Laboratórna diagnostika osteoartritídy

Vo väčšine prípadov, pacienti s osteoartritídou sú v testoch krvi a moču žiadne zmeny, s výnimkou synovitídy s významnou výpotkom, budú môcť dôjsť k zvýšeniu ESR, hypergammaglobulinemia, zvýšenej rýchlosti akútnej fázy - CRP, fibrinogénu., Atď. V Štúdia synoviálnej tekutine významne odlišný od normálne ukazovatele neodhaľujú.

V posledných rokoch prebieha intenzívne vyhľadávanie možných biologických markerov (BM) na degeneráciu a reparáciu kĺbových tkanív (hlavne chrupaviek a kostí). BM by mali odrážať tieto dynamické zmeny, slúžiť ako prediktory prognózy osteoartrózy a ukazovatele účinnosti patogenetickej liečby. Zistenie nových a hlbších štúdií známych biologických markerov nám umožní lepšie pochopiť mechanizmy patogenézy osteoartritídy. Hlavnou úlohou používania biologických markerov chrupavkového metabolizmu je posúdiť chondroprotektívne vlastnosti liekov a monitorovať liečbu liekmi patriacimi do skupiny DMO AD - "modifikácia ochorenia".

Pri osteoartritíde sa patologické zmeny vyskytujú hlavne v kĺbovej chrupke, ako aj v subchondrálnej kosti, synoviálnej membráne a iných mäkkých tkanivách kĺbu. Pretože naša schopnosť priamo vyšetrovať tieto štruktúry je obmedzená, najdôležitejšími zdrojmi zberu biologických markerov sú krv, moč a synoviálna tekutina.

Najpreferovanejšia je vyšetrenie moču, pretože nie je spojená s invazívnymi postupmi. Podľa nášho názoru ideálnym materiálom pre štúdium je denná moč. Analýza vzoriek ranného moču by bolo vhodnejšie však možnosť jeho použitia je založené len na skutočnosti, že práve taký test sa používa na detekciu biologických markerov kostného metabolizmu osteoporózy: je známe, že biologické markery sú predmetom denných rytmov, a vrchol koncentrácie biologických markerov do úvahy kostný metabolizmus nočné hodiny. K dnešnému dňu žiadny zverejnila informácie o denných rytmov biologických mäkkých tkanív markerov chrupavky, takže konečné rozhodnutie o voľbe adekvátnu analýzu moču bude vykonaná po príslušných štúdií.

Krvný test sa vzťahuje na rutinné klinické analýzy. Niektoré biologické markery v krvi určujú dnes napríklad ukazovatele akútnej fázy, iné, možno v blízkej budúcnosti budú zahrnuté do štandardného zoznamu biochemických testov. Pre každý biologický marker je potrebné špecifikovať, v ktorej zložke krvi sa má stanoviť - v plazme alebo sére. Výsledky štúdií naznačujú, že koncentrácia biologických markerov v krvnej plazme sa významne líši od koncentrácie v sére. Zvyčajne sa v sére určujú biologické markery. Podľa V. Rayana a spoluautorov (1998) je koncentrácia biologických markerov v krvi odobratá z žily blízko postihnutého kĺbu a od vzdialenejšej žily odlišná. Tieto údaje naznačujú potrebu štandardizovať odber vzoriek krvi na štúdium biologických markerov.

Súbor LJ Attencia et al (1989), chrupavky synoviálnych kĺbov dospelú osobu je len 10% z celkovej hmotnosti hyalínových chrupavky tela, vrátane medzistavcové platničky. Určenie biologických markerov v krvi a moči teda odráža skôr systémový metabolizmus než lokálne zmeny v kĺbe ovplyvnené osteoartritídou. Synoviálna tekutina je najbližšia patologickému zameraniu pri osteoartritíde a pravdepodobne najpresnejšie odráža procesy, ktoré sa vyskytujú v postihnutom kĺbe. Koncentrácia biologických markerov v synoviálnej tekutine môže byť významne vyššia ako v krvi, a preto je ľahšie určiť. Príklady zahŕňajú epitop agrekanu 846 - v synoviálnej tekutine, je 40 krát väčšia ako v sére, chrupavky oligomérne matricový proteín (Hombach) - 10 krát vyššia ako v krvnom sére. Degradačné produkty v synoviálnej tekutine presnejšie odrážajú katabolické procesy v kĺbovej chrupavke. Odvodnenie molekúl z synoviálnej tekutiny miestnym lymfatickým systémom môže viesť k zníženiu ich veľkosti a dokonca k ich zničeniu.

