Остеоартроз (ОА) является самым распространенным заболеванием опорно-двигательного аппарата и встречается у трети пациентов в возрасте от 45 до 64 лет и у 60–70 % пациентов старше 65 лет. Социальная значимость ОА определяется связанным с ним высоким уровнем потери трудоспособности, особенно в пожилом возрасте, и существенным снижением качества жизни пациентов за счет ограничения подвижности и выраженности сопутствующего болевого синдрома [1, 4]. Вместе с тем специфические реабилитационные мероприятия, учитывающие возрастную специфику, для пациентов старших возрастных групп с остеоартрозом практически не разработаны.
Понимая, что ОА является преимущественно заболеванием пожилого и старческого возраста, следует учитывать полиморбидность заболеваемости у пациентов этой возрастной категории, что вызывает проблемы при назначении лечебно-реабилитационных программ [2, 3, 5]. Эти особенности пожилого возраста являются прямым следствием существенных функциональных и биохимических изменений в организме по мере старения.
Этиология ОА на сегодня недостаточно изучена, однако в последнее десятилетие появились данные о существенной роли цитокинов в поддержании баланса процессов катаболизма и анаболизма в тканях сустава [6]. В то же время все еще небольшое количество работ затрагивает такую важную проблему, как нейроиммунная клеточная регуляция при ОА в пожилом возрасте.
Целью исследования стало изучение изменений в цитокиновой системе сыворотки крови пожилых пациентов, которые страдают ОА.
Материал и методы исследования
В исследование было включено 526 человек пожилого возраста (возраст от 60 до 69 лет, средний возраст 64,0 ± 2,0 года). Все пациенты, включенные в исследование, были разделены на несколько групп:
1. Практически здоровые люди пожилого возраста (n = 42, мужчин – 20 чел., женщин – 22 чел.).
2. Пациенты пожилого возраста, страдающие ОА коленного сустава I стадии (n = 122, мужчин – 58 чел., женщин – 64 чел.).
3. Пациенты пожилого возраста, страдающие ОА коленного сустава II стадии (n = 125, мужчин – 59 чел., женщин – 66 чел.).
4. Пациенты пожилого возраста, страдающие ОА коленного сустава III стадии (n = 117, мужчин – 57 чел., женщин – 60 чел.).
5. Пациенты пожилого возраста, страдающие ОА коленного сустава IV стадии (n = 120, мужчин – 58 чел., женщин – 62 чел.).
Диагноз ОА коленного сустава верифицировался в соответствии с критериями Американской коллегии ревматологов (1991 г.). Критериями исключения являлись: наличие патологических изменений в общем и биохимическом анализах крови, которые сопровождались клинической симптоматикой; наличие в анамнезе аллергических и аутоиммунных заболеваний.
Все пациенты проходили клиническое и инструментальное обследование, которое включало: объективный осмотр, определение индекса массы тела, оценку интенсивности болевого синдрома при движении по 100 мм визуальной аналоговой шкале (ВАШ: 0 = отсутствие боли; 100 = невыносимая боль), оценку интенсивности боли в покое по 100 мм визуальной аналоговой шкале, общий анализ крови, общий анализ мочи, рентгенограмму коленных суставов, ультразвуковое исследование коленных суставов.
У каждого пациента было получено согласие на проведение данных исследований.
Для определения роли нейроиммуноэндокринной системы в развитии ОА у больных ОА и практически здоровых людей из контрольной группы в утреннее время натощак производили забор крови пункционным методом из локтевой вены с помощью широкой иглы в пластиковые пробирки, из которой готовили сыворотку. Полученный субстрат помещали в пробирки типа Eppendorf и хранили при температуре –20 °С до момента проведения анализа.
Уровень цитокинов (ФНО-α, IL-1β, IL-4, IL-6,
IL-8, IL-10) определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа с использованием реактивов ЗАО «Вектор-Бест», г. Новосибирск, на планшетном спектрофотометре Thermo Scientific Multiskan Go.
Статистическую обработку материала выполняли на персональном компьютере в статистических программных пакетах MicrosoftExcel, Statistica 6.0. При статистическом анализе материала выполняли расчет интенсивных и экстенсивных показателей средних величин, определяли достоверность различий средних и относительных величин по t-критерию Стьюдента. Достоверными считали различия при р < 0,05.
