No-индуцированная ранняя дисметаболия суставного хряща при внутрисуставных переломах

Структура цитокинового профиля назального секрета при аллергическом рините у детей

Е.В. Просекова1, С.Ю. Нетесова2, Н.Р. Забелина1, В.А. Сабыныч1, С.А. Сотниченко3

1 Тихоокеанский государственный медицинский университет (690950, г. Владивосток, пр-т Острякова, 2), 2 Краевая детская клиническая больница № 1 (690002, Владивосток, пр-т Острякова, 27), 3 Дальневосточный окружной медицинский центр Федерального медико-биологического агентства (690022, г. Владивосток, пр-т 100 лет Владивостоку, 161) Резюме. Результаты изучения профиля цитокинов в различных биологических субстратах при аллергических заболеваниях у детей, представленные в единичных публикациях, нередко разноречивы. Проведен мониторинг динамики цитокинового спектра назального секрета 120 детей с аллергическим ринитом (АР) в различные периоды болезни. Методом твердофазного имму-

ноферментного анализа определяли уровни интерлейкинов (ИЛ) 4, 8 и13, фактора некроза опухоли альфа (ФНОа) и гамма-интерферона (ИФНу). В период обострения АР зафиксирована активация синтеза ИЛ-4, ИЛ-8 и ИЛ-13 при незначительном нарастании уровня ФНОа, низкое содержание ИФНу, что иллюстрировалось дисбалансом и изменением цитокиновых индексов - ИФНу/ИЛ-4 и ИФНу/ИЛ-13 - и структуры цитокинового профиля. Определен следующий алгоритм нарушений цитоки-новой локальной регуляции: ИЛ-133+, ИФНу2-, ИЛ-83+, ИЛ-43+, ФНОа3+. Проведенное исследование выявило информативность мониторинга цитокинового спектра назального секрета при АР у детей для уточнения характера, направленности, активности и тяжести аллергического воспаления и оценки эффективности программ фармакотерапии.

Ключевые слова: аллергическое воспаление, интерлейкины, фактор некроза опухоли-альфа, гамма-интерферон.

УДК 616.718.5-001.5:612.128

ИО-ИНДУЦИРОВАННАЯ РАННЯЯ ДИСМЕТАБОЛИЯ СУСТАВНОГО ХРЯЩА ПРИ ВНУТРИСУСТАВНЫХ ПЕРЕЛОМАХ

А.В. Череповский1 2, И.В. Шулепин2

1 Тихоокеанский государственный медицинский университет (690950, г. Владивосток, пр-т Острякова, 2),

2 Владивостокская клиническая больница № 2

Ключевые слова: травма сустава, остеосинтез, нитроксидсинтаза, оксид азота.

nox induced early dismetaboly OF THE ARTICULAR CARTILAGE CAUsED BY the INTRA-ARTICULAR

fractures

A.V. Cherepovskiy1,1.V. Shulepin2

1 Pacific State Medical University (2 Ostryakova Ave. Vladivostok 690950 Russian Federation), 2 Vladivostok clinical hospital No. 2 (57 Russkaya St. Vladivostok 690105 Russian Federation) Background. Analysis of activity of the NO synthase (NOS) of the articular cartilage of the knee joint as a result of the intra-articular fractures of the lateral condyle of thibia.

Methods. The NADPH-diaphorase analysis of the hematoxylin and eosin and toluidine blue imbued tissue samples out of the core of lateral condyle of the tibia during operations for osteosynthesis on 15 intra-articular fractures patients.

Results. Elicited a statistically significant increment in activity of the NOS of the chondrocytes in the course of the rehabilt-ation along with a valid decrement in amount of glycosamino-glycans in cartilage matrix. The given changes available subject to the structural integrity of the cartilage or in the early period of presence of an isolated osteochondral fragment after impression fracture.

Conclusions. The intra-articular fractures cause an early defect of anabolism of the cartilage related with an increment in activity of the NOS. The optimal period of an operation for osteosynthesis may be within 7-10 days after an injure before degradation of the functional potency of a cartilage.

Keywords: arrticualation injury, osteosynthesis, NO synthase, nitric oxide.

Pacific Medical Journal, 2014, No. 1, p. 42-44.

