Роль кателицединов в развитии инфекционных осложнений при эндопротезировании тазобедренного сустава

ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ                                                                     ORIGINAL ARTICLE                                                                    УДК 616.728.3-089-06

Дегенеративно-дистрофические поражения крупных суставов занимают значительное место в структуре патологии костно-суставной системы. По данным литературы, отмечается рост числа оперативных вмешательств по эндопротезированию тазобедренного сустава, но, как и любое хирургическое вмешательство, не лишено осложнений [1, 2]. Инфекция при эндопротезировании тазобедренного сустава как в ранние, так и в поздние сроки занимает важное место среди осложнений [3]. Частота выявления парапротезной инфекции после первичного тотального эндопротезирования тазобедренного сустава (ТЭТС) составляет 1–2 % [2]. Основным возбудителем, вызывающим инфекционные осложнения, в настоящее время остаётся золотистый стафилококк, способный формировать биопленку [4] на поверхности импланта, тем самым защищая микроорганизм от действия клеток иммунной системы. Развитие инфекционного процесса сопровождается тканевой реакцией и развитием воспаления. Одними из участников этого процесса являются антимикробные пептиды (AMП). Представителями АМП являются кателици-дины (LL-37). Это многофункциональные пептиды, обладающие противомикробным свойством широкого спектра действия как против грамположительных, так и грамотри-цательных бактерий, вирусов и грибов, кроме того они участвуют в цитокиновом ответе и привлечении эффекторных клеток в очаг воспаления, способствуют заживлению ран путём стимуляции повторной эпителизации и ангиогенеза в повреждённых тканях [5]. LL-37 экспрессируется лейкоцитами, включая нейтрофилы, моноциты, тучные клетки, NK-, Т- и В-клетки [6, 7]. Исходя из описанных механизмов действия АМП, можно говорить о том, что недостаточное или чрезмерное образование этих пептидов может негативно отразиться на послеоперационный период и быть дополнительным триггером, способствующим развитию инфекционно-воспалительных осложнений [8]. Исследование каталицидинов в крови и дренажной жидкости может способствовать разработке лабораторных тестов ранней диагностики и оценки риска развития инфекционного осложнения после эндопротезирования тазабедренного сустава.

Цель: оценить уровень концентрации кателицидина в динамике у пациентов с эндопротезированием тазобедренного сустава.

Объект и методы

В исследовании приняли участие 49 человек, из них 34 пациента, проходивших хирургическое лечение с диагнозом «идиопатический коксартроз 3 стадии» на базе ФГБНУ ИНЦХТ, и 15 человек – клинически здоровые лица. Диагноз устанавливался по данным анамнеза и клиникоинструментального обследования. Из общего числа обследованных лиц 44 % - женского пола, 56 % - мужского пола. Средний возраст составил 58,5 ± 10,4 года. В качестве материала для исследования использовали периферическую кровь и дренажную жидкость. Для определения кателицидина LL37 использовалась тест-ситема «ELISA Kitfor Cathelicidin Antimicrobial Peptide (CAMP)» (Китай). Учёт результатов проводили с использованием мультиканального микропланшетного фотометра ELx808 (BioTek, США) при длине волны 450 нм. Обследование проводили трёхкратно: перед эндоротезированием тазобедренного сустава, на 2-е и 10-е сутки после [8].

Исследуемые были разделены на три группы: 1-я группа – 19 пациентов после ТЭТС с течением послеоперационного периода без особенностей, 2-я группа – 15 пациентов после ТЭТС: 6 пациентов – с развитием па-рапротезной инфекции в ранние сроки и 9 пациентов – с поздними глубокими осложнениями в сроки до 1 года; 3-ю группу ( группа контроля) составили клинически здоровые лица – 15 человек.

По данным микробиологического исследования внутрисуставной и дренажной жидкости тазобедренного сустава у пациентов 2-й группы были выделены стафилококки (Staphylococcus aureus) – у 12 (80 %) пациентов, представитель семейства энтеробактерий (Cedecea) – у 1 (6,7 %) пациента, стрептококк (Streptococcus agalactiae) – у 1 (6,7 %) пациента и ещё у 1 пациента имелась смешанная инфекция (Staphylococcus aureus и Klebsiella pneumonia). Статистическую обработку и анализ результатов проводили по общепринятым математическим алгоритмам с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0. Использовали как параметрические, так и непараметрические методы.

Результаты

Анализируя данные литературы, нами не найдена информация о содержании кателицединов в крови и дренажной жидкости у пациентов после ТЭТС. Первым этапом стало определение уровня L37 в крови у группы контроля. Средний уровень составил 5,32 ± 1,6 мкг/мл. Далее был определен уровень LL37 в крови и в дренажной жидкости у пациентов с ТЭТС на разных этапах (табл. 1).

