Автореферат и диссертация по медицине (14.01.15) на тему:Патогенетическое обоснование новых принципов диагностики степени тяжести и оценки эффективности лечения дисплазии тазобедренных суставов у детей (клинико-экспериментальное исследование)

На правах рукописи

СЕРТАКОВА АНАСТАСИЯ ВЛАДИМИРОВНА

ПАТОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ НОВЫХ ПРИНЦИПОВ

ДИАГНОСТИКИ СТЕПЕНИ ТЯЖЕСТИ И ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕЧЕНИЯ ДИСПЛАЗИИ ТАЗОБЕДРЕННЫХ СУСТАВОВ У ДЕТЕЙ

14.01.15- травматология и ортопедия 14.03.03 - патологическая физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

і : п

005530957

Саратов - 2013

005530957

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении Саратовский государственный медицинский университет имени В.И. Разумовского Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Научные руководители:

доктор мед. наук, профессор Норкин Игорь Алексеевич; доктор мед. наук, профессор Морозова Ольга Леонидовна.

Официальные оппоненты:

Ахтямов Ильдар Фуатович - доктор медицинских наук; ГБОУ ВПО Казанский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации; кафедра травматологии, ортопедии и экстремальных состояний; заведующий кафедрой; профессор; Белов Лев Георгиевич - доктор медицинских наук; ГБОУ ВПО Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова Министерства сельского хозяйства Российской Федерации; кафедра эпизоотологии, паразитологии и ветеринарно-санитарной экспертизы факультета ветеринарной медицины; заведующий кафедрой; профессор.

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение Московский научно-исследовательский институт педиатрии и детской хирургии Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Защита состоится 2013 года в /^ часов

на заседании диссертационного совета Д 208.094.01 при ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Б. Казачья, 112.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России.

года.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор медицинских наук, профессор

Маслякова Г.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

Развитие осложнений дисплазии тазобедренных суставов (ДТБС) встречается в 20% случаев, достигая 71% в тяжелых случаях даже при своевременной диагностике и лечении патологии [Ю.И. Поздникин, М.М. Камоско, А.И. Краснов, 2007; R. Narasimhan, 2003; С-Н. Chang, Н-К. Као, W-E. Yang et al., 2010]. Существующие современные инструментальные методы диагностики ДТБС не могут предоставить точное объективное представление о степени повреждения и состоянии метаболических процессов хрящевых и костных структур тазобедренных суставов у детей раннего возраста [И.В. Билинский, A.A. Мельничук, A.B. Мельничук, 2009; А.Г. Баиндурашвили, 2011].

В настоящее время немалое количество работ посвящено изучению роли различных биологических активных веществ (коллаген I типа, коллаген II типа, аггрекан, гиалуронан) в ремоделировании костной и хрящевой ткани, а также факторов роста и ангиогенеза (FGF, VEGF) при различных заболеваниях суставов [Ю.И. Денисов-Никольский, И.В. Матвейчук, 2005; В.Н. Павлова, Г.Г. Павлов, H.A. Шостак и соавт., 2011]. Особое внимание уделяется участию коллагена I типа, VEGF, FGF в инициации и прогрессировании диспластического коксартроза у взрослых [Е.А. Персова, 2010; К. Lingaraj, С-К. Poh, W.Wang, 2010]. Однако отсутствуют сведения по исследованию степени участия этих биомаркеров в механизмах прогрессирования ДТБС у детей.

Ряд авторов указывает на изменения коллагена II типа как специфического биомаркера ремоделирования хрящевой ткани у взрослых [А. Struglics, S. Larsson, M. Pratta et al., 2006; S. Oestergaard, L. Chouinord, N. Doyle et al., 2006], при этом данные относительно его содержания у детей отсутствуют. Другие исследователи отмечают участие коллагена I типа в ремоделировании костной ткани, аггрекана и гиалуронана в ремоделировании гиалиновой хрящевой ткани [Ю.И. Денисов-Никольский, С.П. Миронов, Н.П. Омельяненко и соавт., 2005; В.Н. Павлова, Г.Г. Павлов, H.A. Шостак и соавт., 2011], при этом использование их в качестве диагностических биомаркеров повреждения при диспластических изменениях в тазобедренных суставах у детей не применяется.

Единичные работы [J.M.Kanczler, R.O.C. Oreffo, 2008; К. Lingaraj, С. К. Poh, W. Wang et al., 2010] посвящены изучению влияния факторов роста и ангиогенеза (FGF, VEGF) на процессы ремоделирования костно-хрящевых структур суставов у взрослых при артрозах, однако определение их роли в механизмах прогрессирования заболевания у детей с ДТБС не проводилось.

В современной литературе отсутствуют данные о возможности использования биомаркеров для ранней оценки степени тяжести поражения и характере изменений метаболизма костной и хрящевой ткани у детей с ДТБС, а также для мониторирования эффективности проводимого лечения в динамике течения патологии.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Разработать новые диагностические и прогностические критерии тяжести дисплазии тазобедренных суставов у детей в динамике течения заболевания на основании исследования биомаркеров ремоделирования костной и хрящевой тканей, а также факторов роста и ангиогенеза.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Провести анализ диагностических критериев дисплазии тазобедренных суставов в зависимости от степени тяжести процесса на основании стандартного комплекса клинико-лабораторных и дополнительных исследований.