Общеизвестно, что внутрисуставные переломы, даже в случае своевременного и правильного оперативного лечения, в различные сроки после травмы приво-

Череповский Антон Владиславович - д-р мед. наук, профессор кафедры травматологии и ортопедии с курсом ВМХ ТГМУ; врач травматолог-ортопед III травматологического отделения ВКБ №2; e-mail: cherepovsky_av@mail.ru

дят к развитию остеоартроза. Вместе с тем остается неясным, какого рода изменения в хрящевой ткани предшествуют морфологически позитивным стадиям артроза и, что не менее важно, в какие сроки эти изменения развиваются. Главной причиной недостатка информации считается отсутствие биохимических маркеров, отражающих течение дегенеративно-дистрофического процесса в хрящевой ткани, которые можно было бы использовать для скрининга пациентов с высокой степенью риска развития данной патологии, мониторинга активности и определения прогноза заболевания [1, 12]. В этом аспекте весьма перспективным представляется исследование биологической роли одного из активных тканевых метаболитов - оксида азота - в развитии хрящевой дегенерации.

Оксид азота представляет собой продукт активности группы ферментов - синтаз оксида азота. Группа включает три типа или три изофермента, кодируемых разными генами [6, 14].

Ранее нами было показано значение индуцибельной изоформы нитроксидсинтазы (nitric oxide synthase -NOS) хондроцитов как специфического маркера ранней дистрофии хряща при посттравматической нестабильности коленного сустава [3]. Настоящее исследование посвящено изучению динамики активности нитроксидсинтазы в хряще коленного сустава у больных с переломами наружного мыщелка больше-берцовой кости.

Материал и методы. Материалом для исследования послужили биоптаты хряща центральной части латерального мыщелка большеберцовой кости, полученные во время операций остеосинтеза у 15 пациентов (10 мужчин и 5 женщин) 19-40 лет без клинических,

Оригинальные исследования

43

Л

i

s

»v

Таблица

Гистохимические характеристики суставного хряща коленного сустава при внутрисуставных переломах В2 и В3

Реакция Интенсивность реакции, ЕОП

на 7-10-е сутки на 14-21-е сутки

На NADPH-d 24,8±2,8 39,6±3,8

Толуидиновый синий 46,3±2,4 12,6±0,8

Рис. NADPH-диафораза в хондроцитах поверхностной и промежуточной зоны хряща коленного сустава. Изолированный костно-хрящевой фрагмент на 7-е (а) и 20-е (б) сутки после травмы. Метод Hope и Vincent, х200.

рентгенологических, а также интраоперационных признаков хрящевой дегенерации (забор материала осуществлялся с информированного согласия). Сроки после травмы составляли от 7 до 21 суток. У 4 человек имелись переломы типа В1 по классификации АО [2] (чистое раскалывание), у 4 больных выявлены переломы типа В2 (чистое вдавление), и в 7 случаях обнаружены переломы типа В3 (вдавление и раскалывание).

Гистохимическую локализацию нитроксидсинтазы выявляли, используя метод на NADPH-диафоразу (NADPH-d), предложенный Hope и Vincent [8]. Метод основан на образовании нерастворимого осадка диформазана в присутствии субстрата - нитросинего тетразолия и косубстрата - NADPH. Преимущество данной реакции заключается в том, что плотность образующегося осадка диформазана считается прямо пропорциональной молекулярному содержанию NOS, что дает возможность судить об активности энзима [8]. Общегистологические методы исследования включали окраску гематоксилином и эозином и 1% толуидино-вым синим. Морфометрическая часть исследования выполнялась на световом микроскопе: определяли толщину зон хряща, проводили оценку хрящевой ци-тоархитектоники. Визуализацию изображения всех микропрепаратов на компьютере получали с помощью видеосистемы, смонтированной на микроденситометре Vickers M-85. Цифровую обработку изображения

Примечание. Разница между обоими показателями в различные сроки статистически значима.

делали с помощью программ Adobe Photoshop 6.0 и Microsoft Excel 97. Активность фермента (оптическую плотность гранул) и интенсивность окрашивания матрикса выражали в единицах оптической плотности (ЕОП). Обработку числовых данных проводили с использованием методов вариационной статистики.

Результаты исследования. Во всех препаратах выявлена сохранность зональной структуры хряща. Не обнаружено участков отсутствия либо повреждения бесклеточной пластинки. Зональная цитоархитекто-ника (расположение и форма лакун) в целом соответствовала норме.

