Способ прогнозирования функционального восстановления пациентов с ишемическим инсультом
METHOD FOR PREDICTION OF FUNCTIONAL RECOVERY OF PATIENTS WITH ISCHEMIC STROKE

Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии и касается прогнозирования функционального восстановления пациентов с ишемическим инсультом в острый постинсультный период заболевания.
Инсульт вследствие высокой распространенности и тяжелых последствий представляет важнейшую медико-социальную и экономическую проблему.
По данным Всемирной федерации неврологических обществ, ежегодно в мире регистрируется не менее 15 млн. инсультов. В России заболеваемость инсультом составляет 3,4 на 1000 человек в год. В абсолютных цифрах это составляет более 450000 новых инсультов в год.
Не менее трети инсультов приводят к летальному исходу в остром периоде. У пациентов, перенесших ишемический инсульт, в течение последующего года летальность увеличивается еще на 10-15%.
Инсульт является главной причиной инвалидизации населения. У 80% выживших после инсульта развивается та или иная степень ограничений в повседневной жизни.
На сегодняшний день известно прогнозирование функционального восстановления у больных с ишемическим инсультом путем исследования биохимических показателей в сыворотки крови (RU 2437099 от 20.12.2011; RU 2423711 от 10.07.2011) и исследования анти-ДНК (RU 2195672 от 27.12.2002).
Наиболее близким техническим решением к заявленному способу является способ прогнозирования функционального восстановления у больных ишемическим инсультом, при этом у больного в раннем восстановительном периоде после перенесенного первого ишемического инсульта оценивают степень неврологического дефицита по шкале инсульта NIH-NTNDS. Определяют уровень личностной тревожности по шкале Спилбергера-Ханина и содержание в сыворотке крови нейротрофического фактора (NGF). Рассчитывают показатель регресса неврологических нарушений по математической формуле на основании полученных значений. В зависимости от значения в результате расчета прогнозируют высокую или умеренную вероятность благоприятного восстановления неврологических функций либо прогнозируют отрицательный результат восстановления неврологических функций после инсульта (RU 2569718 от 27.11.2015).
Недостатками описанных способов являются трудоемкость и длительность процедуры исследования, при этом не учитываются соматические факторы, влияющие на прогноз.
С учетом данных обстоятельств возникла необходимость поиска интегральною биологического предиктора течения острого периода, тесно связанного с пластическими и регенераторными способностями нервной системы, для прогнозирования функционального восстановления у больных ишемическим инсультом при выборе стратегии терапевтических мероприятий и улучшения отдаленного прогноза заболевания.
Согласно современным представлениям ишемический инсульт является полиэтиологическим и патогенетически разнородным клиническим синдромом (Варлоу Ч.П., М.С. Деннис, Ж.ван Гейн и др. Инсульт. Практическое руководство для ведения больных Пер. с англ. СПб 1998; 629 с.) Поэтому у каждого конкретного пациента при развитии ишемического инсульта следует стараться установить не только непосредственную причину инсульта, но и функциональное состояние регулирующих систем и резервного потенциала организма, так как от этого в немалой степени будет зависеть дальнейшее течение и исход заболевания, а также выбор стратегии лечебных мероприятий.
Изучение клинической, нейровизуализационной и нейро-иммунобиохимнческой картины ишемического инсульта тесно связано с прогнозированием течения, исхода и последствий заболевания.
Исследованиями последних десятилетий установлено, что церебральная ишемия, в том числе ишемические инсульты, сопровождаются нейровоспалительными реакциями, связанными с активацией микроглии и повышением в мозге уровня провоспалительных цитокинов и других провоспалительных молекул (Lu Y, Xiao G, Luo W. Minocycline Suppresses NLRP3 Inflammasome Activation in Experimental Ischemic Stroke. Neuroimmunomodulation. 2016; 23(4):230-238).
