Скорость оседания эритроцитов

Измерение длины реакции оседания в крови (LSRB), также называемой скоростью оседания эритроцитов (ESR), является широко используемым гематологическим тестом. Несмотря на то, что этот тест имеет высокую чувствительность, его специфичность низкая. На результат теста ESR влияют концентрация эритроцитов, уровень гематокрита, вязкость плазмы и белки плазмы, включая фибриноген, альбумин и глобулины.  В конце концов, ESR был признан неспецифическим показателем воспаления со всеми преимуществами и недостатками неспецифического теста. Основное объяснение этого процесса восходит к основополагающей работе Робина Фореуса (Fahraeus R., 1929) и основано на эффекте образования эритроцитами агрегатов, феноменологически описываемых как формирование «стопки монет», также известного как «руло». В течение длительного времени ведутся споры о том, вызвано ли это истощением или специфическим связыванием, но, вероятно, оба механизма способствуют этому эффекту.

     Как один из наиболее часто используемых неспецифических показателей в клинической диагностике и оценке прогноза, ESR имеет двойное преимущество низкой стоимости и высокой эффективности. Анализатор ESR TEST1 (Alifax, Италия) в настоящее время широко используется для экспресс-тестирования ESR в качестве альтернативы традиционной количественной капиллярной спектрофотометрии. В 2017 году этот метод был включен в список Международного совета по стандартизации в гематологии (ICSH) в качестве практической альтернативы методу Вестергрена для определения ESR (Ilardo C, et.al., 2020).

   ESR традиционно считается маркером воспаления. Однако длительное время измерения (60 мин) для получения ESR является препятствием для его быстрой оценки.

    Несмотря на то, что этот тест был описан более века назад, его клиническая значимость не вызывает сомнения.  Однако, все большее число медицинских работников считают, что ESR следует устранить из общего анализа крови, поскольку его результаты часто вводят в заблуждение и слишком неспецифичны. Более того, другие показатели воспаления, такие как С-реактивный белок (СRP) и фибриноген, легко доступны для предоставления более достоверной информации. Определение ESR методом Вестергрена также является сравнительно дорогостоящим, трудоемким и опасным исследованием для персонала лаборатории. 

     В качестве показателя агрегации эритроцитов, ESR количественно определяют путем измерения расстояния от верхнего края эритроцитов до верхнего края плазмы вертикальной пробирке (внутренний диаметр = 2,55 мм, длина = 300 мм и объем крови = 5 мл) в течение 1 часа. Другими словами, ESR измеряется как высота обедненной эритроцитами области (или области плазмы) образца крови в вертикальной пробирке с определенным временем (t = 1 ч). Традиционный метод имеет ряд недостатков, таких как большой объем необходимой для оценки этого показателя крови (~ 2 мл) и длительное время измерения (~ 1 час)

  Осадок эритроцитов в течение 1 часа имеет 3 фазы. Первая фаза представляет собой падение одиночных эритроцитов, а затем формирование скоплений эритроцитов, называемых «руло», которые оседают быстрее. Вторая фаза – опадение «руло» и агрегатов, а последняя фаза – упаковка клеток. При наличии воспалительного процесса высокая доля фибриногена в крови заставляет эритроциты слипаться друг с другом.

   В настоящее время ведутся споры о структуре, образуемой клетками в процессе седиментации. В то время как общепринятая точка зрения состоит в том, что эритроциты оседают в виде отдельных агрегатов, другие предполагают, что они образуют просачивающийся гель, подобный другим коллоидным суспензиям. Традиционный взгляд на оседание эритроцитов состоит в том, что эритроциты оседают в виде отдельных агрегатов (Baskurt O., et al., 2012). Это предположение соответствует наблюдению за более высокой скоростью оседания при более высоких концентрациях белков плазмы крови, что вызывает более высокую силу агрегации между клетками. Действительно, в такой ситуации, чем крупнее агрегаты, тем быстрее они оседают. Однако это противоречит существованию резкого фазового перехода между плазмой и эритроцитарной взвесью, хорошо заметного на всех фазах процесса оседания. Это можно объяснить тем, что эритроциты агрегируют в просачивающийся гель, разрушающийся в процессе седиментации, как и в случае с другими коллоидными суспензиями.  Что касается крови, положение границы резкого перехода может колебаться во времени. Эволюция электропроводности суспензии с течением времени также подтверждает идею о том, что структура превращается в гель, содержащий несколько плазменных каналов. Однако классические коллоидные гели, как правило, оседают медленнее, когда увеличивается притяжение между взвешенными частицами (Gopalakrishnan V., et al., 2006), что подтверждает общепринятую точку зрения, хотя недавние результаты показывают, что форма и гибкость эритроцитов могут изменить это поведение. Все испытанные методы визуализации, несомненно, доказали, что оседание эритроцитов происходит как динамическое уплотнение коллоидного геля с плазменными каналами. А именно, на всех снимках была видна когезионная и перколяционная структура эритроцитов, содержащих плазматические каналы. Именно такая структура определяет коллоидный гель

