Association between Abscess Fluid and Procalcitonin in Blood Serum

Abstract


Introduction. Currently there are no relevant findings from a comparative study of the chemical composition of the abscess fluid and blood serum.
The aim of the research was to study the composition of procalcitonin (PCT) contained in the blood serum and abscess fluids of the soft tissues and the abdominal cavity in local inflammation and sepsis.
Materials and methods. The PCT concentration was determined in blood serum and the content of abscesses of the soft tissues and abdominal cavity in 45 patients of the surgical department. The experimental group included 31 patients with inflammatory processes that did not result in the organ failure. The comparison group included 14 patients with abscesses which manifested clinical and laboratory signs of the systemic inflammation and organ failure. The control group included 25 healthy individuals. The PCT level was determined by ELISA using the Procalcitonin - ELISA - BEST test system (Vector - Best, Russia).
Results. Differences in the PCT content in the serum between groups were characterized by a high degree of statistical significance (H = 58.79206, p = 0.0000). The highest PCT level in the serum was observed in patients of the comparison group, where the average values ​​were 11.94 ± 4.98 ng / ml, the lowest PCT level in the serum was observed in patients of the control group. The PCT concentration in the content of abscesses was lower compared to blood serum and was characterized by statistically significant differences in patients of both - experimental group and comparison groups (p = 0.00001)
Conclusion. Abscesses of the soft tissues and the abdominal cavity without signs of generalized infection are not accompanied by an increase in the PCT concentration in the blood serum for more than 2 ng/ml. The PCT concentration in the content of abscesses was lower than its content in the blood serum in both - the local inflammatory process and in the development of sepsis.