2. Определить уровни биомаркеров ремоделирования костной (коллаген I типа) и хрящевой (коллаген II типа, аггрекан, гиалуронан) тканей в сыворотке крови и моче у больных с ДТБС на этапе консервативного и оперативного лечения.

3. Определить уровни факторов роста и ангиогенеза (РвР, УЕвР) в сыворотке крови в динамике течения заболевания с учетом метода лечения.

4. Сравнить диагностическую значимость критериев стандартного комплекса исследования и специального исследования биомаркеров у детей с ДТБС в динамике течения патологии.

5. Выявить наиболее чувствительные и объективные критерии диагностики ранних диспластических изменений тазобедренных суставов, а также эффективности проводимого консервативного и оперативного лечения ДТБС.

6. Разработать алгоритм диагностики и прогнозирования ДТБС на основе критериев логит-анализа при различной степени тяжести процесса и методе коррекции.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

Впервые изучен комплекс биомаркеров ремоделирования костной и хрящевой ткани, а также факторов ангиогенеза у детей с различной степенью тяжести ДТБС в динамике течения заболевания. Определены особенности изменения данных показателей в зависимости от длительности существования и методов лечения ДТБС, а также характера течения патологического процесса. Полученные данные сопоставлены с результатами клинико-лабораторных и инструментальных методов исследования.

Впервые выявлены наиболее значимые и чувствительные критерии оценки степени тяжести диспластического процесса. Предложены ранняя диагностика дисплазии и оценка эффективности проводимого лечения у детей на основании мониторирования наиболее чувствительных и специфичных биомаркеров ремоделирования костной и хрящевой тканей. Доказана высокая значимость малоинвазивного исследования в сыворотке крови биомаркеров повреждения гиалинового хряща (гиалуронан, аггрекан) и фактора роста фибробластов (РСР), играющих ведущую роль в инициации и прогрессировании диспластического процесса в ТБС. Создан алгоритм диагностики и прогнозирования повреждения тазобедренных суставов у детей с дисплазией.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

Предложены и обоснованы мало- и неинвазивные методы ранней диагностики ДТБС у детей, обладающие высокой чувствительностью и специфичностью, позволяющие оценить этапность формирования диспластического процесса, эффективность проводимого лечения, корректировать тактику ведения больных с данной патологией.

Определены нормативные показатели содержания биологически активных веществ в сыворотке крови и моче, не имеющих патологии костно-мышечной системы.

Разработан клинический алгоритм ранней диагностики и прогнозирования ДТБС с учетом степени тяжести и метода лечения на основании мониторирования факторов ремоделирования хрящевой ткани (аггрекан, гиалуронан) и микроциркуляторного русла (РОР).

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Стандартный комплекс клинико-инструментальных исследований позволяет установить только выраженные изменения структурных компонентов тазобедренных суставов у детей в динамике патологического процесса.

2. Наличие диспластического процесса в тазобедренных суставах характеризуется повышением содержания биомаркеров ремоделирования хрящевой ткани в сыворотке крови и моче (коллаген II типа, аггрекан, гиалуронан), что свидетельствует об участии гиалинового хряща в развитии и прогрессировании заболевания. Значительное повышение факторов роста и ангиогенеза (ГОР, УЕОР) в сыворотке крови при ДТБС свидетельствует об участии сосудистого компонента в патогенезе болезни.

3. Алгоритм ранней диагностики с использованием изученных биомаркеров позволяет диагностировать степень тяжести ДТБС, а также прогнозировать характер течения патологии на фоне проводимого лечения.

4. Повышение уровня биомаркера ремоделирования костной ткани (коллаген I типа) отмечается при ДТБС тяжелой степени и сигнализирует о деградации костной ткани, что имеет прогностическую значимость для формирования группы риска больных по возникновению осложнений основного заболевания (асептический некроз, коксартроз).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на:

- XVII межвузовской конференции молодых ученых «Актуальные проблемы патофизиологии» (Санкт-Петербург, 2011);

Научно-практической конференции травматологов-ортопедов с международным участием «Чаклинские чтения» (Екатеринбург, 2011);

- II конгрессе детских врачей союзного государства и X конгрессе инновационных технологий в педиатрии и детской хирургии (Москва - Тверь -Санкт-Петербург, 2011);

VII научно-практической конференции «Актуальные проблемы травматологии и ортопедии: возможности, ошибки и осложнения» (Томск, 2012);

Межрегиональной научно-практической конференции детских травматологов-ортопедов «Актуальные вопросы травматологии и ортопедии детского возраста» (Чебоксары, 2012);

- III съезде травматологов-ортопедов Уральского федерального округа, научно-практической конференции с международным участием «Чаклинские чтения» (Екатеринбург, 2012);

- X Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы хирургии детского возраста» (Москва, 2012);

- Научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные вопросы травматологии, ортопедии, нейрохирургии и вертебрологии» (Саратов, 2012).

