ISSN 2412-4036 (print)
ISSN 2713-1823 (online)

Prognostic value of serum biomarkers in case of chronic hepatitis C

Tereshkin N.A., Makashova V.V., Ponezheva Zh.B., Omarova Kh.G., Muzyka A.D., Gorelov A.V.

1) Central Research Institute of Epidemiology of Rospotrebnadzor, Moscow; 2) I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia (Sechenov University); 3) Russian University of Medicine of the Ministry of Healthcare of Russia, Moscow
Abstract. Despite the existence of direct-acting antiviral drugs, a significant proportion of patients with chronic hepatitis C (CHC) don’t receive necessary treatment. This leads to the development of liver cirrhosis (LC). Therefore, practical healthcare service is faced with the task of searching for early biomarkers of fibrogenesis.
The aim: to assess the prognostic value of biomarkers in the development of LC as a result of CHC.
Material and methods. 107 patients, including 66 with CHC and 41 with LC as a result of CHC were involved in the study. Osteopontin (OPN) and hepatocyte growth factor (HGF) were determined in the blood serum by enzyme immunoassay methodic. The stage of liver fibrosis (F) was detected using fibroelastometry on FibroScan medicine. To assess the diagnostic significance of fibrosis biomarkers in predicting the development of LC, the ROC curves analysis method was used.
Results. In patients with F0–F1, median of OPN concentration was 12.5 ng/ml, while in patients with F3–F4 it was 31.25 ng/ml (p = 0.004). In patients with F0–F1, median of HGF level was 441 pg/ml, while in patients with F3–F4 it was 1200 pg/ml (p < 0.001). Correlation of liver tissue stiffness indexes with OPN concentration showed a direct relationship of noticeable tightness, while with the HGF level it showed a direct relationship of high tightness (ρ = 0.716; p = 0.009). Threshold level of OPN in the cut-off point was 23 ng/ml, while for HGF it was 935 pg/ml. Sensitivity and specificity of OPN model were 88.2 and 82.8%, HGF – 75 and 88%, respectively.
Conclusion. With the development of liver cirrhosis, there is an increase in both OPN and HGF concentration. The level of OPN significantly correlates with the stage of fibrosis. A direct relationship of high tightness was fixed between the level of HGF and stiffness of the liver tissue. Sensitivity and specificity of biomarkers were estimated as excellent, since the areas under the curves were more than 0.8. Obtained results indicate the possibility of using OPN and HGF as biomarkers of progressive liver fibrosis and cirrhosis in the outcome of chronic hepatitis C.

Keywords

biomarkers
chronic hepatitis C
fibrosis
liver cirrhosis
osteopontin
hepatocyte growth factor

ВВЕДЕНИЕ

Глобальная распространенность инфекции, вызванной вирусом гепатита С (ВГС), оценивается в 1%, что соответствует примерно 71,1 млн человек в мире [1].

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), примерно у 70% людей после инфицирования этим вирусом происходит хронизация процесса [2]. У пациентов с хроническим гепатитом С (ХГС) в течение следующих 20 лет с вероятностью от 15 до 30% фиброз трансформируется в цирроз печени (ЦП), что является фактором риска развития гепатоцеллюлярной карциномы (ГЦК). При этом риск не устраняется даже после достижения устойчивого вирусологического ответа [2, 3].

В связи с этим в 2016 г. ВОЗ представила глобальную цель – ликвидировать к 2030 г. вирусный гепатит C как серьезную угрозу общественному здравоохранению. В соответствии с этим были определены следующие задачи по элиминации ВГС: снижение заболеваемости новыми хроническими формами инфекции на 90%, уменьшение уровня смертности на 65% и лечение более 80% пациентов [4].

