Гомоцистеин и цистатин С как высокочувствительные биомаркеры эндотелиальной дисфункции у пациентов с хроническим риносинуситом и хроническим тонзиллитом

Таблица 1. Концентрация гомоцистеина, мкмоль/л

Таблица 2. Концентрация цистатина С, нг/мл

Эндотелий выстилает внутреннюю поверхность сосудов и является аутокринным, паракринным и эндокринным органом, поскольку выполняет множество функций посредством биологически активных веществ, образующихся в нем (регуляция сосудистого тонуса, ангиогенеза, гемостаза, миграции лейкоцитов через сосудистую стенку, барьерная функция, иммунный ответ) [1]. Исходя из современных представлений, эндотелиальная дисфункция (ЭД) – универсальное неспецифическое звено в патогенезе ряда заболеваний. Дисфункция эндотелия возникает именно при длительном воздействии повреждающих факторов, таких как гемодинамическая перегрузка, гипоксия, интоксикации, воспаление. При этом происходит истощение и извращение функции эндотелия [2]. При остром воспалении ЭД не возникает, наблюдается активация эндотелия. По некоторым данным, последняя является защитной реакцией в ответ на воздействие патогенов. Как только такое воздействие прекращается, клетки эндотелия возвращаются в физиологическое состояние [3]. Длительное воздействие патогенов на эндотелий приводит к его чрезмерной стимуляции, что выходит за рамки физиологического ответа. Повреждение эндотелия способно предопределять развитие, течение и прогноз болезни [4].

Проведен ряд исследований по выявлению и подтверждению ЭД при заболеваниях сердечно-сосудистой системы, почек, ревматологических заболеваниях, беременности [5–8]. В публикациях по оториноларингологии эта проблема не затрагивается.

Методов определения состояния эндотелия много: веноокклюзионная плетизмография, коронарография, рентгенологические методы, магнитно-резонансная томография, ультразвуковое дуплексное сканирование артерий, определение в плазме крови уровней продуцируемых эндотелием биологически активных веществ (оксид азота, простациклин, фактор фон Виллебранда, Р-селектин, тканевой активатор плазминогена, эндотелин 1, ICAM-1, VCAM-1, Е-селектин, рецептор протеина С, тромбомодулин), оценка микроальбуминурии, определение в крови уровня десквамированных эндотелиоцитов [1, 9–11]. Лабораторными биохимическими маркерами дисфункции эндотелия, в том числе косвенными, являются также цитокины (интерлейкины), высокочувствительный С-реактивный белок (hs-CRP), гомоцистеин, цистатин С, уровень которых коррелирует с выраженностью дисфункции эндотелия [1, 7, 9].

Оценку состояния эндотелия затрудняет отсутствие четких критериев диагностики, в частности при использовании лабораторных методов [1, 3, 9].

Оксид азота (NO) – один из важнейших биомаркеров оценки состояния эндотелия. Однако молекула NO нестабильна и имеет короткий период жизни, в связи с чем подход к ее определению ограничен. Изучение и определение ее стабильных метаболитов (нитритов и нитратов) осложняется чрезвычайно высокими требованиями к подготовке больного к исследованию. В рутинной клинической практике этот метод не применяется из-за трудоемкости даже для высокоспециализированных лабораторий. Кроме того, согласно данным литературы, при длительном патологическом воздействии на эндотелий начинает синтезироваться индуцируемая NO-синтаза, которая служит источником большого количества NO. При этом повышаются концентрации в крови нитритов и нитратов, что может затруднять интерпретацию результатов в отношении данных маркеров ЭД [1–3, 9, 11].

Среди всех биомаркеров нами были выбраны гомоцистеин и цистатин С для выявления ЭД у больных с хроническими риносинуситами и хроническим тонзиллитом. Эти методы высокочувствительны, доступны для анализа в клинической лаборатории обычной городской больницы, стандартизированы, не требуют закупки специального оборудования, реактивы могут использоваться в многопрофильном стационаре для больных и других клинических отделений.

