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

Prediction of the complicated course of acute myocardial infarction in patients with chronic obstructive pulmonary disease

Kespleri E.V., Akhmineeva A.Kh., Polunina O.S., Polunina E.A., Prokofieva T.V.

Astrakhan State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia
Abstract. The aim of the study was to predict the development of a complicated course of myocardial infarction (MI) (the likelihood of developing complications – pulmonary edema and cardiogenic shock) in patients with concomitant chronic obstructive pulmonary disease (COPD).
Material and methods. The study involved 60 male patients hospitalized with a diagnosis of acute MI with COPD. Determination of the Klotho protein level (ng/ml) in plasma samples was carried out by enzyme-linked immunosorbent assay using a commercial test system «Klotho (KL)». For each predictor of the multiple logistic regression model were calculated: β-coefficient; standard error; Wald test statistics; p – values of probability (statistical significance of the relationship of predictors with the response variable); odds ratio and 95% confidence interval (CI).
Results. The keratinous level of the Clotho protein was established, which was significant for the prognosis of the development of complications (cardiogenic shock, pulmonary edema) of the acute period of MI with COPD, which was 0,185 ng/ml.
Conclusion. The developed algorithm for predicting the development of MI complications in patients with COPD has a high sensitivity and prognostic significance. Information about the expected high risk of complications (cardiogenic shock, pulmonary edema) will help to purposefully select the amount of preventive and therapeutic measures in patients with acute MI with COPD to minimize this risk.

Keywords

myocardial infarction
chronic obstructive pulmonary disease
comorbidity
Clotho protein

Во всем мире ежегодно регистрируются неутешительные темпы роста количества больных хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ), причем пациенты с этим заболеванием занимают лидирующие позиции по наличию отягощенного коморбидного фона [1]. Наиболее часто встречаемой коморбидной патологией являются заболевания сердечно-сосудистой системы [2–5]. Стоит отметить, что в настоящее время основа коморбидной кардиореспираторной патологии рассматривается не просто с точки зрения общих факторов риска, а в контексте сердечно-легочного континуума, основой которого служит хроническое системное воспаление при ХОБЛ [6–8].

Наиболее частой причиной летального исхода у больных ХОБЛ становится острый инфаркт миокарда (ИМ), а развитие осложнений значительно повышает соответствующий риск [9]. На фоне осложненного ИМ больные ХОБЛ также имеют высокий риск развития сердечной недостаточности и аритмий, что, безусловно, способствует прогрессированию самой ХОБЛ [10]. В связи с этим изучение взаимоотягощающих механизмов/факторов и предикторов, лежащих в основе острого ИМ у больных ХОБЛ, по праву считается актуальным направлением современных исследований.

Одним из перспективных предикторов осложненного течения ИМ является белок Клото. Изменение его уровня отражает выраженность воспаления, оксидативного стресса, состояния сосудистого эндотелия, апоптоза [11], а, как известно, именно эти процессы служат основой как ХОБЛ, так и ИМ. Взаимосвязь между изменениями уровня белка Клото и рядом клинико-анамнестических характеристик больных ХОБЛ и ИМ подтверждена результатом широкого спектра исследований [12, 13]. Однако в доступной литературе не представлено исследований по изучению уровня белка Клото у пациентов с коморбидной патологией в форме ИМ на фоне ХОБЛ.

При оценке индивидуального прогноза течения заболеваний многообещающим представляется создание прогностических алгоритмов, учитывающих значимые анамнестические, клинические и лабораторно-инструментальные предикторы [14–16].

Цель исследования – прогнозирование развития осложненного течения ИМ (вероятности развития его осложнений – отека легких и кардиогенного шока) у больных с сопутствующей ХОБЛ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

73-1.jpg (186 KB)Обследовано 60 больных мужского пола, госпитализированных с диагнозом «острый ИМ» на фоне ХОБЛ. Все пациенты были госпитализированы в региональный сосудистый центр Александро-Мариинской областной клинической больницы (Астрахань).

В качестве возможных предикторов осложненного течения ИМ рассматривались возраст, длительность симптомов ишемической болезни сердца (ИБС), наличие стенокардии, артериальной гипертензии (АГ) в анамнезе, сроки госпитализации, выраженность бронхообструкции, длительность ХОБЛ, индекс курения (пачка/лет), количество пораженных коронарных сосудов, уровень белка Клото в плазме крови (табл. 1).

