Введение

Согласно данным Американской ассоциации сердца (American Heart Association — AHA) за 2018 г., внегоспитальная остановка кровообращения явилась причиной смерти в 13,5% от всех случаев смерти в США [1]. В России, по разным экспертным оценкам, 150—500 тыс. случаев смерти являются следствием внегоспитальной и внутригоспитальной остановки кровообращения. В связи с актуальностью проблемы началось создание единых баз учета случаев внегоспитальной остановки кровообращения (ВГОК) [2]. В частности, если экстраполировать зарегистрированные в Крымском регистре случаев внегоспитальной остановки кровообращения и сердечно-легочной реанимации данные о частоте развития ВГОК и выживаемости при ней на популяцию Российской Федерации (146,8 млн человек по состоянию на 01.01.19) [3], то можно предположить, что ежегодно в России происходит 988 000 случаев ВГОК, из которых по меньшей мере 939 000 (95%) имеют смертельный исход [2].

Важным является факт того, что даже при успешном оживлении человека после остановки кровообращения может развиться постреанимационная болезнь, являющаяся следствием как глобальной ишемии, развившейся во время внезапной остановки кровообращения (ВОК), так и следующей за ней реперфузии [4]. Среди патогенетических звеньев постреанимационной болезни наряду с дисфункцией других систем особенно выделяется повреждение нейронов вследствие ишемии/реперфузии с развитием неврологического дефицита различной степени тяжести. Под неблагоприятными исходами ишемически-реперфузионного повреждения центральной нервной системы (ЦНС) после ВОК подразумевают следующие: смерть от неврологической причины, состояние минимального сознания, персистирующее вегетативное состояние [5—7]. В странах западной Европы и США большая доля пациентов в коме умирает в результате раннего отлучения от аппаратов жизнеобеспечения ввиду предполагаемого неблагоприятного исхода и прогнозируемо высоких финансовых затрат [8, 9]. Применение диагностических инструментов, например биомаркеров, может иметь решающее значение для прогнозирования неврологических исходов у пациентов, находящихся в тяжелом состоянии, и предотвратить преждевременное отлучение от аппаратов жизнеобеспечения [10—13].

Цель обзора — представить наиболее перспективные биомаркеры, используемые в прогнозировании неврологических исходов после внезапной остановки кровообращения, их преимущества и недостатки, чувствительность и специфичность.

Материал и методы

Поиск публикаций проведен в базах eLibrary, PubMed, Scopus. Блок-схема включения публикаций в обзор литературы представлена на рис. 1. Рассмотрены публикации (обзоры литературы, статьи, метаанализы, двойные слепые рандомизированные исследования) за период 2010—2022 гг. Изначально отобрано 2712 публикаций, идентифицированных в базах данных. Ввиду повторов из их числа исключено 1964 публикации, остальные 748 публикаций оценены на приемлемость текста. Из них удалено 528 публикаций по причине несоответствия основным разделам обзора. С помощью метода качественного синтеза рассмотрено 108 статей, количественного — 57. Использовали следующие поисковые запросы: «постреанимационная болезнь», «внезапная остановка кровообращения», «прогнозирование неврологического исхода», «биомаркеры», «sudden cardiac arrest», «neurological outcome».

Рис. 1. Блок-схема включения публикаций в обзор литературы.

Патогенез постреанимационной болезни

Постреанимационная болезнь является следствием патологических процессов, развившихся во время ВОК (глобальная ишемия) и после оживления (реперфузия). Исходя из фундаментальных представлений о постреанимационной болезни В.А. Неговского (1987) [14], патогенез постреанимационной болезни включает два ключевых фактора [4]:

— на фоне циркуляторной гипоксии происходит постепенное изменение тканей организма и ЦНС;

— интоксикация продуктами патологического обмена веществ, накопившимися в период остановки кровообращения.