Результаты исследования
и их обсуждение
Установлено, что уровень TNF-α в сыворотке крови существенно зависит от стадии заболевания. Достоверно показано (p < 0,05), что, в отличие от данных других исследований, увеличение этого показателя даже в острой первой стадии по сравнению с группой контроля не превышает уровень в 3,1 раза.
Уровень TNF-α при ОА наиболее высок при острой первой стадии заболевания и значительно отличается от такового у здоровых людей (p < 0,05). Развитие патологического процесса достоверно приводит к постепенному уменьшению содержания этого цитокина в сыворотке крови, однако даже на IV стадии заболевания концентрация сигнальной молекулы приближается, но не достигает контрольного уровня. Так, уровень TNF-α в сыворотке крови у пожилых людей, страдающих ОА I стадии, составил 212,4 ± 7,0 пг/мл против 69,0 ± 3,2 пг/мл у здоровых людей (p < 0,05), при переходе ко II, III и IV стадии – 109,6 ± 4,3; 95,0 ± 3,6 и 78,0 ± 3,3 пг/мл (p < 0,05) соответственно.
Таким образом, можно полагать, что концентрация TNF-α в сыворотке крови, как одного из ключевых агентов иммунного воспаления, при ОА может служить дополнительным индикатором стадии хронического воспалительного процесса. В случае нарастания полиморбидности интегральные показатели концентрации TNF-α в сыворотке крови более полно характеризуют уровень комплексной провоспалительной реакции за счет суммарного вклада в экспрессию цитокина как моноцитов, так и клеток эндотелия сосудистой стенки и клеток кишечника.
Уровень IL-1β в сыворотке крови людей пожилого возраста, которые страдают ОА, значимо отличается от контрольных значений в группе сравнения только на острой первой стадии заболевания и на второй стадии. Достоверно показано (p < 0,05), что концентрация этого цитокина более чем в 1,5 раза превосходит контрольный уровень на первой стадии и примерно на 25 % – на второй стадии ОА по сравнению с контролем (табл. 1).
Таким образом, можно полагать, что концентрация IL-1β в сыворотке крови, как одного из ключевых агентов иммунного воспаления, при ОА может служить дополнительным индикатором первой и второй стадии хронического воспалительного процесса.
При исследовании сыворотки крови людей пожилого возраста с диагнозом ОА установлено, что уровень IL-4 не отличается от контрольных значений в группе сравнения: уровень IL-4 в сыворотке крови у пожилых людей, страдающих ОА I стадии, составил 5,5 ± 1,0 пг/мл против 5,0 ± 0,9 пг/мл у относительно здоровых людей, при переходе ко II, III и IV стадии – 5,4 ± 1,0; 5,4 ± 0,9 и 5,2 ± 0,9 пг/мл (p > 0,05) соответственно.
Таблица 1
Зависимость уровня IL-1β в сыворотке крови больных ОА
пожилого возраста от стадии заболевания
|
Исследуемый показатель |
Уровень сигнальных молекул в сыворотке крови |
||||
|
Здоровые |
I стадия ОА |
II стадия ОА |
III стадия ОА |
IV стадия ОА |
|
|
IL-1β, пг/мл |
192,0 ± 20,0 |
296,4 ± 26,1* |
243,1 ± 23,3* |
225,0 ± 22,6** |
187,0 ± 20,3** |
Примечания:
* p < 0,05 по сравнению со здоровыми людьми;
** p > 0,05 по сравнению со здоровыми людьми.
Полученные экспериментальные данные по концентрации IL-4 в сыворотке крови, по-видимому, свидетельствуют о том, что в пожилом возрасте снижается активность противовоспалительной системы организма (если судить по уровню IL-4 в сыворотке крови). При развитии иммунного воспаления, особенно на первой и второй стадии ОА, концентрация IL-4 в сыворотке крови практически не изменяется. Соответственно, этот цитокин не может оказать ингибирующее влияние на выявленную нами сверхпродукцию TNF-α и, таким образом, вызвать торможение процессов ремоделирования хрящевой ткани сустава.
Установлено, что уровень IL-6 существенно зависит от стадии заболевания: у пожилых людей, страдающих ОА I стадии, он составил 23,3 ± 2,2 пг/мл против 6,9 ± 1,3 пг/мл у относительно здоровых людей, при переходе ко II, III и IV стадии – 17,8 ± 1,9; 9,9 ± 1,3 пг/мл (p < 0,05) и 7,2 ± 1,1 пг/мл (p > 0,05) соответственно.