Прокальцитонин (ПКТ) – небольшой белок, состоящий из 116 аминокислот (М.в. 13 кДа) с недостаточно изученной биологической функцией [1, 2, 3]. В парафолликулярных клетках щитовидной железы в результате посттрансляционного процессинга ПКТ превращается в кальцитонин - белок с гормональной активностью, регулирующий фосфорно-кальциевый обмен [2, 3], кроме того, ему приписываются и другие функции.
Основной объем публикаций посвящен исследованию ПКТ в сыворотке крови при системной воспалительной реакции и сепсисе [4,5,6,7]. Также продемонстрировано клинико-диагностическое значение исследования ПКТ при хирургических заболеваниях и в других биологических жидкостях [8,9]. Динамика концентрации ПКТ также может быть использована для определения длительности антибактериальной терапии при инфекциях различной локализации [10, 11].
Однако до сих пор не ясно, обусловлено ли увеличение концентрации ПКТ в сыворотке крови его синтезом в очаге гнойного воспаления с последующей резобцией в кровь или продукцией в других органах и тканях в ответ на воспаление. Для уточнения данного аспекта представляется интересным изучить уровень ПКТ в содержимом гнойного очага и сравнить с его концентрацией в сыворотке крови.
Цель
Исследовать содержание ПКТ в сыворотке крови и содержимом абсцессов различной локализации.
Материалы и методы
С соблюдением этических принципов проведения медицинских исследований с участием людей в качестве субъектов, изложенных в Хельсинской декларации Всемирной организации здравоохранения, выполнено обсервационное одномоментное исследование типа «случай-контроль». На проведение данного исследования получено одобрение этического комитета ФГБОУ ВО «Пермский государственный медицинский университет имени академика Е. А. Вагнера» Минздрава России.
В исследование были включены 70 человек. Основную группу составили 31 пациент с абсцессами мягких тканей и брюшной полости, не сопровождавшимися развитием органной недостаточности. В группу сравнения включены 14 пациентов с абсцессами, у которых выявлены клинико-лабораторные признаки системного воспаления и органной недостаточности.
В контрольную группу вошли 25 практически здоровых людей, проходившие периодический профилактический медицинский осмотр. Критерием их включения в исследование являлось отсутствие каких-либо жалоб и хронических соматических заболеваний в стадии обострения, а также нормальные результаты анализов крови и мочи. Группы не различались по соотношению полов и возрасту (табл. 1).
Материал для исследования забирали во время оперативного вмешательства (пункция или вскрытие абсцесса). Содержимое абсцесса собирали в пробирку с активатором свертывания (Юнимед, Россия).У пациентов основной группы и группы сравнения образцы крови забирали непосредственно перед операцией. У пациентов контрольной группы использовали образцы крови, оставшиеся после выполнения биохимических исследований, предусмотренных стандартом профилактического обследования.
Сыворотку крови и надосадочную жидкость содержимого абсцессов отделяли центрифугированием при 5000 об/минуту. Концентрацию ПКТ определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА) с использованием тест-системы «Прокальцитонин – ИФА – БЕСТ» (А 9004) («Вектор–Бест», Россия). Оптическую плотность проб регистрировали на вертикальном фотометре StatFax 3200 (Awareness, США). Правильность определения концентрации ПКТ контролировали по результатам измерения внутреннего стандарта, значения которого в двух измерениях составили 2,61 и 2,74 нг/мл при диапазоне допустимых значений 2,3-3,1 нг/мл.
Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью пакета программ STATISTICA v. 7 (StatSoftInc., США).
Для каждого массива данных рассчитывали параметры описательной статистики: среднюю арифметическую (М), стандартное отклонение (SD), медиану (Me) и интерквартильный диапазон(25% - 75% процентиля), а также минимальное (min) и максимальное (max) значение. Для сравнения двух зависимых выборок использовали критерий Вилкоксона. Количественная оценка линейной связи между двумя случайными величинами определялась с использованием коэффициента ранговой корреляции (R) по Спирмену. За максимально приемлемую вероятность ошибки первого рода (р) принималась величина уровня статистической значимости равная или меньшая 0,05.
Результаты и их обуждение
Различия в содержании ПКТ в сыворотке крови между группами характеризовались высокой степенью статистической значимости (H = 58,79206, p =0,0000) (рис. 1). Наибольший уровень ПКТ в сыворотке крови наблюдался у больных группы сравнения, где средние значения составили 11,94 ± 4,98нг/мл, а наименьший – у обследованных контрольной группы. У пациентов основной группы медиана содержания ПКТ в сыворотке крови было в 21,04 раза ниже, чем у пациентов группы сравнения (p1-2 =0,001662), но в 16,67 раза превышала значения контрольной группы (p1-3 = 0,000001) (рис. 1).
Концентрация ПКТ в содержимом абсцессов была ниже по сравнению с сывороткой крови (рис. 2) и характеризовалась статистически значимыми различиями как в основной группе, так и в группе сравнения (p = 0,00001) (табл. 2).
Не установлено значимой корреляционной зависимости между концентрацией ПКТ в сыворотке крови и содержимом абсцессов. Так, в основной группе содержание ПКТ в содержимом абсцессов и сыворотке крови характеризовалось наличием умеренной положительной корреляционной связи (табл. 2) и описывалась уравнениями линейной регрессии, представленными на рисунке (рис. 3).
Определение ПКТ в сыворотке крови широко используется в практике клинико-диагностических лабораторий [6, 7].
Однако сегодняшний день окончательно не установлен источник синтеза данного белка при воспалительной реакции. В качестве источника синтеза ПКТ рассматриваются различные ткани и органы, в том числе, печень [12, 13].
В некоторых работах имеется указание на репликацию РНК гена, кодирующего ПКТ в различных клетках и тканях, в том числе и клетках крови [14-15], однако авторы указывают на клинически значимую продукцию ПКТ клетками периферической крови [16].
Ранее мы оценили влияние клеточного состава экссудатов брюшной полости на концентрацию ПКТ перитонеального экссудата и сыворотки крови и установили, что содержание ПКТ в выпоте зависит не столько от его клеточного состава, сколько от уровня ПКТ в крови [17].
Обнаруженная в данном исследовании низкая концентрация ПКТ в сыворотке у пациентов основной группы свидетельствует от том, что содержимое абсцессов, не является источником увеличения содержания ПКТ в крови.
Мы полагаем, что в полости абсцесса отсутствует активный синтез ПКТ, что подтверждается невысоким содержанием ПКТ в сыворотке у больных основной группы (p = 0,001662) и еще более низкими значениями ПКТ в содержимом абсцессов (табл. 2), а также отсутствием значимой корреляционной зависимости между этими показателями (рис. 3). Вероятно, основным источником ПКТ в содержимом абсцесса является пассивный транспорт этого белка через гистогематические барьеры стенки абсцесса, так же как и в случае с перитонеальными экссудатами [17].
Выводы
Абсцессы мягких тканей и брюшной полости без признаков генерализации инфекции не сопровождаются увеличением концентрации ПКТ в сыворотке крови более 2 нг/мл;
Концентрация ПКТ в содержимом абсцессов ниже его содержания в сыворотке крови как при локальном воспалительном процесса, так и при развитии сепсиса. Содержание ПКТ в содержимом полости абсцесса не коррелирует с его сывороточной концентрацией при любом варианте течения воспалительного процесса.
Основным источником ПКТ содержимого абсцесса является его пассивное проникновение из сыворотки крови, а не местная продукция нейтрофильными гранулоцитами.

