CC BY
184
Обзоры литературы
© Группа авторов, 2012 УДК 616.72-007.17-08
Перспективы исследования синовиальной жидкости для клинической практики (литературный обзор)
Е.Л. Матвеева, А.Г. Гасанова, Е.С. Спиркина
Prospects of synovial fluid investigation for clinical practice (review of literature)
E.L. Matveeva, A.G. Gasanova, E.S. Spirkina
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" им. академика Г. А. Илизарова» Минздравсоцразвития РФ, г. Курган
(директор — д.м.н. А.В. Губин)
Изложен обзор исследований физико-химических, биохимических, иммунологических свойств синовиальной жидкости в норме и при развитии патологии, а также возможности и перспективы их использования в клинической практике.
Ключевые слова: синовиальная жидкость, биохимический состав, физико-химические свойства, иммунологические показатели, состав электролитов.
An overview of studies on the physical-and-chemical, biochemical, immunological properties of synovial fluid normally and for pathology development is represented in the work, as well as the possibilities and prospects of their use in clinical practice. Keywords: synovial fluid, biochemical composition, physical-and-chemical properties, immunological values, electrolyte composition.
ВВЕДЕНИЕ
Исследование синовиальной жидкости в диагностике заболеваний суставов имеет большое значение. Синовиальная жидкость, как один из основных органоспецифичных компонентов каждого сустава, чутко реагирует изменением своего состава и свойств на любые внутрисуставные процессы. В отечественных публикациях основы фундаментальных исследований синовиальной жидкости были изложены в работах В.Н. Павловой, в частности, в ее монографии, изданной в 1980 году «Синовиальная среда суставов» [1]. В соответствии с данными ее работы, фундаментальные исследования синовиальной жидкости заложены в середине XIX века немецким исследователем Frerichs (1846), который изучал химический и клеточный состав синовии животных. Эти исследования получили развитие и продолжение в работах His (1865), Steinberg (1874), О.Э. Гаген-Торна (1883) и др. В конце 1960-х - начале 1970-х годов сложилось представление о синовиальной системе, основанное на общности развития и координации функций синовиальной оболочки, синовии и суставного хряща.
Общие проблемы исследования
Проблема отсутствия референтных величин для многих показателей синовиальной жидкости отмечена в литературе [2, 3]. На наш взгляд, это чаще всего является следствием сложностей методического порядка. При пункции здоровых коленных суставов получить синовиальную жидкость чрезвычайно сложно,
ввиду ее малого количества и вязкости. Кроме того, известно, что в первые минуты после смерти содержимое сустава быстро обезвоживается [4]. Кроме того, обязательно следует принимать во внимание сопоставимость результатов при определении какого-либо показателя различными методами. Отсутствуют также сведения о сравнительном анализе биохимических исследований синовиальной жидкости крупных суставов (тазобедренного, коленного и локтевого).
В таблице 1 мы приводим ряд референтных данных биохимического состава синовиальной жидкости коленных суставов по разным литературным источникам, которые мы представляем с приведением к единым размерностям.
Исследования физико-химических свойств синовиальной жидкости
Известно, что синовия является эластичной неньютоновской жидкостью, обеспечивающей амортизацию и защиту суставных хрящей от чрезмерных нагрузок и наименьший коэффициент трения в суставах [5]. Основной научной задачей исследования физико-химических свойств синовиальной жидкости является разработка авторами искусственных лубрикантов на основе полимеров и биополимеров [6]. Замена патологической синовиальной жидкости искусственными ее аналогами в настоящее время является общепринятым подходом к лечебной коррекции заболеваний суставов.
