Predictive value of studying lipopolysaccharide – binding protein in liver cirrhosis


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/therapy.2021.7.64-70

Levitan B.N., Kasyanova T.R., Voloshina O.A., Martynova A.D.

1) Astrakhan State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia; 2) Alexandro-Mariinsky Regional Clinical Hospital, Astrakhan
Abstract. The aim of the study was to establish the prognostic and diagnostic value of the study of the concentration of lipopolysaccharide – binding protein (LBP) in the blood of patients with liver cirrhosis (LC).
Material and methods. The study involved 120 patients with LC of viral, alcoholic and mixed etiology and 30 apparently healthy donors (control group). The studies were carried out during the hospitalization of the patient in the gastroenterological department in the phase of exacerbation of the disease. LBP concentration in blood plasma was determined by enzyme-linked immunosorbent assay.
Results. The median values of LBP concentration in LC with a high degree of reliability (p <0.001) was higher than in the control group. The variability of LBP indices in LC ranged from 10,4 ng/ml to 58,3 ng/ml. The level of protein in the blood plasma was increased compared with the normal ranges in 88% of patients. The increase in LBP concentration did not have significant differences depending on the etiology of LC. An increase in LBP values was significantly associated with disease activity, severity of portal hypertension (PH) and associated syndromes: ascites, chronic hepatic encephalopathy, degree of esophageal varicose veins, increased Child–Pugh gradation, and LC decompensation. A comparative study of the clinical and laboratory characteristics of the disease was carried out in two subgroups of LC patients with the lowest (LBP <30 ng/ml; n=20) and highest (LBP> 45 ng/ml; n=38) protein concentrations. Differences in the compared subgroups had a high degree of statistical significance (p <0,01). It has been shown that in patients with LC, a significant (threefold and higher, compared with the normal ranges) increase in the blood LBP level is associated with a more severe course of the disease, the appearance of endotoxemia and systemic inflammation syndromes, a high risk of developing decompensation of LC, compared with patients with no more than a twofold increase in LBP concentration.
Conclusion. The study of LBP concentration in blood in patients with LC can be used to diagnose syndromes of bacterial overgrowth in the intestine, endotoxemia. The detection of a threefold or more increase in the LBP concentration in the blood characterizes the severity of the pathological process in the liver, the severity of PH and associated syndromes, and allows predicting the development of decompensated LC.
Keywords: liver cirrhosis, lipopolysaccharide-binding protein, portal hypertension, endotoxemia

Циррозы печени (ЦП) остаются серьезной медицинской, социальной и экономической проблемой мирового здравоохранения. В последние десятилетия Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) для количественного изучения общественного здоровья с учетом преждевременной смертности, заболеваемости и инвалидизации населения предложена концепция Global Burden of Disease – глобальное бремя болезни (ГББ). При изучении ГББ проводятся исследования группы показателей, характеризующих смертность и инвалидность населения, финансовые потери от основных заболеваний, травм и факторов их риска. Эти показатели получают в результате комплексных региональных и/или глобальных медицинских статистических исследований [1]. По данным, опубликованным ВОЗ в 2020 г., глобальное бремя ЦП, несмотря на тенденцию к снижению за последние 10 лет, занимало 16 место среди более чем 100 ведущих неинфекционных заболеваний человечества, а в группе мужчин в возрасте 50–74 лет входило в первую десятку [1, 2].

Основной риск для здоровья и жизни пациента представляет декомпенсированный ЦП. Переход от компенсированного к декомпенсированному ЦП представляет собой поворотный момент с точки зрения качества жизни больного, вероятности наступления инвалидности и риска летального исхода [3, 4]. К ведущим причинам декомпенсации ЦП относятся нарастание портальной гипертензии и развитие связанных с ней осложнений: кровотечения из варикозно расширенных вен пищевода, асцита, хронической печеночной энцефалопатии, гепаторенального синдрома, синдрома эндотоксемии и системного воспаления [4–6].

