показало, что только при бактериальных инфекциях наблюдаются высокие значения ПКТ (при этом уровень КГ не повышался), тогда как у пациентов с вирусной инфекцией или воспалительными заболеваниями одержание ПКТ оставалось постоянно низким. Более того, у этих больных изначально высокие значения ПКТ снижались при лечении антибиотиками. В иммунологических исследованиях больных с тяжелой инфекцией в 1981-1983 гг. было также выявлено и повышение КГ, но это, скорее указывало на повышение ПКТ, а не КГ, и в то время свидетельствовало о недостаточной специфичности иммунологического определения ПКТ. И хотя гипокальциемия при септическом шоке является составной частью генерализованного воспалительного ответа, она не является следствием гиперпродукции ПКТ. Причем, гипокальцемия наиболее выражена при сепсисе у больных с высоким содержанием ПКТ в крови.

Концентрация циркулирующего в крови ПКТ чрезвычайно низкая. У здоровых и доноров она определяется на уровне 0,01 нг/мл. При вирусных инфекциях и в составе воспалительного ответа уровень ПКТ повышается слабо, редко достигая 1 нг/мл. При тяжелых бактериальных инфекциях он может возрастать от 20 до 200 нг/мл. Такие высокие значения ПКТ делают особенно целесообразным определение ПКТ для диагностики и прогноза бактериальной инфекции.

Краткая характеристика ПКТ
ПКТ- полипептид с молекулярной массой 12 793 Да. Он образуется в нейроэндокринных клетках человека (С- клетки щитовидной железы, в легких и печени) и в обычных условиях подвергается последующему расщеплению на три молекулы: кальцитонина (32 аминокислотных остатков), катакальцин (21 аминокислотных остатков) и М-концевой пептид (57 аминокислотных остатков). В ходе инфекции нерасщепленная молекула ПКТ выделяется в кровоток, при этом уровень КГ не повышается. Циркулирующая в крови молекула, в отличие от внутриклеточного ПКТ, укорочена на 2 аминокислотных остатка и, в сущности, соответствует исходному участку молекулы от 2-го до 116-го аминокислотных остатков.

Продукция.
Пациенты, перенесшие тиреоэктомию, тем не менее, продуцируют высокие уровни ПКТ при тяжелых бактериальных инфекциях. В моноцитах человека после стимуляции ин витро эндотоксином появляется иРНК, специфичная для ПКТ, но уровень продукции, данной иРНК, оказывается низким. Njsten и др. показали, что после стимуляции ФИО (фактор некроза опухолей) или ИЛ-6 (интерлейкин - 6), печеночная ткань человека продуцируют ПКТ в большом количестве. Внутривенное введение эндотоксина здоровым добровольцам также вызывает быстрый синтез ПКТ. Причем, уровень ПКТ возрастает уже через 3 ч, после введения бактериального продукта, в то время как ЦРБ (С-реактивный белок) появляется позже, только через 12-18 часов. Введение ФИО или ИЛ-6 также приводило к появлению ПКТ в кровотоке.

Определение.
Метод Определение ПКТ в клинических условиях возможно двумя способами. Для количественного определения в биологических жидкостях используется иммунолюминометрический метод (диагностический набор "Прокальцитонин-ЛюмиТест®" производства компании "БРАМС АГ", Германия). Проведение исследования - не более 2 ч. Для исследования необходимо 20 мкл плазмы пациента.
Чувствительность определения с помощью вышеуказанного диагностического набора -01 нг/мл, диапазон определения ПКТ: 0,1 500 нг/мл. Минимальный уровень ПКТ, выявляемый этим методом в плазме,0,05 нг/мл. У здоровых детей и взрослых уровень ПКТ не превышает 0,1 нг/мл.

Другой метод - иммунохроматофафический (диагностический набор "Прокальцитонин-экспресс-тест" производства компании "БРАМС АГ', Германия) для полуколичественного определения ПКТ. При наличии у больного ПКТ>0,5 нг/мл, после нанесения нескольких капель его сыворотки или плазмы в лунку тест-стрипа появляется полоса красного цвета с разной степенью интенсивности. Интенсивность окрашивания оценивается через 30 мин, и она прямо пропорциональна концентрации ПКТ в образце. Метод позволяет проводить определение у постели больного. Чувствительность определения - 0,5 нг/мл и определяет концентрацию ПКТ в плазме или сыворотке крови в пределах > 10 нг/мл.