Более современные представления [15] о постреанимационном синдроме (post-resuscitation syndrome — PRS) включают следующие ключевые элементы:

— постреанимационное повреждение ЦНС;

— постреанимационная сердечная дисфункция;

— системная ишемически-реперфузионная реакция;

— причина, из-за которой произошла остановка кровообращения.

В основе постреанимационного повреждения нейронов лежат такие механизмы, как дисрегуляция гомеостаза ионов кальция (Ca²⁺), продукция свободных радикалов, патологическая активация каскада клеточных протеаз и реализация апоптоза. Глобальная ишемия вызывает блокаду транспорта ионов, нарушается поступление кислорода и глюкозы. Это ведет к критическим нарушениям внутриклеточного метаболизма, которые могут длиться несколько дней после восстановления кровообращения и медленно разрушать нейроны [16]. Таким образом, течение постреанимационного процесса протекает в условиях выраженного нарушения систем поддержания гомеостаза. Формирование порочных кругов (митохондриальное повреждение — продукция свободных радикалов — высвобождение прововоспалительных цитокинов) ведет к вторичной гипоксии. В ходе постреанимационного процесса существует возможность развития новых патологических изменений, отсутствовавших до реанимации и в ее начале [4, 17]. В предложенном Европейским советом по реанимации (ЕСР) в 2021 г. алгоритме ведения пациентов в постреанимационном периоде подчеркивается, что важным элементом ведения является прогнозирование неврологических исходов [17].

Прогнозирование неврологических исходов

В клинических рекомендациях (2022), опубликованных ЕСР, предложен новый алгоритм прогнозирования неврологических исходов после ВОК [17] (см. рис. 1) . В последних рекомендациях подчеркивается необходимость комплексной оценки результатов анализа молекулярных биомаркеров, данных объективного обследования и инструментальных методов для получения наиболее точных результатов. В частности, в рамках мультимодального подхода предложены к оцениванию двусторонний зрачковый рефлекс на свет и количественная пупиллометрия через 72 ч или позже после ВОК для прогнозирования неврологического исхода у взрослых, находящихся в коме [18]. Помимо перечисленного наличие миоклонуса или миоклонического статуса в течение 96 ч после восстановления спонтанного кровообращения в сочетании с другими тестами может использоваться в качестве предиктора неблагоприятного неврологического исхода [17]. Наряду с прогнозированием неврологических исходов на основании данных физикальных и инструментальных методов диагностики особое значение придается циркулирующим молекулярным маркерам ишемического повреждения нейронов, астроглии и эндотелия [19]. Существует два предполагаемых механизма проникновения молекулярных биомаркеров в кровь при повреждении головного мозга. В первом случае роль принадлежит глимфатической системе, анатомическим сегментом которой являются периваскулярные пространства (пространства Вирхова—Робина), окружающие проникающие артерии. Сосудистые окончания астроцитов, экспрессирующие аквапорин-4 (AQP4), окружают всю сосудистую сеть и образуют наружную границу пространства. Выделяющиеся при повреждении нейронов и глиальных клеток вещества транспортируются в периваскулярное пространство при помощи AQP4, а также по механизму диффузии [20]. Отсюда молекулярные маркеры и жидкость могут диспергироваться в субарахноидальное пространство и попадать в кровоток через посткапиллярные сосуды [21]. Согласно второму механизму, гипоксия как индуцированная активация различных подтипов матриксных металлопротеиназ, в норме ответственных за деградацию избыточного внеклеточного матрикса, ведет к разрушению компонентов эндотелиальной базальной мембраны и в конце концов белков плотных контактов. В результате этого крупные молекулы легче проникают в кровь [22].

Рис. 2. Адаптированный алгоритм прогнозирования неврологических исходов.