Кишечная микробиота занимает важное место в патофизиологии ЦП [7–9]. Изменения функционального состояния желудочно-кишечного тракта, включая синдромы мальабсорбции и избыточного бактериального роста в тонкой кишке, дисбиоз кишечника, чрезвычайно распространены у больных ЦП, особенно на стадии декомпенсации [5, 9]. Барьерная функция кишечника препятствует проникновению в системный кровоток потенциально патогенных микроорганизмов и их эндотоксинов – липополисахаридов (LPS). В то же время прогрессирование портальной гипертензии у больных ЦП приводит к нарушению проницаемости эндотелиального барьера кишечника, что способствует транслокации микробных LPS в близлежащие лимфоузлы и систему кровообращения [10–12]. В свою очередь, LPS запускают цитокиновый каскад, а также активируют другие медиаторы иммунной системы [12–14].

Центральная роль в обеспечении взаимодействий бактериального LPS с белками-рецепторами клеток врожденного иммунитета принадлежит липополисахарид-связывающему белку – lipopolysaccharide-binding protein (LBP) [15, 16]. LBP участвует в запуске сложного каскада реагирования рецепторного комплекса с LPS, заключающегося в его распознавании, связывании и транспортировке, а также усилении сигнала опасности инфицирования [15, 16]. Связываясь со свободным или извлеченным из мембран грамотрицательных патогенов эндотоксином, LBP доставляет его клеточным мембранным рецепторам мононуклеарных фагоцитов – мембранным кластерам дифференцировки (mCD14) или их растворимой форме (sCD14) [17].

На сегодняшний день LBP относят к острофазовым белкам I класса [15, 18]. В связи с этим ряд авторов рассматривают его как новый многообещающий диагностический маркер синдромов эндотоксемии, системного воспаления, который также может использоваться при проведении мониторинга их терапии, в том числе при ЦП [16, 19, 20]. В то же время клинико-диагностическое значение LBP при ЦП изучено еще недостаточно. Обоснование его роли в качестве предиктора прогрессирования и развития декомпенсированного ЦП имеет существенное значение для медицинской науки и практики.

Целью нашей работы стало установление прогностического и диагностического значения исследования в крови концентрации LBP при ЦП.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Было обследовано 120 больных ЦП вирусной, алкогольной и смешанной (вирусной + алкогольной) этиологии – 65 мужчин и 55 женщин в возрасте от 20 до 60 лет. Контрольную группу составили 30 практически здоровых пациентов соответствующего пола и возраста. Обследование проводилось при поступлении больного в гастроэнтерологический стационар в фазе обострения заболевания. Диагноз ЦП и его ведущие синдромы устанавливались на основании результатов изучения большого комплекса клинико-лабораторных и инструментальных показателей в соответствии с существующими клиническими рекомендациями [3, 5].

Исследование концентрации LBP в плазме крови выполнялось методом твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА) с использованием коммерческих тест-систем компании HyCult Biotechnology (Нидерланды).

Статистическая обработка материала осуществлялась общепринятыми методами вариационной статистики с использованием пакета прикладных программ Statistica 10.0.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Медиана значений концентрации LBP в контрольной группе здоровых лиц составила 13,5 {7,9; 14,5} нг/мл, что соответствовало референсным показателям, рекомендованным разработчиками тест-системы, и было сопоставимо с данными литературы. В группе больных ЦП, по сравнению с контрольной группой, уровень LBP значительно возрастал до 46,0 {27; 54,6} нг/мл. Различия с контрольной группой имели высокую степень достоверности (р <0,001). Вариабельность величины LBP при ЦП находилась в пределах от 10,4 до 58,3 нг/мл. При этом превышение нормальных значений протеина при ЦП наблюдалось в 88% случаев. Отсутствовали достоверные (р >0,05) гендерные различия средних значений концентраций LBP при ЦП и в группе контроля.

Было показано, что повышение концентрации LBP не имело достоверных различий (р >0,05) в зависимости этиологии ЦП. Медиана значений LBP в подгруппе больных вирусными ЦП (n=32) составила 48,0 {21; 56} нг/мл, алкогольными ЦП (n=43) – 42,0 {26; 53} нг/мл, смешанными (вирусно-алкогольными) ЦП (n=45) – 50,0 {28; 56}.