Таблица 1. Уровень кателицидина в крови и дренажной жидкости в динамике у пациентов с ТЭТС в разные сроки

Table 1. The level of cathelicidin in the blood and drainage fluid over time in patients with hip replacement at different times

Уровень кателицидина	Группа контроля, n = 15	Без инфекционных осложнений, n = 19 (группа сравнения)	С инфекционными осложнениями, n = 15 (исследуемая группа)
В крови, мкг/мл
до операции	5,32 ± 1,6	5,84 ± 1,12	7,82 ± 1,99 (1*)
1-е сутки после операции	–	5,75 ± 1,19	6,83 ± 2,42 (1**)
перед выпиской	–	4,43 ± 1,8	7,64 ± 1,88 (1*)
В дренажной жидкости, мкг/мл	–	3,2 ± 2,92	7,66 ± 3,46 (1*)

Примечание: значимость различий между связанными переменными * – p < 0,05; ** – p < 0,01 тест Стьюдента.

При оценке уровня LL-37 установлено достоверное изменение показателей кателицидина в группе с инфекционными осложнениями на всех сроках. Антимикробные пептиды оказывают регуляторные эффекты на макрофаги и способствуют фагоцитозу при наличии микробной флоры в очаге воспаления [9]. По данным микробиологического исследования, у пациентов данной группы подтверждено наличие как грамположительных, так и грамот-рицательных микроорганизмов.

Оценивая результаты содержания кателицидина до операции и на 10-е сутки, в группе сравнения отмечено его снижение, достоверность р = 0,023 по t-критерию Стьюдента (рис. 1). Можно предположить, что развитие такой реакции связано с ответом организма на воздействие агрессивных факторов (хирургическое вмешательство, кровопотеря, действие анестетиков).

В исследуемой группе достоверное изменение концентрации кателицидина до операции и перед выпиской не отмечено. При более тщательном анализе данных выявлено, что у пациентов с развитием инфекционных осложнений в ранний послеоперационный период (n = 6) концентрация достигала 9 мкг/мл и более. А у пациентов с развитием инфекционных осложнений в поздний период до 1 года (n = 9) уровень LL37 достигал 11 мкг/мл.

Достоверное увеличение уровня кателицидина в дренажной жидкости также отмечалось у пациентов в группе с инфекционными осложнениями (рис. 2).

Рисунок 1. Изменение уровня кателицидина в крови у пациентов группы сравнения в исходном состоянии и на 10-е сутки после операци

Figure 1. Changes in the level of cathelicidin in the blood of patients in the comparison group at baseline and on the 10th day after surgery

Группы пациентов

Рисунок 2. Уровень кателицидина в группах с определением достоверности по t-критерию Стьюдента

Figure 2. Cathelicidin levels in groups with significance determined by Student's t-test

Проведённый дискриминантный анализ выявил, что наиболее коррелирующими между собой данными являются уровень кателицидина на 10-е сутки в крови и в дренажной жидкости. Полученные коэффициенты были использованы для составления уравнения. Использование данного равенства позволяет при его решении с большой вероятностью предположить развитие у пациентов после эндопротезировании тазобедренного сустава инфекционных осложнений в ранние сроки:

К = 3,44 – 0,407X – 0,208Y, где X – содержание кателицидина в сыворотке крови на 10-е сутки;

Y – содержание кателицидина в дренажной жидкости.

Используя полученные данные мы провели канонический анализ (рис. 3). Пациенты, у которых отрицательные значения и до +0,5 входят в группу с инфекционными осложнениями. Положительные канонические значения соответствуют группе сравнения.

Рисунок 3. Диаграмма распределения пациентов исследуемых групп

Figure 3. Diagram of the distribution of patients in the study groups

Заключение

Оценён уровень кателицидина в крови у клинически здоровых лиц. Полученные данные подтверждают, что уровень кателицидинна увеличивается при развитии инфекционного осложнения. Отмечается увеличение концентрации не только в крови, но и в дренажной жидкости. Определение концентрации LL-37 можно использовать с диагностической целью как биомаркер воспалительного процесса. Также были выявлены сроки определения кате- лецидина в крови и в дренажной жидкости с целью выявления риска развития инфекционных осложнений у пациентов с коксартрозом при эндопротезировании тазобедренного сустава.

Таким показателем явилися уровень кателицидина, определяемый на 10-е сутки после операции. Полученные коэффициенты позволили составить уравнение для прогнозирования развития в ранние сроки инфекционных осложнений после эндопротезирования тазобедренного сустава.