Laboratorijska diagnostika osteoartritisa

V večini primerov so bolniki z osteoartritisom nobenih sprememb pri testih krvi in urina, razen sinovitisa s pomembno izlivom, da lahko pride do povečanja za ESR, hypergammaglobulinemia, povečane stopnje akutne faze - CRP, fibrinogen., Itd Študija sklepna tekočina bistveno razlikuje od normalni kazalniki ne razkrivajo.

V zadnjih letih poteka intenzivno iskanje možnih bioloških markerjev (BM) za degeneracijo in popravilo sklepnih tkiv (predvsem hrbtenice in kosti). BM mora odražati te dinamične spremembe, služiti kot napovedovalci prognoze osteoartritisa in označevati učinkovitost patogenetske obravnave. Odkrivanje nove in bolj poglobljene študije znanih bioloških markerjev nam bo omogočilo boljše razumevanje mehanizmov patogeneze osteoartritisa. Vendar je glavna naloga uporabe bioloških označevalcev hrustančnega metabolizma oceniti hondroprotektivne lastnosti zdravil in spremljati zdravljenje z zdravili, ki spadajo v skupino DMO AD - "spreminjanje bolezni".

Pri osteoartritisih se patološke spremembe pojavljajo predvsem v sklepnem hrustanču, pa tudi v subhondralni kosti, sinovialni membrani in drugih mehkih tkivih sklepa. Ker je naša sposobnost neposrednega raziskovanja teh struktur omejena, so najpomembnejši viri za zbiranje bioloških označevalcev krv, urin in sinovialna tekočina.

Najbolj se priporoča preiskovanje urina, ker ni povezan z nobenimi invazivnimi postopki. Po našem mnenju je idealni material za študijo dnevni urin. Analiza vzorcev jutranjih urina bi bilo bolj primerno, pa je možnost njegove uporabe, ki temelji le na dejstvu, da je prav ta test, ki se uporablja za odkrivanje bioloških označevalcev presnove kosti in osteoporozo: to je znano, da so biološki označevalci predmet cirkadianega ritma, in največjo koncentracijo bioloških označevalcev presnove kosti računa za nočne ure. Do danes ni objavila informacije o cirkadianega ritma bioloških označevalcev mehkega tkiva hrustanca, tako da je končna odločitev o izbiri ustreznega analizo urina bodo po ustreznih študij.

Krvni test se nanaša na rutinske klinične analize. Nekateri biološki markerji v krvi danes določajo, na primer kazalnike akutne faze, drugi pa bodo morda v bližnji prihodnosti vključeni v standardni seznam biokemijskih testov. Za vsak biološki marker je treba navesti, v komu delu krvi je treba določiti - v plazmi ali v serumu. Rezultati študij kažejo, da se koncentracija bioloških markerjev v krvni plazmi bistveno razlikuje od koncentracije v serumu. V serumu se običajno določijo biološki markerji. V skladu z V. Rayanom in soavtorji (1998) je koncentracija bioloških markerjev v krvi, odvzeta iz vene v bližini prizadetega sklepa in iz bolj oddaljene vene, drugačna. Ti podatki kažejo na potrebo po standardizaciji vzorčenja krvi za proučevanje bioloških označevalcev.

Pila LJ Attencia et al (1989), hrustanec sinovialni sklepih odraslo osebo je samo 10% od celotne mase hialina hrustanca telesa, vključno medvretenčne ploščice. Tako določanje bioloških markerjev v krvi in urinu odraža sistemsko presnovo in ne lokalne spremembe v sklepih, ki jih je prizadel osteoartritis. Snovna tekočina je najbližja patološkemu ostanku osteoartritisa in verjetno najbolj natančno odraža procese, ki se pojavljajo v prizadetem sklepu. Koncentracija bioloških markerjev v sinovialni tekočini je lahko znatno višja kot v krvi, zato jo je lažje določiti. Primeri vključujejo epitop agrekana 846 - v sinovialno tekočino pa 40-krat večja kot v serumu, hrustanec oligomerni matriks beljakovina (Hombah) - 10-krat višji kot v krvnem serumu. Razgradni produkti v sinovialni tekočini bolj natančno odražajo katabolične procese v sklepnem hrustanču. Odvodnjavanje molekul s sinovialne tekočine skozi lokalni limfni sistem lahko povzroči zmanjšanje njihove velikosti in celo njihovo uničenje.

