МЕТАЛИ В ОРГАНІЗМІ ХВОРИХ НА ГОНАРТРОЗ, ЩО містяться в ендоПРОТЕЗах КОЛІННИХ СУГЛОБІВСиняченко О.В., Сокрут Н.В., Ермолаева М.В., Климовицкий Ф.В. Резюме. Актуальність. Гонартроз — одне з найчастіших захворювань ревматологічного й ортопедичного профілю, яке завдає відчутного медико-соціального збитку хворим людям та суспільству в цілому. Гонартроз супроводжується мікроелементозом, перебіг якого відбувається з порушенням в організмі рівнів багатьох есенціальних і токсичних металів. Після ендопротезування колінних суглобів в організмі хворих змінюється вміст таких металів, як Co, Cr, Ti тощо, здатних визначати «виживаність» трансплантатів протезів і подальший перебіг гонартрозу. Мета і завдання дослідження — визначити у крові хворих на гонартроз рівень металів, що входять до складу ендопротезів колінних суглобів (Al, Co, Cr, Fe, Mo, Ni, Ti, V), зіставивши показники з концентраціями цих мікроелементів у волоссі, оцінити клініко-патогенетичну значущість цього мікроелементозу при різних варіантах перебігу захворювання. Об’єкт і методи. Обстежено 87 хворих на гонартроз (з них 45% чоловіків і 55% жінок, середній вік — 53 роки). І, ІІ і ІІІ стадію хвороби відповідно встановлено у 28; 41 і 31% спостережень, поліартроз відзначали у 53% випадків, остеохондроз хребта — у 92%, спондилоартроз дуговідростчатих зчленувань — у 71%, клінічно маніфестний синовіт (гоніт) — у 67%. Для дослідження показників металів в організмі використовували атомно-абсорбційний спектрометр «SolAAr-Mk2-MOZe» з електрографітовим атомізатором (Велика Британія). Результати. Мікроелементоз у крові хворих на гонартроз спостерігається у 41% випадків, тоді як у волоссі — у 23%, який супроводжується підвищенням рівнів Ti та V в сироватці крові на тлі зниження концентрації Fe, що відповідно відзначається у 40; 44 і 43% обстежених, а у волоссі зміни металів стосуються підвищення вмісту Al, Fe та Ti при зниженні параметрів Co, Cr та Mo у 46; 100; 22; 12; 29 і 45% спостережень. Це залежить від рентгенологічної стадії захворювання, наявності синовіту, поширеності й тяжкості перебігу суглобового синдрому. Мікроелементоз бере участь у патогенезі уражень менісків, бурситу, трабекулярного набряку в надколінку, формуванні остеофітозу, остеокістозу та інтраартикулярних тіл Штайди, взаємопов’язаний з остеопорозом (Al, Co, Cr, Ni), а значення Cr, Ti і V в різних об’єктах дослідження (кров, волосся) корелюють між собою, мають прогностичну значущість. Висновки. Перебіг гонартрозу відбувається зі зміною рівнів у крові та волоссі металів (Al, Co, Cr, Fe, Mo, Ti, V), які містяться в ендопротезах колінних зчленувань, що залежить від клінічного перебігу захворювання, визначає патогенетичні побудови артикулярних дегенеративно-запальних уражень і диктує необхідність дослідження стану мікроелементозу в організмі хворих у процесі динамічного спостереження після ендопротезування суглобів. Резюме. Актуальность. Гонартроз — одно из наиболее частых заболеваний ревматологического и ортопедического профиля, которое наносит ощутимый медико-социальный ущерб больным людям и обществу в целом. Гонартроз сопровождается микроэлементозом, протекающим с нарушением в организме уровней многих эссенциальных и токсичных металлов. После эндопротезирования коленных суставов в организме больных изменяется содержание таких металлов, как Co, Cr, Ti и другие, которые способны определять «выживаемость» трансплантатов протезов и дальнейшее течение гонартроза. Цель и задачи исследования — определить в крови больных гонартрозом уровень металлов, входящих в