Таблица 1
Нормальные величины биохимических показателей синовиальной жидкости (на основании данных разных авторов и результатов собственных исследований)
Показатели В.Н. Павлова, 1980 [17] Герасимов, Фурцева, 1986 [18] В.В. Базарный, 1999 [1] ЦИТО, 1999 [19] Собственные данные [24, 25]
Вода, % 94-95 нет сведений нет сведений 94-95 не определено
рн нет сведений нет сведений нет сведений 7,29-7,45 не определено
Белок общий, г/л 20,0 20,0 10-20 20,0 10,3-22,3
Белок, фракции, %: альбумины нет сведений 72,0 65-75 72,0 54,82-71,62
а,-глобулины нет сведений 4,5-4,9 нет сведений 4,5-4,9 4,5-6,96
а2-глобулины нет сведений 3,2-3,8 нет сведений 3,2-3,8 2,04-7,56
Р-глобулины нет сведений 9,2-10,0 нет сведений 9,2-10,0 4,5-20,1
у-глобулины нет сведений 9,3-12,4 нет сведений 9,3-12,4 6,69-21,21
A/G нет сведений нет сведений нет сведений нет сведений 1,08-2,4
Гиалуроновая кислота, г/л 3,0 нет сведений 2,75-2,85 2,75-3,00 не определено
Уроновые кислоты, ммоль/л нет сведений нет сведений нет сведений нет сведений 6,12 - 8,98
Сульфаты, (ммоль/л) / (г/л) нет сведений нет сведений нет сведений нет сведений 8,2-6,4 / 0,79-1,57
Сиаловая кислота, (ммоль/л) / (г/л) нет сведений нет сведений нет сведений 0,52-1,36 / 0,16-0,42 0,8-1,28 / 0,26-0,38
Гексозамины, (г/л) / (ммоль/л) нет сведений нет сведений нет сведений 0,40-0,82 не определено / 0,054-0,094
Глюкоза, (г/л) / (ммоль/л) 0,66 / 3,67 нет сведений 0,63-0,99/3,5-5,5 0,67-1,21 / 3,7-6,7 не определено
Мочевина, (ммоль/л) / (г/л) 5,0-10,0 / 0,2-0,4 нет сведений нет сведений 3,3-6,7 / 0,13-0,27 не определено
Мочевая кислота, (ммоль/л) / (г/л) 0,09 / 0,015 нет сведений нет сведений 0,19-0,28 / 0,03-0,05 0,12 / 0,019
Микроскопические исследования синовии Чаще всего сводятся к подсчету синовиоцито-граммы и обнаружению кристаллов. Диагностическое значение при исследовании синовиальной жидкости имеют кристаллы пирофосфата кальция, гидроксиапатита кальция, урата натрия. Эти кристаллы могут быть выявлены при микроскопии нативного препарата в поляризованном свете и свидетельствуют о наличии артропатий [2]. Острый воспалительный процесс в суставе сопровождается увеличением количества форменных элементов (моноциты, лимфоциты и др.), нейтрофилезом синовиальной жидкости. Морфология нейтрофилов, моноцитов, эритроцитов не отличается от таковой в периферической крови (рис. 1), 1-10% клеток нормальной синовиоцитограммы составляют недифференцированные клетки [2].
Изучение иммунологических показателей синовиальной жидкости
В современных литературных источниках [7] показано, что иммунологические показатели при суставной патологии изменяются более динамично и более выраженно в синовиальной жидкости, чем в сыворотке крови. Однако анализу результатов иммунологических исследований синовии до настоящего времени были посвящены единичные работы, в которых авторы уделяли внимание лишь отдельным показателям при той или иной нозологической форме [8, 9]. В ряде работ [10, 11] указывается возможность развития аутоиммунных реакций к составным компонентам соединительной
ткани - хондроитинсульфату у больных суставной патологией. Представляется маловероятным, что аутоиммунные реакции являются причиной этих заболеваний. Скорее, они являются следствием сенсибилизирующего действия продуктов, образующихся при разрушении тканей сустава [12]. Однако определение иммунологических показателей синовиальной жидкости позволит более полно оценивать соотношение воспалительных и дегенеративных процессов при внутрисуставной патологии и определять адекватную тактику медикаментозной коррекции.
Биохимические исследования синовиальной жидкости
Анализируя данные многочисленных биохимических исследований остеоартрозных изменений в синовиальной жидкости, надо отметить большое их разнообразие и то, что высказанные предположения часто противоречат друг другу. Большинство исследований синовиальной жидкости говорит о том, что при развитии деструктивных процессов в суставах возрастает активность протеолитических ферментов и гликозаминогликангидролаз, снижается полимерность и уменьшается концентрация гиалуроновой кислоты [13, 14, 15], а реакцией на травму и воспаление является поступление в синовию белков острой фазы [16]. Проведенные нами собственные исследования показали, что для клинической практики наиболее информативным является определение в синовии показателей общего белка и уроновых кислот (рис. 2).