    Для анализа ESR Международный совет по стандартизации в гематологии (ICSH) рекомендует метод Вестергрена в качестве эталонного метода.   Однако, этот метод имеет недостатки, связанные с низкими уровнями гематокрита и требует более длительного времени и большого количества образца для анализа. Поскольку метод Вестергрена завышает ESR в образцах с низким HCT, для корректировки измерения ESR рекомендуется использовать формулу Фабри (Fabry's formula).

   Как отмечалось выше, для выполнения теста кровь с антикоагулянтом традиционно помещают в вертикальную пробирку, известную как пробирка Вестергрена, и измеряют скорость, с которой эритроциты падают в течение часа, и выражают в мм/ч.

   Метод Вестергрена неприменим в клинической лаборатории, поскольку он занимает много времени, требует больших объемов образцов и сопряжен с рисками для безопасности. В последние годы было разработано несколько новых методов, в которых используются разные методы и типы образцов для измерения ESR. С момента внедрения в клиническую лабораторию автоматических анализаторов определение ESR проводится автоматически. Эти закрытые системы были более безопасными для лаборантов и позволяли проводить исследования с одним типом пробы в нескольких системах. Они также уменьшили количество образцов крови, которые берут у пациентов.  Одной из таких систем является метод Тест-1, который исследует фотометрическим методом и использует образцы с ЭДТА (Sonmez С., et.al., 2018). Благодаря технологическим инновациям Test-1 дает быстрые и надежные результаты и использует образцы ЭДТА для измерения уровней ESR. Эта система имеет еще одно преимущество в том, что на нее не влияют уровень гематокрита, вязкость плазмы и белки плазмы, тогда как при более высоких уровнях ESR прибор Test-1 показал небольшое отклонение от эталонного метода (значения ESR Теста-1 были ниже, чем значения Вестергрена). Инструмент Test-1 оказался более подходящим, чем метод Вестергрена, у пациентов со злокачественными новообразованиями.

   Профиль больницы и возможности тестирования важны при выборе инструмента для измерения ESR. Кроме того, профиль пациента, особенно вероятность злокачественного новообразования и уровень HCT, могут иметь решающее значение для выбора инструмента. Для экстренных и плановых клинических лабораторий с большой рабочей нагрузкой прибор Тест-1 является подходящим выбором, при условии, что учитывается отклонение более высокой ESR. С другой стороны, эталонный метод Вестергрена подходит для других лабораторий. Поскольку низкое значение HCT связано с риском завышения измерения ESR с помощью эталонного метода Вестергрена, не следует пренебрегать коррекцией результатов ESR с помощью формулы Фабри.

    По мере того как состояние пациента ухудшается или улучшается, ESR меняется, но реагирует медленно, поскольку фибриноген, основной фактор кратковременного увеличения ESR, имеет период полураспада в днях (в зависимости от других гемостатических факторов), а иммуноглобулины (влияющие на повышение ESR при хроническом воспалении) имеет период полураспада в неделях при нормальных физиологических состояниях. Этот процесс может привести к значительному отставанию соответствия между клиническими изменениями и значениями ESR.

    По большому счету, ESR отражает скорость оседания тромбоцитов, лейкоцитов и эритроцитов в ответ на центробежную силу и может влиять на клеточный состав плазмы, обогащенной тромбоцитами, полученной с помощью методов центрифугирования. Согласно закону Стокса, скорость оседания частиц в жидкой среде положительно коррелирует с центробежной силой, которой подвергаются частицы. 

    ESR представляет собой скорость оседания эритроцитов в ответ на гравитацию. Несмотря на то, что ESR не является специфической для диагностики какого-либо заболевания, он специфичен для скорости оседания эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов в ответ на центробежную силу в соответствии с законом Стокса.  Кроме того, уровни фибриногена, белка С-реакции, сывороточной глюкозы, липида и гематокрит, как известно, влияют на ESR. Более высокая концентрация фибриногена приводит к более высокому уровню ESR, а более высокий уровень ESR представляет более высокие скорости оседания частиц в плазме в ответ на центробежную силу и большие различия в скоростях оседания между разными клетками крови. в соответствии с законом Стокса. Большие различия в скоростях седиментации между тромбоцитами, эритроцитами и лейкоцитами могут привести к большему количеству лейкоцитов и эритроцитов, отделенных от плазмы, в которой суспендированы тромбоциты.