Kljub invazivnosti tehnike samovialnega vnosa tekočine, skupaj s številnimi možnimi zapleti, je očitna vrednost določanja bioloških markerjev. Da bi se izognili težavam s tako imenovanim suhim sklepom, tik pred odvzemom tekočine se lahko v skupino injicira 20 ml izotonične raztopine NaCl. Takoj po injiciranju izotonične raztopine mora bolnik opraviti 10-kratno fleksijsko podaljšanje okončine v sklepu, čemur sledi hitra aspiracija razredčene sinovialne tekočine. Po EM-JA Thonar (2000) tako razgradnjo sinovije vpliva na metabolizem v sklepnem hrustanču. Vendar pa rezultati študije FC Robion in soavtorji (2001) kažejo, da ponavljajoča se izpiranje kolenskih sklepov konjev ne povzroča bistvenih sprememb v presnovi hrustanca. Ti podatki seveda zahtevajo potrditev. Zato je treba pri vsakem biološkem markerju na predklinični fazi raziskovanja pri živalih ugotoviti učinek izločanja sklepov na spremembo njene koncentracije.

Naslednja pomembna točka je določitev vsakega biološkega markerja razpolovnega časa v sinovialni tekočini in v krvi. Brez takšnih podatkov bo interpretacija rezultatov testa težavna. Običajno je razpolovna doba biološko aktivnih snovi v krvi manjša kot v drugih tekočih medijih zaradi učinkovitega očistka jeter in ledvic. Tako je za vsak biološki marker potrebno tudi določiti pot izločanja. Tako, N-propeptid neglikoziliran kolagenskih fragmentov kolagena tipa III izločajo jetra z receptorsko posredovano endocitozo, in pridobljene pretežno smochoytakzhe, kakosteokaltsin. Naendotelialnyh celice sine lobules jetrnih so receptorji glikozaminoglikani, hialuronska kislina in so zato proteoglikani izloča v jetrih. Razpolovna doba hialuronske kisline v krvi je 2-5 minut. Prisotnost sinovitisa lahko pospeši potrditve bioloških označevalcev sklepov, čeprav študija pri kuncih ni pokazala pomembne razlike v potrditev proteoglikanov v prisotnosti in odsotnosti sinovitisa. Zato je treba raziskati učinek vnetja na spremembe v koncentraciji bioloških markerjev v telesnih tekočinah.

Bradavice selektivno filtrirajo biološke označevalce. Tako je glikozaminoglikan prevažajo visok negativni naboj, ne more prodreti skozi bazalne membrane ledvic, ker glikozaminoglikani kot kondroitin-6-sulfatom in kondroitin-4-sulfatom, so določeni v urinu.

Poleg patologije (še posebej osteoartroze) na koncentracijo bioloških markerjev v telesnih tekočinah lahko vplivajo številni dejavniki:

1. Cirkadijski ritmi so proučevali le za majhno število bioloških markerjev. Za označevalce kostnega presnovka se proučujejo. Tako je koncentracija osteokalcin vrh ponoči, in kolagen prepleta zjutraj. - 8 h pri revmatoidnem artritisu, IL-6 aktivnost maksimalno predstavljali tudi nočnih urah (okoli 2 uri), in prej kot osteokalcina. Ti podatki so zanimivi za vključevanje IL-6 v vnetje in fiziologijo kostnega tkiva. TNF, nasprotno, nima cirkadijskih ritmov. Vendar pa jih lahko podrejajo receptorji tega citokina.
2. Peristaliza. Hialuronsko kislino sintetizirajo sinovijske celice (kot tudi mnoge druge celice) in je potencialni marker sinovitisa pri osteoartritisu in revmatoidnem artritisu. Vendar pa se najvišja koncentracija hialuronata nahaja v limfnem sistemu črevesja. Ni presenetljivo, da se koncentracija kirurške hialuronske kisline po jedi lahko poveča. Tako je treba odvzeti vzorce krvi za določanje bioloških markerjev na prazen želodec ali 3 ure po jedi. In vpliv peristalisa na raven bioloških markerjev v krvi zahteva študijo.
3. Fizična aktivnost zjutraj po spanju povzroči povečanje koncentracije hialuronske kisline v krvi, MMP-3 in epitopa keratan-sulfata pri zdravih posameznikih. Fizična obremenitev lahko spremeni koncentracijo nekaterih markerjev tako v sinovialni tekočini kot v serumu. To povečanje je bolj izrazito pri bolnikih z revmatoidnim artritisom, poleg tega pa koncentracija bioloških markerjev ustreza kliničnemu stanju teh bolnikov.
4. Bolezni jeter in ledvic. Ciroza povzroča znatno povečanje ravni hialuronske kisline v krvnem serumu in verjetno vpliva na izločanje proteoglikanov. Znano je, da bolezni ledvic vplivajo na koncentracijo osteokalcina. Ta problem zahteva tudi globljo študijo.
5. Starost in spol. Med rastjo telesa se povečuje aktivnost celic rastne plošče, kar spremlja povečanje koncentracije skeletnih bioloških markerjev v krvnem serumu. Primer je povečanje koncentracije fragmentov aggrecana in kolagena tipa II v periferni krvi in urinu pri rastočih živalih. Tako je interpretacija analize bioloških markerjev pri otrocih in mladostnikih z boleznimi mišično-skeletnega sistema težavna. Za številne biološke označevalce je bilo ugotovljeno povečanje koncentracije s staranjem. Pri moških je koncentracija bioloških markerjev bistveno višja od koncentracije žensk v krvnih in kostnih tkivih. Poleg tega je pri ženskah v menopavzi in obdobju po menopavzi lahko pričakovane spremembe v koncentraciji bioloških markerjev presnove hrustančnega tkiva na podoben način kot pri kostnem tkivu.
6. Kirurški posegi lahko vplivajo tudi na raven bioloških markerjev, poleg tega pa lahko ta učinek traja več tednov.

Osnova koncepta bioloških markerjev osteoartritisa je predpostavka, da odražajo nekatere vidike metabolnih procesov v tkivih sklepov. Vendar pa je razmerje med koncentracijami bioloških markerjev v tekočih medijih telesa in presnovo hrustančastih, sinovialnih in drugih tkiv izkazalo za zelo zapleteno.

Na primer, koncentracija razgradnih markerjev videorekorder sklepnega hrustanca sinovialne tekočine lahko ni odvisna samo od stopnje degradacije matriksa, ampak tudi od drugih dejavnikov, kot je stopnja odprave fragmentov molekule sinovialni ovojnici, kot je navedeno zgoraj, in število tkivo hrustanca, ki je ostala v sklepu.

Kljub zgoraj navedenih dejstev, je koncentracija biomarkerjev v sinovialni tekočini običajno povezana s presnovo ECM molekul sklepnega hrustanca. Na primer, sprememba koncentracije fragmentov agrekana epitop 846, Hombah in C-propeptid kolagena II v sinovialni tekočini po skupni travme in pri razvoju osteoartritisa, skladen z metabolnih sprememb tečajev agrekana, Hombach in kolagen II v eksperimentalnih modelih osteoartritisa pri živalih in / vivo in v sklepnega hrustanca bolnikov z osteoartritisom in / vitro.

