Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Некоторые патогенетические аспекты посттравматического остеоартроза коленного сустава

На правах рукописи

САМОЙЛОВ Вячеслав Валерьевич

НЕКОТОРЫЕ ПАТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОСТТРАВМАТИЧЕСКОГО ОСТЕОАРТРОЗА КОЛЕННОГО СУСТАВА

14.00.16 - Патологическая физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Чита-2007

003177561

Работа выполнена в ГОУ ВПО Читинская государственная медицинская академия Росздрава

Научный руководитель:

Заслуженный врач РФ, доктор медицинских наук,

профессор Сгооненко Владимир Александрович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук,

профессор Вигковский Юрий Антонович

кандидат медицинских наук Чарторюкская Наталья Николаевна

Ведущая организация: ГУ Научный центр клинической и экспериментальной медицины СО РАМН, г Новосибирск

Защита диссертации состоится "21 "декабря 2007 г в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 208 118 01 при ГОУ ВПО Читинская государственная медицинская академия (672090, г Чита, ул Горького 39а)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Читинской государственной медицинской академии

Автореферат разослан "_"_2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат медицинских наук, доцент

Кузьмина О.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. По официальной статистике в России в 2004г общее количество зарегистрированных больных с поражением косгно-мышеч-ной системы составило более 14,763 млн человек, среди которых заметно повышение заболеваемости подростков, в первую очередь мужского пола Публикации последних лет свидетельствуют о непрерывном увеличении числа больных с остеоартрозом (В Л Насонова, О М Фоломеева, 2000, В А Насонова, Н ГХалтаев, 2001) Заболевание поражает от 6,4 до 12 % населения, причем в последние годы вызванная им нетрудоспособность возросла в 3 - 5 раз (Л В Лу-чихина,2000) ПоданнымЛВ БеневоленскойиММ Бржезовского(1988),женщины болеют в 2 раза чаще, чем мужчины, и частота заболевания заметно возрастает у них после 3 5, а у мужчин - после 45 лет (М А Берглезов, 2006)

В структуре ОА особое место принадлежит поражению суставов нижних конечностей, в частности коленных суставов ОА коленных суставов привлекает к себе особое внимание из-за значительной распространенности, прогрессирующего течения, постоянства болевого синдрома, существенно нарушающего двигательную активность больных (О ГТетерин, 2007) Из-за постоянной боли, нарушения функциональной активности, с частым развитием временной и стойкой нетрудоспособности, изменяется как жизнь самого больного, так и его семьи и общества в целом (МП Лисицын, 2001, ТН Петрачкова, 2006, Л В Сизова, 2004, ТН Цапина, 2004)

Традиционная клинико-ренггенологическая диагностика ОА не решает проблемы выявления заболевания на ранних стадиях Экспериментально доказано, что рентгенологически выявленному ОА предшествует стадия биохимических изменений в матриксе хряща, с последующим развитием электронно-оптических, гистоморфологических и макроскопических изменений. Зачастую поражешм суставов в начальной стадии не имеют достаточно характерных клинических и рентгенологических признаков, которые могут быть использованы в качестве диагностических критериев (Л В Лучихина, 2000,2001)

Длительное время считалось, что хрящ не способен восстанавливаться и обновля гься, а изменения при остеоартрозе - это следствие его старения и дегенерации Однако ряд исследований, проведенных в последние годы, показали, что хрящ при остеоартрозе способен к регенерации (Л В Лучихина, 2001) В настоящее время, для диагностики ОА разработаны и используются методы, с помощью которых можно установить начальные изменения суставного хряща К таковым относится артроскопия, позволяющая визуально оценить состояние хряща и внутрисуставных структур и распознать изменения хряща на дорентге-нологической стадии проявлений ОА, а также метод ядерно-магнитно-резонансной томографии (ЯМРТ), с помощью которого возможна диагностика ОА

на стадии развития патологических изменений в структуре матрикса суставного хряща, когда он внешне представляется интактным Остеоартроз характеризуется двумя параллельными процессами деградацией и синтезом экст-рацеллюлярного матрикса суставного хряща и субхондральной кости, и основная роль в регуляции этих процессов принадлежит системе цитокинов и некоторым микроэлементам, в частности марганцу (А В Королев, 2003, Р Evans, 2001, А В Скальный, 1999, С П Миронов, 2001) Возникает вопрос о возможности использования этих регуляторов и микроэлементов для диагностики OA

В связи с вышеизложенным, изучение обмена цитокинов и микроэлементов при развитии остеоартроза является актуальной задачей, представляющей теоретический и практический интерес

Цель исследования.

Установить патогенетическую роль и диагностическое значение изменения содержания цитокинов, марганца в развитии деструктивно-дегенеративных изменений в тканях коленного сустава при иосттравматическом остеоарт-розе

Задачи исследования:

1 Исследовать концентрацию IL-1 а, IL-1 (3, IL-2, TNFa, 1L-8, IL-10 в синовиальной жидкости при посгтравматическом остеоартрозе в разные его стадии

2 Оценить количественный состав марганца в синовиальной жидкости и суставном хряще коленного сустава, в зависимости от стадии развития остеоартроза

3 По результатам интраоперационных биопсий, изучить морфологические изменения структуры суставного хряща коленного сустава в зависимости от стадии остеоартроза,

4 Провести сравнительный анализ значения применяемых диагностических методов исследования при остеоартрозе коленного сустава и предложить алгоритм диагностики

