Роль маркеров гуморального иммунитета и метаболизма костной ткани в патогенезе параимплантарного воспаления после первичного эндопротезирования коленного сустава
Автор: Ульянов В.Ю., Бондаренко А.С., Галашина Е.А., Чибрикова Ю.А., Авилов Р.Г., Купина Е.С.
Журнал: Саратовский научно-медицинский журнал @ssmj
Рубрика: Дерматовенерология
Статья в выпуске: 3 т.13, 2017 года.
Бесплатный доступ
Цель: изучить особенности патогенеза параимплантарного воспаления после первичного эндопротезирования коленного сустава на основе динамических изменений маркеров гуморального иммунитета и метаболизма костной ткани. Материал и методы. Объект исследования: 140 обследуемых, среди которых основную группу составили 50 пациентов с параимплантарным воспалением, первую группу сравнения — 30 пациентов с ранней асептической нестабильностью, вторую группу сравнения — 30 пациентов, перенесших первичное эндопротезирование; контрольную группу — 30 условно здоровых доноров сыворотки крови. Во всех группах обследуемых методом твердофазного иммуноферментного анализа определяли содержание маркеров гуморального иммунитета (циркулирующие иммунные комплексы, связывающие C3d и содержащие IgG, триггерный рецептор миелоидных клеток) и метаболизма костной ткани (фактор некроза опухоли а, интерлейкин-1(3, костный изофермент щелочной фосфатазы). Результаты. У больных с имплантат-ассоциированным воспалением отмечали увеличение в сыворотке крови активности циркулирующих иммунных комплексов, связывающих C3d и содержащих IgG, триггерного рецептора миелоидных клеток, провоспалительных цитокинов и щелочной фосфатазы; у больных с ранней асептической нестабильностью фиксировали увеличение провоспалительных цитокинов и щелочной фосфатазы; у больных, перенесших первичное эндопротезирование, изменений исследуемых показателей не было. Заключение. Важную роль в патогенезе имплантат-ассоциированного воспаления после первичного эндопротезирования коленного сустава играет усиление экспрессии триггерного рецептора миелоидных клеток, вызывающего релиз провоспалительных цитокинов, а также повышение активности циркулирующих иммунных комплексов, связывающих C3d и содержащих IgG, и костного изофермента щелочной фосфатазы.
Гуморальный иммунитет, коленный сустав, метаболизм костной ткани, параимплантарное воспаление, патогенез, первичное эндопротезирование
Короткий адрес: https://sciup.org/14918543
IDR: 14918543
Role of humoral immunity markers and bone tissue metabolism in paraimplant inflammation pathogenesis after primary knee arthroplasty
The aim: is to study the peculiarities of paraimplant inflammation pathogenesis after primary knee arthroplasty on the basis of dynamic changes of humoral immunity markers and bone tissue metabolism. Material and Methods. Research object includes 140 cases: 50 patients with paraimplant inflammation make up the main group; 30 patients with early aseptic instability make up the first experimental group; 30 patients undergoing primary arthroplasty make up the second experimental group; 30 conditionally healthy blood serum donors make up the control group. We determined the content of humoral immunity markers (circulating immune complexes binding C3d and containing IgG, triggering receptor expressed on myeloid cells) and bone tissue metabolism (tumor necrosis factor a, interleukin 1 (3, bone isoen-zyme of alkaline phosphatase) by the method of hardphase immune-enzyme analysis in all the groups. Results. We noticed elevated activity of circulating immune complexes binding C3d and containing IgG, triggering receptor expressed on myeloid cells, proinflammatory cytokines and alkaline phosphatase in blood serum of patients with paraimplant inflammation; proinflammatory cytokines and alkaline phosphatase — in patients with early aseptic instability; there were no changes in the studied indicators- in patients undergoing primary arthroplasty. Conclusion. Increased expression of triggering receptor expressed on myeloid cells causing release of proinflammatory cytokines and also elevated activity of circulating immune complexes binding C3d and containing IgG and bone isoenzyme of alkaline phosphatase play a significant role in paraimplant inflammation pathogenesis after primary knee arthroplasty.
Текст научной статьи Роль маркеров гуморального иммунитета и метаболизма костной ткани в патогенезе параимплантарного воспаления после первичного эндопротезирования коленного сустава
-
1 Введение . Имплантат-ассоциированное воспаление, развивающееся в 0,3-4% случаев после первичного эндопротезирования коленного сустава, является одним из наиболее серьезных осложнений в послеоперационном периоде, требующих, как правило, выполнения ревизионного двухэтапного хирургического вмешательства [1, 2].
Одним из основных механизмов развития им-плантат-ассоциированного воспаления является экзогенная микробная контаминация операционной раны аэрогенным или контактным путем, возникающая в ходе осуществления оперативных приемов при первичной имплантации эндопротеза коленного сустава. Наряду с экзогенной, важное значение имеет эндогенная контаминация, появляющаяся в результате гематогенной транслокации микроорганизмов из других локусов инфекции, сопоставимых по своим фенотипическим признакам с идентифицируемыми возбудителями из локуса патологического процесса [3, 4].
