Современная концепция применения внутривенных имуноглобулинов для внутривенного введения при сепсисе

Современная концепция применения иммуноглобулинов для внутривенного введения при сепсисе и септическом шоке

В.Б.Белобородов, И.М.Витвицкая

Российская медицинская академия последипломного образования, Москва

Введение

Несмотря на появление новых методов диагностики и лечения, применение новейших антибактериальных пре­паратов, сепсис и септический шок остаются важнейши­ми причинами смерти пациентов отделений реанимации и интенсивной терапии. В Германии ежегодно гибнет от сепсиса около 70 000 пациентов, в США - более 100 000 [1, 2]. Современные представления о патогенезе этих со­стояний свидетельствуют о необходимости применения лечебных методов, направленных на снижение уровня микробных токсинов и медиаторов генерализованного воспаления. Поэтому применение препаратов, способ­ных удалять или нейтрализовать микробные токсины и медиаторы воспаления, патогенетически обосновано и направлено на улучшение результатов лечения.

Актуальность таких подходов подтверждается создани­ем и клинической апробацией новых препаратов. Логика применения таких препаратов исходит из современных представлений о механизмах развития генерализованной воспалительной реакции организма и роли в ней конкретных метаболитов. Однако многоцентровые кли­нические контролируемые исследования показали, что использование в комплексной терапии сепсиса кортико-стероидов [3-5], антагониста фактора активации тромбо­цитов (РАF) ВN 52021 [6], рецепторного антагониста интерлейкина-1 [7-8], антител к фактору некроза опухолей (ФНО)-альфа [9] не привело к снижению летальности. Считается, что клиническая эффективность указанных препаратов на сегодня не доказана и их не следует приме­нять в повседневной практике для лечения сепсиса [10].

Имеется значительный опыт применения в клиничес­кой практике препаратов иммуноглобулинов. Проведен­ные более 15 лет назад клинические испытания гиперим­мунной плазмы, содержащей высокие титры антител к эндотоксину грамотрицательных бактерий, показали до­стоверное снижение летальности у пациентов с грамотрицательной бактериемией и септическим шоком [1 1-12]. Однако для реализации специфического действия анти­тел необходимо точно установить этиологию возбудите­ля. Эмпирическое применение этих препаратов может оказаться неэффективным.

В начале 90-х годов была предпринята попытка исполь­зования другого препарата - гипериммунпой плазмы, со­держащей в высоком титре антитела, перекрестно связыва­ющие антигенную детерминанту в центральной части эн­дотоксина, которая является общей для всех грамотрица­тельных бактерий. Предполагалось, что эти антитела будут способны связывать эндотоксины различных грамотрица­тельных бактерий. Клинические испытания были прове­дены с поликлональными IgG (из плазмы доноров) и моноклональными IgG и IgМ (генноинженерными) антите­лами. В процессе испытания были получены противоре­чивые результаты, не позволившие рекомендовать их к широкому клиническому применению [13-1 5].

Неудачи в создании новых иммунных препаратов спо­собствовали пересмотру перспектив иммунозаместительной терапии с помощью естественных иммунных препаратов - иммуноглобулинов основных классов, предназначенных для внутривенного введения. В значи­тельной степени это связано с более высоким технологи­ческим уровнем изготовления препаратов и надежной за­щитой реципиента от опасности передачи, в первую оче­редь вирусной инфекции.

Предполагаемые механизмы действия поливалентных антител

Современные препараты иммуноглобулинов для внут­ривенного введения обычно изготавливают из пула плаз­мы доноров. Контакты нормальных людей с окружающей флорой чаще всего не сопровождаются развитием ин­фекционных заболеваний, но приводят к выработке спе­цифических антител. Из-за контакта с множеством мик­роорганизмов иммуноглобулины представляют собой ге­терогенный пул антител. Эти антитела способны при­крепляться к поверхности микробных клеток (опсонизация) или нейтрализовать их компоненты (антигены, эн­дотоксин).

Прикрепление к клеткам или антигенным детерминан­там осуществляется с помощью Fab-фрагмента антител. Связывание антигена и антитела имеет характер не кова-лентного, а комплиментарного, т.е. за счет пространст­венной гомологии взаимодействующих фрагментов.

