Спосіб прогнозування наслідків тяжкої черепно-мозкової травми за допомогою нейроспецифічних біомаркерів

Реферат: Спосіб прогнозування наслідків черепно-мозкової травми включає проведення лабораторних досліджень крові. Імуноферментним методом визначають вміст нейронального білка S100B і білка UCH-L1 сироватки крові, аналізують отримані дані шляхом використання статистичних методів логістичної регресії та побудови ROC-кривих і встановлюють наслідки тяжкої черепномозкової травми за Шкалою Наслідків Глазго (ШНГ): смерть (ШНГ1) або виживання (ШНГ2-5), сприятливий наслідок (ШНГ4-5) чи несприятливий наслідок (ШНГ1-3). UA 121640 U (12) UA 121640 U UA 121640 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медицини, зокрема нейрохірургії, та може бути використана при лікуванні хворих з тяжкою черепно-мозковою травмою в гострому періоді для отримання вірогідних прогностичних висновків. Черепно-мозкова травма (ЧМТ) посідає суттєве місце серед причин летальності й інвалідизації працездатного населення як у розвинутих державах, так і в країнах, що розвиваються й переживають період урбанізації та індустріалізації [Glucocorticoids aggravate retrograde memory deficiency associated with traumatic brain injury in rats / X. Chen, K. - L. Zhang, S. - Y. Yang [et al.] // J. Neurotrauma.-2009. - V. 26. - P. 253-260]. Важким тягарем для систем охорони здоров'я, бюджетів різних рівнів та сімей потерпілих стають наслідки ЧМТ. Вони характеризуються значною варіабельністю й непередбачуваністю. Тому точний прогноз наслідку травми дає змогу лікареві спілкуватися з родичами пацієнта на науково обґрунтованих засадах, а рідним потерпілого - приготуватися до майбутнього та давати згоду на застосування методів лікування, які є новими, ризикованими або можуть мати побічні ефекти. Настання ери персоналізованої медицини вимагає ідентифікації хворих, стан яких, через вчасно виявлений ризик несприятливих наслідків, вимагає індивідуалізованої, більш інтенсивної, в тому числі ранньої, реабілітації. Ефективні методи прогнозування наслідків ЧМТ можуть виявитися корисними для організаторів охорони здоров'я, оскільки дозволять порівнювати реальні результати лікування із прогнозованими. Найближчим відомим аналогом пропонованого способу є спосіб з використанням калькулятора прогнозу ЧМТ IMPACT (The International Mission for Prognosis and Clinical Trial). База даних IMPACT була створена Andrew Maas та співавторами в 2003 році на підставі вивчення даних 9205 пацієнтів з 8 рандомізованих контрольованих випробувань і 3 епідеміологічних досліджень. Виявлено 10 найпотужніших критеріїв прогнозу, об'єднаних у 3 прогностичні моделі. Лабораторна модель, крім основних показників, доповнена даними рівнів глюкози й гемоглобіну крові [Predicting outcome after traumatic brain injury: development and international validation of prognostic scores based on admission characteristics / E. W. Steyerberg, N. Mushkudiani, P. Perel [et al.]. // PLoS Med…-2008. - V. 5. - article e165]. Недоліками цього способу є його низька чутливість і специфічність при прогнозуванні наслідків дифузних аксональних ушкоджень, а також необхідність у використанні методів комп'ютерної томографії і/або магнітно-резонансної томографії, які є високовартісними і потребують часу для одержання й оцінки результатів. Тому виникає потреба у впровадженні чутливих і специфічних біохімічних маркерів ЧМТ, які дозволили б визначати характер інтракраніального ушкодження з метою удосконалення лікувальних заходів і оцінки їхньої ефективності. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб прогнозування наслідків черепно-мозкової травми на основі визначення біомаркерів ушкодження нервової тканини. Поставлена задача вирішується тим, що в способі прогнозування наслідків черепномозкової травми, що включає проведення лабораторних досліджень крові, згідно з корисною моделлю, імуноферментним методом визначають вміст нейронального білка S100B і білка UCH-L1 сироватки крові, аналізують отримані дані шляхом використання статистичних методів логістичної регресії та побудови ROC-кривих і встановлюють наслідки тяжкої черепно-мозкової травми за Шкалою Наслідків Глазго (ШНГ): смерть (ШНГ1) або виживання (ШНГ2-5), сприятливий наслідок (ШНГ4-5) чи несприятливий наслідок (ШНГ1-3). Поставлена задача вирішується також тим, що при перевищенні рівня білка UCH-L1 сироватки крові порогового значення 29,5 нг/мл прогнозують смерть хворого (ШНГ1), при перевищенні значення концентрації білка UCH-L1 у сироватці крові в 1-у добу після тяжкої ЧМТ порогового значення 15,2 нг/мл прогнозують настання через 6 місяців після травми несприятливих наслідків (ШНГ 1-3), при перевищенні рівня білка S100B сироватки крові порогового значення 1,35 нг/мл прогнозують смерть хворого (ШНГ1), при перевищенні значення концентрації білка S100B у сироватці крові в 1-у добу після тяжкої ЧМТ порогового значення 1,30 нг/мл прогнозують настання через 6 місяців після травми несприятливих наслідків (ШНГ13). Відмінність пропонованого способу полягає в тому, що без значних втрат часу, без проведення дороговартісних інструментальних досліджень є змога достовірно встановити наслідки тяжкої черепно-мозкової травми за Шкалою Наслідків Глазго (ШНГ) за таким розподілом: смерть (ШНГ1) або виживання (ШНГ2-5), сприятливий наслідок (ШНГ4-5) чи несприятливий наслідок (ШНГ 1-3). Клінічне застосування білкових біомаркерів, а саме білка UCH-L1 сироватки крові UCH-L1 (убіквітинова карбокситермінальна гідролаза L1, ubiquitin carboxy-terminal hydrolase-L1) та нейронального білка S100B, має низку переваг [Biomarkers for the diagnosis and prognosis of mild 1 UA 121640 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 traumatic brain injury/concussion / С. В. Jeter, G. W. Hergenroeder, M. J. Hylin [et al.]. // J. Neurotrauma.-2013. - V. 30. - P. 657-670]. Визначення біомаркерів у периферичних тканинах, таких, як кров, слина або сеча, є мінімально інвазивним і відносно недорогим. Певне значення рівня біомаркера може відображати наявність або відсутність мозкового ушкодження і, таким чином, допомагати в ухваленні рішення про виконання нейровізуалізації. Це може бути важливим у віддалених районах або сільській місцевості, де необхідне для нейровізуалізації обладнання може бути відсутнім. Оскільки рівень біомаркера відображає ступінь ушкодження мозку, він може також об'єктивно свідчити про ефективність лікування. Спосіб здійснюють таким чином. У хворого встановлюють діагноз тяжкої черепно-мозкової травми. Тяжкість стану пацієнтів і тяжкість ЧМТ оцінюють за Шкалою ком Глазго і шкалою Маршала [Marshall L.F. A new classification of head injury based on computerized tomography / L.F. Marshall, S.B. Marshall, M.R. Klauber // J. Neurosurg. - 1991. - V. 75, suppl. - P. 14-20]. Рівень нейронального білка S100B і білка UCH-L1 сироватки крові визначають за допомогою твердофазного імуноферментного аналізу (ІФА) з використанням наборів виробництва "SigmaAldrich" (США). Дослідні та контрольні зразки попередньо розводять та вносять у планшет, покритий специфічними антитілами по 100 мкл. Інкубують протягом 2,5 год. при кімнатній температурі. Розчин видаляють та 4 рази відмивають фосфатним буфером і вносять по 100 мкл біотинових антитіл, розведених у концентрації, рекомендованій фірмою-виробником, та інкубують протягом 1 год. при кімнатній температурі. Далі розчин видаляють та 4 рази відмивають фосфатним буфером і вносять по 100 мкл HPR-стрептавідинового розчину, розведеного в концентрації, рекомендованій фірмою-виробником. Кон'югант інкубують протягом 45 хв при температурі 24 °C, після чого відмивають 4 рази фосфатним буфером. Надалі в кожну лунку планшета вносять по 100 мкл ферментного субстрату (3,3',5,5' тетраметилбензидину в буферному розчині). Зупиняють реакцію через 20 хв додаванням 50 мкл 0,2 М H2SO4. Рівень білків визначають методом спектрофотометрії на імуноферментному аналізаторі "Immunochem" (США), вимірюючи оптичну густину при довжині хвилі 450 нм і виражали в нг/мл. При перевищенні рівня білка UCH-L1 сироватки крові порогового значення 29,5 нг/мл прогнозують смерть хворого. При перевищенні значення концентрації білка UCH-L1 у сироватці крові в 1-у добу після тяжкої ЧМТ порогового значення 15,2 нг/мл прогнозують настання через 6 місяців після травми несприятливих