Функция.
Изучение функции ПКТ при сепсисе только начинается. Нет оснований полагать, что ПКТ так же, как и цитокины, участвует в остеолизе. По мнению Becker и др., ПКТ может «утяжелять течение бактериальной инфекции». Так, введение антител против ПКТ экспериментальным животным, зараженным Esherichia со//, оказывало кратковременный протективный эффект. Гипокальциемия при сепсисе обусловлена разными механизмами, но этот феномен не обусловлен присуствием ПКТ.

Прокальцитонин и воспаление
На атаку любого агента организм отвечает общей приспособительной реакцией в интересах целостного организма. Для тяжелого воспаления, в том числе и инфекционного, характерно изменение многих биологических показателей, в частности, содержание белков в крови и появление так называемых, острофазных белков.При обострении системной красной волчанки, других болезнях соединительной ткани, ревматизме или при воспалительных заболеваниях органы пищеварения значения ПКТ остаются все время низкими в отличие от других маркеров воспаления (СОЭ, ЦРБ, ИЛ-6). По данным Eberhard и др., у этих больных повышение уровня ПКТ происходило только в случае присоединения бактериальной инфекции. Таким образом, ПКТ позволяет дифференцировать обострение основного заболевания и наличие суперинфекции.

Трансплантации. В многочисленных исследованиях по пересадке сердца, легких или печени продемонстрирована высокая достоверность ПКТ маркера для дифференциации реакции отторжения и суперинфекции.

Шок и травма. При кард иоген ном и септическом шоке ПКТ более чувствителен, чем ЦРБ, ФИО или ИЛ-6 для выявления инфекционной природы.

Непосредственно после «больших» хирургических вмешательств, ПКТ повышается незначительно, не более 2-5 нг/мл. Это существенно затрудняет оценку ситуации: либо это чистая воспалительная реакция на хирургическое вмешательство, либо этот феномен отражает циркуляцию бактерий или токсинов из органов пищеварения. Однако, при отсутствии признаков п регрессирования инфекции, в последующие 2-3 дня значения ПКТ возвращаются к норме до1 нг/мл и ниже.

Тяжелые повреждения тканей могут вызывать кратковременные подъемы уровня ПКТ, например, после кардиохирургических операций и при политравмах. При этом, динамика уровней ПКТ выглядит так: в первые двое суток, после вмешательства или при поступлении, уровни ПКТ высокие, с последующим быстрым снижением, достигая к 5-7 суткам уровня не выше 2 нг/мл, если не возникнет суперинфекция. При этом, другие острофазные белки остаются повышенными. Сходное поведение ПКТ выявлено по данным Mimoz и др., Carsin и др. у больных с обширными ожогами.

У всех новорожденных с выраженной гипоксией отмечается повышение ПКТ, которое, как отмечают Ниоп и др., затем нормализуется, если не присоединяется суперинфекция.

Таким образом, обширные повреждения тканей за счет травмы или гипоксии, в отсутствии признаков бактериальной инфекции, могут вызвать транзиторное повышения уровня прокапьцитонина.

Прокальцитонин и вирусная инфекция
При вирусной инфекции, как ив случае воспалительных заболеваний соединительной ткани, ПКТ не повышается, если не присоединилась суперинфекция. Это преимущество принципиально отличает ПКТ от других диагностических маркеров воспаления. В случае вирусных менингитов у взрослых и детей в плазме содержание ПКТ менее 1 нг/мл.

Поданным Gendrel и др. при обследовании 240 детей, госпитализированных с лихорадкой в отделение неотложной помощи, у которых выявлены вирусы как единственная причина заболевания, только 5% детей имели ПКТ более 1 нг/мл и 0,8% детей более 2 нг/мл. Самые высокие концентрации ПКТ не превышали 5 нг/мл и были отмечены только у пациентов, которые имели активированные макрофаги, т.е. в тех случаях, когда провоспалительные цитокины продуцируются в избытке. В этих исследованиях ПКТ оказался более чувствительным и специфичным для подтверждения вирусной природы инфекции, чем ЦРБ, ИЛ-6 или ИФ-альфа. Для неотложной педиатрии быстрая диагностика вирусной инфекции позволяет предупреждать необоснованное назначение антибиотиков. Так, по данным Joey и др., Vuori и др., Hatherill и др., в случаях, когда вирусные инфекции дают тяжелую клиническую картину, напоминающую бактериальный шок, только ПКТ способствует корректной диагностике и назначению правильной терапии.

