CC BY
56
УДК 616.71/.72-001:612.398.154.3:577.112.853
А.К. ТУЛЕБАЕВА 1, М.Н. ШАРИПОВА 2, Э.Ж. БИТАНОВА 1
КазНМУ им.С.Д.Асфендиярова1, Научный центр педиатрии и детской хирургии МЗСР РК2, г.Алматы
МЕХАНИЗМЫ ИММУНООПОСРЕДОВАННОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ КОСТНО-СУСТАВНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ МУКОПОЛИСАХАРИДОЗАХ
Мукополисахаридозы (МПС) -наследственные болезни накопления, обусловленные нарушением обмена ГАГ, по причине генетическойнеполноценности лизосомальных ферментов, участвующих в их расщеплении. При МПС нерасщепленные ГАГ активно аккумулируют в соединительной ткани организма.Накопленные ГАГ запускают аутоиммунный воспалительный процесс путем активации Толл подобных рецепторов 4, стимулирования воспалительных цитокинов (ФНО-а, ИЛ-1@) и активации деструктивных энзимов (ММР 13, катепсин СТ) и N0, что является причиной развития апоптозахондроцитов. Результатом апоптоза, индуцированного накоплением ГАГ является деструкция и низкая регенерация костно-суставной ткани. Ключевые слова: мукополисахаридоз, глюкозаминогликаны, воспаление, апоптоз, костно-суставная система.
Актуальность: Мукополисахаридозы (МПС) - болезни накопления, обусловленные нарушением обмена гликозаминогликанов (ГАГ) в результате генетической неполноценности лизосомальных ферментов, участвующих в их расщеплении [1]. МПС относятся к редким, орфанным заболеваниям, распространенность варьирует от типа МПС и составляет 1 случай на 20000 - 100000 новорожденных. Наблюдаемая при МПС неполноценность названных ферментов, приводит к нарушению деградации и активному накоплению ГАГ в лизосомах соединительной ткани. В связи с чем, при всех типах МПС костно-суставная система вовлекается в патологический процесс, имеющий прогрессирующий характер, вплоть до ее деструкции [2]. Поражение костно-суставной системы является причиной развития ранней инвалидизации, в связи, с чем необходимо изучить патогенез повреждения костно-суставной системы при МПС с целью разработки патогенетической терапии. При МПС идет активное накопление нерасщепленных ГАГ во всех соединительнотканных структурах. В зависимости от типа накапливающегося ГАГ (дерматан сульфат, кератан сульфат, хондроитин сульфат, гепаран сульфат) в настоящее время различают 7 типов МПС: I, II, III, IV, VI, VII и IX. ГАГ -полисахариды, представляющие собой углеводную часть протеогликанов. Продукция ГАГ в виде полисахаридных цепей происходит в аппарате Гольджи фибробластов. ГАГ, являясь гетерополисахаридами, принимают участие в организации внутриклеточного матрикса, как основное вещество, и обеспечивают межклеточные коммуникации. Важной частью обмена ГАГ, является их распад, который происходит в лизосомах под воздействием таких ферментов как эндогликозидаза, экзогликозидаза и сульфатаза. ГАГ, взаимодействуя с большим количеством протеинов (включая хемокины, цитокины, факторы роста, морфогены, ферменты и адгезивные молекулы) индуцируют воспаление в разных клетках [3]. Так, накопленные ГАГ, связываясь с Толл подобными рецепторами 4 (TLR4), запускают воспалительные процессы путем стимулирования воспалительных цитокинов, таких как ФНО-а, ИЛ-1р и NFkB, активирования деструктивных энзимов MMP 13, катепсин СТ и NO, что приводят к апоптозу хондроцитов. Апоптоз, индуцированный накоплением ГАГ, является ведущим фактором в деструкции хрящевой ткани и дегенеративном изменении суставов при МПС [3]. M.Simonaro доказано, что в патогенезе МПС основным путем воспаления является TLR4 опосредованный путь. В норме активация TLR4 сигнального пути индуцируется воздействием липополисахаридов (ЛПС), являющихся основным компонентом клеточной стенки грамотрицательных бактерий. ЛПС увеличивают экспрессию генов кодирующих TLR4, посредством связывания и активации генов LBP (ЛПС связывающий белок), CD14 (мембранный гликозилфосфатидилинозитол-связанный белок, компонент рецепторного комплекса CD14/TLR4/MD2, распознающего ЛПС) и MyD88 (myeloid differentiation primary response gene 88, цитозольный адаптерный белок), участвующих в передаче сигнала от TLR [4]. ^руктурная схожесть эндогенных фрагментов ГАГ, в частности дерматан сульфата, с ЛПС, приводит при МПС к активации TLR4 сигнального пути. Причем доказано, что дерматан сульфат стимулирует высвобождение NO из
здоровых клеток в большей степени, чем ЛПС [5]. В исследованиях M.Simonaro, проведенных на крысах, было продемонстрировано, что дерматан сульфат так же как ЛПС может стимулировать высвобождение NO и, тем самым, вызывать апоптоз хондроцитов [4].
