Лабораторна диагностика на остеоартрит

В повечето случаи, пациентите с остеоартрит няма промени в тестовете кръв и урина, с изключение синовит със значително излив, е в състояние да настъпи повишаване на ESR, хипергамаглобулинемия, повишени нива на остра фаза - CRP, фибриноген., И т.н. В Проучване синовиална течност значително се различава от нормалните показатели не се разкриват.

През последните години се провежда интензивно търсене на възможни биологични маркери (ВМ) за дегенерация и възстановяване на ставните тъкани (предимно хрущялни и костни). BM трябва да отразяват тези динамични промени, да служат като предиктори на прогнозата за остеоартрит и маркери за ефективността на патогенетичното лечение. Откриването на ново и по-задълбочено изследване на известни биологични маркери ще ни позволи да разберем по-добре механизмите на патогенезата на остеоартрита. Основната задача на използването на биологични маркери за хрущялен метаболизъм е да се оценят хондропротективните свойства на лекарствата и да се проследява лечението с лекарства, принадлежащи към групата DMO AD - "модифициране на болестта".

При остеоартрит патологичните промени се появяват главно в ставния хрущял, както и в сухонстралната кост, синовиалната мембрана и други меки тъкани на ставата. Тъй като способността ни да изследваме директно тези структури е ограничена, най-важните източници за събирането на биологични маркери са кръв, урина и синовиална течност.

Изследването на урината е най-предпочитано, тъй като не е свързано с никакви инвазивни процедури. Според нас идеалният материал за изследването е дневната урина. Анализ на проби сутрешна урина би било по-подходящо, обаче, възможността за неговото използване се основава само на факта, че точно такъв анализ се използва за откриване на биологични маркери на костния метаболизъм при остеопороза: известно е, че биологичните маркери са обект на циркадните ритми, а пиковата концентрация на биологичните маркери костния метаболизъм възлизат на нощни часове. До момента няма публикувани данни за циркадните ритми на биологични маркери на меките тъкани на хрущял, така че окончателното решение за избор на адекватен анализ на урината ще бъде направена след съответните проучвания.

Кръвният тест се отнася до рутинни клинични анализи. Някои биологични маркери в кръвта определят днес, например, показатели за острата фаза, други, може би в близко бъдеще ще бъдат включени в стандартния списък на биохимичните тестове. За всеки биологичен маркер е необходимо да се уточни в кой компонент на кръвта трябва да се определи - в плазмата или в серума. Резултатите от проучванията показват, че концентрацията на биологични маркери в кръвната плазма е значително различна от тази в серума. Обикновено биологичните маркери се определят в серума. Според В. Райън и съавтори (1998) концентрацията на биологични маркери в кръвта, взета от вена близо до засегнатата става и от по-далечна вена, е различна. Тези данни показват необходимостта от стандартизиране на кръвните проби за изследване на биологични маркери.

Намира LJ Attencia сътр (1989), на хрущяла на стави възрастни е само 10% от общото тегло на хиалинни хрущяла на тялото, включително междупрешленните дискове. По този начин идентифицирането на биологични маркери в кръвта и урината, а отразява системен метаболизъм от локални промени в засегнатата става остеоартрит. Синовиалната течност е най-близо до патологично фокуса с остеоартрит и може би най-точно отразява процесите, които протичат в засегнатата става. Концентрацията на биологичните маркери в синовиалната течност може да бъде значително по-висока от тази в кръвта и затова е по-лесно да се определи. Примерите включват епитоп агрекан 846 - в синовиалната течност е 40 пъти по-голяма, отколкото в серума, хрущялен олигомерен матрикс протеин (Хомбах) - 10 пъти по-висока, отколкото в кръвния серум. Деградационните продукти в синовиалния флуид по-точно отразяват катаболните процеси в ставния хрущял. Дренажни молекули от синовиалната течност чрез местно лимфната система може да доведе до намаляване на техния размер и дори до разрушаването му.