В настоящее время ХГС излечим с помощью препаратов прямого противовирусного действия (ПППД). Следовательно, обеспечение доступа к ПППД для всех больных – необходимая предпосылка для достижения цели ВОЗ. Однако в 2019 г. только у 21% пациентов был установлен диагноз, и лишь 13% от числа всех больных получили необходимое лечение [5, 6]. Кроме того, нередко бывает сложно диагностировать ЦП из-за отсутствия возможностей для визуализации и пункционной биопсии печени, особенно в амбулаторных условиях. Пациенты направляются в стационарные учреждения, из-за чего часто упускается момент для раннего начала лечения, а также возникают логистические и транспортные расходы. Следовательно, использование неинвазивных методов для оценки и прогнозирования развития фиброза и ЦП у пациентов с ХГС является актуальным вопросом [7].

Ключевой этап развития фиброза и ЦП – активация звездчатых клеток печени (ЗКП), которая происходит при гибели гепатоцитов и развитии воспаления. ЗКП трансдифференцируются в миофибробласты, продуцирующие компоненты внеклеточного матрикса (например, коллаген и альфа-актин гладких мышц) [8, 9]. Хронизация приводит к дальнейшей потере паренхимы печени вследствие некроза, воспаления и фиброгенеза. Происходит цирротическая трансформация печени. Гистопатологически этот процесс характеризуется диффузной узловой регенерацией, образованием соединительнотканных перегородок и ремоделированием сосудов. Все это вызывает повышение сопротивления портальному кровотоку и прогрессирование портальной гипертензии [10].

Активация ЗКП представляет собой сложный процесс, управляемый различными факторами, цитокинами и хемокинами, которые, в свою очередь, регулируются множеством молекулярных сигнальных путей [7]. Следовательно, данные биологически активные вещества и молекулы могут служить потенциальными биомаркерами прогрессирующего фиброза и ЦП.

Установлено, что белок остеопонтин (ОПН) играет решающую роль при развитии фиброза печени, поскольку активирует ЗКП и индуцирует отложение коллагена I типа во внеклеточном матриксе [11]. Также показано, что концентрация ОПН в плазме является предиктором развития фиброза при различных заболеваниях печени и достоверно коррелирует со стадией фиброза, печеночной недостаточностью, портальной гипертензией и наличием ГЦК [12].

Одновременно с гибелью гепатоцитов при прогрессирующем фиброзе происходит и их регенерация. Доказано, что фактор роста гепатоцитов (ФРГ, англ. Hepatocyte Growth Factor – HGF) уменьшает проявления хронического воспаления и фиброза, а также имеет большое значение в предотвращении фиброза и апоптоза клеток. ФРГ – мощный ингибитор активации ЗКП [8, 13].

Вышеизложенное демонстрирует, что ОПН и ФРГ могут выступать биомаркерами прогрессирующего фиброза и ЦП.

Цель исследования – оценить прогностическое значение биомаркеров (ОПН и ФРГ) при развитии ЦП в исходе ХГС.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В исследование были включены 107 пациентов, из них 66 (61,7%) с ХГС и 41 с ЦП в исходе ХГС (38,3%). Больные находились под наблюдением в 2021–2024 гг. в клиническом отделе ФБУН «Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии» Роспотребнадзора (ЦНИИЭ), а также в ГБУЗ г. Москвы «Инфек­ционная клиническая больница № 2 Департамента здравоохранения города Москвы» и соответствовали следующим критериям включения:

  • подтвержденный диагноз ХГС (наличие маркеров HCV-инфекции, определенных методом иммуноферментного анализа, и РНК HCV, выявленных с помощью полимеразной цепной реакции);
  • возраст от 18 до 75 лет;
  • отсутствие других заболеваний печени (в том числе вирусных и онкологических);
  • отсутствие ВИЧ-инфекции;
  • неиспользование пациентами внутривенных психоактивных веществ за 6 мес. до включения в исследование;
  • информированное согласие на участие в исследовании.

Пациенты, не соответствовавшие указанным критериям, исключались из исследования.

Содержание биомаркеров в сыворотке было определено у 69 пациентов.