В то же время уровень LBP при ЦП с высокой активностью мезенхимально-воспалительного синдрома (n=33) был достоверно (р <0,05) выше по сравнению с ЦП умеренной активности (n=87): 49,0 {35; 56} против 42,0 {23; 51} нг/мл соответственно.

Ведущим синдромом при ЦП является портальная гипертензия, обусловливающая возникновение большинства осложнений и развитие декомпенсации заболевания [5, 22]. Это послужило основанием для поиска связи изменений концентрации LBP с выраженностью ряда наиболее часто встречающихся синдромов, ассоциированных с портальной гипертензией. Были сопоставлены уровни LBP у обследованных пациентов с такими проявлениями ЦП, как варикозное расширение вен пищевода, асцит, гиперспленизм, хроническая печеночная энцефалопатия. Полученные результаты представлены в таблице 1.

67-1.jpg (133 KB)

В связи с тем что варикозное расширение вен пищевода по данным эзофагогастрофиброскопии было выявлено у 84% больных ЦП, концентрация LBP была сопоставлена со степенью его выраженности. Было выделено две подгруппы: 1-я – пациенты с 1–2 ст. варикозного расширения вен пищевода (n=59), 2-я – с 3–4 ст. (n=42). Полученные данные свидетельствуют о достоверном (р <0,05) повышении средних значений LBP (р <0,05) в подгруппе с более высокой степенью варикозного расширения вен пищевода (см. табл. 1).

Учитывая, что увеличение степени варикозного расширения вен пищевода свидетельствует о нарастании портальной гипертензии, наблюдавшемся у больных из 2-й подгруппы, существенное увеличение концентрации LBP может объясняться реакцией, обусловленной взаимодействием протеина с микробными LPS. Их повышенное количество при высокой портальной гипертензии может поступать в кровоток через портокавальные анастомозы и путем транслокации вследствие нарушения проницаемости стенки кишечника [11, 22].

Наличие асцита также характеризовалось достоверным (р <0,05) ростом средних значений LBP относительно подгруппы больных ЦП с его отсутствием (см. табл. 1). В связи с этим выявление у пациента с асцитом высоких концентраций LВP, особенно при появлении у него резистентности к диуретикам, необходимо учитывать в качестве предиктора развития асцита-перитонита.

В то же время у больных ЦП не отмечалось достоверных различий показателей LBP в зависимости от наличия или отсутствия синдрома гиперспленизма (см. табл. 1). Даже после выделения подгрупп больных с гиперспленизмом 1 ст. (n=42) и 2–3 ст. (n=17) статистически достоверных различий между ними по LВP установлено не было (р >0,05).

Одним из самых неблагоприятных клинических проявлений ЦП выступает хроническая печеночная энцефалопатия, развивающаяся вследствие снижения детоксикационной функции печени, гипераммониемии и наличия коллатерального кровообращения [3, 5]. Учитывая, что признаки хронической печеночной энцефалопатии различной степени выраженности имелись у большинства больных с ЦП, было выделено две подгруппы пациентов: 1-я (n=69) – больные с латентной хронической печеночной энцефалопатией или с энцефалопатией 1 ст., 2-я (n=51) – пациенты с проявлениями хронической печеночной энцефалопатии 2–3 ст.

При проведении диагностики хронической печеночной энцефалопатии учитывались такие ее симптомы, как изменение поведения, нарушение сна, дезориентация в пространстве и времени, раздражительность, возбуждение, заторможенность, замедление движений и речи, частая смена настроения, хлопающий тремор рук, результаты выполнения психометрического теста (связи чисел). Кроме того, были исследованы биохимические показатели крови, свидетельствующие о развитии печеночно-клеточной недостаточности, в первую очередь гипоальбуминемия, снижение уровня факторов протромбинового комплекса, нарастание значений билирубина.

Результаты изучения концентрации LBP у больных ЦП в зависимости от выраженности у них ХПЭ также представлены в таблице 1. Как следует из нее, средние значения LBP достоверно (р <0,05) повышались по мере нарастания степени хронической печеночной энцефалопатии.

