Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ РАЗВИТИЯ ХРОНИЧЕСКОЙ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ

Способ относится к медицине, а именно к кардиологии, и может быть использован для диагностики хронической сердечной недостаточности (ХСН), а также контроля эффективности ее лечения.

ХСН - это грозное осложнение болезней сердца, часто приводит к инвалидизации больных и летальному исходу. Поэтому своевременная диагностика развития и прогрессирования ХСН является актуальной задачей кардиологии. Несмотря на достигнутые успехи в изучении патогенеза и лечении ХСН прогноз при данном состоянии остается неблагоприятным и сопоставимым с таковым при различных злокачественных новообразованиях. Одной из важнейших задач в этой сфере науки стоящих перед учеными является разработка ранней диагностики ХСН, что будет способствовать успешному лечению этого тяжелого недуга.

Известен способ ранней диагностики развития ХСН у больных ишемической болезнью сердца (ИБС), который включает видеозапись эхокардиоскопических изображений в шести ультразвуковых позициях и анализ деформации миокарда [1].

Недостатком известного способа является недостаточные чувствительность и специфичность диагностики.

Также известен способ ранней диагностики развития и прогнозирования течения ХСН у больных ИБС, который включает определение в сыворотке крови содержания белка апоптоз-опосредованного фактора - растворимого Fas-лиганда. При наличии уровня растворимого Fas-лиганда больше 99,9 пг/мл прогнозируют развитие ХСН на ранней стадии [2].

Известный способ ранней диагностики ХСН, который включает: исследование образцов сыворотки или плазмы, путем контакта биологического образца с антителом к pro-BNP (1-108). Затем последующие: детектирование pro-BNP (1-108) в образце и корреляцию между количеством выявленных комплексов антиген-антитело с клиническим состоянием субъекта [3].

Недостатком этих двух известных способов является недостаточная достоверность диагностики.

В качестве прототипа выбран известный способ ранней диагностики развития ХСН, который является наиболее близким, по сути, к заявляемому способу [4]. Известный способ включает центрифугирование пробы крови больного и ее дальнейшее исследование методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с гибридизационно-флуоресцентной детекцией продуктов амплификации. Выделение общей РНК (длина цепи менее 1000 н.п.) выполняют методом адсорбционной колоночной хроматографии на смоле с 200 мкл плазмы крови. Затем осуществляют реакцию обратной транскрипции и синтеза первой цепи кДНК. Для определения уровней 5 исследуемых индивидуальных микроРНК 423-5р используют химические модификации LNA специфических праймеров и анализируют методом ПЦР с гибридизационной-флуоресцентной детекцией продуктов амплификации "в режиме реального времени". Данные по экспрессии микроРНК нормализуют на исходный объем цельной крови. Анализируют уровни циркулирующих микроРНК и при концентрации микроРНК-423-5р больше 35500 копий/мкл прогнозируют развитие ХСН на ранних стадиях заболевания.

Недостатком известного способа-прототипа ранней диагностики развития ХСН является то, что методика дорогостоящая, длительная, сложная в исполнении, поскольку требует сложной и затратной предварительной подготовки сыворотки крови с использованием дорогостоящих реактивов.

В основу изобретения поставлена задача: в способе ранней диагностики развития ХСН путем измерения динамического и равновесного поверхностного натяжения сыворотки крови с последующим анализом полученных результатов, что позволяет обеспечить ускорение выполнения, упрощение методики и повышения ее экономичности. Поставленная задача решается тем, что создан способ ранней диагностики развития ХСН путем центрифугирования пробы крови больного, ее дальнейшего исследования и анализа полученных результатов.

Новым является то, что измеряют: значение динамического поверхностного натяжения сыворотки крови при времени адсорбции 100 с, а также величину ее равновесного поверхностного натяжения при времени адсорбции 2500 с. Если значение первого показателя 44,3 мН/м или меньше, а второго - 38,3 мН/м или меньше, диагностируют развитие ХСН на ранних стадиях.

Между совокупностью существенных признаков способа и техническим результатом, который можно достичь при его реализации, существует причинно-следственная связь.