Цель настоящей работы – изучить уровни концентраций и динамику гомоцистеина и цистатина С, проанализировать их информативность как показателей ЭД при стационарном лечении пациентов с хроническими риносинуситами и хроническим тонзиллитом.

Материал и методы

Всем пациентам, находившимся на стационарном лечении в оториноларингологическом отделении Городской клинической больницы № 3 г. Тамбова, выполнено хирургическое и медикаментозное лечение. Лабораторное обследование проводилось до лечения и на седьмые сутки после операции. Пациенты были разделены на три группы. Первую группу составили 56 пациентов с хроническим тонзиллитом (ХТ) декомпенсированной формы, вторую – 67 больных хроническим полипозным риносинуситом (ХПР), третью – 82 пациента с хроническим гнойным риносинуситом (ХГР). В контрольную группу (К) вошли 120 практически здоровых лиц. Возраст пациентов составил от 18 до 60 лет. В каждой группе больные были разделены на подгруппы по гендерному признаку, в каждой из которых были выделены три возрастные подгруппы: 18–31, 32–45 и 46–60 лет. Исключение составила группа ХТ (пациенты 46–60 лет не принимали участие в исследовании).

Критериями исключения из исследования служили бронхиальная астма, сахарный диабет, установленные заболевания крови, вирусные гепатиты (В, С) и вирус иммунодефицита человека, системные заболевания соединительной ткани, указанные в анамнезе почечная и печеночная недостаточность, беременность.

Всем участникам исследования был выполнен забор крови из локтевой вены в вакуумные системы. Затем проведены центрифугирование образцов цельной крови, отделение сыворотки и клеточной массы с последующим аликвотированием и замораживанием образцов в морозильной камере при температуре -35 °С. В условиях низкой температуры образцы крови транспортировались на кафедру клинической лабораторной диагностики Пензенского института усовершенствования врачей – филиала ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава России, где были выполнены лабораторные тесты. Уровни цистатина С в сыворотке крови определяли иммуноферментным методом с помощью тест-систем производства «БиоВендор-Лабораторни медицина а.с.» (Чешская Республика), гомоцистеина – с помощью тест-системы «Аксис-Шилд Диагностикс Лимитед» (Великобритания).

Статистическую обработку результатов при оценке данных лабораторного обследования осуществляли на основании пакета программ STATISTICA 6.0. Уровни определяемых показателей описывали на основании медианы и интерквартильного размаха (Me [25%; 75%]). Достоверность различий показателей между группами оценивали непараметрическими методами. Статистически значимыми считались различия при p < 0,05. При выявлении связей между исследуемыми тестами применяли корреляционный анализ по методу Спирмена.

Результаты и их обсуждение

Гомоцистеин (ГЦ) – это серосодержащая аминокислота, образующаяся в организме путем деметилирования метионина (незаменимой аминокислоты). ГЦ инактивируется двумя путями: реметилированием в метионин (в присутствии витаминов В₁₂ и В₉) и транссульфированием в цистатион, который превращается в цистеин (в присутствии витамина В₆) и далее в глутатион. ГЦ не поступает с пищей в организм и не входит в структуру белков, синтезируется во всех тканях, но его детоксикация происходит в основном в почках и печени [12, 13]. При нормальных условиях NO, вырабатываемый эндотелием сосудов, вступает в реакцию с ГЦ и «нейтрализует» его [14]. При повышенном содержании ГЦ в крови эндотелий повреждается, усиливается тромбогенез, повышается плотность сосудистой стенки из-за увеличения синтеза и накопления в ней коллагена. Концентрация ГЦ в плазме в норме составляет 5–15 мкмоль/л. С возрастом пациентов уровень ГЦ увеличивается на 3–5 мкмоль/л. После 40–42 лет разница концентраций ГЦ у мужчин и женщин достигает 2 мкмоль/л, то есть в среднем 11 и 9 мкмоль/л соответственно.