состав эндопротезов коленных суставов (Al, Co, Cr, Fe, Mo, Ni, Ti, V), сопоставив показатели с концентрациями этих микроэлементов в волосах, оценить клинико-патогенетическую значимость данного микроэлементоза при разных вариантах течения заболевания. Объект и методы. Обследованы 87 больных гонартрозом (из них 45% мужчин и 55% женщин, средний возраст — 53 года). І, ІІ и ІІІ стадии болезни соответственно установлены в 28; 41 и 31% наблюдений, полиартроз отмечали в 53% случаев, остеохондроз позвоночника — в 92%, спондилоартроз дугоотростчатых сочленений — в 71%, клинически манифестный синовит (гонит) — в 67%. Для исследования показателей металлов в организме использовали атомно-абсорбционный спектрометр «SolAAr-Mk2-MOZe» с электрографитовым атомизатором (Великобритания). Результаты. Микроэлементоз в крови больных гонартрозом наблюдается в 41% случаев, тогда как в волосах — в 23%, который сопровождается повышением уровней Ti и V в сыворотке крови на фоне снижения концентрации Fe, что соответственно отмечается у 40; 44 и 43% обследованных, а в волосах изменения металлов касаются повышения содержания Al, Fe и Ti при уменьшении параметров Co, Cr и Mo в 46; 100; 22; 12; 29 и 45% наблюдений. Это зависит от рентгенологической стадии заболевания, наличия синовита, распространенности и тяжести течения суставного синдрома. Микроэлементоз участвует в патогенезе повреждений менисков, бурсита, трабекулярного отека в надколеннике, формировании остеофитоза, остеокистоза и интраартикулярных тел Штайди, взаимосвязан с остеопорозом (Al, Co, Cr, Ni), а значения Cr, Ti и V в разных объектах исследования (кровь, волосы) коррелируют между собой, имеют прогностическую значимость. Выводы. Гонартроз протекает с изменением уровней в крови и волосах металлов (Al, Co, Cr, Fe, Mo, Ti, V), содержащихся в эндопротезах коленных сочленений, что зависит от клинического течения заболевания, определяет патогенетические построения артикулярных дегенеративно-воспалительных поражений и диктует необходимость исследования состояния микроэлементоза в организме больных в процессе динамического наблюдения после эндопротезирования суставов.
АктуальностьГонартроз — одно из наиболее частых заболеваний ревматологического и ортопедического профиля (Lamberg E.M. et al., 2016; Leung Y.Y. et al., 2017; Nelson A.E. et al., 2017), которое наносит ощутимый медико-социальный ущерб больным людям и обществу в целом (Malzahn J., 2014; Vina E.R., Kwoh C.K., 2017). Манифестный гонартроз отмечают у 9% взрослых людей (Plotnikoff R. et al., 2015), а при специальных исследованиях диагностируют в 5 раз чаще (McQueen P. et al., 2017). Гонартроз и другие дегенеративно-воспалительные болезни суставов сопровождаются микроэлементозом с нарушением в организме уровней Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn и других металлов (Colotti G. et al., 2013). В артикулярном хряще повышается содержание Cu, а уровни в кости Mo, Ni, Pb и Zn либо не изменяются, либо снижаются (Kubaszewski L. et al., 2014). Отметим, что течение гонартроза у каждого десятого больного происходит с кобальтовым микроэлементозом (Matharu G.S. et al., 2015). Кроме того, зачастую выявляют повышенные уровни в крови Ni, нередко вызывающего аллергические реакции на данный металл (Hofer J.K., Ezzet K.A., 2014; Stejskal V. et al., 2015). Для эндопротезирования коленных суставов обычно используют искусственные сочленения, содержащие Co, Cr, Mo, Ti, V и другие металлы (Weber P. et al., 2017). H.A. Kazi и соавторы (2013) установили, что после двух лет существования