Известно, что в состав биологических жидкостей человека входят различные низко- и высокомолекулярные поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые способны адсорбироваться на жидких границах раздела фаз и изменять поверхностное (межфазное) натяжение, тем самым ускоряя или замедляя процессы переноса вещества и энергии через биологические мембраны. При различных заболеваниях сердца, например ИБС, в сыворотке крови выявлен высокий уровень проатерогенных липидов [5], которые являются ПАВ. В крови присутствуют различные ПАВ: альбумины, глобулин, фибриноген, креатинин, креатин, глюкозамин, пентозы, липиды, триацилглицерины, фосфолипиды, фосфатидилхолин и многие другие. Поверхностно-активных кислот в крови человека более 10 видов (лимонная, янтарная, мочевая, молочная, ацетоуксусная и другие). Заболевания влияют на химический состав биологических жидкостей, в том числе и на концентрацию указанных ПАВ. Авторами заявляемого способа был разработан оптимальный метод ранней диагностики развития ХСН путем измерения динамических и равновесных значений поверхностного натяжения сыворотки крови в интервале времени от 0,01 до 10000 с. Эти показатели были значительно ниже у больных по сравнению со здоровыми людьми. Очень важно, что для тензиометрических методов исследования нужно не более 4 мл крови. При этом, развернутый химический анализ крови является сложным и дорогим, тогда как измерения поверхностного натяжения - простой, быстрый и доступный способ получения интегральной характеристики крови. Благодаря высокой чувствительности заявленного способа удается установить развитие ХСН на ранних стадиях.

По сравнению с известным способом-прототипом заявленный способ является простым и быстрым, т.к. не требует кропотливой предварительной подготовки сыворотки крови. Результат исследования сыворотки крови пациента будет готов уже через 2500 с. Также заявленный способ диагностики, значительно дешевле способа-прототипа т.к. не требует дорогостоящих расходных материалов. С помощью заявленного способа можно осуществлять контроль эффективности лечения ХСН.

Существенным признаком заявленного способа, являются числовые значения показателей динамического и равновесного поверхностного натяжения сыворотки крови, а также выбранный промежуток времени адсорбции при тензиометрии. Опытным путем доказано, что именно они являются оптимальными для чувствительной и специфической ранней диагностики развития ХСН. Также опытным путем установлено, что именно зарегистрированные при времени адсорбции 100 с и 2500 с значения показателей динамического и равновесного поверхностного натяжения являются наиболее информативными в диагностическом плане.

Эффективность заявленного способа ранней диагностики развития ХСН доказана клиническим тестированием. Были обследованы 17 здоровых людей в возрасте от 50 до 75 лет (средний возраст 61 г.), которые составили группу контроля, и 45 пациентов в возрасте от 49 до 70 лет (средний возраст 62 лет.), которые составили основную группу. В основной группе обследуемые имели в анамнезе оперативные вмешательства на сердце (протезирование митрального или аортального клапана или двух указанных клапанов, аортокоронарное или маммароаортокоронарное шунтирование). Результаты измерения величин показателей динамического поверхностного натяжения (г) сыворотки крови при времени адсорбции 100 с, а также ее равновесного поверхностного натяжения (г∞) при времени адсорбции 2500 с представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Значения показателей поверхностного натяжения сыворотки крови пациентов контрольной и основной групп

Примечание: * p <0.001

Как видно (табл. 1), значения показателей динамического и равновесного поверхностного натяжения сыворотки крови в основной группе значимо меньше, чем в контрольной (примерно, на 6-7 мН/м). Это свидетельствует о существенном увеличении содержания ПАВ в крови пациентов основной группы. Причиной этого может быть значительный рост концентрации мочевины и креатинина, способных увеличить поверхностную активность альбумина и других белков. Кроме того, при ИБС меняется состав липидов крови (повышается концентрация липопротеинов высокой и низкой плотности, триглицеридов, холестерина), повышается концентрация иммуноглобулинов G, M и A, глюкозы. Также увеличивается содержание С-реактивного белка и нарушается баланс цитокинов. Все это может привести к росту содержания ПАВ в крови больных, что подтверждает правильность выбора метода тензиометрии в качестве способа ранней диагностики развития ХСН. Достоверность заявленного способа диагностики доказано последующим наблюдением за ходом болезни пациентов основной группы: диагноз развития ХСН подтвержден у всех 45 пациентов, т.е. в 100% случаев. Согласно данным таблицы 1, в качестве диагностического критерия раннего развития ХСН выбраны значения следующих показателей: 1) 44,3 мН/м или меньше – величина показателя динамического поверхностного натяжения сыворотки крови, 2) 38,3 мН / м или меньше – величина показателя равновесного поверхностного натяжения сыворотки крови.

