CC BY
31
Статья поступила в редакцию 05.06.2012 г.
МАРКЕРЫ КОСТНОГО РЕМОДЕЛИРОВАНИЯ У ДЕТЕЙ С ВРОЖДЕННОЙ И ПРИОБРЕТЕННОЙ ПАТОЛОГИЕЙ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
BONE TURNOVER MARKERS IN CHILDREN WITH CONGENITAL AND ACQUIRED PATHOLOGY OF LOCOMOTORIUM
Никонова Т.А. Nikonova T.A. Устьянцева И.М. Ustyantseva I.M. Хохлова О. И. Khokhlova O.I. Довгаль Д.А. Dovgal D.A.
Федеральное государственное бюджетное лечебно- Federal Scientific профилактическое учреждение «Научно-клинический центр Clinical Center
охраны здоровья шахтеров», of Miners' Health Protection,
г. Ленинск-Кузнецкий, Россия Leninsk-Kuznetsky, Russia
Цель исследования - комплексная оценка сывороточных маркеров синтеза и резорбции костной ткани у детей с врожденной и приобретенной патологией опорно-двигательного аппарата.
Материалы и методы. В клинических условиях были обследованы 70 детей ортопедо-травматологического отделения с врожденной и приобретенной патологией опорно-двигательного аппарата и 25 пациентов детской поликлиники ФГБЛПУ «НКЦОЗШ» в возрасте от 8 до 14 лет. Проводили определение уровней маркеров костного метаболизма р-Сгс^1_арБ, Р1ЫР и остеокальцина в сыворотке крови обследованных групп детей. Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью прикладного пакета программ Statistica 6.0.
Результаты. У детей с врожденной патологией опорно-двигательного аппарата установлено пониженное содержание в сыворотке крови как маркера синтеза остеоида (Р1ЫР), так и маркера резорбции костной ткани (р-Сгс«Б-Laps), свидетельствующие о замедлении процессов костного ремоделиро-вания, обусловленных, вероятно, нарушениями регуляции минерального обмена. У детей с приобретенной патологией костного скелета выявлено относительное преобладание процессов разрушения кости над ее образованием, что могло привести к уменьшению минеральной плотности костной ткани и, как следствие, увеличить риск возникновения перелома. Ключевые слова: костные маркеры; р-Сгс^арБ; Р1ЫР; остеокальцин; опорно-двигательный аппарат у детей.
Objective - the complex evaluation of serum markers of synthesis and resorption of bone tissue in children with congenital and acquired locomo-torium pathology.
Materials and methods. In the clinical conditions in the orthopedics and traumatology department 70 children with congenital and acquired locomo-torium defects and 25 patients of the pediatric polyclinic at the age of 8-14 were examined. The levels of bone turnover markers were assessed including p-CrossLaps, P1NP and osteocalcin in the blood serum in the examined pediatric groups. The statistic analysis was performed with Statistica 6.0 software.
Results. The children with congenital locomotorium pathology showed the decreased serum level of osteoid synthesis marker (P1NP) and bone resorption marker (p-CrossLaps). It gives evidence of decrease of bone turnover processes probably conditioned by disturbances in mineral metabolism regulation. The children with acquired pathology of bony skeleton had preponderance of bone destruction processes over its forming that could result in decrease in bone mineral density and, as consequence, increase risk of fracture.
Key words: bone markers; p-CrossLaps; P1NP; osteocalcin; locomotorium in children.
В последнее десятилетие отмечается рост внимания мирового научного сообщества к проблеме остеопороза. Одна из причин возникновения этого заболевания, приводящего к развитию скелетной травмы даже при незначительном воздействии, кроется во врожденных нарушениях регуляции минерального обмена. Однако, несмотря на широкую освещенность этой проблемы, не сформировано целостной патогенетически обоснованной картины возникновения остеопении у детей [1].
В настоящее время предложен ряд биохимических показателей, характеризующих особенности формирования и резорбции костной ткани. Их появление в кровотоке происходит раньше структурных изменений в кости [2]. Активность и функциональное состояние остеобластов оценивают по продуцируемым ими продуктам, к которым относятся ферменты и органические компоненты костного матрикса — коллаген 1-го типа, остеокальцин и следовые количества других белков. В процессе синтеза коллагена 1-го типа из проколлагена 1-го ти-
па во внеклеточном пространстве под воздействием пептидаз высвобождаются карбокси(С)- и амино-(Ю-концевые пропептиды (Р1СР и РШР).
