Факторы роста семейства TGF-бета в крови больных ахондроплазией на этапах ортопедического лечения

Аннотация:

Наиболее важной задачей при дистракционном остеосинтезе является создание простых и эффективных способов контроля темпов дистракции позволяющих производить удлинение конечности в оптимальном режиме у различных групп пациентов. Цель исследования — анализ содержания сывороточных концентраций TGFбета-1 и TGFбета-2, ВМР-4 и ВМР-6 у лиц при увеличении роста с косметической целью и у пациентов с ахондроплазией на этапах дистракционного остеогенеза при удлинении голени методом Илизарова. Методика. Определение ростовых факторов проводили на комплексе оборудования фирмы Thermofisher (США): детектор Multiscan FC, встряхиватель iEMS, автоматический промыватель планшет WellWash. Для измерения концентрации факторов в сыворотке крови использовали наборы для иммуноферментного анализа (ИФА) eBioscience и RayBiotech Inc. (США). Результаты. Показано, что в сыворотке крови людей с ахондроплазией, еще до какого-либо ортопедического лечения концентрации TGF-бета2 и ВМР-4, ниже, a TGF-P1 и ВМР-6, выше, чем концентрации этих факторов у людей при увеличении роста с косметической целью. У последних удлинение конечностей сопровождается возрастанием содержания в сыворотке крови факторов TGF-бета1 и TGF-бета2 на этапах начала и середины процесса дистракции. У пациентов с ахондроплазией, наблюдается обратная динамика: концентрация данных факторов (ВМР-4 и ВМР-3) в крови ахондропатов к концу дистракции увеличивается в 3,5 и 2 раза соответственно, снижаясь в периоде фиксации. Заключение. Таким образом, у пациентов с ахондроплазией происходит нарушение этапности процессов костного ремоделирования. Ключевые слова: факторы роста; сыворотка крови; репаративный остеогенез; ахондроплазия; увеличение роста; чрескостный остеосинтез. Введение. Проблема удлинения конечностей остается одной из самых сложных в ортопедии и травматологии. Внедрение метода Илизарова позволило производить коррекцию длины конечности при дефектах врожденного и посттравматического генеза, увеличивать рост за счет удлинения конечностей при системных заболеваниях скелета и в эстетических целях. При этом сочетание механического и биологического факторов в условиях дистракционного остеосинтеза по Илизарову обеспечивает оптимальное использование потенциальных возможностей репарации костной и других тканей. Наиболее важной задачей при дистракционном остеосинтезе является создание наиболее простых и эффективных способов контроля за темпом дистракции, позволяющей производить удлинение конечности в оптимальном режиме у различных групп пациентов. При этом особую актуальность приобретают новые современные данные по механизмам остеорепарации в нормальных и патологических условиях. Понимание характера влияния факторов роста (ФР) и интенсивность их экспрессии на этапах дистракционного остеосинтеза по Илизарову может помочь как при изучении механизмов репарации костной ткани, так и в клинической практике — при выяснении причин нарушения сращения фрагментов кости, а также при персонифицированной прогностической оценке репаративных возможностей у конкретного пациента. Среди ФР, оказывающих наибольшее влияние на процесс репаративного остеогенеза, можно выделить семейство TGF-бета, которое включает более 40 различных трансформирующих факторов, сгруппированных в несколько подсемейств, основной функцией которых является регуляция процессов пролиферации и дифференциации клеток. Представителей данной группы можно назвать самыми универсальными участниками репаративных процессов организма. С точки зрения влияния на репаративный остеогенез наиболее значимыми представителями данной суперсемьи являются костные морфогенетические белки (BMP): TGF-бета1 и TGF-бета2. Основными источниками TGF-бета являются тромбоциты, костный и хрящевой матрикс. Источниками костных BMP — костные клетки предшественники, остеобласты и костный матрикс. В настоящее время установлено, что TGF-бета1 и TGF-бета2 — стимулируют продукцию коллагена II типа и протеогликанов мезенхимальными клетками, усиливают хемотаксис для костеобразующих клеток и макрофагов, способствуют дифференцировке остеобластов, хондроцитов, клеток предшественников, а также мезенхимальных клеток. Присутствие рецепторов к TGF на поверхности остеобластов и хондроцитов дает возможность предположить участие этих факторов на всех этапах регенерации кости. Костные морфогенетические белки — BMP, одна из основных групп морфогенетических сигнальных белков, которые организуют построение тканей в теле, прежде всего за счет регуляции пролиферации и