Научная новизна работы. Впервые установлено, что в синовиальной жидкости больных остеоартрозом I ст резко снижается концентрация IL-1 a, IL-1 р, IL-2, TNFa, IL-10 по сравнению с ранним периодом 0 ст заболевания По мере прогрессирования остеоартроза уровень этих цитокинов повышается, достигая максимальных значений при III ст болезни Содержание хемокина IL-8 при прогрессировании остеоартроза постоянно падает, достигая минимальных значений при III ст стадии патологического процесса

Впервые выявлено, что в суставных хрящах больных по мере прогрессирования остеоартроза снижается содержание марганца, достигая минимальных значений при III ст по сравнению с началом болезни Уменьшение концентрации марганца в суставном хряще и синовиальной жидкости сопровождает-4

ся нарушением структуры гиалинового хряща, зональности его строения, прогрессирующей убылью протеогликанов из экстрацеллюлярного матрикса

Теоретическая и практическая значимость работы. На основании изучения динамики концентрации IL-la, IL-lß, IL-2, TNFa, IL-10, содержания марганца в суставном хряще и синовиальной жидкости получены новые сведения о механизмах деструктивно-дистрофических изменений в тканях коленного сустава у больных с посттравматическим остеоартрозом

Комплексный анализ изменений продукции про- и противовоспалительных цитокинов, количества марганца в суставной жидкости позволяет диагностировать остеоартроз коленного сустава при 0 и I стадиях На основании изученных механизмов развития ОА разработан алгоритм диагностики посттравматического остеоартроза коленного сустава, включающий ЯМРТ, артроско-пию и оценку содержания цитокинов и марганца в тканях сустава Положения, выносимые на защиту:

1 У больных с посттравматическим остеоартрозом изменяется содержание цитокинов, марганца в синовиальной жидкости в зависимости от стадии заболевания При I ст болезни в суставной жидкости снижается концентрация IL-la, IL-1 ß, IL-2, TNFa, IL-10 по сравнению с 0 ст заболевания По мере прогрессирования остеоартроза уровень этих цитокинов повышается, достигая максимальных значений при III ст болезни Содержание хемокина IL-8 при прогрессирования остеоартроза постоянно падает, достигая мини-малыих значений при III стадии патологического процесса

2 В суставном хряще больных снижается содержание марганца по мере прогрессирования остеоартроза, достигая минимальных значений при III ст по сравнению с началом болезни Снижение концентрации марганца в суставном хряще и синовиальной жидкости по мере усугубления остеоартроза сопровождается нарушением структуры гиалинового хряща, зональности его строения, прогрессирующей убылью протеогликанов из эксграцеллю-лярного матрикса

3 При 0 и I ст на фоне потери марганца и возрастания концентрации про- и противовоспалительных цитокинов происходит дегенерация ядер хондроци-тов при отсутствии деструкции суставного хряща При I стадии заболевания возникают деструктивные изменения, выраженность которых прогрессирует по мере развития остеоартроза коленного сустава, достигая максимальной глубины при III ст болезни с нарастанием воспалительной реакции и развитием фибропластических процессов в синовиальной капсуле

Внедрение результатов исследования. Материалы диссертации нашли практическое применение в травматологических отделениях 1-ой городской клинической больницы, Областной клинической больницы, Дорожной клини-

ческой больницы Результаты работы используются при подготовке лекционного материала и на практических занятиях с врачами ФПК и ППС, а так же при обучении аспирантов, ординаторов, интернов и студентов Читинской государственной медицинской академии

По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в т ч в журналах рекомендуемых ВАК - 2

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования доложены и обсуждены на Международной медицинской научной конференции (Манчжурия, 2007), 1-ом съезде хирургов Читинской области (Чита, 2006), конференции посвященной 60-ти летию Иркутского НИИТО (Иркутск, 2006), обществах травматологов-ортопедов Читинской области (Чита, 2004,2005,2006), на межкафедральном заседании кафедр травматологии, ортопедии и ВПХ, нормальной физиологии, патологической анатомии и патологической физиологии ГОУВПОЧГМА

Структура диссертации. Диссертация изложена на 214 страницах машинописно! о текста и состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, библиографического указателя, включающего 149 отечественных и 101 зарубежных авторов Работа содержит 4 9 таблиц и 75 рисунков

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа основана на анализе результатов обследования больных с остеоар-трозом коленного сустава, развившемся в результате травмы коленного сустава, находившихся на лечении в травматологическом отделении ГКБ №1 за период 2005-2006 г

Для распределения больных по стадиям ОА мы использовали артроскопи-ческую (Bandi) и рентгенологическую (Kellgren) классификации Критерии включения в исследование

• больные с остеоартрозом коленного сустава,

• 0 (артроскопическая стадия), I, II и III стадия (рентгенологические стадии) заболевания,

• заболевание развилось вследствие травмы,

• лечебно-диагностический комплекс включал в себя проведение артроскопии

с биопсией хряща, синовиальной оболочки и забором синовиальной жидкости

Критерии исключения

• 4 стадия (рентгенологическая) остеоартроза,

• не проведена артроскопия (отсутствие показаний или отказ пациента),

На первом этапе исследования пациенту выполнены неинвазивные методы исследования коленного сустава рентгенография коленного сустава в 2-х проекциях, ЯМРТ 6

На втором этапе проведено артроскопическое исследование полости колейного сустава, биопсия измененных тканей суставов синовиальной капсулы, хряща и забор синовиальной жидкости с последующим проведением лечебных манипуляций

Среди наблюдаемых больных преобладали лица трудоспособного возраста (до 60 лет) Из них 49% составляли мужчины, и 51 % - женщины При 0 стадии медиана обращения за помощью составляет 3 (2-8) нед, при I с г - 24 (4-72) нед, при П ст - 36 (12-90) нед и при III ст - 240 (240-240) нед