Вновь образовавшиеся молекулы коллагена 1-го типа включаются в построение костного матрикса, а оба пропептида попадают в сосудистое русло, где могут быть количественно измерены и использованы в качестве маркеров костеобразо-вания [3]. В процессе нормального костного метаболизма зрелый коллаген I типа деградирует, малые фрагменты проникают в кровоток
^ 68
ПОЛИТРАВМА
и выводятся почками. Наиболее специфичными фрагментами кол-лагента I типа являются С-концы телопептидов, превращающиеся в присутствии а-аспартановой кислоты в р-форму аспартановой кислоты, которая является маркером старения кости (p-CrossLaps) [4]. Имеются сообщения о повышении сывороточной концентрации изомеров С-концов телопептидов коллагена I типа у пациентов с повышенной резорбцией костной ткани [5].
Одним из маркеров, отражающих активность метаболических процессов в костной ткани, является остеокальцин. Это небольшой неколлагеновый белок костного матрикса, который синтезируется преимущественно остеобластами. Остеокальцин используется для мониторинга антирезорбтивной терапии у пациентов с остеопорозом или гиперкальцимией при таких заболеваниях, как Болезнь Паджета и первичный или вторичный гипер-паратиреоидизм [6].
Несмотря на большое количество публикаций на тему костного метаболизма, не сформирована единая схема механизма нарушений, приводящих к развитию патологии опорно-двигательного аппарата у детей, что свидетельствует о необходимости изучения этой проблемы.
Цель исследования — комплексная оценка сывороточных маркеров синтеза и резорбции костной ткани у детей с врожденной и приобретенной патологией опорно-двигательного аппарата.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В клинических условиях были обследованы 70 детей ортопедо-травматологического отделения и 25 пациентов детской поликлиники ФГБЛПУ «НКЦОЗШ» в возрасте от 8 до 14 лет. В группу с врожденной патологией опорно-двигательного аппарата (группу I) вошли 17 мальчиков и 17 девочек с дис-плазиями и деформациями нижних конечностей: врожденными дефектами развития голеней, бедер, стоп, возраст 10,0 лет (6,0 — 11,5). Вторую группу (группу II) составили 36 пациентов с приобретенной патологией опорно-двигательного аппарата (17 мальчиков и 19 девочек)
№ 3 [сентябрь]
с переломами длинных трубчатых костей конечностей различной локализации, возраст 10,5 лет (8,0 — 14,0). В качестве контрольных значений использовали данные, полученные при обследовании здоровых (без патологии опорно-двигательного аппарата) детей, возраст 12,0 лет (11,0 - 13,0).
Работа выполнена с информированного согласия детей и их родителей и соответствует нормам Хельсинкской декларации (2000 г.).
Программа исследования была реализована с применением методов лабораторной диагностики на 1-е сутки после поступления в стационар. Клинический материал — венозная кровь, взятая из локтевой вены утром натощак. Содержание уровней маркеров костного метаболизма ß-CrossLaps и P1NP в сыворотке крови исследовали на модульной платформе «Cobas 6000 SWA» с использованием реактивов Roche Diagnostics. Определение остеокаль-цина в сыворотке крови производили на иммунохемилюминесцентном анализаторе «Immulite One» с использованием реактивов.
Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью прикладного пакета программ Statistica 6.0. Проверку нормальности распределения количественных данных выполняли с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. При получении значимых показателей критерия нулевую гипотезу о соответствии анализируемых данных нормальному закону распределения отвергали и данные были представлены в виде Ме (LQ — UQ), где Ме — медиана, (LQ — UQ) — интерквартильных разброс. Для выявления различий между группами по количественным показателям использовали непараметрические критерии Манна-Уитни и Краскела-Уоллеса. Различия считали статистически значимыми при р < 0,05. Корреляционный анализ в представленном исследовании проводили с помощью критерия Спирмена.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Уровни маркеров синтеза и резорбции костной ткани в обследо-
ванных группах детей представлены в таблице. Известно, что интенсивная наработка костной массы в детском возрасте обеспечивается посредством усиления синтеза костного матрикса [7]. Отражением этого процесса является уровень общего аминотерминального про-пептида проколлагена первого типа
- РШР. В результате исследования установлено, что у детей с врожденной патологией опорно-двигательного аппарата сывороточный уровень РШР на 97,1 % ниже, чем у здоровых лиц. У данной группы детей также выявлено синхронное ослабление резорбтивных процессов в костной ткани, что характеризуется уменьшением (на 73,1 %) уровня p-СrossLaps в сыворотке крови. В то же время, в предыдущих работах у этих детей обнаружен на 90 % повышенный уровень соматотропного гормона (СТГ) по сравнению с контролем и на 63,5 %
— по отношению к группе II [8]. Снижение основных маркеров костного метаболизма при врожденной патологии опорно-двигательного аппарата свидетельствует о резком ослаблении активности ремодели-рования костной ткани, что может быть обусловлено нарушениями регуляции минерального обмена, подтвержденными результатами исследования соматотропного гормона.