   Cлабая центробежная сила и короткая центробежная продолжительность, которые также известны как мягкие условия, не способны обеспечить достаточно быстрые скорости оседания частиц и достаточно большие различия в скоростях оседания между частицами для отделения лейкоцитов и эритроцитов от плазма, в которой остаются тромбоциты. 

   Чтобы определить, коррелирует ли ESR с концентрациями в плазме фибриногена, альфа-1, альфа-2, бета и гамма-глобулинов, было проведено проспективное исследование 61 госпитализированного пациента. Был определен коэффициент корреляции между ESR и фибриногеном (r = 0,4320), альфа-1 глобулинами 0 = 0,3763), альфа-2 глобулинами ( r = 0,5874), бета-глобулинами ( r = 0,2156) и гамма-глобулинами ( r = 0,2169). , Коэффициент множественной корреляции составлял 0,750, а доля дисперсии для всех веществ измеряла только 56% ESR.  Эти данные предполагают, что сывороточные вещества, которые не были измерены в этом исследовании, оказали значительное влияние на ESR (Honig S., Bartfeld H., 1976).

   В острых фазовых реакциях фибриноген считается вероятной причиной повышения ESR, но между ESR и концентрациями α 1 -антитрипсина C 3 отмечается значительная связь, также как гаптоглобина и альбумина. При хронических заболеваниях повышение ESR, вероятно, вызвано фибриногеном, моно- или поликлональным увеличением IgG, IgA, IgM по отдельности или в комбинации. При множественной миеломе подтипов IgG и IgA были обнаружены значительные корреляции между ESR и моноклональными белками или между ESR и процентом плазматических клеток в костном мозге. Модельные исследования показали, что ESR линейно увеличивается с концентрациями фибриногена или гаммаглобулина (IgG), когда они превышают нормальные пороговые значения. ESR несколько снижалась при увеличении концентрации альбумина. Альбумин оказывал синергетическое действие на ESR вместе с гаммаглобулином, но не вместе с фибриногеном.

    ESR увеличивается с увеличением количества эритроцитов (которые связываются вместе в процессе седиментации). Комнатная температура также влияет на скорость оседания. Когда комнатная температура повышается, ESR повышается также.  В исследовании ESR образцов при комнатной температуре через 24 часа хранения значительно снизилась, в то время как для образцов, хранившихся при 4 °C, не было заметной разницы (Shui Fu, et.al. 2022).

    Точный аналитический результат показывает, что скорость клеток увеличивается с увеличением количества клеток. 

    В исследовании Taskin E., et.al. (2019) было показано, что ESR отрицательно коррелирует с остальными индексами эритроцитов (RBC, HCT, MCV, RDW, HB, MCH, MCHC). Авторы предположили, что уровень ESR выше 30 мм /час в большей степени отражает факторы, связанные с эритроцитами, чем с белками плазмы (большие эритроциты, снижают скорость их оседания). Например, железодефицитная анемия, характеризующаяся сниженным MCV и HCT в то же время может проявиться и повышением ESR.

    С медицинской точки зрения, эритроциты вызывают два эффекта: (i) увеличение белков плазмы, связанное с воспалением (это касается фибриногена). Хотя при воспалении также повышается С-реактивный белок (СRP), он не способствует повышению ESR (Flormann D., et.al., 2015).). Напротив, (ii) форма и жесткость эритроцитов также влияют на ESR. Клетки неправильной формы или ригидные клетки, такие как серповидные клетки (Lawrence C., and Fabry M, 1986) или акантоциты (Salt Ch. et al., 1960), снижают ESR. Хотя нижний предел не установлен в качестве патологического предела, низкая ESR была предложена в качестве биомаркера заболеваний, относящихся к синдрому нейроакантоцитоза (Darras A., et al., 2021; Rabe A., et al., 2021). Более того, вязкость плазмы также влияет на ESR.

    В клинической практике часто встречаются расхождения показателей СRP/ESR. Было выявлено три механизма, объясняющих это расхождения в 20% случаев: (i) небольшие колебания СRP и ESR около верхних пределов нормы для этих тестов; (ii) развитие интеркуррентного заболевания; и (iii) разные временные характеристики повышения СRP и ESR, при которых СRP повышался и падал быстрее, чем ESR (Sbong S., Feldman M., 2015).

    Представляют интерес исследования, отслеживающие корреляцию между ESR и С-реактивным белком (СRP) и сравнение их пользы и ограничений как для скрининга состояния здоровья, так и для клинического ведения пациентов (Osei-Bimpong A., et.al., 2007).

