ОФВ1 — объем форсированного выдоха за 1-ю секунду

СРБ — С-реактивный белок

ФВД — функция внешнего дыхания

ФЖЕЛ — форсированная жизненная емкость легких

ХОБЛ — хроническая обструктивная болезнь легких

ЧОПГ — число обострений в предыдущем году

ЭН — эластаза нейтрофилов

САТ (CORD Assessment Test) — тест по оценке ХОБЛ

IFN-γ — γ-интерферон

IL — интерлейкин

TNF-α — α-фактор некроза опухоли

VEGF — фактор роста эндотелия сосудов

Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) наносит существенный экономический и социальный ущерб обществу [1]. Во всем мире насчитывается более 600 млн пациентов с ХОБЛ, причем ежегодно умирают около 3 млн больных [2]. Курение сигарет признается главным фактором риска развития ХОБЛ [3]. Однако результаты обследования населения в разных странах, проведенные в последнее десятилетие, показали, что почти 68,6% пациентов, страдающих ХОБЛ, никогда не курили [3, 4]. Заболевание у них обусловлено длительным профессиональным контактом с пылью и химикатами, с перенесенной в раннем детстве тяжелой респираторной инфекцией, вдыханием дыма биоорганического топлива, бронхиальной астмой, туберкулезом легких.

Обострения ХОБЛ представляют существенную проблему здравоохранения. Они ускоряют темп снижения функции легких, аccоциируются со значительной летальностью и наносят существенный социально-экономический ущерб [1]. Известно, что с увеличением количества перенесенных обострений значительно возрастает и риск смерти. Так, после второго тяжелого обострения ХОБЛ летальность увеличивается в 1,9 раза по сравнению с первым, а после пятого — в 3 раза [5]. Поэтому прогнозирование риска будущих обострений крайне желательно. Оно может позволить своевременно провести пациентам комплекс профилактических мероприятий и избежать ухудшения их состояния [6, 7].

К эффективным мерам по профилактике обострений относят вакцинацию против гриппа и пневмококковой инфекции, поддерживающую терапию длительно действующими бронходилататорами, включая β2-агонисты и М-холиноблокаторы, а также лечение макролидами [6, 7]. Недавнее исследование в Бельгии, где проживают 11 млн человек, показало, что профилактика обострений ХОБЛ с помощью азитромицина привела к ежегодной экономии государственного бюджета на 355 млн евро [6].

В ходе исследования ECLIPSE показано, что частота обострений возрастает с увеличением тяжести ХОБЛ [8]. Однако среди пациентов со II стадией ХОБЛ у 22% имелись частые (≥2 раз в год) обострения, а среди пациентов с IV стадией у 53% отмечались редкие (0—1 раз в год) обострения. Поэтому исследователи пришли к заключению, что тяжесть состояния не может служить прогностическим критерием риска развития обострений при ХОБЛ. Одновременно установлено, что таким критерием может быть число обострений в предыдущем году (ЧОПГ) [8]. Вместе с тем этот показатель обладал низкой чувствительностью (43%) и низкой прогностической ценностью положительного результата (58%) для использования в клинической практике.

Попытки привлечь другие параметры для прогноза обострений также оказались безуспешными [9, 10]. Кроме того, исследования подобного рода включали только курильщиков, а в качестве критериев при прогнозировании предлагались частота и длительность курения [10].

Для ХОБЛ характерно накопление нейтрофилов и T-лимфоцитов в легочной паренхиме и стенке дыхательных путей [11]. Этим клеткам принадлежит ключевое значение в формировании деструктивных изменений легочной ткани. В частности, непосредственное значение в разрушении внеклеточного матрикса легких отводится ферменту — эластазе нейтрофилов (ЭН). Межклеточные взаимодействия нейтрофилов и Т-лимфоцитов и их функциональное состояние регулируются цитокинами и иммуноглобулинами [12]. Они участвуют в формировании воспалительных реакций, в том числе привлечении иммунокомпетентных клеток из кровотока в очаг воспаления.

Системное воздействие ХОБЛ на организм включает формирование воспалительного процесса, участником и маркером которого является С-реактивный белок (СРБ) [13]. Поэтому оценка количества цитокинов, иммуноглобулинов, СРБ, ЭН, а также субпопуляционного состава лимфоцитов в периферической крови пациентов, страдающих ХОБЛ, представляется перспективным в поиске прогностических факторов обострений.