Прокальцитонин и тяжелые бактериальные инфекции

Менингиты. Определение ПКТ в сыворотке крови - наиболее чувствительный метод для дифференциации вирусных и бакткриальных менингитов у взрослых и детей.

Наблюдение за поведением показателей ПКТ в процессе лечения бактериального менингита показало его быстрое снижение и, по мнению Assicot и др., Gendrel и др., определение ПКТ можно использовать как тест, подтверждающий эффективность лечения больных.

ПКТ не продуцируется в спинномозговой жидкости, и при бактериальном менингите уровни ПКТ в ней остаются низкими.

Септицемия и бактериемия. При септицемии уровень ПКТ повышен, обычно выше 2 нг/мл. В исследовании бактериальных менингитов у детей Gendrel и др. сообщают о 2-х случаях из 46, при которых зарегистрированы низкие уровни ПКТ, но это были случаи лечения антибиотиками с положительным клиническим результатом. Возможно, что транзиторные случаи бактериемии у детей могут не сопровождаться значительным повышением ПКТ. Высокие уровни ПКТ при бактеремии всегда предсказывают тяжелое течение и прогноз. Пороговое значение для ПКТ в случае бактеремии у детей, не леченных антибиотиками, поданным Gendrel и др. и Hatherill и др. составляет 2 нг/мл. На основании изучения взрослых, госпитализированных по экстренным показаниям, Bossink и др. считает, что концентрация ПКТ в 1,6 нг/мл является пороговой для разделения лихорадок бактериальной и небактериальной природы. Для больных с нейтропениями этот порог ниже: между 0,5 и 1 нг/мл. Генерализация инфекции при кандидозах и аспиргилезах сопровождается повышением уровней ПКТ.

Для диагностирования бактеремии у детей с лихорадкой предложены пороговые показатели ПКТ: 1 нг/мл (94% -специфичность), 2 нг/мл (99% - специфичность). Уровни ПКТ выше 5 нг/мл, в т.ч. у больных с иммунодефицитом или СПИДом, всегда указывают на генерализацию инфекции и бактеремию.

Исследования показали целесообразность повторных исследований ПКТ с интервалом в 12-24 ч для оценки динамики инфекционного процесса в тяжелых клинических случаях. Очень высокие значения ПКТ выявлены при тяжелых тропических инфекциях (мелиоидозе), при этом высокие показатели ПКТ имеют неблагоприятный прогноз для жизни больного. Так, по данным Smith и др., из 19 больных с мелиоидозом, имевших уровень ПКТ в крови более 100 нг/мл, умерло 16, тогда как из 16 больных с уровнем ПКТ меньше 100 нг/мл умерло только двое.

Малярия. Концентрация ПКТ при малярии повышена, но механизмы повышения здесь другие, чем при бактериальной инфекции. Концентрация ПКТ может достигать 20 нг/мл, даже при простом обострении и без неврологических осложнений. ПКТ, а не ИЛ-6, оказался лучшим маркером начальной фазы и эффективности лечения тяжелой малярии. По данным исследований Richard-Lenoble и др. в Габоне высокие показатели ПКТ при малярии имеют неблагоприятный прогноз, для жизни: больные, имевшие концентрацию ПКТ более 100 нг/мл, умерли от церебральных осложнений малярии.

Постнатальный период. ПКТ в крови новорожденных проявляется через12 ч после родов и продолжает возрастать до 24-36 ч
(возраста) до уровня 10 нг/мл, затем к 5-м суткам снижается до 1 нг/мл. Механизм феномена не известен, выдвинута гипотеза, что это ответ на микробное заселение пищеварительного тракта.
Рекомендуется проводить повторно определения ПКТ (через 12-24 ч) для исключения возможной генерализованной бактериальной инфекции.

Пациенты, находящиеся в палате интенсивной терапии
Определение ПКТ сразу завоевало одобрение врачей в работе интенсивной терапии для быстрой дифференциации бактериальных и прочих воспалительных реакций, а также для оценки эффективности лечения.

Наблюдение за послеоперационными больными.
Много исследований было сфокусировано на оценке ПКТ, на сравнении с другими маркерами у послеоперационных больных. Разнородность пациентов, систематическое применение антибиотиков и трудности распознавания инфекционных осложнений затрудняют интерпретацию результатов определения ПКТ. Meisner и др.