Napriek invazívnosti techniky prijímania samovodných tekutín spolu s množstvom možných komplikácií je zrejmé, že hodnota určovania biologických markerov v ňom je. Aby ste sa vyhli problémom s takzvaným suchým kĺbom, tesne pred odstránením tekutiny v kĺbe môžete vložiť 20 ml izotonického roztoku chloridu sodného. Bezprostredne po injekcii izotonického roztoku pacient musí vykonať 10-krát flexi-predĺženie končatiny v kĺbe, po ktorom nasleduje rýchla aspirácia zriedenej synoviálnej tekutiny. Podľa EM-JA Thonar (2000) takéto riedenie synovie ovplyvňuje metabolizmus v kĺbovej chrupke. Avšak výsledky štúdie FC Robion a spoluautorov (2001) naznačujú, že opakovaná výplach koňových kolenných kĺbov nespôsobuje významné zmeny metabolizmu chrupavky. Tieto údaje samozrejme vyžadujú potvrdenie. Preto pre každý biologický marker v predklinickom štádiu výskumu u zvierat je potrebné určiť účinok výplachu kĺbu na zmenu jeho koncentrácie.

Ďalším dôležitým bodom je stanovenie biologického markera polčasu rozpadu synoviálnej tekutiny a krvi. Bez takýchto údajov bude interpretácia výsledkov testov zložitá. Polčas rozpadu biologicky účinných látok v krvi je zvyčajne nižší ako v iných kvapalných médiách, a to v dôsledku účinného vylučovania pečene a obličiek. Takže pre každý biologický marker je tiež potrebné určiť cestu eliminácie. Tak, N-propeptid kolagénu typu III vylučovaného pečeni receptorom sprostredkované endocytózy a neglykozylovaným kolagénových fragmentov odvodených prevažne smochoytakzhe, kakosteokaltsin. Naendotelialnyh bunky sínusové pečeňové lobules sú receptory glykosaminoglykánová, kyselina hyalurónová a preto proteoglykánmi sú eliminované v pečeni. Polčas rozpadu kyseliny hyalurónovej v krvi je 2-5 minút. Prítomnosť synovitídy môžu urýchliť klírens biologických príznakov kĺbov, aj keď štúdie na králikoch vykazujú žiadny významný rozdiel v klírens proteoglykánov v prítomnosti a neprítomnosti synovitídy. Preto je potrebné skúmať účinok zápalu na zmeny v koncentrácii biologických markerov v telesných tekutinách.

Obličky selektívne filtrujú biologické markery. To znamená, že glykosaminoglykán nesúci vysoko negatívny náboj, nemôžu prechádzať bazálnej membrány obličiek, vzhľadom k tomu, glykosaminoglykánová, ako je chondroitín-6-sulfátu a chondroitín-4-sulfát, sú stanovené v moči.

Okrem patológie (najmä osteoartrózy) môže byť koncentrácia biologických markerov v telesných tekutinách ovplyvnená viacerými faktormi:

1. Cirkadiánne rytmy boli študované len pre malý počet biologických markerov. Pre markery kostného metabolizmu sú študované. Preto koncentrácia osteokalcín vrchol v noci, a kolagén priečne väzby v dopoludňajších hodinách -. 8 h reumatoidnú artritídu, IL-6 aktivita vrchol tiež tvorili nočných hodinách (asi 2 hodiny), a skôr než osteokalcínu. Tieto údaje majú určitý záujem o zapojenie IL-6 do zápalu a fyziológie kostného tkaniva. TNF naopak nemá cirkadiánne rytmy. Receptory tohto cytokínu však môžu byť podriadené.
2. Peristaltika. Kyselina hyalurónová je syntetizovaná synoviálnymi bunkami (rovnako ako mnoho ďalších buniek) a je potenciálnym markerom synovitídy pri osteoartritíde a reumatoidnej artritíde. Najvyššia koncentrácia hyaluronátu sa však nachádza v lymfatickom systéme čreva. Nie je prekvapujúce, že koncentrácia cirkulujúcej kyseliny hyalurónovej sa po jedle môže zvýšiť. Odber vzoriek krvi na určenie biologických markerov by sa mal uskutočňovať na prázdny žalúdok alebo 3 hodiny po jedle. A vplyv peristaltiky na úroveň biologických markerov v krvi si vyžaduje štúdium.
3. Fyzická aktivita ráno po spánku vedie k zvýšeniu koncentrácie kyseliny hyalurónovej v krvi, MMP-3 a epitopu keratan-sulfátu u zdravých jedincov. Fyzické zaťaženie môže zmeniť koncentráciu niektorých markerov v synoviálnej tekutine aj v sére. Tento nárast je výraznejší u pacientov s reumatoidnou artritídou, navyše koncentrácia biologických markerov koreluje s klinickým stavom týchto pacientov.
4. Choroby pečene a obličiek. Cirhóza spôsobuje významné zvýšenie hladiny kyseliny hyalurónovej v krvnom sére a pravdepodobne ovplyvňuje vylučovanie proteoglykánov. Je známe, že ochorenia obličiek ovplyvňujú koncentráciu osteokalcínu. Tento problém si vyžaduje aj hlbšiu štúdiu.
5. Vek a pohlavie. Počas rastu organizmu sa zvyšuje aktivita buniek rastových platničiek, čo je sprevádzané zvýšením koncentrácie kostrových biologických markerov v krvnom sére. Príkladom je zvýšenie koncentrácie fragmentov aggrekánu a kolagénu typu II v periférnej krvi a moču u rastúcich zvierat. Interpretácia analýz biologických markerov u detí a adolescentov s ochoreniami pohybového aparátu je preto zložitá. Pre mnoho biologických markerov sa zistilo zvýšenie koncentrácie starnutím. U mužov je koncentrácia biologických markerov významne vyššia ako koncentrácia žien v chrupavkovitých a kostných tkanivách. Okrem toho u žien v menopauzálnych a postmenopauzálnych obdobiach možno očakávať zmeny v koncentrácii biologických markerov metabolizmu chrupavkového tkaniva spôsobom podobným tomu, ktorý sa pozoruje v kostnom tkanive.
6. Chirurgické operácie môžu tiež ovplyvniť úroveň biologických markerov, navyše môže tento účinok trvať niekoľko týždňov.

Základom koncepcie biologických markerov osteoartritídy je predpoklad, že odrážajú určité aspekty metabolických procesov v tkanivách kĺbov. Avšak vzťah medzi koncentráciami biologických markerov v kvapalnom médiu v tele a metabolizmom chrupavkových, synoviálnych a iných tkanív sa ukázal ako veľmi komplikovaný.

Napríklad, koncentrácia markerov degradačných VCR kĺbovej chrupavky synoviálnej tekutiny môže závisieť nielen od stupňa degradácie matrice, ale aj od iných faktorov, ako je stupeň eliminácia fragmentov molekúl synovia, ako je uvedené vyššie, a počet tkanivo chrupavky ponechané v kĺbe.

Cez vyššie uvedených skutočností, že koncentrácia biomarkerov v synoviálnej tekutiny je všeobecne koreluje s metabolizmom molekúl ECM kĺbovej chrupavky. Napríklad zmena koncentrácie agrekanu fragmentov epitopové 846, Hombach a C-propeptid kolagénu II v synoviálnej tekutine po spoločnej traume a vo vývoji osteoartritídy v súlade so zmenami metabolických sadzieb agrekanu, Hombach a kolagénu II v experimentálnych modeloch osteoartrózy u zvierat a / in vivo a v kĺbovej chrupke pacientov s osteoartritídou / in vitro.