Целью настоящей работы явилось определение значения измерения концентрации цитокинов, иммуноглобулинов и относительного количества субпопуляций лимфоцитов в периферической крови, а также клинических показателей у пациентов с ХОБЛ для оценки риска развития обострений.

Обследовали 37 пациентов с ХОБЛ и 41 здорового человека. Основную группу составил 31 больной ХОБЛ. Характеристика участников исследования представлена в табл. 1. В обе группы пациентов, а также группу здоровых людей включены как курящие, так и некурящие. К некурящим отнесены те, кто выкурил менее 100 сигарет за жизнь [14]. ХОБЛ у обследованных некурящих пациентов обусловлена вдыханием вредных веществ на производстве, а также перенесенными тяжелыми инфекционными заболеваниями дыхательных путей в раннем детстве и/или частыми острыми респираторными заболеваниями в зрелом возрасте. У всех курящих пациентов с ХОБЛ и здоровых курильщиков индекс курения превышал 10 пачко-лет.

Все пациенты обследованы в период стабильного течения ХОБЛ. Критериями исключения являлись бронхиальная астма, атопия, аллергический ринит, туберкулез, острые инфекционные заболевания, нарушения свертывающей системы крови, прием системных глюкокортикостероидов в течение 2 мес до проведения исследования, неспособность правильно выполнить дыхательный маневр при тестировании функции внешнего дыхания (ФВД).

Диагностику ХОБЛ, включая оценку ее степени тяжести, осуществляли на основании общепринятых критериев [1]. Пациенты, принимавшие участие в исследовании, имели преимущественно ХОБЛ среднетяжелой и тяжелой степени (по GOLD) [1]. В контрольные группы вошли условно здоровые добровольцы с нормальным уровнем ОФВ1 и нормальной величиной отношения ОФВ1/ФЖЕЛ, без патологии бронхолегочной системы и других хронических заболеваний в анамнезе. Все испытуемые дали письменное добровольное согласие на участие в исследовании.

Оценку ФВД осуществлялась по стандартной методике на аппарате SpiroUSB с использованием программного обеспечения Spida5 (Micro Medical Limited, Рочестер, Великобритания) в соответствии с рекомендациями Американского торакального и Европейского респираторного сообществ [15].

Образцы венозной крови у обследуемых пациентов брали рано утром натощак в объеме 10 мл в пробирку, содержащую этилендиаминтетраацетат калия в качестве антикоагулянта. Для получения плазмы образцы центрифугировали по истечении 1 ч после забора крови (3000 об/мин, 15 мин). До анализа образцы хранили при температуре –75 °C. В плазме крови определяли концентрацию интерлейкинов (IL) 1β, 6, 8, 10, α-фактора некроза опухоли (TNF-α), γ-интерферона (IFN-γ), хемокина CXCL11, sFasL, иммуноглобулинов А, E, G, M, ЭН, СРБ («Вектор-Бест», Новосибирск, РФ; «R&D Systems», Миннеаполис, США; «Abcam», Кембридж, Великобритания) методом иммуноферментного анализа на иммуноферментном анализаторе StatFax 3200 («Awareness Technology», Палм Сити, США).

К 100 мкл крови добавляли по 10 мкл моноклональных антител. Панель антител включала CD3-APC/СCR5-PE/CXCR3-FITC, CD3-APC/CD8-PE/CD95-FITC, CD4-FITC/CD25-PC5/CD127-PE, CD20-FITC («R&D Systems»; «Beckman Coulter», США). Анализ популяций лимфоцитов проводили на проточном цитометре Cytomics FC500 с использованием программного обеспечения CXP («Beckman Coulter», США).

В течение 1 года после проведения исследования подсчитывали число обострений ХОБЛ согласно методике, предложенной J. Hurst и соавт. [8]. К пациентам с редкими обострениями относили лиц с 0—1 обострением через 1 год после обследования (n=20). Частыми считали 2 обострения и более за 1 год (n=17) [8].