Исследование содержания марганца проводилось с помощью атомно-абсорбционного спектрофотометра "Спираль 17", для метода добавок использовался ГСО 7266-96, состав раствора ионов марганца(2) С=1мг/см3

Исследование концентрации цигокинов IL-la, IL-lß, IL-2, IL-8, IL-10, TNFa выполняли с помощью наборов реагентов ООО "Цитокин" (г Санкт-Пегер-бург) методом твердофазного ИФА

Морфологическое исследование биоптатов хрящей и синовиальной капсулы. Микропрепараты окрашены гематоксилин-эозином, пикрофуксином по Ван-Гизону, альциановым синим При микроскопическом исследовании проведена бальная оценка степе™ деструкции хряща Полуколичественная оценка степени изменений хряща проводилась в соответствии с гисто-гистохимичес-кой таблицей по Н J Mankrn (Пастель В Б, Мудьдияров П Я, 1983)

Статистический анализ результатов проводили с помощью пакета прикладных программ Statistica 6 0 for Windows с использованием непараматри-ческих методов статистики Сравнение количественных показателей при наличии 2 групп проводили по критерию Валъда-Вольфовица, при наличии более 2 групп использовали критерий Краскела-Уоллиса Сравнение качественных показателей проведено по критерию %2 Корреляционный анализ данных проводили с применением коэффициента ранговой корреляции Спирмена (R) Для каждого результата определена степень достоверности (р)

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Установлено, что в раннем посттравматическом периоде (0 ст) содержания IL-la и IL-1 ß в суставной жидкости резко возрастает (рис 1) В последующем при I ст OA начинается постепенное его снижение По мере прогрессировать заболевания (II-III ст), происходит значительное повышение продукции IL-la и IL-lß

Установлено, что в ранний период травмы концентрация IL-2 в суставной жидкости при Oer OA возрастает в среднем в 4 раза, с постепенным снижением до нормальных показателей при I ст и резким повышением при II-III ст

Анализируя реакцию IL-8 в синовиальной среде коленного сустава при

травме с последующей хронизацией процесса, нами отмечено, что резкое увеличение его продукции происходит только при I ст. ОА (рис. 1).

m

ТОО--600 500 СО 300 200 100 о

СшияШ

-ИЛа--ЛЛЬ" "1Ь2 — IL-S-* 'ЫО-Wa

Не 1 йуф(а»Е1ма«швсдаииыш>нягаи

Выявлено, что концентрация ФНОа в синовиальной жидкости коленного сустава у больных с посттравматическим ОА при 0 стадии незначительно поднимается, далее, при 1 ст. она падает и с увеличением стадии заболевания (II-III ст.) достигает высокого уровня.

Обнаружено, что содержание противовоспалительного 1L-10 у пациентов при I ст. ОА в суставной жидкости заметно снижается по сравнению с 0 стадией, и по мере прогрессирования заболевания вновь повышается до максимального значения: при III ст. ОА его уровень в 5 раз выше, чем при I ст.

Известно, что марганец (Мл21) является одним из необходимых микроэлементов для развития и жизнедеятельности хряща. Он является катализатором образования связи глюкозамингликан-серин при синтезе мукополисахаридов хрящевой ткани, недостаток которого способствует возникновению различных форм артрита, ведущих к разрушению суставов (A.B. Скальный, 1999; A.IT. Авцын, 1991).

Мы изучили содержание марганца в суставном хряще и синовиальной жидкости коленного сустава в зависимости от стадии патологического процесса (рис. 2).

Установлено, что в суставных хрящах больных остсоартрозом проявля-

Осг.

1er.

Па:

Шсе

О ст.

I ст.

' X р я щ

•Синовиальная жидкость

Рис. 2. Содержание марганца в хряще и синовиальной жидкости

ется тенденция к снижению содержания марганца. Однако, только при III стадии обнаружено статистически значимое уменьшение изучаемого микроэлемента по сравненшо с началом заболевания. Так, содержание марганца в суставном хряще уменьшается с 15,6 мг/кг в 0 стадии ОА до 3,5 мг/кг в III стадии болезни (р < 0,05). Подобная динамика концетрации марганца вь[явлена в синовиальной жидкости больных остеоартрозом - она падает с 0,63 мг/дм3 в 0 стадии до 0,064 мг/дм3 в III стадии ОА (р < 0,05). При этом мы обнаружили прямую сильную зависимость между количеством марганца в суставном хряще и синовиальной жидкости (Rs = 0,7; р < 0,05).

При анализе связи между возрастом пациентов и содержанием марганца в тканях сустава установлена обратная зависимость (Rs = - 0,54; р< 0,05). Чем старше пациент, страдающий ОА, тем заметнее снижается количественный состав марганца в хряще и синовиальной жидкости. Вероятно, это связано с прогрессирующими дегенеративными изменениями в структуре суставного хряща, и способностью хондроцитов восстанавливать суставной матрикс.