Identifikácia špecifických zdrojov molekulárnych fragmentov je komplexný proces. Zvýšenie stupňa uvoľňovania fragmentov molekúl môže nastať v dôsledku všeobecného zvýšenia degradačných procesov, ktoré nie sú kompenzované syntetickými procesmi, alebo v dôsledku zvýšenej degradácie, za súčasného zvyšovania syntézy tých istých molekúl ECM; v druhom prípade sa koncentrácia molekúl VKM nemení. Preto je potrebné vyhľadávať markery špecifické pre degradáciu a pre syntézu. Príklady týchto prvkov môžu byť fragmenty agreganu a druhý C-propeptid kolagénu 11.

Dokonca aj v prípade, že biologický marker spojený s konkrétnym aspektu metabolizmu, je potrebné vziať do úvahy špecifické vlastnosti tohto procesu. Napríklad, identifikovanej fragmenty môžu byť v dôsledku degradácie syntetizovaných de novo molekúl, ktoré doteraz mali čas k integrácii do funkčných molekúl ECM, ktorá práve bola do videorekordéra a konečne konštantný molekuly ECM, ktorá je dôležitou funkčná časť zrelého matrice. Problémom je tiež definícia špecifické matice zóny (pericelulárních, územné a mimo-územnej matrice), ktorý slúžil ako zdroj biologických markerov nájdené v synoviálnej tekutine, krvi alebo moču. Štúdie in vitro ukazujú, že rýchlosť metabolizmu v jednotlivých zónach kĺbovej chrupavky ECM môžu byť rôzne. Vyšetrenie niektorých epitopov spojených s sulfáciou chondroitín sulfátu môže pomôcť pri identifikácii populácie, syntetizované de novo molekuly agrekanu.

Dá sa predpokladať, že výskyt fragmentov v synoviálnej tekutine molekúl, ktoré sú normálne prítomné v ECM chrupavky je spojená s metabolizmom matrix chrupavky. To však nie je vždy prípad, pretože závisí od mnohých faktorov, najmä na tom, ako sa koncentrácia molekuly v kĺbovej chrupavky vyššie ako v iných tkanivách kĺbu, a pretože intenzita metabolizmu v chrupavke vyššie ako v iných tkanivách spoja. Takže celková hmotnosť agrekanu v kĺbovej chrupavky je výrazne vyššia ako tá, ktorá bola napríklad v menisku kolená, pričom celková hmotnosť Hombach v menisku nelíši od toho kĺbovej chrupavky. A chondrocyty vyrábať a sinovitsity stromelysinu-1, ale celkový počet buniek v synovii prevyšuje v chrupavke, takže značná časť detekované v synoviálnej tekutine stromelysin-1, pravdepodobne synoviálnej pôvodu. Identifikácia špecifického zdroja biologických markerov je teda veľmi zložitá a často nemožná.

Pri štúdiu biologických markerov v sére a v moči sa objavuje problém určenia možného extraartikulárneho zdroja. Okrem toho v prípade poškodenia monoarkuly môžu byť biologické markery priradené postihnutým kĺbom zmiešané s markermi priradenými intaktnými kĺbmi, vrátane kontralaterálnych. Zloženie kĺbovej chrupavky je menej ako 10% celkovej hmotnosti hyalínovej chrupavky tela. Stanovenie biologických markerov v krvi a moči môže byť teda odôvodnené polyartikulárnymi alebo systémovými ochoreniami (pri osteoartróze, pri generalizovanej osteoartritíde).

Požiadavky na biologické markery závisia od účelu, na ktorý sa používajú - ako diagnostický, prognostický alebo hodnotiaci test. Napríklad diagnostický test identifikuje rozdiely medzi zdravými jedincami a pacientmi s osteoartritídou, čo je vyjadrené koncepciou citlivosti a špecifickosti testu. Prognostický test odhaľuje u kohorty osôb, ktoré s najväčšou pravdepodobnosťou rýchlo postupujú. Napokon, hodnotiaci test je založený na schopnosti markera sledovať zmeny v čase u jednotlivých pacientov. Okrem toho sa na stanovenie citlivosti pacientov na konkrétne liečivo môžu použiť biologické markery.

