CC BY
37
УДК 616.728-089.28-06
БИОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АСЕПТИЧЕСКОЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ЭНДОПРОТЕЗОВ ПОСЛЕ ТОТАЛЬНОГО ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЯ ПО ПОВОДУ КОКСАРТРОЗА
В.Г. Дрягин, С.Ю. Истомин, М.Ю. Воронков, Д.Б. Сумная* ИЛ. Атманский** Челябинский городской нейрохирургический центр МУЗ ГКБ№ 3, *УралГУФК, **ЧГМА, г. Челябинск
На базе травматологического отделения МУЗ ГКБ № 3 проведено клиникобиохимическое обследование 58 пациентов с интраоперационно доказанной нестабильностью, а также биохимические исследования уровня липоперокси-дов и антиокислительной активности у 255 пациентов с благоприятным течением после тотального эндопротезирования по поводу коксартроза. Пациенты обследованы в сроки до операции первичного эндопротезирования, после операции на 1-3; 10-14 сутки, через 1месяц, через 3 месяца и при развитии нестабильности эндопротеза. Контрольная группа сравнения составила 28 практически здоровых лиц. Возраст пациентов от 51 до 79 лет. Полученные данные демонстрируют повышение всех категорий липопероксидов у пациентов с коксартрозом. Выявлена различная динамика показателей пе-рекисного окисления липидов и антиокислительной активности у пациентов с благоприятным течением и с последующим развитием нестабильности компонентов эндопротеза.
Ключевые слова: тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава, остеоартроз, нестабильность, перекисное окисление липидов, антиокислительная активность, липопер оксиды, иммунограмма.
С каждым годом появляются все новые и новые варианты эндопротезов, развивается и улучшается техника их фиксации, однако такая актуальная проблема, как нестабильность имплантов при эндопротезировании тазобедренного сустава, до сих пор остаётся нерешенной [1, 7, 11, 12]. "^тЫехУБЫ (1989) и многие другие авторы отмечают, что чем шире внедряется эндопротезирование, тем яснее становится, что успешная операция -это не конец, а лишь начало лечения [5, 6]. Асептическое расшатывание и износ компонентов эндопротеза стоят на первом месте среди отдаленных осложнений данной операции и практически не имеют тенденции к снижению. Пропорционально давности операции прогрессивно возрастает потребность к замене всего искусственного сустава или его компонентов, то есть к более сложному оперативному вмешательству - ревизионному эндопротезированию [5]. Замена эндопротеза тазобедренного сустава - тяжелая, травматичная операция, и это обусловлено наличием рубцов, костных разрастаний, металлоза, нарушением нормальной анатомии этой области, явлениями остеолиза и дефектов костной ткани [4].
С точки зрения механики нестабильность эндопротеза - это процесс появления его подвижности в кости. Адаптация имплантата в организме зависит от соотношения разнонаправленных процессов на границе «кость-имплант», обеспечиваю-
щих их длительное функционирование. Нарушения регенерации в зоне имплантации в ранний послеоперационный период и микродвижения на фоне снижения плотности кости в условиях остеолизиса являются ведущими причинами асептического расшатывания и могут инициироваться различными факторами [8]. Среди пусковых моментов остеолиза в зоне имплантации важнейшим, на наш взгляд, является его индукция аттрактантами различных типов, составляющими хирургическое загрязнение костной раны при имплантации. Пе-риацетабулярный остеолиз при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава в большинстве случаев связан с формированием продуктов износа высокомолекулярного полиэтилена. Нагружаемая поверхность вкладыша является основным источником частиц износа. В свою очередь, импинджемент может приводить к ускоренному разрушению ацетабулярного компонента и провоцировать развитие дебрис-связанного остеолиза [2].
Однако этому предшествует длительный процесс остеолиза вокруг всего имплантата. Длительное течение остеолиза во многом сопоставимо с непрерывно протекающим процессом ремоделирования костной ткани вокруг имплантата.
Поэтому диагностика и поиск патогенетических моментов развития нестабильности для создания системы профилактики ее развития, особен-
Проблемы здравоохранения
но при отсутствии развернутой клинической картины, являются крайне трудными и актуальными задачами.
Целью нашей работы явилось выявить биохимические критерии развития асептической нестабильности эндопротезов после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава.