Также в качестве возможных предикторов осложненного течения ИМ рассматривалась подгруппа пациентов с ХОБЛ. В зависимости от степени тяжести симптомов (САТ – тест COPD Assessment Test), выраженности одышки по шкале mMRC (Modified Medical Research Council Dyspnea Scale) и риска обострений ХОБЛ обследуемые в соответствии с классификацией GOLD от 2019 г. были распределены на 4 подгруппы:

  • подгруппа А – больные с невыраженными симптомами и редкими обострениями (n=5; 8%);
  • подгруппа В – с выраженными симптомами и редкими обострениями (n=6; 10%);
  • подгруппа С – с невыраженными симптомами и частыми обострениями (n=22; 37%);
  • подгруппа D – с выраженными симптомами и частыми обострениями (n=27; 45%).

Наряду с этим определялся фенотип ХОБЛ: у 18 пациентов (30%) наблюдался эмфизематозный фенотип заболевания, у 23 (38%) – бронхитический, у 19 (32%) – смешанный. Количество больных с эмфизематозным фенотипом было сопоставимо с числом пациентов, имеющих бронхитический (χ2=0,45; df=1; p=0,500) и смешанный фенотипы (χ2=0,02; df=1; p=0,886), а количество больных с бронхитическим фенотипом сравнимо с числом больных, имеющих смешанный фенотип (χ2=0,28; df=1; p=0,595).

Проведение клинического исследования было одобрено Региональным независимым этическим комитетом (протокол № 9 от 15.11.2018). От всех обследуемых лиц было получено письменное информированное согласие на участие в исследовании.

Определение содержания уровня белка Клото (нг/мл) в образцах плазмы осуществлялось методом иммуноферментного анализа с помощью коммерческой тест-системы Klotho (KL) (UscnLifeScienceInc. Wuhan. Каталожный номер № E97757Hu).

Для статистической обработки данных использовалась программа SPSS-16 (Statistical Package for the Social Sciences). Для каждого предиктора множественной логистической регрессионной модели были рассчитаны следующие показатели: β-коэффициент, стандартная ошибка, статистика критерия Вальда, p – значения вероятности (статистической значимости связи предикторов с переменной отклика), отношение шансов и 95% доверительный интервал (ДИ). Оценка алгоритма производилась с использованием Omnibus Test.

Для математической модели производился расчет диагностической чувствительности, диагностической специфичности, диагностической точности, прогностической ценности положительного (+) и отрицательного (-) результатов. С целью оценки качества математической модели применялось построение ROC-кривой (Receiver Operator Characteristic). Также определялся показатель AUC (areaunder ROC curve – площадь под ROC-кривой) и значение 95% ДИ соответствующей площади под кривой. Для оценки качества созданной модели использовали меру определенности Naglekerkes (псевдокоэффициент детерминации), которая характеризует часть дисперсии, объясняемую с помощью построенной модели логистической регрессии. Также были установлены так называемые точки разделения (cut off) – диагностически значимые уровни белка Клото при прогнозировании жизнеугрожающих осложнений у больных ИМ на фоне ХОБЛ.

РЕЗУЛЬТАТЫ

При помощи пошаговой логит-регрессии нами производился отбор факторов-предикторов (см. табл. 1) для создания прогностического алгоритма с наибольшей точностью предсказания. Такими факторами-предикторами среди анализируемых стали уровень белка Клото, выраженность бронхообструкции и подгруппа ХОБЛ (A–D).

В качестве исхода в алгоритме рассматривались два варианта развития событий в остром периоде ИМ: 1 – осложнения развивались; 0 – осложнений не было.

Порог отсечения был принят равным 0,5. Если в результате расчетов полученное значение вероятности было меньше этого уровня, то предполагалось, что событие не наступит; если же оно было равно или превышало 0,5, то предполагалось, что событие произойдет.

Полученный алгоритм имел следующий вид:

74-0.jpg (4 KB)

где р – вероятность наступления исхода (развития осложнений – отек легких и кардиогенный шок) в долях единицы; e – число Эйлера, равное 2,71828; z – показатель степени в логистической функции.