Spočiatku sa predpokladalo, že biologické markery môžu slúžiť ako diagnostické testy, ktoré pomôžu rozlíšiť kĺb postihnutých osteoartritídou od neporušenej a tiež vykonávať diferenciálnu diagnostiku s inými ochoreniami kĺbov. Stanovenie koncentrácie sérového sulfátu keratanu bolo teda považované za diagnostický test na generalizovanú osteoartritídu. Nasledujúce štúdie však ukázali, že tento biologický marker môže odrážať iba degradáciu proteoglykánov chrupavky v niektorých situáciách. Ukázalo sa, že koncentrácia biologických markerov v sére závisí od veku a pohlavia subjektu.

Údajné biologické markery metabolizmu tkaniva v synoviálnej tekutine a sére pacientov s osteoartritídou

Biologický marker	Tento proces	V synoviálnej tekutine (spojky)	Sérum (odkazy)
1. Křen
Aggrekan
Fragmenty hlavného proteínu	Degradácia Aggrecan	Lohmander LS. Et al., 1989; 1993	Thonar EJMA a kol., 1985; Campion GV a kol., 1989; MehrabanF. Et al., 1991; Spector TD a kol., 1992; Lohmander LS., Thonar EJ-MA, 1994; PooleAR a kol., 1994) (Poole AR a kol., 1994)
Epitopy základného proteínu (špecifické neoepitopy zóny štiepenia)	Degradácia Aggrecan	Sandy JD a kol., 1992; LohmanderLS. A kol., 1993; LarkM.W. A kol., 1997
Epitopy keratansulfátov	Degradácia Aggrecan	Campion GV a kol., 1989; Belcher С a kol., 1997
Epitopy chondroitín sulfátu (846, ZVZ, 7D4 a DR.)	Syntéza / degradácia agreganu	Poole AR a kol., 1994; HazellP.K. Et al., 1995; Slater RR Jr. A kol., 1995; Plaas AHK a kol., 1997; 1998; Lohmander LS. A kol., 1998
Pomer chondroitín-6-chondroitín-4-sulfátov	Syntéza / degradácia agreganu	Shinme iM a kol., 1993
Anjeli z mäsa	Degradácia malých proteoglykánov	Sendviče-PrehmP. Et al., 1992
Proteíny matrice chrupavky
Hompo	Degradácia HOMP	Saxne T, Heinegerd D., 1992, Lohmander L. A kol., 1994, Petersson IF a kol., 1997	Sharif M. A kol., 1995
Kolagénová chrupavka
C-propeptid typu II kolagénu	Syntéza kolagénu II	ShinmeiM. Et al., 1993; YoshiharaY. Et al., 1995; LohmanderLS. Et al., 1996
Fragmenty reťazca a kolagénu typu II	Degradácia kolagénu II	Hollander AP a kol., 1994; Billinghurst RC a kol., 1997; AtleyLM. A kol., 1998
MMP a ich inhibítorov	Syntéza a sekrécia	Z synovie alebo kĺbovej chrupavky?
II. Meniskus
Hompo	Degradácia HOMP	Z kĺbovej chrupavky, menisku alebo synovie?
Malé proteoglykány	Degradácia malých proteoglykánov
III. Synovium
Kyselina hyalurónová	Syntéza kyseliny hyalurónovej		Goldberg RL a kol., 1991; HedinP.-J. Et al., 1991; Sharif M. A kol., 1995
MMP a ich inhibítorov
Stromelizín (MMP-3)	Syntéza a sekrécia MMP-3	LohmanerLS. A kol., 1993	ZuckerS. Et al., 1994; YoshiharaY. Et al., 1995
Intersticiálna kolagenáza (MMP-1)	Syntéza a sekrécia MMP-1	Clark IM a kol., 1993; LohmanderLS. A kol., 1993	Manicourt DH a kol., 1994
TIMP	Syntéza a sekrécia TIMP	Lohmander LS. A kol., 1993; Manicourt DH a kol., 1994	Yoshihara Y. A kol., 1995
N-propeptid typu III kolagénu	Syntéza / degradácia kolagénu III	Sharif M. A kol., 1996	Sharif M. A kol., 1996

