Метаболизм оксида азота и перекисное окисление липидов при болезни Легг-Кальве-Пертеса и транзиторных синовитах тазобедренного сустава

МЕТАБОЛИЗМ ОКСИДА АЗОТА И ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ ПРИ БОЛЕЗНИ ЛЕГГ-КАЛЬВЕ-ПЕРТЕСА И ТРАНЗИТОРНЫХ СИНОВИТАХ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА

С.Е. Львов, Раза Таусиф, С.Б. Назаров, И.К. Томилова

ГОУ ВПО МЗ РФ Ивановская государственная медицинская академия, ректор - з.д.н. РФ, д.м.н. профессор Р.Р. Шиляев г. Иваново

Введение. Проблема диагностики и лечения болезни Легг-Кальве-Пертеса (бЛКП) у детей до сих пор является актуальной и далеко не решенной. На раннем этапе развития чаще всего её приходится дифференцировать с транзи-торным синовитом (ТС), возникновение которого является обязательным условием патогенеза обоих заболеваний [1, 7, 13, 14, 22]. Основываясь только на клинических и рентгенологических данных, практически невозможно составить прогноз развития дистрофических изменений в костной ткани головки бедра, особенно на ранних этапах их развития [12, 21].

Одним из маркеров асептического воспаления является оксид азота (N0) [4, 23]. Доказано его участие в ключевых иммуновоспалительных процессах [16, 18]. В работе 2. Zidek с соавторами [24] указывается, что изменение концентрации N0 является одним из главных показателей воспаления любой этиологии. В доступной нам отечественной и зарубежной литературе не найдено работ, посвященных оценке обмена оксида азота (N0) у детей с бЛКП и ТС.

Считается, что одним из показателей воспаления при дегенеративно-дистрофических заболеваниях у взрослых является изменение содержания малонового диальдегида (МДА) - конечного метаболита неферментативной деградации продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) [8].

Мы сочли целесообразным изучить взаимосвязь метаболизма оксида азота и ПОЛ для более полной информации о механизмах прогрес-сирования и хронизации асептического воспаления при бЛКП. Определение показателей обмена оксида азота у больных с ТС и бЛКП при различных стадиях может иметь значение для уточнения патогенеза, прогнозирования осложнений и лечения.

Целью работы явилось изучение показателей продукции оксида азота и перекисного окисления липидов в цельной крови, плазме и синовиальной жидкости у детей с бЛКП и ТС.

Материалы и методы

Были обследованы 61 ребенок с бЛКП и ТС в возрасте от 3 до 14 лет без сопутствующей патологии и 15 здоровых детей (контрольная группа). Лабораторные исследования проводились на базе НИЦ ИвГМА. Материалом для них служила венозная кровь из локтевой вены, а также синовиальная жидкость (СЖ), полученная при пункции тазобедренного сустава.

В цельной крови, плазме и синовиальной жидкости потенциометрически оценивалось содержание нитрат-ионов, тиобарбитуровым методом -малоновый диальдегид, а спектрофотометричес-ким - диеновые конъюгаты (ДК).

Результаты и обсуждение

По сравнению с контрольной группой, у детей с бЛКП и ТС выявлено повышенное содержание нитрат-ионов (р < 0,05), причем у детей с бЛКП оно повышается в зависимости от стадии болезни (табл. 1). Достоверное увеличение продукции NO зафиксировано при II-III стадиях заболевания. В IV стадии болезни уровень нитрат-ионов снижен до 1,27+0,123 (ммоль/л, плазма) и 1,13+0,11 (ммоль/л, цельная кровь) (р > 0,05). Идентичные показатели у больных с ТС были достоверно выше показателей в группе здоровых детей: 1,71+0,28 ммоль/л - в цельной крови и 1,87+0,19 ммоль/л - в плазме (р < 0,05).

Показатели концентрации МДА и ДК в плазме крови у детей с бЛКП и ТС, характеризующие уровень ПОЛ, представлены в таблице 2.

Анализ полученных данных показал, что у детей с ТС показатели МДА и ДК были достоверно выше по сравнению с группой контроля (p < 0,05) и в среднем составили 7,95+0,48 нмоль/мл и 2,69+0,24 ед/мг соответственно. Кроме того, данные показатели у детей с бЛКП изменялись в зависимости от стадии болезни. Анализ данных содержания МДА и ДК, характеризующий состояние ПОЛ у детей с бЛКП, показал, что они зависели от выраженности дистрофических изменений в пораженном суставе.