Было проведено клинико-эпидемиологическое обследование пациентов и их историй болезни. Всем участникам исследования выполнялось комплексное лабораторно-инструментальное обследование в соответствии со стандартом медицинской помощи взрослым при ХГС. Дополнительно у пациентов проводился забор венозной крови (10 мл) для исследования биологических маркеров ОПН и ФРГ методом иммуноферментного анализа (ИФА). Биологический материал доставлялся в лабораторию вирусных гепатитов ЦНИИЭ с соблюдением холодовой цепи и требований биологической безопасности.

Стадия фиброза печени оценивалась методом фиброэластометрии с использованием аппарата Fibroscan 502 Touch. Жесткость ткани печени измеряли в килопаскалях (кПа). Результат измерения жесткости печени соответствовал стадии фиброза (F) по шкале METAVIR следующим образом: менее 7,0 кПа – F0–F1 (признаки фиброза отсутствуют или слабовыраженный, очаговый фиброз); 7,1– 9,9 кПа – F2 (умеренный фиброз); 10,0– 13,9 кПа – F3 (выраженный фиброз); ≥ 14,0 кПа – F4 (тяжелый диффузный фиброз, ЦП). Для проведения корреляционного анализа между содержанием биомаркеров и стадией фиброза печени пациенты были разделены на две группы:

  • пациенты со слабовыраженным и умеренным фиброзом (F0–F1);
  • пациенты с выраженным фиброзом и ЦП (F3– F4).

Фиброз стадии F2 был выявлен у 1 пациента, который был исключен из исследования.

Накопление и систематизацию медицинских данных пациентов осуществляли с использованием электронных таблиц программы Microsoft Excel 2019.

Статистический анализ выполнялся с помощью программы StatTech v. 4.1.7 (разработчик – ООО «Статтех», Россия). Категориальные данные описывались с указанием абсолютных значений (n) и процентных долей. Количественные данные проверялись на предмет соответствия нормальному распределению посредством критерия Колмогорова – Смирнова (так как число пациентов превышало 50). Поскольку распределение количественных переменных отличалось от нормального, они описывались через медиану (Me) и нижний и верхний квартили [Q1–Q3]. Для сравнения двух групп по количественному показателю использовался U-критерий Манна – Уитни. Направление и сила корреляционной связи между двумя количественными показателями оценивались с помощью теста ранговой корреляции Спирмена (ρ). Для оценки диагностической значимости биомаркеров фиброза при прогнозировании развития ЦП применялся метод анализа ROC-кривых. Если площадь под ROC-кривой была ≤ 0,5, это означало, что биомаркер не способен прогнозировать развитие ЦП в исходе ХГС. Площадь в диапазоне от 0,7 до 0,8 соответствовала приемлемой, от 0,8 до 0,9 – отличной, а более 0,9 – выдающейся прогностической возможности (Mandrekar, 2010). Разделяющее значение в точке cut-off определялись по наивысшему значению индекса Юдена. Различия считались статистически значимыми при p < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Среди 69 пациентов, у которых были определены биомаркеры, диагноз ХГС до начала лечения был поставлен в 40 (58%), ЦП в исходе ХГС – в 29 (42%) случаев.

Больных разделили на группы в зависимости от стадии фиброза следующим образом:

  • 1-я группа – с фиброзом печени F0–F1 (n = 32);
  • 2-я группа – с фиброзом F3–F4 (n = 37, из них у 8 – F3).

Медиана возраста пациентов 1-й группы составила 45 лет [42–51], 2-й группы – 48 лет [43–59]; это различие было статистически незначимо (p = 0,098). В обеих группах преобладали мужчины.

При анализе содержания ОПН в зависимости от стадии фиброза были установлены статистически значимые различия: у больных с фиброзом F0–F1 медиана содержания ОПН равнялась 12,5 [7,88– 19,38] нг/мл, у больных с фиброзом F3–F4 – 31,25 [22,25–53,12] нг/мл (p = 0,004). Аналогичная картина наблюдалась и при анализе содержания ФРГ: у пациентов с фиброзом F0–F1 медиана этого показателя составила 441 [309,75– 533,5] пг/мл, у пациентов с фиброзом F3–F4 – 1200 [677–2229,5] пг/мл (p < 0,001; табл. 1).