Эндогенными факторами или «стерильными», т.е. неинфекционными стимулами, активирующим микроглию, являются молекулы, образующиеся в ходе нейродеструктивного процесса. По современным представлениям, развивающееся в мозге стерильное воспаление является одним из факторов, в большой мере определяющим возможность разрешения или усугубления развившегося инсульта (Poh L, Kang SW, Baik SH, Yong Quan Ng G, She DT, Balaganapathy P, Thameem Dheen S, Magnus T, Gelderblom M, Sobey CG, Koo EH, Fann DY, Arumugam TV. Evidence that NLRC4 Inflammasome Mediates Apoptotic and Pyroptotic Microglial Death Following Ischemic Stroke. Brain Behav Immun. 2018 Sep 5. pii: S0889-1591(18)30544-0).
Исследованиями авторов показана связь между нейровоспалением (в мозге) и системными иммунными реакциями (в кровяном русле). В сыворотке крови пациентов с инсультом наблюдалось повышение уровня провоспалительных цитокинов, острофазных белков, протеаз и других молекул, способствующих развитию воспаления. Таким образом, воздействие любого повреждающего фактора (в том числе - эндогенного) запускает активацию иммунного ответа как в мозге, так и на периферии.
Исследования авторов были проведены по определению ряда воспалительных и аутоиммунных маркеров в сыворотке крови пациентов с ишемическим инсультом в первые сутки постинсультного периода во взаимосвязи с динамикой их неврологического статуса в остром периоде (к 10 дню течения инсульта) с целью выявления иммунологических предикторов динамики течения заболевания и восстановления неврологического дефицита.
В качестве маркеров воспаления в сыворотке крови пациентов исследовали энзиматическую активность лейкоцитарной эластазы (ЛЭ) и функциональную активность альфа-1 - протеиназного ингибитора (α1-ПИ), в качестве аутоиммунных маркеров уровень аутоантител к нейротрофину S100в (AT к S100в) и основному белку миелина (AT к ОБМ).
Лейкоцитарная эластаза (ЛЭ) - протеолитический фермент, локализующийся в азурофильных гранулах неийтрофилов и выбрасывающийся во внеклеточное пространство при развитии воспаления в ответ на разнообразные стимулы как инфекционной, так и эндогенной природы. Показано, что высокая энзиматическая активность ЛЭ сопровождает обострение ряда хронических неинфекционных заболеваний, в том числе, нервной системы; в стадии становления ремиссии активность этого фермента снижается. Повышение энзиматической активности ЛЭ в острой стадии заболевания сопровождается повышением функциональной активности его ингибитора - α1 - протеиназного ингибитора (α1-ПИ).
Альфа-1 - протеиназный ингибитор (α1-ПИ) относится к белкам острой фазы воспаления, синтезирующихся в печени. (α1-ПИ), связываясь с (ЛЭ), способствует ограничению и обратному развитию воспалительного процесса.
2+
Нормальными компонентами иммунной системы любого здорового человека являются естественные аутоантитела (аАТ) практически ко всем антигенам организма, в том числе к белкам нервной ткани. Естественное содержание и соотношение аАТ в сыворотке крови колеблется в определенных пределах, характерных для каждого возраста, и может резко изменяться при различных заболеваниях. В рамках настоящего исследования определяли уровень (аАТ) к двум белкам нервной ткани: белку S100 и основному белку миелина (ОБМ). (ОБМ) участвует в организации сборки и поддержания целостности миелина нервных волокон; S100 - Са-связывающий белок нервной ткани, является трофическим фактором для серотонинергических нейронов, влияет на миграторную активность нейробластов, на координацию функционирования различных отделов нервной системы. Повышение уровня аутоантител в крови происходит в результате специфической активации В-лимфоцитов, характеризует активацию приобретенного (специфического) звена иммунитета и направлено на элиминацию нейроантигенов, поступивших в кровяное русло через поврежденный гематоэнцефалический барьер в результате тех или иных деструктивных процессов в ткани мозга.
В исследованиях авторов были использованы клинико-неврологическое обследование, нейровизуализационный, иммунологический и статистический методы исследования.
