Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

РЕМОДЕЛИРОВАНИЕ КОСТНОЙ ТКАНИ ПОСЛЕ ТОТАЛЬНОГО ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЯ МУЖЧИН С КОКСАРТРОЗОМ И ОСТЕОПЕНИЕЙ РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНИ

Карякина Е.В. 1 Гладкова Е.В. 1 Пучиньян Д.М. 1 Персова Е.А. 1
1 НИИТОН ФГБОУ ВО СГМУ им. В.И. разумовского Минздрава России
Обследованы 43 мужчины в возрасте от 38 до 69 лет, в том числе 11 – практически здоровых и 32 больных, которым было выполнено тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава по поводу коксартроза III стадии (II-III степени функциональной недостаточности), с различной степенью исходного остеодефицита. Структурно-метаболическое состояние костной ткани оценивали путем определения минеральной плотности костной ткани методом двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии, а также определяя в сыворотке крови концентрацию биомаркеров резорбции и костеобразования. Больные обследованы в динамике: до операции и через 3, 6 и 12-15 месяцев после неё. До операции дисбаланс между остеосинтетическим и остеорезорбтивным процессами был более выражен при наличии исходного остеопороза. После операции интенсификация метаболизма костной ткани с относительным первоначальным преобладанием резорбции и последующим – костеобразования была более существенна и сохранялась более длительное время у мужчин с наличием выраженного исходного остеодефицита (остеопороза).
биомаркеры кости
стрессовое ремоделирование
остеоартроз
остеопения
эндопротезирование
1. Белова С.В. Оптимизация мониторирования активности дегенеративного процесса у больных остеоартрозом до и после эндопротезиования [Текст] / С.В. Белова, И.А. Мамонова, Д.М. Пучиньян, И.В. Бабушкина, Е.В. Гладкова // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 5. – С. 145.
2. Гладкова Е.В. Система лабораторно-инструментальной оценки состояния метаболизма костной ткани [Текст] / Е.В. Гладкова, А.С. Федонников, Е.Е. Царева, Е.П. Моисеев, Е.В. Карякина, Е.А. Персова, И.В. Бабушкина, И.А. Мамонова, Д.М. Пучиньян // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 1-5. – С. 925-928.
3. Гладкова Е.В. Иммунная реактивность костной ткани у пациентов с остеоартрозом крупных суставов [Текст] / Е.В. Гладкова, Е.В. Карякина, И.А. Мамонова, А.С. Федонников, И.В. Бабушкина, И.А. Норкин, Д.М. Пучиньян // Медицинская иммунология. – 2015. – Т. 17, № 2. – С. 222.
4. Карякина Е.В. Структурно-функциональные особенности костной ткани и цитокины крови в условиях физиологии и патологии суставов [Текст] / Е.В. Карякина, И.А. Норкин, Е.В. Гладкова, Е.А. Персова, О.В. Матвеева, Д.М. Пучиньян // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. – 2014. – Т.100, № 2. – С. 238-247.
5. Карякина Е.В. Особенности цитокинового профиля крови и функционального состояния костной ткани у больных остеоартрозом с поражением крупных суставов [Текст] / Е.В. Карякина, Е.В. Гладкова, Е.А. Персова, Д.М. Пучиньян // Цитокины и воспаление. – 2015. – Т. 14, № 2. – С. 92-96.
6. Котельников Г.П. Остеоартроз [Текст] / Г.П. Котельников, Ю.В. Ларцев. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. – 208 с.
7. Родионова С.С. Остеопороз как фактор риска асептической нестабильности при эндопротезировании тазобедренного сустава [Текст] / С.С. Родионова, В.И. Нуждин, А.К. Морозов // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. – 2007. – № 2. – С. 35-40.
8. Kapoor M. Role of proinflammatory cytokines in the pathophysiology of osteoarthritis / M. Kapoor, J. Martel-Pelletier, D. Lajeunesse, J.-P. Pelletier, H.Fahmi // Nature Reviews Rheumatology. – 2011. – Vol. 1, № 7. – P. 33-42.
9. Schneider U. Effects upon Metabolism Following Total Hip and Total Knee Arthroplasty / U. Schneider, B. Schmidt, U. Rohlfing // Pathobiol. – 2002/2003. – № 70. – P. 26-33.
10. Zupan J. Osteoimmunology and the influence of pro-inflammatory cytokines on osteoclasts / J. Zupan, М. Jeras, J. Marc // Biochemia Medica. – 2013. – Vol. 23, № 1. – P. 43-63.

