Эндокринная регуляция репаративного процесса при возмещении межсегментарного дефекта костей в области коленного сустава методом чрескостного остеосинтеза

© Д.Д. Болотов, Л.М. Куфтырев, 2002

Эндокринная регуляция репаративного процесса при возмещении межсегментарного дефекта костей в области коленного сустава методом чрескостного остеосинтеза

Д.Д. Болотов, |Л.М. Куфтырев

Endocrinic control of reparative process during bone intersegmental defect filling in the knee region using transosseous

osteosynthesis technique

D.D. Bolotov, |L.M. Kuftyrev

Государственное учреждение науки Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" им. академика Г. А. Илизарова, г. Курган

Произведена оценка изменения концентрации в сыворотке крови гормонов: соматотропина, кальцитонина, паратирина, инсулина и циклических нуклеотидов: 3'5'аденозинмонофосфата и 3'5'гуанозинофосфата у 12 пациентов с дефектами суставных концов костей, образующих коленный сустав, до, в процессе и после реконструктивно-восстановительных операций на основе чрескостного остеосинтеза.

Ключевые слова: коленный сустав, возмещение дефекта, аппарат Илизарова, радиоиммунологический анализ, гормоны, циклические нуклеотиды.

Changes of the following hormones in blood serum were assessed: sokmatotropin, calcitonin, parathyrine, insulin and cyclic nucleotides - 3'5'adenisinemonophosphate and 3'5'guanosine phosphate in 12 patients with defects of bone articular ends, forming the knee, before, during and after reconstructive-and-restorative surgeries on the basis of transosseous osteosynthesis.

Keywords: the knee (joint), defect filling, the Ilizarov fixator, radioimmunological analysis, hormones, cyclic nucleotides.

ВВЕДЕНИЕ

Изучению возможностей организма адаптироваться к лечению методом чрескостного остеосинтеза способствуют исследования на уровне механизма активного воздействия на формирование костной ткани и ее минерализации. Общепризнанно, что процесс биологической минерализации возможен при определенном сочетании общих регуляторных факторов, обеспечивающих положительный минеральный баланс организма. Процессы минерализации костной ткани в живом организме сводятся к факторам, регулирующим синтез органической матрицы, и гомеостазу минеральных веществ [2, 6]. В этом отношении значительную ценность представляет изучение уровня остеотропных гормонов.

Многолетними исследованиями, выполненными в нашем Центре, установлено, что репара-тивный остеогенез в условиях чрескостного ос-теосинтеза протекает, по меньшей мере, в двух последовательно сменяющих друг друга фазах.

Каждая из них - фаза резорбции (катаболическая, пролиферативная) и анаболическая (фаза диффе-ренцировки и минерализации) контролируется компонентами системной нейрогуморальной регуляции - адаптивными и остеотропными гормонами и местными факторами роста. Между системными и местными регуляторами репаратив-ного процесса существуют взаимоотношения взаимного модулирования и кооперации физиологического действия, вторичными мессендже-рами тех и других являются ионы кальция и циклические нуклеотиды [1, 5, 10, 11].

Известно также, что опухолевый процесс, поражающий костную ткань, связан с изменением гормонального фона, репаративный остеоге-нез при возмещении костного дефекта после удаления опухоли имеет свои особенности в плане системной нейрогуморальной регуляции [3, 7, 8]. Однако имеющиеся в настоящее время данные недостаточны для вынесения суждения о роли, какую играют эти особенности при ле-

чении онкологических больных с применением методов чрескостного остеосинтеза. Целью нашего исследования является анализ динамики ряда показателей гормонального статуса у больных с пострезекционными дефектами дисталь-