Молекулярные биомаркеры

Нейронспецифическая энолаза

Нейронспецифическая энолаза (НСЭ) представляет собой внутриклеточный гликолитический фермент, присутствующий в нейронах и других клетках нейроэктодермального происхождения, а также в эритроцитах и тромбоцитах. Время полужизни НСЭ в крови составляет 30 ч [17]. Уровень НСЭ в сыворотке крови при отсутствии повреждения головного мозга составляет не более 13,2 нг/мл [23]. В клинической практике показатели НСЭ используют для диагностики опухолей легких и головного мозга, при инсультах ишемической и геморрагической этиологии [24—27]. Важно учитывать, что гемолиз также вызывает увеличение уровня НСЭ в сыворотке пропорционально степени гемолиза [28]. Достоверное повышение уровня НСЭ в постреанимационном периоде после ВОК вследствие гипоксического повреждения нейронов и структур гематоэнцефалического барьера рассматривается в качестве предиктора неблагоприятного исхода [12, 17, 28—30]. В систематических обзорах и метаанализах, посвященных предикторам неблагоприятных неврологических исходов у пациентов, лечение которых включало и не включало управление температурой тела, показано, что у пациентов без стратегии поддержания целевой температуры уровень НСЭ сыворотки ≥65 г/л через 48 ч или ≥80 г/л через 72 ч является предиктором смерти или вегетативного состояния с 0% долей ложноположительных результатов и узким доверительным интервалом (ДИ). В случае пациентов, которым проводилось целевое поддержание температуры тела, значения НСЭ >81,8 мкг/л через 48 ч или >78,9 мкг/л через 72 ч после ВОК являлись предикторами неблагоприятных исходов (категории 3—5 по Глазго-Питсбургской шкале глубины комы) с узким 95% ДИ (5 исследований; уровень доказательности: от промежуточного до очень низкого). Однако пороговые значения НСЭ отличаются сильной вариативностью и изменчивостью, независимо от выбранной температурной стратегии [31, 32]. По данным наиболее масштабного исследования (2015 г.), проведенного на базе Target Temperature Management After Cardiac Arrest trial [TTM] (NCT01020916), значения через 48 ч и 72 ч после ВОК имели наилучшие прогностические возможности, самые высокие показатели чувствительности и специфичности. Увеличение НСЭ на 6 нг/мл в любом временном интервале, независимо от целевой температуры, статистически значимо предсказывало неблагоприятный исход (специфичность 94% и чувствительность 64% в интервале между 24 ч и 48 ч; специфичность 93% и чувствительность 39% в интервале между 48 ч и 72 ч) [33]. В исследовании M. Oddo и A.O. Rossetti показано, что комплексная оценка результатов клинического обследования, данных электроэнцефалографии и значений НСЭ обладает наибольшей прогностической ценностью у пациентов, находящихся в коме после перенесенной ВОК, которым проводится поддержание целевой температуры тела (полученная площадь под ROC-кривой 0,89 для летального исхода и 0,88 для неблагоприятных неврологических исходов). При этом пиковая концентрация НСЭ выше 33 мкг/л в течение первых 24—48 ч после ВОК (p=0,029) определена как независимый предиктор неблагоприятного исхода [34]. В мультицентровом исследовании, включающем около 1000 пациентов, переживших ВОК и находящихся на аппаратном поддержании целевой температуры тела, показано, что плазменная концентрация НСЭ выше 90 мкг/л на 3-й день после ВОК является предиктором неблагоприятных исходов (категории 4—5 по Глазго-Питсбургской шкале глубины комы) с положительной прогностической ценностью 99%, долей ложноположительных результатов 0,5% и чувствительностью 48%. Концентрации НСЭ ≤17 мкг/л исключают развитие неблагоприятных исходов (персистирующего вегетативного состояния и смерти мозга) с негативной предиктивной ценностью 92% [35]. Помимо этого, авторы обращают внимание на необходимость активного исключения факторов, способствующих повышению НСЭ: это наличие НСЭ-продуцирующих опухолей, острых инфекционных, токсических и сосудистых заболеваний головного мозга, а также лабораторных ошибок (гемолиз в пробах). Полученные в работе D. Vondrakova и соавт. результаты свидетельствуют о том, что уровень НСЭ — полезный инструмент для прогнозирования 30-дневных неврологических исходов и отдаленной летальности у пациентов, переживших ВГОК, у которых поддерживается целевая температура тела 33°C. Наибольшая корреляция уровня НСЭ и исходов получена на 3-й и 4-й дни после ВГОК: концентрация НСЭ >50,2 мкг/л на 4-й день ассоциирована с неблагоприятным исходом со специфичностью 100% и чувствительностью 42%, значения НСЭ >18,1 мкг/л на 3-й день имеют наибольшую прогностическую ценность в отношении летальности (чувствительность 85,3%, специфичность 72,0%; p<0,001) [36].