Системные факторы, способствующие развитию имплантат-ассоциированного воспаления, следующие: перенесенные ранее инфекции, предшествующие хирургические вмешательства на сегменте конечности, избыточная масса тела и ожирение, неконтролируемый сахарный диабет, курение и злоупотребление алкоголем, наркомания и ВИЧ-инфекция, заболевания печени в стадии обострения. Локальными факторами, вызывающими воспалительный процесс, являются ранняя асептическая нестабильность эндопротеза, обусловленная повышением резорбции костной ткани в результате нарушения клеточного взаимодействия остеобластов и остеокластов, а также воздействие частиц износа металлов (кобальт, хром, титан, ванадий), высвобождаемых парами трения в перипротезное пространство и оказывающих, с одной стороны, ингибирующее влияние на лимфоциты, а с другой — активирующее воздействие на макрофаги, антигенпредставляющие клетки и стимулирование остеолиза.
Системные и локальные факторы вызывают развитие относительной иммунологической недостаточности и активацию инфекционного процесса. Возбудителями имплантат-ассоциированного воспаления являются условно патогенные микроорганизмы, а именно стафилококки, стрептококки, энтерококки, энтеробактерии, псевдомонады, анаэробы, грибки, микобактерии, которые колонизируют абиотические и биотические поверхности за счет раздражения рецепторов клеток окружающих тканей, химических и электромагнитных свойств пар трения, а также создания иммуноинкомпетентной фиброинфломмаци-онной зоны. Взаимодействие окружающих мягких тканей и имплантированного эндопротеза приводит к появлению иммунной реакции, результатом которой является образование рецепторов и лигандов, связывающих вместе чужеродный металлоагент и микроорганизм, а также синтез гликопептида, образующего уникальную экосистему на границе «живая ткань» — инородное тело. Растущая численность микроорганизмов и их усиливающаяся вирулентность, недостаточность неспецифических механизмов резистентности, в том числе фагоцитоза, комплемента, пропердина и других, приводят к клинической мани-
фестации имплантат-ассоциированного воспаления [5, 6].
Недостаточно изученной остается роль маркеров гуморального иммунитета и метаболизма костной ткани в реализации клеточно-молекулярных механизмов имплантат-ассоциированного воспаления, что делает исследование актуальным.
Цель: изучить особенности патогенеза имплан-тат-ассоциированного воспаления после первичного эндопротезирования коленного сустава на основе динамических изменений маркеров гуморального иммунитета и метаболизма костной ткани.
Материал и методы . Проведен проспективный анализ результатов лечения 110 пациентов обоего пола, находящихся на лечении в НИИТОН СГМУ им. В. И. Разумовского Минздрава России в период с 2015 по 2017 г, средний возраст которых составил 45±13,5 года. Основную группу исследования составили 50 больных с параимплантарным воспалением, развившимся у них в сроки от 4 недель до 12 месяцев после первичной имплантации эндопротеза коленного сустава (хроническая перипротезная инфекция со зрелой биопленкой). В первую группу сравнения вошли 30 больных с остеолизом и асептической нестабильностью компонентов эндопротеза коленного сустава, развившимися в сроки до 12 месяцев после первичной имплантации. Во второй группе сравнения находились также 30 больных, у которых после первичной имплантации эндопротеза коленного сустава в сроки до 12 месяцев не отмечено послеоперационных осложнений. Контрольную группу составили 30 условно здоровых доноров сыворотки крови. Всем обследуемым больным основной группы, первой и второй групп сравнения до операции, через 1, 6 и 12 месяцев после операции методом иммунофер-ментного анализа в соответствии с инструкциями к наборам определяли содержание в сыворотке крови маркеров гуморального иммунитета (циркулирующие иммунные комплексы, связывающие C3d и содержащие IgG, триггерный рецептор миелоидных клеток) и метаболизма костной ткани (фактор некроза опухоли α, интерлейкин-1β, костный изофермент щелочной фосфатазы). В контрольной группе пациентов указанные параметры определяли однократно.
Статистическую обработку данных осуществляли с помощью пакета программ IBM SPSS 20 Statistics. Большинство полученных данных не соответствовали закону нормального распределения, по этой причине для сравнения средних значений использовали непараметрический U-критерий Манна — Уитни. Рассчитывали показатель достоверности р, значения которого считали статистически достоверными при р<0,05.
Результаты . Изучение у больных основной группы уровней циркулирующих иммунных комплексов, связывающих C3d и содержащих IgG, выявило их увеличение по сравнению с контрольным значением через 1 месяц в 1,33 раза (р1=0,00018), через 6 месяцев в 2,09 раза (р1=0,00015) и через 12 месяцев в 3,74 раза (р1=0,00015). Кроме того, происходило увеличение содержания исследуемого показателя по сравнению с каждым предыдущим периодом наблюдения: через 1 месяц в 1,35 раза (р2=0,00018), через 6 месяцев в 1,57 раза (р3=0,00044) и через 12 месяцев в 1,78 раза (р4=0,00024).