Тяжесть неврологической симптоматики в остром периоде ишемического инсульта оценивали по Шкапе тяжести инсульта Национальных институтов здоровья США NIHSS (National Institutes of Health Stroke Scale) (Brott T. et al., 1989; Goldstein L.B. el al., 19891 и Европейской шкале инсульта ESS (European Stroke Scale) (Hantson L. et al., 1994).
Шкала тяжести инсульта Национальных институтов здоровья США NIHSS (National Institutes of Health Stroke Scale) предназначена для оценки выраженности неврологического дефицита в остром периоде инсульта и тяжести пациента с инсультом. Шкала является общемедицинской и ключевой для определения показаний к тромболизису у пациентов с ишемическим инсультом в терапевтическом окне. Интерпретация результатов оценки Шкалы тяжести: 0 баллов - нет симптомов инсульта: 1-4 баллов - легкая степень тяжести; 5-15 баллов - средняя степень тяжести: 16-20 баллов - тяжелый инсульт; 21-42 баллов - крайне тяжелый инсульт.
Шкала ESS используется для визуализации состояния пациентов с острым нарушением мозгового кровообращения в бассейне среднемозговой артерии, при этом оценивается балльная оценка по 14 показателям: 100 баллов расценивается как абсолютно здоровый человек; 0 баллов - максимальная степень инвалидизации и неврологического дефицита (отсутствие речи, отсутствие движения конечностей, отсутствие реакции на боль и т.д). Шкала также может использоваться для оценки степени тяжести состояния неврологического статуса, динамики состояния и эффективности проводимого лечения.
Материалом для иммунологического обследования служила сыворотка крови, взятая из подключичной вены в сухие пластиковые пробирки в первые сутки после инсульта. После образования кровяного сгустка образец крови центрифугировали при 750 g в течение 15 минут. Полученную сыворотку отбирали с помощью автоматической пипетки и использовали для анализа.
В сыворотке крови обследованных определяли активность воспалительных маркеров - лейкоцитарной эластазы (ЛЭ) и функциональную активность острофазного белка а1-протеиназного ингибитора (a1-ПИ), а также уровень аутоантител к нейроантигенам S100b и основному белку миелина (ОБМ).
В качестве контроля использовали сыворотку крови 33 соматически здоровых людей соответствующего возраста и пола (18 мужчин и 15 женщин в возрасте от 55 до 75 лет).
Иммунологическое обследование проводили в 1-е сутки острого периода: клиническое обследование, включая оценку неврологического статуса по шкалам, в 1-е и 10-е сутки.
Эластазную активность сыворотки крови, определяли энзиматическим ферментативным методом (Доценко В.Л., Нешкова Е.А., Яровая Г.А. Выявление лейкоцитарной эластазы человека из комплекса с плазменным α1-протеиназным ингибитором по ее энзиматической активности с синтетическим субстратом. Вопр. Мед. Хим. 1994; 40(3): с. 20-25). Активность ЛЭ измеряли по скорости расщепления ею специфического хромогенного субстрата N-терт-бутоксикарбонил-L-аланин-паранитрофенилового эфира (BOC-Ala-ONp) (ICN Biomedical Inc.) в условиях, подобранных для полного высвобождения фермента из комплекса ЛЭ-α1-ПИ. Активность ЛЭ выражали в нмоль/мин⋅мл. Чувствительность метода составляет 40 нмоль/мин⋅мл. коэффициент вариации результатов определения активности ЛЭ в одном и том же образце не превышает 8%.
Измерение функциональной активности α1-ПИ в сыворотке крови проводили с помощью спектрофотометрического метода (Нартикова В.Ф., Пасхина Т.С. Унифицированный метод определения активности альфа-1-антитрипсинаиа и альфа-2-макроглобулина в сыворотке (плазме) крови человека. Вопр. Мед. Хим. 1979; 25(4): с. 494-499). Метод основан на взаимодействии этого ингибитора с трипсином при использовании в качестве субстрата N-α-бензоил-L-аргининэтиловый эфир гидрохлорид (BAEE) (ICN Biomedical Inc). Активность α1-ПИ в сыворотке определяли по степени торможения ВАЕЕ-эстеразной активности трипсина определенным количеством исследуемой сыворотки. Активность α1-ПИ выражали в ингибиторных единицах на мл (ИЕ/мл). Чувствительность метода составляет 5 ИЕ/мл, коэффициент вариации результатов не превышает 5%.
