Биохимические аспекты асептической нестабильности эндопротезов после тотального эндопротезирования по поводу коксартроза

С каждым годом появляются все новые и новые варианты эндопротезов, развивается и улучшается техника их фиксации, однако такая актуальная проблема, как нестабильность имплантов при эндопротезировании тазобедренного сустава, до сих пор остаётся нерешенной [1, 7, 11, 12]. Wroblewski (1989) и многие другие авторы отмечают, что чем шире внедряется эндопротезирование, тем яснее становится, что успешная операция -это не конец, а лишь начало лечения [5, 6]. Асептическое расшатывание и износ компонентов эндопротеза стоят на первом месте среди отдаленных осложнений данной операции и практически не имеют тенденции к снижению. Пропорционально давности операции прогрессивно возрастает потребность к замене всего искусственного сустава или его компонентов, то есть к более сложному оперативному вмешательству - ревизионному эндопротезированию [5]. Замена эндопротеза тазобедренного сустава - тяжелая, травматичная операция, и это обусловлено наличием рубцов, костных разрастаний, металлоза, нарушением нормальной анатомии этой области, явлениями остеолиза и дефектов костной ткани [4].

С точки зрения механики нестабильность эндопротеза - это процесс появления его подвижности в кости. Адаптация имплантата в организме зависит от соотношения разнонаправленных процессов на границе «кость-имплант», обеспечиваю щих их длительное функционирование. Нарушения регенерации в зоне имплантации в ранний послеоперационный период и микродвижения на фоне снижения плотности кости в условиях остеолизиса являются ведущими причинами асептического расшатывания и могут инициироваться различными факторами [8]. Среди пусковых моментов остеолиза в зоне имплантации важнейшим, на наш взгляд, является его индукция аттрактантами различных типов, составляющими хирургическое загрязнение костной раны при имплантации. Пе-риацетабулярный остеолиз при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава в большинстве случаев связан с формированием продуктов износа высокомолекулярного полиэтилена. Нагружаемая поверхность вкладыша является основным источником частиц износа. В свою очередь, импинджемент может приводить к ускоренному разрушению ацетабулярного компонента и провоцировать развитие дебрис-связанного остеолиза [2].

Однако этому предшествует длительный процесс остеолиза вокруг всего имплантата. Длительное течение остеолиза во многом сопоставимо с непрерывно протекающим процессом ремоделирования костной ткани вокруг имплантата.

Поэтому диагностика и поиск патогенетических моментов развития нестабильности для создания системы профилактики ее развития, особен- но при отсутствии развернутой клинической картины, являются крайне трудными и актуальными задачами.

Целью нашей работы явилось выявить биохимические критерии развития асептической нестабильности эндопротезов после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава.

Материалы и методы. Проведено клиникобиохимическое обследование 58 пациентов с интраоперационно доказанной нестабильностью, а также биохимические исследования уровня липопероксидов и антиокислительной активности у 248 пациентов с благоприятным течением после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава по поводу коксартроза. Пациенты обследованы в сроки до операции первичного эндопротезирования, после операции на 1-3; 10-14 сутки, через 1 месяц, через 3 месяца и при развитии нестабильности эндопротеза. Контрольная группа сравнения составила 28 практически здоровых лиц. Возраст пациентов от 51 до 79 лет.

Произведено исследование первичных, вторичных, конечных изопропанолрастворимых и гептанрастворимых продуктов липопероксидации в сыворотке крови пациентов, исследование антиокислительной активности 1 (AOA I), антиокислительной активности 2 (АОА II), соответствующих уровню первичных и вторичных липопероксидов в сыворотке крови пациентов.

Определение продуктов ПОЛ в гептан-изопро-панольных экстрактах биологического материала производилось спектрофотометрическим методом по И.А. Волчегорскому с соавт. (2000) [10].

Результаты рассчитывались в виде так называемых индексов окисления - Е232/Е220 и E27g/E22o, которые отражали относительный уровень первичных и вторичных продуктов ПОЛ соответственно, Е232/Е220 - относительное содержание диеновых конъюгатов, Е278/Е220 - уровень кетодиенов и сопряженных триенов. Определение конечных продуктов перекисного окисления липидов спектрофотометрическим проводилось методом по Е.И. Львовской с соавт. (1991) [5].