Такая динамика изменения концентрации IL-6 в сыворотке, по-видимому, отражает дуализм регулирующего влияния этого медиатора на иммунное воспаление при ОА: с одной стороны – подавление, с другой – активация. Учитывая существенные значимые (p < 0,05) различия в уровне IL-6 в сыворотке крови, цитокинемию по IL-6 возможно использовать как дополнительный маркер острых воспалительных стадий ОА – первой и второй.
Одновременно установлено, что уровень IL-8 в сыворотке крови пожилых пациентов с ОА существенно зависит от стадии заболевания (табл. 2).
Таблица 2
Зависимость уровня IL-8 в сыворотке крови больных ОА
пожилого возраста от стадии заболевания
|
Исследуемый показатель |
Уровень сигнальных молекул в сыворотке крови |
||||
|
Контроль |
I стадия ОА |
II стадия ОА |
III стадия ОА |
IV стадия ОА |
|
|
IL-8, пг/мл |
5,2 ± 0,7 |
20,2 ± 1,7* |
16,1 ± 1,5* |
9,8 ± 1,2* |
6,9 ± 1,1# |
Примечания:
* p < 0,05 по сравнению с контролем;
#p > 0,05 по сравнению с контролем.
Наши экспериментальные данные свидетельствуют о том, что уровень IL-8 в сыворотке крови является одной из показательных характеристик воспалительной иммунной реакции при ОА. При развитии иммунного воспаления, на первой и второй стадии ОА, концентрация IL-8 в сыворотке крови существенно возрастает, почти в 4 и более чем в 3 раза соответственно по сравнению с контролем. При этом уровень цитокина имеет максимальное значение на первой стадии. Концентрация IL-8 на второй стадии ОА достоверно отличается от таковой на первой стадии (p < 0,05). При дальнейшем развитии патологического воспалительного процесса, на третьей стадии, уровень сигнальной молекулы в сыворотке крови заметно падает и к четвертой стадии практически приходит в норму и не отличается от контрольного.
Дополнительные исследования позволили установить, что уровень IL-10 в сыворотке крови людей пожилого возраста, которые страдают ОА, существенно зависит
от стадии патологического процесса: у пожилых людей, страдающих ОА I стадии, он составил 10,5 ± 1,5 пг/мл против
1,5 ± 0,2 пг/мл у относительно здоровых людей, при переходе ко II, III и IV стадии – 7,4 ± 1,0; 5,4 ± 0,8 и 2,9 ± 0,7 пг/мл (p < 0,05) соответственно.
Выявленная динамика изменения концентрации IL-10 в сыворотке крови больных ОА согласуется с динамикой изменения концентрации провоспалительных цитокинов – TNF-α, IL-1β и IL-8.
Очевидно, что экспрессия IL-10 при ОА недостаточна и не позволяет в достаточной мере ингибировать сверхпродукцию TNF-α и, таким образом, вызвать торможение процессов ремоделирования хрящевой ткани сустава.
Выводы
1. Концентрация TNF-α в сыворотке крови при ОА может служить дополнительным индикатором стадии воспалительного процесса.
2. Концентрации IL-1β и IL-6 в сыворотке крови возможно рассматривать как дополнительные маркеры I и II стадий остеоартроза у людей пожилого возраста, а концентрацию IL-8 – как дополнительный маркер I–III стадий.
3. При развитии иммунного воспаления, от первой к четвертой стадии ОА, концентрация IL-10 в сыворотке крови значительно уменьшается, однако экспрессия этого цитокина при ОА недостаточна и не позволяет в достаточной мере ингибировать сверхпродукцию TNF-α и, таким образом, вызвать торможение процессов ремоделирования хрящевой ткани сустава.
Рецензенты:Ильницкий А.Н., д.м.н., профессор, первый заместитель директора, АНО НИМЦ «Геронтология», г. Москва;
Иванова М.А., д.м.н., профессор, главный научный сотрудник отделения организации планирования и управления научными исследованиями, ФГБУ «ЦНИИОИЗ» Минздрава России, г. Москва.
Работа поступила в редакцию 23.10.2014.