Результатом активации TLR4 пути является синтез и секреция воспалительных медиаторов, включая хемокины (MIPla), цитокины (ФНО-a и ИЛ1) и матриксную металлопротеиназу (MMP). В свою очередь, ГАГ усиливают экспрессию генов CD44 и MyD88, что является достаточным для активации TLR4 сигнала. В экспериментальных исследованиях при инактивации TLR4 у мышей с МПС VII типа была отмечена положительная динамика в отношении роста и плотности костных пластинок и, самое главное, происходила нормализация уровня ФНО-а [5]. В исследованиях Wang было выявлено, что введение здоровым мышам ГАГ, таких как гиалуроновая кислота, гепаран сульфат, кератан сульфат, индуцирует у них клинику воспаления в виде артрита, тендосиновиита, дерматита и клеточную инфильтрацию в различные соединительнотканные структуры. Циркулирующие или локально освобожденные ГАГ стимулируют клональную экспансию различных клеток, включая Т-лимфоциты, В-лимфоциты и макрофаги (МФ). Эти данные указывает на запуск процессов иммунизации против собственных антигенов, таких как ГАГ, что изменяет в организме иммунный ответ и вызывает хронический воспалительный процесс [6]. Так как избыток ГАГ при МПС является метаболическим фактором запуска воспалительного процесса, G.S.Hotamisligil предложил термин metaflammation - воспаление запущенное метаболическим процессом [7]. Di Rosario в своих работах по изучению головного мозга мышей с МПС III-В типа продемонстрировал повышенное стимулирование множественных иммуно-связанных генов врожденного и адаптивного иммунитета, включая гены Т-лимфоцитов, В-лимфоцитов, комплемент,
иммуноглобулины, TLR и антиген презентирующие молекулы [8]. Наряду с этим, S.Killedar установил, что введение лимфоцитов мышей с МПС III В типа здоровым мышам вызывает у последних нейровоспаление с дальнейшим развитием клиники поражения центральной нервной системы. Также им было выявлено значительное увеличение экспрессии генов цитокинов: IFN-y, IFN-а, ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-17 и ФНО-а. Отмечалось увеличение в нейроглие CD3e, CD4 и CD8a, что свидетельствует об инфильтрации Т-лимфоцитами клеток головного и спинного мозга мышей с МПС III. Эти данные позволяют предположить, что накапливающиеся гепаран сульфат при МПС III инициирует патологический иммунный ответ и запускает аутоиммунный процесс, который в дальнейшем приводит к нейровоспалению [9].
