CC BY
45
УДК 612.015.39:616.72-008.8-002:616.768.3
Е.С. Спиркина2, Е.Л. Матвеева12 1 Курганский государственный университет 2РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова, г. Курган
БИОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СИНОВИАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ БОЛЬНЫХ С ОСТЕОАРТРОЗОМ КОЛЕННОГО СУСТАВА РАЗЛИЧНОЙ ЭТИОЛОГИИ
Аннотация. Целью данной работы явилось проведение сравнительного анализа биохимического состава синовиальной жидкости больных с остеоарт-розом различной этиологии. Исследования были выполнены на образцах синовиальной жидкости, которые были разделены на две группы больных. Первая группа -16 больных с пателлофеморальным артрозом 2 стадии, вторая группа - 54 больных с двусторонним гонартрозом. В качестве нормы были исследованы образцы синовиальной жидкости 11 трупов внезапно погибших людей обоего пола (4 мужчины и 7 женщин) в возрасте от 23 до 79 лет, не имевших зарегистрированной экспертом суставной патологии. Проведенное исследование свидетельствует о существенном дисбалансе прооксидантных и антиоксидан-тных процессов в синовиальной жидкости и развитии окислительного стресса, выраженность которого зависит от тяжести патологического процесса, но находится вне зависимости от его этиологии.
Ключевые слова: перекисное окисление, синовиальная жидкость, пероксидация, остеоартроз, па-теллофеморальный артроз.
E.S.Spirkina, Y.L.Matveeva Kurgan State University
Russian Ilizarov Scientific Center of Restorative Traumatology and Orthopaedics, Kurgan
BIOCHEMICAL CHANGES OF THE SYNOVIAL FLUID IN PATIENTS WITH OSTEOPOROSIS OF THE KNEE JOINT OF VARIOUS ETIOLOGY
Annotation. The purpose of this study is a comparative analysis of the biochemical composition of the synovial fluid in patients with osteoarthrosis of various etiology. The research was conducted on samples of the synovial fluid, due to which two groups of patients were singled out. The first group of 16 patients with patellofemoralarthrosis of Stage 2, the second group of 54 patients with bilateral gonarthrosis. The samples of the synovial fluid of 11 corpses of both sexes ( 4 men and 7 women) aged from 23 to 79 years after sudden death, who did not have articular pathology registered
by an expert, were examined and taken for the standard. The study undertaken shows a significant imbalance of prooxidant and antioxidant processes in the synovial fluid and the development of oxidative stress, the intensity of which depends on the severity of the pathological process, however, without any regard to its etiology.
Index term: peroxidation, synovial fluid, osteoarthrosis, patellofemoralarthrosis.
ВВЕДЕНИЕ
Известно, что деформирующий артроз является заболеванием, этиология которого мультифакторна и до конца не изучена [8; 11]. Деформирующий артроз пателло-феморального сустава (ПФС) считается достаточно распространенным заболеванием [13; 18]. В большинстве случаев дегенеративно-дистрофические изменения пателло-феморального сустава сочетаются с поражением фемо-ротибиального сочленения и, следовательно, имеют второстепенное значение [15; 17]. Тем не менее данное состояние может наблюдаться в изолированном виде и рассматриваться как самостоятельное заболевание [20]. Артроз ПФС предполагает дегенеративно-дистрофические изменения суставного хряща на одной или обеих поверхностях надколенника и в области блока бедренной кости. Наиболее часто поражается хрящевой покров латеральной фасетки надколенника. Нарушение траектории перемещения надколенника, его нестабильность способствуют травмированию элементов сустава, в первую очередь суставного хряща, и создают условия для прогрес-сирования дегенеративно-дистрофического процесса в суставе. Патологическая неадекватная нагрузка на суставные поверхности признается одной из ведущих причин развития артроза ПФС. В большинстве случаев она обусловлена диспластическими изменениями костных и мягкотканных структур, образующих сустав. Среди других причин развития дегенеративно-дистрофических изменений в ПФС следует отметить микро - и макротравму, избыточный вес, чрезмерную двигательную активность, врожденную недостаточность суставного хряща [12; 16; 18].В литературе описаны изменения биохимического состава синовиальной жидкости при развитии остеоарт-роза как идиопатической, так и посттравматической этиологии [17]. Достоверно показано, что эти изменения носят однонаправленный характер в спектре исследованных показателей. Однако биохимических исследований синовиальной жидкости у больных, артроз коленных суставов у которых диагностирован как пателлофемораль-ный, нами не обнаружено.
