Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

ОСОБЕННОСТИ СОСТОЯНИЯ РЕМОДЕЛИРОВАНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ У ПАЦИЕНТОВ С ОСТЕОАРТРОЗОМ, СОПРОВОЖДАЮЩИМСЯ ОСТЕОПЕНИЧЕСКИМ СИНДРОМОМ, ПОСЛЕ ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЯ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА

Гладкова Е.В. 1 Карякина Е.В. 1 Пучиньян Д.М. 1 Бабушкина И.В. 1 Мамонова И.А. 1 Царева Е.Е. 1 Белова С.В. 1
1 ФГБУ «Саратовский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии» Министерства здравоохранения Российской Федерации
У пациентов с остеоартрозом (ОА), сопровождающимся остеопеническим синдромом, изучены показатели клеточного иммунитета и ремоделирования костной ткани в дооперационном периоде и через 3 месяца после эндопротезирования тазобедренного сустава. Выявлены признаки разобщения процессов ремоделирования костной ткани, что проявлялось усилением костной резорбции и угнетением костеобразования. Одновременно наблюдалось увеличение содержания провоспалительных цитокинов и уменьшение противовоспалительных на фоне снижения абсолютного количества Т-лимфоцитов периферической крови пациентов. Эти изменения сохранялись и через 3 месяца после операции. Использование лабораторно-инструментальных предикторов нарушений метаболизма костной ткани, показателей клеточного иммунитета и особенностей цитокинового профиля не позволяют в сроки до 3 месяцев после эндопротезирования крупных суставов осуществлять прогнозирование развития асептической нестабильности имплантата.
остеоартроз
остеопенический синдром
эндопротезирование
маркеры метаболизма костной ткани
про- и противовоспалительные цитокины
клеточный иммунитет
1. Гладкова Е.В., Федонников А.С., Царева Е.Е. Система лабораторно-инструментальной оценки состояния метаболизма костной ткани // Фундаментальные исследования. – 2015. – №5. – С.11-13.
2. Загородний Н.В., Ломтатидзе Е.Ш., Сергеев С.В., Карпович Н.И. Учеб. пособие. – М.: РУДН, 2008. – 65 с.
3. Карякина Е.В., Норкин И.А., Гладкова Е.В. [и др.]. // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. – 2014. – Т. 100. – № 2. – С. 238-247.
4. Карякина Е.В., Персова Е.А., Гладкова Е.В. Возможность использования лабораторных предикторов в оценке развития асептической нестабиль¬ности при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава // Саратовский научно-медицинский журнал. – 2011. – Т. 7, № 2. – С. 437-441.
5. Чепелева М.В., Чегуров О.К., Кузнецова Е.И., Швед Н.С. // Клиническая лабораторная диагностика. – 2014. – Вып. 8, Т.59. – С 18-21.
6. IrajNabipour. Reference Database of CrossLaps and Osteocalcin for a Healthy Iranian Population/ NabipourIraj , LarijaniBagher, JafariSeyed-Mojtaba, Mohammad Amiri, Zahra Amiri. – Arch Iranian Med. – 2008. – 11 (2). – P. 203–206.
7. Facciotti F., Penatti A.E., Zeni S. [et al]. / Pathogenic Role of IL-10 Producing Helper T Cells in Systemic Lupus Erythematosus // Ann Rheum Dis 2014; 73:146 doi:10.1136/annrheumdis-2014-eular.5485.

Основной задачей эндопротезирования крупных суставов при их дегенеративно-дистрофических повреждениях является обеспечение стабильности имплантируемой конструкции. Причиной неблагоприятных результатов эндопротезирования может быть микроподвижность и нестабильность имплантата вследствие ятрогенных и физиологических особенностей функционирования эндопротеза в биомеханически неблагоприятных условиях, возникновения металлоза, воспалительных изменений окружающих тканей, развития отрицательного костного баланса. Стрессовое ремоделирование, являющееся результатом адаптационной мультифакторной реакции костной ткани на имплантат, во многом зависит от состояния клеточных и гуморальных иммунорегуляторных механизмов [3]. Усиление костной резорбции и несостоятельность репарационных процессов нередко лежит в основе развития асептической нестабильности имплантируемой конструкции.

Цель исследования: изучить особенности ремоделирования костной ткани у пациентов с остеоартрозом, сопровождающимся остеопеническим синдромом, до и после эндопротезирования тазобедренного сустава.