ного суставного конца бедренной кости по поводу опухолей, которым осуществляли возмещение межсегментарного дефекта в области коленного сустава.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Под наблюдением находилось 12 больных с опухолями дистального суставного конца бедренной кости (гигантоклеточна - 8, остеогенна саркома - 3, хондросаркома - 1) в возрасте от 16 до 46 лет. Давность патологии составляла от 0,5 до 15 лет. Всем пациентам после резекции произведены реконструктивно-стабилизирующие операции с применением технологий чрескостного остеосин-теза для замещения дефектов: методикой било-кального последовательного дистракционно-компрессионного остеосинтнза - у 7, полилокального последовательного дистракционно-компрессионного остеосинтеза - у 3, полилокального последовательного дистракционно-компрессионного остеосинтеза с одновременным удлинением голени на одном уровне - у 1, монолокального компрессионного с удлинением голе-

ни на одном уровне - у 1. Больных обследовали в следующие сроки: до операции, еженедельно в течение первого месяца и дважды в месяц в последующем в процессе дистракции и фиксации, на 7-й день и ежемесячно после снятия аппарата.

Концентрацию гормонов: соматотропина (СТГ), кальцитонина (КТ), паратирина (ПТГ), инсулина (ИН) и циклических нуклеотидов: 3 '5 'аденозинмонофосфата (цАМФ) и 3 '5 'гуанозинофосфата (цГМФ) определяли методом радиоиммунологического анализа (РИА) (выполнялся совместно с к.м.н. Н.В. Офицеро-вой), используя гамма-счетчик фирмы «Tracor Europa» (Голландия) и наборы следующих фирм: «Bic Malincrodt» (Германия), «CIS» (Франция), «Amersham» (Великобритания).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Исходные гормональный фон и сывороточные уровни циклических нуклеотидов, как и их динамика на протяжении этапов лечения, отражены на рисунках 1-6. До вмешательства больные с хроническими дефектами дистального конца бедра, образовавшимися после удаления опухолей, как правило, имели в сравнении с нормой повышенные уровни ПТГ (в 2,2 раза, р<0,01), цАМФ (в 1,8 раза, р<0,01), СТГ (в 1.5 раза, р<0,05), тенденцию к снижению концентрации КТ на 10% (р < 0,05) и практически нормальные уровни цГМФ и ИН (р<0,1). Принимая во внимание ту роль, которую отдельные гормоны играют в поддержании скелетного гомео-стаза [2], можно сказать, что равновесие между костеобразованием и резорбцией у больных с хроническими дефектами костей после удаления опухолей изменено в сторону увеличения резорбции.

Динамика концентрации ПТГ была сходна с изменениями его уровня в сыворотке крови при замещении дефектов костей нижней конечности у больных, не имеющих онкологической патологии [4, 9]: резко повышаясь в послеоперационном периоде до 4,71 нг/мл (в 6,7 раза, р<0,001), он оставался высоким на всем протяжении периода дистракции, в 3 -4 месяца фиксации отмечалось новое его увеличение на достоверном уровне (р<0,01), связанное, по-видимому, с ремоделированием новообразованной кости, и снижение предоперационного уровня наблюдалось только после снятия аппа-

рата. Динамика содержания цАМФ в сыворотке крови в значительной мере соответствовала описанной для ПТГ, что предполагает в действии последнего не только внутриклеточное увеличение активности аденилатциклазы, но и влияние на перераспределение цАМФ между внутриклеточными компартментами и тканевой жидкостью.

В процессе дистракции наблюдалось плавное непрерывное увеличение содержания в крови СТГ, достигавшего максимального значения (6, 53 нг/мл, р<0,01) к 14-му дню фиксации. Затем происходило постепенное его снижение, однако к концу фиксации уровень этого гормона оставался увеличенным в 3,2 раза (р<0,01). После снятия аппарата содержание СТГ падало и к 30-му дню этого периода наблюдения существенно не отличалось от дооперационного (р<0,05).

Изменения содержания в крови КТ и цГМФ в целом повторяли изменения СТГ, достигая наибольшего содержания также к 14-му дню фиксации, увеличиваясь до 153 пг/мл (в 1,5 раза, р<0,05) для КТ и 6,03 пмоль/мл (в 3,6 раза, р<0,01) для цГМФ. При этом концентрация цГМФ в процессе дистракции плавно, постепенно снижалась, оставаясь увеличенной к концу дистракции в 2 раза и постепенно приближаясь после снятия аппарата к верхней границе нормы, но не доходя до нее. Концентрация КТ оставалась увеличенной в 1,4-1,5 раза в течение первых трех месяцев фиксации с последующим

снижением, но оставалась повышенной в 1,2 раза к концу фиксации и также приближалась к верхней границе нормы после снятия аппарата, не доходя до нее.