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ В ПРАКТИКУ

Результаты научного исследования внедрены в практику работы детского травматолого-ортопедического отделения ФГБУ «СарНИИТО» Минздрава РФ. Результаты исследований используются при чтении лекций и проведении практических занятий на кафедрах патологической физиологии, травматологии и ортопедии у студентов 3, 5-х курсов педиатрического, лечебного, медико-профилактического факультетов; на методических циклах усовершенствования врачей по специальности «травматология и ортопедия» ФПК и ППС ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России.

ПУБЛИКАЦИИ

По результатам исследования опубликовано 11 печатных работ, в которых изложены основные положения диссертации, в том числе 4 журнальных статьи, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ. Получен патент: RU 2473910 С1 «Способ диагностики дисплазии тазобедренных суставов у детей» (опубл. 27.01.2013; бюл. №3).

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы, посвященной описанию материалов и методов исследования, четырех глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Работа изложена на 163 страницах компьютерного текста, иллюстрирована 40 таблицами и 33 рисунками. Список литературы содержит 244 источника, из них — 74 отечественных и 170 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Клиническая характеристика больных и методы исследования В основу исследования положен анализ диагностики и лечения 78 детей с различной степенью тяжести дисплазии тазобедренных суставов (ДТБС). Все пациенты были разделены на три группы в зависимости от степени ДТБС и метода ее лечения: 1-я группа - 35 пациентов с ДТБС легкой степени и

консервативным лечением в виде фиксации гипсовой повязкой; 2-я группа — 23 пациента со средней степенью тяжести ДТБС и оперативным лечением; 3-я группа - 20 пациентов с тяжелой степенью тяжести ДТБС и оперативной коррекцией. Возраст обследованных больных - от 5 месяцев до 12 лет. Средний возраст составил 3,5±1,2 года. Группу сравнения составили 20 детей с малой хирургической патологией (липомы и фибромы кожи), в предоперационном периоде стратифицированных по полу и возрасту (средний возраст — 3,5±1,2-года).

Стандартный комплекс клинико-лабораторных и инструментальных методов исследования проводили всем пациентам исследуемых групп до и через 6 месяцев после лечения. Он включал в себя клинический осмотр с определением фенотипических признаков НДСТ, рентгенографию. При достижении ребенком годовалого возраста с целью оценки состояния кровотока области тазобедренных суставов проводили допплерографическое обследование. Морфологическое исследование биоптатов гиалинового хряща и субхондральной кости 6 пациентов 3-й группы выполнено на базе морфологической лаборатории отдела лабораторной и функциональной диагностики ФГБУ «СарНИИТО» Минздрава РФ.

Специальные лабораторные методы исследования

Исследование биомаркеров ремоделирования костной ткани (коллаген I типа) и хрящевой ткани (коллаген II типа, гиалуронан, аггрекан), факторов роста и ангиогенеза (FGF, VEGF) проведено на базе отдела лабораторной диагностики ФГБУ «СарНИИТО» МЗ РФ 78 пациентам групп исследования и 20 детям группы сравнения.

Определение в сыворотке крови и моче различных биомаркеров методом твердофазного иммуноферментного анализа с помощью тест-систем: Serum CrossLaps (коллаген I типа) компании Nordic Bioscience Diagnostics, Дания; PG-ELISA (аггрекан) компании BioSource Europe S.A., Бельгия; Hyaluronic acid (гиалуронан) test kit компании Chugai Diagnostics Science Co, Япония в сыворотке крови; Human VEGF-A Platinum ELISA компании Bioscience, США; Quantikine (Human FGF basic) компании R&D Systems, США;. Urine CartiLaps ELISA (коллаген II типа) компании IDS Ltd, США, в моче на иммуноферментном анализаторе «ВЮТЕК ELX50» производства Австрии.

Статистический анализ результатов обследования пациентов выполнен с использованием пакета программы GRETL.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Анализ клинико-фенотипических особенностей у детей с различной степенью тяжести ДТБС показал увеличение количества симптомов поражения тазобедренного сустава пропорционально степени заболевания. У детей старше двух лет 2-й и 3-й групп фенотипические стигмы НДСТ встречались в большинстве случаев (80-90%), преобладали признаки патологии опорно-двигательной системы (плоско-вальгусная деформация стоп и нарушение осанки). У всех пациентов с дисплазией в анамнезе были выявлены нарушения

со стороны двигательных центров нервной системы, сопровождавшиеся синдромом тонусных расстройств, в том числе нижних конечностей.

При сравнительной оценке ортопедического статуса у обследованных пациентов выявлена закономерность нарастания симптомов, специфических для поражения ТБС, пропорционально с тяжестью патологии. Так, у детей 1-й группы доминирующим симптомом ортопедического статуса была асимметрия ягодичных и бедренных складок в 71,4% случаев. Однако данный симптом не имел строгой специфичности и мог быть обусловлен рядом других причин. Симптомы поражения именно ТБС (ограничение объема движений) у пациентов 1-й группы встречались лишь в 50% случаев и были недостаточно выражены. Примечательно, что у пациентов 2-й и 3-й групп обследования ортопедический осмотр позволил обнаружить специфические изменения со стороны тазобедренных суставов: жалобы на боль при ходьбе и неправильную походку, выраженное ограничение амплитуды движений, что явилось определяющим для проведения рентгенографии. Кроме того, у больных 3-й группы имелись признаки длительно протекающего патологического процесса: хромающая походка вследствие укорочения пораженной конечности (25%) и феномен Тренделенбурга (15%). Последний симптом является облигатным признаком поражения ТБС.

