Diagnostyka laboratoryjna choroby zwyrodnieniowej stawów

W wielu przypadkach, u pacjentów z zapaleniem kości i stawów ma Zmiany w testach we krwi i moczu, z wyjątkiem błony maziowej ze znaczącą opłucnowy, możliwość występuje wzrost w ESR, hipergammaglobulinemia, zwiększone szybkości ostrej fazy - CRP, fibrynogenu., Itd. W Badanie płyn maziówkowy, znacznie różni się od normalne wskaźniki się nie ujawniają.

W ostatnich latach trwają intensywne poszukiwania możliwych markerów biologicznych (BM) do degeneracji i naprawy tkanek stawów (głównie chrząstki i kości). BM powinien odzwierciedlać te dynamiczne zmiany, służyć jako predyktory prognozowania choroby zwyrodnieniowej stawów i markery skuteczności leczenia patogenetycznego. Odkrycie nowych i bardziej dogłębnych badań znanych markerów biologicznych pozwoli nam lepiej zrozumieć mechanizmy patogenezy choroby zwyrodnieniowej stawów. Jednak głównym zadaniem stosowania biologicznych markerów metabolizmu chrząstki jest ocena chondroprotekcyjnych właściwości leków i monitorowanie leczenia lekami należącymi do grupy DMO AD - "modyfikującymi chorobę".

W chorobie zwyrodnieniowej zmiany patologiczne występują głównie w chrząstce stawowej, a także w kości podchrzęstnej, błony maziowej i innych tkankach miękkich stawu. Ponieważ nasza zdolność bezpośredniego badania tych struktur jest ograniczona, najważniejszymi źródłami do gromadzenia markerów biologicznych są: krew, mocz i płyn stawowy.

Badanie moczu jest najkorzystniejsze, ponieważ nie jest związane z żadnymi procedurami inwazyjnymi. Naszym zdaniem idealnym materiałem do badania jest codzienny mocz. Analiza próbek moczu rano byłoby bardziej odpowiednie, jednak możliwość jego zastosowania jest oparta tylko na tym, że tylko z takich testów stosuje się do wykrywania markerów biologicznych metabolizmu kości w osteoporozie: wiadomo jest, że markery biologiczne są przedmiotem rytmów okołodobowych, a maksymalne stężenie markerów biologicznych uwagę metabolizmu kości dla godziny nocne. Do tej pory nie opublikowano informacji o dobowych rytmów biologicznych tkanek miękkich markerów chrząstki, więc ostateczna decyzja o wyborze odpowiedniej analizy moczu zostanie podjęta po odpowiednich badaniach.

Badanie krwi odnosi się do rutynowych analiz klinicznych. Pewne biologiczne markery we krwi determinują dzisiaj, na przykład wskaźniki ostrej fazy, inne, być może w niedalekiej przyszłości zostaną włączone do standardowej listy testów biochemicznych. Dla każdego markera biologicznego należy określić, w którym składniku krwi należy oznaczać - w osoczu lub surowicy. Wyniki badań wskazują, że stężenie markerów biologicznych w osoczu krwi znacznie różni się od stężenia w surowicy. Zwykle markery biologiczne określa się w surowicy. Według V. Rayana i współautorów (1998), stężenie markerów biologicznych we krwi pobranej z żyły w pobliżu dotkniętego stawu i od bardziej odległej żyły jest inne. Dane te wskazują na potrzebę standaryzacji pobierania próbek krwi do badania markerów biologicznych.

Zapisano LJ Attencia et al (1989), chrząstka maziowych stawów dorosłego wynosi tylko 10% całkowitej masy chrząstki szklistej w organizmie, w tym dyski międzykręgowe. Tak więc określenie markerów biologicznych we krwi i moczu odzwierciedla ogólnoustrojowy metabolizm, a nie lokalne zmiany w stawie dotkniętym chorobą zwyrodnieniową stawów. Płyn maziowy jest najbliżej patologicznego skupienia w chorobie zwyrodnieniowej stawów i prawdopodobnie najdokładniej odzwierciedla procesy zachodzące w dotkniętym stawie. Stężenie markerów biologicznych w płynie maziowym może być znacznie wyższe niż we krwi, a zatem łatwiej je określić. Przykłady obejmują epitop agrekanu 846 - w płynie maziowym, że jest 40 razy większa niż w surowicy, białko macierzy chrząstki oligomeryczna (Hombach) - 10-krotnie wyższe, niż w surowicy krwi. Produkty degradacji w mazi stawowej dokładniej odzwierciedlają procesy kataboliczne w chrząstce stawowej. Odwodnienie cząsteczek z mazi stawowej przez lokalny układ limfatyczny może prowadzić do zmniejszenia ich wielkości, a nawet do ich zniszczenia.