При МПС синовиальная мембрана гиперплазирована, что обусловлено более быстрой (по сравнению со здоровыми) пролиферацией синовиальных клеток, как результат повышенных уровней ФНО-а, ИЛ-1 и TGFß. В свою очередь TGFß представляет из себя белок, который контролирует пролиферацию и клеточную дифференцировку незрелых хондроцитов и синовиоцитов. В исследованиях M.Simonaro установлено, что, несмотря на активацию
провоспалительных цитокинов, приводящих к апоптозу хондроцитов, в целом не отмечается значительного снижения количества последних, что объясняется увеличенной экспрессией TGFp. Однако, низкий уровень остеонектина, как следствие остеопении, приводит к недостаточному связыванию кальция в костях и уменьшению их минерализации, синтезу незрелых хондроцитов, не способных сформировать здоровую костную ткань [10]. В свою очередь, развитие остеопении связано с повышением уровня остеокластов, являющихся медиаторами воспаления и эрозии костной ткани. При МПС остеопения поддерживается большим количеством остеокластов и их предшественников в костном мозге. Остеокластогенезис зависит от взаимодействия RANK и его лиганды RANKL. Экспрессия генов RANKL регулируется цитокинами ФНО-а, ИЛ1-р. Известно, что синовиоциты у больных МПС секретируют RANK, который привлекает макрофаги из крови и стимулирует их дифференцировку в остеокласты, которые приводят к остеопении. RANK - рецептор активатор NFkB (ядерный фактор транскрипции kappa В), так же известен как TRANCE рецептор, является членом семейства ФНО-а рецепторов. RANK является рецептором для RANK лиганда (RANKL) и частью RANK/RANKL/OPG опосредованного пути, который регулирует дифференцировку и активацию остеокластов. OPG - это рецептор приманка для RANK, регулирует стимуляцию RANK сигнального пути, конкурируя за RANKL. Значительное увеличение экспрессии RANKL гена было установлено в хондроцитах, синовиацитах и фибробласт-подобных синовиацитах у крыс с МПС VI типа [11]. Провоспалительные цитокины, такие как ИЛ1р и ФНО-а являются мощными стимуляторами резорбции костных остеокластов путем индукции экспрессии RANKL и активации рецепторов на поверхности моноцитов. Исследования на животных с МПС VI и VII показали, что при МПС предшественники остеокластов и другие клетки макрофагального происхождения могут высвобождать провоспалительные цитокины и поддерживать остеокластогенезис. Вышеупомянутый NF-kB -универсальный фактор транскрипции, контролирующий экспрессию генов иммунного ответа, апоптоза и клеточного цикла. Нарушение регуляции NF-kB вызывает воспаление и аутоиммунные заболевания. NF-kB активируется цитокинами, такими как ФНО-а, ИЛ1 [12]. Медиаторы воспаления, активированные TLR4-опосредованным путем, оказывают большое влияние на увеличение апоптоза хондроцитов и изменения в матриксе путем стимулирования экспрессии генов на матриксной металлопротеиназе (MMP), что было доказано на животных с МПС VI и VII типами. MMP относится к семейству внеклеточных цинк-зависимых эндопептидаз, способных разрушать все типы белков внеклеточного матрикса, вызывая тем самым апоптоз. MMP является первично ответственным за деградацию хрящевого матрикса, к нему относятся MMP 1, 8 и 13. Немаловажную роль в развитие
артрита играет катепсин СТ, который существенно экспрессируется и увеличивается в течение воспалительного процесса в хондроцитах, остекластах, синовиальных фибробластах, макрофагах и лейкоцитах. При МПС накопление деструктивных энзимов, таких как катепсин СТ и MMP, в синовиальных фибробластах и остеокластах значительно усиливается под воздействием воспалительных цитокинов ФНО-а и ИЛ1, что приводит к разрушению ключевых компонентов экстрацелюлярного матрикса, включая эластан, коллагены и протеогликаны. [4]. В настоящее время существует также теория регуляции экспрессии TLR4 путем инактивации JAK-STAT механизма. Путь JAK-STAT является основным путем внутриклеточной передачи сигналов с рецепторов цитокинов. Существует две основные молекулы этого пути - киназа JAK и транскрипционный фактор Signal Transducer and Activator of Transcription (STAT). Существует несколько типов STAT: STAT1, STAT2, STAT3, STAT4, STAT5, STAT6 и STAT7. В механизме развития воспалительного процесса при МПС задействованы 2 типа STAT. Анти-пролиферативный эффект на рост пластинок хондроцитов оказывает STAT1, в то время как STAT3 является про-пролиферативным. В работах J.A.Metcalf отмечалось снижение пролиферации хондроцитов и количества растущих пластинок при МПС VII типа, ассоциированных со снижением экспрессии STAT3. Вероятно, уменьшение активности STAT3 является механизмом, приводящим к снижению пролиферации клеток костно-хрящевой системы [13].