Материалы и методы. Проведено клиникобиохимическое обследование 58 пациентов с ин-траоперационно доказанной нестабильностью, а также биохимические исследования уровня липо-пероксидов и антиокислительной активности у 248 пациентов с благоприятным течением после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава по поводу коксартроза. Пациенты обследованы в сроки до операции первичного эндопротезирования, после операции на 1-3; 10-14 сутки, через 1 месяц, через 3 месяца и при развитии нестабильности эндопротеза. Контрольная группа сравнения составила 28 практически здоровых лиц. Возраст пациентов от 51 до 79 лет.
Произведено исследование первичных, вторичных, конечных изопропанолрастворимых и гептанрастворимых продуктов липопероксидации в сыворотке крови пациентов, исследование антиокислительной активности 1 (АОА I), антиокислительной активности 2 (АОА II), соответствующих уровню первичных и вторичных липопероксидов в сыворотке крови пациентов.
Определение продуктов ПОЛ в гептан-изопро-панольных экстрактах биологического материала производилось спектрофотометрическим методом по И.А. Волчегорскому с соавт. (2000) [10].
Результаты рассчитывались в виде так называемых индексов окисления - Е232/Е220 И Е278/Е22(Ь которые отражали относительный уровень первичных и вторичных продуктов ПОЛ соответственно, Е232/Е220 - относительное содержание диеновых конъюгатов, Е278/Е220 - уровень кетодиенов и сопряженных триенов. Определение конечных продуктов перекисного окисления липидов спектрофотометрическим проводилось методом по Е.И. Львовской с соавт. (1991) [5].
Относительное содержание шиффовых оснований рассчитывали по отношению поглощения при 400 нм к оптической плотности при 220 нм (Е4оо/Е22о)- Последняя величина являлась функцией содержания изолированных двойных связей в экстрагированных липидах, которые являются субстратами ПОЛ.
Определение интенсивности антиокислительной системы проводили по Е.И. Львовской (1998) [3]. Окисляемость липидных экстрактов оценивали по соотношению величин оптических плотностей Е232/Е220» Е278/Е220, определяемых до и после внесения инициирующей ПОЛ смеси и выражали в процентах по отношению к исходному уровню.
Статистическая обработка материала проведена общепринятым способом с применением не-
параметрического критерия Вилкоксона-Манна-Уитни.
Исследования были одобрены локальным комитетом по этике МУЗ ГКБ №3 и проводились в соответствии с этическими стандартами, изложенными в Хельсинской декларации. Все обследованные пациенты были проинформированы и дали согласие на участие в исследовании.
Результаты исследований и их обсуждение. Содержание изопропанолрастворимых продуктов ПОЛ при благоприятном течении после тотального эндопротезирования по поводу коксартроза и при нестабильности имплантов представлено в табл. 1 и 2.
Различия во всех группах сравнения достоверны (р < 0,05), кроме р2-з > 0,05 (для ИРПП); Р1_5;р2-4 > 0,05 (для ИРВП); р!_5 > 0,05 (для ИРКП).
В табл. 1, 2 дано процентное отношение изменения исследуемых показателей по отношению к группе контроля (здоровых).
Различия во всех группах сравнения достоверны (р < 0,05), кроме р3_5; р3_6 > 0,05 (для ИРПП); Р4_б > 0,05 (для ИРВП).
Как видно из табл. 1 и 2, в результате проведённого исследования было выявлено повышение показателей всех категорий изопропанолрастворимых липопероксидов у пациентов с коксартро-зом не менее чем в 2,55 раз по сравнению с группой контроля. При этом имеется выраженная разница в динамике показателей липопероксидации у пациентов с благоприятным течением и развитием нестабильности в последующем.
При благоприятном течении без осложнений уровень повышения всех категорий липопероксидов снижался к 10-14 суткам ниже дооперацион-ного уровня и далее продолжал снижаться к третьему месяцу после операции, сохраняясь пониженным по сравнению с дооперационным уровнем, но все еще повышенным по отношению к группе контроля.
У пациентов с последующим развитием нестабильности эндопротеза содержание в сыворотке крови всех категорий липопероксидов было выше во все изучаемые сроки наблюдения, чем у пациентов с благоприятным течением послеоперационного периода. Содержание первичных, вторичных и конечных продуктов перекисного окисления липидов продолжало нарастать до 10-14 суток с незначительным снижением к третьему месяцу после операции. При развитии нестабильности компонентов эндопротеза уровень содержания всех категорий липопероксидов в сыворотке крови повышался в динамике и превышал доопе-рационный. Наибольшее повышение отмечалось в отношении конечных изопропанолрастворимых липопероксидов - в 7,07 раза по сравнению с группой контроля.
