Характеристика отдельных биомаркеров и их прогностическая роль при различных вариантах развития острого коронарного синдрома у больных новой коронавирусной инфекцией

С начала пандемии новой коронавирусной инфекции (COVID-19) из 670 млн заболевших в мире умерло ~7 млн¹. В России число летальных случаев от COVID-19 превысило 400 тыс. случаев². Неблагоприятные исходы COVID-19 часто являлись следствием развития осложнений со стороны сердечно-сосудистой системы, в т.ч. в виде острого коронарного синдрома (ОКС) [1]. Частота госпитализаций больных по поводу ОКС прогрессивно увеличивалась с каждой последующей волной COVID-19 [2][3]. Своевременная диагностика ОКС и адекватное лечение улучшают исход заболевания [4]. Однако при сочетании двух событий: COVID-19 и ОКС, симптомы тяжелой формы коронавирусной инфекции: боли в грудной клетке, дыхательная недостаточность, гипотония — часто маскируют ОКС, при этом лабораторные критерии (С-реактивный белок (СРБ), фибриноген, ферритин) неспецифичны и даже тропониновый тест не всегда специфичен, его реакция может запаздывать, а появление — не говорит о характере повреждения миокарда [5][6]. Запускающим цепочку событий, ведущих к ОКС, безусловно, является несбалансированная работа про- и противовоспалительных цитокинов. Среди цитокинов и биохимических показателей, доступных в практическом здравоохранении, мы провели научный поиск по выявлению ранних и высокоинформативные биомаркеров, с возможностью их использования для предотвращения негативного сценария формирования и прогрессирования ОКС.

Цель работы: на основании изучения отдельных биомаркеров у больных СOVID-19 в сочетании с ОКС разработать способ прогнозирования варианта его развития.

Материал и методы

В открытое сплошное проспективное нерандомизированное исследование методом параллельных групп были включены больные с тяжелым течением COVID-19 в сочетании с ОКС (n=104), последовательно поступавшие в ковидный госпиталь СамГМУ в период 2022г, во время доминирования варианта "Омикрон". Диагностика COVID-19 и лечение пациентов проводилось согласно временным методическим рекомендациям "Профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (COVID-19)", действующим на тот период³. Были сформированы подгруппы наблюдения в зависимости от вариантов развития ОКС: подгруппа 1 (n=35) — нестабильная стенокардия (НС); подгруппа 2 (n=34) — инфаркт миокарда (ИМ) без подъема ST (ИМбпST); подгруппа 3 (n=35) — ИМ c подъемом ST (ИМпST). Диагноз ОКС и его лечение соответствовало стандартам, разработанным европейским и российским обществом кардиологов [7][8]. Критерии включения в исследование: мужчины и женщины от 20 до 90 лет с тяжелой формой COVID-19 и признаками ОКС, при наличии подписанного добровольного информированного согласия. Критерии невключения: пациенты с сопутствующими тяжелыми онкологическими, аутоиммунными заболеваниями, терминальной соматической патологией, ко-инфекциями (вирусный гепатит В, С, ВИЧ-инфекция), психическими расстройствами, а также беременностью и отказом от обследования.

Всем пациентам был выполнен полный спектр исследований, согласно действующим рекомендациям по COVID-19 и ОКС. Концентрацию цитокинов: интерлейкина (ИЛ)-1β, ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-10, интерферона-γ (ИФН-γ), фактора некроза опухолей-α (ФНО-α) — определяли с использованием диагностических наборов (R and D Diagnostics Inc., США) с чувствительностью 1 пг/мл. Компьютерная томография (КТ) проводилась на томографе GE Revolution. Ежедневно всем пациентам выполнялась электрокардиография аппаратом Аксион ЭК3ТЦ-3/6-04. Для объективной и динамической оценки тяжести состояния пациента использовали две шкалы: оценка органной недостаточности SOFA (Sepsis-related Organ Failure) и шкала SAPS II (Simplified Acute Physiology Score) — упрощенная шкала острых физиологических состояний SAPS.

Статистический анализ данных выполняли в среде пакета SPSS 25.0. Описательные статистики представлены в виде среднего и стандартного отклонения: M±SD, либо в виде медианы и квартилей: Me (Q1; Q3). Применяли критерий Манна-Уитни, дисперсионный анализ Краскела-Уоллиса, хи-квадрат Пирсона, дискриминантный анализ. Результаты считали статистически значимыми при р<0,05.

Исследование было выполнено в соответствии со стандартами надлежащей клинической практики (Good Clinical Practice) и принципами Хельсинкской декларации. Протокол исследования был одобрен Комитетом по биоэтике Самарского государственного медицинского университета. До включения у всех участников было получено письменное информированное согласие.