Выводы: таким образом, накопление ГАГ запускает каскад взаимосвязанных метаболических, воспалительных и иммунологических ответов с системным эффектом, приводящий к аутоиммунному воспалению и апоптозу хондроцитов, что, в конечном итоге, приводит к низкому качеству регенерации костно-хрящевой ткани (рисунок 1). Следует отметить, что все вышеуказанные данные, являются результатами экспериментальных исследований на животных. Аналогичные исследования с участием людей не проводились. Вместе с тем, результаты проведенных исследований являются доказательством того, что при МПС имеет место системное хроническое воспаление, схожее с воспалительным процессом при многих аутоиммунных заболеваниях (ревматоидный артрит, склеродерма, системная красная волчанка), связанное с патологическим метаболизмом ГАГ.
В настоящее время в качестве заместительной терапии МПС I, II, IV-A и VI типов используются рекомбинантные лизосомальные ферменты. Однако данный вид терапии не дает регрессии уже развившегося поражения костно-суставной системы. Выявленные в экспериментальных исследованиях особенности иммунопатогенеза при МПС дают основание для разработки новых методов терапии данной патологии - с применением противовоспалительных препаратов, ингибирующих ФНО-а - основного воспалительного цитокина [9].
www.kaznmu.kz В G С IH И К KUHM¥/n
/ 1 \
Стимуляция осгеокластогенезнса (| экспрессии генов RAXKL) ^Усиленная клеточная пролиферация (незрелые хондрошгты и клетки синовиальной оболочки)
Рисунок 1 - Механизмы иммуноопосредованного повреждения костно-суставной системы при мукополисахаридозах по V.Opoka-Winiarska [3].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Atul Mehta, Bryan Winchester. Lysosomal storage disorders.//A practical guide. Wiley-Blackwell. - 2012. - C. 94-100.
2. Lorne A.Clarke. Pathogenesis of skeletal and connective tissue involvement in the mucopolysaccharidoses: gycosaminoglycan storage is merely the instigator.//Rheumatology Journal. - 2011.- №50. -C.13-18.
3. V.Opoka-Winiarska, A.Jurecka, A.Emeryk, A.Tylki-Szymanska. Osteoimmunology in mucopolysaccharidosis type I, II, VI and VIII. Immunological regulation of the isteoarticular system in the course of metabolic inflammation.//Osteoarthritis and Cartilage Journal. - 2013.-№21.-С. 1813-1823.
4. Simonaro CM, Ge Y. Eliyahu, He X.Jepsen, Schichman EH. Involvement of the Toll like receptor 4 pathway and use of TNF-а antagonists for treatment of the mucopolysaccharidosis.//Proc National Academy Science USA. - 2010. -№1. -107. -С. 222-227.
5. Simonaro CM, Haskins ME, Schichman EH. Articular chondrocytes from animals with dermatan sulfat storage disease undergo a high rate of apoptosis and release nitric oxide and inflammatory cytokins: a possible mechanismunderlying degenerative joint disease in the mucopolysaccharidosis.//Laboratory Investigation Journal. - 2001. - №9. - С. 1319-1328.
6. Wang JY, Roehrl MH. Glucosaminoglycans are potential cause of rheumatoid arthritis. Proc National Academy Science USA. - 2002. - №29. - C.14362-7.