Проанализировав динамику изменения после тотального эндопротезирования гептанрастворимых продуктов ПОЛ, нами была выявлена иден-
Таблица 1
Содержание первичных, вторичных и конечных изопропанол растворимых продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови у пациентов с благоприятным течением после тотального эндопротезирования по поводу коксартроза
Продукты ПОЛ Контрольная группа Пациенты с благоприятным течением
до операции после операции ТЭП
ТЭП на 1-3 сутки на 10-14 сутки через 3 месяца
ИРПП 100% 254 ± 13,3 % 271 ± 13,2 % 213 ± 11,16% 163 ± 8,1 %
п = 28 п = 255 п = 255 п = 255 п = 142
ИРВП 100% 325 ± 15,1 % 434 ± 22,7 % 272 ± 14,6 % 115 ±4,7%
п = 28 п = 255 п = 255 п = 255 п= 142
ИРКП 100% 302 ± 15,2 % 465 ± 24,26 % 231 ± 14,7 % 174 ± 7,2 %
п = 28 п = 255 п = 255 п = 255 п= 142
Примечание. Содержание изопропанолрастворимых продуктов (ИРПП) выражали в единицах индексов окисления - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е2з2/Е22(ь изопропанолрастворимых вторичных продуктов (ИРВП) - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е278/Е22(ъ изопропанолрастворимых конечных продуктов (ИРКП) - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е40о/Е22о-
Таблица 2
Содержание первичных, вторичных и конечных изопропанолрастворимых продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови у больных с нестабильностью после тотального эндопротезирования по поводу коксартроза
Продукты ПОЛ Контрольная группа Пациенты с нестабильностью
до операции ТЭП после операции ТЭП Нестабильность после ТЭП
на 1-3 сутки на 10-14 сутки через 3 месяца
ИРПП 100% п = 28 258 ± 13,52 % п = 58 330 ± 17,23 % п = 58 375 ± 17,9 % п = 58 296 ± 4,74 % п= 19 335 ± 17,54 % п = 58
ИРВП 100% п = 28 310 ± 16,43 % п = 58 334 ± 18,2% п = 58 516±26,55% п = 58 369 ± 19,2 % п= 19 497 ± 25,9 % п = 58
ИРКП 100% п = 28 352 ± 18,4 % п = 58 532 ± 27,2 % п = 58 644 ± 32,22 % п = 58 425 ±22,1 % п= 19 707 ± 36,7 % п = 58
Примечание. Содержание ИРПП выражали в единицах индексов окисления - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е2з2/Е22о; ИРВП - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е278/Е22(ь ИРКП - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е4оо/Е22о-
тичная направленность изменений содержания гептанрастворимых продуктов в сыворотке крови изопропанолрастворимым при благоприятном течении послеоперационного периода и нестабильности. Но изменения содержания гептанрствори-мых продуктов были менее значительны, процентное повышение их содержания по сравнению с группой контроля было менее выраженное, чем у изопропанолрастворимых ПОЛ.
Исследование антиокислительной активности произведено у тех же групп пациентов, на тех же сроках. Как представлено в табл. 3 и 4, уровень АОА также отличался у пациентов при благоприятном течении и развитии нестабильности.
Различия во всех группах сравнения достоверны (р < 0,05), кроме р!_2; р2-5 > 0,05 (для АОА I); р!_2; рз_5 > 0,05 (для АОА II).
Различия во всех группах сравнения достоверны (р < 0,05), кроме р!_2; р1_4; р!_5; р2^; Р2-5; р4_5 > 0,05 (для АОА I); р]_2 > 0,05 (для АОА II).
Согласно полученным нами данным, при исследовании как АОА I, так и АОА II сыворотки крови у пациентов обеих групп до операции данные показатели превышали соответствующие значения в группе здоровых (группа контроля).
Выявлена различная динамика уровня антиокислительной активности в постоперационном периоде у пациентов с благоприятным течением и с развитием нестабильности компонентов эндо-протеза в последующем: повышение уровня АОА на 10-14 сутки наблюдалось при благоприятном течении послеоперационного периода; у пациентов с нестабильностью компонентов эндопротеза повышение уровня антиокислительной активности
Проблемы здравоохранения
Таблица 3
Уровень антиокислительной активности сыворотки крови у больных с благоприятным течением после тотального эндопротезирования по поводу коксартроза
Контрольная группа Пациенты с благоприятным течением
АОА до операции после операции ТЭП
ТЭП на 1-3 сутки на 10-14 сутки через 3 месяца
АОА I 100% п = 28 119 ±6,1 % п = 255 147,3 ± 7,23 % п = 255 170 ± 8,52 % п = 255 121 ±5,28 % п= 142
АОА II 100% п = 28 119 ±6,2% п = 255 212 ± 11,62% п = 255 281 ± 14,03 % п = 255 178 ± 8,22 % п= 142
Примечание. Содержание АОА I выражали в единицах индексов окисления - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е2з2/Е22о- Содержание АОА II - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе 'Егп^тт- В таблице дано процентное отношение изменения исследуемых показателей по отношению к группе контроля (здоровых).