Рис. 1. Клетки синовиальной жидкости. Об. х 100, ок. х 10, окраска по Романовскому-Гимза: 1 -палочкоядерный нейтрофил; 2 - лимфоцит; 3 - клетка моноцитарного ряда; 4 - недифференцированная клетка
Рис. 2. Схема биохимического исследования синовиальной жидкости с целью клинико-лабораторной диагностики ранних стадий дегенеративно-дистрофических изменений суставов
Значительно ниже, чем в литературе, мы оцениваем концентрацию общего белка (ОБ) в синовии. Чаще всего используемые для определения концентрации ОБ методы - биуретовый и Лоури - отличаются разной степенью чувствительности и специфичности. Определение белка по Лоури отличается большей чувствительностью, но меньшей специфичностью, чем биуретовый метод. На наш взгляд, при низких концентрациях белка возможно использование не высокочувствительного, но высокоспецифичного метода. В ряде источников [20], также как и в нашей работе, был использован биу-ретовый метод.
Особый интерес представляет количественное определение основного специфического компонента синовиальной жидкости - несульфатированного гли-козаминогликана - гиалуроновой кислоты (ГУК) (полимер дисахаридных последовательностей ацетили-рованного аминосахара и уроновой кислоты) [21]. Известно, что в состав синовии он входит в виде комплекса гиалуронат-протеин синовиальной жидкости и встроен в поверхность суставного хряща. В приводимых источниках [19] определение ГУК начинали с осаждения специфическими осадите-лями, давая количественную оценку ее содержания по определению уроновых кислот (по Bitter & Muir)
[22]. В наших данных мы приводим количество уро-новых кислот и гексозаминов после определения в нативной синовии, принимая во внимание то, что осадители гликозаминогликанов (ГАГ) не специфичны для их сульфатированных и не сульфатированных форм. О количестве сульфатированных ГАГ можно судить по концентрации сульфатной серы, хотя надо признать, что в настоящее время существуют более специфичный метод - колориметрическая реакция определения сульфатированных гликозаминогликанов с алциановым голубым [24].
ставе синовии при дегенеративно-дистрофических изменениях суставов, хотя остеоартроз - болезнь не только хрящей, а всех тканей синовиального сустава, в частности, субхондральной кости [2]. Кроме того, практически отсутствуют исследования роли перекисного окисления липидов в патогенезе суставных заболеваний. Изучение синовиальной жидкости пациентов с дегенеративно-дистрофическими и травматическими поражениями суставов требует исследования состояния минерального обмена, оксидантной и антиоксидантной системы.
Метаболические сдвиги минерального обмена, ведущие к развитию и прогрессированию дегенеративных и воспалительных процессов в суставах, исследователи синовиальной жидкости чаще всего связывают с образованием кристаллов [18]. К сожалению, в современной литературе очень незначительно освящен вопрос об электролитном со-
Суммируя все сказанное, следует отметить, что ар-троцентез является инвазивной и, безусловно, травматичной для суставной среды процедурой. Однако при необходимости его проведения в качестве лечебной манипуляции необходимо использовать полученную синовиальную жидкость для диагностики с применением максимально информативных методов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Павлова В. Н. Синовиальная среда суставов. М.: Медицина, 1980. С. 296.
2. Базарный В. В. Синовиальная жидкость. Клинико-диагностическое значение лабораторного анализа. Екатеринбург, 1999. 62 с.
3. Понятие нормы в исследовании синовиальной жидкости / Е. Л. Матвеева [и др.] // Клинич. лаб. диагностика. 2002. № 10. С.18.
4. Авходиев Г. И., Кузьмина О. В., Рафибеков М. Г. Белки и их производные в постмортальном периоде. Чита : Поиск, 2002. 160 с.
5. Купчинов Б. И., Ермаков С. Ф., Белоенко Е. Д. Биотрибология синовиальных суставов. Минск : Веды, 1997. 271 с.
6. Трибологический мониторинг препаратов, используемых для лечения заболеваний суставов / Л. С. Пинчук [и др.] // Бюл. эксперим. био-
логии и медицины. 2006. Т. 141, № 3. С. 278-282.
7. Петрович Н. С. Клинико-диагностическое значение исследования синовиальной жидкости: автореф. дис... канд. мед. наук . Челябинск, 2004. 22 с.
8. Петрович Н. С., Соколова З. И., Базарный В. В. Некоторые иммунологические показатели синовиальной жидкости // Клинич. лаб. диагностика. 2000. № 10. С. 46.
9. Чепелева М. В. Влияние хирургического лечения на иммунный статус больных остеоартрозом коленного и тазобедренного суставов: авто-реф. дис... канд. мед. наук. Курган, 2007. 22 с.