Динамика изменений концентраций триггерных рецепторов миелоидных клеток характеризовалась их увеличением во все сроки наблюдения: по сравнению с контролем в 1,41 раза (р1=0,00088) до опе-
Таблица 1
Динамика изменений показателей гуморального иммунитета и метаболизма костной ткани у больных основной группы
|
Показатель |
Контроль |
До операции |
После операции |
||
|
через 1 месяц |
через 6 месяцев |
через 12 месяцев |
|||
|
Циркулирующие иммун- |
0,63 |
0,62 |
0,84 |
1,32 |
2,36 |
|
ные комплексы, связыва- |
(0,62; 0,65) |
(0,62; 0,65) |
(0,77; 0,91) |
(1,08; 1,56) |
(1,98; 3,34) |
|
ющие C3d и содержащие |
р1=0,733 |
р =0,00018 |
р =0,00015 |
р =0,00015 |
|
|
IgG, мкг эквив/мл |
р12=0,00018 |
р13=0,00044 |
р14=0,00024 |
||
|
Триггерный рецептор мие- |
40,89 |
57,66 |
76,45 |
90,77 |
104,53 |
|
лоидных клеток, пг/мл |
(38,73; 42,89) |
(49,34; 65,22) |
(60,67; |
(80,34; |
(92,34; |
|
р1=0,00088 |
82,79) |
99,88) |
115,88) |
||
|
р =0,00015 |
р =0,00023 |
р =0,00015 |
|||
|
р12=0,0051 |
р13=0,0101 |
р14=0,0233 |
|||
|
Фактор некроза опухоли |
1,45 |
6,06 |
8,67 |
10,34 |
8,38 |
|
α, пг/мл |
(1,28; |
(5,76; |
(7,91; |
(9,99; |
(8,17; |
|
1,56) |
6,33) |
9,00) |
10,77) |
8,96) |
|
|
р1=0,00015 |
р =0,00015 |
р =0,00015 |
р =0,00015 |
||
|
р12=0,00015 |
р13=0,00650 |
р14=0,00015 |
|||
|
Интерлейкин-1β, пг/мл |
5,42 |
7,83 |
9,14 |
10,67 |
8,59 |
|
(4,86; |
(7,18; |
(8,56; |
(9,67; |
(8,26; |
|
|
6,22) |
8,33) |
9,66) |
11,32) |
9,00) |
|
|
р1=0,00015 |
р =0,00015 |
р =0,00015 |
р =0,00015 |
||
|
р12=0,00458 |
р13=0,00579 |
р14=0,00458 |
|||
|
Костный изофермент |
22,21 |
47,05 |
71,34 |
94,94 |
110,81 |
|
щелочной фосфатазы, Е/л |
(20,56; |
(40,45 |
(64,77; |
(89,76; |
(104,57; 117,68) |
|
24,78) |
54,88) |
77,62) |
98,54) |
р =0,00015 |
|
|
р =0,00028 |
р =0,00015 |
р =0,00015 |
р1=0,00050 |
||
|
р1=0,00028 |
р1=0,00015 |
||||
Список литературы Роль маркеров гуморального иммунитета и метаболизма костной ткани в патогенезе параимплантарного воспаления после первичного эндопротезирования коленного сустава
- Мамонова И. A., Гладкова E.B., Ульянов В.Ю. и др. Особенности состояния клеточного звена иммунитета до и после эндопротезирования крупных суставов. Саратовский научно-медицинский журнал 2016; 12(2): 182-185
- Шпиняк С. П., Барабаш А. П., Лясникова А. В. Применение спейсеров в лечении инфекционных осложнений тотального эндопротезирования коленного сустава. Современные проблемы науки и образования 2015; (5): 3
- Норкин И.А., Шпиняк С. П., Гиркало М. В., Барабаш А. П. Исходы хирургического лечения инфекционных осложнений тотального эндопротезирования крупных суставов. Вестник травматологии и ортопедии им. Н. Н. Приорова 2014; (3): 67-71
- Слободской А. Б., Осинцев E. Ю., Лежнев А. Г. Осложнения после эндопротезирования тазобедренного сустава. Вестник травматологии и ортопедии им. Н. Н. Приорова 2011; (3): 59-63
- Ахтямов И.Ф., Кузьмин И. И. Ошибки и осложнения эндопротезирования тазобедренного сустава. Казань: Центр оперативной печати, 2006; 328 с.
- Osmon DS, Berbari EF, BerendtAR. Diagnosis and Management of Prosthetic Joint Infection: Clinical Practice Guidelines by the Infectious Diseases Society of America. Clinical Infectious Diseases 2013; 56(1): 1-25
- Kubista B, Hartzler RU. Reinfection after two-stage revision for periprosthetic infection of total knee arthroplasty. Int Or-thop 2011; 36: 65-71
- Antoci VJr, Adams CS, Hickok NJ. Vancomycin bound to Ti rods reduces periprosthetic infection: preliminary study. Clin Orthop Relat Res 2007; 461: 88-95
- Прохоренко B.M., Павлов В. В. Инфекционные осложнения при эндопротезировании тазобедренного сустава: Новосибирск: Наука, 2010; 179 с.
