Лабораторная диагностика не только играет важнейшую роль в диагностике тяжелого острого респираторного синдрома — коронавирусной инфекции (SARS-CoV-2) и определении наличия и степени иммунного ответа на вирус, но и вносит весомый вклад в стратификацию рисков и мониторинг инфицированных пациентов. Хотя «рутинные» гематологические и биохимические тесты не являются достаточно точными для диагностирования инфекции SARS-CoV-2, они имеют большое значение для целого ряда аспектов лечения, включая ведение пациентов и прогнозирование. В настоящем материале Целевой группы Международной федерации клинической химии и лабораторной медицины (IFCC) по COVID-19 содержится предварительное руководство, касающееся (A) клинических показаний к тестированию, (B) рекомендаций по выбору тестов и их интерпретации, (C) факторов, которые необходимо учитывать при интерпретации, и (D) существующих недостатков биохимического/гематологического мониторинга пациентов с COVID-19.
А. Клинические показания к тестированию
Использование отслеживания динамики результатов гематологических и биохимических тестов среди инфицированных пациентов могут быть использованы при:
— диагностике связанных с инфекцией повреждений тканей и органов;
— выявлении инфицированных пациентов, менее подверженных риску развития тяжелой формы заболевания;
— распознавании пациентов, для которых вероятен неблагоприятный прогноз течения болезни (необходимость искусственной вентиляции легких или реанимации и интенсивной терапии, развитие полиорганной недостаточности, смерть);
— мониторинге течения болезни.
B. Рекомендации по выбору тестов и их интерпретации
На настоящий момент опубликовано множество обзорных статей и метаанализов, посвященных клинической применимости некоторых рутинных лабораторных исследований при инфицировании SARS-CoV-2. Ниже приводится их краткое изложение и анализ.
[B1] Ключевые гематологические тесты для мониторинга пациентов с COVID-19
Параметры лейкоцитов
Было выявлено, что SARS-CoV-2 оказывает непосредственное цитопатическое действие, повреждая лимфоциты; при этом в мазках периферической крови инфицированных пациентов наблюдается ряд морфологических изменений [1]. Лимфопения стала отличительной чертой инфекции SARS-CoV-2 и в той или иной степени наблюдается практически у всех пациентов с выраженными симптомами. Существуют также данные, что снижение уровня лимфоцитов связано с тяжестью заболевания [2].
Низкий уровень эозинофилов — еще один типичный маркер инфекции COVID-19 [3]. Сочетание лимфопении и низкого уровня эозинофилов у пациента с выраженными симптомами — явный показатель инфекции [4].
Было установлено, что повышенный уровень нейтрофилов предвещает неблагоприятный прогноз при инфекции COVID-19 [3, 5].
Вместе с низким уровнем лимфоцитов повышенный относительно лимфоцитов уровень нейтрофилов (отношение нейтрофилов к лимфоцитам, NLR) может быть маркером неблагоприятного исхода [6].
Маркеры коагулопатии
Выраженная коагулопатия является ключевым признаком инфекции SARS-CoV-2. Коагулопатия чаще всего проявляется как протромботическое состояние с увеличением частоты венозных и артериальных тромбозов [7, 8]. Механизмы, лежащие в основе этого осложнения, до конца не изучены, однако, по всей видимости, речь идет о сложном взаимодействии между воспалительными и протромботическими факторами; при этом важную роль играют эндотелиит и образование внутрисосудистых нейтрофильных внеклеточных ловушек [9—11]. Кроме того, у части пациентов с тяжелой формой заболевания развивается диссеминированное внутрисосудистое свертывание крови (ДВС) с активацией фибринолитического пути и потребления тромбоцитов и факторов свертывания [12, 13].
Повышение концентрации D-димера у инфицированных пациентов ассоциируют с неблагоприятным развитием болезни [3, 5, 14]. Помимо прочего, проявлениями связанной с COVID-19 коагулопатии могут быть увеличение протромбинового времени (ПВ) и активированного частичного тромбопластинового времени (АЧТВ) [12], а также повышение концентрации фибриногена в результате сильного провоспалительного действия [15]. В то же время у пациентов с ДВС могут наблюдаться низкая концентрация фибриногена и тромбоцитопения [7].
Тромбоцитопения — еще один фактор, характеризующий неблагоприятное течение болезни [16]. Низкий уровень тромбоцитов обусловлен целым рядом процессов, в том числе повышенным потреблением тромбоцитов, повреждением легких с сопутствующим повреждением мегакариоцитов, лекарственно-индуцированной и иммунной тромбоцитопенией, снижением выработки тромбопоэтина и подавлением функции костного мозга [17].