Временной фактор имеет немаловажное значение для развития заболевания. Известно, что чем выше стадия ОА, тем более выражены дегенеративные изменения в структуре хряща, что в дальнейшем приводит к необратимости процесса. Результаты наших исследований показывают, что между давнос-

тью заболевания и содержанием марганца существует умеренная обратная корреляционная связь (Яб = - 0,46, р < 0,05) количество марганца в структурах сустава и синовиальной жидкости снижается по мере прогрессирования воспалительного процесса в хрящевой ткани и увеличения длительности болезни Следовательно, чем выраженнее степень повреждения структуры хряща при различных стадиях ОА, тем сильнее снижается уровень марганца в хряще и синовиальной жидкости, что в дальнейшем может приводить к усилению деструктивных изменений в хрящевой ткани

Косвенно судить о содержании марганца в структурных элементах сустава можно по состоянию субхондральной кости (по наличию склероза последней, выявляемого при ЯМРТ) По мере снижения концентрации марганца в суставном хряще и синовиальной жидкости нарастает склероз субхондральной кости Однако эта связь опосредована снижение марганца - дегенерация хряща - субхондральный склероз

Нами установлено, что снижение уровня марганца влечет за собой усиление дегенеративных изменений в суставном хряще, выявляемое макроскопически при артроскопии Подобная зависимость обнаружена и при микроскопии суставного хряща По мере нарушения структуры гиалинового хряща, зональности его строения уменьшается содержание марганца в суставном хряще Вероятно, это связано не только с участием этого микроэлемента в синтезе гликозаминогликанов, но и с дефицитом истинных металлоферментов, запускающих реакции перекисного окисления липидов

При исследовании биохимического состава различных зон суставного хряща, отмечено снижение концентрации марганца по мере нарастания выраженности остеоартроза и убыли протеогликанов Это связано с тем, что марганец выполняет функцию активатора целого ряда ферментов, в частности гликозил-трансфераз, которые играют важную роль в синтезе гликозаминогликанов

Таким образом, снижение концентрации марганца в суставном хряще и синовиальной жидкости сопровождается нарушением структуры гиалинового хряща, зональности его строения, прогрессирующей убылью протеогликанов из экстрацеллюлярного матрикса

Проведение морфологических исследований хряща и синовиальной оболочки позволило обнаружить изменения суставного хряща на 0 стадии (дорен-тгенологической) ОА Установлено, что 0 стадия ОА характеризуется отсутствием деструктивных изменений и сохранностью зонального строения суставного хряща Однако при этом выявляется потеря гликозаминогликанов из экстрацеллюлярного матрикса поверхностной зоны и дегенеративные изменения ядер хондроцитов в виде их полиморфизма Синовиальная оболочка не изменяется

Установлено, что при I стадии ОА происходят деструктивные изменения поверхностных слоев суставного хряща, характеризующиеся нарушением поверхности и паннусами в сочетании с трещинами в переходной зоне и разрушением блестящей поверхности, определяется прогрессирующая потеря про-теогпиканов преимущественно в поверхностной и переходной зонах суставного хряща Параллельно некротически-дистрофическим процессам отмечено диффузное увеличение клеточности этих зон, что отражает репаративные процессы в поврежденном хряще

При II ст ОА на фоне прогрессирующей потери из экстрацеллюлярного матрикса протеогликанов, отмечается разволокнение суставного хряща, трещины в переходной и радиарной зонах с появлением по краям последних клонов, что свидетельствует о повышенной пролиферативной активности сохранившихся хондроцитов и отчасти, связано с анатомо-физиологическими особенностями строения переходной зоны Хондроциты этой зоны выполняют структурное поддержание суставного хряща, восполняя его естественную убыль

Морфологические изменения при III ст ОА колебались от трещин в радиарной зоне вплоть до полной дезорганизации суставного хряща, прогрессирующей убылью ПГ из хрящевого матрикса, вплоть до полного его исчезновения из поверхностных слоев, где имеется снижение клеточности с максимально выраженной дегенерацией хондроцитов В глубокой зоне формируются кло-itbi, нарушен клеточный состав кальцифицированной зоны в сочетании с деструктивными изменениями

При прогрессировании остеоартроза (Н-Шст) параллельно нарастает степень фибротизации и воспалительной реакции в синовиальной оболочке

Динамика структурных и обменных изменений хряща коленных суставов на разных стадиях ОА свидетельствует о прогрессирующем снижении протеогликанов в экстрацеллюлярном матриксе, начинающемся с ранней 0 ст (дорен-тгенологической) Потеря протеошиканов сочетается с гибелью хондроцитов, появлением клонов, отражающих репаративную функцию хряща Это подтверждает значимость ранней диагностики и необходимость назначения своевременного патогенетического лечения

При проведении корреляционного анализа установлена обратная связь средней силы между нарушением структуры гиалинового хряща и уровнем марганца в тканях коленного сустава (Rs = - 0,57, р < 0,05) Выявлена также корреляционная обратная связь между содержанием марганца в суставном хряще и степенью убыли протеогликанов всех зон хряща (Rs = -0,49, р < 0,05) Таким образом, по мере нарастания выраженности остеоартроза и убыли протеогликанов из суставного хряща уменьшается содержание марганца

Морфологические изменения суставного хряща коррелируют с артрос-копическими признаками ОА (Из = 0,52 - 0,64, р < 0,05) При 0 стадии при артроскогши хрящ выглядел бугристым с зонами размягчения без нарушенного контура При I стадии доминирующим артроскопическим признаком являлось разволокнение хряща, доходящее у части больных до 50% его толщины, сочетавшееся с размягчением и потерей эластичности суставного хряща

Именно прогрессирующее снижение нротеогликанов в экстрацелшоляр-ном матриксе является основным патогенетическим механизмом ОА, обуславливающим характерную артроскопическую картину ОА, позволяющую диагнос гировать это заболевание на ранних стадиях

Проводя сравнительный анализ двух методов исследования при патологических изменениях в тканях коленного сустава, обусловленных остеоартрозом, пришли к следующим выводам Межгрупповой анализ свидетельствует о том, что при ЯМРТ исследовании общий процент пациентов, ко горым не был подтвержден диагноз повреждения менисков составил 10,42% При эндоскопическом методе данный диагноз уставлен в 100% случаев (р < 0,05)