Независимо от инвазивността на техниката на приемане на сачови течности, съчетана с редица възможни усложнения, стойността на определянето на биологичните маркери в нея е очевидна. За да се избегнат проблеми с така наречената суха връзка, точно преди изваждането на течността, 20 ml изотоничен разтвор на NaCl могат да бъдат инжектирани в ставата. Непосредствено след инжектирането на изотоничния разтвор пациентът трябва да извърши 10-кратно флексийно разширение на крайника в ставата, последвано от бързо аспириране на разредената синовиална течност. Според EM-JA Thonar (2000), такова разреждане на синовията засяга метаболизма в ставния хрущял. Резултатите от изследването на FC Robion и съавтори (2001) обаче показват, че повторното промиване на колянните стави на коня не води до значителни промени в метаболизма на хрущялите. Тези данни, разбира се, изискват потвърждение. Следователно, за всеки биологичен маркер на предклиничния етап на изследване при животни е необходимо да се определи ефектът на промивка на ставата върху промяната в концентрацията му.

Следващата важна точка е определянето за всеки биологичен маркер на полуживот в синовиалната течност и в кръвта. Без такива данни тълкуването на резултатите от тестовете ще бъде трудно. Обикновено, полуживотът на биологично активните вещества в кръвта е по-малък, отколкото в други течни среди, поради ефективния клирънс на черния дроб и бъбреците. Следователно, за всеки биологичен маркер също е необходимо да се определи пътят на елиминиране. Така, N-пропептид на колаген тип III секретира от черния дроб чрез рецептор-медиирана ендоцитоза, и негликозилирани колагенови фрагменти, получени главно smochoytakzhe, kakosteokaltsin. Ендотелните клетки на синусите на чернодробните лобули имат рецептори за гликозаминогликани, така че хиалуроновата киселина и протеогликаните се елиминират от черния дроб. Полуживотът на хиалуроновата киселина в кръвта е 2-5 минути. Наличието на синовит може да ускори клирънса на биологични маркери на ставите, въпреки че проучване при зайци не показва значителна разлика в клирънса на протеогликани в присъствието и отсъствието на синовит. Поради това е необходимо да се изследва ефектът от възпалението върху промените в концентрацията на биологичните маркери в телесните течности.

Бъбреците селективно филтрират биологичните маркери. Така гликозаминогликановите носещи високо отрицателен заряд, не могат да проникнат през базална мембрана на бъбреците, докато гликозаминогликани като хондроитин 6-сулфат и хондроитин-4-сулфат, се определя в урината.

В допълнение към патологията (по-специално, остеоартрозата), концентрацията на биологични маркери в телесните течности може да бъде повлияна от редица фактори:

1. Circadian ритми са изследвани само за малък брой биологични маркери. За маркери на костния метаболизъм те се изследват. По този начин, максимална концентрация остеокалцин през нощта, и колаген напречни връзки сутрин -. 8 часа при ревматоиден артрит, IL-6 пикова активност също представляват нощни часове (около 2 часа), и по-рано от остеокалцин. Тези данни са от интерес за включването на IL-6 в възпалението и във физиологията на костната тъкан. TNF, напротив, няма циркадиански ритми. Въпреки това, рецепторите на този цитокин могат да бъдат подчинени на тях.
2. Перисталтика. Хиалуроновата киселина се синтезира от синовиални клетки (както и от много други клетки) и е потенциален маркер на синовит при остеоартрит и ревматоиден артрит. Най-висока концентрация на хиалуронат обаче се открива в лимфната система на червата. Не е изненадващо, че концентрацията на циркулиращата хиалуронова киселина може да се увеличи след хранене. По този начин, вземането на кръв за определяне на биологичните маркери трябва да се извършва на празен стомах или 3 часа след хранене. А влиянието на перисталтика върху нивото на биологичните маркери в кръвта изисква проучване.
3. Физическата активност на сутринта след сън води до повишаване на концентрацията на хиалуроновата киселина в кръвта, ММР-3 и епитопа на кератан-сулфат при здрави индивиди. Физическото натоварване може да промени концентрацията на някои маркери както в синовиалната течност, така и в серума. Това увеличение е по-изразено при пациенти с ревматоиден артрит, освен това концентрацията на биологични маркери корелира с клиничното състояние на тези пациенти.
4. Болести на черния дроб и бъбреците. Цирозата причинява значително повишаване на нивото на хиалуроновата киселина в кръвния серум и вероятно засяга елиминирането на протеогликаните. Известно е, че бъбречните заболявания засягат концентрацията на остеокалцин. Този проблем изисква и задълбочено проучване.
5. Възраст и пол. По време на растежа на тялото се увеличава активността на растежните плазмени клетки, което се придружава от повишаване на концентрацията на скелетни биологични маркери в кръвния серум. Пример за това е повишаването на концентрацията на фрагменти от агрескан и колаген тип II в периферната кръв и урина при отглеждане на животни. По този начин тълкуването на анализите на биологичните маркери при деца и юноши с заболявания на опорно-двигателния апарат е трудно. За много биологични маркери се наблюдава повишаване на концентрацията с остаряване. При мъжете концентрацията на биологични маркери е значително по-висока от тази на жените в хрущялните и костните тъкани. Освен това, при жени в менопауза и постменопаузални периоди могат да се очакват промени в концентрацията на биологични маркери на метаболизма на хрущялната тъкан по начин, подобен на наблюдавания в костната тъкан.
6. Хирургическите операции могат също да повлияят на нивото на биологичните маркери, освен това този ефект може да продължи няколко седмици.