Rad štúdií preukázala rozdiely fragmenty koncentrácie agrekanu, HOMP a MMP a ich inhibítorov v synoviálnej tekutine kolenných zdravých dobrovoľníkov, pacientov s reumatoidnou artritídou, reaktívne artritídy alebo osteoartritídy a to napriek skutočnosti, že autori preukázať významné rozdiely v priemernej koncentrácie biologických príznakov, interpretácia dát je ťažké, pretože Vykonaná porovnávacia analýza bola profilová a retrospektívna. Prognostické vlastnosti týchto testov musia byť potvrdené v prospektívnych štúdiách.

Biologické markery sa môžu použiť na posúdenie závažnosti ochorenia alebo štádia patologického procesu. Pri aplikácii na osteoartrózy závažnosti ochorenia a jeho stupeň je posudzovaná podľa výsledkov röntgenové vyšetrenie, artroskopia, rovnako ako na závažnosti bolesti, obmedzenie funkcie postihnutých kĺbov a funkčné schopnosti pacienta. L. Dahlberg et al (1992) a T. Saxne a D. Heinegard (1992) navrhli použitie niektorých molekulárnych markerov metabolizmu chrupavky k ďalšej charakterizáciu fázy osteoartrózy. Na zavedenie takýchto biologických markerov do lekárskej praxe je však potrebný ďalší výskum v tomto smere.

Existujú správy o možnom použití biologických markerov ako prognostických testov. Napríklad, bolo zistené, že koncentrácia kyseliny hyalurónovej (ale nie keratansulfátu) v krvnom sére pacientov s pacientmi gonartrózou na začiatku štúdie ukazuje progresiu gonartróza do 5 rokov pozorovania. V rovnakej populácii pacientov ukázali, že obsah vysoko Hombach v sére u pacientov s OA kolenného kĺbu v priebehu prvého roka po začatí štúdie bolo spojené s progresie nad 5 rokov sledovania. Štúdium biologických markerov u pacientov s reumatoidnou artritídou, ukázali, že koncentrácia v sére Hombach, epitopu 846, chondroitinsulfát je spojená s viacerými progresiou rýchlym ochorení. Tieto výsledky, získané v malých skupinách pacientov, často nevykazujú pevnosť spojenia medzi úrovňou biologických markerov a progresii ochorenia, tj, je potrebný ďalší výskum, perspektívne a veľké skupiny pacientov.

TD Spector a spoluautori (1997) zistili malý nárast sérových hladín CRP u pacientov s predčasnou osteoartrózou a uviedli, že CRP môže slúžiť ako prediktor progresie osteoartritídy. V tomto prípade zvýšenie hladiny CRP odráža proces poškodenia tkanív kĺbov a môže súvisieť so zvýšením hladiny kyseliny hyalurónovej, čo tiež indikuje progresiu ochorenia. Je možné, že synoviálna membrána je zodpovedná za väčšinu zistenej kyseliny hyalurónovej v krvnom sére, čo naznačuje prítomnosť slabého synovitídy. Zvýšenie koncentrácie MMP stromelyzínu v synoviálnej tekutine a sére pacientov s osteoartritídou a po traumu kĺbov môže tiež súvisieť so slabou synovitídou.

A napokon, biologické markery môžu byť použité ako kritériá účinnosti v klinických štúdiách liekov, ako aj na monitorovanie patogenetickej liečby. Avšak, existujú dva navzájom prepojené problémy: nedostatok liečivá s overenými vlastnosťami "upravenú štruktúru" alebo "modifikujúce ochorenie", je do značnej miery v dôsledku nedostatku spoľahlivých biologických markerov a naopak absencia špecifické markery tkanivového metabolizmu kĺbov je do značnej miery v dôsledku nedostatku kontrolovaných štúdií liečiv tieto skupiny.

[1], [2], [3], [4]