В группе детей с приобретенной травмой костного скелета наблюдали менее выраженное, но существенное (на 47,3 %), снижение синтетического маркера РШР в сыворотке крови по сравнению с группой здоровых лиц. При этом уровень p-СrossLaps не отличался от такового у здоровых детей. Полученные данные свидетельствуют об относительном превалировании резорбтивных процессов в костной ткани у детей с приобретенной патологией опорно-двигательного аппарата, что могло быть результатом нарушения кальциевого обмена. Это согласуется с выявленной ранее гипокальциемией у данной группы лиц [9].
Проведение корреляционного анализа выявило наличие положительной связи между уровнями РШР и p-СrossLaps у детей всех групп, но менее сильную у детей с врожденной патологией, что сви-
Таблица
Уровни сывороточных маркеров синтеза и резорбции костной ткани в обследованных группах детей
Показатели I группа II группа Контрольная группа
(n = 34) (n = 36) (n = 25)
26,3 478,4
P1NP, мкг/л (24,07 - 32,43) (289,7 - 727,7) 907,1
р1 = 0,000058 р3 = 0,0022 (719,00 - 1156,00)
р2 = 0,000180
336
p-OrossLaps, пг/мл (292,0 - 438,0) 1060 1250
р1 = 0,000074 (962,0 - 1410,0) (1057,5 - 1599,0)
р2 = 0,000075
Остеокальцин, нг/мл 16,1 19,9 23,7
(8,30 - 45,70) (11,90 - 38,50) (14,20 - 34,20)
2,0 0,7
СТГ, мЕ/л, [9] (0,54 - 4,00) (0,12 - 1,10) 0,2
р1 = 0,049 р3 = 0,048 (0,13 - 0,25)
р2 = 0,016
Примечание: р1 - значение вероятности отсутствия различий между группой I и контрольной; р2 - значение вероятности отсутствия различий между группами I и II; р3 - значение вероятности отсутствия различий между группой II и здоровыми лицами.
детельствует о нарушении сбалансированности процессов синтеза и резорбции костной ткани у данной категории детей: для I группы - И = 0,700, р = 0,036; для второй - И = 0,797, р = 0,0001; для контрольной группы — И = 0,798, р = 0,0002.
При обследовании пациентов контрольной группы обнаружена прямая корреляция между содержанием остеокальцина и уровнями костных маркеров: РШР (И = 0,580; Р = 0,018) и p-CrossLa-ps (И = 0,559; Р = 0,024). Эти данные подтверждают большее участие остеокальцина в процессе синтеза,
Литература:
чем резорбции костной ткани у здоровых детей.
Таким образом, у детей с врожденной патологией опорно-двигательного аппарата установлено пониженное содержание в сыворотке крови как маркера синтеза остеои-да (РШР), так и маркера резорбции костной ткани (p-CrossLaps), свидетельствующее о замедлении процессов костного ремоделирова-ния, обусловленное, вероятно, нарушениями регуляции минерального обмена.
У детей с приобретенной патологией костного скелета выявлено относительное преобладание про-
цессов разрушения кости над ее образованием, что могло привести к уменьшению минеральной плотности костной ткани и, как следствие, увеличить риск возникновения перелома.
Использование основных биохимических маркеров костного метаболизма позволяет оценить активность процессов костного ремоде-лирования, что может быть использовано для разработки адекватной этиопатогенетической терапии, позволяющей снизить риск возникновения перелома или степень выраженности диспластического процесса.
1. Аврунин, А.С. Медицинские и околомедицинские причины формирования высокого внимания общества к проблеме потери костной массы. Анализ динамики и структуры публикаций по остеопорозу /А.С. Аврунин, Р.М. Тихилов, И.И. Шубняков //Гений ортопедии. - 2009. - № 3. - С. 5-11.