В отличие от морфологических, гистохимические характеристики хряща имели ряд существенных особенностей. Во всех без исключения препаратах больных с переломами В2 и В3 в самом раннем периоде после травмы (7-10-е сутки) регистрировалась значительная активность NADPH-d (рис. а). Высокая активность энзима выявлена преимущественно в хондроцитах поверхностной зоны, однако в некоторых препаратах окрашиванию подверглись и клетки промежуточной зоны хряща. При этом окраска толуидиновым синим не выявила метахромазии матрикса. В то же время у больных с переломами типа В1 в указанные сроки активности NADPH-d, равно как и метахромазии матрикса при окраске толуидиновым синим, обнаружено не было.

На 14-21-е сутки после травмы при переломах В2 и В3 отмечено статистически достоверное увеличение активности NADPH-d (рис. б) по сравнению с препаратами группы тех же переломов через 7-10 суток с момента травмы (табл.). При оценке суммарного содержания гликозаминогликанов во всех препаратах при переломах В2 и В3 на 14-21-е сутки обнаружено значительное снижение интенсивности окрашивания хрящевого матрикса толуидиновым синим. В поверхностной зоне оптическая плотность осадка была почти в 4 раза ниже, чем в препаратах группы переломов В2 и В3 через 7-10 суток после травмы (табл.), при этом интенсивность окрашивания была низкой как в экстратерриториальном, так и в территориальном матриксе.

Обсуждение полученных данных. В доступной литературе отсутствуют сведения о динамике нитрокси-дергической активности суставного хряща при внутрисуставных переломах. На основании ранее полученных данных можно с уверенностью утверждать, что в нормальном человеческом хряще у лиц молодого возраста активность NOS не определяется [3, 4] .

а

Повышение уровня продукции оксида азота в хонд-роцитах отмечено при избыточных либо аберрантных нагрузках, действующих на суставные поверхности коленного сустава [7, 10]. Подобное повышение выявлено также при остеоартрозе [5, 13]. Структурно дегенеративный эффект повышенной концентрации оксида азота реализуется в основном через угнетение синтеза протеогликанов хрящевого матрикса [9, 11].

При внутрисуставных переломах, сопровождающихся импрессией суставной поверхности, происходит травматическая изоляция костно-хрящевого фрагмента, включающего значительную часть суставного плато.

Достоверное увеличение активности нитроксид-синтазы в хондроцитах определяется в самые ранние (7-10-е сутки) сроки существования изолированного фрагмента. Активность фермента нарастает с течением времени, прошедшим с момента травмы, и достигает значительных величин в периоде, морфологически соответствующем окончанию фазы свежего перелома. При этом активность энзима в этом периоде статистически достоверно выше, чем в фазе свежего перелома (до 10 суток) и сопряжена с достоверно значимым снижением содержания гликозаминогликанов в матриксе. Учитывая, что одной из главных функций хондроцитов является синтез протеогликанов, резонно предположить, что именно повышение активности NOS в данных условиях способствует угнетению синтетической активности хондроцитов.

На основании приведенных данных можно отметить, что начало активной фазы репаративной регенерации (14-21-е сутки) совпадает по времени с высокой степенью активности «стрессовой» изоформы NOS в ультраструктуре хряща. Гистохимический стресс, скорее всего, является следствием нарушения диффузионного питания хряща вследствие изменения свойств синовиальной среды при гемартрозе. С другой стороны, триггером указанного стресса, вероятно, служит разрыв сигнальных путей, функционирующих в условиях интимной связи хряща и субхондральной кости. Соответственно, анатомическая дезорганизация субхондральной кости при импрессиях может служить одной из причин функциональной недостаточности хондроцитов, реализующейся при посредстве инду-цибельной NOS. Важно отметить, что гистохимические изменения развиваются на фоне сохраненной структурной целостности хряща, что делает данный процесс морфологически негативным на протяжении достаточно длительного времени.

С практической точки зрения, оптимальным временем для операции остеосинтеза может являться период до 7-10 суток после травмы, когда функциональные потенции хряща еще не имеют дефекта. Однако следует констатировать, что полноценные прогностические критерии структурной реституции хряща с учетом выявленных гистохимических изменений пока неясны. Возможно здесь имеет значение как объем изолированного фрагмента, так и степень его смещения (импрессии).

