Биохимическая оценка состояния пациентов с ахондроплазией при удлинении конечностей

Ахондроплазия – системное поражение скелета, в основе которого лежат генетические изменения, приводящие к нарушениям энхондрального роста длинных и коротких трубчатых костей. Заболевание относится к группе физарных дисплазий [3].

Сопутствующие многокомпонентные деформации конечностей, сопровождающиеся слабостью связочного аппарата, нестабильностью суставов, контрактурами тазобедренных и локтевых суставов, усугубляют характерный косметический недостаток.

Разработанный Г.А. Илизаровым метод чреско-стного компрессионно-дистракционного остеосинтеза впервые в истории ортопедии позволил комплексно решать проблему удлинения конечностей при данной патологии, создавая оптимальные условия для регенерации не только костной, но и всех тканей удлиняемой конечности [1].

В настоящее время возникла необходимость в выявлении факторов, лимитирующих интенсивность и продолжительность хирургической коррекции с помощью лабораторного мониторинга течения адаптационных процессов, протекающих в организме во время хирургического вмешательства на скелете [6]. Мы полагаем, что для оценки активности костной регенерации, процессов адаптации и дезадаптации при удлинении сегментов у пациентов с ахондроплазией наиболее целесообразно применять сертифицированные унифицированные биохимические методы оценки состояния соединительной ткани.

Цель работы – охарактеризовать особенности изменений метаболического статуса больных ахондроплазией в процессе удлинения конечностей методом чрескостного дистракционного остеосинтеза.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Биохимические исследования сыворотки крови в динамике лечения проводились у 26 больных детского возраста с ахондроплазией, которым осуществляли билокальное перекрестное удлинение бедра и голени. Возраст больных составил 10-12 лет. Удлиняли бедро на 9-10 см, голень на 10-11 см. Забор крови для дополнительных биохимических исследований производили одномоментно со стан- дартными лабораторными исследованиями в сроки, определяемые лечащим врачом.

Для оценки состояния минерального обмена в сыворотке крови определяли концентрацию электролитов: общего кальция, неорганического фосфата, магния, хлорид ионов. О функциональной активности остеобластов судили по уровню щелочной фосфатазы (ЩФ); остеокластическую ак- тивность оценивали по тартратрезистентному изоферменту кислой фосфатазы (ТрКФ). Оценку степени повреждения скелетных мышц осуществляли по активности лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и креа-тинкиназы (КК). Изучение концентрации молочной и пировиноградной кислот в сыворотке крови в ходе лечения позволяло оценивать состояние энергетического обмена.

Активность ферментов, концентрацию электролитов и молочной кислоты определяли на анализаторе «Stat Fax®» 1904 Plus (США), используя наборы реактивов «Vital Diagnostic» (Россия). Концентрацию ПВК находили по модифицированному методу Umbright [2].

Изучаемые в динамике лечения показатели сравнивали с дооперационными значениями и показателями 22 здоровых детей аналогичной возрастной группы (обследованных на наличие ортопедических заболеваний с отклоненным в последующем диагнозом), проходящими плановый медицинский осмотр (13,2±2,2 года). Для выявления значимости различий использовали непараметрический U-критерий Вилкоксона-Манна-Уитни. Результаты описывали и представляли в виде минимального максимального значения. Математическая обработка также включала в себя вычисление средней, ошибки средней.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Значение биохимических показателей периферической крови у детей с ахондроплазией

Наиболее значимые различия сывороточных показателей отмечались для активности фосфатаз. Активность ТрКФ и ЩФ у детей 10-12 лет с ахондроплазией была достоверно выше значений здоровых детей аналогичного возраста. Интересен также тот факт, что у пациентов с ахондроплазией в сыворотке крови отмечалась высокая концентрация продуктов гликолиза (ПВК). Из других показателей обращает на себя внимание повышенная концентрация фосфора и высокая активность КК. Необходимо отметить, что уровни электролитов у больных детей, несмотря на нарушения костного обмена, слабо отличаются от аналогичных показателей здоровых детей.