Целью исследования являлась оценка достоверности различий биохимических показателей синовиальной жидкости у пациентов с пателлофеморальным-гонартрозом и остеоартрозом коленного сустава идиопатической этиологии.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Выполнены исследования синовиальной жидкости больных, которые были разделены на две группы. Первая группа включала в себя 16 больных с пателлофеморальным артрозом 2 стадии, из них 12 женщин и 4 мужчин в возрасте от 45 до 67 лет. Во второй группе были 54 больных с двусторонним гонартрозом,
из которых 36 женщин и 18 мужчин в возрасте от 48 до 75 лет.По этиологии преобладал посттравматический гонартроз 3 стадии. Стадию артрозного процесса устанавливали по классификации, разработанной в лаборатории патологии суставов Центра [7]. В качестве нормы были исследованы образцы синовиальной жидкости 11 трупов внезапно погибших людей обоего пола (4 мужчины и 7 женщин) в возрасте от 23 до 79 лет, не имевших зарегистрированной экспертом суставной патологии. Исследования, проводившиеся в синовиальной жидкости, были получены спустя 11/2-2 ч (в отдельных случаях 3-4, но не более 6 ч) с момента наступления смерти до проведения каких-либо патологоанатомических мероприятий. Материал для исследования извлекался в соответствии с приказом Минздрава РФ от 24.04.2003 г. № 161 «Инструкция по организации и производству экспертных исследований в бюро судебно-медицинской экспертизы». Забор материала от пациентов производился одноразовым шприцом в сухую одноразовую пробирку типа «Эппендорф». Максимальный срок хранения материала составлял 1 сутки в холодильнике при температуре +4 - +8°С.
Общее количество белка определяли биуретовым методом. Продукты ПОБ синовиальной жидкости определяли в белковом осадке по реакции 2,4-динитро-фенилгидразином. Продукты реакции регистрировали при длинах волн 270 нм (ПОБ270), 363 нм и 370 нм (ПОБ363+370). Степень окислительной модификации белков выражали в единицах оптической плотности (ед.-опт.пл.) на 1 мг белка. Оценку процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) осуществляли путем измерения в синовиальной жидкости содержания первичных (диеновых коньюгатов) и вторичных (малонового диальдегида) продуктов ПОЛ. Содержание диеновых конъюгатов (ДК) определяли спектрофотометрически по разности оптической плотности между опытной и контрольной пробами при длине волны 232 нм [9]. Определение малонового диальдегида (МДА) проводили по реакции с тиобарбитуровой кислотой [9]. Концентрацию продуктов перекисного окисления рассчитывали на мг общих липидов синовиальной жидкости,
которые в свою очередь определяли с помощью наборов фирмы «Lachema» (Чехия). Концентрации холестерина и триглицеридов определяли с помощью наборов фирмы Vital-Diagnostic (Санкт-Петербург). О состоянии антиоксидантной защиты судили по активности в синовиальной жидкости фермента - каталазы, определение которой поводили спектрофотометрически при длине волны 410 нм, согласно методу, основанному на способности перекиси водорода образовывать с солями молибдена стойкий окрашенный комплекс. Контроль за течением патологического процесса в суставной полости осуществляли, определяя в синовиальной жидкости количество уроновых кислот (УК) [14].
Результаты исследования обработаны методом вариационной статистики, применяемым для малых выборок, с принятием уровня значимости р не менее 0,05. Достоверность различий между группами наблюдений оценивали с помощью критерия Вилкоксона.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В таблице 1 приведены результаты исследования биохимического состава синовиальной жидкости при развитии дегенеративно-дистрофических изменений в суставе.