Identifikacija specifičnih virov molekularnih fragmentov je kompleksen proces. Povečanje stopnje sproščanja fragmentov molekul lahko nastane zaradi splošnega povečanja razgradnih procesov, ki niso kompenzirani s sintetičnimi procesi ali zaradi večje razgradnje, hkrati pa povečujejo sintezno intenziteto istih molekul ECM; v slednjem primeru se koncentracija molekul VKM ne spremeni. Zato je treba iskati oznake, značilne za degradacijo in sintezo. Primeri prvega so lahko fragmenti aggrecana in drugi - C-propeptid kolagena 11.

Tudi če je biološki označevalec povezan z določenim vidikom presnove, je treba upoštevati posebne značilnosti tega postopka. Na primer, lahko opredeljene fragmente nastane kot posledica razgradnje sintetiziranih de novo molekul, ki še niso imeli časa, da se vključijo v funkcionalnih ECM molekul, ki je bila pravkar zgrajena v videorekorder in, končno, a stalne ECM molekule, ki je pomemben funkcionalni del zrelega matrike. Problem je tudi opredelitev posebnega matrične cone (pericellular, prostorsko in medregijskih matriksa), ki je služil kot vir bioloških označevalcev najdemo v sinovialne tekočine, kri ali urin. Študije in vitro kažejo, da lahko metabolizem v posameznih conah sklepnega hrustanca ECM drugačna. Pregled nekaterih epitopov povezanih z sulfatiranju hondroitin sulfat lahko pomaga pri prepoznavanju prebivalstva sintetiziranega de novo molekule agrekana.

Predvidevamo lahko, da je pojav fragmentov v sinovialni tekočini molekul, ki so običajno prisotni v ECM hrustanca je povezan s presnovo hrustanca matrike. Vendar pa to ni vedno tako, saj je odvisna od številnih dejavnikov, predvsem od tega, kako je koncentracija molekule v sklepnega hrustanca večja kot v drugih tkivih spoja, in kot je intenzivnost njenega metabolizma v hrustanca večja kot v drugih tkivih spoja. Torej je skupna teža agrekana v sklepnega hrustanca je bistveno višja od, na primer, v meniskus kolena, s skupno težo Hombach v meniskusa ne razlikuje od tistega sklepnega hrustanca. In hondrociti proizvodnjo in sinovitsity stromelizin-1, vendar je skupno število celic v sinovialni ovojnici večja od tiste v hrustanca, tako da velik del odkrita v sinovialni tekočini stromelizin-1 verjetno sinovialni izvora. Tako je določitev določenega vira bioloških markerjev zelo zapletena in pogosto nemogoča.

V študiji bioloških markerjev v serumu in urinu se pojavlja problem določanja morebitnega izvenstikularnega vira. Poleg tega, ko monoartikulyarnom poraz bioloških označevalcev dodeljena prizadetega sklepa, lahko zmešamo z oznakami izločajo intaktno spoji, vključno kontralateralni. Sestava sklepnega hrustanca je manjša od 10% celotne mase hialin hrustanca telesa. Tako lahko identifikacijo bioloških označevalcev v krvi in urinu bolj smiselno pri poliartikularno in sistemske bolezni (osteoartritis glede - v generalizirane osteoartritis).

Zahteve za biološke označevalce so odvisne od namena, za katerega se uporabljajo, kot diagnostični, prognostični ali ocenjevalni testi. Na primer, diagnostični test ugotavlja razlike med zdravimi posamezniki in bolniki z osteoartritisom, kar je izraženo s pojmom občutljivosti in specifičnosti testa. Prognostični test pokaže v kohorti oseb, ki najverjetneje hitro napredujejo. Nazadnje, ocenjevalni test temelji na sposobnosti označevalca, da spremlja spremembe časa v posameznem bolniku. Poleg tega biološke označevalce lahko uporabimo za določanje občutljivosti pacientov na določeno zdravilo.