Помимо абсолютных значений НСЭ важна оценка динамики уровня маркера. Оценивая тренды концентрации НСЭ между 24 ч и 48 ч у групп с отличающимися неврологическими исходами, H.M. Chung-Esaki и соавт. пришли к выводу, что отношение НСЭ 48:24 ч более 1,0 — индикатор неблагоприятных исходов и отражение продолжающегося нейронального повреждения [37]. Несмотря на предполагаемую корреляцию уровней НСЭ и S100 белка со временем поддержания целевой температуры тела, в рандомизированном исследовании C.H.V. Duez и соавт. показано, что, независимо от выбранной стратегии поддержания температуры, у группы пациентов с неблагоприятными неврологическими исходами уровень маркеров был статистически выше через 24 ч, 48 ч и 72 ч [38].

В исследовании R. Pfeifer и соавт. пороговые уровни маркеров через 3 дня после ВОК, предсказывающие неблагоприятный исход, были следующие: > 40 нг/мл для НСЭ (площадь под ROC-кривой 0,889) и >1,03 мкг/л для S100 белка (площадь под ROC-кривой 0,875) [39]. С учетом данных многочисленных исследований в рекомендациях, опубликованных ЕСР [17], предложено пороговое значение НСЭ >60 мкг/л. Однако необходима оценка в течение первых 24—72 ч после ВОК, и исключительно в комплексе с клиническими и инструментальными признаками. В рекомендациях также акцентируется внимание на контроле индекса гемолиза проб.

Белки S100/ S100В

Белки S100 — это суперсемейство кальций-связывающих белков. Обеспечивая модуляцию системы вторичных мессенджеров и работу мембранных каналов, белки S100 участвуют в контроле многих клеточных процессов, начиная от сокращения мышц и заканчивая клеточной дифференцировкой или гибелью клеток. Различные подтипы протеина S100 имеют уникальный профиль экспрессии и распределения среди различных тканей и типов клеток. Среди клеток глии и нейронов наиболее активная экспрессия отмечена у подтипов S100A1 и S100B [40]. Белок S100 присутствует в основном в белом веществе, преимущественно в астроглиальных клетках, в отличие от НСЭ, которая обнаруживается преимущественно в нейронах и нейроэндокринных клетках [41]. Доказано, что в низких (физиологических) концентрациях протеин S100 стимулирует пролиферацию нейронов и клеток глии, в то время как высокие его концентрации обладают нейротоксическим эффектом за счет продукции активных форм кислорода [40]. Таким образом, S100 рассматривается в качестве маркера активации астроглии в ответ на повреждение нейронов вследствие гипоксии и гипогликемии.

Упомянутые ранее подтипы S100A1 и S100B обнаруживаются в спинномозговой жидкости при гипоксическом повреждении мозга [42, 43]. В исследовании европеоидной популяции показано, что медиана сывороточной концентрации протеина S100 через 24 ч, 48 ч и 72 ч после восстановления спонтанного кровообращения была достоверно выше в группе пациентов, имевших неудовлетворительные неврологические исходы после перенесенной ВОК. Наилучшая прогностическая значимость уровня биомаркера отмечена при оценке спустя 24 ч (AUC=0,80) [44]. Однако, по данным исследования, протеин S100не является независимым предиктором и параллельное оценивание концентрации НСЭ не улучшает значение AUC. Время полужизни маркера составляет 2 ч, ранняя пиковая концентрация после ВОК достигается в течение 24 ч [42], что делает S100B потенциальным маркером прогнозирования исхода в более ранние сроки после остановки кровообращения по сравнению с НСЭ. На основании имеющихся исследований [38, 43—46] плазменная концентрация S100B в диапазоне значений от 3,56 до 16,6 нг/л (специфичность 100%, чувствительность 2,8—26,9%) является показателем неблагоприятного неврологического исхода. Несмотря на это, в клинических рекомендациях ЕСР 2022 г. белок S100В упомянут лишь в качестве предиктивного маркера и в диагностический алгоритм не включен ввиду крайне редкого применения в клинической практике [17].