Показатель z определялся по формуле:

z = 1,052 – 22,119 × белок Клото + 1,648 × выраженность бронхообструкции + 4,196 × подгруппа ХОБЛ,

где 1,052– константа; -22,119 – коэффициент первой переменной; белок Клото – уровень белка Клото, нг/мл; 1,648 – коэффициент второй переменной; выраженность бронхообструкции: 0–II степень, I–III степень; 4,196 – коэффициент третьей переменной; подгруппа – подгруппа ХОБЛ (A–D), установленная на основе анамнестических данных о выраженности клинических симптомов и частоте обострений заболевания. Поскольку при проведении статанализа было установлено, что лишь подгруппа D оказывала значимое влияние на развитие осложнений, данная характеристика (подгруппы) была дихотомизирована. Подгруппа D кодировалась как 1, иные подгруппы (A, B, С) как 0.

74-1.jpg (69 KB)Оценка алгоритма производилась с использованием Omnibus Test (χ2=36,930, df=3; р <0,001), результаты которого указывают на статистическую значимость алгоритма.

В классификационной таблице 2 приведены наблюдения за больными острым ИМ на фоне ХОБЛ (0 – осложнения не развивались, 1 – развивались) и результаты, спрогнозированные при помощи разработанного алгоритма.

Как свидетельствуют данные таблицы 2, из 60 (100%) пациентов, отобранных для наблюдения, «строго положительные» результаты (спрогнозированы жизнеугрожающие осложнения – развились жизнеугрожающие осложнения) получены в отношении 11 пациентов (18,3%), «ложноотрицательные» (спрогнозировано отсутствие жизнеугрожающих осложнений, притом что реально имело место их развитие) – в отношении 2 (3,3%). «Строго отрицательные» результаты (точный прогноз отсутствия осложнений) получены у 46 больных (76,7%), «ложноположительные» (спрогнозировано развитие жизнеугрожающих осложнений, реально – отсутствие таковых) – у 1 (1,7%). Таким образом, правильно было распознано 57 случаев, что составило 95,0%.

74-2.jpg (98 KB)Диагностическая чувствительность прогностического алгоритма составила 97,9%, диагностическая специфичность – 84,6%, диагностическая эффективность – 95,0%. Прогностическая ценность положительного результата была равна 91,7%, прогностическая ценность отрицательного результата – 95,8%.

Проверка значимости коэффициентов проводилась при помощи статистики Вальда (табл. 3).

При пошаговом введении предикторов в алгоритм уровень точности прогноза с одним предиктором (белок Клото) достигал 80%, с двумя (белок Клото, подгруппа ХОБЛ) – 91,7%, с тремя (белок Клото, подгруппа ХОБЛ, выраженность бронхообструкции) – 95,0%.

R квадрат Naglekerkes (псевдокоэффициент детерминации), который, как уже говорилось, характеризует часть дисперсии, объясняемой с помощью построенной модели логистической регрессии, составил 70,9%.

75-1.jpg (57 KB)Площадь под ROC-кривой, соответствующей взаимосвязи прогноза осложнений острого периода ИМ на фоне ХОБЛ и значения регрессионной функции, составила 0,836±0,08 с 95% ДИ 0,679–0,992; это указывает на очень хорошее качество разработанного алгоритма (рис., табл. 4).

С целью установления пороговых значений для прогноза развития осложнений (кардиогенного шока, отека легких) у пациентов с острым ИМ на фоне ХОБЛ с помощью ROC-анализа была определена «точка разделения» (cut off) для белка Клото. Значимый пороговый уровень этого белка был равен 0,185 нг/мл, при этом площадь под ROC-кривой составила 0,69±0,052 с 95% ДИ 0,561– 0,712 (р <0,001). При уровне белка Клото ниже указанного значения прогнозируются осложнения острого периода ИМ. Чувствительность и специфичность ROC-анализа при определении «точки разделения» (cut off) для белка Клото составили 69,2 и 100,0% соответственно.

75-2.jpg (43 KB)ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предложенный алгоритм прогнозирования развития осложнений ИМ (отека легких и кардиогенного шока) у больных с сопутствующей ХОБЛ обладает высокой чувствительностью и прогностической значимостью. Информация о предполагаемом высоком риске развития осложнений поможет целенаправленно подобрать объем профилактических и лечебных мероприятий пациентам с острым ИМ на фоне ХОБЛ для минимизации этого риска.

Также полученные данные свидетельствуют о перспективности изучения изменения уровня белка Клото у больных с коморбидной патологией в форме ИМ на фоне ХОБЛ и возможности дальнейшего его использования в качестве профилактической и терапевтической мишени.

