Концентрации цитокинов в периферической крови и синовиальной жидкости пациентов с деформирующим остеоартрозом коленного сустава в зависимости от величины дефекта внутреннего мыщелка большеберцовой кости

Деформирующий остеоартроз (ОА) коленного сустава занимает ведущее место в структуре дегенеративно-дистрофических заболеваний суставов, составляя 54,7–69,7 %. [1, 2]. Причиной формирования деформаций коленного сустава являются дисплазии, травмы, связочно-капсулярная нестабильность, повреждение менисков. Дефекты суставных поверхностей коленного сустава сопровождаются потерей костной массы мыщелков различной степени.

Важная роль в патогенезе остеоартроза отводится иммунным нарушениям и цитокиновому дисбалансу в частности [3, 4, 5, 6, 7]. Цитокины, обладающие выраженной биологической активностью, принимают активное участие в регуляции процессов гемопоэза, воспаления, дифференцировки и роста иммунокомпетентных клеток. В целом их деятельность можно охарактеризовать как обеспечение взаимодействия между клетками и системами. По влиянию на суставные и околосуставные ткани цитокины делятся на три группы – деструктивные (про-воспалительные), регуляторные (в том числе противовоспалительные) и анаболические (факторы роста) [8]. Будучи антигенноспецифическими факторами, цитокины не позволяют осуществлять специфическую диагностику инфекционных, аутоиммунных и аллергических заболеваний. В то же время исследование их концентрации предоставляет диагностически и прогностически важную информацию о характере течения различных вариантов остеоартроза. Посредством определения уровня цитоки-

нов можно осуществлять индивидуальный подбор препаратов биологической направленности, что успешно используется в современной медицине [9, 10, 11, 12].

Несмотря на большой интерес к проблеме и значительное количество работ в области остеоиммунологии, в современной литературе совершенно не освещен вопрос о зависимости уровня цитокинов от величины дефекта мыщелка большеберцовой кости у пациентов с гонартрозом.

Цель исследования : изучить уровень сывороточных и синовиальных цитокинов у пациентов с деформирующим остеоартрозом коленного сустава в зависимости от величины дефекта внутреннего мыщелка большеберцовой кости.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материал исследования составили периферическая кровь и синовиальная жидкость 74 пациентов с деформирующим артрозом коленного сустава III стадии, средний возраст которых составил 53,9 (49–58) года. Оценку зоны дефекта мыщелка большеберцовой кости осуществляли посредством анализа рентгенограммам коленного сустава в передне-задней и боковой проекциях. На основании полученных данных, в соответствии с классификацией Н.Н. Корнилова с со-авт. (2009), были выделены 4 группы. В I группу вошли 28 пациентов с отсутствием дефекта внутреннего мыщелка, во II – 20 пациентов с минимальными дефектами (менее 50 % площади одного мыщелка, глубиной менее 5 мм), в III группу – 20 пациентов с умеренными дефектами (50–70 % площади мыщелка, глубиной 6–10 мм), IV группу составили 6 пациентов с протяжёнными дефектами (более 70 % одного мыщелка, глубиной более 10 мм).

Концентрации IL–1β, IL–4, IL–6, IL–10, IL–8, TNFα в периферической крови и синовиальной жидкости определяли иммуноферментным методом на им-муноферментном анализаторе BIOTEK Instruments Inc, ELx808 (США) (рег. ФС № 2006/2919 от. 26.12.2006) с использованием набора реагентов ЗАО «Вектор-Бест», Новосибирск. Забор периферической крови осуществлялся натощак из локтевой вены в вакутайнер. Забор синовиальной жидкости производили в стерильную пробирку во время первичного эндопротезирования коленного сустава. В исследование не включались пациенты с сопутствующей соматической патологией, способной повлиять на результаты иммунологического исследования (лица с аутоиммунными заболеваниями, с хроническими заболеваниями в стадии обострения, с отягощенным аллергологическим анамнезом, носители HIV, HCV, HbsAg). При исследовании уровня цитокинов в периферической крови в качестве контрольных были использованы показатели 28 практически здоровых добровольцев аналогичного возраста. Все лица, участвовавшие в исследовании, дали информированное добровольное согласие на медицинское вмешательство и публикацию данных, полученных в результате исследования, без идентификации личности.

Анализ результатов осуществляли посредством программного обеспечения AtteStat, выполненного как надстройка к «Microsoft Exсel» программного продукта «Microsoft Office». Полученные данные обрабатывались с помощью методов непараметрической статистики, поскольку наблюдаемые признаки не подчинялись нормальному распределению, с использованием U-критериев Вилкоксона, Манна-Уитни. Результаты исследования представлены в виде медиан и интерквартильных размахов (25 и 75 процентили).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Благодаря выраженной биологической активности, одним из важнейших остеотропных медиаторов воспаления по праву считается IL–1β. Его продукция осуществляется макрофагами, синовиоцитами, хондроцитами и остеокластами. Данный цитокин участвует в процессах разрушения хрящевой и костной ткани посредством индукции синтеза ряда цитокинов, матрикс-ных металлопротеиназ и ферментов. К эффектам IL–1β относится стимуляция продукции активных форм кислорода, способных повреждать суставной хрящ. Кроме того, IL–1β отрицательно влияет на экспрессию генов, контролирующих суточные ритмы в хрящевой ткани через NFкB-зависимый путь [13]. В периферической крови пациентов с деформирующим ОА коленного сустава концентрация IL–1β была достоверно выше значений контрольной группы при наличии минимальных, умеренных и протяженных дефектов мыщелка. В группе I статистически значимые отличия от контрольной группы отсутствовали (табл. 1).

Аналогичные изменения отмечались в отношении IL–4. К эффектам данного цитокина относится способность ингибировать продукцию провоспали-тельных цитокинов, оказывать пролиферативный и активационный эффект на В-клетки, стимулировать продукцию IgE, индуцировать экспрессию молекул MHC II класса на макрофагах и дендритных клетках. Кроме того, IL–4 способен подавлять пролиферацию синовиоцитов [14, 15].

Таблица 1

Концентрации цитокинов в периферической крови пациентов с ОА зависимости от величины дефекта мыщелка большеберцовой кости

Показатель	КГ	I	II	III	IV
IL–1β	0 (0–0,5)	0 (0–1,18)	0,42* (0,03–2,76)	0,9* (0,05–2,64)	0,1* (0,03–1,23)
IL–4	0 (0–0,5)	0,11 (0–1,28)	0,37* (0,18–1,12)	0,64* (0,17–1,11)	0,44* (0,1–1,0)
IL–6	0,2 (0–0,77)	1,58* (0,35–3,25)	1,81* (1,14–2,88)	2,73**+ (1,4–3,79)	3,61**++ (3,1–7,2)
IL–8	1,81 (0,59–5,97)	9,03* (3,7–15,98)	10,75* (7,5–15,83)	10,0* (4,31–19,03)	12,2**+ (10,0–30,47)
IL–10	0,21 (0–0,48)	1,75* (0,1–3,29)	1,54* (0,1–3,28)	1,1* (0,1–3,48)	2,85**+ (0,9–6,03)
TNFα	0 (0–0,69)	0,87* (0,38–2,46)	1,23* (0,1–2,46)	1,2* (0,4–2,93)	2,34**+ (1,0–3,51)

Примечание: * – р ≤ 0,05, ** – р ≤ 0,01 в сравнении с контрольной группой; + – р ≤ 0,05, ++ – р ≤ 0,01 в сравнении с группой I.

Наиболее активно с величиной костного дефекта коррелировал IL–6, ключевой цитокин, сочетающий эффекты как провоспалительных, так и противовоспалительных цитокинов, участвующий не только в развитии, но и в ограничении воспалительной реакции. К важнейшим остеотропным эффектам IL–6 относится влияние на дифференцировку остеокластов, что, в свою очередь, способствует усилению костной резорбции [16]. Согласно результатам наших исследований, концентрация IL–6 в периферической крови пациентов с ОА превышала значения контрольной группы. При этом содержание сывороточного IL–6 у пациентов с отсутствием дефекта мыщелка было достоверно ниже, чем при его наличии. Наиболее высокие значения показателя наблюдались у пациентов IV группы.

C воспалением и процессом деградации хряща при ОА связан IL–8 [17]. У пациентов с отсутствием дефекта мыщелка сывороточное содержание IL–8 было достоверно выше, чем в контроле, но не имело статистически значимых отличий от II и III групп. Наиболее высокие концентрации хемокина были выявлены в группе с большим дефектом (IV группа).

Противовоспалительный цитокин IL–10, являясь ингибитором активности Th1-клеток, блокирует Т-клеточный ответ на специфические антигены. К остеотропным эффектам IL–10 относится снижение синтеза хондроцитами провоспалительных цитокинов и других медиаторов воспаления (PGE2 и др.) [18]. Согласно полученным нами данным, концентрация сывороточного IL–10 у пациентов с дефектами мыщелка до 10 мм была приблизительно одинаковой, превышая показатели контрольной группы. Более высокие концентрации сывороточного IL–10 определялись в группе с большими дефектами (IV группа).

TNFα – остеотропный цитокин, известный своей способностью вызывать катаболизм костной ткани и препятствовать ее восстановлению. В синергизме с IL–1β TNFα вызывает изменения в субхондральной зоне, влияя на формирование остеокластов и способствуя, тем самым, костной резорбции [19]. Аналогично с IL–8 и IL–10, уровень TNFα в группах с дефектами, не превышающими 10 мм, был выше, чем в контроле, но ниже, чем в группе с дефектами боле 10 мм.

Как известно, синовиальная жидкость, являясь пограничным слоем между синовиальной оболочкой, хрящом и субхондральной костью, активно реагирует на структурные изменения, происходящие в суставных и околосуставных тканях [20, 21]. Вместе с тем, исследования, посвященные анализу уровня цитокинов в синовиальной жидкости, в большинстве своем ориентированы на стадию остеоартроза без учета степени костной деструкции. В современной литературе практически отсутствуют данные по физиологическим значениям цитокинов в синовиальной жидкости. Вероятно, этот факт связан с этической стороной вопроса, так как пункционный забор материала является травматичной, болезненной процедурой. Только в одной научной публикации нами были обнаружены данные по содержанию ряда цитокинов в синовиальной жидкости лиц, погибших в результате черепно-мозговой травмы, при вскрытии которых не отмечалось морфологических признаков поражения коленных суставов. Согласно данной публикации, физиологические значения IL-6 в синовиальной жидкости составляют 0,12 ± 0,01 пг/мл [22].

Результаты наших исследований продемонстрировали существенные различия в синовиальных концентрациях цитокинов в зависимости от величины дефекта мыщелка большеберцовой кости. Концентрации IL–1β и IL–10 были минимальными при отсутствии дефекта мыщелка, имели тенденции к повышению при минимальном дефекте и существенно повышались при наличии дефектов, занимающих 50–70 % площади одного мыщелка, глубиной более 6 мм. Содержание IL–8 в синовиальной жидкости было выше, чем в периферической крови, при этом мы не выявили статистически значимых отличий, зависимых от степени костной деструкции. Наиболее четкая зависимость от величины дефекта мыщелка наблюдалась в отношении IL–6. Данный цитокин даже в I группе был существенно выше указанных выше значений, отражающих физиологическую норму. Аналогично с IL–6, в зависимости от величины дефекта мыщелка, повышался уровень синовиального TNFα (табл. 2).

В целом, наиболее четкая зависимость от величины дефекта наблюдалась в отношении как сывороточного, так и синовиального IL–6 и синовиального TNFα.

Таблица 2

Концентрации цитокинов в синовиальной жидкости пациентов с ОА в зависимости от величины дефекта мыщелка большеберцовой кости

Показатель	I	II	III
IL–1β	0,8 (0–5,5)	2,27 (0,1–6,5)	10,5*+ (1,0-12,26)
IL–6	77,29 (28,03–170,7)	250,4* (83,7-367,0)	358,0**+ (252,8-466,6)
IL–8	30,0 (10,9–46,1)	20,4 (10,7–46,53)	35,0 (13,1–116,4)
IL–10	5,3 (3,3–11,8)	5,1 (3,1–11,9)	13,6*+ (7,39-21,75)
TNFα	1,13 (0–2,87)	3,1* (0,9-10,1)	8,69**+ (5,38-20,46)

Примечание: * – р ≤ 0,05, ** – р ≤ 0,01 в сравнении с группой I; + – р ≤ 0,05 в сравнении с группой II.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, нарастание деструктивных изменений при остеоартрозе приводит к повышению выработки цитокинов, а, следовательно, активации иммунных механизмов, потенцирующих развитие патологических изменений в тканях сустава. Создавшийся порочный круг способствует хронизации процесса, существенно осложняя течение поздних стадий остеоартроза. Величина дефекта внутреннего мыщелка влияет на уровень не только синовиальных, но и сывороточных цитокинов. Концентрации тех и других наиболее высоки при величине дефекта более 50 % площади одного мыщелка, глубиной более 6 мм. Наиболее четкая зависимость от величины дефекта мыщелка наблюдается в отношении сывороточного

IL–6, синовиальных IL–6 и TNFα, что можно использовать в качестве дополнительного критерия оценки

степени костной деструкции у пациентов с деформирующим ОА коленного сустава.