Так, у детей с II стадией болезни, когда дистрофические изменения наиболее выражены, они достоверно выше показателей в контрольной группе (МДА - 8,5+0,52 нм/мл и ДК -3,31+0,51 ед/мг) (р < 0,01). По мере клинического улучшения у детей с IV стадией отмечалась тенденция к стабилизации процессов пе-роксидации (МДА - 5,43+0,63 нмоль/мл; ДК -1,72 + 0,16 ед/мг) (р > 0,05).

Отсутствие достоверных изменений конечных метаболитов N0 и ПОЛ в синовиальной жидкости, возможно, связано с техническими трудностями её получения без примесей крови при пункции сустава. Полученные данные свидетельствуют о том, что при бЛКП показатели конеч-

ных метаболитов N0 в цельной крови и её плазме, а также показатели МДА в плазме крови повышены по сравнению с контрольной группой и достоверно отличаются от таковых у больных с ТС. Это может служить отличительным признаком при дифференциальной диагностике бЛКП и ТС.

Выявленные изменения показателей, характеризующие состояние конечных метаболитов N0 и ПОЛ у детей с бЛКП, косвенно свидетельствуют о снижении антиоксидантной защиты в зависимости от выраженности дегенеративно-дистрофических изменений и наличии продуктивного воспаления в области тазобедренного сустава. Полученные результаты подтверждают

Таблица 1

Концентрация нитрат-ионов при ТС и бЛКП в зависимости от стадии

Показатель Контрольная группа п = 15 ТС п = 29 Болезнь Легг-Кальве Пертеса

I п = 4 II п = 7 III п = 16 IV п = 5

Нитраты ммоль/л (цельная кровь) 0,93 ±0,12 1,71 ±0,28* 1,06 ±0,06 1,38 ±0,17* 1,76 ±0,18* 1,13 ±0,11

Нитраты ммоль/л (плазма) 0,92 ±0,18 1,87 ±0,19* 1,14 ±0,24 1,65 ±0,17* 1,98 ±0,20* 1,27 ±0,13

Нитраты (СЖ) ТС, п=7 0,99±0,29

Нитраты (СЖ) бЛКП, п=6 2,31 ±0,59

* р < 0,05 при сравнении с контрольной группой.

Таблица 2

Содержание МДА и ДК в плазме крови

Контрольная группа п = 15 Болезнь Легг-Кальве Пертеса

Показатель ТС п = 29 I п = 4 II п = 7 III п = 16 IV п = 5

МДА нмоль/мл 4,63 ± 0,22 7,97 ± 0,48 * 5,70 ± 0,83 8,57 ± 0,52 * 6,58 ± 0,32 * 5,43 ± 0,63

ДК ед/мг 1,78 ± 0,17 2,69 ±0,24 * 3,48 ± 0,30* 3,31 ± 0,51 * 1,88 ± 0,32 1,72 ± 0,16

* р < 0,05 при сравнении с контрольной группой.

данные Г.И. Клебанова [6] о том, что повышение уровня функциональной активности клетки приводит к увеличению продукции различных биологически активных соединений (оксида азота, супероксидного анион-радикала, гипохлорит-иона и др.). Некоторые из них способны влиять на микроциркуляцию крови [10]. Например, основная роль N0 связана с вазодилятацией за счет расслабления гладких мышц сосудов [10, 17].

Продукция N0 может значительно увеличиваться при различных заболеваниях [3], что и отмечено нами при ТС и бЛКП. В лейкоцитах за синтез N0 ответственна индуцибельная N0-синтаза [4]. Образование индуцибельной N0-синтазы может происходить в патологически измененных тканях, например, в очаге воспаления [3]. Следовательно, определенный вклад в изменение микроциркуляции может вносить, в частности, оксид азота, вырабатываемый лейкоцитами циркулирующей крови.

Широкий диапазон физиологических эффектов N0 реализуется через различные механизмы и, в частности, через участие в процессах ПОЛ [5, 11]. Избыточное образование N0 может инициировать действие этого медиатора непосредственно по свободнорадикальному механизму, вызывая активирование процессов ПОЛ [11].