Другие потенциальные биомаркеры

По данным K. Helwig и соавт., в качестве биомаркера после ВОК можно использовать глиальный фибриллярный кислый протеин ( glial fibrillary acidic protein — GFAP), являющийся основным структурным белком астроглии [47]. Уровень GFAP в крови 0,08 мкг/л через 36—60 ч после восстановления спонтанного кровообращения является предиктором неблагоприятного неврологического исхода (специфичность 100%, чувствительность 21,3%). Содержание GFAP в крови <22 пг/мл расценивается как нормальное [28, 46]. По результатам post-hoc-анализа COMACARE trial, к 48 ч после ВОК медиана концентрации GFAP была 1514 (886—4995) пг/мл у пациентов группы неблагоприятного исхода и 238 (135—463) пг/мл у пациентов группы благоприятного неврологического исхода (p<0,001). Площади под ROC-кривой к 48 ч и 72 ч были 0,91 (95% ДИ 0,85—0,97) и 0,91 (95% ДИ 0,85—0,96) [48].

Основываясь на данных исследования N. Mattsson и соавт., в качестве прогностического молекулярного биомаркера после ВОК оправданно применение сывороточного тау-белка, относящегося к группе протеинов, ассоциированных с цитоскелетом клеток ЦНС. Уровень этого белка в крови в диапазоне 72,7—875,6 мкг/л ассоциирован с высокой вероятностью неудовлетворительного неврологического исхода в течение 6 мес (специфичность 100%, чувствительность 4—42%) [49]. По данным J. Humaloja и соавт., к 48 ч после ВОК медианы концентрации тау-белка были 99,6 (14,5—352,0) пг/мл у пациентов группы неблагоприятного исхода и 3,0 (2,2—4,8) пг/мл у пациентов группы благоприятного неврологического исхода (p<0,001) [48]. Нормальная концентрация тау-белка в крови составляет <1,55 пг/мл [12, 48].

В нескольких исследованиях описан другой маркер аксонального повреждения — белок легкой цепи нейрофиламентов (serum neurofilament light chain — Nfl). Концентрации Nfl <55 пг/мл отмечены в норме [12, 50—52]. Анализ COMACARE с использованием высокочувствительной техники SIMoA выявил, что уровни Nfl 127 пг/мл, 262 пг/мл и 344 пг/мл через 24 ч, 48 ч и 72 ч после ВОК соответственно статистически значимо ассоциированы с неблагоприятным прогнозом (специфичность 99%, чувствительность 78—85%). В другом исследовании, без использования SIMoA, значения Nfl составили 252—405 пг/л на 1—7-й день после восстановления спонтанного кровообращения, что предсказывало наступление неблагоприятного неврологического исхода спустя 6 мес после ВОК (специфичность 100%, чувствительность 55,6—94,4%) [49—52].