На противоположном свободном Fс-фрагменте анти­тел располагаются области связывания комплемента и фагоцитов. При прикреплении Fab-фрагмента антитела к поверхности клетки становится доступной область Fс -фрагмента, где располагаются области активации ком­племента и связывания фагоцитов. В процессе активации комплемента происходит выделение в окружающую сре­ду СЗа- и С5а-компонентов комплемента, которые спо­собны привлекать фагоциты в эту область по градиенту концентрации. Таким образом, сам процесс активации системы комплемента представляет собой систему наве­дения фагоцитов на микробные клетки и усиливает фаго­цитоз. Результатом активации комплемента на поверхно­сти микробной клетки является формирование мембраноатакующего комплекса комплемента, представляюще­го собой воронкообразную пору, способную пенетриро­вать через все слои оболочки некоторых микроорганиз­мов. На поверхности одной микробной клетки могут формироваться десятки и сотни таких комплексов. Поры, образующиеся в наружной мембране микробных клеток, могут приводить к повреждению оболочки, осмотическо­му набуханию и лизису клеток.

Таким образом, прикрепление молекулы антитела к по­верхности клетки активирует каскад комплемента, что приводит к усилению фагоцитоза и цитолитической ак­тивности комплемента.

Благодаря наличию нейтрализующих и опсонирующих антител в препаратах иммуноглобулинов для внутривен­ного введения (ИВВ) увеличивается бактерицидная ак­тивность сыворотки, стимулируется фагоцитоз, нейтра­лизуются некоторые бактериальные токсины.

Существуют предположения о способности иммуноглобулинов действовать синергидно с бета-лактамными антибиотиками вследствие того. что они содержат анти­тела к бета-лактамазам и повышают чувствительность грамотрицательных бактерий к повреждению в результа­те дезорганизации внешней оболочки клеток [15]. Однако трудно себе представить попадание высокомолекулярной структуры антитела в периплазматическое пространство микробных клеток, где находятся бета-лактамазы. Тем не менее нарушение функции внешней оболочки клетки под воздействием антител и связанных с ними иммунных ре­акций является важным механизмом эрадикации микроб­ных клеток.

Обоснование профилактического применения ИВВ

Уровень иммуноглобулинов основных классов у здоро­вых людей является величиной относительно постоян­ной. При развитии инфекционных заболеваний или ос­ложнений уровень иммуноглобулинов может существен­но повышаться, что связано с развитием гуморальной иммунологической реакции. Однако при кровопотере, тяже­лых и повторных операциях, обширных ожогах, травмах, алиментарной дистрофии, нарушении функции желудоч­но-кишечного тракта уровень иммуноглобулинов, как правило, снижается. Снижение уровня иммуноглобулинов и лимфоцитов в результате кровопотери происходит из-за физической потери иммуноглобулинов, части лим­фоцитов и нарушения процесса антителообразования. Некоторые препараты (кортикостероиды, хлорамфени-кол) могут нарушать процесс дифференцировки лимфо­цитов.

Низкий уровень IgG является фактором риска развития послеоперационных инфекционных осложнений [16]. Поэтому целью профилактического внутривенного вве­дения иммуноглобулинов у лиц с врожденной или транзиторной гипогаммаглобулинемией является достиже­ние нормального или слегка повышенного уровня их в крови в течение нескольких суток. Это достигается введе­нием определенного количества иммуноглобулинов с це­лью профилактики или лечения инфекционного ослож­нения.

Обоснование лечебного применения ИВВ

Совершенно иная ситуация возникает при попытке применения ИВВ у пациентов с тяжелым сепсисом или септическим шоком. В основе современной концепции патогенеза сепсиса лежит представление о синдроме ге­нерализованного воспаления (SIRS).

Массивная бактериемия сопровождается активацией систем, обеспечивающих противомикробную резистентность. Рост и разрушение бактерий приводят к быстрому возрастанию уровня эндотоксина в крови, активации ма­крофагов и выработке большого количества цитокинов. Взаимодействие цитокинов с различными клетками орга­низма приводит к генерализованной воспалительной ре­акции Многие авторы склонны объяснять развитие не­благоприятных исходов сепсиса именно с точки зрения развития неконтролируемого генерализованного воспа­лительного процесса.