Рекомендация [B1]: ключевые гематологические тесты для мониторинга пациентов с COVID-19.
— Основные гематологические тесты, рекомендуемые для мониторинга пациентов с COVID-19, представлены в табл. 1.
Таблица 1. Ключевые гематологические параметры для мониторинга пациентов с COVID-19
Тест |
Результаты |
Клиническое применение |
Общий анализ крови |
↓Лимфоциты |
— Лимфопения — отличительный признак симпоматической инфекции |
↓Эозинофилы |
— Увеличенное соотношение нейтрофилов к лимфоцитам ассоциируется с неблагоприятным клиническим исходом |
|
↑Нейтрофилы |
||
D-димер |
Повышен |
Позволяет выявить пациентов, подверженных риску неблагоприятных исходов |
Тромбоциты |
Снижены |
Ассоциируется с неблагоприятными клиническими исходами |
ПВ/АЧТВ |
Повышены |
Для выявления и мониторинга коагулопатии |
Фибриноген |
Повышен/снижен |
— Повышен при COVID-ассоциированной коагулопатии — Снижен при ДВС |
Примечание. ПВ — протромбиновое время; АЧТВ — активированное частичное тромбопластиновое время; ДВС — диссеминированное внутрисосудистое свертывание.
Развитие устойчивого и более систематического провоспалительного состояния (так называемого цитокинового шторма) было отмечено у пациентов с неблагоприятным течением COVID-19, подверженных более высокому риску необходимости реанимации и интенсивной терапии и летального исхода [18, 19]. Поэтому измерение некоторых биомаркеров воспаления крайне важно для раннего и точного выявления пациентов с COVID-19, подверженных повышенному риску неблагоприятного развития болезни.
C-реактивный белок (СРБ), как правило, измеряется как неспецифический биомаркер воспаления. Как было неоднократно продемонстрировано, повышенная концентрация СРБ связана с неблагоприятными последствиями инфекции SARS-CoV-2 [3, 20, 21].
Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) — маркер воспаления, который может рассматриваться как альтернатива СРБ в условиях ограниченных ресурсов, при этом наблюдается аналогичная связь между неблагоприятными последствиями инфекции SARS-CoV-2 и высокими значениями биомаркера [22].
Ферритин — положительный белок острой фазы, который легко измеряется и может быть маркером неблагоприятных последствий болезни у лиц, инфицированных SARS-CoV-2 [23].
Прокальцитонин целесообразно использовать для выявления лиц с бактериальными коинфекциями, которым может потребоваться специфическая антибиотикотерапия, и прогноз для которых может быть менее благоприятен [24].
Было изучено множество дополнительных биомаркеров воспаления, в результате чего выявлена их связь с неблагоприятными исходами инфекции SARS-CoV-2. Среди них интерлейкин-6 (IL-6), интерферон гамма-индуцированный протеин-10, моноцитарный хемотаксический протеин-3 и пресепсин [25—27]. Однако, учитывая, что исследование подобных биомаркеров не так часто выполняется в лаборатории, а также в отсутствие достоверных данных о том, имеют ли они большую клиническую значимость, чем уже доказанная при измерении более стандартных маркеров воспаления, мы не рекомендуем в настоящее время их рутинное измерение из-за нехватки данных о клинической значимости.
Сердечно-сосудистые биомаркеры
Известно, что COVID-19 может привести к системному поражению, и довольно часто у пациентов с SARS-CoV-2 в процесс может вовлекаться сердце как результат прямого цитопатического действия, цитокинового шторма, ишемии или обострения предшествующих заболеваний сердца [28, 29].
В нескольких исследованиях показано, что у пациентов с более тяжелым течением заболевания тропонины выше, чем у пациентов с более мягким течением [30—32]. Американский колледж кардиологов (ACC) отмечает, что повышенные уровни сердечных тропонинов и NT-proBNP не обязательно указывают на острый коронарный синдром или сердечную недостаточность, и их необходимо правильно интерпретировать в существующем клиничесом контексте, с учетом основных данных пациента [33]
Повышенный уровень тропонина при COVID-19, вероятно, отражает острое повреждение миокарда, спровоцированное, скорее, вирусом или иммунным ответом хозяина, чем инфарктом миокарда из-за отрыва атеросклеротической бляшки [28]. На данный момент известно, что существует связь между повышенным тропонином и нежелательными исходами у пациентов с COVID-19 [34]. Похожие соотношения также наблюдались для других сердечных биомаркеров, включая КФК-МВ, миоглобин и натрийуретический пептид [35], хотя эти аналиты могут не добавлять клиническую значимость к результату тропонинов.