в организме больных гонартрозом таких эндопротезов только уровень V в крови не меняется, тогда как концентрации остальных микроэлементов значительно возрастают. J. Lützner и соавторы (2013) в случаях эндопротезирования коленного сустава по поводу гонартроза не выявили повышения в крови показателей Co, Cr, Mo и Ni, входящих в состав сплава использованных протезов. J. Czekaj и соавторы (2016) считают, что кобальто-хромовые эндопротезы способны вызывать синдром эндогенной интоксикации. J. Steinberg и соавторы (2017) установили, что неблагоприятное течение гонартроза после эндопротезирования суставов искусственными сочленениями, содержащими кобальто-хромовый сплав, сопровождается повышением в крови уровней и Со, и Cr. По мнению I.A. Malek и соавторов (2015), все-таки диагностическая и прогностическая значимость уровней Со и Cr в крови до эндопротезирования малоинформативна, поскольку имеет место весьма значительная изменчивость показателей этих металлов при гонартрозе, хотя подобные исследования требуют своего продолжения. В свою очередь, J.C. Hill и соавторы (2015), а также M. Kiran, P.J. Boscainos (2015) придерживаются иного мнения, а параметры кобальт- и хромемии предлагаются в качестве критериев мониторинга больных после Co-Cr-эндопротезирования суставов. Цель и задачи данного исследования — определить в крови и волосах больных гонартрозом уровень металлов, входящих в состав эндопротезов коленных суставов (Al, Co, Cr, Fe, Mo, Ni, Ti, V), сопоставив показатели с концентрациями этих микроэлементов в разных объектах исследования; оценить клинико-патогенетическую значимость данного микроэлементоза при разных вариантах течения заболевания. объкт и методы исследованияПод наблюдением находились 87 больных гонартрозом в возрасте от 32 до 76 лет (в среднем — 53±1,0 года), среди которых было 44,8% мужчин и 55,2% женщин. В 35,6% наблюдений диагностирован коксартроз, а полиартроз выявлен в 52,9% случаев, при этом суставной счет составил 5±0,4 а.е. 1-я, 2-я и 3-я стадии гонартроза имели место соответственно у 27,6; 41,4 и 31,0% больных, манифестный синовит при сонографии коленных суставов отмечен у 66,7%. Остеохондроз позвоночника диагностирован у 92,0% пациентов, спондилоартроз дугоотростчатых сочленений — у 71,3%, системный остеопороз — у 16,1%. По данным рентгенографии, сонографии и магнитно-резонансной томографии коленных суставов установлены (в убывающем порядке) сужение артикулярных щелей в 98,9% наблюдений, субхондральный склероз — в 78,2%, остеофитоз — в 77,0%, бурсит — в 64,4%, дегенеративные изменения менисков — в 60,0%, повреждения задних рогов медиального мениска — в 48,3%, интраартикулярные хондромные тела — в 44,8%, лигаментоз — в 41,4%, остеокистоз — в 31,0%, остеоузуры — в 30,0%, трабекулярный отек бедренной кости — в 27,6%, большеберцовой — в 25,3%, внутрисуставные тела Штайди — в 24,1%, эпифизарный остеопороз — в 23,0%, кисты Бейкера, изменения сухожилия подколенной мышцы и переднего рога латерального мениска — соответственно в 21,8%, трабекулярный отек надколенника — в 20,7%, внутрисуставные тела Гоффа — в 12,7%, перилигаментит — в 11,5%, повреждения передней крестообразной связки — в 9,2%, медиальной коллатеральной — в 5,8%, изменения надколенника — в 2,3%. Пациентам выполняли рентгенологическое (аппарат «Multix-Compact-Siеmens», Германия) и ультразвуковое (сонограф «Envisor-Philips», Нидерланды) исследование суставов, двухэнергетическую рентгеновскую остеоденситометрию проксимального отдела бедренной кости (аппарат «QDR-4500-Delphi-Hologic», США) и