По данным T. Kaneko и соавт., использовавших для прогнозирования липокалин, ассоциированный с желатиназой нейтрофилов (NGAL), высокий уровень данного молекулярного маркера может указывать на неблагоприятный неврологический исход (3—5 баллов по шкале комы Глазго) [53]. Исследование уровня NGAL проводилось через 48 ч после перенесенной ВОК, и в качестве точки отсечения выбрана концентрация 304 нг/мл (чувствительность 83%, специфичность 85%, площадь под ROC-кривой 0,83). В исследовании S. Spaich и соавт. показано, что в постреанимационном периоде прогностическую значимость через 6 мес после ВОК может иметь фактор роста фибробластов 23 (FGF-23) [54]. В отношении краткосрочных неврологических исходов прогностическая ценность этого маркера умеренная. По данным P.T. Pekkarinen и соавт., повышенный уровень прокальцитонина в течение 24 ч после ВОК ассоциирован с высокой смертностью (стандартизированная средняя разница 0,64; ДИ 0,33—0,95) [55]. Повышенное содержание прокальцитонина через 48 ч говорит о гемодинамической нестабильности [55, 56]. Коллективом авторов на базе ТТМ-trial описана также возможность комбинированного использования прокальцитонина и белка S100B [57]. Перспективным может стать мозговой нейротрофический фактор (BDNF), один из ключевых медиаторов выживания и регенерации нейронов. Повышение его уровня наблюдается через неделю после периода ишемии [58]. Белок защищает нейроны от воздействия гипоксии, однако изучение динамики его изменения в постреанимационном периоде только начинается. Наиболее поздние публикации рассматривают в качестве потенциального маркера убиквитин С-терминальную гидролазу L1 (ubiquitin C-terminal hydrolase — UCH-L1). Убиквитин С-терминальные гидролазы — хорошо изученные нейронально-специфические белки, являющиеся высокоспецифичным маркером повреждения и гибели нейронов. В исследовании L. Wihersaari и соавт. изучена прогностическая способность сывороточной UCH-L1 после внебольничной остановки кровообращения по сравнению с НСЭ [59]. Концентрации UCH-L1 были выше у пациентов с неблагоприятным исходом: медианы концентрации 10,8 и 7,8 нг/мл через 24 ч (p<0,001) и 16,2 нг/мл (12,2—27,7 нг/мл) по сравнению с 11,5 нг/мл (9,0—17,2 нг/мл) (p<0,001) через 48 ч после внебольничной остановки кровообращения. Отмечено также, что прогностическая способность UCH-L1 не отличалась от таковой для НСЭ через 24 ч (p=0,82) и через 48 ч (p=0,23) после ВГОК [56—59]. Существуют данные о прогностической информативности ряда других молекулярных биомаркеров в постреанимационном периоде. Тем не менее в клинических рекомендациях предлагается не использовать показатели GFAP, сывороточного тау-белка или Nfl для прогнозирования неблагоприятного неврологического исхода у взрослых, находящихся в коме после остановки кровообращения [17]. Продолжается поиск других биомаркеров, а также широко изучаются возможности уже известных маркеров, совместная оценка которых могла бы продемонстрировать наибольшую чувствительность и специфичность в отношении прогнозирования неврологического исхода у больных после ВОК.

Выводы

Современные биомаркеры наиболее востребованы и перспективны в медицине критических состояний. Разработка алгоритмов прогнозирования неврологического исхода у больных после внезапной остановки кровообращения, основанных на качественном и количественном анализе маркеров ишемического повреждения нейронов, становится все более актуальной. По сравнению с другими исследованиями биомаркеры имеют определенные преимущества, поскольку на их результаты, например, не влияют седативные, обезболивающие препараты или миорелаксанты. Биомаркеры легко получить, если доступны стандартизированные методы определения. Однако интерпретация может быть затруднена, поскольку достоверные и окончательные пороги могут различаться даже для нейронспецифической энолазы, биомаркера, изучаемого при остановке кровообращения более 20 лет. За последние годы предложено много биомаркеров, среди которых белок S100, GFAP, сывороточный тау-белок, белок Nfl, липокалин, NGAL, убиквитин С-терминальная гидролаза L1. Изучение их продолжается, однако подчеркивается, что использование только данных лабораторных исследований, независимо от клинических, может дать ложные результаты, поэтому по-прежнему важное место в прогнозировании неврологического исхода занимают данные объективного осмотра и инструментальных исследований.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.