Однако некоторые авторы указывают, что именно концентрация свободного эндотоксина (ЛПС) является неза­висимым прогностическим признаком неблагоприятно­го исхода грамотрицательного септического шока. Необ­ходимо отметить, что высокий уровень ЛПС в крови мо­жет быть только тогда, когда его образование существен­но превышает связывание и выведение физиологически­ми акцепторами (ЛПС-связывающий белок, липопротеины высокой плотности, клеточные рецепторы, антитела).

Известно, что высокомолекулярный полимер, каковым является ЛПС, способен неспецифически связываться с клетками эндотелия сосудов. В этом случае в области при­крепления ЛПС к эндотелиальным клеткам происходит активация комплемента по альтернативному пути (без участия антител) с развитием воспаления и повреждения эндотелия. Именно обширное повреждение эндотелия с формированием пристеночных микротромбов является основой нарушения транскапиллярного обмена и фор­мирования полиорганной недостаточности при тяжелом сепсисе. Очень сходный по патогенезу феномен развития органной недостаточности возникает в случае развития отторжения трансплантированного органа или развития аутоиммуного заболевания, поражающего эндотелий со­судов.

Поэтому перспективным подходом к профилактике и лечению полиорганной недостаточности у больных сеп­сисом является предупреждение или уменьшение по­вреждения эндотелия, вызванного комплементом.

Предупреждение эндотелиальных повреждений собственным комплементом

В ряде исследований было показано, что внутривенное введение IgG предупреждает комплиментарное повреж­дение эндотелия с помощью связывания СЗ- и С4-компонентов комплемента. Однако степень связывания иммуноглобулинов различных классов с С4 оказывается суще­ственно различной. Так, при равных весовых и молярных концентрациях IgG, IgM, IgA степень связывания с С4 со­ставила 1,0, 20,8, 236,3 и 1,0, 24,0, 1382,9 соответственно [17]. Это исследование позволило расположить иммуноглобулины по степени связывания С4-компонента в следу­ющем порядке: IgА>IgМ>IgG. Учитывая тот факт, что именно степень активации каскадной системы связана с молярной концентрацией компонента, то, по-видимому, активность профилактического применения иммуноглобулинов различных классов будет соответствовать их сте­пени связывания с компонентами комплемента.

Недавние экспериментальные исследования подтвер­дили способность IgМ и IgG не только связывать СЗ- и С4-компоненты комплемента, но способствовать элимина­ции отложений СЗ в мезангиальных клетках гломерул по­чек. При этом активность IgМ оказывалась намного выше IgG [18]. Связывание иммуноглобулинов с компонентами комплемента не приводило к снижению фагоцитоза грамотрицательных бактерий. Этот факт свидетельствует о более высокой степени связывания СЗ-компонента иммуноглобулинами, чем тканевыми рецепторами, и потенци­альной обратимости процесса повреждения почечных, а возможно, и других микрососудов.

Применение иммуноглобулинов в клинической практике для лечения сепсиса

Оценка эффективности препаратов для лечения сепси­са в клинических условиях крайне затруднительна. Это связано с рядом объективных обстоятельств: сложностью оценки эффекта одного из компонентов комплекса меди­каментозных препаратов, необходимости проведения многоцентровых рандомизированных контролируемых исследований, высокой стоимостью препарата. Поэтому в последние годы стали активно использовать возмож­ность проведения метанализа совокупности отдельных исследований. Особенностью этого подхода к клиничес­кой оценке эффективности препарата является необхо­димое условие однотипного проведения отдельных ис­следований. Наличие консенсуса в определении пациен­тов с сепсисом позволило в последние годы провести два крупных исследования эффективности иммуноглобули­нов для внутривенного введения. Одно из этих исследова­ний проведено в педиатрической клинике [19], другое - во взрослой [20].