Pomimo inwazyjności techniki pobierania płynów samowarskich, w połączeniu z wieloma możliwymi powikłaniami, wartość oznaczania w niej markerów biologicznych jest oczywista. Aby uniknąć problemów z tak zwanym suchym stawem, tuż przed usunięciem płynu w stawie można wprowadzić 20 ml izotonicznego roztworu NaCl. Natychmiast po wstrzyknięciu roztworu izotonicznego pacjent musi wykonać 10-krotne zgięcie kończyn w stawie, a następnie szybkie zasysanie rozcieńczonej mazi stawowej. Według EM-JA Thonar (2000), takie rozcieńczenie maziówki wpływa na metabolizm w chrząstce stawowej. Jednak wyniki badania przeprowadzonego przez FC Robiona i współautorów (2001) wskazują, że wielokrotne płukanie końskich stawów kolanowych nie powoduje istotnych zmian w metabolizmie chrząstki. Te dane oczywiście wymagają potwierdzenia. Dlatego dla każdego markera biologicznego na etapie badań przedklinicznych na zwierzętach konieczne jest określenie wpływu płukania stawu na zmianę jego stężenia.

Kolejnym ważnym punktem jest określenie każdego biologicznego markera okresu półtrwania w płynie maziowym i we krwi. Bez takich danych interpretacja wyników testu będzie trudna. Zazwyczaj okres półtrwania biologicznie aktywnych substancji we krwi jest mniejszy niż w innych płynnych pożywkach, ze względu na skuteczny klirens wątroby i nerek. Zatem dla każdego markera biologicznego konieczne jest również określenie ścieżki eliminacji. W ten sposób N-propeptydu kolagenu typu III wydzielana przez wątrobę poprzez endocytozę za pośrednictwem receptora i nieglikozylowanych fragmentów kolagenu pochodzi głównie smochoytakzhe, kakosteokaltsin. Komórki śródbłonka zatok zrazików wątrobowych mają receptory dla glikozoaminoglikanów, więc kwas hialuronowy i proteoglikany są eliminowane przez wątrobę. Okres półtrwania kwasu hialuronowego we krwi wynosi 2-5 minut. Obecność zapalenia błony maziowej może przyspieszyć usuwanie markerów biologicznych ze stawów, chociaż badanie na królikach nie wykazało istotnych różnic w klirensie proteoglikanów w obecności i braku zapalenia błony maziowej. W związku z tym konieczne jest zbadanie wpływu stanu zapalnego na zmiany stężenia markerów biologicznych w płynach ustrojowych.

Nerki selektywnie filtrują markery biologiczne. Tak więc, glikozaminoglikan posiadające wysoki ładunek ujemny, nie może przenikać przez błony nerkowej, a glikozaminoglikanów, takich jak chondroityny, 6-siarczan chondroityny i siarczan-4, są wyznaczane w moczu.

Oprócz patologii (w szczególności osteoarthrosis) na stężenie markerów biologicznych w płynach ustrojowych może mieć wpływ szereg czynników:

1. Rytmy okołodobowe badano tylko dla niewielkiej liczby markerów biologicznych. W przypadku markerów metabolizmu kości są one badane. Zatem, maksymalne stężenie osteokalcyny w nocy, i kolagenu sieciuje rano - 8 h. W reumatoidalnym zapaleniu stawów, IL-6 szczyt aktywności stanowiły również godzin nocy (około 2 godziny), a wcześniej niż osteokalcyny. Dane te są interesujące z uwagi na zaangażowanie IL-6 w stan zapalny i fizjologię tkanki kostnej. Przeciwnie, TNF nie ma rytmów okołodobowych. Jednak receptory tej cytokiny mogą być podporządkowane im.
2. Perystaltyka. Kwas hialuronowy jest syntetyzowany przez komórki maziówkowe (jak również wiele innych komórek) i jest potencjalnym markerem zapalenia błony maziowej w chorobie zwyrodnieniowej stawów i reumatoidalnym zapaleniu stawów. Jednak najwyższe stężenie hialuronianu występuje w układzie limfatycznym jelita. Nie jest zaskakujące, że stężenie krążącego kwasu hialuronowego może wzrosnąć po jedzeniu. Tak więc pobranie krwi w celu oznaczenia markerów biologicznych powinno odbywać się na czczo lub 3 godziny po jedzeniu. A wpływ perystaltyki na poziom markerów biologicznych we krwi wymaga badania.
3. Aktywność fizyczna rano po snu prowadzi do zwiększenia stężenia kwasu hialuronowego we krwi, MMP-3 i epitopu siarczanu keratanu u zdrowych osób. Obciążenie fizyczne może zmienić stężenie niektórych markerów zarówno w płynie maziowym, jak i surowicy. Ten wzrost jest bardziej wyraźny u pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów, ponadto stężenie markerów biologicznych koreluje ze stanem klinicznym tych pacjentów.
4. Choroby wątroby i nerek. Marskość wątroby powoduje znaczny wzrost poziomu kwasu hialuronowego w surowicy krwi i prawdopodobnie wpływa na eliminację proteoglikanów. Wiadomo, że choroby nerek wpływają na stężenie osteokalcyny. Ten problem wymaga również głębszego badania.
5. Wiek i płeć. Podczas wzrostu ciała wzrasta aktywność komórek wzrostu, czemu towarzyszy wzrost stężenia markerów biologicznych w surowicy krwi. Przykładem jest wzrost stężenia fragmentów agrekanu i kolagenu typu II we krwi obwodowej i moczu u zwierząt hodowlanych. Tak więc interpretacja analiz biologicznych markerów u dzieci i młodzieży z chorobami układu mięśniowo-szkieletowego jest trudna. W przypadku wielu markerów biologicznych stwierdzono wzrost stężenia przy starzeniu. U mężczyzn stężenie markerów biologicznych jest znacząco wyższe niż u kobiet w tkankach chrzęstnych i kostnych. Ponadto u kobiet w okresie menopauzy i po menopauzie można spodziewać się zmian w stężeniu biologicznych markerów metabolizmu tkanki chrzęstnej w sposób podobny do obserwowanego w tkance kostnej.
6. Operacje chirurgiczne mogą również wpływać na poziom markerów biologicznych, co więcej, efekt ten może trwać kilka tygodni.

Podstawą koncepcji markerów biologicznych choroby zwyrodnieniowej stawów jest założenie, że odzwierciedlają one pewne aspekty procesów metabolicznych w tkankach stawów. Jednak związek między stężeniami markerów biologicznych w płynnych mediach ciała a metabolizmem chrząstki, maziówki i innych tkanek okazał się bardzo skomplikowany.

Na przykład, stężenie markerów degradacji magnetowid chrząstki stawowej płynu maziowego może zależeć jedynie od stopnia degradacji matrycy, ale również od innych czynników, takich jak stopień eliminacji fragmentów cząsteczek w błonie maziowej, jak wspomniano powyżej, a liczba tkanka chrząstki pozostawiona w stawie.

Pomimo powyższych faktów, stężenie biomarkerów w płynie maziowym zazwyczaj wiąże się z metabolizmem cząsteczek ECM chrząstki stawowej. Na przykład, zmiana stężenia fragmentów agrekanu epitopu 846, Hombach i C-propeptydu kolagenu typu II w płynie stawowym po wspólnej urazach oraz w rozwoju choroby zwyrodnieniowej stawów zgodny z metabolicznymi zmianami stóp o agrekanu, Hombach i kolagenu typu II w doświadczalnych modelach zapalenia kości i stawów u zwierząt i / in vivo i w chrząstce stawowej pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów / i in vitro.