Результаты

Пациенты с тяжелым течением COVID-19 в сочетании с ОКС, включенные в исследование, были представлены лицами обоего пола (мужчин 43,3%), средний возраст составил 62,18±14,41 лет. Результаты биохимического исследования крови, цитокинового спектра, реанимационного статуса были следующими: зарегистрирован значительный объем поражения легких по КТ (%) — 45,00 (35,00; 55,00), высокие баллы по реанимационным шкалам тяжести: SOFA — 16,00 (14,00; 18,00) и SAPS II — 21,00 (17,00; 24,00), а также повышенные значения СРБ (мг/л) — 129,60 (74,55; 198,68), креатинфосфокиназа (КФК) (Е/л) — 1986,50 (1204,50; 2163,00), лактатдегидрогеназы (Е/л) — 1117,50 (711,25; 1458,00), тропонина (нг/л) — 82,50 (63,00; 119,50) и ферритина (нг/лм) — 965,50 (757,25; 1222,50). Среди показателей цитокинового спектра были зарегистрированы как повышенные значения: ИЛ-1β (пг/мл) — 8,94 (8,48; 9,50); так и сниженные: ИЛ-4 (пг/мл) — 10,52 (10,01; 10,91); ИЛ-10 (пг/мл) — 85,11 (83,02; 87,98); ИФН-γ (пг/мл) — 9,27 (8,58; 9,85).

В подгруппах по варианту развития ОКС отличий по возрасту и полу не установлено. Средний возраст (лет) составил: в подгруппе НС — 59,94±12,22, в подгруппе ИМбпST — 63,47±13,33, в подгруппе ИМпST — 63,17±17,31; доля мужчин в подгруппах: НС — 37,1%, ИМбпST — 50%, ИМпST — 42,9%, р=0,558. Результаты анализа изучаемых параметров у пациентов в подгруппах, согласно варианту развития ОКС, представлены в таблицах 1-3.

По результатам оценки реанимационного статуса по двум шкалам SOFA и SAPS II наиболее тяжелые больные регистрировались в подгруппе с ИМпST: Me=18,00 (р_1-3=0,003 и р_2-3<0,001) и Me=25,00 (все р<0,001). При исследовании КТ легких наименьший объемом поражения (Me=40%) был у пациентов с НС (р_1-2<0,001 и р_1-3=0,007).

В подгруппе с НС содержание общего белка в крови было выше (р_1-2<0,001 и р_1-3=0,003), а уровень СРБ и КФК — ниже (все р<0,001), чем в подгруппах сравнения.

У больных подгруппы с НС зарегистрированы самые высокие значения ИЛ-4 (Me=10,91 пг/м; р<0,001), ИЛ-10 (Ме=86,60; р=0,002), ИФН-γ (Me=9,75; пг/мл, р_1-2=0,002 и р_1-3<0,001) и наиболее низкие — ИЛ-1β (Me=8,51 пг/мл; р<0,001), ИЛ-6 (Me=14,90 пг/мл; р<0,001), ФНО-α (Me=22,21; пг/мл, р_1-3=0,009).

Для прогнозирования одного из трех возможных вариантов развития ОКС был применен линейный дискриминантный анализ. В построенный классификатор вошли пять показателей: шкалы SOFA, SAPS II, активность КФК, концентрации ИЛ-1β и ИЛ-6. Модель значима в целом: статистика лямбда Уилкса λ=0,692, р<0,001.

В таблице 4 приведены структурные коэффициенты, отражающие корреляции между признаками, по которым ведется классификация, и новыми каноническими осями и стандартизованные канонические дискриминационные коэффициенты, содержательно близкие к стандартизованным регрессионным коэффициентам.

Распределение наблюдений в пространстве новых признаков или канонических осей приведено на рисунке 1. Первая ось объясняет 91,5% дисперсии, вторая — 8,5% дисперсии.

Основной вклад в прогнозирование варианта развития ОКС (НС и ИМ) у больных COVID-19 внесли шкала SAPS II и ИЛ-1β, в меньшей степени КФК и ИЛ-6. В разделение больных ИМ на варианты с подъемом и без подъема ST-сегмента сыграли роль шкала SOFA и ИЛ-6. Дискриминантная модель обладает чувствительностью 97% и специфичностью 97%. Не было ни одного случая ошибочной классификации НС и ИМпST. Однако качество прогнозирования разных видов ИМ оказалось хуже, где наблюдалось по 3 ложноположительных и ложноотрицательных результата. Соответственно, точность дифференцировки более тяжелого варианта ИМ с подъемом сегмента ST от варианта без подъема ST имела чувствительность 91% и специфичность 85%.