Принимая во внимание вышеприведенные литературные данные о LBP как маркере нарушений кишечного микробиоценоза, транслокации микробных LPS и эндотоксемии при ЦП, выявленное значительное повышение значений протеина у больных с хронической печеночной энцефалопатией 2–3 ст. позволяет прогнозировать у них быстрое нарастание декомпенсации ЦП и требует назначения соответствующей медикаментозной терапии, включая деконтаминацию кишечника.

Тяжесть поражения печени у больных ЦП в значительной степени обусловлена нарушением ее функционального состояния. В связи с этим было важно установить возможную взаимосвязь изменений показателей LBP со степенью недостаточности печени, для оценки которой в гепатологии используется такой интегративный показатель, как класс тяжести ЦП по Child–Pugh. Согласно этой классификации, было обследовано 29 больных ЦП класса А, 67 – класса В, 24 – класса С. Результаты исследования концентрации LBP у больных ЦП в зависимости от градации по Child–Pugh представлены в таблице 2.

68-1.jpg (322 KB)

Было установлено, что, независимо от класса тяжести ЦП, значения LBP были существенно (р <0,01) повышены по сравнению с нормой. При этом по мере возрастания класса тяжести ЦП отмечено увеличение медианы значений LBP. Наиболее высокий уровень исследуемого показателя наблюдался у больных ЦП класса С. Выявлены достоверные (р <0,05) различия между концентрациями LBP у больных ЦП класса А и С по Child–Pugh.

Учитывая, что в соответствии с классификацией по Child–Pugh к классу С относятся больные с декомпенсированным ЦП, полученные данные, в свою очередь, характеризуют LBP как предик­тор декомпенсации заболевания. Следовательно, выявление высоких значений этого протеина, в несколько раз превышающих норму, служит не только важным маркером эндотоксемии и системной воспалительной реакции, но и показателем, который может быть использован в качестве предиктора декомпенсации ЦП.

Для выяснения возможной связи динамики значений LBP с продолжительностью ЦП пациенты были распределены на три подгруппы: 1-я – больные ЦП c продолжительностью заболевания до 1 года с момента постановки диагноза, 2-я – от 1 года до 5 лет, 3-я подгруппа – более 5 лет.

Концентрация LBP у больных из 1-й подгруппы (n=25) составила 42 {21; 50} нг/мл, из 2-й (n=59) – 44 {22; 55} нг/мл, из 3-й (n=36) – 47 {24; 56} нг/мл. Достоверные различия были установлены между значениями в подгруппах больных со стажем ЦП до года и более 5 лет (р <0,05). Следовательно, при ЦП наблюдается четкая тенденция к росту значений LBP по мере увеличения длительности заболевания.

С учетом вариабельности полученных значений концентраций LBP при ЦП было проведено сравнительное исследование клинико-лабораторных особенностей заболевания у обследованных пациентов с наименьшим и наибольшим повышением концентрации протеина. Было выделено две подгруппы: 1-я – больные ЦП с LBP <30 нг/ мл (n=20) c медианой 21,0 {15; 26} нг/мл, 2-я – с LBP >45 нг/ мл (n=38) с медианой 54,0 {45; 57} нг/мл. Различия при сравнении этих подгрупп имели высокую степень статистической достоверности (р <0,01).

Сравнительная характеристика анализируемых клинико-лабораторных показателей и синдромов у больных ЦП в зависимости от концентрации LBP приведена в таблице 3.

Результаты сравнительного исследования показали, что имеются достоверные (р <0,05) различия между частотой (абсолютные значения и процент случаев) выявления анализируемых клинико-лабораторных показателей (синдромов) у больных из 1-й и 2-й подгрупп. Как следует из таблицы 3, у больных ЦП с высокими концентрациями LBP значительно преобладала частота высоко активных форм заболевания, выраженной портальной гипертензии и ее осложнений (более высокий процент больных с варикозным расширением вен пищевода 3–4 ст., наличием портокавальных анастомозов по данным ультразвуковой допплерографии, резистентным асцитом, хронической печеночной энцефалопатией 2–3 ст. и т.д.).