Предложенный способ доступен для выполнения в стандартных условиях медицинских учреждений. Апробация способа в условиях клиники (Донецкое клиническое территориальное медицинское объединение, Украина, 83003, г. Донецк, пр-т. Ильича, 14) подтвердила его достоверность и надежность.

Заявленный способ ранней диагностики развития ХСН осуществляют следующим образом. В сухую стерильную пробирку набирают венозную кровь пациента объемом 4,0 мл. Для получения сыворотки крови центрифугируют при скорости 1000 об/мин. С помощью шприца для жидкой хроматографии на 0,5 мл и микрометрического регулятора полученную сыворотку набирают в капилляр и помещают в камеру компьютерного тензиометра РАT-2 (SINTERFACE Technologies, Германия) [6]. С его помощью измеряют значение динамического поверхностного натяжения (г) сыворотки крови при времени адсорбции в течение 100 с, а также равновесное поверхностное натяжение (г∞) при времени адсорбции 2500 с по известной методике [7]. Температура в камере составляет 25С°, объем камеры - 20,0 мл. На выходе из капилляра с помощью автоматического шприца системы навешивают каплю, величина поверхностного натяжения которой, как функция времени, может быть измерена с помощью формы капли. Первую каплю сыворотки крови сбрасывают, формируют следующую и включают измерение значения поверхностного натяжения с помощью видеосистемы и компьютера. Использование видеотехники позволяет полностью автоматизировать процедуру измерения и получения результатов. От видеокамеры аналоговый сигнал поступает в видеопроцессор, где происходит его трансформация в цифровой сигнал. Экспериментальная погрешность измерений значения поверхностного натяжения по методу ADSA составляет около ±0,1 мН/м. Время, необходимое для регистрации и расчета одного экспериментального профиля, составляет 3-5 с. Результат исследования сыворотки крови пациента готов уже через 2500 с. Полученные данные анализируют. Если величина показателя динамического натяжения г (100 с) равна или меньше 44,3 мН/м, а значение показателя равновесного натяжения г∞ (2500 с) равна или меньше 38,3 мН/м, то диагностируют развитие ХСН ранней стадии.

Пример применения заявленного способа ранней диагностики развития ХСН. Пациентка Б., 64 года, поступила в отделение кардио- и рентгенваскулярной хирургии 14.07.2018 (Донецкое клиническое территориальное медицинское объединение, Украина, 83003, г. Донецк, пр-т. Ильича, 14) с диагнозом «ИБС: атеросклеротический кардиосклероз, выраженный аортальный стеноз. ХСН 1. ГБ 3 ст.». В течение 5 месяцев отмечала давящие боли за грудиной при умеренной физической нагрузке.

При осмотре: общее состояние пациентки удовлетворительное. Кожа и склеры обычного цвета. Периферических отеков нет. Область сердца не изменена. Верхушечный толчок усилен, локализован в 5 межреберье по левой срединно-ключичной линии. Границы относительной тупости сердца в пределах нормы. Тоны сердца ясные, ритмичные, грубый систолический шум в проекции аортального клапана. АД - 160/90 мм.рт. ст. ЧСС 76 уд/мин. В легких дыхание везикулярное, хрипов нет. ЧДД 17 в мин. Живот мягкий, безболезненный при пальпации. Печень не увеличена. Физиологические отправления в норме. По данным ЭХО-кардиографии сердца от 15.07.2018: КДО (конечно-диастолический объем) 151 мл (N 108-140), КСО (конечно-систолический объем) 55 мл (N 38-50), ФВ (фракция выброса) 52% (N 54-64), Аортальный стеноз (ср. градиент 50 мм.рт.ст.).

17.07.2018 была исследована сыворотка крови пациентки Б. с помощью компьютерного тензиометра РАT-2 (SINTERFACE Technologies, Германия), были определены значения динамического (г, 100 с) и равновесного (г∞ 2500 с) поверхностного натяжения сыворотки крови пациента. Полученные данные: г, 100 с - 43,7 мН/м; г∞ 2500 с - 37,0 мН/м. Согласно заявленному способу у пациентки Б. диагностировали развитие ХСН. Для подтверждения диагноза пациентке Б. дополнительно выполнено исследование концентрации NT-proBNP (N-термальный  мозговой натрийуретический пропептид), которая оказалось равной 198 пг/мл (N менее 177 пг/мл) [8], что также является свидетельством развития ХСН.