References

  1. Верткин А.Л., Скотников А.С., Губжокова О.М. Коморбидность при хронической обструктивной болезни легких: роль хронического системного воспаления и клинико-фармакологические ниши рофлумиласта. Лечащий врач. 2013; 11: 85. [Vertkin A.L., Skotnikov A.S., Gubzhokova O.M. Comorbidity in chronic obstructive pulmonary disease: the role of chronic systemic inflammation and clinical and pharmacological niches of roflumilast. Lechashchiy vrach = Attending physician. 2013; 11: 85 (In Russ.)].
  2. Trinkmann F., Saur J., Borggrefe M., Akin I. Cardiovascular comorbidities in chronic obstructive pulmonary disease (COPD) – current considerations for clinical practice. J Clin Med. 2019; 8(1): 69. doi: 10.3390/jcm8010069.
  3. Chen W., Thomas J., Sadatsafavi M. et al. Risk of cardiovascular comorbidity in patients with chronic obstructive pulmonary disease: a systematic review and meta-analysis. Lancet Respir Med. 2015; 3(8): 631–39. doi: 10.1016/S2213-2600(15)00241-6.
  4. Goedemans L., Bax J., Delgado V. COPD and acute myocardial infarction European Respiratory Review. 2020; 29(156): 190139. doi: 10.1183/16000617.0139-2019.
  5. Жукова Н.В., Килесса В.В., Костюкова Е.А., Шкадова М.Г. Сочетание хронической обструктивной болезни легких и острого инфаркта миокарда в реальной клинической практике. Крымский терапевтический журнал. 2018; 1: 11–15. [Zhukova N.V., Kilesa V.V., Kostyukova E.A., Shkadova M.G. Combination of chronic obstructive pulmonary disease and acute myocardial infarction in real clinical practice. Krymskiy terapevticheskiy zhurnal = Crimean therapeutic journal. 2018; 1: 11–15 (In Russ.)].
  6. Фролов А.Г., Некрасов А.А., Кузнецов А.Н., Шкарин В.В. Предикторы развития инфаркта миокарда и особенности постинфарктного ремоделирования у больных с хронической обструктивной болезнью легких. Современные технологии в медицине. 2011; 4: 66–69. [Frolov A.G., Nekrasov A.A., Kuznetsov A.N., Shkarin V.V. Predictors of development of myocardial infarction and features of postinfarction remodeling in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Sovremennye tekhnologii v meditsine = Modern technologies in medicine. 2011; 4: 66–69 (In Russ.)].
  7. Уклистая Т.А. Субклиническое воспаление, антиоксидантный статус и состояние вегетативной регуляции сердечного ритма у больных хронической обструктивной болезнью легких в сочетании с ишемической болезнью сердца. Вестник новых медицинских технологий. 2016; 2: 61–66. [Uklistaya T.A. Subclinical inflammation, antioxidant status and the state of autonomic regulation of the heart rate in patients with chronic obstructive pulmonary disease in combination with coronary heart disease. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy = Bulletin of new medical technologies. 2016; 2: 61–66 (In Russ.)].
  8. Ливерко И.В., Абдуганиева Э.А. Связь патогенетических механизмов развития инфаркта миокарда с хронической обструктивной болезнью легких: причины и факторы риска (обзор). Georgian medical. 2019; 3: 66–69. [Liverko I.V., Abduganieva E.A. Relationship of pathogenetic mechanisms of myocardial infarction with chronic obstructive pulmonary disease: causes and risk factors (review). Georgian medical. 2019; 3: 66–69 (In Russ.)].
  9. Зафираки В.К., Намитоков А.М., Космачева Е.Д. Клинико-функциональные особенности больных с острым инфарктом миокарда в сочетании с хронической обструктивной болезнью легких. Бюллетень НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН. 2014; 6: 39–45. [Zafiraki V.K., Namitokov A.M., Kosmacheva E.D. Clinical and functional features of patients with acute myocardial infarction in combination with chronic obstructive pulmonary disease. Byulleten’ NTsSSKh im. A.N. Bakuleva RAMN = Bulletin of the A.N. Bakulev Medical Research Center for Cardiovascular Surgery of RAMS. 2014; 6: 39–45 (In Russ.)].
  10. Димова Е.А., Меньшикова И.Г. Особенности течения острого инфаркта миокарда у больных хронической обструктивной болезнью легких. Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2017; 66: 18–21. [Dimova E.A., Menshikova I.G. Features of the course of acute myocardial infarction in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Byulleten’ fiziologii i patologii dykhaniya = Respiratory physiology and pathology bulletin. 2017; 66: 18–21 (In Russ.)]. doi: https://dx.doi.org/10.12737/article_5a1f65cf44a2c0.19341905.
  11. Buendia-Roldan I., Machuca N., Mejia M. et al. Lower levels of α-Klotho in serum are associated with decreased lung function in individuals with interstitial lung abnormalities. Sci Rep. 2019; 9(1): 10801. doi: 10.1038/s41598-019-47199-0.
  12. Olejnik A., Franczak A., Krzywonos-Zawadzka A. et al. The biological role of Klotho protein in the development of cardiovascular diseases. Biomed Res Int. 2018; 2018: 5171945. doi: 10.1155/2018/5171945.
  13. Yuko K., Hiroshi К., Naoki I. et al. Down-regulation of soluble α-Klotho is associated with reduction in serum irisin levels in chronic obstructive pulmonary disease. Lung. 2016; 194(3): 345–51. doi: 10.1007/s00408-016-9870-7.
  14. Исамулаева А.З., Олейник Е.А., Трифонов Б.В. с соавт. Прогнозирование наличия пародонтопатогенных комплексов микроорганизмов в десневой жидкости с помощью метода многомерной статистики. Астраханский медицинский журнал. 2012; 1: 80–84. [Isamulaeva A.Z., Oleinik E.A., Trifonov B.V. et al. Prediction of the presence of periodontal pathogenic complexes of microorganisms in the gingival fluid using the method of multivariate statistics Astrakhanskiy meditsinskiy zhurnal = Astrakhan medical journal. 2012; 1: 80–84 (In Russ.)].
  15. Сонис А.Г., Марченко А.А., Яремин Б.И., Миронов А.А. Подход к прогнозированию осложнений в комплексной профилактике желудочно-кишечных кровотечений у пациентов гнойно-хирургического стационара. Системный анализ и управление в биомедицинских системах. 2017; 4: 891–897. [Sonis A.G., Marchenko A.A., Yaremin B.I., Mironov A.A. An approach to predicting complications in the complex prevention of gastrointestinal bleeding in patients of a purulent-surgical hospital. Sistemniy analiz i upravlenie v biomeditsinskikh sistemakh = Systems analysis and control in biomedical systems. 2017; 4: 891–897 (In Russ.)].
  16. Болотова Е.В., Являнская В.В., Дудникова А.В. Прогнозирование риска развития больших кардиоваскулярных событий у больных хронической обструктивной болезнью легких в сочетании с дисфункцией почек. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2019; 3: 75–80. [Bolotova E.V., Yablanskaya V.V., Dudnikova A.V. Predicting the risk of major cardiovascular events in patients with chronic obstructive pulmonary disease in combination with renal dysfunction. Kardiovaskulyarnaya terapiya i profilaktika = Cardiovascular therapy and prevention. 2019; 3: 75–80 (In Russ.)]. doi: https://dx.doi.org/10.15829/1728-8800-2019-3-75-80.