Учитывая го, что связочный аппарат (ПКС, ЗКС), отвечающий за стабилизацию и биомеханическую работу коленного сустава визуализируется достаточно информативно при данных методах диагностики, но все же на разных стадиях (0 и I) ОА более достоверным является артроскопия, чем ЯМРТ В то же время у больных с III стадией прослеживается ухудшение диагностики повреждения связочного аппарата при использовании эндоскопического метода Этот факт мы связываем с появлением дегенеративных изменений всех анатомических структур коленного сустава с вовлечением в процесс связочного аппарата Установлена малоинформативность ЯМРТ при локальных повреждениях хряща, а также при начальных поражениях, не видимых макроскопически даже эндоскопическим методом Однако использование эндохирургического щупа кратно повышает информативность эндоскопии При I стадии ОА ЯМРТ не обнаруживает поражение хряща, в то время, как артроскопия позволяет выявить изменения у 64% пациентов Во II стадии это число увеличивается до 74%, а при ЯМРТ изменения выявлены только у 16% ВIII стадии артроскопия выявляет поражение хряща у 100% пациентов, в го время как ЯМРТ - у 89% больных Таким образом, получены доказательства преимущества одного из выше приведенных методов при диагностике патологии хряща При 0 - II стадии мы склоняемся к эндоскопическому методу исследования

Следует отметить, что при ЯМРТ исследовании синовиит устанавливают, когда на снимках выявляется жидкость в заворотах полости коленного сустава При артро с ко п и ч е с ком методе помимо выявления синовиальной жидко-

сти, макроскопически обнаруживаются все признаки воспаления синовиальной оболочки - цвет, отек стенки капсулы, выраженное инъецирование сосудов в толще синовиальной капсулы, при более поздних стадиях - гроздевидное разрастание ворсинок синовиальной оболочки

Полученные данные достаточно убедительно демонстрируют преимущество артроскопическош метода диагностики синовиита в полости коленного сустава по отношению к ЯМРТ

При склерозе субхондральной кости ЯМРТ является более достоверным методом диагностики, так как при этом методе четче определяется уровень распределения склероза Обнаружена закономерность в распространении суб-ховдрального склероза в зависимости от степени ОА При 0 стадии ОА субхон-дральный склероз не выявляется, а у больных с III стадией встречается в 89% Это подтверждает необходимость проведения ЯМРТ исследования для диагностирования склероза субхондральной кости

На первый взгляд, артроскопия является идеальным методом диагностики ОА Однако, хогя и обладает определенным преимуществом на ранних стадиях развития ОА, он является инвазивным хирургическим методом

Современные представления об остеоартрозе позволяют нам сделать следующий вывод, что первоначально, при данном заболевании, возникают биохимические, электронно-оптические, гистоморфологические и затем сгруктур-ные изменения (гипергидратация матрикса хряща, проявляющаяся отеком, размягчением и снижением эластичности ткани), которые выявляются современными методами диагностики (ЯМРТ и артроскопия) Так как при 0 стадии процесс идет на клеточном уровне, то рентгенологические критерии диагноза ос-теоартроза заведомо относится к поздним методам диагностики

Следовательно, в настоящее время не существует метода диагностики ос-теоартроза коленного сустава, отвечающего основным требованиям минимальная инвазивность при максимальной информативности Только диагностический комплекс (сочетание ЯМРТ и артроскопия, исследование содержания цитокинов и марганца в тканях) может дать максимальную информацию о состоянии всех компонентов коленного сустава, что и определяет лечебную тактику

Проведя анализ результатов проведенных исследований, изучив микроскопические и патофизиологические основы развития посттравматического остеоартроза, мы предложили алгоритм обследования больных с посттравматическим остеоартрозом с исследованием синовиальной жидкости коленного сустава (рис 3) Забор данной жидкости производится путем пункции, которая является менее травматичной манипуляцией, чем артроскопия и, тем более, биопсия хряща В пунктате предлагаем изучать уровень цитокинов и марган-

Изменений нет

Изменения есть

Рис 3 Предложенный алгоритм диагностики заболевания коленного сустава

ца, что позволит косвенно судить о состоянии суставного хряхца

На основании исследования синовиальной жидкости, полученной нри помощи пункции коленного сустава, этот меюд позволяет выявить заболевание на более ранних стадиях, т е в тог период, когда суставной хрящ еще способен восстанавливаться, и определить метод итактику лечения

ВЫВОДЫ

1 В синовиальной жидкости больных остеоартрозом I стадии резко снижается концентрация IL-1 a, IL-1 р, IL-2, TNFa, IL-10 по сравнению с 0 стадией заболевания По мере прогрессирования остеоартроза уровень этих цитокинов повышается, достигая максимальных значений при III стадии болезни Содержание хемокина IL-8 при прогрессировали! остеоартроза постоянно снижается, достигая минимальных значений при III стадии патологического процесса

2 В суставном хряще больных по мере прогрессирования остеоартроза снижается содержание марганца, достигая минимальных значений при III стадии по сравнению с началом болезни Снижение концентрации марганца в синовиальной жидкости имеет сильную корреляционную зависимость с его содержанием в суставных хрящах Содержание марганца в хряще и синовиальной жидкости у больных остеоартрозом обратно коррелирует с возрастом и длительностью заболевания, концентрацией IL-1 a, IL-2, IL-10 в суставной жидкости

3 Снижение концентрации марганца в суставном хряще и синовиальной жидкости по мере усугубления остеоартроза сопровождается нарушением структуры гиалинового хряща, зональности его строения, прогрессирующей убылью протеогликанов из экстрацеллголярного матрикса