2. Храмцова, С.Н. Маркеры костного ремоделирования у детей /С.Н. Храмцова, Л.А. Щеплягина, Т.Ю. Моисеева //Российский педиатрический журнал. - 2006. - № 4. - С. 17-21.
3. Содержание маркера формирования кости аминотерминально-го пропептида коллагена первого типа в сыворотке крови здоровых мужчин /И.П. Ермакова, В.П. Бузулина, И.А. Пронченко, Н.С. Дудов //Клиническая лабораторная диагностика. - 2007. - № 5. - С. 13-15.
4. Immunoassay for Quantifying Type I Collagen Degradation Products in Urine Evaluated /M. Bonde, P. Qvist, C. Fledelius [et al.] //Clin. Chem. - 1994. - Vol. 40, N 11. - Р. 2022-2025.
ПОЛИТРАВМА
Clinical evaluation of the Serum CrossLaps One Step ELISA, a new assay measuring the serum concentration of bone-derived degradation products from type I collagen C-telopetides /S. Christgau, C. Rosenquist, P. Alexandersen [et al.] //Clin. Chem. - 1998. - Vol. 44, N 11. - Р. 2290-2300.
Gundberg, C.M. Biology, Physiology, and Clinical Chemistry of Osteocalcin /C.M. Gundberg //J. Clin. Ligand Assay. - 1998. - Vol. 21, N 2. - Р. 128-138.
Новиков, П.В. Рахит и наследственные рахитоподобные заболевания у детей: диагностика, лечение, профилактика /П.В. Новиков. - М., 2006. - С. 13-23.
Особенности соматотропной регуляции кальциевого обмена у детей с патологией опорно-двигательного аппарата /Т.А. Нико-нова, Д.А. Довгаль, О.И. Хохлова, И.М. Устьянцева //Политравма. - 2012. - № 1. - С. 52-53.
Особенности минерального обмена у детей с врожденной и приобретенной патологией опорно-двигательного аппарата /Т.А. Никонова, Д.А. Довгаль, О.И. Хохлова, И.М. Устьянцева //Политравма. - 2010. - № 2. - С. 52-53.
5
6
7
8
9
Сведения об авторах:
Никонова Т.А., врач клинической лабораторной диагностики, Федеральное государственное бюджетное лечебно-профилактическое учреждение «Научно-клинический центр охраны здоровья шахтеров», г. Ленинск-Кузнецкий, Россия.
Устьянцева И.М., д.б.н., профессор, заместитель директора по клинической лабораторной диагностике, Федеральное государственное бюджетное лечебно-профилактическое учреждение «Научно-клинический центр охраны здоровья шахтеров», г. Ленинск-Кузнецкий, Россия.
Хохлова О.И., д.м.н., врач клинической лабораторной диагностики, Федеральное государственное бюджетное лечебно-профилактическое учреждение «Научно-клинический центр охраны здоровья шахтеров», г. Ленинск-Кузнецкий, Россия.
Довгаль Д.А., врач отделения детской травматологии и ортопедии, Федеральное государственное бюджетное лечебно-профилактическое учреждение «Научно-клинический центр охраны здоровья шахтеров», г. Ленинск-Кузнецкий, Россия.
Information about authors:
Nikonova T.A., physician of clinical laboratory diagnostics, Federal Scientific Clinical Center of Miners' Health Protection, Leninsk-Kuznetsky, Russia.
Ustyantseva I.M., Doctor of Biological Sciences, professor, deputy director of clinical laboratory diagnostics, Federal Scientific Clinical Center of Miners' Health Protection, Leninsk-Kuznetsky, Russia.
Khokhlova O.I., MD, PhD, physician of clinical laboratory diagnostics, Federal Scientific Clinical Center of Miners' Health Protection, Leninsk-Kuznetsky, Russia.
Dovgal D.A., physician of department of pediatric traumatology and orthopedics, Federal Scientific Clinical Center of Miners' Health Protection, Leninsk-Kuznetsky, Russia.
Адрес для переписки:
Никонова Т.А., 7-й микрорайон, № 9, г. Ленинск-Кузнецкий, Россия, 652509
Тел.: 8 (38456) 9-54-53 E-mail: [email protected]
Address for correspondence:
Nikonova T.A., 7th district, 9, Leninsk-Kuznetsky, Russia, 652509
Tel: 8 (38456) 9-54-53
E-mail: [email protected]
■
№ 3 [сентябрь] 2012