магнитно-резонансную томографию коленных суставов (томограф «Signa-Excite-HD», Германия). Подсчитывали индекс тяжести гонартроза (GWI) по формуле: где S — стадия заболевания, S — сумма клинико-инструментальных признаков гонартроза, D — длительность его клинической манифестации. В крови и волосах изучали концентрации тех металлов, которые входят в состав используемых суставных эндопротезов — Al, Co, Cr, Fe, Mo, Ni, Ti, V. Применяли атомно-абсорбционный спектрометр «SolAAr-Mk2-MOZe» с электрографитовым атомизатором (Великобритания). В качестве контроля обследованы 44 практически здоровых человека в возрасте от 19 до 62 лет, среди которых — 17 мужчин и 27 женщин. Статистическая обработка полученных результатов исследований проведена с помощью компьютерного вариационного непараметрического корреляционного, регрессионного, одно- (ANOVA) и многофакторного (ANOVA/MANOVA) дисперсионного анализа (программы «Microsoft Excel» и «Statistica-Stat-Soft», США). Оценивали средние значения (M), их стандартные отклонения (SD) и ошибки (SE), коэффициенты параметрической корреляции Пирсона и непараметрической Кендалла, критерии дисперсии Брауна — Форсайта, Уилкоксона — Рао, Стьюдента и достоверность статистических показателей. Определяли степень микроэлементоза (нарушений микроэлементного состава) в крови (W) и волосах (Y). При этом концентрацию каждого металла у конкретного больного, равную <М+SD здоровых, определяли как неизмененную в 0 баллов, показатель от M+SD до M+2SD — как минимально измененную в 1 балл, от М+2SD до М+3SD — как умеренно измененную в 2 балла, >M+3SD — как значительно измененную в 3 балла. Микроэлементоз для каждого металла устанавливали при ³1 балла (³M+SD). W и Y были суммой баллов изменений того или иного металла (микроэлемента) соответственно в крови и волосах, а интегральную степень нарушений метаболизма металлов в организме (Q) подсчитывали по формуле: Q = W • Y. Результаты исследованияУ больных гонартрозом уровень в крови Al составил (M±SD±SE) 3,9±1,43±0,15 мкг/л, Co — 9,8±5,68±0,61 мкг/л, Cr — 1,3±0,49±0,05 нг/л, Fe — 426,3±33,33±3,57 мг/л, Mo — 1,7±0,69±0,08 мкг/л, Ni — 4,5±2,11±0,23 мкг/л, Ti — 2,2±0,53±0,06 мкг/л, V — 1,8±0,78±0,08 мкг/л. Показатели металлов в волосах оказались следующими: концентрация Al — 2,7±0,87±0,09 мкг/г, Co — 14,0±7,91±0,85 нг/г, Cr — 33,6±17,97±1,93 нг/г, Fe — 10,3±4,19±0,45 мкг/г, Mo — 1,6±0,34±0,04 мкг/г, Ni — 3,7±1,81±0,19 мкг/г, Ti — 2,3±0,48±0,05 мкг/г, V — 128,4±112,93±12,11 нг/г. По сравнению со здоровыми людьми (рис. 1 и 2) установлено достоверное повышение в крови (на 29%) концентрации V и на 10% — Ti при снижении на 4% содержания Fe, что <M±SD> соответственно выявлено у 43,7; 40,2 и 42,5% обследованных больных (рис. 3). При этом гонартроз протекает с достоверным повышением (на 23%) в волосах содержания Al, на 10% Ti и в 6,1 раза Fe, а уровень Со снижается на 23%, Cr — на 22% и Мо — на 16%. Изменения показателей в волосах Fe, Al, Mo, Cr, Ti и Co соответственно выявлены у 100; 46; 45; 29; 22 и 12% обследованных больных. В целом микроэлементоз металлов (³1 балла) в крови больных гонартрозом отмечен в 41,4% случаев, а в волосах — в 23,0%. Рис. 1.
Различия показателей металлов в крови больных гонартрозом и параметров у здоровых людей, которые приняты за 100%
Рис. 2.
Различия показателей металлов в волосах больных гонартрозом и параметров у здоровых людей, которые приняты за 100%
Рис. 3.
Частота отклонений (%) показателей металлов в крови больных гонартрозом от аналогичных параметров у здоровых людей (<M±SD>)
Рис. 4.