Данные обработаны непараметрическими методами вариационной статистики с помощью программ Statistica 10.0 («StatSoft Inc., Талс», Оклахома, США) и MedCalc («MedCalc Software», Остенде, Бельгия). Математическая обработка данных включала проверку нормальности распределения количественных показателей в выборке с использованием критерия Шапиро—Уилка и асимметрии кривых распределения. Количественные значения показателей не подчинялись нормальному закону распределения и представлены медианой с интерквартильными размахами. Для сравнения данных между группами использовали критерий U Манна—Уитни. Оценку интегральной диагностической информативности лабораторных тестов проводили с помощью метода построения характеристических кривых (ROC-анализ). О диагностической ценности анализируемых показателей судили на основании расчета чувствительности, специфичности, прогностической ценности положительного и отрицательного результатов теста, а также диагностической эффективности теста. Для этого использовали расчетные значения истинно-положительных, истинно-отрицательных, ложноположительных и ложноотрицательных результатов диагностического теста. Пороговое значение определяли как величину оптимального сочетания чувствительности и специфичности теста при построении кривых зависимости чувствительности от вероятности ложноположительных результатов. При этом под чувствительностью методики понимали долю больных, у которых данное исследование правильно прогнозирует наличие частых обострений в будущем, под специфичностью — долю пациентов, у которых будет верно прогнозировано наличие редких обострений.

Для построения прогностической модели использовали метод бинарной логистической регрессии. Качество приближения регрессионной модели оценивали при помощи функции правдоподобия. Общую оценку согласия модели и реальных данных проводили с использованием теста согласия Хосмера—Лемешова. Работоспособность модели проверяли на экзаменационной выборке (основная группа). При всех видах статистического анализа критическое значение уровня значимости принимали 5%.

У больных ХОБЛ наблюдается существенное изменение относительного количества субпопуляций лимфоцитов периферической крови (табл. 2). На это указывает увеличение процента лимфоцитов СD3⁺CD8⁺, CD3⁺CXCR3⁺, CCR5⁺, СD3⁺CCR5⁺, CD95⁺, СD3⁺CD95⁺, CD8⁺CD95⁺, CD4⁺CD25⁺CD127 и снижение количества лимфоцитов СD3⁺CD4⁺ и отношения клеток CD4⁺/CD8⁺. При сравнении результатов измерения уровня цитокинов и иммуноглобулинов выявлено статистически значимое увеличение уровней IL-8, TNF-α, sFasL, VEGF, IgA, IgE и IgG в плазме крови больных ХОБЛ по сравнению с группой здоровых людей. Уровень СРБ и ЭН также превысил контрольные значения.

Затем параметры, значения которых у пациентов с ХОБЛ существенно отличались от таковых в группе здоровых людей, проанализированы в зависимости от частоты обострений в течение 1 года после обследования (табл. 3). Такому же анализу подвергали клинические показатели пациентов (табл. 4).

Полученные результаты демонстрируют значительно более высокую концентрацию VEGF и СРБ у пациентов с частыми обострениями, чем у больных с редкими обострениями. Значения ЧОПГ и CAT также существенно различались в зависимости от частоты обострений. После этого показатели VEGF, СРБ, ЧОПГ и CAT подвергали корреляционному анализу. Результаты позволили прийти к заключению, что все они умеренно коррелировали с частотой обострений в течение 1 года после обследования: R=0,536 для ЧОПГ, R=0,567 для САT, R=0,513 для VEGF, R=0,379 для СРБ (p<0,05).

Обнаруженная взаимосвязь дала основание включить эти показатели в ROC-анализ. Диагностическая эффективность каждого из них в отдельности для прогнозирования частоты обострений, вычисленная на основе их диагностической чувствительности и специфичности, находилась в пределах от 67,6 до 78,4% (табл. 5). Каждый из этих параметров характеризовался хорошей прогностической способностью, о чем свидетельствует площадь под ROC-кривой, которая находилась в пределах от 0,699 до 0,771 [16].