7. Hotamisligi GS. Inflammation and metabolic disorders.//Nature Journal. - 2006.- №444.-С. 860-867,
8. DiRosario J, Divers E, Wang C, Etter J, Charrier A. Innate and adaptive immune activation in the brain of MPS IIIB mouse model.//Neuroscience Research Journal. - 2009. -№89. -С. 978-990.
9. Killedar S, DiRosario J, Divers E, Popovich PG, McCarty DM, Fu H. Mucopolysaccharidosis IIIB, a lysosomal storage diseases, trigger a pathogenetic СШ autoimmune response.//Journal of Neuroinflammation. - 2010. -№7. 39 с.
10. Simonaro CM, D'Angelo M, Haskins ME, He X, Eliyahu E. Mechanism of glycosaminoglycan-mediated bone and joint disease: implication for mucopolysaccharidoses and other connective tissue diseases.,,American Journal of Pathology.- 2008. -№57. -С.112-121.
11. Simonaro CM, D'Angelo M, Haskins ME, Schuchman E.H. Joint and bone disease in mucopolysaccharidoses VI and VII: identification of new therapeutic targets and biomarkers using animals models.//Pediatric Research Journal. - 2005. -№172. -С. 701-707.
12. Monroy MA, Ross FP, Teitelbaum SL, Sands MS. Abnormal osteoclast morphology and bone remodeling in a murine model of lysosomal storage diseas.//Bone Journal. -2002.-№30. - С. 532-359.
13. Metcalf JA, Zhang Y, Hilton MJ, Long F, Ponder KP. Mechanism of shortened bones in mucopolysaccharidosis type VII.//Molecular Genetic Metabolism. - 2009. - №97. -С.202-211.
А.К. ТУЛЕБАЕВА 1, М.Н. ШАРИПОВА 2, Э.Ж. БИТАНОВА 1
МУКОПОЛИСАХАРИДОЗ КЕЗ1НДЕП БУЫН - СУЙЕК ЖУЙЕСШЩ ИММУНИТЕТ ОРТАЦТАСЦАН БУЗЫЛЫСТАРЫ
ТYЙiн: Мукополисахаридоз (МПС) -тук;ым куалайтын ауру, аурудыц непзшде гликозаминогликандардыц (ГАГ) алмасу процесстерiнiц бузылысы жатады. Ce6e6i болып ГАГ ыдырататын лизосомалды ферменттердiц генетикалы; белсендiлiгiнiц тeмендеуi табылады. МПС кезiнде ыдыратылмаган ГАГ дененщ барлы; дэнекер тiнiнде белсенщ турде жиналады. Кеп мелшерде жиналган ГАГ аутоиммунды ;абыну Yдерiсiн4-шi Толл-сия;ты рецепторынбелсендiру, ;абыну цитокиндердi (ФНО-а, ИЛ-ЭД ынталандыру жэне деструктивтi ферменттердi (ММП 13, катепсин СТ) жэне NO активттеу ар;ылы тугызады. Аутоиммунды; Yдерiстщ нэтижесiнде хондроциттер апоптозга ушырайды. Апоптоз нэтижейнде CYЙек-буын тiндерiнiц деструкциясы жэне регенерациясыныц баяулануыболып табылады .
ТYЙiндi свздер: мукополисахаридоз, гликозаминогликан, ;абыну, апоптоз, CYЙек-буын ЖYЙесi.
A.K. TULEBAEV , M.N. SHARIPOVA E.ZH. BITANOVA
Asfendiyarov KazNMU, Scientific Center of Pediatrics and Pediatric Surgery,Almaty
MECHANISM OF IMMUNE-MEDIATED DAMAGE OF OSTEO-CARTILAGO SYSTEM IN MUCOPOLYSACCHARIDOSIS
Resume: Mucopolysaccharidosis( MPS ) - hereditary storage diseases caused by metabolic disorders of glycosaminoglycans (GAG), resulting from genetic insufficiency of lysosomal enzymes involved in their degradation. All this leading to active storage of GAGs in connective tissues in MPS disease.Accumulated GAGs act as trigger of autoimmune inflammatory process by activating Toll- like receptor 4 , stimulation of inflammatory cytokines (TNF -a, IL -1p), activation of destructive enzymes (MMP 1, cathepsin CT) and NO, which are the cause of chondrocytes'. The result of apoptosis induced by the accumulation of GAG is destruction and poor regeneration of bone and joints and cartilago tissue.