Материалы и методы исследования

Под нашим наблюдением находились 49 пациентов (11 мужчин и 38 женщин) в возрасте 65,2±3,7 года с ОА крупных суставов III-IV ст. и длительностью заболевания не менее 6 лет, которые были подвергнуты комплексному клинико-инструментальному обследованию с углубленным изучением состояния костной ткани [1] в динамике (до эндопротезирования и спустя 3 месяца после его проведения). Из исследования исключали пациентов с сопутствующей патологией воспалительного характера, а также заболеваниями, оказывающими влияние на минеральный обмен. Контрольную группу составили 20 практически здоровых лиц, сопоставимых по возрасту.

У пациентов оценивали минеральную плотность костной ткани (МПКТ) методом двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (DXA) с использованием рентгеновского денситометра «HologicDiscovery QDR» (США). Остеопенический синдром характеризовался величиной Т-критерия -1,1 SD и ниже. Методом твердофазного иммуноферментного анализа с использованием спектрофотометра автоматического многофункционального EPOCHТМ определяли содержание в сыворотке крови маркеров метаболизма костной ткани: С-концевых телопептидов коллагена I типа, составляющего свыше 90 % органического матрикса костной ткани (Serum Cross Lapsфирмы «ELISA»), остеокальцина – основного неколлагенового белка, синтезируемого остеобластами и играющим ведущую роль в процессе минерализации костного матрикса путем связывания с гидроксиапатитами и кальцием (N-MIDOsteocalcinфирмы «NordicBioscienceDiagnosticsA/S»), а также костноспецифического изофермента щелочной фосфатазы (BAP). Тест-системы Остеокальцин и Cross Laps рекомендованы международным фондом изучения остеопороза как маркеры мониторинга антирезорбционной терапии, что позволяет использовать их в составе диагностической системы для оценки костного метаболизма [6].

Кроме того, были изучены некоторые показатели минерального обмена, широко используемые в лабораторной практике для оценки метаболизма костной ткани: содержание в сыворотке крови кальция общего, фосфора неорганического, а также концентрации щелочной фосфатазы фотометрическими методами с использованием биохимического автоматического анализатора «Sapphire 400» и наборов LiquickCor-ALP, LiquickCor-Calcium, LiquickCor-Phosporus.

С целью оценки активности воспалительного процесса определяли содержание про- (ФНО-α, Il-1ß, Il-6) и противовоспалительных цитокинов сыворотки крови (Il-4 и Il-10).

Методом лазерной проточной цитофлюориметрии на цитометре FACS Canto II (BD, США) с применением набора BDMultitest6-Color TBNKReagent (BD, США) было осуществлено определение субпопуляционного состава лимфоцитов периферической крови с определением абсолютного числа T-, B-лимфоцитов и NK-клеток (естественных киллеров), участвующих в координации иммунного ответа, в том числе за счет цитокинопосредованных механизмов.

Основные гематологические показатели: WBC, LYM, RDC,BAS,  EOS, MON (абсолютное и относительное содержание), HGB, MCV, MCH, VCHC, RDW, PLT, MPV, PDW, PCT, NEU, включая лазерную дифференцировку лейкоцитов на 5 субпопуляций, были изучены на автоматическом гематологическом анализаторе MEKK 8222K.

Статистическую обработку полученного материала проводили с предварительным определением размера выборки на основании анализа мощности по O’Brien с использованием «UnifyPow» в «SAS macro». Затем проводили проверку вариационных рядов на нормальность распределения по Колмогорову – Смирнову. Оценку различия вариационных рядов проводили с использованием параметрического метода Стьюдента для независимых выборок с определением средней арифметической (M) и ошибки средней (±m). Статистически достоверными различия считали при показателе вероятности р<0,05 («Medstat»).

Результаты и обсуждение

Согласно результатам двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии и показателям биомаркеров метаболизма костной ткани, основную группу составил 31 пациент остеоартрозом, сопровождающимся остеопеническим синдромом. В группу сравнения вошли 18 больных без снижения индекса МПКТ.

При проведении общеклинического исследования клеточного состава периферической крови отмечены эозинофилия и моноцитоз у пациентов группы сравнения и основной групп. Более выраженные изменения отмечались у пациентов основной группы. У пациентов группы сравнения отмечалось снижение количества базофилов. Для больных ОА с остеопеническим синдромом был характерен тромбоцитоз.