При сравнении данных рентгенографии у пациентов всех групп обнаружили общую тенденцию к прогрессирующей задержке оссификации костных компонентов сустава. По совокупности выявленных рентгенологических признаков у пациентов 1-й группы констатировали задержку оссификации костных компонентов ТБС. Возможно, это было связано с недостаточной васкуляризацией хрящевых компонентов и неполной кальцификацией, то есть нарушением метаболизма соединительнотканных структур.

В то время как у пациентов 2-й и 3-й групп определяли деформации проксимального отдела бедра и недостаточность развития крыши вертлужной впадины вследствие диспластического процесса; у детей с тяжелой степенью ДТБС отмечались значительные изменения в субхондральной кости: очаги склероза, формирование неоартроза и вывиха. Явление неоартроза подтверждало разрушение естественной суставной впадины, в том числе полную дегенерацию суставной губы вертлужной впадины, неполноценность гиалинового покрытия головки бедра. Вывих провоцировал растяжение и несостоятельность капсулы, а значит, истончение и перерастяжение сосудов микроциркуляторного русла.

В целом можно констатировать факт прогрессирующего развития остеоартритических изменений суставов у детей по мере тяжести патологии с уменьшением потенциала регенерации костной, хрящевой ткани и адаптивными возможностями микроциркуляторного русла.

Анализ результатов допплерографического исследования регионарного кровотока тазобедренных суставов у пациентов всех групп наблюдения по показателям ГБА (PSV, EDV, RI) не выявил достоверно значимых изменений

по отношению к группе сравнения. Данные выводы были подтверждены с использованием непараметрического теста знаково-рангового критерия Вилкоксона, где р-уа1ие > 0,05 для всех показателей кровотока, что отвергает гипотезу о достоверности различий. Установленный факт свидетельствовал о сохранности магистрального типа кровотока при ДТБС различной степени тяжести, подтверждая невозможность стандартной допплерографии сосудов тазобедренных суставов регистрировать начальные процессы ремоделирования кровотока. Возможно, это связано с компенсацией кровообращения на уровне магистральных сосудов при дисплазии тазобедренных суставов.

Было проведено морфологическое исследование приготовленных биоптатов гиалинового хряща и субхондральной кости, забор которых проводили интраоперационно у 6 пациентов с вывихом бедра. В микропрепаратах хрящевой ткани выявлены деструктивные изменения: стертость зон роста хряща; разрозненно лежащие мелкие хондроциты без образования характерных цепочек; единичные кисты (рис. 1). Однако явлений фиброза обнаружено не было, что свидетельствует о хорошем регенераторном потенциале молодой гиалиновой ткани. В микропрепаратах субхондральной кости патологических изменений выявлено не было. Значительное преобладание экстрацеллюлярного матрикса хрящевой ткани у детей повышает их адаптивные возможности при диспластическом изменении сустава, что способствует сохранению достаточного количества камбиальных хондроцитов.

Рис. 1. Биоптат гиалинового хряща: единичные хондроциты, стертость зон роста, киста (увеличение 100х).

Результаты исследования биомаркеров ремоделирования костной ткани (коллаген I типа), ремоделирования хрящевой ткани (коллаген II типа, гиалуронаи, аггрекан), факторов роста и ангиогенеза (РвР, УЕСР) у пациентов с различной степенью ДТБС и методами лечения

Для уточнения механизмов развития диспластического процесса и выявления роли различных факторов в его поддержании у 78 детей с ДТБС в динамике течения патологии было выполнено количественное определение перечисленных биомаркеров.

г

т

^

О

У пациентов 1-й группы уровень коллагена I типа (табл. 1) в сыворотке крови был выше, чем в группе сравнения (р<0,005). Выявлены значимые сдвиги аггрекана в 2,5 раза (р<0,00005) и гиалуронана в 2 раза (р<0,00005) в сопоставлении с аналогичными показателями группы сравнения. В моче также отмечено достоверное увеличение коллагена II типа (р<0,002). Повышение концентрации биомаркеров ремоделирования хрящевой ткани, по-видимому, свидетельствовало о превалирующем повреждении гиалинового хряща в диспластическом ТБС. Кроме того, отмечено высокое содержание фактора роста (РСР) - в 3 раза выше уровня группы сравнения (р<0,00005) и УЕОР почти в 2 раза (р<0,01). Выявленные изменения факторов роста и ангиогенеза позволили предположить наличие локальной гипоксии, связанной с изменениями микроциркуляции. Резко выраженное повышение РвР способствовало угнетению созревания элементов соединительной ткани за счет торможения пролиферации и функции камбиальных фибробластов.

Примечателен тот факт, что достоверность для коллагена I типа (биомаркера костной ткани) ниже по сравнению с рассчитанной достоверностью для аггрекана, гиалуронана (биомаркеров хрящевой ткани).

Возможно, это связано с умеренным вовлечением в патологический процесс субхондральной кости при легкой степени ДТБС и незавершенным естественным процессом оссификации костных компонентов сустава. Кроме того, малая масса тела и отсутствие выработанных паттернов ходьбы у пациентов 1 -й группы исключают нагрузку на субхондральную кость.