About the Authors

Elina V. Kespleri, Deputy head of the Multidisciplinary Accreditation and Simulation Center, Astrakhan State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 414000, Astrakhan, 121 Bakinskaya Str. Tel: +7 (8512) 52-41-43. E-mail: kesplerielina@mail.ru. ORCID: 0000-0001-9322-3825
Aziza Kh. Akhmineeva, MD, associate professor, head of the Department of preventive medicine and healthy lifestyle, Astrakhan State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 414000, Astrakhan, 121 Bakinskaya Str. Tel: +7 (8512) 52-41-43. E-mail: aaziza@mail.ru. ORCID: 0000-0002-9768-4423
Olga S. Polunina, MD, professor, head of the Department of internal medicine, Faculty of pediatrics of Astrakhan State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 414000, Astrakhan, 121 Bakinskaya Str. Tel: +7 (8512) 52-41-43. E-mail: admed@yandex.ru. ORCID: 0000-0001-8299-6582
Ekaterina A. Polunina, MD, associate professor of the Department of internal medicine, Faculty of pediatrics of Astrakhan State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 414000, Astrakhan, 121 Bakinskaya Str. Tel: +7 (8512) 52-41-43. E-mail: gilti2@yandex.ru. ORCID: 0000-0002-3679-432X
Tatiana V. Prokofieva, PhD, associate professor of the Department of internal medicine, Faculty of pediatrics of Astrakhan State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 414000, Astrakhan, 121 Bakinskaya Str.
Tel: +7 (927) 557-13-83. E-mail: prokofeva-73@inbox.ru. ORCID: 0000-0002-3260-2677
By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.