Биомаркеры повреждения систем органов
COVID-19 может быть ассоциирован с повреждением печени в течение болезни и лечения у пациентов как с диагностированными ранее, так и недиагностированными заболеваниями печени. Повышенные уровни аспартатаминотрансферазы (АСТ), аланинаминотрансферазы (АЛТ) и билирубина и низкие уровни концентрации альбумина и преальбумина связаны с плохим исходом [36—38]. Также некоторые препараты, используемые при лечении COVID-19, ассоциированы с повышением уровней биомаркеров печени [39—41]. По этой причине как минимум рекомендуется мониторинг АЛТ, билирубина и альбумина на протяжении лечения пациентов гепатотоксичными препаратами и пациентов, у которых заболевания печени были диагностированы ранее.
Повреждение почек — относительно частое осложнение у пациентов с COVID-19, особенно при тяжелом течении заболевания. Повышение уровня креатинина и мочевины ассоциировано с нежелательным клиническим исходом [3, 5].
Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) — неспецифический маркер повреждения тканей. Так как он находится во множестве различных тканей, ЛДГ остается одним из постоянно повышенных маркеров у пациентов с более высоким риском возникновения нежелательных исходов [3, 5, 21].
Параметры газов крови
Ухудшение состояния при SARS-CoV-2 ассоциировано с гипоксемией и метаболическим ацидозом [42], который может развиться в острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС).
Соответственно основную роль в мониторинге пациентов с ухудшением состояния играет измерение газов артериальной крови, в особенности pH, pO2, pCO2, HCO3–, и лактата [43]. Мониторинг газов артериальной крови считается рутинным для мониторинга пациентов в критическом состоянии независимо от его причины. Дополнительный бонус измерений на газовом анализаторе — быстрая оценка электролитного статуса, который обычно находится вне нормы у тяжелых пациентов [44].
Рекомендация [B2]:
— ключевые биохимические тесты для мониторинга пациентов с COVID-19 представлены в табл. 2.
Таблица 2. Рекомендуемые биохимические тесты у пациентов с инфекцией COVID-19
Тест |
Результаты |
Клиническое применение |
Газы артериальной крови |
Разные уровни |
Для выявления и мониторинга гипоксемии и метаболического ацидоза, связанных с тяжелой инфекцией |
СРБ |
Повышен |
Ассоциирован с худшим клиническим исходом |
Ферритин |
Повышен |
Ассоциирован с худшим клиническим исходом |
СОЭ |
Повышен |
Альтернатива СРБ/ферритину в условиях ограниченных ресурсов |
Прокальцитонин |
Повышен |
Ассоциирован со вторичной бактериальной инфекцией |
Тропонин |
Повышен |
Ассоциирован с повреждением сердца, вызванным COVID-19, и плохим прогнозом |
АЛТ, билирубин |
Повышен |
Подлежат наблюдению у пациентов, получающих препараты, о которых известно, что они влияют на функцию печени (например, лопинавир/ритонавир) |
Альбумин |
Снижен |
Отражает острое воспалительное состояние и/или нарушение синтетической функции печени |
Креатинтн, мочевина |
Повышен |
Ассоциирован с худшим прогнозом |
ЛДГ |
Повышен |
Ассоциирован с худшим клиническим исходом |
IL-6, ИП-10, моноцитарный хемотаксический белок-3, пресепсин |
Повышен |
Только для исследовательских целей. Связаны с плохим клиническим прогнозом (если доступен валидированный анализ) |
Примечание. СРБ — C-реактивный белок; СОЭ — скорость оседания эритроцитов; АЛТ — аланинаминотрансфераза; ЛДГ — лактатдегидрогеназа
[B3] Лабораторные тесты, необходимые в педиатрической практике при SARS-CoV-2-инфекции
В отличие от взрослых инфекция SARS-CoV-2 у детей, как правило, протекает в более легкой форме, так как если имеются отклонения лабораторных показателей, они обычно не так велики, как в случаях со взрослыми.
Например, у детей реже встречаются ненормальные уровни лейкоцитов, однако в некоторых случаях было зарегистрировано повышение уровней биомаркеров воспаления (СРБ, прокальцитонина, IL-6) и D-димера [45, 46]. В литературе на данный момент недостаточно данных о связи между повышенной концентрацией биомаркеров и тяжестью заболевания у детей, но есть предположения, что существует связь между концентрацией СРБ и подтвержденной методами лучевой диагностики пневмонией (например, компьютерная томография) [46].