Основата на концепцията за биологични маркери за остеоартрит е предположението, че те отразяват определени аспекти на метаболитните процеси в тъканите на ставите. Въпреки това, връзката между концентрациите на биологични маркери в течната среда на тялото и метаболизма на хрущялни, синовиални и други тъкани се оказа много сложна.

Например, концентрацията на маркери разграждане VCR ставния хрущял на синовиалната течност може да не зависи само от степента на разграждане на матрицата, но също така и от други фактори като степента на отстраняване на фрагменти от молекули на синовиума, както е споменато по-горе, и броя на хрущялната тъкан останала в ставата.

Независимо от по-горе факти, концентрацията на биомаркери на синовиалната течност обикновено е свързано с метаболизма на ЕСМ молекули на ставния хрущял. Например, промяна на концентрацията на агрекан фрагменти епитоп 846, Хомбах и С-пропептид на колаген II в синовиалната течност след съвместно травма и в развитието на остеоартрит в съответствие с промяната на скоростта на метаболизма на агрекан, Хомбах и колаген II в експериментални модели на остеоартрит в животни и / виво и в ставния хрущял на пациентите с остеоартрит / in vitro.

Идентифицирането на специфични източници на молекулни фрагменти е сложен процес. Повишена освобождаване на фрагменти от молекули може да се получи както от общото усилване на процесите на деградация, които не са компенсирани чрез синтетични методи, или чрез увеличаване на деградация при едновременно увеличаване на скоростта на синтез на същия молекули видеорекордера; в последния случай концентрацията на VKM молекули не се променя. Поради това е необходимо да се търсят маркери, специфични за разграждане и за синтез. Примери за първите могат да бъдат фрагменти от агрескан, а вторият - С-пропептид на колаген 11.

Дори ако биологичният маркер е свързан с определен аспект на метаболизма, е необходимо да се вземат под внимание специфичните особености на този процес. Например, идентифицирани фрагменти могат да бъдат генерирани в резултат на разграждането на синтезирани де ново молекули, които все още не са имали време да се интегрират в функционалните ЕСМ молекули, които току-що са вградени в видеорекордера и накрая, постоянна ЕСМ молекули, което е важна функционална част на зрелия матрица. Проблемът е, също така определянето на специфичен матричен зона (периклетъчни, териториално и междутериториалната матрица), която служи като източник на биологични маркери, открити в синовиалната течност, кръвта или урината. Изследвания ин витро показват, че скоростта на метаболизма в отделните зони на ставния хрущял ЕСМ може да бъде различен. Изследване на някои епитопи свързани с сулфатирането на хондроитин сулфат може да помогне за идентифициране на населението синтезирани де ново молекули агрекан.

Може да се приеме, че появата на фрагменти от молекули, присъстващи обикновено в хрущяла VKM в съединителната течност, е свързана с метаболизма на хрущялната матрица. Все пак, това не винаги е така, защото зависи от редица фактори, по-специално за това как концентрацията на молекулата в ставния хрущял надвишава в други тъкани на ставата, и като интензивността на метаболизма в хрущяла надвишава в други тъкани на ставата. Така, общото тегло на агрекан в ставния хрущял е значително по-висока от тази на, например, в менискуса на коляното, с общото тегло на Хомбах в менискуса не се различава от тази на ставния хрущял. И хондроцити произвеждат и sinovitsity стромелизин-1, но общият брой на клетките в синовията надвишава в хрущяла, така че значителна част открит в синовиалната течност на стромелизин-1 може синовиалната произход. По този начин идентифицирането на специфичен източник на биологични маркери е изключително сложно и често невъзможно.