дифференциации клеток. При этом ВМР-6 в основном выполняют регуляторную роль при оссификации, стимулируя созревание хондроцитов, тогда как ВМР-4 помогают в формировании соединительнотканной костной мозоли и стимулируют миграцию моноцитов из крови. Вследствие этого происходит поступление факторов роста семейства TGF-бета в кровь, что может быть использовано в диагностических целях. Цель исследования — анализ содержания сывороточных факторов TGF-бета1 и TGF-бета2, ВМР-4 и ВМР-6 у людей с косметическим увеличением роста и у пациентов с ахондроплазией на этапах дистракционного остеогенеза при удлинении голени методом Илизарова. Методика. Работа основана на определении концентрации факторов роста семейства TGF в сыворотке крови 19 пациентов (5 мужчин и 14 женщин), находящихся на стационарном лечении в Центре Илизарова. Возраст пациентов от 18 до 35 лет. В 1-ю группу вошло 9 пациенток в возрасте от 20 до 35 лет, перенесших косметическую операцию по увеличению роста, методом чрезкостного дистракционного остеосинтеза (ЧДОС) с установлением на голень циркулярного аппарата Илизарова. Все пациенты, вошедшие в 1-ю группу, были обследованы при помощи рентгенологических, морфометрических и клинических методов. Критерием включения в группу было отсутствие костно-суставной патологии, включая недифференцированную дисплазию соединительной ткани. Группа 2-я включала 10 пациентов (5 мужчин и 5 женщин от 18 до 21 года) с верифицированным диагнозом ахондроплазия, находящихся на плановом лечении по увеличению роста методом ЧДОС. Больные ахондроплазией проходили первый этап лечения. Всем больным проводили поэтапное удлинение голеней методом билокального дистракционного остеосинтеза, использовали методики одновременного или последовательного удлинения сегмента. Дистракцию начинали на 5-е — 6-е сут. Удлинение в таком темпе продолжали в течении первых 10-е — 15-е сут. дистракции, затем меняли с учетом индивидуальных особенностей пациента. Средняя величина удлинения голеней у больных АП составила 9,7±0,5 см. Суммарный темп дистракции составил 1,25 мм/сут. Средняя величина удлинения голени пациентов перенесшие косметическую операцию по увеличению роста составила 6,5 ± 0,7 см. Колебания темпа тракций фрагментов происходило в пределах 0,5—1,25 мм/сут. Забор крови осуществлялся до операции на 10-е, 40-е и 70-е сут. после начала дистракции и на 10-е, 50-е и 90-е сут. после начала фиксации. Определение ростовых факторов проводили на комплексе оборудования фирмы Thermofisher (США): детектор Multiscan FC, встряхиватель iEMS, автоматический промыватель планшет Wel-lWash. Для измерения концентрации факторов в сыворотке крови использовали наборы для иммуноферментного анализа (ИФА): TGF-бета1, TGF-бета2; ВМР-4, ВМР-6. Анализ проводили в соответствии с методикой руководства к наборам eBioscience и RayBiotech Inc., производство США. Концентрацию факторов роста определяли на следующих этапах лечения: до операции; в начале, середине и конце дистракции; в начале, середине и конце периода фиксации. При определении референтных значений концентрации факторов роста семейства TGF в сыворотке крови не было обнаружено возрастных и половых различий, поэтому мы сочли возможным сравнение изучаемых показателей между группами. Морфометрические исследования включали определение массы тела (кг), роста стоя и сидя (м), длину голени (м), обхват голени в верхней и нижней трети (м). На основании проведённых исследований был рассчитан индекс массы тела (ИМТ) по Кетле. Коэффициент пропорциональности (КП) вычисляли по формуле: формула, где L1 — длина тела в положении стоя; L2 — длина тела в положении сидя. Соответствующим норме считали КП = 87—92%. На проведение исследований было получено разрешение комитета по этике при ФГБУ РНЦ ВТО им. акад. Г.А. Илизарова. Исследования проводились в соответствии с этическими стандартами Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками 2000 г., «Правилами клинической практики в Российской Федерации», утвержденной Приказом Минздрава РФ от 19.06.2003 г. № 266. Всеми пациентами подписано информированное согласие на забор крови для проведения данного исследования и публикацию результатов исследований без идентификации личности. Результаты исследований обработаны методом вариационной статистики, применяемым для малых выборок с принятием уровня значимости (р), равным 0,05. Статистическую значимость различий между двумя несвязанными выборками определяли по W-критерию Вилкоксона для независимых выборок. При статистической обработке результатов исследования был использован интегральный модуль AtteStat 1.0 для программы