Для повышения эффективности прогнозирования четыре отобранных лабораторных и клинических показателя анализировали методом бинарной регрессии. Пошаговое их включение в статистическую модель привело к составлению регрессионного уравнения (Р1), позволяющего прогнозировать вероятность развития у пациентов частых обострений c чувствительностью 94,1%, специфичностью 80% и диагностической эффективностью 86,5% (табл. 6). Прогностическая ценность положительного результата для данной модели составила 80%, прогностическая ценность отрицательного результата — 94,1%.

exp (–3,424+0,1∙СРБ+0,004∙VEGF+0,376∙ЧОПГ+0,058∙CAT) ,

ла1 =

1+exp (–3,424+0,1∙СРБ+0,004∙VEGF+0,376∙ЧОПГ+ 0,058∙CAT)

где Р1 — вероятность прогнозирования частых обострений; ехр — основание натурального логарифма — 2,718; СРБ, VEGF — значения соответствующих показателей плазмы крови пациентов, страдающих ХОБЛ; CAT — оценка (в баллах) по CAT-тесту.

В оцениваемой регрессионной модели — 2log Likelihood (удвоенный логарифм функции правдоподобия со знаком минус) из уравнения, содержащего только константу (начальный — 2LL), составляет 51,1. После добавления факторных признаков 2LL снижается до 36,8. Снижение, или качество приближения составляет 14,3 (р<0,05).

Для проверки согласованности модели с исходными данными применяли критерий согласия Хосмера—Лемешева: классификация — goodness-of-fit test, χ²=11,00; число степеней свободы 8; р=0,2016. Тест показывает уровень значимости, при котором не отвергается гипотеза о допустимо незначительных расхождениях между фактической и модельной классификацией «редкие обострения ХОБЛ» — «частые обострения ХОБЛ».

В данном случае для представленной модели достигнутый уровень значимости для этого критерия p>0,05, т. е. принимается нулевая гипотеза о согласии модели и реальных данных.

Для оценки эффективности созданной модели проведен ROC-анализ (табл. 7) с построением кривой (см. рисунок). Вычисленная площадь под ROC-кривой составила 0,847, что соответствует «очень хорошему» качеству созданной модели согласно экспертной шкале AUC; оптимальное пороговое значение вероятности для чувствительности и специфичности данной модели 0,3717.

Полученную модель проверяли на состоятельность на экзаменационной выборке (основной группе), состоящей из 31 пациента с различной частотой обострений. Результаты проверки работоспособности (валидизации) модели в экзаменационной выборке были следующими: специфичность 76,2%, чувствительность 90% и диагностическая ценность 83,1% (табл. 8).

Таким образом, последовательный анализ результатов проведенного клинико-лабораторного исследования привел к созданию регрессионного уравнения, позволяющего с вероятностью 86,5% прогнозировать развитие более частых обострений в смешанной группе курящих и некурящих пациентов с ХОБЛ. В него вошли два клинических и два лабораторных показателя. Примечательно, что сочетание таких же показателей использовалось другими исследователями при прогнозировании риска смерти у пациентов с ХОБЛ [17].

Предложенная модель прогнозирования продемонстрировала хорошую «работоспособность» на экзаменационной, тоже смешанной, группе пациентов с ХОБЛ независимо от статуса курения. Между тем нами и другими исследователями ранее получены данные, демонстрирующие некоторые молекулярно-клеточные особенности развития ХОБЛ у курящих и некурящих пациентов. В частности, показана повышенная концентрация α1-антитрипсина, ЭН, относительного количества регуляторных Т-лимфоцитов у курящих пациентов с ХОБЛ по сравнению с таковыми у некурящих [18, 19]. Одновременно уровень TNF-α, IFN-γ, CXCL11, sFasL и доля Т-лимфоцитов, содержащих Fas-рецепторы, у некурящих больных ХОБЛ выше, чем у курильщиков с ХОБЛ [20, 21]. Такие данные свидетельствуют, что не все лабораторные показатели могут равноценно характеризовать степень воспалительного процесса у курящих и некурящих больных ХОБЛ.

В настоящем исследовании уровень показателей, вошедших в математическую модель (СРБ и VEGF), в плазме крови повышался как у курящих, так и у некурящих пациентов с ХОБЛ по сравнению с соответствующими группами здоровых людей (данные не представлены). При этом не выявлено статистически значимых различий по концентрации этих показателей между курящими и некурящими пациентами с ХОБЛ, а также при сравнении здоровых курильщиков и здоровых некурящих людей. Поэтому созданная математическая модель для расчета вероятности частых обострений может использоваться как для курящих, так и для некурящих пациентов с ХОБЛ.