Keywords: mucopolysaccharidosis, glycosaminoglycans, inflammation, apoptosis, osteo-cartilago system.
УДК 616.711-002.5:616-002.53-007.253-08
С.С. АЛЬХОДЖАЕВ, У.М. АБУДЖАЗАР, М.Н. ДЖАКСЫБАЕВ, С.О. ТУТКЫШБАЕВ, Р.А. НУРАХУНОВ, Г.Б. НУРТАЗИНА
Кафедра травматологии и ортопедии КазНМУ им. С.Д. Асфендиярова. Национальный центр проблем туберкулеза МЗ РК
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ЛЕЧЕНИЕ СВИЩЕВЫХ ФОРМ СПЕЦИФИЧЕСКОГО СПОНДИЛИТА
В работе предоставлены результаты исследования пациентов со свищевыми формами специфического спондилита, где клинически изучены действия растворов серебра на вторичную флору и быстрое заживление свищей, тем самым сокращается время предоперационной подготовки и сроки консервативного лечения. Ключевые слова: Антибиотики, раствор серебряной воды, электрофорез, свищи.
В настоящее время одним из актуальных вопросов остается лечение свищевых форм внелегочного туберкулеза (ВЛТ), а именно спондилита специфической этиологии. Так, как в последние годы на фоне неблагоприятной эпидемиологической ситуации отмечается значительный рост тяжелых, распространенных и запущенных форм внелегочного туберкулеза. Среди впервые выявленных больных ВЛТ, удельный вес туберкулезного спондилита составляет 55% (1,2).
В некоторых источниках литературы свищи при туберкулезном спондилите встречаются в 18-22% случаев (3,4). В многолетнем опыте отделении хирургического лечения внелегочного туберкулеза Национального центра проблем туберкулеза (ОХЛ ВЛТ НЦПТ МЗ РК) данный показатель достигает до 20-25% случаев. Свищ при костно-суставном туберкулезе является следствием прорыва через кожные покровы образовавшегося натечного абсцесса. Последнее - это распространение туберкулезного процесса из костного очага по мягким тканям, как вторичный туберкулез мягких тканей с последующим образованием свищей.
Долгое время изучение свищевых форм костно-суставного туберкулеза позволило выяснить, что пусковым фактором повторного прогрессирования заболевания после
радикальной операции является стенка свища, состоящая из нескольких слоев. Стенка длительно незаживающих свищей в связи с глубоким нарушением васкуляризации препятствует проникновению в их просвет антибиотиков и химиопрепаратов. В просвет свища присоединяется вторичная инфекция, которая изменяет характер содержимого абсцесса и вызывает местное воспаление тканей и общее изменение организма. Патогенная микрофлора свищей оказывает негативное влияние на прогноз и лечение. Малоактивный туберкулезный гной, под влиянием проникающей в него вторичной инфекции вызывает усиление воспалительных изменений и разрушение костей. По результатам анализа исследования вторичной флоры, стафилококковая инфекция в несколько раз чаще встречается, чем стрептококковая. Наличие одного вида бактерий (моноинфекция), протекает более благоприятнее, чем ассоциация двух, трех и более бактерии (полиинфекция) и поэтому важное прогностическое значение имеет изучение микрофлоры с количественной и качественной стороны, а также её устойчивость к лекарственным препаратам.
В связи с широким применением хирургических методов лечения при свищевых формах спондилита принципиальное значение имеет правильный выбор консервативного