наслідків. При перевищенні рівня білка S100B сироватки крові порогового значення 1,35 нг/мл прогнозують смерть хворого. При перевищенні значення концентрації білка S100B у сироватці крові в 1-у добу після тяжкої ЧМТ порогового значення 1,30 нг/мл прогнозують настання через 6 місяців після травми несприятливих наслідків. Клінічне підтвердження корисної моделі проводили на базі Комунальної міської клінічної лікарні м. Львова. У роботі були використані анамнестичні дані та результати діагностичних досліджень і лікувальних маніпуляцій у 72 пацієнтів із тяжкою ЧМТ різного походження з оцінкою її наслідків, віком від 16 до 76 років (середній вік яких складав 40,73±14,62 роки), з них 7 (7,2 %) жінок і 65 (92,8 %) чоловіків. Усі хворі перебували на стаціонарному лікуванні в нейрохірургічному відділенні Комунальної міської клінічної лікарні швидкої медичної допомоги м. Львова у 2004-2008 роках. Результати молекулярно-біологічного дослідження (визначення концентрацій біомаркерів ЧМТ, а саме білків UCH-L1 та S100B сироватки крові методом імуноферментного аналізу в 1-у добу після тяжкої ЧМТ) порівнювали з відповідними даними 10 умовно здорових донорів. Отримані дані аналізували з використанням статистичних методів логістичної регресії і побудови ROC-кривих та встановлювали наслідки тяжкої черепно-мозкової травми за Шкалою Наслідків Глазго(ШНГ): смерть (ШНГ1) або виживання (ШНГ2-5), сприятливий наслідок (ШНГ45) чи несприятливий наслідок (ШНГ1-2). Перевищення рівнем UCH-L1 сироватки крові порогового значення 29,5 нг/мл дозволяло з високою вірогідністю прогнозувати смерть (ТТІНГ1) хворого (чутливість моделі склала 91,2 %, специфічність - 94,7 %). Перевищення значення концентрації білка UCH-L1 у сироватці крові в 1-у добу після тяжкої ЧМТ порогового значення 15,2 нг/мл з високою вірогідністю свідчило про настання через 6 місяців після травми несприятливих наслідків (ШНГ1-3), до яких належать смерть, вегетативний стан і значна інвалідизація (чутливість моделі становила 100,0 %, специфічність - 86,7 %). Перевищення рівнем S100B сироватки крові порогового значення 1,35 нг/мл дозволяло з високою вірогідністю прогнозувати смерть (ШНГ 1) хворого (чутливість моделі склала 97,1 %, специфічність - 81,6 %). Перевищення значення концентрації білка S100B у сироватці крові в 1-у добу після тяжкої ЧМТ порогового значення 1,30 нг/мл з високою вірогідністю свідчило про настання через 6 місяців після травми несприятливих (ШНГ 1-3) наслідків (чутливість моделі становила 88,1 %, специфічність - 86,7 %). 2 UA 121640 U Таким чином, визначення біомаркерів ЧМТ дає змогу своєчасно діагностувати тяжкі ушкодження головного мозку з високим ризиком несприятливих наслідків і вжити інтенсивні персоналізовані лікувальні підходи та програми реабілітації. 5 10 15 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб прогнозування наслідків черепно-мозкової травми, що включає проведення лабораторних досліджень крові, який відрізняється тим, що імуноферментним методом визначають вміст нейронального білка S100B і білка UCH-L1 сироватки крові, аналізують отримані дані шляхом використання статистичних методів логістичної регресії та побудови ROC-кривих і встановлюють наслідки тяжкої черепно-мозкової травми за Шкалою Наслідків Глазго (ШНГ): смерть (ШНГ1) або виживання (ШНГ2-5), сприятливий наслідок (ШНГ4-5) чи несприятливий наслідок (ШНГ1-3). 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при перевищенні рівня білка UCH-L1 сироватки крові порогового значення 29,5 нг/мл прогнозують смерть хворого (ШНГ1), при перевищенні значення концентрації білка UCH-L1 у сироватці крові в 1-у добу після тяжкої ЧМТ порогового значення 15,2 нг/мл прогнозують настання через 6 місяців після травми несприятливих наслідків (ШНГ1-3), при перевищенні рівня білка S100B сироватки крові порогового значення 1,35 нг/мл прогнозують смерть хворого (ШНГ1), при перевищенні значення концентрації білка S100B у сироватці крові в 1-у добу після тяжкої ЧМТ порогового значення 1,30 нг/мл прогнозують настання через 6 місяців після травми несприятливих наслідків (ШНГ1-3). Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3