Относительное содержание шиффовых оснований рассчитывали по отношению поглощения при 400 нм к оптической плотности при 220 нм (Едоо/Егго)- Последняя величина являлась функцией содержания изолированных двойных связей в экстрагированных липидах, которые являются субстратами ПОЛ.

Определение интенсивности антиокислительной системы проводили по Е.И. Львовской (1998) [3]. Окисляемость липидных экстрактов оценивали по соотношению величин оптических плотностей Е232/Е220, Е278/Е220, определяемых до и после внесения инициирующей ПОЛ смеси и выражали в процентах по отношению к исходному уровню.

Статистическая обработка материала проведена общепринятым способом с применением не параметрического критерия Вилкоксона-Манна-Уитни.

Исследования были одобрены локальным комитетом по этике МУЗ ГКБ №3 и проводились в соответствии с этическими стандартами, изложенными в Хельсинской декларации. Все обследованные пациенты были проинформированы и дали согласие на участие в исследовании.

Результаты исследований и их обсуждение. Содержание изопропанолрастворимых продуктов ПОЛ при благоприятном течении после тотального эндопротезирования по поводу коксартроза и при нестабильности имплантов представлено в табл. 1 и 2.

Различия во всех группах сравнения достоверны (р < 0,05), кроме р2-з > 0,05 (для ИРПП); Pi_5;p2-4 > 0,05 (для ИРВП); р!_5 > 0,05 (для ИРКП).

В табл. 1, 2 дано процентное отношение изменения исследуемых показателей по отношению к группе контроля (здоровых).

Различия во всех группах сравнения достоверны (р < 0,05), кроме р3_5; рз_б > 0,05 (для ИРПП); Р4_б > 0,05 (для ИРВП).

Как видно из табл. 1 и 2, в результате проведённого исследования было выявлено повышение показателей всех категорий изопропанолрастворимых липопероксидов у пациентов с коксартро-зом не менее чем в 2,55 раз по сравнению с группой контроля. При этом имеется выраженная разница в динамике показателей липопероксидации у пациентов с благоприятным течением и развитием нестабильности в последующем.

При благоприятном течении без осложнений уровень повышения всех категорий липопероксидов снижался к 10-14 суткам ниже дооперацион-ного уровня и далее продолжал снижаться к третьему месяцу после операции, сохраняясь пониженным по сравнению с дооперационным уровнем, но все еще повышенным по отношению к группе контроля.

У пациентов с последующим развитием нестабильности эндопротеза содержание в сыворотке крови всех категорий липопероксидов было выше во все изучаемые сроки наблюдения, чем у пациентов с благоприятным течением послеоперационного периода. Содержание первичных, вторичных и конечных продуктов перекисного окисления липидов продолжало нарастать до 10-14 суток с незначительным снижением к третьему месяцу после операции. При развитии нестабильности компонентов эндопротеза уровень содержания всех категорий липопероксидов в сыворотке крови повышался в динамике и превышал доопе-рационный. Наибольшее повышение отмечалось в отношении конечных изопропанолрастворимых липопероксидов - в 7,07 раза по сравнению с группой контроля.

Проанализировав динамику изменения после тотального эндопротезирования гептанрастворимых продуктов ПОЛ, нами была выявлена иден-

Таблица 1

Содержание первичных, вторичных и конечных изопропанол растворимых продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови у пациентов с благоприятным течением после тотального эндопротезирования по поводу коксартроза

Продукты ПОЛ	Контрольная группа	Пациенты с благоприятным течением
		до операции ТЭП	после операции ТЭП
			на 1-3 сутки	на 10-14 сутки	через 3 месяца
ИРПП	100% п = 28	254 ± 13,3 % п = 255	271 ± 13,2 % п = 255	213 ± 11,16% п = 255	163 ± 8,1 % п = 142
ИРВП	100% п = 28	325 ± 15,1 % п = 255	434 ± 22,7 % п = 255	272 ± 14,6 % п = 255	115 ±4,7 % п= 142
ИРКП	100% п = 28	302 ± 15,2 % п = 255	465 ± 24,26 % п = 255	231 ± 14,7 % п = 255	174 ± 7,2 % п= 142