В последние годы отмечается неуклонное увеличение абсолютного и относительного числа пациентов с дегенеративными заболеваниями опорно-двигательной системы, нуждающихся в высокотехнологичной ортопедической помощи, в том числе в эндопротезировании тазобедренных суставов (ТБС). Как правило, это тяжёлые хронические больные, поражение крупных суставов у которых приводит к инвалидности в относительно молодом, трудоспособном возрасте [6, 7].

Успех эндопротезирования зависит от целого ряда факторов, ведущими из которых, исключая технические погрешности во время операции и развитие ранних и поздних инфекционных осложнений, являются исходное структурно-метаболическое состояние костной ткани и особенности процессов её стрессовой послеоперационной адаптации в условиях имплантируемой конструкции [6, 7, 9]. Полноценное послеоперационное стрессовое ремоделирование костной ткани обеспечивает благоприятное протекание метаболических процессов в кости, приводит к восстановлению её морфо-функционального состояния и созданию устойчивой системы кость-имплантат.

Несмотря на имеющиеся в современной научной литературе сведения по регенерации костной ткани после эндопротезирования крупных суставов [1, 3-5], особенности динамики её восстановления после тотального эндопротезирования (ТЭП) ТБС требуют уточнения и детализации в зависимости от выраженности исходного остеодефицита. Эти знания позволят в дальнейшем разработать дифференцированный подход к послеоперационному ведению, в том числе медикаментозному лечению, данного контингента тяжёлых хронических больных.

Целью настоящего исследования явилось изучение особенностей протекания процесса репаративной регенерации кости после ТЭП ТБС в зависимости от различной степени выраженности исходного остеодефицита у мужчин, страдающих коксартрозом, по данным мониторирования уровней сывороточных маркеров ремоделирования костной ткани.

Материалы и методы исследования

Под наблюдением находились 43 мужчины в возрасте от 38 до 69 лет, из них 11 практически здоровых лиц и 32 больных с дефицитом костной массы и первичным остеоартрозом (коксартроз III стадии, II-III степени функциональной недостаточности, длительность поражения ТБС – свыше 5 лет), которым было выполнено ТЭП ТБС. Выбор в качестве объекта исследования мужчин определён необходимостью исключения гормональной лабильности женского организма на процессы ремоделирования костной ткани для получения более точных результатов. У всех обследованных отсутствовали вредные привычки и хронические заболевания, способные вызвать изменения в изучаемых лабораторных показателях, а также осложнения инфекционного и ятрогенного характера. В исследование были включены только жители г. Саратова и Саратовской области, давшие добровольное согласие на проведение повторных обследований. Контрольную группу составили 11 практически здоровых мужчин в возрасте от 40 до 65 лет.

До операции всем больным была выполнена рентгенография тазобедренных суставов в двух проекциях, определена минеральная плотность костной ткани методом двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (зоны исследования: поясничный отдел позвоночника на уровне L1-L4 в переднезадней проекции и проксимальные отделы обоих бедер – шейка, большой вертел и бедро в целом) с помощью рентгеновского костного денситометра GE LUNAR PRODIDGY (General Electric, США). Проведено комплексное обследование с использованием оригинальной лабораторно-инструментальной системы, разработанной в Саратовском НИИ травматологии и ортопедии [2]. Оценку состояния отдельных сторон обмена и внутренних органов проводили с помощью гематологического анализатора SYSMEX–XT-1800i (Япония); счётчика лейкоцитарной формулы крови (СЛФ-ЭЦ-11-01Мм, НПФ «Медтех»); анализатора мочи Clinitek 50, (Bayer Diagnostics, Великобритания); биохимического автоматического анализатора Sapphire-350 (Audit Diagnostics, Ирландия); анализатора кислотно-щелочного и электролитов Rapidlab 348 (Bayer Diagnostics, Великобритания).

Всем больным в динамике (до операции, через 3, 6 и 12-15 месяцев после неё) определяли в сыворотке крови концентрацию маркеров резорбции (С-концевые телопептиды зрелого коллагена I типа – Serum CrossLaps) и костеобразования (N-MID остеокальцин и активность костного изофермента щелочной фосфатазы – кЩФ) методом твёрдофазного иммуноферментного анализа с помощью спектрофотометра автоматического многофункционального EPOCHТМ (BioTek, США). Здоровые лица обследованы однократно.

Полученный цифровой материал статистически обработан с использованием программы Medstat, предназначенной для оценки медицинских и биологических наблюдений. При оценке результатов предварительно был проведён анализ мощности по O’Brien с использованием «UnifyPow» в «SAS macro». Определение нормальности распределения вариационных рядов осуществляли по Колмогорову-Смирнову. Различия считали достоверными при показателе вероятности р < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

До операции при оценке минеральной плотности костной ткани у всех больных подтверждено наличие остеопенического синдрома (локальные и системные проявления), в зависимости от степени выраженности которого пациенты были разделены на две подгруппы: 1-я подгруппа – больные с остеопорозом (Т-критерий –2,5 SD и ниже, n = 12); 2-я подгруппа – больные с остеопенией (Т-критерий от –1,1 SD до –2,4 SD, n = 20).

Данные по сравнительному содержанию биомаркеров ремоделирования костной ткани в сыворотке крови у 43 мужчин, а также результаты мониторинга концентрации биомаркеров резорбции и костеобразования в сыворотке крови у больных в процессе адаптивной перестройки кости после операции приведены в таблице.

Содержание маркеров ремоделирования костной ткани в сыворотке крови больных коксартрозом после ТЭП ТБС в процессе адаптивной перестройки кости в зависимости от степени исходной остеопении (М ± m)

Группы обследованных

Показатели

Serum Cross Laps, нг/мл

Остеокальцин, (нг/мл)

кЩФ, (ед/л)

Здоровые мужчины

n = 11

0,32 ± 0,02

19,80 ± 1,40

31,84 ± 0,88

Больные до операции

1-я подгруппа

n = 12

0,47 ± 0,03*

11,80 ± 1,61*

30,20 ± 1,80

2-я подгруппа

n = 20

0,36 ± 0,03***

15,00 ± 1,52*

31,20 ± 2,93

Больные через 3 мес. после операции

1-я подгруппа

n = 12

0,62 ± 0,03**

15,10 ± 1,95

32,31 ± 2,30

2-я подгруппа

n = 18

0,50 ± 0,04** ***

18,40 ± 2,30

35,71 ± 2,41

Больные через 6 мес. после операции

1-я подгруппа n = 11

0,60 ± 0,04**

22, 43 ± 1,09**

34,32 ± 1,09٭٭

2-я подгруппа

n = 20

0,45 ± 0,04** ***

31,95 ± 2,15** ***

37,10 ± 2,11٭٭

Больные через 12-15 мес. после операции

1-я подгруппа

n = 12

0,56 ± 0,03**

31,22 ± 2,15**

36,47 ± 2,19**

2-я подгруппа

n = 19

0,38 ± 0,03***

24,00 ± 1,78** ***

30,80 ± 2,04***

Примечание: n – число наблюдений; * – достоверность разницы (р < 0,05) между здоровыми и больными до операции; ** – достоверность разницы (р < 0,05) с дооперационным уровнем в подгруппе; *** – достоверность разницы (р < 0,05) между подгруппами в одни и те же сроки наблюдения.

До операции у больных 1-й подгруппы содержание Serum CrossLaps было выше (р < 0,05), чем у практически здоровых мужчин и у больных 2-й подгруппы.

Через три месяца после операции в обеих подгруппах пациентов обнаружено статистически достоверное (р < 0,05) по сравнению с дооперационным уровнем повышение содержания Serum CrossLaps. Максимальное абсолютное значение среднего содержания этого маркера во 2-й подгруппе отмечено именно через три месяца после операции, в 1-й подгруппе содержание Serum CrossLaps оставалось на том же высоком уровне и через полгода после ТЭП. Через 12-15 месяцев после операции уровень Serum CrossLaps у больных 1-й подгруппы был достоверно выше (р < 0,05) дооперационного, а у больных 2-й подгруппы – не отличался от дооперационного. Во все сроки наблюдения содержание этого маркера у больных 1-й подгруппы было выше (р < 0,05), чем у больных 2-й подгруппы.

При оценке содержания маркеров костеобразования обнаружено, что до операции в обеих подгруппах больных уровень остеокальцина был достоверно ниже (р < 0,05), чем у практически здоровых мужчин, но разницы между подгруппами не выявлено.

Через три месяца после операции в обеих подгруппах больных повышение по сравнению с дооперационным уровнем абсолютного значения средних величин остеокальцина и кЩФ не было статистически достоверным (р>0,05). Достоверное (р < 0,05) увеличение уровня этих маркеров костеобразования наблюдалось в более поздние сроки, причём во 2-й подгруппе абсолютное значение средних величин этих показателей было наиболее высоким уже через полгода. Через 12-15 месяцев после ТЭП отмечалось снижение уровней данных маркеров, при этом уровень кЩФ достигал исходного значения у больных 2-й подгруппы. В 1-й подгруппе концентрации остеокальцина и кЩФ через 6 месяцев после операции были достоверно (р < 0,05) повышенными, своих максимальных значений эти маркеры достигли через 12-15 месяцев после ТЭП. Разница по подгруппам статистически достоверна (р < 0,05) для остеокальцина через 6 и 12-15, а для кЩФ– через 12-15 месяцев после операции. Вышеприведённые данные свидетельствуют о незавершении к концу наблюдения (12-15 месяцев после ТЭП) процессов адаптивного ремоделирования костной ткани, особенно у пациентов с остеопорозом (1-я подгруппа).