Результаты исследования сыворотки крови детей с ахондроплазией представлены в таблице 1.

Таблица 1

Дооперационные показатели сыворотки крови здоровых детей и детей с ахондроплазией

	Здоровые дети	Ахондроплазия
Кальций, ммоль/л	2,18÷2,73 (n=21)	2,16÷2,78 (n=12)
Фосфор, ммоль/л	0,42÷2,07 (n=20)	1,19÷2,57* (р=0,02; n=12)
Магний, ммоль/л	0,60÷1,20 (n=19)	0,67÷1,10 (n=10)
Хлориды, ммоль/л	87÷118 (n=20)	104÷117 (n=12)
ЩФ, мккат/л	1,12÷3,20 (n=22)	1,56÷5,07* (р=0,03; n=15)
ТрКФ, мккат/л	0,04÷0,13 (n=21)	0,11÷0,49* р<0,001 (n=14)
ЛДГ, мккат/л	3,80÷8,20 (n=21)	0,90÷6,04 (n=9)
КК, Е/л	51,0÷160,0 (n=11)	86,3÷354,3* (p=0,03; n=6)
МК, ммоль/л	0,87÷2,45 (n=17)	0,27÷4,40 (n=10)
ПВК, ммоль/л	0,10÷0,18 (n=19)	0,12÷0,68* (р<0,001; n=10)

Примечание. В таблице приведены минимальные и максимальные значения исследуемых показателей: * отмечены значения, статистически значимо отличающиеся от значений здоровых детей при указанном внизу уровне значимости (р).

В процессе ремоделирования костной ткани принимают участие остеобласты и остеокласты, маркерами активности которых считаются соответственно щелочная и кислая фосфатазы. Для оценки скелетного гомеостаза особенно актуально определение активности их костных изоферментов. Различные изменения активности костных изоферментов щелочной и кислой фосфатаз возможны и при протекании в костной ткани какого-либо патологического процесса и при нормальных репаративных процессах. Увеличение активности щелочной фосфатазы указывает на преобладание в костной ткани синтетических процессов. В связи с этим изучение динамики соотношения щелочной и кислой фосфатаз представляется целесообразным.

Полученные результаты свидетельствовали о том, что у детей с ахондроплазией нарушены процессы костного обмена. Высокие значения ТрКФ свидетельствовали о преобладании резорбтивных процессов в костной ткани. Это наблюдение позволяет считать, что соотношение между костной резорбцией и новообразованием кости у здоровых детей сдвинуто в сторону новообразования, тогда как при наличии генетически обусловленных патологий развития соединительной ткани в сторону резорбции [7]. Дополнительным фактором, способствующим усилению процессов резорбции, явилось обнаруженное нами накопление в ткани недо-окисленных продуктов гликолиза (ПВК). В пользу этого говорило увеличение концентрации пировиноградной кислоты в сыворотке крови. Такое повышение уровня ПВК, на наш взгляд, происходило за счет активации анаэробных механизмов энергетического обмена как на тканевом, так и на организменном уровне. Наблюдаемая активация резорбтивных процессов параллельно приводила к компенсаторному увеличению активности остеобластов, о чем свидетельствовало повышение уровня ЩФ. Повышенная активность КК у детей с ахондроплазией говорила о дисбалансе развития костной и мышечной систем.

Концентрация кальция в тканевых жидкостях обычно поддерживается в узких пределах с помощью контролирующей системы, в состав которой входят паратиреоидный гормон (ПТГ), кальцитонин (КТ) и кальцитриол (1,25 дигидрохолекальци-ферол). Эти же гормоны регулируют содержание других остеогенных электролитов во внутренней среде организма. Гормоны, стимулирующие резорбцию костной ткани, способствуют мобилизации депонированных в ней местных факторов роста [5]. Таким образом осуществляется взаимоком-пенсация разнонаправленных процессов: усиление активности остеотропных гормонов, инициирующих костную резорбцию, приводит к мобилизации депонированных костной тканью биологически активных веществ, усиливающих биосинтез компонентов костной ткани. Система "паратирин кальцитонин" действует по принципу триггерного механизма; одновременное проявление активности обоими гормонами в сайте физиологического костного ремоделирования невозможно.