31-1.jpg (89 KB)

Нами был выполнен корреляционный анализ взаимосвязи маркеров фиброза и жесткости ткани печени (кПа), установленной методом фиброэластометрии. При оценке связи жесткости ткани печени и содержания ОПН была обнаружена прямая связь заметной тесноты (ρ = 0,587), однако данные не были достоверными (p = 0,126). При оценке связи жесткости ткани печени и содержания ФРГ мы выявили прямую связь высокой тесноты (ρ = 0,716), при этом данные были достоверными (p = 0,006).

С целью определения пороговых значений биомаркеров, при которых прогнозировалось развитие ЦП в исходе ХГС, были построены ROC-кривые. Площадь под полученной ROC-кривой содержания ОПН при прогнозировании ЦП была равна 0,822 ± 0,069 (95% доверительный интервал (ДИ): 0,686–0,957, p < 0,001).

Пороговое значение ОПН в точке cut-off было определено как 23 нг/мл. Повышенный риск формирования ЦП прогнозировали при значении ОПН выше этой величины или равном ей. Чувствительность модели составила 88,2%, специ­фичность – 82,8% (табл. 2).

Площадь под кривой для содержания ФРГ при прогнозировании ЦП равнялась 0,850 ± 0,057 (95% ДИ: 0,739–0,961; p < 0,001).

Пороговое значение этого фактора определено как 935 пг/мл. При содержании ФРГ, равном ему или выше, был отмечен повышенный риск формирования ЦП в исходе ХГС. Чувствительность и специфичность модели составили 75,0 и 88,0% соответственно (табл. 3).

32-1.jpg (62 KB)

ОБСУЖДЕНИЕ

Полученные данные демонстрируют, что при прогрессирующем фиброзе у пациентов с ХГС достоверно происходит нарастание уровня ОПН в 2,45 раза. Это, вероятнее всего, отражает процесс гибели гепатоцитов и развития фиброза.

При этом нами были установлены статистически значимые различия между уровнями сывороточного ОПН и стадией фиброза печени по шкале METAVIR, определенной методом эластометрии, что отражает именно прогрессирование процесса и развитие цирротической трансформации. Этот факт показывает взаимосвязь между активацией звездчатых клеток печени и экспрессией ОПН в тканях печени во время фиброгенеза.

Наши данные совпадают с результатами более ранних исследований. Так, в работе Huang W. et al. показаны значительные различия в средних уровнях ОПН в плазме у пациентов с выраженным и легким фиброзом (4,29 ± 1,01 против 2,15 ± 0,63 нг/мл соответственно; p < 0,001). Также была отмечена корреляция между содержанием ОПН в плазме, тяжестью фиброза печени и показателем индекса гистологической активности [14].

В работе Matsue Y. et al. было продемонстрировано, что уровень сывороточного ОПН отражает степень фиброза печени и может использоваться как биомаркер для оценки стадии фиброза у пациентов с ВГС. Согласно результатам этого исследования, содержание ОПН в сыворотке заметно увеличивалось от F0 к F4 стадии фиброза, при этом различия оказались значимыми (p < 0,001) при сравнении всех групп пациентов (имевших разные стадии фиброза) [15].

Таким образом, наши данные подтверждают прогностические возможности ОПН как раннего маркера развития ЦП в исходе ХГС.

Показатели ФРГ также нарастают на фоне прогрессирования фиброза и развития цирроза, при этом происходит достоверное увеличение этого белка в 2,72 раза. Установлена значимая прямая связь высокой тесноты между содержанием ФРГ и жесткостью ткани печени. С наибольшей вероятностью это свидетельствует об усилении процессов фиброгенеза.

