Влияние низкомолекулярных неколлагеновых белков костной ткани с инсулиноподобными свойствами на содержание компонентов протеогликанов в сыворотке крови собак в динамике при заживлении переломов вертлужной впадины

Известно, что матрикс костной ткани содержит низкомолекулярные полипептиды неколлагеновой природы [1, 2]. Показана потенциальная возможность использования нанокомпонентов костного матрикса для регуляции остео- и хондрогенеза [6, 9, 10]. Вместе с тем, в научной литературе отсутствуют сведения о применении подобных препаратов с целью лечения внутрисуставных повреждений. В качестве оценочных критериев течения патологического процесса при скелетной травме в лабораторной диагностике используется определенный набор биохимических тестов, среди которых особое место занимают определение содержания компонентов протеогликанов (ПГ) [3]. Качественные изменения в молекулах протеогликанов (ПГ) наступают значительно раньше, чем воз- никает болевой синдром [5, 7]. Продукты тканевого метаболизма ПГ находятся в динамическом равновесии с их содержанием в сыворотке крови. Поэтому изучение компонентов-маркеров гликозаминогликанов (глюкуроновые кислоты и др.), входящих в состав протеогликанов и сиаловых кислот, в состав сиалопротеидов, принимающих участие в образовании агрегата протеогликана (ПГ), в сыворотке крови является важным критерием в диагностике и прогнозировании течения патологического процесса.

Цель работы – оценить влияние низкомолекулярных неколлагеновых белков костной ткани с инсулиноподобными свойствами на содержание компонентов протеогликанов в сыворотке крови при заживлении перелома вертлужной впадины.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Эксперимент выполнен на 16 беспородных собаках обоего пола в возрасте от одного года до четырех лет. Содержание и эвтаназию животных проводили в соответствии с требова- ниями Министерства здравоохранения РФ к работе экспериментально-биологических клиник. В условиях операционной проведено моделирование центрального перелома вертлужной впадины с последующей фиксацией тазобедренного сустава аппаратом внешней фиксации оригинальной конструкции. В первой группе животных (I, n=6) на седьмые сутки после операции внутриартикулярно (заявка на изобретение №2008152874) вводили препарат низкомолекулярной белковой фракции (ПНБФ) Мв≈5 Кд, выделенный из костной ткани сельскохозяйственных животных и обладающий инсулиноподобными свойствами. Во второй группе (II, n=6) тот же препарат вводили перорально. В третьей группе сравнения (III, n=6) препарат не применяли.

Животных выводили из эксперимента на 14 и 42 сутки после операции. Кровь для биохими- ческих исследований забирали до операции и еженедельно в послеоперационном периоде. Исследование органических компонентов сыворотки крови включало определение концентрации глюкуроновых кислот [8], сиаловых кислот [11], сульфатов [4]. На основе полученных данных рассчитывали соотношение S/ГУК (сульфа-ты/уроновые кислоты), характеризующее степень сульфатирования гликозаминогликанов (ГАГ).

Статистическую обработку результатов проводили с использованием компьютерной программы «Atte Stat» (И.П. Гайдышев, 2003). Достоверность различий между группами проверяли с помощью непараметрического критерия U (критерий Вилкоксона-Манна-Уитни). Различия между группами наблюдений считались статистически значимыми при Рu<0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Проведенное изучение содержания глюкуроновых, сиаловых кислот и сульфатов выявило достоверные отличия значений этих показателей от аналогичных в сыворотке крови собак контрольной группы (РU 0,05).

В первой группе (внутриартикулярное введение препарата) уровень сульфатов на 35-е и 42-е сутки эксперимента был достоверно выше данных контрольной группы. Концентрация сульфатов возросла в 5 раз по сравнению с данными контрольной группы (1,55±0,03 ммоль/л) и в 3 раза по сравнению с дооперационными значениями (2,9±40,13).

Во второй группе (пероральное введение препарата) уровень сульфатов на 42-е сутки эксперимента составил 2,61±0,09 ммоль/л, что в 1,7 раза выше данных контрольной группы (1,55±0,03 ммоль/л) и достоверно не отличается от дооперационных значений (2,94±0,13 ммоль/л) (рис. 1).

Рис. 1. Динамика изменения уровня сульфатов в сыворотке крови собак после перорального и внутриар-тикулярного введения препарата с инсулиноподобными свойствами, ммоль/л (* уровень значимости различий по сравнению с данными контрольной группы по U-критерию Вилкоксона-Манна-Уитни при Рu<0,05)

Содержание ГУК (внутриартикулярное введение) было достоверно выше данных контрольной группы на 21-е, 35-е и 42-е сутки после операции (рис. 2). Максимальный уровень ГУК был достигнут на 42-е сутки эксперимента и составил 4,97±0,12 ммоль/л, что на 26,5 % выше значений контрольной группы (3,93±0,12 ммоль/л).