На концентрацию ГЦ влияют пол, возраст, сопутствующие заболевания, генетические факторы, прием ряда лекарственных препаратов, неправильный образ жизни, питание, мышечная масса, беременность [12–14]. По данным литературы, повышенный уровень ГЦ (гипергомоцистеинемия (ГГЦ)) рассматривается как агент в патогенезе острых и хронических воспалительных процессов, формировании хирургической патологии, инфекционных осложнений [15]. В ряде публикаций проанализирована роль ГГЦ в формировании патологии сердечно-сосудистой системы, почек, акушерской патологии [13, 14, 16–18].

В формировании хирургической патологии [15], а также при патологиях ЛОР-органов этот фактор не изучен в должной мере.

В нашем исследовании анализ результатов концентраций ГЦ в контрольной группе показал достоверно более высокие концентрации у мужчин по сравнению с женщинами в целом (р < 0,05) (табл. 1). Аналогичная тенденция наблюдалась в группах мужчин и женщин в возрасте 18–31 (р < 0,05) и 46–60 лет (р < 0,05).

При сравнении разных по возрасту подгрупп мужчин в подгруппе 18–31 года значения были достоверно выше, чем в подгруппе 32–45 лет (р < 0,05), но ниже, чем в подгруппе 46–60 лет (р < 0,05). Подобная динамика показателя в различных гендерных подгруппах, равно как и наличие наибольших концентраций в старших возрастных подгруппах у мужчин и женщин, подтверждается данными литературы о повышении этого показателя у мужчин с более высокой концентрацией половых гормонов [13].

При ХПР наблюдалось повышение концентрации аналита у мужчин (р < 0,05) и женщин (р < 0,05) до операции в 1,8 раза по сравнению с аналогичным показателем в гендерных контрольных подгруппах. При анализе результатов у мужчин также выявлены более высокие концентрации во всех возрастных подгруппах по сравнению с показателем в контрольной группе (р < 0,05). При этом максимальные концентрации имели место в старшей возрастной группе (р < 0,05).

У женщин также наблюдались более высокие концентрации ГЦ во всех возрастных подгруппах по сравнению с показателем в контрольной группе (р < 0,05). При этом наибольшие концентрации выявлены в старшей возрастной подгруппе (р < 0,05). Обращает на себя внимание увеличение концентраций ГЦ выше 15 мкмоль/л как у мужчин, так и у женщин старшей возрастной подгруппы.

После оперативного вмешательства уровни концентрации ГЦ снизились как у мужчин (р < 0,05), так и у женщин (р < 0,05), но уровня показателей в контрольной группе не достигли (р < 0,05).

Аналогичная динамика концентраций ГЦ прослеживалась во всех возрастных подгруппах мужчин (р < 0,05). После оперативного вмешательства уровень концентрации ГЦ снизился до уровня в контрольных группах у всех, кроме подгрупп мужчин в возрасте 18–31 год и женщин в возрасте 46–60 лет.

На фоне ХГР наблюдалось повышение уровней ГЦ в 1,6 раза (р < 0,05) во всех подгруппах мужчин относительно показателя контрольной группы и в 1,7 раза (р < 0,05) у женщин, причем у мужчин зафиксированы более высокие значения (р < 0,05).

При анализе концентраций ГЦ во всех возрастных и гендерных подгруппах выявлено достоверное повышение данного показателя по сравнению с показателем контрольной группы (р < 0,05). При этом более высокие значения между разными по возрасту подгруппами зафиксированы в старшей возрастной подгруппе мужчин (р < 0,05). Значения ГЦ в старших возрастных подгруппах мужчин были существенно выше (р < 0,05).

Концентрации ГЦ после операции снизились у всех мужчин (р < 0,05) и женщин с ХГР (р < 0,05), а также во всех возрастных подгруппах (р < 0,05). Однако у пациентов 18–31 и 32–45 лет обоего пола (р < 0,05) концентрация ГЦ не достигла значений в контрольной группе.