MicrosoftExcel. Результаты исследования представлены в виде медиан, нижних и верхних квартилей. Результаты и обсуждение. В последние годы возрастает число соматически здоровых людей увеличивших рост при помощи методик дистракционного остеосинтеза по Илизарову. Средний рост пациентов 1-й группы составил 160,5 см, коэффициент пропорциональности — 90%, масса тела — 52,5 кг (табл. 1), что соответствовало анатомо-функциональной норме, однако психологически воспринималось пациентами как не соответствующее современным эстетическим критериям. Кроме того, необходимость увеличения роста они объясняли требованиями их профессии. Решение об увеличении роста оперативным методом принималось персонифицировано для каждого пациента, исходя из его психологического, ортопедического и соматического статуса. Эстетический аспект в лечении пациентов с ахондроплазией не являлся превалирующим мотивом, но большая часть пациентов придавала ему значительную роль. В антропометрической практике для оценки фундаментальных пропорций тела используют коэффициент пропорциональности, в норме равный 87—92%. Фактически данный коэффициент показывает процент длины нижних конечностей от длины туловища. Как видно из табл. 1, среднее значение роста сидя и ИМТ Кетле у пациентов с ахондроплазией и аналогичные показатели у здоровых людей статистически значимо не отличались, в то время как коэффициент пропорциональности различался почти в 2 раза. Поскольку известно, что секреция представителей семейства TGF-бета и их концентрация в циркулирующей крови напрямую связаны, и учитывая их важнейшую роль в физиологическом и репаративном костеобразовании, мы сочли возможным изучение сывороточной концентрации факторов роста семейства TGF-бета на этапах дистракционного остеогенеза физически здоровых лиц, перенесших операцию по увеличению роста с косметической целью. В табл. 2 представлены значения концентрации TGF-бета1 и TGF-бета2 в сыворотке крови пациентов на этапах удлинения голени методом ЧДОС по Илизарову. Концентрация TGF-бета1 в сыворотке крови людей с косметическим увеличением роста, достигала максимума в начале дистракции, увеличиваясь в 2 раза, и оставалась таковой вплоть до окончания периода тракций, статистически значимо снижаясь в начале фиксации. В середине и в конце периода фиксации содержание TGF-бета1 в сыворотке крови людей с косметическим увеличением роста приближалось к дооперационным значениям, оставаясь, однако, статистически значимо ниже дооперационного уровня. Динамика содержания TGF-бета2 в сыворотке крови людей с косметическим увеличением роста на этапе дистракции в целом соответствовала динамике содержания TGF-бета1. На этапе фиксации концентрация TGF-бета2 в сыворотке крови пациентов повышалась и до конца этого периода превышала дооперационные значения. Таким образом, вплоть до снятия аппарата концентрация TGF-бета1 в сыворотке крови оставалась более чем на 30% ниже, a TGF-P2 более чем на 30% выше нормальных значений для данной группы пациентов. Подобная динамика сывороточных концентраций TGF-бета1 и TGF-бета2 отмечена и другими авторами, полагающими, что TGF-бета1 рано представлены в растущих и обновляющихся структурах в процессе морфогенеза, тогда как TGF-бета2 проявляется позже в зрелых и дифференцирующихся клетках. У больных с ахондроплазией концентрация TGF-бета1 в сыворотке крови в 1,5 раза превышала содержание этого фактора в крови людей с косметическим увеличением роста, тогда как сывороточные концентрации TGF-бета2 были в 1,5 раза ниже, чем у соматически здоровых лиц (табл. 2). В процессе удлинения голени, на начальных этапах дистракции содержание TGF-бета1 в крови больных ахондроплазией уменьшалось более чем в 6 раз, поднималось на более поздних этапах, к концу дистракции достигало дооперационных значений и сохранялось на таком уровне на протяжении всего периода фиксации. Концентрация TGF-бета2 в сыворотке крови больных ахондроплазией на этапах удлинения также имела обратную зависимость по сравнению с группой пациентов с косметическим увеличением роста. Минимальное содержание TGF-бета2 в сыворотке крови больных наблюдалось в середине дистракции. Примечательно, что, несмотря на противоположную динамику в процессе лечения, содержание TGF-бета2 в сыворотке крови пациентов обеих групп в конце периода фиксации статистически значимо не отличалось от дооперационных значений. Результаты исследования сывороточных концентраций некоторых представителей подсемейства BMP представлены в табл. 3. У людей с косметическим увеличением роста концентрация ВМР-4 в сыворотке крови в течение всего периода тракций не отличалась от дооперационного