В послеоперационном периоде наблюдалось резкое повышение концентрации цАМФ до 54,5 нМ/мл - 3,8 раза с последующим снижением до близкого к дооперационному уровню через 2 месяца дистракции и постепенным последующим снижением с незначительными колебаниями, оставаясь повышенным в 1,2-1,5 раза в течение последующей дистракции и фиксации. После снятия аппарата концентрация цАМФ еще более приближалась к норме, не доходя до ее верхней границы, но оставалась увеличенной в 1,1-1,2 раза.

Концентрация ИН в сыворотке крови находилась в пределах нормы, снижаясь в 1,4 раза в послеоперационном периоде и незначительно на 2-3 месяце после снятия аппарата.

180

170 пг/мп

160

150

140

130

120

110 / Н о о м а

дистрзкция срок остеосинтеза, в днях

Рис. 1. Концентрация кальцитонина в сыворотке крови.

7 и нг / мл

6 -5 -4 -3 -

2 -..........

1 -' "°р""

0 J-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,—

Д.о. 7 14 21 30 43 60 75 90 I 14 21 30 45 60 75 90 120 135 130 180| 7 60 90 120

дистракция I фиксация 'после снятия

срок остеосинтеза, в днях

Рис. 2. Концентрация соматотропина в сыворотке крови.

Рис. 3. Концентрация инсулина в сыворотке крови.

Рис. 4. Концентрация цАМФ в сыворотке крови.

Рис. 5. Концентрация цГМФ в сыворотке крови.

Рис. 6. Концентрация ПТГ в сыворотке крови.

ОБСУЖДЕНИЕ

Наличие в исходном состоянии повышения концентрации СТГ, стимулирующего образование коллагена, ПТГ, вызывающего деминерализацию костной ткани и цАМФ, изменяющего прохождение клеток через фазу митоза, а также незначительное снижение КТ, уменьшающего уровень кальция и неорганического фосфора в сыворотке крови, свидетельствовало о наличии в организме гормонального дисбаланса.

Резкое увеличение в первую неделю после операции ПТГ и цАМФ может свидетельствовать о напряжении адренергических реакций организма, ответственных за гормональный ответ на оперативное вмешательство, ПТГ, оставаясь повышенным (максимальное снижение до 1,51 нг/мл- в 2,2 раза выше в сравнении с контрольными цифрами к 5 месяцу фиксации), способствовал активной резорбции, кроме того, активизируя адемилатциклазу, стимулировал проникновение кальция в клетку, действуя на

клеточном и монокулярном уровнях.

Повышение уровня ПТГ, а следовательно, и кальция в сыворотке крови, явилось причиной постепенного увеличения КТ, снижающего уровень кальция и неорганического фосфора, взаимодействующих по принципу обратной связи, в результате чего ускорялась минерализация кости. Одновременно с этим КТ снижает активность остеокластов, что также повышает минерализацию регенерата.

В отличие от КТ, пик повышения которого приходится на 2 месяц фиксации, у СТГ, имеющего сходную тенденцию повышения и снижения в сыворотке крови, пик повышения приходится на 14 день фиксации, что соответствует фазе наиболее активного образования коллагена.

Концентрация цГМФ, стимулирующей клеточную пролиферацию, изменяясь сходно с КТ и СТГ, плавно повышаясь, имеет пик концен-

трации на 45 день фиксации, находясь между пиками повышения КТ и СТГ.

Колебание ИН не носило принципиального характера и может быть рассмотрено как реакция на оперативное вмешательство.

Таким образом, исходя из количественной

оценки изменений концентрации гормонов, выявлена закономерность их воздействия, результатом которой явились условия, способствующие увеличению массы и минерализации регенератов при замещении межсегментарных дефектов в области коленного сустава.