Несмотря на врожденные нарушения в костном ремоделировании, содержание определяемых электролитов в сыворотке крови у пациентов с ахондроплазией слабо отличаются от аналогичных показателей у здоровых детей. В первую очередь, это связано со значительной внутривидовой вариацией этого признака, которая обусловлена различными условиями существования и индивидуальными особенностями организма. Тем не менее, рассматривая минеральный обмен как единую систему, очевидны значительные отличия электролитного состава внутренней среды организма у больных от здоровых детей. Так, у больных ахондроплазией ярко выражено более высокое содержание неорганического фосфата в периферической крови.

Таким образом, одним из патогенетических механизмов, лежащих в основе системных заболеваний скелета, таких как ахондроплазия, является нарушение соотношения процессов остеосинтеза и резорбции костной ткани, развивающееся на фоне перестройки энергетического обмена.

Значение биохимических показателей периферической крови у детей с ахондроплазией в процессе лечения методом ЧДА

Хирургическое вмешательство сопровождается изменениями электролитного обмена, обусловленными как самой операцией, так и последствиями медикаментозной терапии, направленной на поддержание гемодинамики и метаболизма в пределах нормальных значений. Сразу после операции происходит увеличение концентраций практически всех исследуемых ионов, однако это увеличение нельзя считать статистически достоверным, вследствие большого разброса данных. Анализируя изменения, которые происходят в электролитном обмене, можно отметить, что на протяжении большей части периода дистракции не происходит серьезных изменений концентрации общего кальция. В первые недели фиксации можно отметить некоторое снижение его концентрации. К концу фиксации содержание общего кальция приближается к до-операционным значениям. Следует отметить, что все эти изменения носят недостоверный характер. Наиболее значительные изменения касаются концентрации неорганического фосфата после операции и в течение всего периода дистракции. В таблице 2 отмечены сроки, на которых рост концен- трации фосфата был статистически значимым. Интересен факт, что уровень неорганического фосфата у больных ахондроплазией и в норме выше, чем у здоровых лиц сопоставимой возрастной группы. Рост концентрации неорганического фосфата, на наш взгляд, говорит об усилении костной резорбции во всех отделах костной системы. Это связано, по-видимому, с активацией системных остеотроп-ных гормонов, таких как кальцитонин, паратирин, соматотропин, но, как известно, у больных ахондроплазией имеет место нарушение взаимодействия на оси соматотропин – соматомедины, что является причиной, с одной стороны – усиления костной резорбции, а с другой невозможности значительно активизировать процессы остеогенеза. Концентрация магния в целом коррелирует в динамике с общим кальцием, это объясняется тем, что в большей степени метаболизм этих ионов контролируется одними и теми же гормонами. Изменения концентраций хлорид-ионов в процессе удлинения конечностей у больных ахондроплазией не выходит за рамки дооперационных значений.

Наиболее информативными показателями, оценивающими протекание гликолиза в тканях и органах, являются активность лактатдегидрогеназы, ее изоферментов, концентрация лактата и пирувата. Усиление анаэробного гликолиза связано с развитием тканевой гипоксии вследствие активации процессов перекисного окисления как одного из типичных ответов организма на боль и повреждение, входящего в комплекс реакций острой фазы адаптации.