 

 

Общеклинические показатели периферической крови у больных с ОА, сопровождающимся остеопеническим синдромом

Показатель

Контрольная группа

n=20

Группа сравнения

n=18

Основнаягруппа

n=31

WBC, [109 /л]

5,0±0,5

6,2±1,2

4,4±0,9

NE, [%]

71,3±8,4

62,1±7,3

56,4±6,2

LY,[%]

32,6±5,5

40,0±6,7

29,6±1,4

MO, [%]

1,2±0,04

6,6±0,85*** (1/2)

8,2±0,9***(1/3)

EO, [%]

0,4±0,02

0,5±0,03**(1/2)

6,3±0,41***(1/3),** (2/3)

BA, [%]

1,3±0,04

0,2±0,01***(1/2)

1,1±0,09*(1/3),*** (2/3)

RBC, [1012 /л]

4,7±0,22

4,6±0,69

4,22±0,71

HGB, [g/л ]

141,2±4,7

118,1±6,2

122,6±4,32**(1/3)

HCT, [%]

52,1±7,9

41,2±4,5

37,1±2,28

MCV, [fL]

92,16±9,31

94,6±10,3

87,9±9,65

MCH, [ Pg]

34,1±0,6

30,4±4,6

28,9±3,4

MCHC [ g/L]

361±10,3

91,6±5,2**(1/2)

329±10,11*(1/3),** (2/3)

PLT [10 9/L ]

265,0±9,4

265±10,1

300±8.6***(1/3)

PCT [%]

0,73±0,07

0,71±0,06

0,20±0,08***(1/3)

MPV[fL]

8,2±0,71

7,3±0,9

6,7±0,92

PDW [%]

17,2±3,4

16,3±2,1

16,6±2,2

Примечание:* – р<0,05; ** – р<0,01; *** – р<0,001; (1/2) – разница между данными здоровых лиц и пациентов группы сравнения; (1–3) – разница между данными здоровых лиц и пациентов основной группы; (2–3) – разница между данными пациентов основной группы и группы сравнения.

При исследовании субпопуляционного состава периферической крови отмечали, что общее количество Т-лимфоцитов (CD3+) оказалось выше (р<0,05) у пациентов группы сравнения – 1836,93±32,82 клеток/мкл, как по отношению к данным контрольной группы –1264,82±76,24 клеток/мкл, так и основной – 1178,60±45,17 клеток/мкл. Вместе с тем у пациентов основной группы наблюдалось снижение содержания Т-лимфоцитов за счет популяции Т-супрессоров (CD3+CD8+) (p<0,001)– 274,22±31,17 клеток/мкл (в контрольной группе – 683,60±20,64 клеток/мкл) и увеличение популяции Т-хелперов (CD3+CD4+) (p<0,001)– 832,14±10,12 клеток/мкл (в контрольной группе – 984,54±7,01 клеток/мкл). В группе сравнения содержание Т-супрессоров также было ниже контрольных значений (p<0,001) и составило в среднем – 394,79±41,28 клеток/мкл, в то время как количество Т-хелперов (855,55±61,64 клеток/мкл) существенно не отличалось от соответствующего показателя в контрольной группе.

Натуральные киллеры (СD16+CD56+), как в группе сравнения (273,05±34,85 клеток/мкл), так и в основной группе (192,66±19,82 клеток/мкл) не отличались от данных, полученных при обследовании практически здоровых лиц (234,01±24,5 клеток/мкл). Достоверная разница по этому показателю установлена между числом натуральных киллеров у больных группы сравнения и основной группы (p<0,05). Число В-лимфоцитов (CD19+) в основной группе составило 149,85±17,31 клеток/мкл, что значительно отличалось от соответствующих показателей больных группы сравнения 222,81±29,01 клеток/мкл и здоровых лиц – 325,63±3,06 клеток/мкл (соответственно р<0,05; р<0,001).