В изследването на биологичните маркери в серума и урината се появява проблемът с определянето на възможно излишен артикуларен източник. Освен това, в случай на моноартикуларно увреждане, биологичните маркери, разпределени от засегнатата става, могат да бъдат смесени с маркери, разпределени чрез непроменени стави, включително контралатерални. Съставът на ставния хрущял е по-малък от 10% от общата маса на хилярния хрущял на тялото. По този начин идентифицирането на биологични маркери в кръвта и урината може да бъде по-разумен когато полиартикуларен и системни заболявания (остеоартрит по отношение на - в генерализирана остеоартрит).

Изискванията за биологичните маркери зависят от целта, за която се използват - като диагностичен, прогностичен или оценъчен тест. Например, диагностичен тест идентифицира разликите между здрави индивиди и пациенти с остеоартрит, който се изразява чрез концепцията за чувствителност и специфичност на теста. Прогностичен тест разкрива в кохортата на хората, които най-вероятно ще напредват бързо. Накрая, тестът за оценка се основава на способността на маркера да следи промените във времето в отделния пациент. В допълнение, биологичните маркери могат да бъдат използвани за определяне на чувствителността на пациентите към дадено лекарство.

Първоначално се приема, че биологичните маркери могат да послужат като диагностични тестове, които ще помогнат да се разграничат ставите, засегнати от остеоартрита, от непокътнати, както и да се проведе диференциална диагноза с други ставни заболявания. Така че определянето на концентрацията на серумния кератан сулфат се счита за диагностичен тест за генерализиран остеоартрит. Последващите проучвания обаче показват, че този биологичен маркер може само да отрази разграждането на хрущялни протеогликани в някои ситуации. Оказа се, че концентрацията на биологични маркери в серума зависи от възрастта и пола на субекта.

Предполагаеми биологични маркери на ставния метаболизъм на тъканите в синовиалната течност и серум на пациенти с остеоартрит

Биологичен маркер	Процесът	В синовиалната течност (връзки)	Серум (връзки)
1. Хрящ
Aggrekan
Фрагменти от основния протеин	Агрегатно разграждане	Lohmander LS. Et al., 1989; 1993	Thonar EJMA et al., 1985; Campion GV et al., 1989; MehrabanF. Et al., 1991; Spector TD et al., 1992; Lohmander LS., Thonar EJ-MA, 1994; PooleAR et al., 1994) (Poole AR et al., 1994)
Епитопите на основния протеин (специфични неоепитопи на зоната на разцепване)	Агрегатно разграждане	Sandy JD et al., 1992; LohmanderLS. Et al., 1993; LarkM.W. Et al., 1997
Епитопи на кератан сулфати	Агрегатно разграждане	Campion GV et al., 1989; Belcher С et al., 1997
Епитопи на хондроитин сулфат (846, ZVZ, 7D4 и DR.)	Синтез / разграждане на агрескан	Poole AR et al., 1994; HazellP.K. Et al., 1995; Slater RR Jr. Et al., 1995; Plaas AHK et al., 1997; 1998; Lohmander LS. Et al., 1998
Съотношението на хондроитин-6- и хондроитин-4-сулфати	Синтез / разграждане на агрескан	Shinme I.M. Et al .. 1993
Ангели от плът	Деградация на малки протеогликани	Сандвичи-PrehmP. Et al., 1992
Хрущялни матрични протеини
Hompo	Деградация на HOMP	Saxne Т, Heinegerd D., 1992, Lohmander L. Et al., 1994, Petersson IF et al., 1997	Sharif М. Et al., 1995
Колагенов хрущял
С-пропептид от тип II колаген	Синтез на колаген II	ShinmeiM. Et al., 1993; YoshiharaY. Et al., 1995; LohmanderLS. Et al., 1996
Фрагменти от веригата на колаген тип II	Разграждането на колаген II	Hollander AP et al., 1994; Billinghurst RC et al., 1997; AtleyLM. Et al., 1998
ММР и техните инхибитори	Синтез и секреция	От синовия или ставния хрущял?
II. Менискус
Hompo	Деградация на HOMP	От ставния хрущял, менискуса или синовиата?
Малки протеогликани	Деградация на малки протеогликани
III. Синовиумът
Хиалуронова киселина	Синтез на хиалуроновата киселина		Goldberg RL et al., 1991; HedinP.-J. Et al., 1991; Sharif М. Et al., 1995
ММР и техните инхибитори
Стромелизин (ММР-3)	Синтез и секреция на ММР-3	LohmanerLS. Et al., 1993	ZuckerS. Et al., 1994; YoshiharaY. Et al., 1995
Интерстициална колагеназа (ММР-1)	Синтез и секреция на ММР-1	Clark IM et al., 1993; LohmanderLS. Et al., 1993	Manicourt DH et al., 1994
TIMP	Синтез и секреция на TIMP	Lohmander LS. Et al., 1993; Manicourt DH et al., 1994	Yoshihara Y. Et al., 1995
N-пропептид от тип III колаген	Синтез / разграждане на колаген III	Sharif М. Et al., 1996	Sharif М. Et al., 1996

