Изменение уровня некоторых цитокинов при использовании гемофильтрации с сорбцией у пациентов с COVID-19

Ю. С. ПОЛУШИН, Р. В. АКМАЛОВА, Д. В. СОКОЛОВ, И. В. БОВКУН, И. В. ШЛЫК, Е. В. ПАРШИН, Е. Г. ГАВРИЛОВА, С. В. ЛАПИН, О. Ю. ТКАЧЕНКО

Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова, Санкт-Петербург, РФ

 

Использование гемофильтрации с сорбцией при COVID-19 для снижения выраженности цитокинового шторма вполне обосновано, однако многие аспекты ее практического применения до конца не отработаны.

Цель: изучить изменение уровня IL-6 и IL-18 в ответ на продолжительную (24‒72 ч) гемофильтрацию с сорбцией.

Материал и методы. Ретроспективно проанализированы данные об уровне и изменении IL-6 и IL-18 у 69 больных COVID-19, которым в процессе интенсивной терапии применили гемофильтрацию с сорбцией, с различной степенью поражения легких. Распространенность поражения легких: 4 человека ‒ КТ-2, 44 человека ‒ КТ-3, 21 пациент ‒ КТ-4. Число лиц с неблагоприятным исходом – 18.

Гемофильтрацию с сорбцией (система Prismaflex) включали в терапию при отрицательной динамике заболевания на фоне высокого или быстро нарастающего уровня С-реактивного белка (выше 100 мг/л), ферритина (более 600 мкг/л), прогрессирующей лимфопении. Длительность процедуры  ‒ 24 ч при КТ-2/3, 48 ч ‒ при КТ-4. Доза эффлюэнта ‒ 30,0 ± 6,4 мл/кг в 1 ч. Определяли уровень IL-6, IL-18 и прокальцитонина до и после завершения процедуры,  рассчитывали величину  изменения их концентрации после сорбции. Оценивали связь всех показателей со степенью распространенности процесса в легких и исходом.

Результаты. До сорбции бóльшая распространенность процесса в легких значимо сочеталась с меньшими значениями уровня IL-6 и IL-18 и наоборот, причем это не было связано с применением тоцилизумаба (использован у 44 человек).  Максимальное снижение уровня цитокинов отмечено у пациентов  с КТ-2. Выявлена  значимая  связь дельты по IL-6 (F = 6,69; p ≤ 0,05) с исходом, которая особенно отчетливо проявилась у лиц с благоприятным течением заболевания.

Заключение. По мере прогрессирования воспалительного процесса в легких уровень IL-6 и IL-18 снижается, что может быть проявлением истощения цитокинового шторма. Использование продолжительной (24‒48 ч) гемофильтрации с сорбцией цитокинов позволяет снизить уровень цитокинов, но эффективность процедуры выше при менее распространенном поражении легких. Величина дельты, отражающей снижение концентрации IL-6, значимо коррелирует с исходом, что свидетельствует о важности использования данной технологии в продолжительном режиме.

Ключевые слова: COVID-19, цитокиновый шторм, гемофильтрация, гемофильтрация с сорбцией, продолжительная заместительная почечная терапия

 

С самого начала эпидемии SARS-CoV-2, перешедшей затем в пандемию, важную роль в развитии вирусной пневмонии и поражения других органов стали отводить так называемому цитокиновому шторму, причем данная концепция прочно обосновалась как в различных статьях, так и в многократно пересматриваемых временных методических рекомендациях Министерства здравоохранения РФ.  Некоторые сомнения в том, «шторм» ли это или «бриз», впервые  высказанные в марте 2020 г. Mervin Singer (London, United Kingdom) в докладе “COVID-19: is there really a cytokine storm... or more of a breeze?”, который в режиме онлайн прозвучал в Брюсселе  в рамках  конференции специалистов по интенсивной терапии (ISICEM-2020), так и остались сомнениями. Различные варианты антицитокиновой  терапии  прочно обосновались  в схемах лечения,  хотя в реальной  практике  блокирование рецепторов некоторых интерлейкинов (IL-1, IL-6) далеко не всегда сопровождалось нужным  клиническим эффектом.

Другое важное  направление в купировании цитокинового  шторма  у этих  пациентов  связано  с механическим удалением  цитокинов из крови по- средством  использования различных методик экстракорпоральной гемокоррекции. Однако, несмотря на накопленный в мире уже довольно большой опыт по лечению COVID-19, ответ на вопрос «Кому, ког- да, зачем и чем проводить сорбцию этих (и других) биологически активных веществ?» окончательно не сформулирован.