При сравнении возрастных подгрупп мужчин и женщин не выявлено возрастных отличий. Исключение составила подгруппа женщин в возрасте 18–31 год, в которой отмечались самые низкие показатели (р < 0,05).

При сравнении концентраций внутри возрастных подгрупп наблюдались более высокие уровни ГЦ у мужчин в возрасте 18–31 (р < 0,05) и 46–60 лет (р < 0,05).

При оценке уровней ГЦ в сыворотке крови у пациентов с ХПР и ХГР более высокие показатели зарегистрированы у всех мужчин и женщин независимо от возраста как до (р < 0,05), так и после (р < 0,05) операции. При анализе показателей в различных гендерных и возрастных подгруппах различия  имелись только у мужчин с ХПР в возрасте 32–45 лет до операции по сравнению с показателями в группе ХГР (р < 0,05) и в старшей возрастной подгруппе 46–60 лет как у мужчин, так и у женщин до и после операции (р < 0,05). При этом более высокие концентрации зафиксированы у пациентов с ХПР.

При анализе гендерных подгрупп выявлена достоверная разница между показателями (независимо от возраста) в группах ХТ до (мужчины – 13,2 [12,8; 16,2] мкмоль/л, женщины – 12,2 [8,2; 12,9] мкмоль /л (р < 0,05)) и после операции (мужчины – 10,0 [8,9; 10,5] мкмоль/л, женщины – 7,8 [6,8; 9,1] мкмоль/л (р < 0,05)). Анализ показателей во всех возрастных подгруппах ХТ и контрольной группе выявил наличие достоверной разницы до операции у мужчин (р < 0,05) и женщин (р < 0,05), после операции – только у мужчин (р < 0,05).

При сравнении гендерных подгрупп установлена достоверная разница концентраций у пациентов в возрасте 18–31 года с ХТ до (р < 0,05) и после (р < 0,05) лечения. У мужчин концентрации ГЦ были выше, чем у женщин.

При сравнении возрастных подгрупп отмечалась достоверная разница концентраций ГЦ только после операции у мужчин в возрасте 18–31 и 32–45 лет (р < 0,05). Сравнение показателей до и после лечения выявило наличие достоверной разницы концентраций ГЦ во всех возрастных и гендерных подгруппах (р < 0,05).

Уровни ГЦ до и после лечения продемонстрировали достоверную разницу во всех возрастных и гендерных подгруппах относительно контрольной группы (р < 0,05).

Около 30% всего эндотелия локализуется в почечных сосудах. По данным литературы, именно нарушение функции почечного эндотелия возникает задолго до развития структурных изменений в почках [6]. Хронические воспалительные заболевания, в том числе хронический риносинусит и тонзиллит, сопровождаются хронической интоксикацией. При этом почки, особенно при хроническом тонзиллите, являются одним из органов-мишеней [19]. К факторам, повреждающим эндотелий почечных клубочков и проксимальных канальцев, относится ГГЦ, которая может вызывать структурные изменения в почках [18, 20]. О функции почек чаще судят по уровню эндогенного креатинина в крови и скорости клубочковой фильтрации. Креатинин как маркер, хотя и широко доступен для определения в различных лабораториях, имеет ряд недостатков, связанных с возрастом, мышечной массой, физической активностью, диетой. Кроме того, креатинин секретируется (15%) в почечных канальцах. Его уровень в крови повышается при далеко зашедших поражениях почечной ткани, тогда как нормальный уровень креатинина может оставаться даже при скорости клубочковой фильтрации менее 50 мл/мин [21–25].