Проведенный нами анализ ROC-кривой для ОПН и ФРГ свидетельствует, что сывороточные биомаркеры могут служить прогностическими маркерами у пациентов с ВГС, так как площади под кривой были более 0,8.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При прогрессировании фиброза и развитии ЦП нарастают уровни ОПН и ФРГ в сыворотке крови. При этом значения ОПН достоверно коррелируют со степенью фиброза. Полученные результаты демонстрируют возможность использования ОПН и ФРГ в качестве биомаркеров прогрессирующего фиброза и ЦП в исходе ХГС. Однако для получения более достоверных результатов необходимо применять несколько биомаркеров фиброза. В связи с этим требуется продолжить поиск других молекул, отражающих фиброгенез, оценить их прогностическую и диагностическую значимость. Это позволит пациентам начать лечение как можно раньше, что увеличит продолжительность и качество их жизни.

Ограничения исследования

С учетом многообразия функций ОПН и ФРГ их уровни в сыворотке крови могут отражать фиброз других органов (не только печени), а также другие патологические процессы: регенерацию, иммунный ответ, воспаление и др. Поэтому при анализе данных показателей необходимо учитывать сопутствующую патологию, что планируется исследовать в дальнейшей работе.

Благодарности

Авторы выражают благодарность Станиславу Николаевичу Кузину, д. м. н., профессору, заведующему лабораторией вирусных гепатитов ФБУН «Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии» Роспотребнадзора, и его сотрудникам за помощь в проведении лабораторных исследований.

References

1. Bojanic K., Bogojevic M.S., Vukadin S. et al. Noninvasive fibrosis assessment in chronic hepatitis C infection: An update. J Clin Trans Hepatol. 2023; 11(5): 1228–38.

https://doi.org/10.14218/JCTH.2022.00365. PMID: 37577224. PMCID: PMC10412701.

2. World Health Organization. Hepatitis C. URL: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/hepatitis-c (date of access – 28.08.2024).

3. Hsu C.C., Gopalakrishna H., Mironova M. et al. Risk of hepatocellular carcinoma after spontaneous clearance of hepatitis C virus and in noncirrhosis chronic hepatitis C patients with sustained virological response: A systematic review. Clin Infect Dis. 2023; 77(Suppl 3): S245–S256.

https://doi.org/10.1093/cid/ciad380. PMID: 37579210. PMCID: PMC10425144.

4. World Health Organization. Global health sector strategy on viral hepatitis 2016–2021. URL: http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/246177/1/WHO-HIV-2016.06-eng.pdf (date of access – 28.08.2024).

5. Antoniou T., Pritlove C., Shearer D. et al. Accessing hepatitis C direct acting antivirals among people living with hepatitis C: A qualitative study. Int J Equity Health. 2023; 22(1): 112.

https://doi.org/10.1186/s12939-023-01924-4. PMID: 37280588. PMCID: PMC10243011.

6. World Health Organization. Global Progress Report on HIV, Viral Hepatitis and Sexually Transmitted Infections, 2021. URL: https://www.who.int/publications/i/item/9789240027077 (date of access – 28.08.2024).

7. Suan M.A.M., Chan H.K., Sem X. et al. Diagnostic performance of two non-invasive biomarkers used individually and in sequential combination for cirrhosis associated with hepatitis C virus infection. Sci Rep. 2022; 12(1): 20153.

https://doi.org/10.1038/s41598-022-24612-9. PMID: 36418369. PMCID: PMC9684447.

8. Zhang C.Y., Liu S., Yang M. Treatment of liver fibrosis: Past, current, and future. World J Hepatol. 2023; 15(6): 755–74.

https://doi.org/10.4254/wjh.v15.i6.755. PMID: 37397931. PMCID: PMC10308286.

9. Gharbia S., Nazarie S.R., Dinescu S. et al. Adipose-derived stem cells (ADSCs) supplemented with hepatocyte growth factor (HGF) attenuate hepatic stellate cell activation and liver fibrosis by inhibiting the TGF-β/Smad signaling pathway in chemical-induced liver fibrosis associated with diabetes. Cells. 2022; 11(21): 3338.

https://doi.org/10.3390/cells11213338. PMID: 36359733. PMCID: PMC9653841.