Ряд случаев в педиатрии выделяют в мультисистемный воспалительный синдром у детей (MIS-C), который характеризуется гипервоспалением, прогрессирующим до тяжелого поражения органов и полиорганной недостаточности, что не не имеет больших отличий от подобной воспалительной реакции, наблюдаемой у некоторых взрослых. Диагностическими критериями MIS-C принято считать в том числе повышенный уровень воспалительных биомаркеров [47]. Что касается нарушения лабораторных показателей, у детей с MIS-C они схожи с часто наблюдаемыми у взрослых: лимфопения, повышение уровней провоспалительных биомаркеров, D-димера, тропонина и натрийуретического пептида [45, 48, 49].
Рекомендация [B3]: лабораторное тестирование, необходимое при инфекции SARS-CoV-2 в педиатрии.
— Исследование гематологических и биохимических маркеров не имеет большого значения при бессимптомном течении болезни у детей.
— Заболевшим, у которых наблюдаются клинические признаки инфекции, может быть целесообразным проведение общего анализа крови и измерение уровней маркеров воспаления (например, СРБ и/или ферритин), а также D-димера.
— Учитывая высокую вероятность коинфекции с другими бактериальными патогенами у детей [56], может быть оправданным измерение уровня прокальцитонина.
[B4] роль шкалы клинического риска в диагностике или прогнозе COVID-19
Учитывая, что существует связь между повышением уровней биомаркеров и тяжести заболевания, лабораторные тесты включены в алгоритмы оценки клинического риска, разработанные как для диагностики инфекции SARS-CoV-2, так и для идентификации пациентов с высоким риском неблагоприятного течения заболевания [50—52].
Шкала оценки клинического состояния — это шкала клинического риска, по которой определяется вероятность инфицирования SARS-CoV-2 у симптоматических пациентов, поступающих в реанимационные отделения [52]. Оценка включает восемь параметров, пять из которых представлены результатами лабораторных исследований (абсолютные значения нейтрофилов, лимфоцитов, СРБ, ферритин, ЛДГ). Оценка по шкале <4 баллов составила 96% чувствительность для исключения инфекции SARS-CoV-2 с использованием ОТ-ПЦР как золотого стандарта диагностики.
Эта модель была разработана с использованием лабораторных данных 375 пациентов из трех больниц, в которые поступали пациенты с симптомами респираторных заболеваний или с подозрением на инфекцию COVID-19, и валидирована в Нидерландах как независимое мультицентровое исследование 592 пациентов [52].
Данные другого исследования шкалы в США показало более низкую чувствительность (82 по сравнению с 96%) и меньшую площадь под ROC-кривой (0,74 по сравнению с 0,91), чем в оригинальной когорте исследования, проводившегося в Нидерландах [50]. Другое исследование было выполнено с использованием модели машинного обучения в госпитале Метрополитен в Нью-Йорке на пике волны SARS-CoV-2. Исследование основано на объединении данных демографии пациентов (пол, возраст, раса) и 27 рутинных лабораторных тестов для попытки прогнозирования статуса инфекции SARS-CoV-2.
Диагностическая точность модели оценивалась в сравнении с РНК вируса, определенной при помощи ОТ-ПЦР в качестве референтной методики. Площадь под кривой составила 0,854 (95% ДИ: 0,829—0,878) на обучающей выборке и 0,838 на независимой выборке валидации [51].
Также шкала клинического риска была разработана для выявления пациентов, с более высокой вероятностью тяжелого течения заболевания.
К примеру, в одной из подобных шкал (COVID-GRAM) используется 3 лабораторных параметра (соотношение нейтрофилов и лимфоцитов, ЛДГ, прямой билирубин) и 7 клинических или радиологических параметров для расчета вероятности тяжелого течения заболевания [53].
Основным ограничением этих оценок клинического риска (и, по сути, большей части тестов для обнаружения инфекции SARS-CoV-2) служит тот факт, что они по-разному работают в зависимости от географического местонахождения и локальной распространенности заболевания, или разница в референтных стандартах, которые использовались при оценке тестов. Систематический обзор оценки клинических шкал SARS-CoV-2 показал высокий риск смещения в методологии моделей этих исследований [54].