ЛИТЕРАТУРА

1. Баранова В.В., Егоров В.Я. Уровень цАМФ и эффект кальция регулирующих гормонов // Физиологический журнал. - 1985. -Т.71, № 11. - С. 1367-1375.

2. Белоус А.М., Панков Е.Я. Гормоны и вопросы физиологической и репаративной регенерации костей // Ортопед. травматол. -1967. - № 11. - С. 111-118.

3. Динамика формирования дистракционного регенерата при замещении дефектов костей нижней конечности у больных с гиган-токлеточной опухолью / Л.М. Куфтырев, Л.Н. Носова, И.И. Балаев и др. // Гений ортопедии. - 1996. - № 2-3. - С. 111-112.

4. Клинико-рентгенорадионуклидная оценка репаративного костеобразования при возмещении дефектов кости методом удлинения одного из отломков по Илизарову / А.А. Свешников, В.Д. Макушин, Л.М. Куфтырев и др. // Медико-биологические и медико-инженерные проблемы чрескостного остеосинтеза по Илизарову: Сб. науч. работ. - Курган, 1989. - Вып. 14. - С.159-166.

5. Нестерова М. В., Васильев В.Ю., Северин Е.С. Циклические нуклеотиды в системе регуляции клеточной пролиферации и диф-ференцировки // Украинский биохимический журнал. - 1981. - Т.53, № 2. - С. 52-69.

6. Офицерова Н.В. Свешников А.А., Носова Л.Н., Концентрация гормонов крови и содержание минеральных веществ кости при лечении дефектов голени и бедра по Илизарову // Вопросы чрескостного остеосинтеза по Илизарову. Экспериментально-теоретическое и клиническое обоснование новых способов диагностики и лечения ортопедо-травматологических больных: Сб. науч. работ. - Курган, 1990. - Вып.15. - С. 91-95.

7. Петручук И.В. Гормональная регуляция процесса минерализации регенерата кости: Автореф. дис... канд. биол. наук. - Минск, 1978. - 23 с.

8. Показатели концентрации гормонов и циклических нуклеотидов крови при ортопедическом лечении больных с гигантоклеточ-ной опухолью / Л.М. Куфтырев, Н.В. Офицерова, А.А. Свешников и др. // Новые технологии в лечении больных: Материалы конф. - Ленинск-Кузнецкий, 1996. - С. 82-83.

9. Радионуклидная оценка дистракционного остеогенеза при замещении дефектов костей нижней конечности у больных с гиган-токлеточной опухолью / Л.М. Куфтырев, К.Э. Пожарищенский, Л.Н. Носова и др. // Гений ортопедии. - 1998. - № 1. - С. 12-16.

10. Ткачук В.А. Участие аденилатциклазы в проведении гормонального сдвига через мембрану // Украинский биохимический журнал. - 1981. - Т. 52, № 2. - С. 5-27.

11. Федоров Н.А. Биологическое и клиническое значение циклических нуклеотидов. - М.: Медицина, 1979. - 285 с.

Рукопись поступила 09.01.02.

Уважаемые коллеги!

Редакционный совет журнала «Гений Ортопедии» обращается к Вам с просьбой своевременно подписаться на наш журнал.

Журнал включен в каталог «Газеты и журналы» Агентства «Роспечать» на I полугодие 2003 года. Подписной индекс - 81417.

Цена одного номера - 100 руб.

Для желающих доставка журнала наложенным платежом, как и раньше, непосредственно из центра остается в силе. Стоимость одного номера журнала на 2003 год - 80 руб. (без стоимости пересылки). Для этого необходимо прислать заказ почтой, электронной почтой или по факсу на имя заведующей библиотекой Таушкановой Лидии Федоровны.

Адрес: РНЦ "ВТО", отдел научно-медицинской информации, ул. М. Ульяновой, 6, г. Курган, 640014, Россия Факс: (3522) 53-60-46. Тел.: (3522) 53-09-89. E-Mail: gip@rncvto.kurgan.ru