В последнее время в качестве надежного биомаркера функции почек и ЭД предложен цистатин С. Цистатин С – член суперсемейства цистеин-протеазных ингибиторов продуцируется большинством ядерных клеток организма, обнаруживается во всех биологических жидкостях организма и стабилен в системной циркуляции. Цистатин С по своим характеристикам вполне удовлетворяет требованиям надежного и точного маркера при оценке почечной функции: свободно фильтруется через клубочки, не подвергается канальцевой реабсорбции и секреции. По мнению некоторых авторов, концентрация цистатина С в крови – более чувствительный и специфичный метод определения скорости клубочковой фильтрации и способен выявлять нарушение функции почек на ранних стадиях. В 2003 г. была установлена прямая корреляционная связь между степенью повышения уровня цистатина С в крови и выраженностью структурных изменений эндотелия сосудов при микроскопии почечной ткани [21, 22, 24–27].

Согласно результатам зарубежных широкомасштабных исследований, референсные значения концентрации цистатина С в сыворотке крови в общей популяции достигают 570–1120 н/мл. В отечественных исследованиях референсные значения уровня цистатина С в крови составили 991 ± 163,1 и 820 ± 224,54 нг/мл [21, 27].

В нашем исследовании при анализе показателей цистатина С у больных ХПР (без учета возраста и пола) выявлена достоверная разница концентраций до операции (1016,5 [980,2; 1078,20] нг/мл (р < 0,05)) и после нее (820,0 [788,2; 885,7] нг/мл (р < 0,05)) по сравнению с показателем контрольной группы (780,1 [713,8; 835,1] нг/мл). В группе ХПР и контрольной группе зарегистрирована достоверная разница концентраций этого показателя как до операции у мужчин (р < 0,05) и женщин (р < 0,05), так и после нее у представителей обоего пола разного возраста (р < 0,05). После операции отмечалась положительная динамика показателя (до нормальных значений) (табл. 2).

При анализе гендерных групп достоверной разницы показателей не выявлено ни в одной возрастной подгруппе с патологией как до, так и после операции, но обнаружена достоверная разница при анализе всех возрастных подгрупп в целом и контрольной группы (р < 0,05). Кроме того, установлена достоверная разница концентраций этого аналита при сравнении возрастных подгрупп между собой и у мужчин и женщин до и после операции. До операции достоверная разница концентраций цистатина С у мужчин зарегистрирована между возрастными подгруппами 18–31 и 32–45 лет (р < 0,05), 18–31 и 46–60 лет (р < 0,05), у женщин – между возрастными подгруппами 18–31 и 46–60 лет (р < 0,05), 32–45 и 46–60 лет (р < 0,05). После операции у мужчин и женщин имела место достоверная разница полученных результатов между теми же возрастными подгруппами (р < 0,05). При этом в более старших возрастных группах концентрация цистатина С в сыворотке крови больных ХПР превышала таковую в младших группах. При сравнении результатов до и после операции отмечались достоверная разница и положительная динамика во всех возрастных и гендерных подгруппах (р < 0,05), в том числе по всем возрастным группам в целом.

При сравнении показателей группы ХПР и контрольной группы наблюдалась достоверная разница концентраций цистатина С до операции в младших и средних возрастных подгруппах и у мужчин и женщин (р < 0,05). В средней возрастной подгруппе у женщин и в старших возрастных подгруппах выявлена достоверная разница результатов и у мужчин, и у женщин до и после операции (р < 0,05).

При анализе уровня цистатина С у больных ХГР зарегистрирована достоверная разница концентраций до операции (1061,0 [1021,7; 1097,2] нг/мл (р < 0,05)) и после нее (842,1 [812,0; 871,4] нг/мл (р < 0,05)) относительно уровня в контрольной группе (780,1 [713,8; 835,1] нг/мл).

При сравнении концентрации цистатина С в сыворотке крови у пациентов с ХГР и пациентов контрольной группы всех возрастных подгрупп в целом у мужчин и женщин выявлена достоверная разница показателя как до операции у мужчин (р < 0,05) и женщин (р < 0,05), так и после операции у представителей обоего пола (р < 0,05). После операции зафиксирована положительная динамика этого показателя.