Примечание. Содержание изопропанолрастворимых продуктов (ИРПП) выражали в единицах индексов окисления - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е232/Е220, изопропанолрастворимых вторичных продуктов (ИРВП) - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е278/Е220. изопропанолрастворимых конечных продуктов (ИРКП) - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е4Оо/Е22о-

Таблица 2

Содержание первичных, вторичных и конечных изопропанолрастворимых продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови у больных с нестабильностью после тотального эндопротезирования по поводу коксартроза

Продукты ПОЛ	Контрольная группа	Пациенты с нестабильностью
		до операции ТЭП	после операции ТЭП			Нестабильность после ТЭП
			на 1-3 сутки	на 10-14 сутки	через 3 месяца
ИРПП	100% п = 28	258 ± 13,52 % п = 58	330 ± 17,23 % п = 58	375 ± 17,9 % п = 58	296 ± 4,74 % п= 19	335 ± 17,54 % п = 58
ИРВП	100% п = 28	310 ± 16,43 % п = 58	334 ± 18,2% п = 58	516±26,55% п = 58	369 ± 19,2 % п= 19	497 ± 25,9 % п = 58
ИРКП	100% п = 28	352 ± 18,4 % п = 58	532 ± 27,2 % п = 58	644 ± 32,22 % п = 58	425 ±22,1 % п= 19	707 ± 36,7 % п = 58

Примечание. Содержание ИРПП выражали в единицах индексов окисления - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е232/Е220; ИРВП - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е278/Е220; ИРКП - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е4Оо/Е22о.

тичная направленность изменений содержания гептанрастворимых продуктов в сыворотке крови изопропанолрастворимым при благоприятном течении послеоперационного периода и нестабильности. Но изменения содержания гептанрствори-мых продуктов были менее значительны, процентное повышение их содержания по сравнению с группой контроля было менее выраженное, чем у изопропанолрастворимых ПОЛ.

Исследование антиокислительной активности произведено у тех же групп пациентов, на тех же сроках. Как представлено в табл. 3 и 4, уровень АОА также отличался у пациентов при благоприятном течении и развитии нестабильности.

Различия во всех группах сравнения достоверны (р < 0,05), кроме pi-2; р2-5 > 0,05 (для AOA I); Р1-2; Рз-5 > 0,05 (для AOA II).

Различия во всех группах сравнения достоверны (р < 0,05), кроме pi_₂; р^; pi_₅; р₂^; Р2-5; Рф-5 > 0,05 (для AOA I); pj_₂ > 0,05 (для AOA II).

Согласно полученным нами данным, при исследовании как AOA I, так и AOA II сыворотки крови у пациентов обеих групп до операции данные показатели превышали соответствующие значения в группе здоровых (группа контроля).

Выявлена различная динамика уровня антиокислительной активности в постоперационном периоде у пациентов с благоприятным течением и с развитием нестабильности компонентов эндопротеза в последующем: повышение уровня АОА на 10-14 сутки наблюдалось при благоприятном течении послеоперационного периода; у пациентов с нестабильностью компонентов эндопротеза повышение уровня антиокислительной активности

Таблица 3

Уровень антиокислительной активности сыворотки крови у больных с благоприятным течением после тотального эндопротезирования по поводу коксартроза

АОА	Контрольная группа	Пациенты с благоприятным течением
		до операции тэп	после операции ТЭП
			на 1-3 сутки	на 10-14 сутки	через 3 месяца
AOAI	100% п = 28	119 ±6,1 % п = 255	147,3 ± 7,23 % п = 255	170 ± 8,52 % п = 255	121 ±5,28 % п= 142
AOA II	100% п = 28	119 ±6,2 % п = 255	212 ± 11,62% и = 255	281 ± 14,03 % п = 255	178 ± 8,22 % п= 142

Примечание. Содержание АОА I выражали в единицах индексов окисления - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е232/Е220. Содержание АО А II - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе E27g/E22o. В таблице дано процентное отношение изменения исследуемых показателей по отношению к группе контроля (здоровых).