Identyfikacja konkretnych źródeł fragmentów cząsteczek jest złożonym procesem. Wzrost stopnia uwalniania fragmentów cząsteczek może wystąpić zarówno w wyniku ogólnego wzrostu w procesach degradacji, które nie są kompensowane przez procesy syntetyczne lub z powodu zwiększonej degradacji, przy jednoczesnym zwiększaniu syntezy tych samych cząsteczek ECM; w tym drugim przypadku stężenie cząsteczek VKM nie ulega zmianie. Dlatego konieczne jest poszukiwanie markerów specyficznych dla degradacji i syntezy. Przykładami tych pierwszych mogą być fragmenty agrekanu, a drugi - propeptyd C kolagenu 11.

Nawet jeśli marker biologiczny jest związany z pewnym aspektem metabolizmu, konieczne jest wzięcie pod uwagę specyficznych cech tego procesu. Na przykład, zidentyfikowane fragmenty mogą być generowane w wyniku degradacji syntetyzowane de novo cząsteczek, które jeszcze nie miał czasu, aby zintegrować funkcjonalnych cząsteczek ECM, który właśnie został zbudowany w magnetowidzie i wreszcie, stałe cząsteczki ECM, który jest ważną częścią funkcjonalną dojrzałej macierzy. Problemem jest także określenie konkretnej strefy matrycowej (macierzy międzykomórkowej, terytorialnej i międzyterytorialnej), która służyła jako źródło biologicznych markerów znajdujących się w płynie maziowym, krwi lub moczu. Badania in vitro wskazują, że tempo metabolizmu w poszczególnych strefach chrząstki stawowej ECM może być inna. Badanie niektórych epitopów związanych z siarczanowaniem siarczanów chondroityny może pomóc zidentyfikować populację nowo zsyntetyzowanych cząsteczek agrekanu.

Można założyć, że pojawienie się w płynie stawowym fragmentów cząsteczek, normalnie obecnych w VKM chrząstki, jest związane z metabolizmem chrząstek macierzy. Jednak nie zawsze tak jest, bo to zależy od wielu czynników, w szczególności, w jaki sposób stężenie cząsteczki w chrząstce stawowej przekracza że w innych tkankach stawu, jak i intensywność jego metabolizmu chrząstki przekracza że w innych tkankach stawu. Tak więc całkowity ciężar agrekanu w chrząstce stawowej, jest znacznie większa niż w przypadku, na przykład, w menisku kolanowego, przy czym całkowita masa Hombach na menisku nie różni się od tego z chrząstki. I chondrocyty produkcji i sinovitsity stromelizyna-1, a całkowita liczba komórek błony maziowej przekracza chrząstki, dlatego wykrywana znacząca część w płynie maziowym stromelizyna-1, które prawdopodobnie pochodzenia stawowego. Tak więc identyfikacja określonego źródła markerów biologicznych jest niezwykle złożona i często niemożliwa.

W badaniu biologicznych markerów w surowicy i moczu pojawia się problem określania możliwego źródła pozastawowego. Ponadto, w przypadku uszkodzenia pojedynczego, markery biologiczne przydzielone przez dotknięte stawy mogą być mieszane ze znacznikami przydzielonymi przez nienaruszone stawy, w tym przeciwległe. Skład chrząstki stawowej wynosi mniej niż 10% całkowitej masy chrząstki szklistej organizmu. Tak więc oznaczanie markerów biologicznych we krwi i moczu może być uzasadnione w chorobach wielostawowych lub układowych (w przypadku zwyrodnienia stawów, w uogólnionym zapaleniu kości i stawów).

Wymagania dotyczące markerów biologicznych zależą od celu, w jakim są stosowane - jako test diagnostyczny, prognostyczny lub testowy. Na przykład test diagnostyczny identyfikuje różnice między zdrowymi osobnikami a pacjentami z chorobą zwyrodnieniową stawów, co wyraża pojęcie czułości i swoistości testu. Badanie prognostyczne ujawnia w kohorcie osób, które najprawdopodobniej szybko się rozwijają. Wreszcie, test ewaluacyjny opiera się na zdolności markera do monitorowania zmian w czasie u danego pacjenta. Ponadto do określenia wrażliwości pacjentów na konkretny lek można użyć markerów biologicznych.