4 У больных остеоартрозом на ранней стадии происходит потеря гликозоами-ногликанов в экстрацеллюлярном матриксе и дегенеративные изменения ядер хондроцитов при отсутствии деструкции суставного хряща При I стадии заболевания возникают деструктивные изменения, глубина которых прогрессирует по мере развития остеоартроза коленного сустава, достигая максимальной глубины при III стадии болезни с нарастанием воспалительной реакции и развитием фибропластических процессов в синовиальной капсуле

5 Артроскопия по диагностической ценности превосходит ЯМР1 Для применения диагностического алгоритма остеоартроза коленного сустава требуется проведение дополнительных методов исследования, включающих арт-роскопию, ЯМРТ, определение содержания марганца и цитокинов в синовиальной жидкости

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Для ранней диагностики посттравматического остеоартроза рекомендовано использовать предложенный алгоритм, включающий в себя артроскопию, ЯМРТ, определение содержания марганца и цитокинов в синовиальной жидкости При отсутствии макроскопических изменений во время проведения арт-роскопии и отсутствия патологических признаков при ЯМРТ, высокий уровень про- и противовоспалительных цитокинов и снижение содержания марганца позволяет диагностировать остеоартроз на ранних стадиях (0 -1) заболевания

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1 Самойлов В В Артроскопия - современный эндоскопический метод диагностики и лечения повреждений и заболеваний суставов / В В Самойлов, К.В Пермяков, В С Ермаков // Забайкальский медицинский вестник - 2002. -№1 - С 56-57

2 Самойлов В В Реабилитация больных после артроскопии коленного сустава / В В Самойлов, М В Бубенко, В С Ермаков // Российскии научно-практический журнал "Скорая медицинская помощь" - 2003 - Спец выпуск - С 73

3 Самойлов В В Ранняя диагностика и лечение артроза коленного сустава / В В Самойлов, М В Бубенко, Ю В Сахаровский // Материалы межрегиональной научно-практической конференции "Актуальные вопросы хирургии и терапии"-Улан-Удэ, 2004 -С 261-263

4 Диагностическая ценность ядерно-магнитно-резонансной томографии при патологии коленного сустава/В В Самойлов, В А Сизоненко,МВ Бубенко, А В Бусоедов и др // Сборник статей посвященный 15- летию Читинскому областному диагностическому центру "Современные задачи диагностики и лечения" -Чита, 2005 - С 197 -199

5 Самойлов В В Артроскопия, как один из методов комплексной диагностики и лечения травм и заболеваний коленного сустава / В В Самойлов, М В Бубенко // Межобластная научно-практической конференции травматологов и ортопедов - Благовещенск, 2005 - С 163 -164

6 Самойлов В В Артроскопия, как один из методов комплексной диагностики и лечения травм и заболеваний коленного сустава / В В Самойлов, М В Бубенко, В В Доржеев//Бюллетень ВСНЦ СО РАМН -2006 -№4(50) -С 406407

7 Самойлов В В Apiроскопическая реконструкция передней крестообразной связки аутотрансплантатам из собственной связки надколенника, как метод лечения переднемедиальной нестабильности коленного сустава / В В Самойлов, М В Бубенко, А В Бусоедов // Труды 1-го съезда хирургов Читинской области "Хирургия Забайкалья" - Чита, 2006 - С 127 - 128

8 Самойлов В В Опыт тотального эндопротезирования коленного сустава / В В Самойлов, В А Сгооненко, А В Бусоедов, А М Мироманов // Труды межрегиональной научно-проктической конференции "Хирурги Забайкалья в России" - Чита, 2007 - С 164 -165

9 Комплексное хирургическое лечение передней медиальной нестабильности коленного сустава при остеоартрозе 1Г-Н1ст у пациентов молодого возраста / В В Самойлов, М В Бубенко, Н Л Ксендзык, А В Бусоедов // Международная медицинская научно-проктическая конференция между АРВМ КНР и Республикой Бурятия РФ "Сборник научных статей" - Манчжурия (КНР), 2007 -С 228-229

10 Результаты артропластики коленного сустава в условиях городской клинической больнице №1 / В В Самойлов, В А Сизоненко, А В Бусоедов, А М Мироманов и др // Международная медицинская научно-проктическая конференция между АРВМ КНР и Республикой Бурятия РФ "Сборник научных статей" - Манчжурия (КНР), 2007 -С 234

УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ОА - остеоартроз

ЯМРТ - ядерно-магнитная резонансная томография

IL - интерлейкин

ФНО (TNF) - фактор некроза опухоли

ПГ - протеогликаны

ПКС - передняя крестообразная связка

ЗКС - задняя крестообразная связка

Мп - марганец

Лицензия ИД №03077 от 23 10 00 Подписано в печать 14 11 07 Бумага офсетная Формат 60 х 84 7,6 Уел печ л-1,0 Тираж 100 Заказ № 1462007

Отпечатано в информационно-издательском центре ЧГМА 672090, Чита, ул Горького, 39а

Актуальность проблемы. Многочисленные публикации последних лет свидетельствуют о непрерывном увеличении числа больных с таким заболеванием, как остеоартроз. Несмотря на значительные успехи в диагностике и лечении данного заболевания, их результаты довольно часто не устраивают ни пациента, ни врача (63, 64, 84, 85, 86, 140).