уровня, повышалась в 1,5 раза в начальном периоде фиксации, затем снижалась и к моменту снятия аппарата была на 46% ниже дооперационных значений. Принципиально другая динамика содержания ВМР-4 наблюдалась в крови больных ахондроплазией. При дооперационном исследовании было выявлено почти двукратное снижение концентрации данного фактора в крови ахондропатов, затем на начальных этапах удлинения происходило увеличение его концентрации, которая достигала максимума в конце периода дистракции. В течение всего периода фиксации содержание ВМР-4 в крови больных с ахондроплазией не отличалось от значений здоровых людей. Содержание ВМР-6 в сыворотке крови людей с косметическим увеличением роста последовательно увеличивалось в течение дистракции, более чем в 3 раза превышая дооперационный уровень в конце данного периода, снижалось в периоде фиксации и к моменту снятия аппарата не отличалось от дооперационного значения. Изменения концентрации ВМР-6 у пациентов с ахондроплазией носили подобный, но менее выраженный характер. Так, увеличение содержания ВМР-6 в конце периода дистракции составило 200%, в период фиксации оно снижалось, оставаясь, однако выше более чем в 3 раза дооперационных значений, наблюдаемых у лиц с косметическим увеличением роста. Заключение. К настоящему времени известно, что ахондроплазия является следствием генной мутации в одной из хромосом 4-й пары в локусе, соответствующем кодированию аминокислотной последовательности поли-пептидной цепи тирозинкиназы, являющейся трансмембранным рецептором фактора роста фибробластов 3 (FGFR3). Это точечная мутация в нуклеотиде 1138 сДНК, которая приводит к замене аргининового остатка глицином в трансмембранной зоне генного рецептора. Этим как правило объясняют дефекты экспрессии у больных ахондроплазией коллагена типа II, протеогликанов и других компонентов органического происхождения, включающихся в структурный состав соединительной ткани. Предполагается, что в условиях остеотомии с последующим удлинением голени будут выявлены другие изменения в секреции остеотропных факторов роста. Известно, что рост сосудов детерминирован балансом между его стимуляторами и ингибиторами. Концентрация исследуемых факторов в сыворотке крови людей с ахондроплазией статистически значимо отличалась от значений пациентов с косметическим увеличением роста. При этом еще до ортопедического лечения сывороточные концентрации TGF-бета2 и ВМР-4, были ниже, a TGF-бета1 и ВМР-6 выше, чем их концентрации в сыворотке крови пациентов с косметическим увеличением роста. Удлинение костей голени при косметическом увеличении роста приводило к росту содержания в сыворотке крови факторов TGF-бета1 и TGF-бета2 на этапах начала и середины дистракции. При этом изменение сывороточной концентрации TGF-бета1 происходило быстрее и было более выраженным (более чем в 2 раза), чем изменение концентрации TGF-бета2. У пациентов с ахондроплазией, находящихся на этапах удлинения костей голени, наблюдалась обратная динамика изменений концентраций данных факторов. Так, значительное их снижение в сыворотке крови пациентов данной группы происходило на этапах начала и середины дистракции. То есть на ранних этапах костеобразования, когда структура регенерата активно подвергается морфогенезу, у людей с ахондроплазией наблюдается дефицит TGF-бета1. Концентрация ВМР-4 и ВМР-3 у пациентов с ахондроплазией к концу дистрации увеличивается в 3,5 и 2 раза соответственно, снижаясь в периоде фиксации. Полученные данные позволяют сделать заключение, что у пациентов с ахондроплазией существуют значительные отличия в концентрации ростовых факторов в сыворотке крови относительно показателей здоровых людей. Расшифровка патофизиологических механизмов в данном случае достаточно сложна, так как факторы роста синтезируются многочисленными неспециализированными клетками, находящимися во всех тканях, и эффекты, реализуемые данным фактором роста сходны. Применительно к костной ткани таким эффектом TGF-бета является его способность оказывать разнонаправленное влияние на костную ткань. С одной стороны TGF-бета2 — мощный стимулятор выработки коллагена, с другой он значительно активирует остеокласты, тем самым усиливая резорбцию кости. Следовательно, сохранение низких концентраций данного фактора в сыворотке крови пациентов с ахондроплазией в ходе оперативного лечения данной патологии может свидетельствовать о неблагоприятном течении репаративного остеогенеза.

Авторы:

Издание: Патологическая физиология и экспериментальная терапия
Год издания: 2018
Объем: 7с.
Дополнительная информация: 2018.-N 2.-С.70-76. Библ. 30 назв.
Просмотров: 49