Таблица 4
Уровень антиокислительной активности сыворотки крови у больных с нестабильностью после тотального эндопротезирования по поводу коксартроза
АОА Контрольная группа Пациенты с нестабильностью
до операции ТЭП после операции ТЭП Нестабильность после ТЭП
на 1-3 сутки на 10-14 сутки через 3 месяца
АОА I 100 % п = 28 115 ±4,92% п = 58 141,21 ±6,22% п = 58 108 ± 5,66 % п = 58 112,6 ±6,12% п= 19 67 ±4,12% п = 58
АОА II 100% п = 28 117 ±4,61 % п = 58 203 ±11,22% п = 58 131,5 ±6,73% п = 58 153 ±7,21% п= 19 65 ± 4,23 % п = 58
Примечание. Содержание АОА I выражали в единицах индексов окисления - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е2з2/Е220. Содержание АОА II - отношение оптических плотностей в изопропанольной фазе Е278/Е22о- В таблице дано процентное отношение изменения исследуемых показателей по отношению к группе контроля (здоровых).
выявлялось на 1-3 сутки и носило кратковременный характер с последующим быстрым снижением. При развитии нестабильности уровень антиокислительной активности резко падал даже по сравнению с группой контроля - в 1,49 раз для АОА I и в 1,53 для АОА И.
Выявленные нами изменения в системе ПОЛ-АОС после операции первичного тотального эндопротезирования как при благоприятном течении, так и при развитии нестабильности компонентов эндопротеза на ранних сроках после операции, вероятно, связаны с влиянием операционной травмы и являются общебиологической реакцией на операционную травму как стресс-фактор.
В дальнейшем же при благоприятном течении послеоперационного периода мощность антиокси-дантной системы достаточна для подавления гиперпродукции изопропанолрастворимых и гептан-растворимых липопероксидов, в результате чего не происходит тотального повреждения клеточных мембран и восстановительные процессы протекают более интенсивно, что приводит к восстановлению равновесия в системе.
При хронической травматизации периартику-лярных тканей происходит нарастание выражен-
ности асептического воспалительного процесса, развивается фагоцитарная активация с гиперпродукцией активных форм кислорода, гиперпродукцией провоспалительных цитокинов.
В этих условиях мощности антиоксидантной системы «не хватает», чтобы подавить «лавинообразный» рост всех категорий липопероксидов в результате чего отсутствует стабилизация в системе ПОЛ-АОС и развивается «окислительный стресс», приводящий к суммации повреждающего действия активных кислородных субстанций, нарастанию необратимых повреждений клеточных мембран, гипоксии и прогрессированию асептического воспалительного процесса, что, вероятно, и приводит к развитию нестабильности имплантатов.
Исследования динамики изменения содержания всех категорий липопероксидов на фоне параллельного изучения суммарной антиокислительной активности как до, так и на протяжении длительного срока после тотального эндопротезирования при благоприятном и осложненном развитием нестабильности имплантов в сроки до 5 лет после операции ранее не проводились в России и за рубежом.
Данное исследование имеет для практической
медицины большое не только диагностическое значение. Оно необходимо для разработки рекомендации по созданию схем антиоксидантной терапии в послеоперационном периоде с целью профилактики этого осложнения тотального эндопротезирования.
Таким образом, полученные нами данные показали, что у пациентов с коксартрозом значительно повышен уровень липопероксидации. Выявлена зависимость развития нестабильности компонентов эндопротеза после тотального эндопротезирования у больных коксартрозом на фоне прогрессивно нарастающего значительного увеличения содержания первичных, вторичных и конечных продуктов липопероксидации, снижения аскорбатиндуцирован-ного ПОЛ.
Сдвиги содержания продуктов ПОЛ, АОС достоверно различаются у пациентов с благоприятным течением, у пациентов с последующим развитием нестабильности и у пациентов при клиникорентгенологически доказанной нестабильности эндопротеза.
Сопоставительный анализ клинико-рентгенологических и биохимических признаков показал их высокую значимость при сочетанном применении для повышения уровня ранней диагностики нестабильности эндопротеза тазобедренного сустава.