Определение уровня аутоантител к нейроантигенам S100b и ОБМ в сыворотке крови проводили методом ИФА и условно оценивали в единицах оптической плотности (ОП) (Клюшник Т.П., Зозуля С.А., Андросова Л.В., Сарманова З.В., Отман И.Н., Пантелеева Г.П., Олейчик И.В., Копейко Г.И., Борисова О.А., Абрамова Л.И., Бологов П.В., Столяров С.А. Лабораторная диагностика в мониторинге пациентов с эндогенными психозами («Нейро-иммуно-тест») Медицинская технология. 2-е издание, испр. и доп. М.: ООО Издательство «Медицинское информационное агентство»; 2016; с. 32). Чувствительность метода составляет 0,2 ОП, коэффициент вариации не превышает 5%.
Статистическая обработка данных осуществлялась с помощью программы Statistica-10 (для Windows, StatSoft., Inc, США).
Технической проблемой настоящего изобретения является необходимость поиска интегрального биологического предиктора течения острого периода, тесно связанного с пластическими и регенераторными способностями нервной системы, для прогнозирования функционального восстановления у больных ишемическим инсультом при выборе стратегии терапевтических мероприятий и улучшения отдаленного прогноза заболевания.
Технический результат изобретения заключается в расширении арсенала технических средств, в частности, способов прогнозирования течения острого периода ишемического инсульта в плане функционального восстановления пациентов с высокой точностью прогноза (81%).
Техническим результатом изобретения является высокая чувствительность (77.8%) и специфичность (83.3%) прогнозирования возможности функциональною восстановления в остром периоде ишемического инсульта.
Технический результат изобретения состоит в получении количественной информации в виде величины вероятности функционального восстановления в ранний период инсульта. Далеко не всегда клиническое, клинико-неврологическое психологическое и нейровизуализационное исследование позволяет с высокой степенью вероятности установить возможность функционального восстановления в ранний период инсульта; дополнительное определение активности ЛЭ, α1-ПИ и уровня аАТ к нейроантигенам в крови пациентов позволяет не только сделать вывод о возможности благоприятного или неблагоприятного течения острого периода в плане функционального восстановления, но также вычислить численное значение вероятности такого восстановления, что дает возможность клиницисту оптимизировать терапию и оценивать ее эффективность.
Для решения вышеуказанной технической проблемы и преодоления вышеуказанных недостатков авторами предложен способ прогнозирования функционального восстановления пациентов с ишемическим инсультом, включающий проведение клинико-неврологического обследования и оценку уровня активации иммунной системы пациента в первый день острого периода заболевания путем измерения в плазме крови пациента энзиматической активности лейкоцитарной эластазы (ЛЭ), функциональной активности α1-протеиназного ингибитора (α1-ПИ), уровня аутоантител (AT) к нейротрофину S100в и основному белку миелина (ОБМ) и определение вероятности функционального восстановления в соответствии с формулой:
где, p - вероятность функционального восстановления; е - основание натурального логарифма, 10.9 - регрессионная константа, 0.03 - коэффициент при показателе энзиматической активности ЛЭ, 0.17 - коэффициент при показателе функциональной активности α1-ПИ, 9,1 - коэффициент при показателе уровня аутоантител к нейротрофину S100в AT, 7,4 - коэффициент при показателе уровня аутоантител к основному белку миелина ОБМ,
а результат измерения энзиматической активности ЛЭ выражают в единицах [нмоль/мин × мл], результат измерения функциональной активности α1-ПИ выражают в единицах [ИЕ/мл], результат измерения уровня аутоантител AT к нейроантигенам выражают в единицах оптической плотности (ед. ОП), при этом,
если p≥0.50, то функциональное восстановление возможно, а при p<0.50 - функциональное восстановление пациента маловероятно.