Sprva se je domnevalo, da lahko bioloških označevalcev služijo kot diagnostičnih testov, ki pomagajo razlikovati prizadetega sklepa z osteoartritisom nepoškodovano in narediti diferencialne diagnoze z drugimi bolezni sklepov. Torej je bila določitev koncentracije keratan sulfata v serumu obravnavana kot diagnostični test za splošni osteoartritis. Vendar pa so naknadne študije pokazale, da lahko ta biološki marker odraža samo degradacijo proteoglikanov hrustanca v nekaterih situacijah. Izkazalo se je, da je koncentracija bioloških markerjev v serumu odvisna od starosti in spola subjekta.

Domnevni biološki označevalci presnove tkiv v sinovialni tekočini in serumu bolnikov z osteoartritisom

Biološki marker	Postopek	V sinovialni tekočini (povezave)	Serum (povezave)
1. Hren
Aggrekan
Fragmenti jedrnega proteina	Aggrecan Degradation	Lohmander LS. Et al., 1989; 1.993	Thonar EJMA et al., 1985; Campion GV et al., 1989; MehrabanF. Et al., 1991; Spector TD et al., 1992; Lohmander LS, Thonar EJ-MA, 1994; PooleAR et al., 1994) (Poole AR et al., 1994)
Epitopi jedrnega proteina (specifične neoepitope območja cepitve)	Aggrecan Degradation	Sandy JD et al., 1992; LohmanderLS. Et al., 1993; LarkM.W. Et al., 1997
Epitopi keratan sulfatov	Aggrecan Degradation	Campion GV et al., 1989; Belcher S. Et al., 1997
Epitopi hondroitin sulfata (846, ZVZ, 7D4 in DR.)	Sinteza / degradacija aggrecana	Poole AR et al., 1994; HazellP.K. Et al., 1995; Slater RR Jr. Et al., 1995; Plaže AHK et al., 1997; 1998; Lohmander LS. Et al., 1998
Razmerje med hondroitin-6 in hondroitin-4-sulfati	Sinteza / degradacija aggrecana	Shinme iM. Et al .. 1993
Angeli mesa	Degradacija majhnih proteoglikanov	Sendviči-PrehmP. Et al., 1992
Beljakovine matriksa hrustanca
HOMP	Razgradnja HOMP	Saxne T., Heinegerd D., 1992. Lohmander L. Et al., 1994; Petersson IF et al., 1997	Sharif M. Et al., 1995
Kolagenski hrustanec
C-propeptid tipa II kolagena	Sinteza kolagena II	ShinmeiM. Etal., 1993; YoshiharaY. Et al., 1995; LohmanderLS. Etal., 1996
Fragmenti verige kolagena tipa II	Razgradnja kolagena II	Hollander AP et al., 1994; Billinghurst RC et al., 1997; AtleyLM. Et al., 1998
MMP in njihovi inhibitorji	Sinteza in izločanje	Od sinovije ali sklepnega hrustanca?
II. Menuski
HOMP	Razgradnja HOMP	Iz sklepnega hrustanca, meniskusa ali sinovije?
Mali proteoglikani	Degradacija majhnih proteoglikanov
III. Sinovij
Hialuronska kislina	Sinteza hialuronske kisline		Goldberg RL et al., 1991; HedinP.-J. Et al., 1991; Sharif M. Et al., 1995
MMP in njihovi inhibitorji
Stromelizin (MMP-3)	Sinteza in izločanje MMP-3	LohmanerLS. Et al., 1993	ZuckerS. Et al., 1994; YoshiharaY. Etal., 1995
Intersticijska kolagenaza (MMP-1)	Sinteza in izločanje MMP-1	Clark IM et al., 1993; LohmanderLS. Et al., 1993	Manicourt DH et al., 1994
TIMP	Sinteza in izločanje TIMP	Lohmander LS. Et al., 1993; Manicourt DH et al., 1994	Yoshihara Y. Et al., 1995
N-propeptid tipa III kolagena	Sinteza / degradacija kolagena III	Sharif M. In ostali, 1996	Sharif M. In ostali, 1996