При высоком уровне концентрации оксида азота происходит резкая вазодилятация [19], усиливается сосудистая проницаемость, формируется отек и впоследствии - воспалительная реакция при ТС и бЛКП. В генезе вазогенного отека участвует реакция N0 с 02, ведущая к образованию потенциально токсичного перокси-нитрита (0N00"), который индуцирует некроз тканей [8].

Итак, при ТС и бЛКП воспалительный процесс сопровождается увеличением содержания нитрат-ионов в цельной крови и плазме и зависит от выраженности клинических и лабораторных показателей активности заболевания. Пря-мопропорциональное увеличение показателей метаболизма N0 и ПОЛ указывает на возрастание прооксидантных эффектов оксида азота при прогрессировании заболевания и зависит от стадии и особенностей течения патологического процесса.

Известно, что увеличение концентрации оксида азота является компенсаторным механизмом, улучшающим кровообращение при различных патологических процессах [10]. Однако чрезмерная продукция N0 стимулирует апоп-тоз, связанный с токсическим воздействием избытка N0 на клетки [2, 15, 20] и приводящий к ухудшению микроциркуляции. При ТС и бЛКП это проявляется в изменении свойств и увеличении содержания жидкости в полости сустава, что

приводит к гипертензии и замедлению оттока в венах тазобедренного сустава.

Таким образом, полученные данные подтверждают наличие тесной патогенетической связи между усилением образования NO и процессами ПОЛ, а также клиническими и лабораторными проявлениями бЛКП как на системном, так и на местном уровнях в воспаленных суставах. Важная роль NO в патологических и физиологических процессах объясняет уникальные диагностические возможности, связанные с исследованием продукции NO в организме.

Выводы

Показатели продукции оксида азота и интенсивности перекисного окисления липидов у больных с болезнью Легг-Кальве-Пертеса и транзи-торным синовитом можно использовать для оценки активности воспалительного процесса.

1. При транзиторном синовите параметры конечных метаболитов NO и малонового ди-альдегида повышены примерно вдвое по сравнению с контрольной группой.

2. При I стадии болезни Легг-Кальве-Перте-са параметры конечных метаболитов NO и пе-рекисного окисления липидов достоверно отличаются от показателей больных с транзиторным синовитом.

Литература

1. Баталов O.A. Ранняя диагностика и выбор лечебной тактики при болезни Пертеса / O.A. Баталов, А.Б. Богосьян, И.В. Мусихина, H.A. Тенилин // Вестн. травматологии и ортопедии им. H.H. Приорова. - 1998. - № 2. - C. 43-47.

2. Брюне Б. Апоптическая гибель клеток и оксид азота: механизмы активации и антагонистические сигнальные пути / Б. Брюне, К. Сандау, А. фон Кне-тен // Биохимия. - 1998. - Т. 63, № 7. - C. 966975.

3. Голиков П.П. Роль оксида азота в патологии / П.П. Голиков, А.П. Голиков // Международный медицинский журнал. ТОП. Медицина. - 1999.

- № 5. - C. 24-27.

4. Гуревич К.Г. Оксид азота: биосинтез, механизмы действия, функции / К.Г. Гуревич, H.A. Шимановс-кий / / Вопросы биологической медицинской и фармацевтической химии. - 2000. - № 4. - C. 16-22.

5. Зинчук В.В. Роль окиси азота в процессах перекис-ного окисления липидов / В.В. Зинчук, М.В. Бори-сюк // Здравоохранение. - 1996. - № 11. - C. 4750.

6. Клебанов Г.И. Влияние перекисного окисления ли-пидов на структуру и функционирование мембран и липопротеидов: Дис ... д-ра биол. наук. - М., 1991.

- 431 с.

7. Малахов O.A. Новые возможности ультразвукового исследования при патологии тазобедренного сустава у детей / O.A. Малахов, С.Э. Кралина // Человек и его здоровье: Материалы национального конгресса травматологов-ортопедов России с международным участием. - СПб., 2003. - C. 183.