показали умеренное повышение уровня ПКТ у каждого третьего пациента после асептической операции, сопровождавшейся небольшим повреждением коллатерального кровообращения, и у каждогб второго - после кардиохирургических и торокапьных вмешательств. Однако, поданным Reith и др., ПКТ, а не ИЛ-6 и ЦРБ, является лучшим маркером в случае инфекционных осложнений
после больших хирургических вмешательств.

Многочисленные исследования продемонстрировали диагностические возможности определения ПКТ: быстрое повышение или отсутствие снижения через 12-24 ч при тяжелых клинических случаях. По данным Schroder и др., ПКТ является не только надежным диагностическим показателем септического шока, но и ценным прогностическим параметром для жизни хирургического больного: ПКТ снижался только у выживших больных, в отличие от ИЛ-6 и ЦРБ.

Шок и острый респираторный дистресс. Многие исследования показали, что ПКТ является принципиальным маркером для дифференциальной диагностики септического шока. По данным Werra и др., ПКТ. а не ИЛ-6, ИЛ-8, ФИО и растворимые рецепторы к цитокинам, позволил дифференцировать кардиогенный и септический шок. При остром респираторном дистресс синдроме, как отмечают Bmnkhorst и др., ПКТ был повышен только в случае инфекционного генеза.

Высокие уровни ПКТ отмечены при пневмококковой пневмонии у детей, особенно в случае бактериемии и низкие уровни при вирусных пневмониях, даже в случаях тяжелой гипоксией.

Чувствительность метода определения ПКТ при бактериальных инфекциях у больных, находящихся в палате интенсивной терапии, сходна с ЦРБ или несколько выше, но, при этом, определение ПКТ- более специфично. У пациентов с неопределенными состояниями мониторинг с помощью ПКТ поможет сформировать более адекватную терапию и предупредить прогрессирование инфекции. Отсутствие снижения ПКТ при этом является индикатором плохого прогназа.

Острый панкреатит. В развернутом наблюдении Rau и др. .за больными с острым панкреатитом продемонстрировано, что низкие уровни ПКТ определялись при отечном или токсическом панкреатите, а высокие - при инфицированном панкреатите. Это особенно ценно для мониторирования за подобными больными, например, выявление очага вторичного инфицирования, который требует хирургического вмешательства.

Локализованные бактериальные инфекции
При всех ограниченных воспалениях уровень ПКТ редко повышается выше порога, но у взрослых больных в терминальном состоянии с
выявленным инфекционным очагом он может повышаться. Нами показано, что при очаговых инфекциях, в том числе у больных со средним отитом и инфекциях нижних дыхательных путей, уровни ПКТ остаются низкими, ниже, чем при генерализованных формах, и составляют в среднем 0,5-2 нг/мл. Однако, уровни ПКТ могут повышаться, если инфекция начинает распространяться на соседние ткани, а также при замкнутых воспалительных очагах - артриах. При урологических инфекциях получена корреляция результатов определения ПКТ с выраженностью сморщивания почки. Повышение ПКТ до 2 нг в мл отмечено у детей с пневмококковой бактеримией и в 80% случаев, где пневмококковая инфекция предполагалась.

Заключение
ПКТ является хорошим показателем, дополняющим клинические и биологические исследования в патологии. В отличие от всех известных маркеров воспаления; метод определения ПКТ более чувствителен и высокоспецифичен для тяжелой бактериальной инфекции. К достоинству теста относится его пригодность для экстренных клинических ситуаций (у постели больного), при мониторировании больных в палатах интенсивной терапии .и в качестве прогностического маркера при прогрессировании инфекционного процесса. Тест отличается высокой точностью измерения в диапазоне низких значений от 1 до 5 нг/мл, что особенно важно при очаговых инфекциях без признаков бактеремии.

Несмотря на то, что точная функция ПКТ в воспалительной реакции и цитокиновом каскаде остается неизвестной, его использование в клинике уже сейчас оценивается чрезвычайно высоко. Отмечается стабильность этого белка, его устойчивость при комнатной температуре и к замораживанию, постоянство присутствия в плазме в течение 24ч, простота его определения. Стоимость определения ПКТ может быть значительно снижена при автоматизации методики. Отмечается быстрота выполнения теста, что важно в условиях экстренной медицинской помощи. В последнее время тест ПКТ все шире входит в клиническую практику, имея очевидные преимущества перед обычно применяемыми тестами.