В педиатрической практике суммированы результаты применения иммуноглобулинов у 4933 новорожденных, включенных в 12 крупнейших исследований. Было пока­зано достоверное снижение частоты развития сепсиса у новорожденных с низкой массой тела при проведении профилактического применения ИВВ. При лечении 110 случаев неонатального сепсиса показано достоверное снижение летальности в группе детей, которым вводили ИВВ.

Таблица 1. Применение препаратов иммуноглобулинов для профилактики и лечения сепсиса

Таблица 2. Донные литературы о применении различных: препаратов иммуноглобулинов с профилактической или лечебной целью (контроль - плацебо)

Примечание. N - количество пациентов; Цель - цепь применения препарата (П - профилактика. Л-лечение): р - достоверность различии (Нд -различия недостоверны), ' - 8 пациентов исключены из исследования из-за смерти раньше 48 ч лечения (опытная группа - 5. контроль - 3); Ps.aeruginosa - IgG - антипсевдомонадный иммуноглобулин.

При применении взрослым пациентам с сепсисом и септическим шоком (три исследования) поликлональных ИВВ доказано достоверное снижение летальности у па­циентов с септическим шоком. При изучении летальнос­ти пациентов с сепсисом (8 исследований. 369 пациен­тов) выявлено достоверное снижение летальности при применении поликлонального препарата ИВВ.

При оценке сравнительной эффективности препара­тов, содержащих только IgG| или IgGM  и А, было показано, что наибольшее снижение летальности получено в груп­пах пациентов, получивших ИВВ с высоким содержанием IgM. Именно этот препарат обладал наиболее высокой ан­тибактериальной активностью по сравнению со стан­дартным ИВВ, содержащим только IgG. Это объясняется нейтрализацией эндотоксина в кровотоке, предупрежда­ющей опасные осложнения, связанные с липидным компонентом экдотоксина

Метанализ позволил подтвердить обоснованность та­ких практических рекомендаций, как включение поликлональных ИНН в комплекс терапии пациентов с сепси­сом. Дозировки препаратов иммуноглобулинов для при­менения с профилактической и лечебной целью различ­ные (табл 1).

Современная технология производства иммуноглобулиновых препаратов позволяет получать препараты, со­держащие различные классы иммуноглобулинов: только класса G. классов G. М и А, иммуноглобулины класса G  с преобладанием подкласса 7S или 5S, IgG с высоким тит­ром антител к некоторым микроорганизмам (Ps.aerugiosa) или токсинам (стафилококковому токсину, эндо­токсину грамотрицательных бактерий) и др. Проведено большое количество контролируемых исследований применения различных препаратов иммуноглобулинов для профилактики и лечения различных категорий паци­ентов (см. табл. 1). Однако особенности технологии про­изводства и исходное сырье каждого из этих препаратов не позволяют экстраполировать данные, полученные при исследовании одного на препаратов, на другие. В табл. 2 представлены результаты отдельных исследований про­филактического и лечебного применения иммуноглобулиновых препаратов.

Заключение

Анализ мирового опыта применения препаратов ИВВ и клинической практике для профилактики и лечения сеп­сиса свидетельствует об эффективности этих препаратов. Однако необходимо помнить, что для профилактики раз­вития сепсиса в неонатальной практике с заместительной целью могут быть использованы любые препараты иммуноглобулинов для внутривенного введения, позволяющие нормализовать уровень IgG в кроки. Для лечении сепсиса и септического токи преимущество имеюи иммуноглоулиновые препараты, несущие в своем составе  IgM, IgA и IgG. Эффект этих препаратов и плане профилактики ле­чения сепсиса и септического шока реализуется более сложными путями - связыванием эндотоксина грамотрицательных микроорганизмов и определенных компонен­тов комплемента, которые осуществляют непосредственное цитологиечское действие в отношении эндотелия сосудов. Учитывая обширность поражения сосудистого рус­ла, дозировка препарата должна соответствовать той, ко­торая была испытана в клинических условиях. Адекватное количество и периодичность введения являются основой эффективного применения препаратов иммуноглобулинов для внутривенного введения.