Результаты специальных методов исследования биомаркеров через 6 мес. после консервативного лечения у пациентов 1-й группы (табл. 2) отражали увеличение содержания коллагена I типа в сыворотке крови по отношению к исходным данным (р<0,0003) и показателям группы сравнения (р<0,14); повышение концентрации коллагена II типа в моче относительно исходных данных (р<0,0002) и группы сравнения (р<0,3). Отмечено увеличение уровня гиалуронана в сыворотке крови по отношению к показателям до лечения (р<0,00004) и в 2 раза выше, чем в группе сравнения (р<0,86), а также аггрекана в сыворотке крови по аналогичным данным (р<0,00004, (р<0,07).

Установленный факт увеличения коллагена I и II типов, аггрекана, гиалуронана скорее всего связан с продолжающейся деструкцией костной и хрящевой ткани на фоне длительной фиксации тазобедренных суставов в искусственном определенном положении, отсутствии нормальной нагрузки на сустав, следовательно, отрицательном воздействии на метаболизм тканей.

Концентрация РСР снизилась по сравнению с исходными данными (р<0,00004) и группой сравнения (р<0,02), как и уровень УЕОР в сопоставлении с изучаемыми группами (р<0,05). Выявленное снижение содержания факторов роста и ангиогенеза в сыворотке крови по сравнению с первоначальными данными, по всей видимости, связано с возникающей после проведенного лечения деструкцией костно-хрящевых компонентов сустава с образованием субхондральных очагов склероза, которые выключены из кровоснабжения.

Уровень коллагена I типа в сыворотке крови у пациентов 2-й группы был умеренно выше, чем в группе сравнения (р<0,0002). Отмечены значимые сдвиги содержания аггрекана в 2,5 раза (р<0,00009) и гиалуронана в 4 раза (р<0,00004) при сопоставлении с показателями группы сравнения (табл. 1). В моче выявлено увеличение коллагена II типа приблизительно в 3 раза (р<0,0002). Повышение концентрации биомаркеров ремоделирования хрящевой ткани свидетельствует о преимущественном повреждении гиалинового хряща в диспластичном ТБС, чему способствовало и нарушение биомеханики сустава с патологическим перераспределением силы тяжести. Примечателен и тот факт, что содержание РвР (р<0,000009) и УЕОР (р<0,01) значительно превышало уровни группы сравнения. Обнаруженные изменения свидетельствовали о хронизации пролиферативного воспалительного процесса в суставе, торможении дифференцировки клеток фибробластического ряда.

Таким образом, анализ результатов исследования специфических биомаркеров у пациентов 2-й группы показал превалирование процессов деградации хрящевой ткани над костной у детей со средней степенью тяжести ДТБС.

Результаты специальных методов исследования биомаркеров у пациентов 2-й группы через 6 мес. после оперативного лечения (табл. 2) показали сохранение повышенного содержания коллагена I типа в сыворотке крови по отношению к исходным данным (р<0,004) и показателям группы сравнения (р<0,0002); снижение уровня коллагена II типа в моче более чем в 2 раза, по сравнению с исходными данными (р<0,0000007), но несколько выше, чем в группе сравнения (р<0,0004). Отмечено снижение концентрации гиалуронана в сыворотке крови в 1,5 раза по отношению к показателям до лечения (р<0,0000001), тем не менее его уровень оставался выше, чем в группе сравнения (р<0,0004).

Следует отметить, что снижение уровня аггрекана было менее выражено (р<0,0006) по сравнению с исходными данными, чем для других биомаркеров гиалинового хряща (гиалуронан, коллаген II типа). Концентрация аггрекана сохранилась на высоком уровне по отношению к группе сравнения (р<0,0004).

Установленный факт медленного снижения концентрации аггрекана в сыворотке крови, скорее всего, связан с массивным разрушением аггрекановых агрегатов, которое при ДТБС является первичным и превалирующим. Кроме того, прогрессирование ДТБС сопровождается развитием воспалительной реакции на деградированные компоненты гиалинового хряща, изменениями свойств синовиальной жидкости и длительной избыточной нагрузкой на структуры тазобедренного сустава при ходьбе.

Выявленное снижение содержания факторов роста и ангиогенеза в сыворотке крови по сравнению с исходными данными позволяет предположить уменьшение локальной гипоксии, восстановление периферического кровообращения.

Таблица 1

Сравнительный межгрупповой анализ биомаркеров ремоделирования костной, хрящевой ткани, __а также факторов роста и ангиогенеза у пациентов до лечения

Исследуемый показатель Группа сравнения (п=20) 1-я группа (п=35) 2-я группа (п=23) 3-я группа (п=20)

М | ЭР М | БО | р-1еуе1 М | ББ | р-1еуе1 М | 50 | р-1еуе1

Моча

Коллаген II типа (нг/мл) 3,0 0,3 5,6 2Д р*=0,002 7,3 1,1 р*=0,0002 р**=0,04 8,39 1,08 р*=0,00009 р**=0,0002 р***=0,0007

Сыворотка крови

Аггрекан (нг/мл) 63 8,5 146,1 50,1 р*=0,00005 141,1 24,8 р*=0,00009 р**=0,36 146,9 39 р*=0,00007 р**=0,32 р***=0,33