При анализе гендерных подгрупп без учета возраста отмечалась достоверная разница результатов в контрольной группе (р < 0,05) и подгруппах до операции (р < 0,05) и после нее (р < 0,05), во всех возрастных подгруппах, в младшей возрастной подгруппе до операции (р < 0,05), в средней возрастной подгруппе после операции (р < 0,05).

Обращает на себя внимание достоверная разница показателей при анализе возрастных подгрупп между собой у женщин после операции в возрасте 18–31 и 32–45 лет (р < 0,05), 18–31 и 46–60 лет (р < 0,05), 32–45 и 46–60 лет (р < 0,05).

При сравнении с контрольной группой достоверная разница концентраций цистатина С до операции выявлена во всех возрастных подгруппах и у мужчин и женщин (р < 0,05), а после операции только у женщин средней и старшей возрастных подгрупп (р < 0,05).

Анализ показателей цистатина С у больных ХТ (без учета возраста и пола) показал наличие достоверной разницы концентраций до операции (1034,4 [1012,9; 1084,8] нг/мл (р < 0,05)) и после нее (835,6 [812,0; 871,4] нг/мл (р < 0,05)) по сравнению с контрольной группой (780,1 [788,8; 878,8] нг/мл).

При сравнении концентрации цистатина С в сыворотке крови у пациентов с ХТ и пациентов контрольной группы мужчин и женщин (без учета возраста) прослеживалась достоверная разница показателя как до операции у мужчин (р < 0,05) и женщин (р < 0,05), так и после операции у представителей обоего пола (р < 0,05). После операции выявлена положительная динамика этого показателя. При сравнении по полу и возрасту достоверной разницы не зафиксировано ни в одной возрастной и гендерной подгруппе.

При сравнении результатов анализов до и после операции достоверная разница и положительная динамика имели место во всех возрастных и гендерных подгруппах (р < 0,05), в том числе при анализе всех возрастных групп в целом. Анализ группы больных ХТ и контрольной группы продемонстрировал наличие достоверной разницы концентраций цистатина С до операции во всех возрастных подгруппах у мужчин и женщин (р < 0,05), после операции (р < 0,05). Исключение составили женщины младшей возрастной подгруппы.

Проведенный корреляционный анализ выявил у больных с ХПР сильную положительную связь с возрастом концентраций цистатина С после лечения (r = 0,7114; р = 0,000). У больных группы ХТ обнаружена сильная положительная корреляционная связь уровня цистатина С (r = 0,7873; р = 0,000) и средняя положительная ГЦ (r = 0,5624; р = 0,000) с заболеванием. В группе больных с ХПР зафиксирована сильная положительная корреляционная связь заболевания с концентрациями ГЦ (r = 0,8166; р = 0,000) и цистатином С (r = 0,7943; р = 0,000), у больных групп ХГР – с ГЦ (r = 0,7750; р = 0,000) и цистатином С (r = 0,8449; р = 0,000).

Взаимосвязь между показателями цистатина С и ГЦ выявлена у больных группы ХПР, которая выражалась в сильной положительной корреляционной связи (r = 0,7259; р = 0,000), и у больных ХГР – положительной средней силы  (r = 0,6867; р = 0,000).

Выводы

В исследовании установлены повышенные концентрации ГЦ и цистатина С у больных хроническими заболеваниями околоносовых пазух и небных миндалин, что может свидетельствовать о наличии у этой группы пациентов ЭД. В послеоперационном периоде наблюдалось снижение концентраций этих показателей до нормальных значений, но в некоторых подгруппах они превышали показатели в контрольной группе.

Проведенный корреляционный анализ выявил положительную связь уровней ГЦ и цистатина С с заболеваниями (ХТ, ХПР, ХГС). Следовательно, они могут служить биомаркерами ЭД при хроническом риносинусите и тонзиллите. Возможно, на уровень данных маркеров можно будет ориентироваться при спорных вопросах в отношении проведения тонзиллэктомии при хроническом тонзиллите и коррекции ЭД при хроническом риносинусите с целью снижения риска возникновения рецидивов.