Согласно полученным нами данным, при развитии патологических процессов в суставной полости количество общих липидов синовиальной жидкости достоверно возрастает почти в 4 раза у больных первой и более чем в 2 раза у больных второй группы, т.е. уровень общих липидов существенно повышается у больных обеих групп исследования. Проведенное нами изучение содержания уроновых кислот показало снижение их концентрации, что говорит об уменьшении количества гиалуроната - основного компонента синовии. Показатели общего белка при развитии артроза ПФС достоверно отличаются от нормы с уровнем значимости р<0,001, а при гонартрозе коленного сустава отличаются от нормы с уровнем значимости р<0,05. Мы отметили возрастание концентрации диеновых конъюгатов при артрозе ПФС, а в процессе перекисного окисления липидов при развитии гонарт-роза идиопатической и посттравматической этиологии -
Таблица 1 - Анализ биохимических исследований синовиальной жидкости больных с остеоартрозом различной этиологии
Показатели Норма Первая группа Вторая группа
(n=11) (n=16) (n=54)
Холестерин (ХЛ) ммоль/л 0,46±0,12 4,37±2,50** 1,30±0,07*#
Триглицериды (ТГ) ммоль/л 0,87±0,20 0,31±0,06 0,21±0,03###
Общие липиды (ОЛ) г/л 0,70±0,08 2,73±0,45* 1,66±0,21*#
Диеновые конъюгаты (ДК) нмоль/ г ОЛ 8,70±1,98 10,88±3,13* 41,83±3,47**##
Малоновый диальдегид (МДА) нмоль/ г ОЛ 2,44±0,71 2,03±0,41 5,67±1,06*#
Каталаза мкатал / г ОБ 8,72±2,72 6,04±2,18 9,20±1,53
Общий белок (ОБ) г/л 18,21±4,03 34,96±1,56** 27,51±0,53*##
ПОБ альдегиды ед.опт.плот./ г ОБ 0,06±0,01 0,08±0,02* 0,26±0,03*##
Кетоны ед.опт.плот./ г ОБ 0,08±0,01 0,02±0,01* 0,05±0,01*# ##
Уроновые кислоты (УК) ммоль/л 7,11±0,58 6,20±0,72 5,74±0,12
Примечания: *- значения достоверно отличаются от нормы с уровнем вероятности р<0,05; ** - значения достоверно отличаются от нормы с уровнем вероятности р<0,001;
■ - значения второй группы достоверно отличаются от первой группы с уровнем вероятности р <0,01;
■ ■ - значения второй группы достоверно отличаются от первой группы с уровнем вероятности р<0,001;
■ ■■ - значения второй группы достоверно отличаются от первой группы с уровнем вероятности р<0,05.
СЕРИЯ «ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ», ВЫПУСК 5
103
возрастание от нормы происходило в 5 раз. Нами обнаружено возрастание концентрации малонового диальде-гида при развитии заболевания во второй группе, чего, однако, не наблюдалось при артрозе ПФС. В соответствии с исследованиями отечественных и зарубежных ученых известно, что липидный состав синовиальной жидкости влияет на ее физико-химическое состояние [6, 10]. Было показано наличие в синовиальной жидкости холестерина в виде сложных эфиров кислот, которые в области физиологических температур являются термотропными жидкокристаллическими (ЖК) соединениями. Экспериментально установлено, что молекулы ЖК соединений холестерина ориентируются согласно микрорельефу хряща в направлении скольжения суставных поверхностей, благодаря чему коэффициент трения в суставе снижается [2, 3, 5]. Увеличение общих липидов, по нашему мнению, является компенсаторно-приспособительной реакцией синовиальной среды, т.к. по литературным данным известно, что при развитии дегенеративно-дистрофических изменений (ДДИ) в суставах вязкость синовиальной жидкости снижается [4]. Белок содержится в синовии в концентрации заметно меньшей, чем в крови. Уровень белка в синовиальной жидкости несколько повышается при дегенеративных заболеваниях и посттравматических артритах. Более выраженное увеличение содержания общего белка наблюдается при воспалительных заболеваниях, в процессе деградации суставного хряща [1]. В продуктах перекисного окисления белков происходит многократное накопление альдегидов и кетонов. Накопление продуктов ПОЛ и ПОБ в синовиальной жидкости больных с дегенеративно-дистрофическими поражениями суставов является результатом свободнорадикального окисления липидов и белков и происходит одновременно с разбалан-сировкой систем, регулирующих интенсивность перокси-дации.
Сравнив полученные показатели между двумя группами больных, мы отметили достоверные отличия и основные тенденции их изменения, которые представлены на рисунке 1.