Гиалуронан (нг/мл) 14,2 3,2 32,4 13,2 р*=0,00005 57,9 5,8 р*=0,00004 р**=0,00001 45,6 6,6 р*=0,00004 р**=0,07 р***=0,009

Коллаген I типа (нг/мл) 2,8 0,41 3,6 0,9 р*=0,005 3,84 0,6 р*=0,0002 р**=0,12 5,6 0,8 р*=0,0001 р**=0,0002 р***=0,02

УЕОР (пг/мл) 230,3 48,5 382,6 94 р*=0,01 287,5 23,4 р*=0,01 р**=0,08 402,3 29,9 р*=0,01 р**=0,2 р***=0,1

РвР (пг/мл) 9,7 0,94 30,5 2,9 р*=0,00005 27,3 9,4 р*=0,000009 р**=0,35 19,6 1,7 р*=0,00007 р**=0,09 р***=0,18

Примечание: М - среднее, 5Б - среднеквадратичное стандартное отклонение, указывающее на разброс данных по интервалу значения признака относительно среднего; р-1еуе1 (р*)- уровень достоверности (знаково-ранговый критерий Вилкоксона) различий по отношению к показателям группы сравнения; р** - уровень достоверности различий по отношению к показателям 1-й группы; р*** - уровень достоверности различий по отношению к показателям 2-й группы.

По всей видимости, своевременно выполненное оперативное вмешательство восстанавливает конгруэнтность анатомических образований суставов, что приводит к нормализации метаболизма хрящевой ткани, а также активации обменных процессов на уровне капилляров.

Исследование уровня коллагена I типа в сыворотке крови у пациентов 3-й группы был почти в 2 раза выше (табл. 1), чем в группе сравнения (р<0,0001). Обнаружены и значимые изменения аггрекана (р<0,00007) и гиалуронана в 3 раза (р<0,00004) при сопоставлении с аналогичными показателями группы сравнения. В моче выявлено увеличение концентрации коллагена II типа почти в 3 раза (р<0,00009). Выраженное повышение концентрации биомаркера ремоделирования костной ткани, по-видимому, свидетельствовало о повреждении субхондральной кости наравне с процессами грубой альтерации гиалинового хряща.

Кроме того, отмечено высокое содержание фактора роста (РОР) - в 2 раза выше уровня группы сравнения (р<0,00007) и УЕвР (р<0,01). Обнаруженные изменения данных показателей позволили предположить наличие локальной гипоксии на фоне микроциркуляторного русла.

Таким образом, результаты исследования биомаркеров ремоделирования костной и хрящевой тканей у пациентов 3-й группы до начала лечения отражали грубые дистрофические процессы в тканях всех компонентов тазобедренного сустава, причем степень альтерации субхондральной кости была сопоставима со степенью разрушения гиалинового хряща.

Сравнительный анализ содержания биомаркеров через 6 мес. после оперативного лечения у пациентов 3-й группы (табл. 2) показал достоверное снижение содержания коллагена I типа в сыворотке крови по отношению к исходным данным (р<0,00006) и показателям группы сравнения (р<0,0001); снижение уровня коллагена II типа в моче более чем в 2 раза по сравнению с исходными данными (р<0,000005), но выше, чем в группе сравнения (р<0,00005). Отмечено сохранение высокой концентрации гиалуронана в сыворотке крови по отношению к показателям до лечения (р<0,16) и группе сравнения (р<0,00004). Примечательно, что снижение уровня аггрекана было менее выражено (р<0,006) по сравнению с исходными данными, чем для коллагена II типа. Концентрация аггрекана сохранилась на высоком уровне, наряду с гиалуронаном, по отношению к группе сравнения (р<0,0003).

Установленный факт отсутствия значимых изменений биомаркеров аггрекана и гиалуронана в сыворотке крови, скорее всего, связан с необратимой деструкцией гиалинового хряща при ДТБС тяжелой степени.

Таблица 2

Сравнительный межгрупповой анализ бномаркеров ремоделирования костной, хрящевой ткани, _а также факторов роста и ангиогеиеза у пациентов через б месяцев

Исследуемый показатель Группа сравнения (п=20) 1-я группа (п=35) 2-я группа (п=23) 3-я группа (п=20)

М | БО М ЭЭ р-1еуе! М БЭ р-1еуе! М 80 | р-1еуе!

Моча

Коллаген II типа (нг/мл) 3,0 0,3 5,9 1,06 р*=0,0002 р**=0,3 3,7 0,8 р*=0,0004 р***=0,0000007 4,35 0,53 р*=0,00005 р****=0,000005

Сыворотка крови

Аггрекан (нг/мл) 63 8,5 121,3 45,3 р*=0,00004 р**=0,07 114,9 19,2 р*=0,00004 р***=0,0006 102,1 39,1 р*=0,0003 р****=0,006

Гиалуронан (нг/мл) 14,2 3,2 33,0 1,3 р*=0,00004 р**=0,86 33,4 4,5 р*=0,00004 р***=0,0000001 35,6 1,3 р*=0,00004 р***=0,16

Коллаген I типа (нг/мл) 2,8 0,41 3,96 0,9 р*=0,0003 р**=0,14 • 3,5 0,4 р*=0,0002 р***=0,004 3,5 0,4 р*=0,0001 р****=0,000006