10. Бабаева А. Р. Клиническое и патогенетическое значение исследования сывороточных гликозаминогликанов и антител к ним при заболеваниях внесуставных мягких тканей : дис. д-ра мед. наук. Волгоград, 1997. 341 с.
11. Коваленко Е. А. Взаимосвязь уровня антител к гликозаминогликанам хряща у больных остеоартрозом с эффективностью лечения хондро-
протекторами : автореф. дис. канд. мед. наук. Волгоград, 1997. 23 с.
12. Проблема диагностики аутоиммунного процесса при заболеваниях суставов / Е. Л. Матвеева [и др.] // Мед. иммунология. 2002. Т.4, № 2. С. 206.
13. Comparison of cathepsins K and S expression within the rheumatoid and osteoarthritic synovium / W. S. Hou [et al.] // Arthritis Rheum. 2002. Vol. 46, No 3. P. 663-674.
14. Yoshida М. Expression analysis of three isoforms of hyaluronan synthase, hyaluronidase in synovium in knees in osteoarthritis, rheumatoid arthritis by quantitative real-time reverse transcriptase polymerase chain reaction / M. Yoshida, S. Sai, K. Marumo // Arthr. Res. Ther. 2004. Vol. 6. P 1-14.
15. Grecomoro G., La Sala F., Francavilla G. Rheologic changes in the synovial fluid of patients with gonarthritis induced by intraarticular infiltration of hyaluronic acid // Int. J. Tissue React. 2001. Vol. 23, No 2. P. 67-71.
16. Изменения в биохимическом составе синовиальной жидкости при застарелых и свежих повреждениях мениска / Е.Л.Матвеева, Т.Ю. Карасева// Травматол. И ортопедия России. - 2006. - 32. - С.199-199.
17. Лунева, С. Н. Биохимические изменения в тканях суставов при дегенеративно-дистрофических заболеваниях и способы их направленной биологической коррекции / С. Н. Лунева. - Тюмень, 2003. - 45 с.
18. Герасимов А. М., Фурцева Л. Н. Биохимическая диагностика в травматологии и ортопедии. - М.: Медицина, 1986. - 240 с.
19. Биохимические исследования синовиальной жидкости у больных при заболеваниях и повреждениях крупных суставов / Пособие для врачей, сост. В.В.Троценко, Л.Н.Фурцева, С.В.Каграманов, И.А.Богданова, Р.И.Алексеева. - Москва. 1999г. -22с.
20. Alson J.A., Morgan W.T. Colorimetric method phase determination of glycosamine and chondrosamine // Biochem J. 1933. Vol. 27, No 6. P. 1824-1828.
21. Warren L. The thiobarbituric acid assay of sialic acids // J. Biol. Chem. 1959. Vol. 234, No 8. P 1971-1975.
22. Bitter T., Muir H.M. A modified uronic acid carbazole reaction // Anal. Biochem. 1962. Vol. 4. Р 330-334.
23. Whiteman P The quantitative measurement of Alcian Blue-glycosaminoglycan complex // Biochem. J. 1973. Vol. 131, No 2. P. 343-350.
24. Оценка биохимических показателей синовиальной жидкости коленного сустава здорового человека в зависимости от пола и возраста: тез. докл.юбил. Всерос. науч.-практ. конф. «Актуальные вопросы травматологии и ортопедии», посвящ. 100-летию со дня основания Российского НИИ траваматологии и ортопедии им. В.В.Вредена / Е.Л.Матвеева // Травматол. ортопед. России. - 2006. - №2. - С.198-199.
Рукопись поступила 16.06.11.
Сведения об авторах:
1. Матвеева Елена Леонидовна - ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад.Г.А. Илизарова Минздравсоцразвития РФ», г. Курган, клинико-экспериментальный лабораторный отдел, ведущий научный сотрудник, д.б.н., e-mail: [email protected].
2. Гасанова Анна Георгиевна - ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад.Г.А. Илизарова Минздравсоцразвития РФ», г. Курган, клинико-экспериментальный лабораторный отдел, младший научный сотрудник, e-mail: [email protected].
3. Спиркина Елена Сергеевна - ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад.Г.А. Илизарова Минздравсоцразвития РФ», г. Курган, клинико-экспериментальный лабораторный отдел, лаборант-исследователь.