Początkowo zakładano, że markery biologiczne mogą służyć jako testy diagnostyczne, które pomogą odróżnić staw dotknięty chorobą zwyrodnieniową od nietkniętych, jak również prowadzić diagnostykę różnicową z innymi chorobami stawów. Tak więc określenie stężenia siarczanu keratanu w surowicy zostało uznane za test diagnostyczny dla uogólnionej choroby zwyrodnieniowej stawów. Jednak kolejne badania wykazały, że ten biologiczny marker może jedynie odzwierciedlać degradację proteoglikanów chrząstki w niektórych sytuacjach. Okazało się, że stężenie markerów biologicznych w surowicy zależy od wieku i płci pacjenta.

Domniemane biologiczne markery metabolizmu stawów w płynie maziowym i surowicy pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów

Marker biologiczny	Proces	W płynie maziowym (linki)	Serum (linki)
1. Chrzan
Aggrekan
Fragmenty białka rdzeniowego	Degradacja Aggrecan	Lohmander LS. I wsp., 1989; 1993	Thonar EJMA i wsp., 1985; Campion GV i wsp., 1989; MehrabanF. I wsp., 1991; Spector TD i wsp., 1992; Lohmander LS., Thonar EJ-MA, 1994; PooleAR i wsp., 1994) (Poole AR i in., 1994)
Epitopy białka rdzeniowego (specyficzne neoepitopy strefy rozszczepienia)	Degradacja Aggrecan	Sandy JD i wsp., 1992; LohmanderLS. I wsp., 1993; LarkM.W. I wsp., 1997
Epitopy siarczanów keratanu	Degradacja Aggrecan	Campion GV i wsp., 1989; Belcher С i wsp., 1997
Epitopy siarczanu chondroityny (846, ZVZ, 7D4 i DR.)	Synteza / degradacja agrekanu	Poole AR i wsp., 1994; HazellP.K. I wsp., 1995; Slater RR Jr. I wsp., 1995; Plaas AHK i wsp., 1997; 1998; Lohmander LS. I wsp., 1998
Stosunek 4-siarczanów chondroityny-6 i 4-chondroityny	Synteza / degradacja agrekanu	Shinme iM Et al .. 1993
Anioły cielesne	Degradacja małych proteoglikanów	Kanapki-PrehmP. I wsp., 1992
Białka macierzy chrząstki
HOMP	Degradacja HOMP	Saxne Т, Heinegerd D., 1992 ", Lohmander L. I wsp., 1994, Petersson IF i wsp., 1997	Sharif M. I wsp., 1995
Chrząstka kolagenu
C-propeptyd kolagenu typu II	Synteza kolagenu II	ShinmeiM. I wsp., 1993; YoshiharaY. I wsp., 1995; LohmanderLS. I wsp., 1996
Fragmenty łańcucha kolagenu typu II	Degradacja kolagenu II	Hollander AP i wsp., 1994; Billinghurst RC i wsp., 1997; AtleyLM. I wsp., 1998
MMP i ich inhibitory	Synteza i wydzielanie	Z synovia lub chrząstki stawowej?
II. Menuski
HOMP	Degradacja HOMP	Z chrząstki stawowej, łąkotki lub maziówki?
Małe proteoglikany	Degradacja małych proteoglikanów
III. Błona maziowa
Kwas hialuronowy	Synteza kwasu hialuronowego		Goldberg RL i wsp., 1991; HedinP.-J. I wsp., 1991; Sharif M. I wsp., 1995
MMP i ich inhibitory
Stromelizine (MMP-3)	Synteza i wydzielanie MMP-3	LohmanerLS. I wsp., 1993	ZuckerS. I wsp., 1994; YoshiharaY. I wsp., 1995
Śródmiąższowa kolagenaza (MMP-1)	Synteza i wydzielanie MMP-1	Clark IM i wsp., 1993; LohmanderLS. I wsp., 1993	Manicourt DH i inni, 1994
TIMP	Synteza i wydzielanie TIMP	Lohmander LS. I wsp., 1993; Manicourt DH i inni, 1994	Yoshihara Y. I wsp., 1995
N-propeptyd kolagenu typu III	Synteza / degradacja kolagenu III	Sharif M. I wsp., 1996	Sharif M. I wsp., 1996