УЕвИ (пг/мл) 230,3 48,5 280,2 21,3 р*=0,02 р**=0,02 138 30 р*=0,00005 р***=0,0000004 145,9 7,8 р*=0,001 р****=0,00001

РвИ (пг/мл) 9,7 0,94 17,4 3,4 р*=0,00004 р**=0,007 16,2 3,2 р*=0,00004 р***=0,004 16,9 1,1 р*=0,00007 р****=0,007

Примечание: М - среднее, ЭБ - среднеквадратичное стандартное отклонение, указывающее на разброс данных по интервалу значения признака относительно среднего; р-1еуе1 (р*)- уровень достоверности (знаково-ранговый критерий Вилкоксона) различий по отношению к показателям группы сравнения; р** - уровень достоверности различий по отношению к показателям 1-й группы до лечения; р*** - уровень достоверности различий по отношению к показателям 2-й группы до лечения; ; р**** - уровень достоверности различий по отношению к показателям 3-й группы до лечения.

Кроме того, прогрессирование ДТБС сопровождается патологической перестройкой всех элементов тазобедренного сустава в связи с его порочным положением и длительной ходьбой.

Клинико-инструментальное обследование. Подтверждение диагноза ДТБС

чг

Определение чувствительных маркеров гиалинового хряща

1

Гиалуронан 17,31-24,11 Коллаген 2 типа 3,6-3,82 нг/мл

Гиалуронан 24,12-32,36 Коллаген 2 типа 3,83-6,22 нг/мл

Гиалуронан >32,37 Коллаген 2 типа >6,23 нг/мл

г --

>

Физиофункциональный

метод лечения

Метод выбора-гипсование по Шептуну

Оперативное лечение

Повторное исследование

Положительная динамика

Д-учет у ортопеда, курсовое консеовативное лечение

Динамика отсутствует

Продолжение консервативного лечения

Отрицательная динамика

Группа риска по асептическому некрозу и коксаотрозу

Этапное оперативное лечение по показаниям

15

Рис. 2. Алгоритм диагностики ДТБС различной степени тяжести

Выявленное снижение содержания факторов роста и ангиогенеза в сыворотке крови по сравнению с исходными данными позволяет предположить восстановление периферического кровотока. По всей видимости, своевременно выполненное оперативное вмешательство восстанавливает конгруэнтность анатомических образований суставов, что приводит к нормализации метаболизма костной ткани, сохранению каркасной коллагеновой структуры хряща, а также активации обменных процессов на уровне капилляров. Однако лечение не смогло предотвратить выраженное повреждение матриксной основы гиалиновой хрящевой ткани, что влечет за собой потерю таких свойств, как обратимость деформации при сжатии и равномерное распределение нагрузки на сустав. По-видимому, это связано с длительностью течения патологического процесса и патологической перестройкой хряща и формированием типичных артритических изменений в ТБС.

Опираясь на статистические модели диагностической эффективности биомаркеров ремоделирования костной, хрящевой тканей, факторов роста и ангиогенеза, был создан алгоритм ранней диагностики диспластических изменений тазобедренных суставов и ведения больных с ДТБС (рис. 2).

Учитывая установленный факт наибольшей чувствительности биомаркеров хрящевой ткани и ключевую роль гиалинового хряща в диспластическом процессе ТБС, за индикаторные показатели взяли коллаген II типа и гиалуронан.

Использование метода мультиномиального регрессионного анализа позволило получить новые критерии вероятности развития ДТБС у детей и метода его лечения, обосновать дополнения в стандартный комплекс лечебно-диагностических мероприятий.

ВЫВОДЫ

1. Стандартный комплекс клинико-инструментальных исследований позволяет выявить деструктивные изменения только в костных структурах ТБС у детей старше б месяцев при средней и тяжелой степенях заболевания на основании выраженных изменений рентгенографических данных.

2. Характер патологических сдвигов биомаркеров ремоделирования хрящевой ткани - коллагена II типа в моче, аггрекана и гиалуронана в сыворотке крови - отражает интенсивность альтеративно-деструктивных процессов в гиалиновом хряще у детей с ДТБС. При консервативном лечении данной патологии в виде этапного гипсования не происходит полноценной регенерации костно-хрящевых компонентов ТБС, что подтверждается стабильно высоким уровнем биомаркеров в динамике заболевания.

3. Установлена патогенетическая взаимосвязь нарастания уровня в сыворотке крови фактора роста фибробластов (РвР), фактора ангиогенеза (УЕОР) и степени тяжести ДТБС у детей, что подтверждается статистическими данными (модель мультиномиальной логит-регрессии).

4. Сравнительный анализ информативности стандартного комплекса диагностики ДТБС у детей и специальных методов исследования биомаркеров позволил установить, что наиболее ранним критерием развития

диспластических процессов являются сдвиги биомаркеров ремоделирования хрящевой ткани (коллагена II типа, гиалуронана) и фактора роста фибробластов (РСР). Деструктивные процессы в костной ткани, диагностированные как рентгенологически, так и специальными методами, проявляются при средней и тяжелой степенях заболевания.