Литература

•1. Werdan K., Pilz G. Supplemental immune globulins in sepsis:  a critical appraisal. Clin Exp Immunol 1996; (Suppl.1) :83 - 90

•2. Kreger B.E., Craven D. E., W.R.McCabe. Gram-negative bakteremia IV. Reevalution of clinical features and treatment in 612 patients.Am J Med. 1980: 68: 344-55

•3. Sprung C.L., Caralis P.V., Marcial W.R. et al. The effects of high-doxe corticos-teroids in patients with septic shock - a prospective, controlled study. N Engl J Med 1984; 311: 1137-43

•4. Bone R.C., Fisher R.C.,Clemmer R.C. et al. A Controlled clinical trial of high-dose methylprednisolone in the treatment of severe sepsis and septic shock. N Engl J Med 1987; 317: 653-8

•5. The Veterans Administration Systemic Sepsis Cooperative Study Group. Effect of high-dose glucocorticoid therapy o mortality in patients with clinical signs of systemic sepsis. N Engl J Med 1987; 317: 659-65

•6. Dhainaut J-FA, Tenaillion A.,Tulzo Y.Le et al. Platelet-activating factor receptor antagonist BN 52021 in the treatment of severe sepsis: a randomizwd, double-blind, placebo-controlled, multicenter clinical trial. Crit Care Med 1994; 22 : 1720-28

•7. Fisher C.J., Dhainaut J-F.A., S.M. Opal et al. Recombinant human interleukin 1 receptor antagonist in the treatment of patients with sepsis syndrome - results of a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. J Am Med Assoc 1994; 271: 1836-43

•8. Fisher C.J., Opal S.M., Lowry S.F. et al. Role of interleukin - 1 and the therapeutic potential of interleukin - 1 receptor antagonist in sepsis. Circ Shock 1994: 44: 1-8

•9. Abrehem E., Winderink E., Silverman H. et al. Efficacy and safety of monoclonal antibody to human tumor necrosis factor alpha in patients with sepsis syndrome - a randomized, controlled, double-blind, multicenter clinical trial. J Am Med Accoc 1995; 273: 934-41

•10. Sibbald W.J., Vincent J-L. Roundtable conference on clinical trials for the treatment of sepsis. Chest 1995; 107: 522-7

•11. Baumgartner W.J-D., Glauser M.p., McCutchan J.A. et al. Prevention of Gram-negative shock and death in surgical patients by antibody to endotoxin core glicolipid. Lancet 1985; ii: 5963

•12. Ziegler E.J., McCutchan J.A., Fierer J. et al. Treatment of Gram-negative bacteremia and shock with human antiserum to a mutant Escherichia coli. N Engl J Med 1982: 307 : 1225-30

•13. Calandra T., Baumgartner  J.D. Anti-endotoxin therapy. In : Sibbald WJ, Vincent J-L, eds. Clinical trials for the treatment of sepsis (update in Intensive Care and emergency Medicine 19). Berlin Heideiberg: Springer, 1995: 237-50

•14. Zeigler E.J., Fisher C.J., Sprung C.L. et al. Treatment of Gram-negative bacteremia and septic shock with HA-IA human monoclonal  antibody against endotoxin - a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. N Engl J Med N Engl J Med 1991 : 324: 429-36

•15. Greenman P.L., Scheun R.M.N., Martin M.A. et al. A controlled clinical trial of E5 murine monoclonal IgM antibody to endotoxin in the treatment of Gramnegative sepsis. J Am Med Accoc 1991: 266: 1097-102

•16. Cafiero F., Gipponi M., Bonalumi U. et al Prophylaxis of infection with intravenous immunoglbulins plus antibiotic for patients at risk for sepsis undergoing surgery for colorectal cancer: results of a randomized, multicenter clinical trial. Surgery 1992 : 112 : 24-31

•17. Miletic V.D., Hester C.G., Frank M.M., Regulation of complement activity by immunoglobulin. I. Eaaect of immunoglobulin isotype o C4 uptake on anti bode-sensitezed sheep erythrocytes and solid phase immune complexes. J Immunol 1996. 156: 749-57

•18. Reiben R., Roos A., Muizert Y. et al. Immunoglobulin M - Enriched human intravenous immunoglobulin prevents complement activation in vitro and in vivo  in a rat model of acute inflammation. Blood 1999; 93 (3): 942-51/