Редица изследвания са показали разлики фрагменти концентрации на агрекан, HOMP и ММР и техните инхибитори в синовиалната течност на коляното здрави доброволци, пациенти с ревматоиден артрит, реактивен артрит или остеоартрит Въпреки факта, че авторите показват значителни разлики в средните концентрации на биологични маркери, интерпретация на данните е трудно, защото Сравнителният анализ, извършен, беше профилен и ретроспективен. Прогностичните свойства на тези тестове трябва да бъдат потвърдени в проспективни проучвания.

Биологични маркери могат да бъдат използвани за оценка на тежестта на заболяването или на стадирането на патологичен процес. Приложена към остеоартрит на тежестта на заболяването и етап се съди по резултатите от рентгенови изследвания, артроскопия, както и от тежестта на болката, ограничаване на функцията на засегнатите стави, и функционалната способност на пациента. L. Dahlberg сътр (1992) и Т. Saxne и D. Heinegard (1992) предлага използването на някои молекулярни маркери на хрущялен метаболизъм по-нататъшно характеризиране на етапите на остеоартрит. Въпреки това, за въвеждането на такива биологични маркери в медицинската практика, са необходими допълнителни изследвания в тази посока.

Има съобщения за възможното използване на биологични маркери като прогностични тестове. Например, беше показано, че концентрацията на хиалуронова киселина (но не кератан сулфат) в кръвния серум на пациенти с остеоартрит на коляното пациенти в началото показва развитието на гонартроза рамките на 5 години на наблюдение. В същата група от пациенти показва, че високото съдържание на серум Хомбах при пациенти с коляното OA през първата година след началото на проучването е била свързана с рентгенографска прогресия през 5-годишното проследяване. Изследванията на биологичните маркери при пациенти с ревматоиден артрит показват, че серумните концентрации на HOMB, епитоп 846, хондроитин сулфат са свързани с по-бързо прогресиране на заболяването. Тези резултати, получени в малки групи от пациенти, често не показват силата на връзката между нивата на биологични маркери и прогресия на заболяването, т.е., са необходими допълнителни изследвания, бъдещите и големи кохорти от пациенти.

TD Спектър и колеги (1997) намерени леко повишение в серумните нива на CRP при пациенти с ранен остеоартрит и съобщават, че CRP може да служи като предиктор за развитието на остеоартрит. В този случай, увеличението на нивото на CRP отразява процесите на тъкан и увреждане на ставите може да бъде свързано с повишени нива на хиалуронова киселина, също показва прогресиране на заболяването. Възможно е синовиалната мембрана да е отговорна за по-голямата част от откритата в кръвния серум хиалуронова киселина, което показва наличието на слаб синовит. Увеличаването на концентрацията на ММР стромелизин в синовиалната течност и серума на пациентите с остеоартрит и след увреждане на ставите също може да бъде свързано със слаб синовит.

И накрая, биологичните маркери могат да се използват като критерии за ефикасност в клиничните изпитвания на лекарства, както и за мониторинг на патогенетичното лечение. Въпреки това, има две взаимно свързани проблеми: липсата на лекарства с доказани качества на "модифицирана структура" или "заболяване модифициращ" се дължи до голяма степен на липсата на надеждни биологични маркери и напротив, липса на специфични маркери на метаболизма на тъканите на ставите се дължи на липсата на контролирани проучвания на лекарства тези групи.

[1], [2], [3], [4]