5. Наиболее высокую чувствительность и специфичность для определения степени повреждения хрящевой ткани у детей с ДТБС имеет исследование коллагена II типа и гиалуронана в сыворотке крови. Прогностически неблагоприятным для развития необратимых деструктивных изменений костной ткани является стойкое повышение уровня коллагена I типа.

6. Мониторинг показателей биомаркеров ремоделирования хрящевой ткани (коллаген II типа, гиалуронан) и фактора роста фибробластов (РОР) обеспечивает раннюю диагностику развития диспластических процессов тазобедренных суставов, а также позволяет дать объективную оценку эффективности комплексной терапии заболевания.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКМЕНДАЦИИ

1. Для ранней диагностики и объективной оценки диспластических изменений в комплексное обследование детей с ДТБС наряду с традиционно-лабораторными и инструментальными методами целесообразно включить мониторирование основных маркеров ремоделирования хрящевой ткани (аггрекан, гиалуронан) и фактор ангиогенеза (РОР) в сыворотке крови.

2. Прогностически неблагоприятным критерием, характерным для раннего повреждения компонентов ТБС, является выраженное повышение содержания в сыворотке крови аггрекана, гиалуронана и РОР. Для объективизации диагностики степени ДТБС рекомендуется использовать разработанный алгоритм диагностики, основанный на определении концентрации данных маркеров.

3. Для прогнозирования течения ДТБС и оценки результата метода лечения целесообразно использовать математическую регрессионную модель вероятности формирования диспластического процесса.

4. Применение на практике разработанного алгоритма диагностики позволит определять группы риска детей по развитию аваскулярного некроза и раннего коксартроза.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Сертакова A.B., Морозова О Л. Диагностические критерии оценки степени тяжести дисплазии тазобедренных суставов и эффективности ее коррекции у детей // Актуальные проблемы патофизиологии: Сб. науч. тр. - СПб., 2011. - С. 149-151.

2. Сертакова A.B., Морозова O.J1. Критерии диагностики степени тяжести дисплазии тазобедренных суставов и эффективности ее коррекции у детей // Чаклинские чтения: Сб. науч. тр. -Екатеринбург, 2011. - С. 130-131.

3. Сертакова A.B., Морозова О Л. Современные представления о механизмах развития дисплазии тазобедренных суставов у детей (обзор) // Педиатрические аспекты дисплазии соединительной ткани. Достижения и перспективы: Сб. науч. тр. - М.-Тверь-СПб., 2011. - С 157-166.

4. Сертакова A.B., Морозова O.JI. Современные представления о механизмах развития дисплазии тазобедренных суставов у детей // Саратовский научно-медицинский журнал. -2011. -№3. -С. 704-711.

5. Сертакова A.B., Рубашкин С.А., Гладкова Е.В. Диагностические возможности оценки степени гипоксии тазобедренных суставов у детей с помощью определения факторов ангиогенеза // Актуальные вопросы травматологии, ортопедии, нейрохирургии и вертебрологии: Сб. науч. тр. - Саратов, 2012. - С. 56-58.

6. Биомаркеры ремоделирования костной и хрящевой ткани в оценке степени тяжести дисплазии тазобедренных суставов у детей / A.B. Сертакова, О.Л. Морозова, С.А. Рубашкин, Е.В. Гладкова// Цитокины и воспаление. 2012.- Т. 11, -№ 3. - С. 45-49.

7. Новый метод диагностики степени тяжести дисплазии тазобедренных суставов у детей / A.B. Сертакова, О.Л. Морозова, С.А. Рубашкин, Е.В. Гладкова // Вестник новых медицинских технологий. - 2012. - Т. XIX, - № 4. - С. 51-53.

8. Сертакова A.B., Морозова О.Л. Способ диагностики дисплазии тазобедренных суставов с помощью биомаркеров // Чаклинские чтения: Сб. науч. тр. - Екатеринбург, 2012. -С. 121-122.

9. Сертакова A.B. Оценочные критерии степени тяжести дисплазии тазобедренных суставов и эффективности методов лечения у детей // Актуальные проблемы травматологии и ортопедии: возможности, ошибки и осложнения: Сб. науч. тр. - Томск, 2012. - С. 79.

10. Новый метод диагностики степени тяжести дисплазии тазобедренных суставов / A.B. Сертакова, О.Л. Морозова, С.А. Рубашкин, Е.В. Гладкова // Российский вестник детской хирургии, анестезиологии и реаниматологии. - 2012. - Приложение. - С. 118-119.

11. Сертакова A.B. Диагностические возможности оценки степени гипоксии тазобедренных суставов у детей с помощью определения факторов ангиогенеза // Врач-аспирант. - 2012. - № 6.2(55). - С. 314-318.

Изобретения

1. Патент 2473910 RU МПК51 CI Способ диагностики степени тазобедренных суставов у детей / A.B. Сертакова (РФ; ФГБУ « СарНИИТО» Минздравсоцразвития России). -№ 2011152095/15; Заявл. 19.12.2011; Опубл. 27.01.13. Бюл. №3.

Подписано в печать 29.05.2013г. Объем печати - 1 печ. л. Тираж 100. Заказ № 852 Отпечатано в типографии «Техно-Декор» по адресу: 410012 г. Саратов, ул. Московская, д. 160.