При развитии нестабильности компонентов эндопротезов мощности АОА I и АОА II сыворотки крови было недостаточно для блокирования лавинообразного нарастания ПОЛ:
- уровень содержания всех категорий липопе-роксидов в сыворотке крови повышался в динамике до 335-707 % по отношению к группе контроля;
- активность аскорбат-индуцированного ПОЛ снижалась, составляя лишь 67 % (АОА I) и 65 % (АОА II) от группы контроля;
- разработанные биохимические критерии позволяют в совокупности с клинико-рентгенологи-ческими данными достоверно установить наличие нестабильности компонентов эндопротеза после их имплантации по поводу коксартроза.
Литература
1. Баранецкий, А.Л. Асептическая нестабильность онкологических эндопротезов тазобедренного и коленного суставов: автореф. ... канд. мед. наук/А.Л. Баранецкий. -М., 2002. -21 с.
2. Волченко, Д.В. Современный взгляд на проблему импинджемента при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава / Д.В. Волченко // Эндопротезирование в России. Вып. Ill: Всероссийский монотематический сборник научных статей / под ред. И. Ф. Ахтямова, P.M. Тихи-лова. - Казань; СПб.: Центр оперативной печати, 2007. - С. 196-203.
3. Львовская, Е.И. Нарушение процессов липидной пероксидации при термической травме и
патогенетическое обоснование лечения антиоксидантами из плазмы крови: дис. ... д-ра мед. наук / Е.И. Львовская. - Челябинск, 1998. - 261 с.
4. Магомедов, Х.М. Ревизионное эндопротезирование тазобедренного сустава /Х.М. Магомедов, Н.В. Загородный, С. С. Никитин // Эндопротезирование в России. Вып. III: Всероссийский монотематический сборник научных статей под ред. И.Ф. Ахтямова, P.M. Tuximoea. - Казань; СПб.: Центр оперативной печати, 2007. - С. 222-225.
5. Наш опыт ревизионного эндопротезирования тазобедренного сустава / А.В. Рак, С.А. Лин-ник, А.Г. Кравцов и др. // Травматология и ортопедия XXI века: сб. тез. докл. VIII съезда травмато-логов-ортопедов России. - Самара: ООО «Офорт»: ГОУ ВПО «Самарский государственный университет», 2006. - Т. 1. - С. 611-612.
6. Парахин, Ю.В. Отдаленные результаты реконструктивно-восстановительных операций на тазобедренном суставе с дегенеративно-дистро-фическими заболеваниями: автореф. ... дис. канд. мед. наук /Ю.В. Парахин. - М., 2006. -18 с.
7. Профилактика осложнений и ошибок при эндопротезировании тазобедренного сустава / Н.А. Корж, В.А. Филиппенко, В.А. Танькут и др. // Травма. - 2006. - Т. 7, № 3. - С. 390-393.
8. Резник, Л.Б. / Хирургическая оптимизация цементного эндопротезирования тазобедренного сустава / Л.Б. Резник, В.П. Конев, А.Н. Горячев // Травматология и ортопедия XXI века: сб. тез. докл. VIII съезда травматологов-ортопедов России. - Самара: ООО «Офорт»: ГОУ ВПО «Самарский государственный университет», 2006. - Т. 1. -С. 606-607.
9. Спектрофотометрическое определение конечных продуктов перекисного окисления липидов / Е.И. Львовская, И.А. Волчегорский, С.Е. Ше-мяков, Р.И. Лифшиц // Вопр. мед. химии. - 1991. -№4. - С. 92-94.
10. Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптивных реакций организма / И.А. Волчегорский, И.И. Долгушин, О.Л. Колесников, В.Э. Цейликман. - Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2000.-167 с.
11. Эндопротезирование тазобедренного сустава ревизионными и онкологическими импланта-ми / А.Б. Слободской, Е.Ю. Осинцев, И. С. Бадак, И.В. Воронин //BJ of the International Scientific Surgical Association. - 2007. - Vol. 2, № 1.
12. Total hip arthroplastyusing an Omniflex modular system: 5 to 12 years followup / H. Ito, T. Matsuno, Y. Aok, A. Minami // Clin Orthop. — 2004, Vol. 419. -P. 98-106.
13. The biomechanical results of total hip resurfacing arthroplasty / M. Silva, K.H. Lee, C. Heisel et al. // J. Bone Joint Surg Am. 2004. - Vol. 86 -А, Ш. -P. 40-46.
Поступила в редакцию 12 марта 2010 г.