По разным источникам это заболевание поражает от 6,4 до 12 % населения, причем в последние годы вызванная им нетрудоспособность возросла в 3 - 5 раз. По данным JI.B. Беневоленской в соавт.(13), женщины болеют в 2 раза чаще, чем мужчины, и частота заболевания заметно возрастает у них после 35, а у мужчин - после 45 лет (64). По официальной статистике России, в 2004г. общее количество зарегистрированных больных с поражением костно-мышечной системы составило более 14 млн. человек. При этом увеличивается заболеваемость подростков, в первую очередь мужского пола. Распространенность OA за последние годы (1999-2003) возросла на 35 % (104). В структуре OA особое место принадлежит поражению суставов нижних конечностей, в частности коленных, несущих основную весовую нагрузку. Остеоартроз коленных суставов привлекает к себе особое внимание из-за значительной распространенности, прогрессирующего течения, постоянства болевого синдрома, существенно нарушающего двигательную активность больных (19). В настоящее время не вызывает сомнения, что заболевания опорно-двигательного аппарата существенно ухудшают качество жизни людей. Из-за постоянной боли, нарушения функциональной активности, с частым развитием временной и стойкой нетрудоспособности, изменяется как жизнь самого больного, так и его семьи и общества в целом.

Традиционная клинико-рентгенологическая диагностика OA не решает проблемы выявления заболевания на ранних стадиях. Экспериментально показано, что рентгенологически выявленному OA предшествует стадия биохимических изменений в матриксе хряща, с последующим последовательным развитием электронно-оптических, гистоморфологических и макроскопических изменений. Зачастую поражения суставов в начальной стадии не имеют достаточно характерных клинических и рентгенологических признаков, которые могут быть использованы в качестве диагностических критериев. В ряде случаев распознавание заболеваний суставов резко затрудняется также при атипичном их течении, особенно при моно - или олигоартитах.

Для чего необходима диагностика OA именно на ранних стадиях заболевания? Длительное время считалось, что хрящ не способен восстанавливаться и обновляться, а изменения при остеоартрозе - это следствие его старения и дегенерации. Однако ряд исследований, проведенных в последние годы, показали, что хрящ при остеоартрозе способен к восстановлению (63). В настоящее время, для ранней диагностики OA разработаны и используются методы, с помощью которых можно установить начальные изменения суставного хряща. К таковым относится артроскопия, позволяющая визуально оценить состояние хряща и внутрисуставных структур и распознать начальные изменения хряща на дорентгенологической стадии проявлений OA, а также метод ядерно-магнитно-резонансной томографии (ЯМРТ), с помощью которого возможна диагностика OA на стадии развития патологических изменений в структуре матрикса суставного хряща, когда он внешне представляется интактным (63). Остеоартроз характеризуется двумя параллельными процессами: деградацией и синтезом экстрацеллюлярного матрикса суставного хряща и субхондральной кости, и основная роль в регуляции этих процессов принадлежит системе цитокинов и некоторым микроэлементам, в частности марганцу (51). Невольно направшивается вопрос о возможности использования этих регуляторов и микроэлементов для диагностики OA.

В связи с вышесказанным изучение обмена цитокинов и микроэлементов при развитии остеоартроза является акутальной задачей, представляющей теоретический и практический интерес.

Цель исследования:

Установить патогенетическую роль и диагностическое значение изменения содержания цитокинов, марганца в развитии деструктивно-дегенеративных изменений в тканях коленного сустава при посттравматическом остеоартрозе.

Задачи исследования:

1. Исследовать концентрацию IL-la , IL-lf3, IL-2, TNFa, IL-8, IL-10в синовиальной жидкости при посттравматическом остеоартрозе в разные его стадии.

2. Оценить количественный состав марганца в синовиальной жидкости и суставном хряще коленного сустава, в зависимости от стадии развития остеоартроза.

3. По результатам интраоперационных биопсий, изучить морфологические изменения структуры суставного хряща коленного сустава в зависимости от стадии остеоартроза.

4. Провести сравнительный анализ значения применяемых диагностических методов исследования при остеоартрозе коленного сустава и предложить алгоритм диагностики.

Научная новизна работы:

Впервые установлено, что в синовиальной жидкости больных остеоартрозом I ст. резко снижается концентрация IL-la, IL-lf3, IL-2, TNFa, IL-10 по сравнению с ранним периодом 0 ст. заболевания. По мере прогрессирования остеоартроза уровень этих цитокинов повышается, достигая максимальных значений при III ст. болезни. Содержание хемокина IL-8 при прогрессировании остеоартроза постоянно падает, достигая минимальных значений при III ст. стадии патологического процесса.

Впервые выявлено, что в суставных хрящах больных по мере прогрессирования остеоартроза снижается содержание марганца, достигая минимальных значений при III ст. по сравнению с началом болезни. Уменьшение концентрации марганца в суставном хряще и синовиальной жидкости сопровождается нарушением структуры гиалинового хряща, зональности его строения, прогрессирующей убылью протеогликанов из экстрацеллюлярного матрикса.

Теоретическая и практическая значимость работы:

На основании изучения динамики концентрации IL-la , IL-1 (3, IL-2, TNFa, IL-10, содержания марганца в суставном хряще и синовиальной жидкости получены новые сведения о механизмах деструктивно-дистрофических изменений в тканях коленного сустава у больных с посттравматическим остеоартрозом.

Комплексный анализ изменений продукции про- и противовоспалительных цитокинов, количества марганца в суставной жидкости позволяет диагностировать остеоартроз коленного сустава при 0 и I стадиях. На основании изученных механизмов развития OA разработан алгоритм диагностики посттравматического остеоартроза коленного сустава, включающий ЯМРТ, артроскопию и оценку содержания цитокинов и марганца в тканях сустава.