    Результаты исследований показали среднюю ESR 10 мм/1 ч (диапазон 0-25) как у мужчин, так и у женщин в возрасте до 40 лет; ESR увеличивался с возрастом до среднего значения 18 мм (диапазон 0–35) к 60 годам как у мужчин, так и у женщин. В тесте СRP 95% образцов в группе старше 40 лет имели диапазон СRP 0–18 мг/л по сравнению с 0–10 мг/л у более молодых субъектов. 

    График распределения результатов CRP показал асимметрию влево с модой около 2 мг/л, тогда как эквивалентное распределение ESR - широкое плато с меньшей асимметрией. Таким образом, числовые значения ESR и СRP больше перекрывались у лиц моложе 40 лет по сравнению с лицами старше 40 лет, у которых два набора измерений были хорошо разделены.  Различные скорости увеличения и последующего падения результатов теста были показаны в течение нескольких недель у пациента с острой инфекцией. Первоначально оба теста были повышены, но после антибиотикотерапии СRP нормализовался, что указывало на наступление ремиссии, в то время как ESR оставалась высокой, что указывало на персистенцию инфекции. Последующее резкое повышение СRP до 180 мг/л подтвердило реинфекцию, на которую ранее указывало ESR. После дальнейшей антибактериальной терапии уровень СRP снизился до нормы, в последующем последовало более медленное снижение ESR до нормального для возраста пациента значения.

ESR в норме

      Обычно, ESR в два раза выше у женщин, чем у мужчин, и с возрастом неуклонно возрастает, причем, средний показатель ESR у лиц в возрасте старше 65 лет в 2 раза выше, чем у лиц младшей категории (в возрасте 18–35 лет).  Таким образом, ESR несколько выше у женщин пожилого возраста, чем у молодых мужчин.

ESR в общей патологии

    Распространенность значительного повышения ESR в среднем составляет 4,2%. Инфекция - самая распространенная причина повышения этого показателя (33%), злокачественные новообразования и заболевания почек, ответственны за 17%, а воспалительные заболевания - фиксируются у 14% пациентов Специфичность этого теста высокая, как для отдельных категорий заболеваний (96% для злокачественных новообразований и 97% для инфекции), так и для "болезни" вообще.

    Несмотря на то, что ESR является неспецифическим тестом, его уровень важен для диагностики и последующего наблюдения за рядом заболеваний, особенно, ревматоидных, например, ревматоидным артритом и ревматическим заболеванием с полимиалгией.

     Более высокие уровни ESR также обнаруживаются при анемии и при повышенных уровнях фибриногена, макроглобулина α-2 и белков плазмы (иммуноглобулин М), и на его уровень влияют физиологические переменные, например, такие как возраст, пол и беременность.

ESR при COVID-19

    В исследовании K. Selali, A. Yildirim (2022) cреди госпитализированных пациентов с COVID-19 80,2% имели ESR выше 20 мм/ч со средним значением 53 (межквартильный размах: 49). ESR была выше у лиц с пневмонией, нуждающихся в кислороде и в интенсивной терапии и у пациентов с выходом в смертельный исход по сравнению с выжившими. Однако, логистический регрессионный анализ показал, что ESR не влияет на смертность.  ROC-анализ показал, что AUC, пороговое значение, чувствительность и специфичность результатов ESR для пневмонии составили 0,827, 37 мм/ч, 77% и 78%; для интенсивной терапии были 0,625, 50 мм/ч, 74% и 52; смертность составила 0,606, 51 мм/ч, 71% и 49% соответственно. Однако значения ROC-анализа для СRP были выше, чем ESR для всех этих категорий.

    Многофакторный бинарный логистический регрессионный анализ показал, что количество лимфоцитов, уровень ферритина и потребности в интенсивной терапии были значимыми параметрами, предсказавшими смерть, в то время как СRP, ESR, возраст старше 60 лет и тяжелые поражения при КТ не были значимыми.

ESR, как индикатор воспаления

     Скорость оседания эритроцитов (ESR) считается обычным тестом на воспаление. Этот показатель измеряет скорость (мм / ч), с которой эритроциты образуют агрегаты, оседающие тогда, когда свежая кровь с антикоагулянтом остается в вертикальной пробирке. Следовательно, это не мера реального элемента крови, а физическое явление. Может быть, в связи с этим, в свое время было предложено заменить термин «скорость оседания эритроцито» на «продолжительность реакции седиментации в крови». Стоит отметить, что в нескольких исследованиях изучалось потенциальное влияние факторов образа жизни и общих метаболических нарушений на ESR.