Цель исследования: изучить изменение уровня IL-6 и IL-18 в ответ на продолжительную (24‒72 ч) гемофильтрацию с сорбцией.

 

Материал и методы

 

Ретроспективно проанализированы данные  об уровне  и изменении IL-6  и IL-18  у 69 больных COVID-19, которым  в процессе  интенсивной терапии  применили гемофильтрацию с сорбцией. В  группу  были  включены  пациенты,  поступавшие в отделения реанимации и интенсивной те- рапии Центра  по лечению новой коронавирусной инфекции, открывавшегося в клинике  Первого Санкт-Петербургского  государственного университета им. акад. И. П. Павлова дважды: как в рамках первой (с 28.04.2020 г. по 3.08.2020 г.), так и второй волны (с1.11.2020 г. по 15.03.2021 г.).

Критерии включения:  1) факт  наличия  в клинической  лабораторной базе сведений  об одновременном заборе крови на исследование IL-6, IL-18 и прокальцитонина непосредственно до и сразу после завершения сеанса сорбционной терапии; 2) данные о степени  поражения легких  (на  основании  компьютерного томографического исследования – КТ) перед забором крови на исследование биомаркеров.

Критерий невключения: тяжелые сопутствующие заболевания, конкурирующие с COVID-19 (онкология, трансплантология).

Возраст больных колебался от 21 года до 78 лет, лиц старше 65 лет среди них было 16 (23%). Распространенность поражения легких, оцениваемая по эмпирической визуальной шкале  (Inui et al. Radiology: Cardiothoracic Imaging, 2020): 4 человека ‒ КТ-2, 44 человека ‒ КТ-3, 21 пациент ‒ КТ-4. Число лиц с неблагоприятным исходом – 18.

Основанием для применения гемокорригирующей терапии: ухудшение  состояния пациента  с нарастанием  дыхательной  недостаточности на фоне высокого и тем более быстро нарастающего уровня С-реактивного белка (выше 100 мг/л), ферритина (более 600 мкг/л), прогрессирующей лимфопении.

Методика экстракорпоральной гемокоррекции ‒ комбинированная гемофильтрация с адсорбцией на системе Prismaflex с использованием высокоадсорбтивной мембраны. Венозный доступ осуществляли через трехпросветный кратковременный нетуннелированный  катетер для гемодиализа.  Длительность комбинированной гемофильтрации составляла 24 ч у пациентов  с КТ-2/3 и 48 ч у пациентов  с КТ-4. В качестве  антикоагулянтной терапии  использовали регионарную  цитратную  антикоагуляцию согласно стандартному  протоколу.  Доза эффлюэнта составляла 30 ± 6,4 мл/кг в 1 ч.

Исследование концентрации в крови IL-6, IL-18 и прокальцитонина проводили методом  иммуноферментного анализа  с использованием наборов реагентов  производства Вектор-Бест, Российская Федерация. Наборы разрешены к медицинскому применению  в качестве изделий для медицинской диагностики (РНЗ 207/6006 и РНЗ2014/2083). Исследование  выполняли в соответствии с инструкцией  производителя. Выбор  данных  цитокинов для оценки эффективности сорбционной терапии был связан с хорошо известной  их ролью в формировании  цитокинового шторма. IL-6 ‒ типичный представитель провоспалительных цитокинов,  ассоциированных со вторым типом воспалительного ответа (пролиферацией В-лимфоцитов и началом сероконверсии продукции  нейтрализующих вирус антител). IL-18 также относится к провоспалительным медиаторам, ассоциированным с первым типом воспалительного ответа ‒ продукцией INF-Υ. Оба интерлейкина играют ключевую роль в формировании системного противовирусного ответа.

При оценке результатов учитывали, что 44 (63,8%) пациентам в возрасте от 21 года до 74 лет проводили, наряду  с сорбцией,  антицитокиновую терапию тоцилизумабом. У 33 из них наступил благоприятный исход, у 11 (25%) – летальный.

У пациентов, не получавших тоцилизумаб (25 человек в возрасте от 36 до 78 лет), неблагоприятный исход наступил  в 6 (24%) случаях.

Вопросы, на которые мы хотели получить  ответ в рамках  данного исследования: 1) есть ли корреляция  уровня  цитокинов с распространенностью поражения легких (или наоборот)? 2) снижается ли и насколько уровень цитокинов после гемофильтрации? 3) влияет ли распространенность поражения легких  на эффективность сорбционной терапии, а величина  изменения уровня цитокинов (дельта) на исход?

Для ответа на эти вопросы статистический анализ проводили  как в целом по исследовательской группе, так и посредством  формирования из нее соответствующих подгрупп  с учетом заключения КТ, применения/неприменения  сорбционной технологии, исхода.

Для обработки полученных данных использован пакет статистических программ  Statistica верси 12.5.192.7. Так как проверка всех числовых признаков на соответствие  нормальному распределению вероятностей с помощью критерия Колмогорова – Смирнова  отвергла  гипотезу  об их нормальном распределении, были использованы непараметрические методы статистического анализа, а в описательной статистике значения числовых показателей представлены медианой и межквартильным размахом. Для поиска и количественной оценки связей между показателями использован корреляционный анализ. Для оценки различий между показателями в связанных выборках применен парный Т-критерий Уилкоксона, в несвязанных выборках ‒ U-критерий Манна ‒ Уитни.  Для  выявления моделирующего влияния параметров-откликов на входные факторы использован дисперсионный анализ (ANOVA) [2].

 

Результаты

 

Результаты оценки  уровня  цитокинов в крови больных  с разной  распространенностью процесса в легких  представлены в табл. 1. Они  продемонстрировали отчетливое различие  в величинах  IL-6 и IL-18 в зависимости от степени поражения легких. Оказалось, что чем больше легочной  ткани вовлечено в патологический процесс (КТ-4), тем ниже позволяющего моделировать воздействие параметра-отклика (подгруппы КТ) на входные факторы (в данном случае уровень IL-6 и IL-18 до сорбции). Дисперсия переменных  (F)  для  IL-6  составила 9,21 (p ≤ 0,05), для IL-18  ‒ 4,59 (p ≤ 0,05). Про- слеживался отчетливый тренд снижения значений уровней изучаемых  интерлейкинов по мере увеличения значения  КТ.

В табл. 2 представлены данные,  отражающие изменение  концентрации оцениваемых  цитокинов после сорбционной терапии. Как и предполагалось, в результате  применения данной  технологии  достигнуто значимое снижение не только IL-6, IL-18, но и прокальцитонина.

 

 

Таблица  2. Изменение концентрации цитокинов и прокальцитонина в ответ на сорбцию (n = 69)

 

 

 

Для поиска и количественной оценки связей между лабораторными показателями и степенью поражения легких использована ранговая корреляция Спирмена.  Выявлены (рис.  1) средняя  по силе и обратная связь между тяжестью изменений по КТ и уровнем  IL-6 до сорбции  (коэффициент корреляции r = -0,441; p < 0,05), а также между значениями КТ и степенью снижения концентрации IL-6 (дель- той) (коэффициент корреляции r = -0,491; p < 0,05). То же самое отмечено  и в отношении  IL-18: средняя по силе и обратная  связь между группами  КТ и уровнем IL-6 до сорбции (коэффициент корреляции r = -0,410; p < 0,05), а также между значениями КТ и дельтой по IL-18 (коэффициент корреляции r = -0,323; p < 0,05).

 

 

 

Рис. 1. Дисперсии IL-6 и IL-18 до и после сорбции в зависимости от степени поражения легочной ткани (по данным КТ)

 

 

Таблица  1. Концентрация IL-6 и IL-18 в крови пациентов с COVID-19  с разной распространенностью поражения легочной ткани (n = 69) (медиана и IQR)

 

Таким  образом, наши данные показали,  что до сорбции  бóльшей  распространенности процесса  в легких (даже при КТ-3, не говоря уже о КТ-4) соответствовали меньшие значения  уровня изученных цитокинов, для изменений же в пределах КТ-2 были характерны  более высокие  показатели концентрации IL-6 и IL-18 в крови.

Мы не связываем данный  факт  с назначением пациентам  (44 из 69) тоцилизумаба, который  не блокирует выработку интерлейкина, а связывается

 

Исход

и подавляет его как растворимые,  так и мембранные рецепторы, препятствуя проявлению эффекта. Из табл. 3 видно, что существенных различий по всем анализируемым показателям между получавшими и не получавшими препарат, не было.

При оценке корреляционных связей между уровнем интерлейкинов и степенью поражения легких по данным КТ получены  следующие  результаты: для  пациентов  с сорбцией,  не получавших тоцилизумаб, коэффициент корреляции (r) составил -0,653  (p < 0,05),  для получавших препарат наряду с сорбцией -0,544 (p < 0,05).

Выраженность степени снижения их концентрации (дельта) под влиянием сорбционной терапии также  зависела  от тяжести  легочного  повреждения, уменьшаясь по мере распространения процесса. Тем не менее совокупная оценка  зависимости исхода от различных показателей (IL-6,  IL-18 до сорбции и после нее, степень их снижения в ответ на сорбцию) выявила наиболее значимую связь с ним только дельты по IL-6 (F = 6,69; p ≤ 0,05), которая особенно отчетливо  проявилась у лиц с благоприятным исходом (рис. 2).

Результаты ROC-анализа (рис. 3 и 4) также про- демонстрировали предсказательную способность показателя дельта по IL-6 как в отношении выживания, так и в отношении смерти. Несмотря на то что в обоих случаях качество модели среднее (площадь по кривой  0,676), данный  показатель  имел достоверную прогностическую значимость, подтверждая, таким образом, важность  удаления  из крови этого медиатора при лечении больных c COVID-19. Следует также учитывать,  что экстракорпоральная гемокоррекция представляет собой лишь отдельный элемент комплексной терапии. Важно, что оценка корреляции дельты по IL-6 с исходом в подгруппе больных,  получавших сорбцию и тоцилизумаб (r = -0,498; p < 0,05), показала  данные, полностью согласующиеся с ROC-анализом.

Рис. 2. Дисперсии дельты по IL-6 у лиц с разным исходом лечения

 

Обсуждение результатов

 

Опыт разных стран мира, вовлеченных  в пандемию SARS-CoV-2, демонстрирует большие  проблемы с лечением пациентов  с тяжелым  течением COVID-19, сопряженные с высокой  смертностью. Исследования,  наиболее  активно   проводимые в 2020 г. в Китае, где специалисты первыми  столкнулись  с массовым  потоком  таких  больных,  обратили  внимание  на высокое  содержание  в плаз- ме их крови  цитокинов:  IL-1b,  IL-7,  IL-8,  IL-9, IL-10, FGF, G-CSF,  GM-CSF, IFN-g, IP-10,  MCP-1, MIP-1A,  MIP1-B, PDGF, TNF-α  и VEGF  [12]. От- сюда внимание к цитокиновому шторму и его роли в патогенезе  множественной органной  дисфункции  при COVID-19 вполне  объяснимо,  поскольку внезапное  резкое  увеличение  в крови  уровня к дестабилизации эндотелиальных клеток, нарушению сосудистого барьера, капилляров, диффузному альвеолярному повреждению, расстройствам коагуляции.  Повреждение легочной  ткани ‒ одно из последствий цитокинового шторма при COVID-19, которое может прогрессировать и приводить  к летальному исходу.

Таблица  3. Средние значения основных исследуемых показателей в подгруппах, медиана + межквартильный размах (IQR)

Понятно, что чем больше всплеск уровня цитокинов, тем выше вероятность легочного повреждения. Однако в нашем исследовании такая связь оказалась обратной.  Выявилось, что высокие  уровни  IL-6 и IL-18 были зафиксированы у лиц с наименьшей площадью патологических изменений в легких, т. е. при значениях,  соответствующих рентгенологической картине  КТ-2. Мы не видим в этом противоречия, полагая, что исследование «застало»  пациентов  на разных  временных  этапах  развития заболевания. У одних пациентов (стадия поражения по КТ-2) цитокиновый шторм был в разгаре, поэтому и уровни, и дельта цитокинов были высокими при еще небольшом поражении  легких.  У других  больных  цитокиновый  шторм уже сыграл  свою пагубную  роль в отношении  легких, но стал истощаться.  Поэтому и уровни  цитокинов,  и влияние на них сорбции (величина дельты) становились менее заметными. При КТ-4 (по крайней мере, в нашем случае) шторм, вероятно,  оказался  совсем на излете, но органные поражения, в том числе легких, оказались весьма существенными. Уровень цитокинов при этом был минимальным, а их сорбция (судим по уровню дельты) не столь очевидна, как в начальной стадии процесса.

 

Рис. 3. Модель диагностической эффективности показателя дельта по IL-6 в предсказании летального исхода (площадь под кривой 0,676 – качество модели среднее)

 

Сниженный уровень провоспалительных интерлейкинов  в данном случае можно также объяснять нарастающим  иммунопараличом вследствие  усиления  действия  противовоспалительных цитокинов (IL-10, IL-11, IL-13 и др.), которые подавляют выработку  моноцитами/макрофагами и лейкоцитами провоспалительных IL-6 и IL-18 [7]. Данное обстоятельство тоже не исключает правомочности использования комбинированной экстракорпоральной терапии и нацеливает  на анализ ситуации и с этих позиций,  тем более что в одном из наших предыдущих  исследований мы уже отмечали  взаимосвязь  летальности с повышенными уровнями противовоспалительных цитокинов,  но у пациентов с системным воспалительным ответом на фоне тяжелой  механической  травмы .

Это обстоятельство свидетельствует о том, что циркулирующих провоспалительных цитокинов, как известно, сопровождается миграцией различных иммунных  клеток (макрофагов, нейтрофилов, Т-клеток) из кровотока в очаг инфекции.

 

Рис. 4. Модель диагностической эффективности показателя дельта по IL-6 в предсказании выживания пациента (площадь под кривой 0,676 – качество модели среднее)

 

Это ведет избранный нами  эмпирический подход  к проведению продолжительной гемокорригирующей терапии у пациентов  данной категории  в течение не 24, а 48 ч оказался  правильным. Следует к тому же принимать во внимание,  что при развернутой кар- тине множественной органной дисфункции объек- том лечебного воздействия могут быть не только цитокины, но и другие небезвредные для организма вещества  (эндотоксины, активированные компоненты системы комплемента и т. д.).

В рамках данного исследования мы не оценивали результаты воздействия примененной технологии гемокоррекции на комплекс  проявлений течения вызванной вирусом  воспалительной реакции,  как и не изучали  влияние сроков ее инициации на результаты лечения, поскольку планируем сделать это в рамках следующей работы.

Известно,  что гемофильтрация сама по себе обладает иммуномодулирующим действием  при эф- фекте конвекции для удаления через гемофильтры средних молекул (молекулярной массой до 35 кДа), к которым традиционно относят и большинство интерлейкинов. Однако  в реальности  диапазон  молекулярной массы цитокинов более широк ‒ от 6 до 70 кДа. В связи с этим изолированная гемофильтрация не обеспечивает  полноценного иммуномодулирующего эффекта,  для повышения ее эффективности рекомендуют  использовать комбинированные методики  экстракорпоральной гемо- коррекции, в частности сочетание гемофильтрации и сорбции. Поэтому в своей работе мы прибегли к использованию высокоадсорбтивной мембраны на основе AN-69 «Оксирис», так как она позволяет осуществлять комбинированную терапию: одновременно удалять  из крови пациентов  как цитокины, так и липополисахарид. В недавно  проведенном исследовании коллег из Италии показано, что использование такой технологии у пациентов с COVID-19 позволяет  получить  хороший клинический эффект.

Системное воспаление при COVID-19 является проявлением многофакторного процесса,  включающего не только  выброс  интерлейкинов, но и активацию  системы  комплемента,  что, наряду  с прямым  воздействием цитокинов,  приводит  к эндотелиальной дисфункции, выраженной коагулопатии,  нарушениям микроциркуляции. О последствиях гиперкоагуляционного статуса на фоне системного  воспаления и его роли в развитии мультиорганного повреждения (легкие, почки, ЦНС  и пр.) уже много известно,  как известна  и возможность его коррекции с помощью  методов гемокорригирующей терапии. Безусловно, ее следует позиционировать лишь в качестве  одного из компонентов комплексной терапии,  хотя ее значение для прерывания процесса воспаления переоценить  трудно.  Результаты нашей  работы, продемонстрировавшие определенную значимую связь использования данной технологии с исходом, особенно в сочетании с тоцилизумабом, данное заключение подтверждают.

 

Выводы

 

1. По мере прогрессирования воспалительного процесса в легких уровень IL-6 и IL-18 снижается, что может быть проявлением истощения цитокинового шторма.
2. Использование продолжительной (24‒48 ч) гемофильтрации с адсорбцией цитокинов позволяет снизить уровень IL-6 и IL-18. При этом надо учитывать, что чем сильнее поражены легкие, тем меньше значение, на которое происходит их снижение.
3. Величина дельты, отражающей снижение концентрации IL-6, значимо коррелирует с исходом, что дает возможность рекомендовать применение гемофильтрации с сорбцией не в дискретном,  а в продолжительном режиме.

Благодарность за помощь в реализации технологии на практике всем сотрудникам отделения реанимации и интенсивной терапии № 4 для экстренной детоксикации Научно-клинического центра анестезиологии и реаниматологии Первого Санкт-Петербургского государственного университета им. акад. И. П. Павлова.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии  у них конфликта интересов.

 

(Источник: Полушин  Ю. С., Акмалова Р. В., Соколов  Д. В., Бовкун  И. В., Шлык  И. В., Паршин  Е. В., Гаврилова  Е. Г., Лапин С. В., Ткаченко  О. Ю. Изменение уровня  некоторых  цитокинов при использовании гемофильтрации с сорбцией  у пациентов  с COVID-19 // Вестник анестезиологии и реаниматологии. – 2021. – Т. 18, № 2. – С. 31-39. DOI: 10.21292/2078-5658-2021-18-2-31-39)