Для проверки модели на устойчивость группы больных были разделены на обучающие и тестовые выборки с помощью генератора случайных чисел. Больные каждой из групп (НС, n=28; ИМбпST, n=27; ИМпST, n=28) входили в обучающие выборки и по 7 человек рассматривались как тестовые. Методом пошагового отбора выбирались подходящие переменные, а затем по ним рассчитывались вероятности принадлежности к тому или иному варианту развития ОКС, как для большей — обучающей выборки, так и для меньшей — тестовой. Было сделано несколько таких разделений. Во всех случаях получались сопоставимые результаты со схожим качеством прогноза: доли верных классификаций статистически сопоставимы.

Обсуждение

К развитию ОКС у больных COVID-19 ведет комплекс причин: от цитокинового и гемостатического дисбаланса, вазоконстрикции и активации коагуляционного каскада, нарушения фибринолиза, образования микротромбов, разрыва бляшек до развития полиорганной недостаточности [9-12]. Но вне зависимости от ведущего фактора, основным патогенетическим механизмом осложненного течения COVID-19 является дисбаланс иммунореактивности. Запуск цитокинового каскада ведет к пролиферации и гиперактивности Т-клеток, макрофагов, натуральных киллеров, с последующей гиперпродукцией хемокинов и цитокинов. Именно цитокины иници- ируют снижение коронарного кровотока, способствуя микротромбообразованию и дестабилизации атеросклеротических бляшек [13]. Отдельные исследователи указывают на необходимость взвешенного подхода к интерпретации результатов исследования тропонина при диагностике ОКС, ввиду его неспецифичности, особенно, у острого инфекционного больного [14]. При поиске возможностей раннего прогнозирования ОКС и вариантов его развития у больных COVID-19 нами был использован комплексный подход, включающий данные объективного и инструментального обследования, лабораторные биомаркеры (в т.ч. цитокины). Были построены две логистические модели прогнозирования: варианта развития ОКС (НС или ИМ) и вариантов ИМбпST и ИМпST, с высокой чувствительностью и специфичностью.

Ряд исследователей предлагают прогнозирование развития ОКС у пациентов с ишемической болезнью сердца, однако изучаемые параметры либо сложно использовать в реальной клинической практике, либо они недостаточно чувствительны или специфичны. Есть модели, включающие данные клинического (нейтрофилы, моноциты, лимфоциты) и биохимического (липидный спектр) анализа крови. Их преимуществом является доступность показателей, включенных в модели, но специфичность и чувствительность невысокие [15]. В другой работе в модели прогнозирования ОКС используются следующие показатели: уровень N-концевого промозгового натрийуретического пептида и sST2, которые сложно применить в реальной клинической практике [16]. В основе всех этих моделей лежит попытка установить взаимосвязь иммуновоспалительного синдрома с наличием ОКС без учета острого инфекционного процесса.

Описанные в доступной литературе модели по прогнозу ОКС у больных COVID-19 отличаются сложностью использования в практической медицине, т.к. определение у пациентов уровня церамидов не всегда возможно исследовать в реальной клинической практике [17]. Отдельные модели позволяют прогнозировать риск летальности при развитии ОКС у больных COVID-19 [18].

Особенностью предложенных нами моделей является возможность раннего прогнозирования ОКС у больных COVID-19 и доступность исследования предложенных показателей с высокой чувствительности и специфичности. Кроме того, одна из моделей позволяет прогнозировать развитие не просто ОКС, но и варианты его развития.

Заключение

Проведенное нами исследование подтвердило тяжелое течение COVID-19 у пациентов с ОКС. Раннее прогнозирование варианта ОКС при тяжелом течении COVID-19 может повысить эффективность лечения этой группы пациентов, но диагностика этого осложнения вызывает трудности. Поиск биомаркеров одного из трех возможных вариантов развития ОКС выявил пять показателей: шкалы SOFA, SAPS II, активность КФК, концентрации ИЛ-1β и ИЛ-6. Для модели прогнозирования возможного развития ОКС (НС и ИМ) при тяжелом течении COVID-19 были определены наиболее информативные показатели: SAPS II и концентрация ИЛ-1β. У больных COVID-19, осложненным ИМ, при уточнении его варианта (с подъемом и без подъема ST-сегмента) имели значение шкала SOFA и уровень ИЛ-6. Возможность прогнозирования вариантов развития ОКС у больных COVID-19 позволит корректировать лечение данных пациентов с целью улучшения исходов заболевания.

Отношения и деятельность. Научная работа выполнена в соответствии с комплексной межкафедральной федеральной научно-исследовательской программой по теме "Фундаментальные клинико-патогенетические и эпидемиологические аспекты COVID-19: междисциплинарный подход к профилактике, диагностике, лечению и последующей реабилитации пациентов с коронавирусной инфекцией" № госрегистрации АААА-А20-120071490075-0, от 14 июля 2020г.