Состояние иммунной системы при развитии острого инсульта рассматривается как интегральный показатель, отражающий способность организма к восстановлению нарушенного гомеостаза.
Предложенный авторами способ был апробирован в лаборатории нейроиммунологии ФГБНУ Научный центр психического здоровья министерства науки и высшего образования; пациенты с острым ишемическим инсультом обследованы на кафедре неврологии, нейрохирургии и медицинской генетики Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И. Пирогова Министерства здравоохранения РФ.
Способ реализуют следующим образом:
При поступлении в клинику в первые сутки постинсультного периода проводят клинико-неврологического обследование пациентов и оценку уровня активации их иммунной системы путем забора крови из вены для иммунологического обследования. Затем в плазме крови определяют активность воспалительных маркеров и уровень аутоантител к нейроантигенам: результат измерения энзиматической активности ЛЭ выражают в нмоль/мин × мл, результат измерения функциональной активности α1-ПИ - в ингибиторных единицах [ИЕ/мл], результат измерения уровня аутоантител к нейроантигенам - в единицах оптической плотности (ед. ОП).
Количественные значения иммунологических показателей используют в экспериментально полученной формуле для вычисления вероятности благоприятного течения раннего постинсультного периода:
где, p - вероятность функционального восстановления; е - основание натурального логарифма, 10.9 - регрессионная константа, 0.03 - коэффициент при показателе энзиматической активности ЛЭ, 0.17 - коэффициент при показателе функциональной активности α1-ПИ, 9,1 - коэффициент при показателе уровня аутоантител к нейротрофину S100в AT, 7,4 - коэффициент при показателе уровня аутоантител к основному белку миелина ОБМ, при этом,
если p≥0.50, то функциональное восстановление возможно, а при p<0.50 - функциональное восстановление пациента маловероятно.
На 10 сутки стационарного лечения проводят клиническое обследование и сравнивают полученные результаты.
Следующие примеры иллюстрируют изобретение, не ограничивая его по существу. В качестве иллюстрации приведены два клинических примера развития ишемического инсульта у пациентов с разным уровнем активации иммунной системы в первые сутки заболевания и разной динамикой течения острого периода.
Клинический пример №1.
Пациентка В. Диагноз: острое нарушение мозгового кровообращения по ишемическому типу в бассейне левой средней мозговой артерии.
При поступлении выраженность неврологических нарушений соответствовала средней степени тяжести: NIHSS - 15 баллов; ESS - 38 балла. Объем очага ишемии головного мозга, определяемый методом МРТ, в первые сутки заболевания составил 125 см3.
При поступлении в клинику в первые сутки произведен забор крови для иммунологического обследования:
Результаты иммунологического обследования:
Протеолитическая активность ЛЭ - 198,7 нмоль/мин⋅мл
(норма 150-200 нмоль/мин⋅мл)
Функциональная активность а1-протеиназного ингибитора 42 ИЕ/мл
(норма 25-35 ИЕ/мл)
Уровень ААТ к S-100В - 0,68 ед. опт. плот. (норма 0,6-0,9)
Уровень ААТ к ОБМ - 0,6 ед. опт. плотн. (норма 0,6-0,9)
Таким образом, практически все анализируемые иммунные показатели находятся в «нормальном» диапазоне, выявлено лишь умеренное повышение функциональной активности а1-протеиназного ингибитора.
Вероятность благоприятной/неблагоприятной динамики течения постинсультного периода, рассчитанная в соответствии с приведенной формулой, составила: р=0,15. Вычисленное значение вероятности меньше 0,50; т.е. для данной пациентки прогнозируется неблагоприятное течение раннего постинсультного периода.