Nadezhda Anatol'evna Zubareva

State Educational Institution of Higher Professional Education Perm State Medical University Ministry of Health of Russian Federation

Email: nzubareva07@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0607-5348
SPIN-code: 2545-3340

Russian Federation, 26, Petropavlovskaya street, 614990, Russia, Perm

Dr. Sci. Med., Professor 

Dmitriy Yur'evich Sosnin

State Educational Institution of Higher Professional Education Perm State Medical University Ministry of Health of Russian Federation

Author for correspondence.
Email: sosnin_dm@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1232-8826
SPIN-code: 4204-6796

Russian Federation, 26, Petropavlovskaya street, 614990, Russia, Perm

Dr. Sci. Med., Professor of the Department of Clinical Laboratory Diagnostics

Andrey Viktorovich Renzhin

ГАУЗ ПК «Городская клиническая больница №4» г Перми

Email: renzhin@mai.ru

Russian Federation, 614107, Пермь, ул. Ким 2, ГАУЗ ПК «Городская клиническая больница №4» г Перми

врач - хирург

  1. Meisner M. Pathobiochemistry and clinical use of procalcitonin. Clin. Chim. Acta. 2002; 323: 1-2: 17-29.
  2. Davies J. Procalcitonin. J Clin Pathol. 2015; 68(9): 675-9.
  3. Schneider HG, Lam QT. Procalcitonin for the clinical laboratory: a review. Pathology. 2007; 39(4): 383-90.
  4. Samsudin I, Vasikaran SD. Clinical Utility and Measurement of Procalcitonin. Clin Biochem Rev. 2017; 38(2): 59-68.
  5. Parli SE, Trivedi G, Woodworth A, Chang PK. Procalcitonin: Usefulness in Acute Care Surgery and Trauma. Surg Infect (Larchmt). 2018; 19(2): 131-136.
  6. Larsen FF, Petersen JA. Novel biomarkers for sepsis: A narrative review. Eur J Intern Med. 2017; 45: 46-50.
  7. Fan SL, Miller NS, Lee J, Remick DG. Diagnosing sepsis - The role of laboratory medicine. Clin Chim Acta. 2016; 460: 203-10.
  8. Chereshnev VA, Sosnin DYu, Zubareva NA, Nenasheva OYu, Aksenova VM, Artemchik SV. The concentration of procalcitonin in the blood and enteral discharge in patients in the early postoperative period. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2014; 12: 20 – 24. (in Russ.)
  9. Sosnin DYu, Zubareva NA, Popova NN, Renzhin AV. The concentration of procalcitonin in the blood and bile in patients with acute cholangitis. Eksperimental'naya i klinicheskaya gastroenterologiya. 2018; 156(8): 83-87. (in Russ.)
  10. Hohn A, Heising B, Schütte JK, Schroeder O, Schröder S. Procalcitonin-guided antibiotic treatment in critically ill patients. Langenbecks Arch Surg. 2017; 402(1): 1-13.
  11. Hohn A, Schroeder S, Gehrt A, Bernhardt K, Bein B, Wegscheider K, Hochreiter M. Procalcitonin-guided algorithm to reduce length of antibiotic therapy in patients with severe sepsis and septic shock. BMC Infect Dis. 2013; 13: 158.
  12. Agostinis C, Rami D, Zacchi P, Bossi F, Stampalija T, Mangogna A, et al. Pre-eclampsia affects procalcitonin production in placental tissue. Am J Reprod Immunol. 2018; 79(4): e12823.
  13. Timper K, Grisouard J, Radimerski T, Dembinski K, Peterli R, Häring A, et al. Glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP) induces calcitonin gene-related peptide (CGRP)-I and procalcitonin (Pro-CT) production in human adipocytes. J Clin Endocrinol Metab. 2011; 96(2): E297-303.
  14. Oberhoffer M, Stonans I, Russwurm S, Stonane E, Vogelsang H, Junker U. Procalcitonin expression in human peripheral blood mononuclear cells and its modulation by lipopolysaccharides and sepsis-related cytokines in vitro. J Lab Clin Med. 1999; 134(1): 49-55.
  15. Balog A, Ocsovszki I, Mándi Y. Flow cytometric analysis of procalcitonin expression in human monocytes and granulocytes. Immunol Lett. 2002; 84(3): 199-203.
  16. Monneret G, Laroche B, Bienvenu J. Procalcitonin is not produced by circulating blood cells. Infection. 1999; 27(1): 34-5.
  17. Sosnin DYu, Zubareva NA, Nenasheva OYu, Popova NN. The concentration of procalcitonin in serum and peritoneal exudate after abdominal surgery. Laboratornaya sluzhba. 2018; 7(2): 28-33. (in Russ.)

Supplementary files

There are no supplementary files to display.

Views

Abstract - 24

PDF (Russian) - 12

PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2020 Zubareva N.A., Sosnin D.Y., Renzhin A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies