Особенности иммунного статуса больных с идиопатическим гонартрозом III степени

Остеоартроз считается одним из самых распространённых ревматических заболеваний, клинические проявления которого отмечаются примерно у 20 % населения земного шара [1], последний является одной из причин временной нетрудоспособности и инвалидности. Широкое распространение данной патологии можно объяснить увеличением продолжительности жизни населения, а также высокой частотой ожирения в популяции. Встречаемость остеоартроза в России, по данным эпидемиологического обследования, составляет около 13 % [2]. При этом каждый год примерно на 20 % увеличиваются обращения граждан с подозрениями на данную патологию [3]. Треть из них связана с жалобами на боль и дискомфорт в области коленного сустава [2].

К факторам развития остеоартроза относят пол, возраст, наследственность, избыточную массу тела, а также механические повреждения суставной ткани [4]. В основе патогенеза остеоартроза лежит нарушение нормального метаболизма не только хряща, но и субхондральной кости, что выражается в преобладании катаболических процессов над анаболическими. В ряде исследований показано повышение метаболизма субхондральной кости на ранних стадиях развития заболевания, выражающееся в появлении новых локусов остеогенеза. В результате этого происходит ее истончение, которое сопровождается повреждением матрикса хряща и снижением скорости синтеза гликозаминогли- канов [5, 6]. Клетки субхондральной кости начинают активно продуцировать биологически активные факторы, одними из которых являются провоспалительные цитокины, которые усиливают кабалистические процессы и приводят к повреждению хондроцитов и клеток субхондральной кости. Образовавшиеся в результате деградации матрикса хряща продукты (коллаген II, IX, XI типов, агрекан, фрагменты фибронектина) стимулируют рецепторы хондроцитов, а также мигрирующих в возникший очаг воспаления гранулоцитов и макрофагов. Это приводит к усилению выработки медиаторов воспаления – матриксных металлопротеиназ (ММП) – 1, 3, 13, интерлейкинов (ИЛ) – 6, 8, моноцитарного хемотоксического белка 1, ИЛ-1β, фактора некроза опухоли (ФНО)α [7]. Воспаление приобретает персистирующий характер, а хондроциты становятся чувствительными к продуктам разрушения матрикса хряща. Развившееся воспаление способствует костной резорбции, обусловленной действием лиганд реципторной системы RANK/RANKL. Основой этой системы являются рецептор-активатор ядерного транскрипционного фактора NFkB (RANK) и лиганд связывающийся с внеклеточным доменом RANK (RANKL). Система RANK/RANKL обеспечивает активное созревание и развитие остеокластов. Совместно с такими провоспалительными цитокинами, как IL-1β и TNFα, RANKL повышает NFkB-активность в клетках-мишенях, что усиливает воспаление и разрушение костной ткани [8].

Таким образом, очевидным является активное участие иммунной системы в возникновении и развитии первичного остеоартроза. При этом, по мнению ряда авторов, иммунологические нарушения, возникшие в области пораженного сустава на поздних стадиях остеоартроза приобретают не только местный, но и системный характер [9, 10].

Цель: оценка некоторых показателей клеточного и гуморального звена иммунитета, уровня цитокинов периферической крови у больных с идиопатическим гонарт-розом III степени, и определение наиболее значимых лабораторных иммунологических тестов, указывающих на активность процессов деградации суставной ткани.

Материал и методы

В исследование были включены 20 пациентов с идиопатическим гонартрозом III степени, поступивших на лечение в травматолого-ортопедическое отделение № 3 НИИТОН СГМУ для проведения оперативного вмешательства по первичному эндопротезированию коленного сустава. Распределение по полу пациентов, включённых в обследуемую группу, было следующее: 18 больных мужского пола и 2 – женского, средний возраст которых составил 64,1 (58,6; 62,1) года. Из исследования были исключены больные с системными заболеваниями – ревматоидным артритом, болезнью Бехтерева, а также пациенты с тяжёлой сопутствующей патологией – сахарным диабетом, сердечной недостаточностью, почечной недостаточностью и другими. На момент госпитализации больные страдали гонартрозом 11 (8,5; 14,0) лет.

Пациенты, включенные в исследование, предъявляли жалобы на боль в области коленного сустава как при ходьбе, так и в покое, на ограничение объема активных движений в нём и нарушение опороспособ-ности конечности. При визуальной оценке отмечалось наличие отека мягких тканей, при пальпации – локальная болезненность в области сустава. Всем пациентам были проведены общеклинические и инструментальные (рентгенография, ЭКГ, дуплексное сканирование сосудов нижних конечностей, УЗИ сердца, ФГДС) обследования. При рентгенографическом исследовании коленного сустава выявлялись признаки, соответствующие III степени гонартроза.

В контрольную группу были включены 20 практически здоровых добровольцев (14 мужчин и 6 женщин) в возрасте 62,3 (57,2; 64,4) года. Лица, подлежащие обследованию, не имели патологий опорнодвигательного аппарата, аллергических, аутоиммунных, инфекционновоспалительных заболеваний и не являлись носителями вирусов гепатита В и С, ВИЧ.

Исследования иммунологических показателей осуществляли в соответствии с общепринятыми рекомендациями, дополненными современными диагностическими методами. Оценку состояния клеточного звена иммунной системы пациентов с го-нартрозом проводили посредством выявления и подсчёта количества и процентного соотношения T-, B-лимфоцитов, и NK-клеток (натуральных киллеров), а также субпопуляций CD4 и CD8 Т-клеток в периферической крови. Идентификацию лимфоцитов периферической крови осуществляли с помощью набора моноклональных антител «BD Multitest 6-Color TBNK Reagent» («BD», США), меченых фикоэритрином (РЕ), флуоресцин изотиоцианатом (FITC), перидинин-хлорофилл протеином (Per-CP), алофикоцианином (APC) на цитометре «BD FACS Canto II» («BD», США). Для расчёта абсолютных и относительных показателей популяции лимфоцитов использовали пробирки BD Trucount («BD», США).

Для оценки гуморального звена иммунитета определяли количество сывороточных иммуноглобулинов A, M, G иммунотур-бодиметрическим методом на автоматическом биохимическом анализаторе открытого типа «Sapphire-400» («Hirose Electronic Sistem Co.», Япония) с помощью соответствующего набора реагентов («DiaSys Diag- nostic Systems GmbH», Германия). Уровень интерлейкинов TNFα, IL-4, IL-6, IL-10 в сыворотке крови определяли методом имму-ноферментного анализа с применением диагностических систем ЗАО «Вектор-Бест» (г. Новосибирск) на приборе «Epoch» («Bio-tek», США).

Обработку полученных данных проводили с помощью пакета программ Microsoft Excel 2016 и Statistica 10.0. Проверку нормальности распределения количественных показателей выполняли с использованием критерия Шапиро-Уилка. При статистическом анализе использовали непараметрические методы исследования с вычислением средней (M), стандартного отклонения средней (±SD), медианы (Me), 25-го и 75-го квартилей (Q). Для оценки достоверности различий применяли U-критерий Уилкоксона.

Результаты

Проведено изучение показателей клеточного иммунитета у пациентов с идиопатическим гонартрозом III степени (табл. 1).

Установлено статистически достоверное снижение абсолютного количества Т-лимфоцитов периферической крови пациентов с гонартрозом III стадии (р = 0,004)

по сравнению с контрольной группой за счёт Т-хелперов (CD3+CD4+) и цитотоксических Т-лимфоцитов (CD3+CD8+); повышение иммунорегуляторного индекса (CD8/CD4) вследствие сокращения количества Т-хелперов. Количественное содержание популяций Т-клеток при этом не выходило за пределы физиологически нормальных значений. Отмечали также достоверное повышение относительного количества NK-клеток и снижение абсолютного количества В-лимфоцитов в периферической крови пациентов с идиопатическим гонарт-розом III степени по сравнению с контрольной группой пациентов.

Проведено также изучение показателей гуморального иммунного ответа в периферической крови (табл. 2). Выявлено статистически значимое уменьшение уровней сывороточного иммуноглобулина G (IgG) и повышение иммуноглобулина А (IgA) пациентов с идиопатическим гонарт-розом III степени по сравнению с контрольной группой, повышение уровней TNF α (р = 0,008), IL-6 (р = 0,001), IL-4 (р = 0,001).

Таблица 1. Показатели клеточного звена иммунитета у больных идиопатическим гонартрозом III степени

Значение	Показатели
	Т-клетки (CD3+CD19–)	Т-хелперы (CD3+СD4+)	Цитотоксические Т-лимфоциты (CD3+CD8+)	NK-клетки (CD16+CD56+)	В-клетки (CD3–CD19+)
Контрольная группа пациентов (n = 20)
Относительное, %	78,05 (71,3; 78,88)	51,42 (49,37; 56,38)	30,36 (23,5; 31,88)	7,26 (6,37; 13,46)	14,29 (13,67; 14,44)
Абсолютное, клеток/мкл	1757,92 (1423,59; 1806,08)	973,86 (955,31; 1094,11)	658,41 (393; 745,7)	166,18 (149,25; 288,66)	321,55 (274,2; 340,01)
Группа пациентов с гонартрозом III степени (n = 20)
Относительное, %	71,52 (67,18; 76,41)	45,98 (41,83; 55,87)	22,31 (18,4; 27,1)	15,41 (8,58; 19,53) p = 0,03	10,9 (9,77; 14,88)
Абсолютное, клеток/мкл	1201,56 (1067,57; 1376,59) p = 0,003	820,81 (652,82; 983,72) p = 0,03	345,02 (271,62; 502,64) p = 0,04	241,54 (156,94; 348,6)	186,84 (149,15; 249,6) p = 0,01

Примечание: p – достоверность различий показателей основной группы по сравнению с контрольной

Таблица 2. Показатели гуморального иммунитета и уровень цитокинов у пациентов с идиопатическим гонартрозом III степени

Показатели	Контрольная группа пациентов, (n = 20)	Группа пациентов с идиопатическим гонартрозом III степени, (n = 20)
Ig A, мг/дл	148,5 (130,5; 218,5)	240,0 (180,0; 355,5) р = 0,015
Ig M, мг/дл	130,5 (118,5; 152,5)	121,0 (111,0; 154,0)
Ig G, мг/дл	1680 (1594,0; 1747,5)	1405,5 (1351; 1498,5) р = 0,001
TNF α , пг/мл	4,68 (3,1; 4,68)	9,36 (7,02; 14,04) р = 0,007
ИЛ-4, пг/мл	0,11 (0; 0,19)	0,48 (0,33; 0,73) р = 0,001
ИЛ-10, пг/мл	4,89 (2,72; 26,32)	5,12 (3,15; 8,69)
ИЛ-6, пг/мл	8,63 (7,17; 8,97)	17,32 (9,89; 24,84) р = 0,001

Примечание: p – достоверность различий показателей основной группы по сравнению с контрольной.

Обсуждение

В результате проведенного нами исследования установлены иммунологические изменения периферической крови больных с гонартрозом III степени, затрагивающие клеточное звено и проявляющиеся в снижении количества Т-клеток как за счет Т-хелперов, так и за счет Т-супрессоров. Как известно, Т-клетки являются основными регуляторами функций остеокластов, а также остеокластогенеза. У больных остеоартрозом Т-лимфоциты в основном концентрируются в субповерхностном слое синовиальной оболочки, при этом в глубинном слое преобладают в основном Т-хелперы [11]. Функция Т-хелперов заключается в усилении адаптивного иммунного ответа, в том числе и за счет выработки цитокинов. Цитотоксические Т-лимфоциты играют важную роль в уничтожении поврежденных или пораженных собственных клеток организма. Снижение содержания Т-клеток в периферической крови у больных с идиопатическим гонарт-розом III степени может свидетельствовать о тяжести заболевания и об активной миграции этих клеток в зону пораженного сустава.

Немногочисленные данные свидетельствуют о роли врожденного иммунитета в возникновении и развитии первичного остеоартроза. К клеточному фактору врожденного иммунитета относятся NK-клетки (CD16+CD56+). Лимфоциты этого класса имеют способность лизировать как чужеродные, так и собственные изменённые клетки организма в отсутствии молекул главного комплекса гистосовместимости класса I (МНС I) на своей поверхности, не зависит от содержания антител и системы комплемента. Цитолиз чувствительных клеток осуществляется NK-клетками за счет цитотоксических гранул, основными компонентами которых являются порообразующие белки перфорины и гранзимы. Проведенные исследования синовиальной оболочки, а также синовиальной жидкости пациентов с остеоартрозом показали наличие там растворимых гранзимов А и В. Кроме того, в синовиальной оболочке пациентов с остеоартрозом обнаруживались NK-клетки с поверхностными CD маркерами 16 и 56, в части из которых содержались гранзимы А и В [7]. Таким образом, можно заключить, что NK–клетки способны выполнять функцию цитолиза поврежденных клеток сустава и являются одним из факторов персистенции воспаления.

В результате проведенного нами исследования установлено повышение (р = 0,003) относительного количества

NK-клеток в периферической крови пациентов с идиопатическим гонартрозом III степени, что видимо обусловлено усиленной их пролиферацией, связанной с развитием обширной зоны поражения сустава и их миграцией в очаг, а также активным попаданием продуктов деградации костной ткани и хряща в системный кровоток.

Проведено изучение показателей гуморального иммунного ответа в периферической крови пациентов с идиопатическим гонартрозом III степени. Установлено снижение абсолютного количества В-лимфоцитов, а также уменьшение уровня сывороточного иммуноглобулина G (IgG) и повышение – иммуноглобулина А (IgA). Как известно, В-лимфоциты относятся к клеткам гуморального иммунитета, основная функция которых заключается в выработке антител. Чепелева М.В. и соавт. (2015) в своем исследовании выявили повышение Ig A в синовиальной жидкости пациентов с остеоартрозом [12]. Дмитриева Л.А. и со-авт. (2009) связали повышение Ig A в сыворотке крови больных остеоартрозом с трансформирующим фактором роста β (TGF β ), под контролем которого происходит синтез этого иммуноглобулина. TGF β относится не только к противовоспалительным цитокинам, но и к факторам изменения модификации фибробластов и хондроцитов. Увеличение IgA в совокупности с уровнем противовоспалительных цитокинов, по словам автора, может являться критерием, определяющим характер и течение иммунопатологических изменений у больных с тяжелыми формами остеоартроза [13].

На данный момент в патогенезе остеоартроза первостепенной считается воспалительная реакция. В основе этого процесса лежит возникший дисбаланс про- и противовоспалительных цитокинов. Провоспа-лительные цитокины начинают синтезироваться и взаимодействовать с клетками-мишенями на ранних стадиях развития заболевания [10]. В частности, цитокины TNFα и IL-6 играют ключевую роль в процессе резорбции субхондральной кости, способствуют созреванию, дифференцировке и активации остеокластов. Механизм разрушения костной ткани под действием этих цитакинов происходит не только за счет катаболистических процессов, но и по причине того, что они препятствуют ее восстановлению. Активность TNFα напрямую зависит от его концентрации в пораженных тканях сустава. При высокой концентрации данный цитокин способствует развитию системного воспалительного ответа, выступая в качестве медиатора повреждения костной и хрящевой ткани. Кроме того, повышение содержания TNFα приводит к возникновению невропатической боли, являющейся одной из клинических проявлений остеоартроза [10].

Интерлейкин-6 относится к полипо-тентным цитокинам, вызывает активацию иммунной системы и усиливает воспалительный ответ. Синтез цитокина, в разрушающихся тканях сустава, начинается в ответ на TNF α и IL-1 β в основном клетками хондроцитами, остеобластами, а также макрофагами. Интерлейкин-6 способствует снижению синтеза коллагена II типа. В остеобластах под действием IL-6 происходит усиление синтеза TNF α и IL-1 β , что увеличивает разрушение хряща, расположенного в непосредственной близости к субхондральной кости [10].

В ряде исследований показано увеличение содержания TNFα и IL-6 в синовиальной жидкости пациентов с остеоартрозом, зависящей от степени тяжести заболевания. Однако обращает на себя внимание, что данные о содержании цитокинов в сыворотке крови немногочисленны, а зачастую и противоречивы [12]. В результате проведенного нами исследования установлено повышение содержания TNFα (р = 0,008) и IL-6 (р = 0,001) в сыворотке крови пациентов с остеоартрозом III стадии по сравнению с контрольной группой доноров. При этом результаты исследуемой группы пациентов оказались более чем в 2 раза выше, чем контрольной. Полученные данные свидетельствуют об активном проникновении провоспалительных цитокинов из патологического очага в системный кровоток, что указывает на участие TNFα и IL-6 в процессе развития гонартроза и тяжести развившегося заболевания.

Важную роль в процессе деградации хрящевой ткани отводят противовоспалительным цитокинам, основная функция которых заключается в снижении агрессивного влияния провоспалительных цитокинов. Проведено исследование содержания IL-4 и IL-10 в сыворотке крови пациентов с идиопатическим гонартрозом III степени. Интерлейкин-10 относится к ингибиторам синтеза IL-1 и TNF- α , которые в свою очередь стимулируют пролиферацию клеток синовиальной оболочки, а также способствует снижению пролиферации Т-лимфоцитов. У больных остеоартрозом данный цитокин предотвращает разрушение хряща [10]. В результате проведенного нами исследования изменений данного показателя у больных с идиопатическим го-нартрозом III степени, по сравнению с группой сравнения не выявлено. Что, с одной стороны, может свидетельствовать об умеренной продукции цитокина Т-клетками и клетками макрофагами, и, как следствие, его отсутствие в системном кровотоке, а также об активном расходовании данного интерлейкина для предотвращения деградации тканей сустава.

Интерлейкин-4 (IL-4) относится к противовоспалительным иммунорегуляторным цитокинам, основная функция которого заключается в пролиферации В-клеток для их дальнейшей дифференцировке. IL-4 синтезируется Th2 клетками крови. Данный интерлейкин обладает ярковыраженным хондрозащитным действием, ингибирует деградацию хрящевых протеогликанов за счет подавления секреции металлопротеиназ. В комплексе с интерлейкином-10 интерлейкин-4 выступает в качестве ингибитора апаптоза хондроцитов [14]. В результате проведенного нами исследования установлено повышение содержания IL-4 в сыворотке крови пациентов с идеопатиче- ским гонартрозом III стадии, по сравнению с контрольной группой более чем в 4 раза, что может указывать на усиленную секрецию цитокина активированными Т-хелперами I типа и об активном включении защитных механизмов, препятствующих разрушению хряща.

Заключение

В результате проведенного исследования установлены иммунологические изменения периферической крови пациентов с гонартрозом III степени, затрагивающие клеточное звено и проявляющиеся в снижении количества Т-клеток, как за счет Т-хелперов, так и за счет Т-супрессоров, а также увеличение NK-клеток. Кроме того, определены изменения, затрагивающие и гуморальное звено иммунитета и проявляющиеся в снижении абсолютного количества В-клеток, а также повышение сывороточных иммуноглобулинов А и снижение иммуноглобулинов G.

На данный момент в патогенезе остеоартроза первостепенной считается воспалительная реакция. В основе этого процесса лежит возникший дисбаланс про- и противовоспалительных цитокинов. В результате проведенного исследования установлено повышение уровня как провоспали-тельных (TNF α , IL-6), так и противовоспалительных (IL-10, IL-4) цитокинов периферической крови пациентов с идиопатическим гонартрозом III стадии. Как известно, большинство цитокинов (за исключение IL-1 и IL-4) обладают местным действием. Повышение цитокинов в сыворотке крови свидетельствует о несостоятельности местной иммунной реакции и тяжести развившегося состояния.

Таким образом, дегенеративнодистрофические изменения, возникшие в области коленного сустава, оказывают влияние на иммунный статус больных го-нартрозом III. Одним из методов лечения пациентов с поздними стадиями остеоартроза является тотальное эндопротезирование. Вместе с тем операционный стресс является мощным фактором, который в совокупности с уже имеющимися иммунологическими изменениями создает предпосылки развития вторичной иммунодепрессии. На фоне этого возрастает вероятность формирования ранних (гнойно-септических) и поздних (асептических) послеоперационных осложнений. Таким образом, иммунный статус больных с поздними стадиями го-нартроза необходимо учитывать при про-