Данные клинического обследования на 10 сутки стационарного лечения: на фоне проведенной терапии состояние пациентки стабильное, без улучшения. Сохраняются речевые нарушения в виде сенсо-моторной афазии с элементами псевдобульбарной дизартрии, асимметрия лица, правосторонняя гемиплегия со снижением мышечного тонуса и правосторонняя гемигипестезия. Суммарный балл по NIHSS - 17; ESS - 34 балла.
Таким образом, у пациентки к 10 дню стационарного лечения наблюдается сохранение исходной тяжести неврологической симптоматики и даже ее утяжеление (по баллам NIHSS, что свидетельствует о неблагоприятном течении раннего постинсультного периода. Клинические данные находятся в хорошем соответствии с прогнозом, вычисленным по приведенной формуле.
Клинический пример №2.
Пациент М. Диагноз: острое нарушение мозгового кровообращения по ишемическому типу в бассейне левой средней мозговой артерии.
При поступлении выраженность неврологических нарушений соответствовала средней степени тяжести: NIHSS - 12 баллов; ESS - 50 баллов. Объем очага ишемии головного мозга, определяемый методом МРТ в первые сутки заболевания составил 168 см3.
При поступлении в клинику в первые сутки произведен забор крови для иммунологического обследования:
Результаты иммунологического обследования:
Протеолитическая активность ЛЭ - 275,4 нмоль/мин⋅мл
(норма 150-200 нмоль/мин⋅мл)
Функциональная активность а1-протеиназного ингибитора - 38,6 ИЕ/мл;
(норма 25-35 ИЕ/мл)
Уровень ААТ к S-100B - 0,63ед. опт. плотн. (норма 0,6-0,9)
Уровень ААТ к ОБМ - 0,99 ед. опт. плотн. (норма 0,6-0,9)
Таким образом, выявлено значительное повышение активности ЛЭ, умеренное повышение активности а1-протеиназного ингибитора и уровня аутоантител к основному белку миелина (ОБМ), что свидетельствует об активации иммунной системы (воспалительного и аутоиммунного звеньев иммунитета). Вероятность благоприятного/неблагоприятного прогноза постинсультного периода, рассчитанная в соответствии с приведенной формулой, составила р=0,97. Вычисленное значение вероятности выше 0,50; т.е. для данного пациента прогнозируется благоприятное течение раннего постинсультного периода.
Данные клинического обследования на 10 сутки стационарного лечения: на фоне проведенной терапии состояние пациента улучшилось. Уменьшилась выраженность речевых нарушений (расширился объем понимания обращенной речи, расширились возможности чтения и письма), улучшилась двигательная функция в правых конечностях (наросла сила в руке до 4-4,5 баллов и ноге до 5 баллов в проксимальных отделах и до 4-х баллов в дистальных отделах). Суммарный балл по NIHSS - 2; ESS - 81 балла.
Таким образом, наблюдаемое у пациента улучшение клинического состояния, оцененное в том числе и по баллам NIHSS, свидетельствует о благоприятном течении раннего постинсультного периода. Клинические данные находятся в хорошем соответствии с прогнозом, вычисленным по приведенной формуле.
Необходимо также отметить, что объем очага поражения головного мозга у этого пациента был более значительным по сравнению с пациенткой В, однако у этого пациента при сходной тяжести исходного клинического состояния, уровень активации иммунной системы в первые сутки уровень активации иммунной системы был значительно выше.
Результаты обследования других пациентов сведены в таблицу.
Ниже приведена таблица соответствия прогноза течения заболевания, вычисленного по формуле прогноза (p) (по данным иммунологического обследования в 1-е сутки заболевания) и реальной динамики течения постинсультного периода на 10-е сутки.
Примечание: Если полученное значение вероятности p≥0,50, то у данного пациента высокая вероятность благоприятного течения острого периода инсульта.
Если p<0,50, то у данного пациента высокая вероятность неблагоприятного течения острого периода инсульта.
Общая точность прогноза благоприятного/неблагоприятного течения постинсультного периода, рассчитанная по таблице 1, составляет 81%; чувствительность 77.8% и специфичность 83.3% прогнозирования возможности функционального восстановления в остром периоде ишемического инсульта.