10. Geng A., Flint E., Bernsmeier C. Plasticity of monocytes and macrophages in cirrhosis of the liver. Front Netw Physiol. 2022; 2: 937739.

https://doi.org/10.3389/fnetp.2022.937739. PMID: 36926073. PMCID: PMC10013015.

11. Song Z., Chen W., Athavale D. et al. Osteopontin takes center stage in chronic liver disease. Hepatology. 2021; 73(4): 1594–608.

https://doi.org/10.1002/hep.31582. PMID: 32986864. PMCID: PMC8106357.

12. Bruha R., Vitek L., Smid V. Osteopontin – A potential biomarker of advanced liver disease. Ann Hepatol. 2020; 19(4): 344–52.

https://doi.org/10.1016/j.aohep.2020.01.001. PMID: 32005637.

13. Marquez-Coello M., Arizcorreta A., Rodríguez-Pardo M. et al. Modifications of liver stiffness and CXCL4, TGF-β1 and HGF are similar in HCV- and HIV/HCV-infected patients after DAAs. Sci Rep. 2021; 11(1): 9824.

https://doi.org/10.1038/s41598-021-89370-6. PMID: 33972651. PMCID: PMC8110591.

14. Huang W., Zhu G., Huang M. et al. Plasma osteopontin concentration correlates with the severity of hepatic fibrosis and inflammation in HCV-infected subjects. Clin Chim Acta. 2010; 411(9–10): 675–78.

https://doi.org/10.1016/j.cca.2010.01.029. PMID: 20138033.

15. Matsue Y., Tsutsumi M., Hayashi N. et al. Serum osteopontin predicts degree of hepatic fibrosis and serves as a biomarker in patients with hepatitis C virus infection. PLoS One. 2015; 10(3): e0118744.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0118744. PMID: 25760884. PMCID: PMC4356538.

About the Authors

Nikita A. Tereshkin, MD, postgraduate student of Central Research Institute of Epidemiology of Rospotrebnadzor. Address: 111123, Moscow, 3A Novogireevskaya St.
E-mail: nteryoshkin@gmail.com
ORСID: https://orcid.org/0009-0002-3541-4150
Vera V. Makashova, MD, Dr. Sci. (Medicine), professor, leading researcher at the Clinical Department of infectious pathology, Central Research Institute of Epidemiology of Rospotrebnadzor. Address: 111123, Moscow, 3A Novogireevskaya St.
E-mail: veramakashova@yandex.ru
ORСID: https://orcid.org/0000-0002-0982-3527
Zhanna B. Ponezheva, MD, Dr. Sci. (Medicine), head of the Clinical Department of infectious pathology, Central Research Institute of Epidemiology of Rospotrebnadzor. Address: 111123, Moscow, 3A Novogireevskaya St.
E-mail: doktorim@mail.ru
ORСID: http://orcid.org/0000-0002-6539-4878
Khadizhat G. Omarova, MD, PhD (Medicine), head of the Department of clinical research, Central Research Institute of Epidemiology of Rospotrebnadzor. Address: 111123, Moscow, 3A Novogireevskaya St.
E-mail: omarova71@inbox.ru
ORСID: http://orcid.org/0000-0002-9682-2230
Anna D. Muzyka, MD, PhD (Medicine), senior researcher at the Clinical Department of infectious pathology, Central Research Institute of Epidemiology of Rospotrebnadzor. Address: 111123, Moscow, 3A Novogireevskaya St.
E-mail: Amyzika@cmd.su
ORСID: https://orcid.org/0000-0002-2269-2533
Alexander V. Gorelov, MD, academician of RAS, Dr. Sci. (Medicine), professor, deputy director for science of Central Research Institute of Epidemiology of Rospotrebnadzor, professor of the Department of childhood diseases of I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia (Sechenov University), head of the Department of infectious diseases and epidemiology of Russian University of Medicine of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 111123, Moscow, 3A Novogireevskaya St.
E-mail: zdn@cmd.su
ORCID: http://orcid.org/0000-0001-9257-0171

Similar Articles