Литература

1. Корнилов Н.Н., Новоселов К.А., Корнилов Н.В. Современные взгляды на этиопатогенез, принципы диагностики и консервативную терапию дегенеративно-дистрофических заболеваний коленного сустава // Травматология и ортопедия России. 2002. № 2. С. 47-59.

2. Руководство по внутреннему остеосинтезу / Мюллер М.Е., Алльговер М., Вилленеггер Х., Шнейдер Р. / пер. с немецкого. М.: Ad Marginem, 1996. 750 р.

3. Череповский А.В., Дубиков А.И., Никулин С.В. [и др.]. Активность нитроксидсинтазы как маркер ранних стадий дисметаболии хряща в эксперименте // Бюл. эксп. биол. мед. 2004. Т. 137, № 5. С. 589-593.

4. Череповский А.В., Никулин С.В., Дубиков А.В., Шуматов В.Б. Посттравматическая передняя нестабильность коленного сустава: активность нитроксидсинтазы и ранняя дисметабо-лия суставного хряща // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2004. № 4. С. 51-54.

5. Amin A.R., Abramson S.B. The role of nitric oxide in articular cartilage breakdown in osteoarthritis // Cur. Op. Rheum. 1998. Vol. 10, No. 3. P. 263-268.

6. Bredt D.S. Endogenous nitric oxide synthesis: biological functions and pathophysiology // Free Radic. Res. 1999. Vol. 31, No. 6. P. 577-596.

7. Fink C., Fermor B., Weinberg J. [et al.]. The effects of dynamic mechanical compression on nitric oxide production in the meniscus // Osteoarthritis Cartilage. 2001. Vol. 9, No. 5. P. 481-487.

8. Hope V.T., Vincent S.R. Histochemical characterization of neuronal NADPH-diaphorase // Histochem. Cytochem. 1989. Vol. 37. P. 653-661.

9. Jouzeau J.Y., Cipoletta C., Presle N. [et al.]. Modulation of IL-effects on cartilage by NO-synthase inhibitors: pharmacological studies in rats // Osteoarthritis Cartilage. 1999. Vol. 7, No. 4. P. 382-385.

10. Kobayashi K., Mishima H., Hashimoto S. [et al.]. Chondrocyte apoptosis and differential expression of nitric oxide in the medial meniscus following partial meniscectomy // J. Orthop. Res. 2001. Vol. 19, No. 5. P. 802-808.

11. Van der Kraan P.M., Vitters E.L., van Beuningen H.M. [et al.]. Role of nitric oxide in the inhibition of BMP-2-mediated stimulation of proteoglycan syntesis in articular cartilage // Osteoarthri-tis Cartilage. 2000. Vol. 8, No. 2. P. 82-86.

12. Lohmander L.S. Proteoglycans of joint cartilage // Bailliere>s Clin. Rheum. 1988. Vol. 2, No. 1. P. 37-61.

13. Min B.H., Kim H.J., Lim H. [et al.]. Effects of agening and arthritis disease on nitric oxide productions by human articular chondrocytes // Exp. Mol. Med. 2001. Vol. 33, No. 4. P. 299-302.

14. Nathan C., Xie Q.-W. Nitric oxide synthase: roles, tolls, and controls // Cell. 1994. Vol. 78. P. 915-918.

Поступила в редакцию 11.02.2011.

NO-индуцированная ранняя дисметаболия суставного хряща при внутрисуставных переломах

А.В. Череповский1 2, И.В. Шулепин2

1 Тихоокеанский государственный медицинский университет

Резюме. Исследована активность нитроксидсинтазы (NOS) в суставном хряще коленного сустава при внутрисуставных переломах латерального мыщелка большеберцовой кости. Выявлено статистически значимое увеличение активности NOS в хондроцитах с течением времени после травмы, сопряженное с достоверным уменьшением содержания гликозаминогликанов в хрящевом матриксе. Данные изменения обнаружены на фоне сохраненной структурной целостности хряща и в ранние сроки существования изолированного костно-хрящевого фрагмента при импрессионном переломе. Высказано мнение о раннем развитии дефекта хрящевого анаболизма, связанного с повышением активности NOS.

Ключевые слова: травма сустава, остеосинтез, нитроксид-синтаза, оксид азота.