В основной группе констатировали повышенное содержание по сравнению с группой контроля провоспалительных цитокинов: ФНО-α – 4,4±0,5пг/мл и 3,0±0,2 пг/мл (p<0,05), Il-1ß – 6,8±0,5пг/мл и 4,9±0,4пг/мл (p<0,01), Il-6 – 5,8±0,6 пг/мл и 2,7±0,3 пг/мл (p<0,001). В то же время отмечалось уменьшение концентрации противовоспалительного цитокина Il-10 в основной группе по сравнению с контрольными значениями (p<0,05) и показателями в группе сравнения (p<0,05), при отсутствии сдвигов в содержании Il-4 в исследуемых группах (соответственно). Относительно биологической роли Il-10 в процессах ремоделирования костной ткани до настоящего времени нет единого мнения: с одной стороны, часть исследователей рассматривает его как сывороточный цитокин, подавляющий остеогенез [5], с другой стороны, несомненно, его участие в регуляторных процессах, направленных на снижение активности иммунного воспалительного ответа, что способствует нормализации метаболических реакций на границе биотической и абиотической сред (кость/имплантат). Именно данному цитокину отводится немаловажная роль в обеспечении гуморального иммунного ответа при активации Т-хелперов 2 типа [7].

Спустя 3 месяца после эндопротезирования у ряда пациентов опытной группы отмечалась тенденция к увеличению активности костного изофермента щелочной фосфатазы, повышение содержания N-mid остеокальцина и снижение содержания фрагментов коллагена 1-го типа в сыворотке крови, что свидетельствует об активизации костеобразования, но статистически значимых различий достигнуто не было. Так же, как и в дооперационный период,спустя 3 месяца после эндопротезирования у пациентов основной группы наблюдалось снижение абсолютного содержания Т-лимфоцитов. В то же время у больных основной группы сохранялся сниженным уровень противовоспалительного Il-10, что свидетельствовало, по нашему мнению, либо о наличии признаков функциональной недостаточности иммунокомпетентных клеток, либо о снижении их количества. Одновременно в этой группе отмечалась нормализация количественного состава В-лимфоцитов. Возникшие изменения, по нашему мнению, возможно, связаны с удалением очага хронического воспаления и деструкции тканей.

При изучении некоторых показателей минерального обмена (содержание общего кальция, фосфора неорганического) и щелочной фосфатазы в сыворотке крови до и через 3 месяца после эндопротезирования статистически достоверных различий между показателями всех трех групп выявлено не было, что не позволяет использовать данный комплекс исследований для констатации наличия и оценки степени выраженности остеопенического синдрома.

Процесс костеобразования и его сбалансированность во многом зависит от регуляции ремоделирования посредством локальных и системных факторов, влияющих и на процесс адаптивной перестройки после эндопротезирования сустава. На состояние остеосинтетического потенциала оказывают влияние материал имплантата и фрагменты его износа, то есть источники абиотических воздействий в зоне установки эндопротеза [2]. Как показали результаты нашего исследования, на итоговое состояние ремоделирования костной ткани после эндопротезирования оказывает существенное влияние не столько материал эндопротеза, сколько факторы биотического происхождения, а именно исходное состояние метаболизма костной ткани, состояние гуморального и клеточного звена иммунной системы.

Следует отметить, что, если у пациентов основной группы и группы сравнения в дооперационном периоде наблюдались структурные нарушения со стороны тканей пораженных суставов, то у больных основной группы эти изменения носили системный характер, который проявлялся снижением МПКТ и признаками нарушения ремоделирования костной ткани, подтверждаемыми изменениями содержания биомаркеров метаболизма костной ткани в биологических средах организма [4].

Заключение

Полученные данные свидетельствуют о наличии признаков несбалансированности процессов ремоделирования костной ткани у пациентов с ОА, сопровождающимся остеопеническим синдромом, и сохранении определенной напряженности иммунопатологических реакций, спустя 3 месяца после эндопротезирования тазобедренного сустава, что не позволяет выявить признаки асептической нестабильности по данным лабораторно-инструментальных исследований в указанные сроки. Для получения объективных данных о состоянии костного метаболизма при эндопротезировании крупных суставов целесообразно проведение комплексного обследования пациентов в более поздние сроки.


Библиографическая ссылка

Гладкова Е.В., Карякина Е.В., Пучиньян Д.М., Бабушкина И.В., Мамонова И.А., Мамонова И.А., Царева Е.Е., Белова С.В. ОСОБЕННОСТИ СОСТОЯНИЯ РЕМОДЕЛИРОВАНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ У ПАЦИЕНТОВ С ОСТЕОАРТРОЗОМ, СОПРОВОЖДАЮЩИМСЯ ОСТЕОПЕНИЧЕСКИМ СИНДРОМОМ, ПОСЛЕ ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЯ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 3.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=24545 (дата обращения: 02.08.2021).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074