Альдегиды
500,00» 400,00 300.00 . 200.00 I юо.о а[
0.1J
-1груплэ -2 группа
а)
б)
— 1 группа -irpvnrw
а - динамика показателей процессов пероксидации белка; б - перекисное окисление липидов Рисунок 1 - Биохимические показатели синовиальной жидкости больных с остеоартрозом различной этиологии
Представленные данные отражают характер изменений липидного спектра, белкового спектра, пока-
зателей пероксидации и уроновых кислот у больных с пателлофеморальным и идиопатическим остеоартрозом. Изменения данных показателей носят однонаправленный характер и имеют различия, обусловленные разными клиническими стадиями развития заболевания. Таким образом, проведенное исследование свидетельствует о существенном дисбалансе прооксидантных и антиоксидантных процессов в синовиальной жидкости и развитии окислительного стресса, выраженность которого зависит от тяжести патологического процесса, но находится вне зависимости от его этиологии.
Список литературы
1 Базарный В.В. Синовиальная жидкость (клинико-диагнос-
тическое значение лабораторного анализа). Екатеринбург: Изд-во УГМА, 1999. 62 с.
2 Ермаков С.Л., Родненков В.Г., Белоенко Е.Д., Купчинов Б.И.
Жидкие кристаллы в технике и медицине. Минск: Асар, 2002. 416 с.
3 Ермаков С.Ф. Трибофизика жидкокристаллических мате-
риалов в металло- и биополимерных сопряжениях: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Гомель, 2001.
4 Жидкие кристаллы в технике и медицине /Ермаков С.Ф.,
Родненков В.Г., Белоенко Е.Д., Купчинов Б.И. //Мн.: Асар, 2002.
5 Кармацких О.Л., Талашова И.А., Макушин В.Д. и др. Клини-
ческое значение исследования белкового спектра синовиальной жидкости // Гэний ортопедии. 2000. № 1. С.69-71.
6 Купчинов Б.И., Ермаков С.Ф., Родненков В.Г., Белоенко Е.Д.
Введение в трибологию жидких кристаллов. Гомель: Инфотрибо, 1993. С. 155
7 Лунева С.Н., Чегуров О.К., Макушин В.Д. Анализ связи
биохимических показателей синовиальной жидкости больных остеоартрозами коленного сустава с их клинической характеристикой // Травматология и ортопедия России. 2006. № 4 (42). C. 55-58.
8 Макушин В.Д., Чегуров О.К. Гонартроз (вопросы патогене-
за и классификации) // Гений ортопедии. 2005. № 2. С. 19-22.
9 Нестеренко С.А. Синдром нарушения равновесия надко-
ленника диспластического генеза с позиции концепции мультифакториальности // Ортопедия, травматология и протезирование. 2000. № 3. С. 17-19.
10 Орехович В.Н. Современные методы в биохимии. М.:
Медицина, 1977. С. 392.
11 Павлова В.Н.Синовиальная среда суставов. М.: Медицина,
1980. С. 11.
12 Подрушняк Е.П. Возрастные изменения суставов челове-
ка. Киев, 1972.
13 Шевцов В.И., Макушин В.Д., Ступина Т.А., Степанов М.А.
Экспериментальные аспекты изучения репаративной регенерации суставного хряща в условиях туннелиро-ваниясубхондральной зоны с введением аутологичного костного мозга // Гений ортопедии. 2010. № 2. С. 5-10.
14 Nicol S.G. [et al.] Arthritis progression after patellofemoral
joint replacement // Knee. 2006. Vol. 13. № 4. P. 290-295.
15 Bitter, Muir H.M. A modified uronik acid carbazole reaction //
Analyt. biochem. 1962. Vol. 4. P. 330.
16 Chapchal G.J. Деформирующий артроз надколенника //
Ортопедия, травматология и протезирование. 1982. №10. С. 26-28.
17 Kramer J. [et al.]. Imaging examinations of the patellofemoral
joint //Orthopade. 2008. Vol. 37, No 9. P. 818, 820-822, 824826 passim.
18 Lustig S. [et al.]. Isolated arthrosis of the patellofemoral joint
in younger patients (<50 years) // Оrthopдde. 2008. Bd. 37. H. 9. P. 848, 850-852, 854-857.
19 Minkowitz R.B, Bosco J.A. 3rd. Patellofemoral arthritis // Bull.
NYU Hosp. Jt. Dis. 2009. Vol. 67. No 1. P. 30-38.
20 Jшrgensen P.S. [et al.]. Treatment of patellofemoral arthritis
with patello-femoral arthroplasties // Ugeskr. Laeger. 2007. Vol. 169. No 2. P. 2201-2204.