Гликолитические процессы при удлинении конечностей претерпевают более значительные изменения. Сразу после операции значительно возрастает ЛДГ (табл. 3). Ее рост сохраняется в течение 1 месяца дистракции. В последующие сроки хотя и происходит некоторое снижение ее активности, но она остается значительно выше нормы вплоть до начала фиксации, и в последующем активность ЛДГ не превышает дооперационного уровня. По всей видимости, подобная динамика связана с растущими потребностями организма в период дистракции в пластическом материале и связанным с этим активацией синтетических процессов в остеогенных клетках. Кроме того, это может быть связано с нарушением микроциркуляции в новообразованных тканях и возникновением тканевой гипоксии. Содержание лактата и пирувата превышает дооперационные значения на протяжении всего послеоперационного периода и сохраняется после снятия аппарата. Можно сделать заключение о том, что снабжение новообразованных тканей кислородом не до конца восстанавливается после окончания фиксации и для того, чтобы организм больного подготовился к последующему удлинению, необходимо добиться стабилизации показателей, характеризующих протекание процессов гликолиза. Подобное состояние (увеличение содержания кислых продуктов) влечет за собой усиление резорбтивных процессов в костной ткани.

Таблица 2

Содержание электролитов в сыворотке крови у больных ахондроплазией в процессе удлинения нижних конечностей (M ± m, ммоль/л)

Сроки исследования	Са	Mg	Cl	PO4
1-3-й дни после операции	2,52±0,21 (n=8)	0,56±0,04 (n=8)	104,2+9,8 (n=8)	1,06+0,04* (n=8)
4-5-й дни после операции	2,82±0,18 (n=5)	0,68±0,06 (n=5)	124,2±14,6 (n=5)	1,02+0,03 (n=5)
3-6-й дни дистракции	2,68±0,14 (n=6)	0,64±0,04 (n=5)	116,8+12,4 (n=5)	1,04+0,03* (n=6)
7-14-й дни дистракции	2,66±0,12 (n=6)	0,66±0,05 (n=8)	112,2+0,08 (n=8)	1,12+0,08* (n=8)
21-28-й дни дистракции	2,53±0,08 (n=7)	0,58±0,06 (n=6)	106,4±0,08 (n=6)	1,14±0,04* (n=7)
35-48-й дни дистракции	2,43±0,12 (n=5)	0,47±0,04 (n=4)	98,4±0,08 (n=5)	1,17±0,05* (n=5)
49-63-й дни дистракции	2,70±0,18 (n=5)	0,66±0,05 (n=5)	120,8±0,16 (n=5)	0,95±0,03 (n=5)
1-й месяц фиксации	2,36±0,12 (n=6)	0,44±0,03 (n=5)	94,6±0,08 (n=5)	1,29±0,08* (n=6)
2-й месяц фиксации	2,60±0,19 (n=5)	0,51±0,04 (n=4)	108,6±0,12 (n=5)	1,18±0,04* (n=5)
3-й месяц фиксации	2,62±0,18 (n=5)	0,62±0,05 (n=5)	112,4±0,08 (n=5)	1,29±0,08* (n=5)
После снятия аппарата	2,53±0,06 (n=5)	0,55±0,04 (n=4)	103,6±0,08 (n=4)	1,02±0,04 (n=4)

Примечание: * - отмечены результаты, достоверно отличающиеся от дооперационных с уровнем значимости ри<0,05.

Таблица 3

Показатели гликолиза при ахондроплазии в процессе 1 -го этапа удлинения нижних конечностей

Срок исследования	ЛДГ, мккат/л	НМ	МК, ммоль/л	ПВК, ммоль/л
3 дня после операции	8,54+0,70* (n=9)	1,20±0,10 (n=9)	1,20±0,10* (n=9)	0,13±0,01 (n=9)
7 дней дистракции.	8,80+0,42* (n=6)	0,95+0,07* (n=6)	1,90+0,11* (n=7)	0,15±0,01* (n=7)
30 дней дистракции	9,00+0,47* (n=5)	0,90+0,06* (n=5)	2,92+0,12* (n=5)	0,17±0,01* (n=5)
60 дней дистракции	7,2+0,34* (n=6)	1,00+0,05* (n=6)	2,68+0,17* (n=6)	0,17±0,01* (n=6)
30 дней фиксации	6,80+0,41 (n=5)	1,30+0,10 (n=5)	2,00+0,12* (n=6)	0,17±0,01* (n=6)
60 дней фиксации	6,80+0,40 (n=5)	1,40±0,13 (n=5)	1,94±0,13* (n=5)	0,15±0,01* (n=5)
После снятия аппарата	6,00+0,44 (n=4)	1,60±0,12 (n=4)	1,85+0,13* (n=4)	0,13±0,01 (n=4)

Примечание: * - отмечены результаты, достоверно отличающиеся от дооперационных с уровнем значимости ри<0,05.