•19.  Jenson H.B., Pollock B.H. Meta-analyses of the effectiveness of intravenous immune globulin for prevention and treatment of neonatal sepsis Pediatrics; 1997:99 (2) : e2

•20. Alejandria M.M., Lansang M.A., Dans L.F., Mantaring J.B.V., Intravenous immunoglobulin for treating sepsis and septic shock. Cochrane Library Document. E-mail: info@update.co.uk

•21. The Intravenous Immunoglobulin Collaborative Study Group. Prophylactic intravenous administration of standart immune globulin   as compared with core-lipopolysaccharide immune globulin in patients at high risk of postsurgical infection.N Engi J Med 1992; 327:234-40

•22. Schedel U., Dreickhausen U., Nentwig B. et al. Treatment of Gram-negative septic shock with an immunoglobulin preparation. A prospective, randomized clinical trial. Crit Care Med 1991; 1004-13

•23. Glonz W., Grob P.J., Nydegger U.E. et al. Polyvalent immunoglobulins for prophilaxis of bacterial inections in patients following multiple trauma - a randomized, placebo-controlled study. Intensive care Med 1985; 11: 288-94

•24. Just H-M., Metzger M., Vogel W.,Pelka R.B. Einfluss einer adju vanten Immunoglobulintherapie auf Infektionen bei Patienten einer operativen Intensiv-Therapie-Station - Ergebnisse einer randomisierten kontrollierten Studie. Klein Wochenschr 1985; 64: 245-56

•25. Jesdinsky H.J., G. tempel, Castrup J.H., Seifert J. ooperative group of additional immunoglobulin therapy in severe bacterial infections: results of a multicenter randomized controlled trial in cases of diffuse fibrinpurulent peritonitis. Klin Wichenschr 1987; 1132-8

•26. De Simone C., Delogue G., Corbetta G. Intravenous immuno-globulins in association with antibiotics: a therapeutic trial in  septic intensive care patients. Crit Care Med 1988; 16: S23-6

•27. Vogel G. Bewertung der intravenoses IgM-Therapie bei schweren nosokoialen Infektionen (Ergebisse einer kontrollierten randomisierten Studie). In: Deicher H, Schoeppe W, eds. Klinisch angewandte Immunologie - Sepsis - therapie mit IgM-angereicher-tem Immunoglobulin. Berlin: Springer, 1988: 30-41

•28. Spannbrucker N., Miinch H.G., Kunze R., Vogel F., Auswirkungen von Immunolobulinsubstitution bei Sepsis. Intensivmed 1987; 24; 314

•29. Stuttmann R., Hartert M., Coleman J.E. el at. Prophylaxe mit einem Psuedomonas-Immunoglobulin bei Brandverletzten. Intensivmed 1989; 26 (Suppl.l): 130-7

•30. Mao P., Enrichens F., Olivero G, el at Early administration of intravenous immunoglobulins in the prevention of surgical and post-traumatic sepsis: a double blind randomized clinical trial. Surg Res Comm 1989; 5: 93-8

•31. Class I., Schorter R. Adjuvante Therapie mit Psuedomonas-Immun-globulin bei beatmeten Patienten einer operativen Intensivstation. Anasth Intensivther Notlallmed 1989; 24: 167-71

•32. Lehmkuhl P., Jeck-Thole S., Pichlmayr I. Score-Systeme zur Kontrolle einer Fruhzeitigen Immunoglobulintherapie bei Intensivstation. Anasth Intersivther 1991; 28: 256-61

•33. The Intravenous Immunoglobulin Collaborative Study Group Prophylactic intravenous administration of standart immune globulin as compared with corelippolysaccharide immune globulin in patients at high risk of postsurgical infection. N. Engi J Med 1992; 327: 234-40

•34. Dominioni L., Diongini R., Zanello M et al. Effects of high- dose IgG on survival of surgical patients with sepsis scores of 20 or greater. Arch Surg 1991; 126: 236-40

•35. Schedel I., Drieckhausen U., Nentwig B., et al. Treatment of Gram-negative septic shoch with an immunoglobulin preparation. A prospective, randomized clinical trial. Crit Care Med 1991; 19: 1104-3