Številne študije so pokazale razlike drobce koncentracije agrekana, HOMP in MMP in njihovih inhibitorjev v sinovialni tekočini kolena zdravih prostovoljcih, bolnikih z revmatoidnim artritisom, reaktivnega artritisa ali osteoartritisa kljub dejstvu, da so avtorji dokazali bistvenih razlik v povprečnih koncentracij bioloških označevalcev, razlaga podatkov je težko zaradi Primerjalna analiza je bila profilirana in retrospektivna. Napovedne lastnosti teh testov je treba potrditi v prospektivnih študijah.

Biološke označevalce je mogoče uporabiti za oceno resnosti bolezni ali uprizoritve patološkega procesa. Applied osteoartritisa resnosti bolezni in njene faza je ocenjena z rezultati rentgenskih preiskavah, artroskopija, kot tudi od stopnje bolečine, zmanjšanje odvisnosti od prizadetih sklepov in funkcionalne sposobnosti bolnika. L. Dahlberg s sodelavci (1992) in T. Saxne in D. Heinegard (1992) predlagali uporabo nekaterih molekularnih markerjev metabolizma hrustanca za nadaljnjo karakterizacijo faze osteoartritisa. Vendar je za uvedbo takih bioloških markerjev v medicinsko prakso potrebna nadaljnja raziskava v tej smeri.

Obstajajo poročila o možni uporabi bioloških označevalcev kot prognostičnih testov. Na primer, se je pokazalo, da je koncentracija hialuronske kisline (vendar ne keratan sulfat) v krvnem serumu pacientov z bolniki koleno osteoartritis izhodiščno kaže napredovanje gonartroza v 5 letih opazovanja. V isti populaciji bolnikov, je pokazala, da je Hombach vsebine visoke serumu pri bolnikih z OA kolena v prvem letu, ko je bil začetek študije, povezane z radiološko napredovanja nad 5-letno spremljanje. Študija bioloških označevalcev pri bolnikih z revmatoidnim artritisom so pokazali, da se serumska koncentracija Hombach, epitopa 846, se hondroitin sulfat povezana s hitrejšo napredovanje bolezni. Ti rezultati, pridobljeni v majhnih skupinah bolnikov, pogosto ne kažejo na moč povezave med ravnmi biološke označevalce in napredovanje bolezni, to je, so potrebne nadaljnje raziskave, perspektivne in velike skupinama bolnikov.

TD Spector in sodelavci (1997) je pokazala rahlo povečanje serumske koncentracije CRP pri bolnikih z zgodnjo osteoartritisom in poročali, da lahko CRP služi kot napovedovalec napredovanje osteoartritisa. V tem primeru je povečanje stopnje CRP odraža procesov tkiva in poškodb sklepov so lahko povezani s povečano koncentracijo hialuronske kisline, prav tako nakazuje napredovanje bolezni. Možno je, da je sinovije odgovorna za večino hialuronske kisline, ki se določi v krvnem serumu, kar kaže na prisotnost šibko sinovitisa. Povečanje koncentracij MMP stromelizina v sinovilnoy tekočine in seruma bolnikov z osteoartritisom in po skupni travme je lahko povezana tudi s šibko sinovitisa.

Nazadnje biološke označevalce lahko uporabimo kot merila učinkovitosti v kliničnih preskušanjih zdravil kot tudi za spremljanje patogenetske obravnave. Vendar obstajata dve med seboj povezanih težav: pomanjkanje zdravil z dokazano lastnosti "modificirane strukture" ali "imunomodulirajoča" je v veliki meri posledica pomanjkanja zanesljivih bioloških označevalcev in nasprotno, odsotnost specifične označevalce presnove tkivu spojev je v veliki meri posledica pomanjkanja kontroliranih raziskavah drog teh skupin.

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