Как известно, после ТЭП ТБС в перипротезных зонах происходит существенное изменение состояния остеогенных клеток (остеокластов и остеобластов), направленное в конечном итоге на восстановление исходного морфо-функционального состояния кости. Экспериментальные данные и результаты клинических наблюдений свидетельствуют о резкой интенсификации метаболизма костной ткани после любого хирургического вмешательства на костных структурах, в том числе после эндопротезирования крупных суставов.

Известно также, что структурно-метаболическое состояние кости, в том числе у больных остеоартрозом после ТЭП ТБС, во многом зависит от особенностей иммунных механизмов регуляции процессов ремоделирования костной ткани [4, 8, 10].

В послеоперационном периоде развивается цитокиновый дисбаланс с относительным превалированием провоспалительных цитокинов, обладающих выраженным прорезорбтивным действием, над противовоспалительными цитокинами, способствующими костеобразованпию, что приводит в первые полгода после операции к существенному преобладанию разрушения кости над её формированием. Эти процессы могут сопровождаться значительными потерями костной массы. В более поздние сроки происходит относительное нарастание содержания противовоспалительных цитокинов и сопряжённое увеличение интенсивности костеобразования.

При сбалансированности метаболических процессов в костной ткани и оптимально протекающем стрессовом адаптивном ремоделировании в среднем через 6 месяцев после операции начинается постепенное усиление костеобразования и нарастание костной массы.

Сложилось представление, что после ТЭП при благоприятном течении процесса стрессовое адаптивное ремоделирование в основном завершается к 12-15 месяцам после операции [6, 7, 9]. При несостоятельности метаболических процессов и неблагоприятном функциональном состоянии кости в зонах, прилежащих к имплантату, может возникнуть расшатывание компонентов эндопротеза, приводя к тяжёлому осложнению – ранней асептической нестабильности [6, 7].

Полученные данные подтверждают известное положение о том, что после эндопротезирования крупных суставов активируются как процессы резорбции, так и костеобразования, причём первоначальное послеоперационное адаптивное усиление процессов резорбции сменяется в более поздние сроки (6-12 месяцев после операции) усилением костеобразования.

Мониторинг структурно-функционального состояния кости после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава у больных первичным остеоартрозом с различной выраженностью исходного остеодефицита удобен для оценки особенностей состояния адаптивного ремоделирования костной ткани в процессе послеоперационной реабилитации данного контингента больных.

Нами при динамическом анализе процессов адаптивного ремоделирования кости у мужчин, страдающих первичным остеоартрозом на фоне остеодефицита различной степени, было обнаружено, что после ТЭП ТБС усугубляются исходные метаболические нарушения в костной ткани, причём эти изменения, заключающиеся в относительном преобладании процесса резорбции костной ткани над костеобразованием, более значительны и сохраняются более длительное время в подгруппе пациентов с наличием выраженного остеодефицита – исходного остеопороза.

Заключение

При оценке состояния ремоделирования костной ткани у мужчин, страдающих первичным остеоартрозом с длительным поражением ТБС, существенной функциональной недостаточностью и наличием исходного остеопенического синдрома различной выраженности, обнаружены однонаправленные изменения уровней биомаркеров костной резорбции и костеобразования как при наличии остеопороза, так и при наличии остеопении. При наличии остеопороза эти изменения были выражены более значительно.

Динамические особенности содержания маркеров ремоделирования костной ткани в сыворотке крови после ТЭП ТБС свидетельствуют о том, что послеоперационная интенсификация метаболизма кости с усилением дисбаланса про- и антирезорбтивного звена с относительным первоначальным преобладанием процесса резорбции и последующим – костеобразования более выражена и сохраняется более длительное время (вплоть до 12–15 месяцев после операции) у мужчин с остеоартрозом ТБС, у которых имеется выраженный исходный остеодефицит – остеопороз.


Библиографическая ссылка

Карякина Е.В., Гладкова Е.В., Пучиньян Д.М., Персова Е.А. РЕМОДЕЛИРОВАНИЕ КОСТНОЙ ТКАНИ ПОСЛЕ ТОТАЛЬНОГО ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЯ МУЖЧИН С КОКСАРТРОЗОМ И ОСТЕОПЕНИЕЙ РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 4-3. – С. 511-515;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11503 (дата обращения: 22.09.2021).

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