Повышение температуры тела наблюдалось у 5% больных из 1-й подгруппы и у 24% из 2-й. При отсутствии у больных каких-либо сопутствующих воспалительных заболеваний причиной субфебрилитета, по-видимому, выступали избыточный бактериальный рост в кишечнике и синдромом эндотоксемии. Об этом свидетельствует и значительно более частое обнаружение у лиц из 2-й подгруппы данных в пользу системной воспалительной реакции и гепаторенального синдрома.

Обращало на себя внимание распределение больных ЦП классов А, В и С по Child–Pugh в зависимости от концентрации LBP. Как следует из рисунка, в подгруппе больных ЦП с нормальными значениями или незначительным повышением концентрации LBP <30 нг/мл 50% пациентов относилось к классу А по Child–Pugh, тогда как в подгруппе с высокими цифрами LBP >45 нг/мл лишь в 13% случаев. При этом ЦП класса В встречался примерно с одинаковой частотой в обеих подгруппах (45%), а декомпенсированный ЦП класса С в 42% случаев у лиц с высокими значениями протеина и лишь в 5% у пациентов с показателями LBP <30 нг/мл.

69-1.jpg (43 KB)

Следовательно, результаты проведенного сравнительного анализа свидетельствуют, что у больных ЦП значительный (трехкратный и выше относительно нормы) рост уровня LBP связан с более тяжелым течением заболевания, высоким риском развития декомпенсированного ЦП по сравнению с пациентами, у которых имелось менее существенное (до двух норм) повышение концентрации данного показателя.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЦП характеризуются существенным повышением концентрации в крови LBP по сравнению с контрольной группой здоровых лиц (доноров). Установлена связь значений этого протеина с выраженностью портальной гипертензии, хронической печеночной энцефалопатии, развитием асцита, в том числе резистентного к диуретикам, классом тяжести ЦП по Child–Pugh. При этом наиболее высокие концентрации LBP (трехкратные и выше по сравнению с нормой) встречались преимущественно у больных ЦП класса С по Child–Pugh. У пациентов с высоким уровнем этого протеина достоверно чаще наблюдалась высокая активность синдромов мезенхимального воспаления и холестаза, чаще развивались гепаторенальный синдром и синдром системного воспаления.

Учитывая, что LBP многими авторами признается как острофазовый белок I класса, маркер синдромов эндотоксемии и избыточного бактериального роста, на основе полученных данных можно сделать следующее заключение: значительное повышение концентрации LBP в крови при ЦП служит предиктором тяжелого течения заболевания и развития декомпенсированного ЦП.

Анализ результатов исследования позволяет высказать мнение, что исследование концентрации LBP при ЦП является перспективным для медицинской практики как для углубленной клинической оценки состояния больного и прогнозирования дальнейшего течения заболевания, так и назначения соответствующей патогенетической терапии.


About the Autors


Boleslav N. Levitan, MD, professor, head of the Department of faculty therapy and occupational diseases with a postgraduate course, Astrakhan State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 414000, Astrakhan, 121 Bakinskaya Str. Tel.: +7 (908) 616-91-85. E-mail: bolev@mail.ru. ORCID: 0000-0001-6725-8290
Tatiana R. Kasyanova, MD, associate professor of the Department of faculty therapy and occupational diseases with a postgraduate course, Astrakhan State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 414000, Astrakhan, 121 Bakinskaya Str. Tel.: +7 (905) 361-51-27. E-mail: kasyanova.tatjana@yandex.ru. ORCID: 0000-0003-4130-058Х
Olga A. Voloshina, PhD, gastroenterologist of Alexandro-Mariinsky Regional Clinical Hospital. Address: 414000, Astrakhan, 2 Tatischeva Str. Tel.: +7 (917) 180-64-00. E-mail: vololga@yandex.ru
Anastasia D. Martynova, postgraduate student of the Department of faculty therapy and occupational diseases with a postgraduate course, Astrakhan State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 414000, Astrakhan, 121 Bakinskaya Str. Tel.: +7 (967) 824-99-00. E-mail: avorskaaa248@gmail.com


Бионика Медиа