8. Метод дифференциальной диагностики дегенеративно-дистрофических заболеваний тазобедренного сустава: Методические рекомендации / Сост.: ЮА. Ежов и др. - Н. Новгород, 2000. - 8 с.

9. Раевский К.С. Оксид азота — новый физиологический мессенджер: возможная роль при патологии центральной нервной системы / К.С. Раевский // Бюл. экспер. биол. — 1997. — Т. 123, № 5.

- С. 484-490.

10. Северина И.С. Растворимая гуанилатциклаза в молекулярном механизме физиологических эффектов оксида азота / И.С. Северина // Биохимия. — 1998.

- Т. 63, № 7. — C. 939-947.

11. Borisyuk M.V. Thermoregulation and temperature adaptation / M.V. Borisyuk, V.V. Zinchuk / Ed. by V.N. Gourine. — Minsk, 1995. — P. 86-89.

12. Eich G.F. The painful hip: evaluation of criteria for clinical decision-making / G.F. Eich, A. Superti-Furga,

F.S. Umbricht, U.V. Willi // Eur. J. Pediatr. — 1999.

- Vol. 158, N 11. — P. 923-928.

13. Fischer S.U. The limping child: epidemiology, assessment and outcome / S.U. Fischer, T.F. Beattie // J. Bone Joint Surg. — 1999. — Vol. 81-B, N 6. — P. 1029-1034.

14. Hochbergs P. Synovitis in Legg-Calve-Perthes disease. Evaluation with MR imaging in 84 hips / P. Hochbergs,

G. Eckerwall, N. Egund // Acta Radiol. — 1998. — Vol. 39, N 5. — P. 532-537.

15. Kasuda A. Nitric oxide is important for mouse beta-cell line killing by peritoneal exudate cells obtained from cyclophosphamide treated non-obese diabetic mice / A. Kasuda, T. Nakai, I. Takai et al. // Endocrinol. J. — 1995. — Vol. 42, N 2. — P. 259-263.

16. Moncada S. Biosynthesis of nitric oxide from L-arginine: a pathway for the regulation of cell function and communication / S. Moncada, R.M.J. Palmer, E.A. Higgs // Biochem. Pharmacol. — 1989. — Vol. 38. — P. 1709-

1715.

17. Moncada S. Nitric oxide: Physiology, pathophysiology and pharmacology / S. Moncada, R.MJ. Palmer, E.A. Higgs // Pharmacol Rev. - 1991. - Vol. 43, N 2. - P. 109-142.

18. Moncada S. Mechanisms of disease: the L-arginine-nitric oxide pathway / S. Moncada, E.A. Higgs // New Engl. J. Med. - 1993. - Vol. 329. - P. 2002-2012.

19. Santiago E. The role of nitric oxide in the pathogenesis of multiple sclerosis / E. Santiago, L.A. Perez-Mediavilla, N. Lopez-Moratalla // J. Physiol. Biochem.

- 1998. - Vol. 54, N 4. - P. 229-237.

20. Terenzi F. Bacterial lipopeptides induce nitric oxide synthesis and promote apoptosis through nitric oxide-independent pathways in rat macrophages / F. Teensy, MR. Diaz-Guerra, M. Cased et al. // J. Biol. Chem. -1995. - Vol. 270, N 11. - P. 6017-6021.

21. Wall E.J. Legg-Calve-Perthes' disease / E.J. Wall // Curr. Opin. Pediatr. - 1999. - Vol. 11, N 1. - P. 65-66.

22. Wingstrand H. Significance of synovitis in Legg-Calve-Perthes disease / H. Wingstrand // J. Pediatr. Orthop.

- 1999. - Vol. 8, N 3. - P. 156-160.

23. Zidek Z. Interferon-gamma/tumor necrosis factor-alpha synergism as a mechanism for enhanced nitric oxide production following in vivo administration of muramyl dipeptide (MDP) to mice / Z. Zidek, D. Frankova // Int. J. Immunopharmacol. - 1995. - Vol. 17, N 4. -P. 313-317.

24. Zidek Z. Lack of casual relationship between inducibility severity of adjacent arthritis in the rat and disease associated with changes in production of nitric oxide by macrophages / Z. Zidek, D. Frankova, B. Otova // Ann. Rheum. Dis. - 1995. - Vol. 54, N 4.

- P. 325-327.