Liczne badania wykazały różnic fragmenty stężenia agrekanu, HOMP i MMP i ich inhibitorów w płynie maziówkowym z kolan zdrowych ochotników, u pacjentów cierpiących na reumatoidalne zapalenie stawów, reaktywne zapalenie stawów i zapalenie kości i stawów, mimo że autorzy wykazują znaczące różnice w średnich stężeniach markerów biologicznych, interpretacja danych jest trudne, ponieważ Przeprowadzona analiza porównawcza była profilem i retrospektywna. Właściwości prognostyczne tych testów należy potwierdzić w badaniach prospektywnych.

Markery biologiczne można wykorzystać do oceny ciężkości choroby lub stopnia zaawansowania procesu patologicznego. Stosowane przy chorobie zwyrodnieniowej nasilenia choroby oraz stopień jest oceniana przez wyniki badań rentgenowskich, artroskopii, jak również od nasilenia bólu, ograniczenie funkcji zajętych stawów i zdolności funkcjonalne pacjenta. L. Dahlberg i współautorzy (1992) oraz T. Saxne i D. Heinegard (1992) zaproponowali zastosowanie pewnych markerów molekularnych metabolizmu chrząstki stawowej dla dodatkowej charakterystyki stadiów choroby zwyrodnieniowej stawów. Jednakże wprowadzenie takich markerów biologicznych do praktyki medycznej wymaga dalszych badań w tym kierunku.

Istnieją doniesienia o możliwym zastosowaniu markerów biologicznych jako testów prognostycznych. Na przykład, wykazano, że stężenie kwasu hialuronowego (ale nie siarczan keratanu) w surowicy krwi u pacjentów z zapaleniem kości i stawów kolana w wyjściowej wykazuje postęp zwyrodnieniową stawu kolanowego w ciągu 5 lat obserwacji. W tej samej populacji pacjentów wykazano, że podwyższony poziom HMB w surowicy u pacjentów z zapaleniem stawów był związany z progresją radiologiczną w ciągu 5 lat obserwacji w pierwszym roku po rozpoczęciu badania. Badania markerów biologicznych u pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów wykazały, że stężenie w surowicy HOMB, epitop 846, siarczan chondroityny jest związane z szybszym postępem choroby. Te wyniki, uzyskane w małych grupach pacjentów, często nie wykazują siły związku między poziomem markerów biologicznych a progresją choroby, tj. Potrzebne są dalsze badania prospektywne i w dużych kohortach pacjentów.

TD Spector i współautorzy (1997) stwierdzili niewielki wzrost poziomu CRP w surowicy u pacjentów z wczesną chorobą zwyrodnieniową stawów i stwierdzili, że CRP może służyć jako predykator progresji choroby zwyrodnieniowej stawów. W tym przypadku wzrost poziomu CRP odzwierciedla procesy uszkodzenia tkanek stawowych i może być związany ze wzrostem poziomu kwasu hialuronowego, również wskazującym na postęp choroby. Jest możliwe, że błona maziowa jest odpowiedzialna za większość kwasu hialuronowego wykrywanego w surowicy krwi, co wskazuje na obecność słabego zapalenia błony maziowej. Zwiększenie stężenia stromelizyny MMP w płynie maziowym i surowicy pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów i po urazie stawowym może również być związane ze słabym zapaleniem błony maziowej.

Wreszcie, biologiczne markery mogą być stosowane jako kryteria skuteczności w badaniach klinicznych leków, a także w monitorowaniu leczenia patogenetycznego. Jednakże istnieją dwie powiązane problemy: brak leków o potwierdzonych właściwościach „zmodyfikowanej strukturze” lub „choroba modyfikujących”, jest w dużej mierze ze względu na brak sprawdzonych markerów biologicznych i przeciwnie brak specyficznych markerów metabolizmu tkanki stawów jest w dużej mierze ze względu na brak kontrolowanych badaniach leków tych grup.

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