Таблица 4

Уровень антиокислительной активности сыворотки крови у больных с нестабильностью после тотального эндопротезирования по поводу коксартроза

АОА	Контрольная группа	Пациенты с нестабильностью
		до операции ТЭП	после операции ТЭП			Нестабильность после ТЭП
			на 1-3 сутки	на 10-14 сутки	через 3 месяца
AOAI	100% п = 28	115 ±4,92 % п = 58	141,21 ±6,22 % п = 58	108 ± 5,66 % п = 58	112,6 ±6,12 % п= 19	67 ±4,12 % п = 58
АОА II	100% п = 28	117 ±4,61 % п = 58	203 ±11,22 % п = 58	131,5 ±6,73% п = 58	153 ±7,21% п= 19	65 ± 4,23 % п = 58

Примечание. Содержание АО А I выражали в единицах индексов окисления - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е232/Е220. Содержание AOA II - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е278/Е22о. В таблице дано процентное отношение изменения исследуемых показателей по отношению к группе контроля (здоровых).

выявлялось на 1-3 сутки и носило кратковременный характер с последующим быстрым снижением. При развитии нестабильности уровень антиокислительной активности резко падал даже по сравнению с группой контроля - в 1,49 раз для AOAI и в 1,53 для АО АII.

Выявленные нами изменения в системе ПОЛ-АОС после операции первичного тотального эндопротезирования как при благоприятном течении, так и при развитии нестабильности компонентов эндопротеза на ранних сроках после операции, вероятно, связаны с влиянием операционной травмы и являются общебиологической реакцией на операционную травму как стресс-фактор.

В дальнейшем же при благоприятном течении послеоперационного периода мощность антиоксидантной системы достаточна для подавления гиперпродукции изопропанолрастворимых и гептан-растворимых липопероксидов, в результате чего не происходит тотального повреждения клеточных мембран и восстановительные процессы протекают более интенсивно, что приводит к восстановлению равновесия в системе.

При хронической травматизации периартику-лярных тканей происходит нарастание выражен ности асептического воспалительного процесса, развивается фагоцитарная активация с гиперпродукцией активных форм кислорода, гиперпродукцией провоспалительных цитокинов.

В этих условиях мощности антиоксидантной системы «не хватает», чтобы подавить «лавинообразный» рост всех категорий липопероксидов в результате чего отсутствует стабилизация в системе ПОЛ-АОС и развивается «окислительный стресс», приводящий к суммации повреждающего действия активных кислородных субстанций, нарастанию необратимых повреждений клеточных мембран, гипоксии и прогрессированию асептического воспалительного процесса, что, вероятно, и приводит к развитию нестабильности имплантатов.

Исследования динамики изменения содержания всех категорий липопероксидов на фоне параллельного изучения суммарной антиокислительной активности как до, так и на протяжении длительного срока после тотального эндопротезирования при благоприятном и осложненном развитием нестабильности имплантов в сроки до 5 лет после операции ранее не проводились в России и за рубежом.

Данное исследование имеет для практической медицины большое не только диагностическое значение. Оно необходимо для разработки рекомендации по созданию схем антиоксидантной терапии в послеоперационном периоде с целью профилактики этого осложнения тотального эндопротезирования.

Таким образом, полученные нами данные показали, что у пациентов с коксартрозом значительно повышен уровень липопероксидации. Выявлена зависимость развития нестабильности компонентов эндопротеза после тотального эндопротезирования у больных коксартрозом на фоне прогрессивно нарастающего значительного увеличения содержания первичных, вторичных и конечных продуктов липопероксидации, снижения аскорбатиндуцирован-ного ПОЛ.

Сдвиги содержания продуктов ПОЛ, АОС достоверно различаются у пациентов с благоприятным течением, у пациентов с последующим развитием нестабильности и у пациентов при клиникорентгенологически доказанной нестабильности эндопротеза.

Сопоставительный анализ клинико-рентгенологических и биохимических признаков показал их высокую значимость при сочетанном применении для повышения уровня ранней диагностики нестабильности эндопротеза тазобедренного сустава.

При развитии нестабильности компонентов эндопротезов мощности АО А I и АО А II сыворотки крови было недостаточно для блокирования лавинообразного нарастания ПОЛ:

• -    уровень содержания всех категорий липопе-роксидов в сыворотке крови повышался в динамике до 335-707 % по отношению к группе контроля;

• -    активность аскорбат-индуцированного ПОЛ снижалась, составляя лишь 67 % (AOA I) и 65 % (АОАII) от труппы контроля;

• -    разработанные биохимические критерии позволяют в совокупности с клинико-рентгенологическими данными достоверно установить наличие нестабильности компонентов эндопротеза после их имплантации по поводу коксартроза.