Некоторые тесты, использованные в шкалах клинического риска, не стандартизированы. Поэтому мы рекомендуем проявлять осторожность при использовании порогового значения, разработанного в одном медицинском учреждении на одном анализаторе, по сравнению с порогом отсечки, полученном при проведении исследования в разных учреждениях с использованием тест-систем разных производителей. Лаборатории должны хорошо разрабатывать дизайн внутрилабораторной верификации тест-систем или алгоритмов тестирования, включая балльную оценку диагностического или клинического риска для менеджмента SARS-CoV-2 в условиях пандемии.
Рекомендация [B4]: роль баллов клинического риска в диагностике или прогнозе COVID-19.
— До тех пор, пока шкалы клинического риска не будут валидированы в больших независимых группах населения, в которых будут использоваться эти тесты, мы не рекомендуем использовать алгоритмы клинического риска для диагностики или стратификации пациентов с COVID-19.
C. Интерпретация теста и ограничения
[C1] Особенности интерпретации теста
Ни один биохимический или гематологический тест не может предоставить адекватную оценку диагноза или исхода инфекции SARS-CoV-2. Ни один из тестов, описанных в этом разделе, не является специфичным для инфекции SARS-CoV-2 или ее прогрессирования. Скорее, следует рассматривать результаты группы тестов в контексте клинической картины пациента. Только так возможно получить полезную информацию для клинического ведения больных с COVID-19.
Важно подчеркнуть, что некоторые различия между лабораторными результатами у пациентов с тяжелым и нетяжелым течением заболевания могут быть незначительными. Например, в одном метаанализе средневзвешенная разница в результатах АЛТ между нетяжелыми и тяжелыми пациентами составила всего 8 Ед/л [3]. Однако, этот результат статистически значим и был воспроизведен в других исследованиях. Основываясь на этих данных мы рекомендуем внимательно изучать результаты исследований с учетом общей клинической картины, чтобы выявить значимость небольших отклонений от референтного интервала. Хотя большинство изменений может быть не очень информативным вначале, возможно, произойдут более значимые изменения при длительном мониторинге, учитывая, что внутрииндивидуальная вариабельность лабораторных параметров ниже, чем межиндивидуальная.
Рекомендация [C1]: рекомендации по интерпретации исследований.
— Ни один тест не следует рассматривать в отдельности от других. Следует рассматривать группы тестов в контексте клинической картины пациента.
— При интерпретации результатов следует учитывать биологическую и аналитическую вариации, влияющих на выполнение теста.
[C2] Текущие ограничения биохимического/гематологического мониторинга пациентов с COVID-19
Поскольку COVID-19 — новое заболевание, существуют постоянные трудности с переносом данных литературы на текущую клиническую практику. При написании этого временного руководства мы попытались включить информацию, воспроизведенную в нескольких исследованиях, чтобы повысить достоверность наших рекомендаций. Тем не менее большинство упомянутых исследований не свободно от ограничений, в том числе небольших размеров выборки, исследований, проведенных в одной медицинской организации (или стране), сдвига выборки популяции, значительной неоднородности исследований, включенных в опубликованные метаанализы, и использования различных конечных точек тяжести заболевания.
Кроме того, большая часть опубликованных исследований не включает информацию об аналитических методах, используемых для тестирования. Например, большое разнообразие подходов, используемое для измерения и выдачи результата D-димера, создает трудности при попытке оценить ожидаемые изменения концентрации D-димера у пациентов с COVID-19 [55].
Рекомендация [C2]: Текущие ограничения биохимического/гематологического мониторинга пациентов с COVID-19.
— Мы призываем к осторожности при внедрении результатов исследований в местную лабораторную практику, особенно при переносе пороговых значений.
Финансирование исследований: не заявлено.
Вклад авторов: Все авторы приняли на себя ответственность за содержание этой рукописи и одобрили ее отправку.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
*Представлен перевод статьи: «Thompson S, Bohn M, Mancini N, Loh T, Wang C, Grimmler M, Yuen K, Mueller R, Koch D, Sethi S, Rawlinson W, Clementi M, Erasmus R, Leportier M, Kwon G, Menezes M, Patru M, Gramegna M, Singh K, Najjar O, Ferrari M, Lippi G, Adeli K, Horvath A, the IFCC Taskforce on COVID-19. “IFCC Interim Guidelines on Biochemical/Hematological Monitoring of COVID-19 Patients”. Clinical Chemistry and Laboratory Medicine (CCLM), Published by De Gruyter, 2020;58(12): 2009-2016. https://doi.org/10.1515/cclm-2020-1414», с разрешения издательства «De Gruyter». Издательство «De Gruyter» не несет ответственности за точность перевода.
Перевод: О.С. Плеханова, М.О. Долгалева, под ред. А.В. Мошкина