Динамика фосфомоноэстераз в процессе лечения представлена в таблице 4. Период дистракции характеризовался повышением активности ЩФ и ТрКФ. Достоверные различия сохранялись до 60 дней дистракции. В последующие сроки (2-я половина дистракции и период фиксации) активность ЩФ снижалась, а активность тартратрезистентного изоэнзима ТрКФ оставалась высокой. Такое соотношение сохранялось и после снятия аппарата. Активность кислой тар-тратрезистентной фосфатазы высока у этой категории больных и до операции по сравнению со здоровыми детьми. Видимо, процессы костной перестройки значительно активизируются оперативным вмешательством и необходим значительный период времени, чтобы их стабилизировать. На наш взгляд, это также связано с нарушениями взаимодействия между системными и локальными факторами остеогенеза. Однако тот факт, что костные изоэнзимы щелочной и кислой фосфатаз значительно возрас- тают после проведенного оперативного вмешательства, говорит о имеющимся запасе внутренних резервов при длительных сроках удлинения конечностей у больных ахондроплазией.

Таблица 4

Показатели активности фосфомоноэстераз при ахондроплазии в процессе 1 -го этапа удлинения нижних конечностей( мккат/л)

Срок исследования	ЩФ	ТрКФ
3 дня после операции	2,57+0,17 (n=12)	0,13+0,01 (n=11)
7 дней дистракции	4,08+0,21* (n=8)	0,23+0,02* (n=8)
30 дней дистракции	4,54+0,22* (n=6)	0,25+0,02* (n=6)
60 дней дистракции	3,82+0,17* (n=6)	0,26+0,02* (n=6)
90 дней дистракции	3,05+0,17* (n=5)	0,30+0,01* (n=5)
100 дней дистракции	3,40+0,20* (n=5)	0,28+0,01* (n=5)
30 дней фиксации	3,10+0,18* (n=5)	0,27+0,02* (n=5)
60 дней фиксации	2,72+0,19 (n=5)	0,24+0,02* (n=5)
После снятия аппарата	2,24+0,19 (n=4)	0,26+0,02* (n=4)

Примечание: * - отмечены результаты, достоверно отличающиеся от дооперационных с уровнем значимости ри<0,05.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, процесс репаративного костеобразования у детей с врожденными и приобретенными пороками опорно-двигательной системы в ходе удлинения конечности состоял из последовательных этапов: пролиферации клеточных элементов костной ткани, минерализации регенерата и ремоделирования новообразованной ткани. Разумеется, такая периодизация относительна, т.к. процесс ремоделирования костной ткани, на наш взгляд, начинался сразу, с появлением первых зачатков новообразованного регенерата и продолжался в течение всего периода лечения. Подтверждение высказанному предположению - отмеченная высокая активность фосфатаз в сыворотке детей на всех этапах лечения. При этом репаративный рост костной ткани осуществлялся за счет активизации остеосинтетических процессов в начале дистракции, о чем свидетельствовало увели- чение активности ЩФ на первой её неделе.

Увеличение концентрации молочной и пировиноградной кислот, а также рост их суммарного содержания в сыворотке на этапе дистракции и в первой половине фиксации свидетельствовали о перестройке путей энергетического об- мена в сторону увеличения активности анаэробных реакций энергообеспечения (в основном гликолиза). При этом отмеченные изменения энергообмена носили, на наш взгляд, не только системный, но и местный характер и относились к тканям оперированной конечности.