Частота отклонений (%) показателей металлов в волосах больных гонартрозом от аналогичных параметров у здоровых людей (<M±SD>)
При гонартрозе отмечены прямые корреляционные связи Пирсона показателя ферремии с уровнями в крови Сr и V, а последнего, кроме того, с содержанием в сыворотке крови Ti. Установлена прямая корреляционная связь между параметрами в волосах Ni↔Ti, а обратная — Co↔Mo и Cr↔V. Мы выполнили сопоставления между уровнем отдельных металлов в волосах и крови больных гонартрозом. Установлено, что прямо коррелируют между собой в разных объектах исследования такие микроэлементы, как Cr, Ti и V. Кроме того, содержание Cr в волосах имеет обратные соотношения с концентрациями в крови Al и V, Al — позитивные корреляции c Ti и V, Ni — c Co и Ti, V — c Al. ОбсуждениеНеобходимо отметить, что при воспалительных заболеваниях суставов уровень Fe в сыворотке крови существенно колеблется, соотносится с активностью патологического процесса и уровнем провоспалительных цитокинов в крови (Glossop J.R. et al., 2015). Указанные изменения во многом связаны с нарушениями рецепции трансферринa-ферритинa (Margetic S. et al., 2005). Показатели Fe были исследованы в плазме крови и суставной жидкости больных гонартрозом (Yazar М. et al., 2005), при этом развитие синовита и прогрессирование дегенеративных повреждений хряща сопровождалось накоплением этого металла в артикулярном выпоте, что коррелировало с изменением активности в синовии провоспалительных цитокинов. В экспериментах на животных с моделью остеоартроза показано, что внутрисуставное введение цитратного Fe вызывает в артикулярной полости продукцию туморнекротического фактора-α (Poljak-Blazi M. et al., 2013). По данным J.F. Telfer и J.H. Brock (2004), аккумуляция в синовиальной среде суставов Fe ведет к изменению активности фибробластов, макрофагов и лимфоцитов, вызывая деструктивные изменения хряща. Анализ ANOVA/MANOVA продемонстрировал влияние на состав металлов в крови рентгенологической стадии гонартроза, наличия манифестного синовита и параметра GWI. На уровень Ti в крови оказывают влияние стадия болезни, суставной счет, наличие синовита и остеохондроза позвоночника, с распространенностью суставного синдрома также связаны показатели Со, а с остеопорозом — Al, о чем свидетельствует дисперсионный анализ Брауна — Форсайта. Стадия гонартроза прямо коррелирует с параметрами Со, Мо и Ті, с распространенностью суставного синдрома — только Со и Ті, а показатель минеральной плотности кости — c содержанием Cr. Интегральное состояние микроэлементного состава металлов в волосах больных гонартрозом зависит от GWI, наличия манифестного синовита и системного остеопороза, что отражает выполненный многофакторный анализ Уилкоксона — Рао. По данным однофакторного анализа Брауна — Форсайта возраст больных влияет на содержание Al, Co, Cr, Fe и V, при этом по результатам корреляционного анализа с возрастом пациентов возрастают в волосах уровни Мо и V, но снижается концентрация Сr. Рентгенологическая стадия гонартроза оказывает воздействие на содержание в волосах Al, Co и Ti, а с остеохондрозом позвоночника дисперсионно связан только уровень Al. Показатель последнего обратно коррелирует с минеральной плотностью кости. С учетом выполненного вариационного, дисперсионного и корреляционного анализа сделаны заключения, имеющие практическую направленность: показатели в крови Ti >2,7 мкг/л и Со >16 мкг/л (>M+SD больных) являются прогнознегативными признаками в отношении тяжести течения гонартроза, Cr <0,8 (<M-SD) — в отношении развития остеопороза. В этой связи целесообразно привести некоторые комментарии. Титано-кобальтовые суставные эндопротезы широко используются в ортопедической практике для лечения больных гонартрозом. Примеси в имплантатах Ti оказывают стимулирующее действие на повышение содержания в крови Co и Cr (Grubl A. et al., 2006; Savarino L. et al., 2016). Титано-кобальтовые искусственные сочленения способствуют повышению в организме маркеров системного воспалительного процесса (Kovacik M.W. et al., 2010). В содержащих Со протезах этот металл изменяет местную активность в параартикулярных тканях моноцитов/макрофагов с последующей гиперпродукцией провоспалительного интерлейкина-6 и туморнекротического фактора-α (Chen F. et al., 2017). При двустороннем протезировании суставов показатели Со и Cr в крови выше, чем при одностороннем, а спустя 6 лет после операции результаты лечения обратно связаны с параметром хромемии (Hussey D.K. et al., 2016). Отмечено, что повышение продукции в организме Со и Cr, индуцированной кобальто-хромовыми протезами, способно вызывать вокруг такого металлического эндотрансплантата формирование воспалительного псевдоопухолевого процесса, что через 5–8 лет после операции наблюдается у 9–10% больных (Koper M.С. et al., 2016). Следующим этапом нашей работы стала оценка влияния металлов на патогенетические построения гонартроза. Содержание в крови Al влияет на параметры GWI и суставного счета, на развитие синовита и формирование остеопороза. Выраженность гонартроза тесно связана с уровнями Fe, Mo, Ni, Ti и V, распространенность суставного синдрома — только с Ti и V, воспаление суставной мембраны — с Ti и Cr. Показатель GWI имеет прямые корреляции Пирсона (рис. 5 и 6) с содержанием в крови Al, Mo и Ni. При этом на показатель GWI высокодостоверно влияют значения в волосах Al, Fe, Mo и Ti. От накопления в волосах Al, Mo и Ti также зависят параметры суставного счета, развитие синовита тесно связано с содержанием Со, а остеопороза — Fe. C уровнем Ni прямо коррелирует показатель GWI. С учетом результатов выполненного дисперсионного и корреляционного анализа сделано заключение, что в патогенезе гонартроза основное значение придается Al и Ni, причем показатели в крови Ni >7 мкг/л можно считать прогностически неблагоприятным признаком. Рис. 5.