Положения, выносимые на защиту:

1. У больных с посттравматическим остеоартрозом изменяется содержание цитокинов, марганца в синовиальной жидкости в зависимости от стадии заболевания. При I ст. болезни в суставной жидкости снижается концентрация IL-la, IL-1|3, IL-2, TNFa, IL-10 по сравнению с 0 ст. заболевания. По мере прогрессирования остеоартроза уровень этих цитокинов повышается, достигая максимальных значений при III ст. болезни. Содержание хемокина IL-8 при прогрессировании остеоартроза постоянно падает, достигая минимальных значений при III стадии патологического процесса.

2. В суставном хряще больных снижается содержание марганца по мере прогрессирования остеоартроза, достигая минимальных значений при Ш ст. по сравнению с началом болезни. Снижение концентрации марганца в суставном хряще и синовиальной жидкости по мере усугубления остеоартроза сопровождается нарушением структуры гиалинового хряща, зональности его строения, прогрессирующей убылью протеогликанов из экстрацеллюлярного матрикса.

3. При 0 и I ст. на фоне потери марганца и возрастания концентрации про- и противовоспалительных цитокинов происходит дегенерация ядер хондроцитов при отсутствии деструкции суставного хряща. При I стадии заболевания возникают деструктивные изменения, выраженность которых прогрессирует по мере развития остеоартроза коленного сустава, достигая максимальной глубины при III ст. болезни с нарастанием воспалительной реакции и развитием фибропластических процессов в синовиальной капсуле.

Апробация работы.

Основные положения и результаты исследования доложены и обсуждены на Международной медицинской научной конференции (Манчжурия, 2007), 1-ом съезде хирургов Читинской области (Чита, 2006), конференции посвященной 60-ти летию Иркутского НИИТО (Иркутск, 2006), обществах травматологов-ортопедов Читинской области (Чита, 2004, 2005, 2006), на межкафедральном заседании кафедр травматологии, ортопедии и ВПХ, нормальной физиологии, патологической анатомии и патологической физиологии ГОУ ВПО ЧГМА.

Материалы диссертации нашли практическое применение в травматологических отделениях 1-ой городской клинической больницы, Областной клинической больницы, Дорожной клинической больницы. Результаты работы используются при подготовке лекционного материала и на практических занятиях с врачами ФПК и ППС, а так же при обучении аспирантов, ординаторов, интернов и студентов Читинской государственной медицинской академии.

По материалам диссертации опубликовано 10 работ.

Структура диссертации:

Диссертация изложена на 214 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, библиографического указателя, включающего 149 отечественных и 101 зарубежных авторов. Работа содержит 49 таблиц и 75 рисунков. Шифр темы 14.00.16., номер регистрации 0120.0 602668.

ВЫВОДЫ

1 В синовиальной жидкости больных остеоартрозом I стадии резко снижается концентрация IL-la , IL-ip, IL-2, TNFa, IL-10 по сравнению с О стадией заболевания. По мере прогрессирования остеоартроза уровень этих цитокинов повышается, достигая максимальных значений при III стадии болезни. Содержание хемокина IL-8 при прогрессировании остеоартроза постоянно снижается, достигая минимальных значений при III стадии патологического процесса.

2. В суставном хряще больных по мере прогрессирования остеоартроза снижается содержание марганца, достигая минимальных значений при III стадии по сравнению с началом болезни. Снижение концентрации марганца в синовиальной жидкости имеет сильную корреляционную зависимость с его содержанием в суставных хрящах. Содержание марганца в хряще и синовиальной жидкости у больных остеоартрозом обратно коррелирует с возрастом и длительностью заболевания, концентрацией IL-la, IL-2, IL-10 в суставной жидкости.

3. Снижение концентрации марганца в суставном хряще и синовиальной жидкости по мере усугубления остеоартроза сопровождается нарушением структуры гиалинового хряща, зональности его строения, прогрессирующей убылью протеогликанов из экстрацеллюлярного матрикса.

4. У больных остеоартрозом на ранней стадии происходит потеря гликозоаминогликанов в экстрацеллюлярном матриксе и дегенеративные изменения ядер хондроцитов при отсутствии деструкции суставного хряща. При I стадии заболевания возникают деструктивные изменения, глубина которых прогрессирует по мере развития остеоартроза коленного сустава, достигая максимальной глубины при III стадии болезни с нарастанием воспалительной реакции и развитием фибропластических процессов в синовиальной капсуле.

5. Артроскопия по диагностической ценности превосходит ЯМРТ. Для применения диагностического алгоритма остеоартроза коленного сустава требуется проведение дополнительных методов исследования, включающих артроскопию, ЯМРТ, определение содержания марганца и цитокинов в синовиальной жидкости.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ:

1. Пациентам с болевым синдромом в области коленного сустава при неэффективности консервативного лечения с целью уточнения диагноза выполнятся пункция коленного сустава и исследование синовиальной жидкости.

2. При изучении синовиальной жидкости с целью диагностики остеоартроза проводится комплексное исследование изменений количественного состава цитокинов и марганца.

3. Отсутствие макроскопических изменений в тканях коленного сустава при артроскопии, требует выполнения биопсии для диагностики остеоартроза на ранних стадиях развития.

4. При отсутствии деструктивных изменений в суставном хряще, выявляемых микроскопически, проводится изучение степени убыли протеогликанов и полиморфизма хондроцитов в поверхностной зоне, с целью выяления начальных проявлений остеоартроза.

5. При неэффективности консервативного лечения больных с посттравматическим остеоартрозом коленного сустава в амбулаторных условиях, рекомендованно обследование пациентов в условиях специализированного отделения.