Пациентке Б. была назначена медикаментозная терапия в соответствии с современными медицинскими требованиями и выполнена операция - протезирование аортального клапана механическим протезом Medtronic №20.

Через 5 месяцев на контрольном врачебном осмотре у пациентки Б. вновь взяли пробу крови для повторного тензиометрического исследования сыворотки по заявленному способу. Результат: г, 100 с - 48,0 мН/м; г∞ 2500 с - 44,0 мН/м, что свидетельствует об отсутствии у пациентки Б. развития ХСН, в соответствии с заявленным способом диагностики ХСН. Для подтверждения этого факта пациентке Б. выполнено исследование концентрации NT-proBNP. Значение составило 160 пг/мл (N менее 177 пг/мл). По данным повторного УЗИ сердца от 20.09.2019: КДО 88 мл (N 108-140), КСО 25 мл (N 38-50), ФВ 71% (N 54-64).

Таким образом, заявленный способ ранней диагностики развития ХСН позволяет осуществлять контроль над медикаментозной терапией и обеспечивать режим оптимального ведения пациентов с ХСН.

Источники информации:

1. Пат. 79967 Украина, МПК A61B8/00, G01N 33/53, СПОСIБ РАННЬОЇ ДIАГНОСТИКИ СЕРЦЕВОЇ НЕДОСТАТНОСТI У ХВОРИХ НА IШЕМIЧНУ ХВОРОБУ СЕРЦЯ / Никоненко А.С.; заявитель и патентообладатель ДЕРЖАВНИЙ ЗАКЛАД "ЗАПОРIЗЬКА МЕДИЧНА АКАДЕМIЯ ПIСЛЯДИПЛОМНОЇ ОСВIТИ" - u201212519; заявл. 02.11.2012; опубл. 13.05.2013, Бюл. № 28.

2. Пат. 2599501 Российская Федерация, МПК G01N 33/53 (2006.01). СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ ХРОНИЧЕСКОЙ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ У БОЛЬНЫХ ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ СЕРДЦА/ Тепляков А.Т.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт кардиологии" (RU) — № 2014110099/15; заявл. 06.03.14; опубл. 10.10.16, Бюл. № 28.

3. Пат. 2315773 Российская Федерация, МПК С07K 16/26 (2006.01). СПЕЦИФИЧЕСКИЕ АНТИТЕЛА ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ/ Бернар П.О.; заявитель и патентообладатель БИО-РАД ПАСТЕР (FR), САНТР НАСЬОНАЛЬ ДЕ ЛЯ РЕШЕРШ СЬЕНТИФИК (С.Н.Р.С.) (FR), ЮНИВЕРСИТЕ МОНПЕЛЬЕ I (FR) — №  2005106230/13; заявл. 10.10.05; опубл. 27.01.08, Бюл. № 3.

4. Пат. 2569458 Российская Федерация, МПК C12Q 1/68 (2006.01). СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ХРОНИЧЕСКОЙ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЦИРКУЛИРУЮЩИХ УРОВНЕЙ МИКРОРНК/ Жиров И.В.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение "Российский кардиологический научно-производственный комплекс" Министерства здравоохранения России (ФГБУ "РКНПК" МЗ РФ) (RU) — №  2014148454/10; заявл. 02.12.14; опубл. 27.11.15, Бюл. № 33.

5. Kazakov, V.N. Dilation rheology as medical diagnostics of human biological liquids [text] / V.N. Kazakov, E.L. Barkalova, L.A. Levchenko, T.M. Klimenko, V.B. Fainerman // Colloids and Surfaces A.-2011.- Vol.391.-P.190-194.

6. Dynamic surface tensiometry in medicine / V.N. Kazakov [et al]; edit by V.N. Kazakov.- Amsterdam: Elsevier, 2000.-373p.

7. Kazakov, V.N. Interfacial Rheology of Biological Liquids: Application in Medical Diagnostics and Treatment Monitoring in “Interfacial Rheology” / V.N. Kazakov, V.M. Knyazevich, O.V. Sinyachenko, V.B. Fainerman //Progress in Colloid and Interface Science, R. Miller and L. Liggieri (Eds.), Brill Pub l.- Leiden.- 2009.- Vol. 1.- P. 519-566.

8. Голухова, Е.З. Натрийуретические пептиды – маркеры и факторы прогноза при хронической сердечной недостаточности / Е. З. Голухова, Н. Б. Теряева, А. М. Алиева // Креативная кардиология.-2007.-№1-2.-С.126-136.