Корреляционно-регрессионные связи показателя GWI с уровнем в крови Al
Рис. 6.
Корреляционно-регрессионные связи показателя GWI с уровнем в крови Ni
Нами отобраны те признаки течения гонартроза, которые соответствовали одновременно достоверным показателям Брауна — Форсайта и Кендалла в дисперсионно-корреляционных связях с отдельными металлами. Оказалось, что от содержания в крови Al зависят изменения переднего латерального рога мениска коленных суставов, от Cr — развитие бурсита, от Mo — формирование остеофитоза, от Ni — остеокистоза, от V — появление интраартикулярных тел Штайди. На интегральные признаки течения гонартроза оказывают воздействие уровни в крови Мо и Ti, что продемонстрировал многофакторный анализ Уилкоксона — Рао. По результатам однофакторного анализа Брауна — Форсайта наличие микроэлементоза Со влияет на развитие синовита, Cr — на распространенность суставного синдрома. С показателем W в большей степени связано развитие у больных гонартрозом остеокистоза и трабекулярного отека в надколеннике, поскольку эти структурные признаки имеют достоверные и дисперсионные, и корреляционные связи с микроэлементозным индексом изученных металлов. Со значениями Y при гонартрозе имеют место прямые дисперсионно-корреляционные связи степени повреждения надколенника и дегенеративных изменений менисков коленных суставов, о чем свидетельствуют выполненные анализы Брауна — Форсайта и Кендалла. Кроме того, существует влияние Y на развитие перилигаментита. C учетом представленных данных, параметры Y >1,1 у.е. (>M+SD больных с гонартрозом) являются факторами риска тяжелых изменений надколенника и менисков. Со степенью интегрального микроэлементоза в волосах и крови (Q) больных гонартрозом прямо связаны трабекулярный отек в надколеннике, его структурные повреждения и развитие лигаментита. Как показывает дисперсионный анализ Брауна — Форсайта, Q оказывает влияние на изменения переднего латерального рога мениска, а непараметрический корреляционный анализ Кендалла демонстрирует прямую взаимосвязь с интраартикулярными телами Штайди и Гоффа. Выводы1. Микроэлементоз металлов, содержащихся в эндопротезах коленных сочленений, в крови больных гонартрозом наблюдается в 41% случаев, а в волосах — в 23%, при этом значения Cr, Ti и V в разных объектах исследования коррелируют между собой и имеют прогностическую значимость. 2. Дисбаланс микроэлементов сопровождается повышением уровней Ti и V в сыворотке крови на фоне снижения концентрации Fe, что соответственно наблюдается у 40; 44 и 43% обследованных, тогда как в волосах изменения металлов касаются повышения содержания Al, Fe и Ti при снижении параметров Co, Cr и Mo соответственно в 46; 100; 22; 12; 29 и 45% наблюдений. 3. Уровень в организме больных гонартрозом микроэлементов-металлов зависит от рентгенологической стадии заболевания, наличия синовита, распространенности и тяжести течения суставного синдрома. 4. Микроэлементоз участвует в патогенетических построениях повреждений менисков, бурсита, трабекулярного отека в надколеннике, формировании остеофитоза, остеокистоза и интраартикулярных тел Штайди, взаимосвязан с остеопорозом (Al, Co, Cr, Ni), что диктует необходимость исследования баланса металлов в организме больных в процессе динамического наблюдения после эндопротезирования суставов. Список использованной литературы
Адрес для переписки: No Comments » Додати свій |
||
Leave a comment