В группе с пероральным введением препарата концентрация уроновых кислот в отличие от данных контрольной группы в ходе исследования достоверно снижалась. Минимальное значение наблюдали на 42-е сутки эксперимента 2,15±0,13 ммоль/л, что в 1,8 раза ниже данных контрольной группы (рис. 2).

а внутри артику л ярное введение

Рис. 2. Динамика изменения концентрации уроновых кислот в сыворотке крови собак после перорального и внутриартикулярного введения препарата с инсулиноподобными свойствами, ммоль/л (* уровень значимости различий по сравнению с данными контрольной группы по U-критерию Вилкоксона-Манна-Уитни при Рu<0,05)

Внутриактикулярное введение препарата способствовало достоверному повышению концентрации уроновых кислот в сыворотке крови в 1,6 раза (42-е сутки) от уровня дооперацион- ных значений.

В группе с пероральным введением препарата концентрация уроновых кислот в течение первого месяца была в пределах дооперацион-ных значений, а начиная с 35-х суток достоверно снижалась.

Определение содержания сиаловых кислот (СК) в сыворотке крови используется в качестве маркера активности воспалительного процесса.

В группе с внутриартикулярным введением препарата концентрация сиаловых кислот была достоверно ниже данных контрольной группы на 35 и 42-е сутки эксперимента (рис. 3).

• □ внутриартикулярное введнеие

• □пероральноевведение л контрольная группа

4,5 л---------------------------------------------------------------

д/о 7 сутки 14 сутки 21 сутки 28 сутки 35 сутки 42 сутки Срок эксперимента, сутки

Рис. 3. Динамика изменения уровня сиаловых кислот в сыворотке крови собак после перорального и внут-риартикулярного способов введения препарата с инсулиноподобными свойствами, ммоль/л (* - уровень значимости различий по сравнению с данными контрольной группы по U-критерию Вилкоксона-Манна-Уитни при Ри<0,05)

В группе с пероральным введением препарата уровень СК (3,32±0,08 ммоль/л) был достоверно ниже данных контрольной группы (4,17±0,12 ммоль/л) на 35-е сутки после операции.

В исследуемых группах концентрация сиаловых кислот на протяжении всего исследования была достоверно выше дооперационных значений. Это может быть следствием взаимосвязи процессов минерализации суставного хряща у собак и содержанием сиалогликопротеинов. На 42-е сутки в группе с внутриартикулярным введением препарата концентрация СК достоверно не отличалась от дооперационных значений, что косвенно свидетельствовало о снижении воспалительного процесса в области перелома.

Важным показателем при оценке тяжести патологического процесса является соотношение S/ГУК, характеризующее степень сульфатирования ГАГ. В опытных группах отношение S/ГУК было достоверно выше значений контрольной группы на 35 и 42-е сутки эксперимента (рис. 4).

Динамика изменения соотношения S/ГУК в изучаемых группах была не одинаковой. В группе с внутриартикулярным введением пре- парата соотношение S/ГУК повышалось за счет одновременного увеличения в сыворотке крови концентрации сульфатов и уроновых кислот, а в группе с пероральным введением препарата - за счет снижения концентрации уроновых кислот при незначительном изменении концентрации сульфатов. В контрольной серии соотношение S/ГУК снижалось за счет повышения в сыворотке крови концентрации уроновых кислот. Согласно полученным данным, как внутриарти-кулярное, так и пероральное введение препарата способствовало повышению соотношения S/ГУК. Однако механизм действия препарата с инсулиноподобными свойствами при внутриар-тикулярном введении отличается от перорального способа введения, что подтверждается, в данном случае, динамикой изменения концентрации сульфатов и уроновых кислот в сыворотке крови.

□ внутри артикулярное введнеие

Рис. 4. Влияние низкомолекулярных неколлагеновых белков костной ткани на изменение соотношения сульфаты/глюкуроновые кислоты(S/ГУК) при заживлении переломов вертлужной впадины, ед. (* - уровень значимости различий по сравнению с данными контрольной группы по U-критерию Вилкоксона-Манна-Уитни при Ри<0,05)

Исследование концентраций маркеров деградации органического матрикса костной ткани в сыворотке крови собак с переломом вертлужной впадины показало значительное увеличение степени сульфатирования ГАГ, на что указывает повышение отношения сульфа-ты/ГУК почти в 2 раза от дооперационных значений в случае внутриартикулярного введения препарата и в 1,3 в случае перорального введения. Увеличение минеральной серы при внутри-артикулярном введении препарата компенсировалось достоверным, более чем в 3 раза, повышением ГУК.

Таким образом, в опытных группах введение препарата с инсулиноподобными свойствами способствовало повышению содержания соотношения S/ГУК в сыворотке крови, что косвенно свидетельствовало о процессе ремоделирования костной ткани и периоде активной сборки ПГ комплексов в процессе сращения переломов.