CC BY
34
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 616.7
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАРКЕРОВ КОСТНОГО МЕТАБОЛИЗМА У ПАЦИЕНТОВ С ХРОНИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ ПОЧЕК
А. А. Мелентьева1, О. Ю. Барышева2, Г. П. Тихова3
ТБУЗ «Республиканская больница им. В. А. Баранова», г. Петрозаводск 2ФГБОУ ВО «Петрозаводский государственный университет» 3ООО «ИнтелТек Лаб», г. Петрозаводск
Аннотация
Минерально-костные нарушения при хронической болезни почек (МКН-ХБП) — активно изучаемая тема последних лет за счет наличия доказанной взаимосвязи между МКН-ХБП и развитием неблагоприятных клинических исходов. Существующие на сегодня маркеры оценки костного метаболизма не являются совершенными, а выполнение костной биопсии не относится к рутинным методам диагностики МКН. В ходе проведенного исследования обоснована необходимость определения дополнительных маркеров костного обмена для оценки МКН-ХБП в качестве которых предлагается использовать активную изоформу 5b тартрат-резистентной кислой фосфатазы и С-концевой пропептид коллагена 1-го типа. Ключевые слова:
хроническая болезнь почек, минерально-костные нарушения при ХБП, костный обмен. DEFINITION OF BONE TURNOVER MARKERS IN PATIENTS WITH CHRONIC KIDNEY DISEASE
Anastasia A. Melenteva1, Olga Yu. Barysheva2, Galina P. Tihova3
1 V. A. Baranov Republican Hospital, Petrozavodsk Petrozavodsk State University, Petrozavodsk 3IntelTek Lab, Petrozavodsk
Abstract
Mineral and bone disorders in patients with chronic kidney disease (MBD-CKD) are an actively studied topic in recent years due to the proven relationship between MBD-CKD and the development of adverse clinical outcomes. Existing markers of evaluation bone metabolism are not perfect and bone biopsy is used infrequently in clinical practice because it is an invasive. At recent years the most common forms of MBD-CKD are attributable largely to variations in the plasma levels of parathyroid hormone but its specificity as an indicator of bone turnover has been questioned. Several other circulating markers of bone metabolism have been investigated as clinical indicators of bone turnover in patients with different stages of CKD. Based on results of the study, active isoform of 5b tartrate-resistant acid phosphatase and C-terminal propeptide of collagen type 1 can be used as additional markers of bone metabolism.
Keywords:
chronic kidney disease, mineral and bone disoders in CKD, bone turnover.
Введение
За последнее время отмечен глобальный рост пациентов с хронической болезнью почек, что определяет эту патологию как «молчаливую эпидемию», которая распространяется во всех уголках земного шара. Наличие хронической болезни почек тесно связано со снижением качества и продолжительности жизни [1]. Минерально-костные нарушения являются широко распространенным прогрессирующим осложнением ХБП и наиболее активно обсуждаемой темой последних лет за счет взаимосвязи
наличия МКН с неблагоприятными исходами: развитием высокого риска сердечно-сосудистой и общей летальности, а также переломов костей различной локализации.
В этом контексте оценка костного обмена является одним из важных критериев диагностики МКН-ХБП. «Золотым стандартом» для определения типа костного обмена является выполнение костной биопсии с использованием двойной тетрациклиновой метки с последующим гистоморфометрическим исследованием, оцененным с использованием стандартной номенклатуры, рекомендованной American Society for Bone and Mineral Research (ASBMR) [2, 3]. В настоящее время выполнение биопсии кости не относится к рутинным методам диагностики за счет инвазивности методики, требующей, кроме того, наличия специализированной лаборатории. По этой причине перспективным является использование лабораторных биомаркеров костного обмена (КО) позволяющих не только провести диагностику КО, но и оценить динамику исследуемых показателей.
Классическими биомаркерами КО, рекомендуемыми к определению у пациентов с ХБП экспертами KDIGO являются кальций, фосфор, витамин Д (25(ОН)Д), ПТГ и костно-специфическая щелочная фосфатаза [2, 3]. По данным литературы установлена предсказательная ценность уровня ПТГ 150-300 и менее 150 пг/мл в отношении прогнозирования развития высоко- или низкообменной формы ренальной остеодистрофии (РОД) [2]. При этом значительная часть пациентов с уровнем ПТГ 150-300 пг/мл попадают в группу с существенной неопределенностью в отношении типа КО (от адинамической болезни кости до фиброзного остеита) [2, 4]. Кроме того, КО является очень медленным процессом, занимающим при высокой скорости обмена недели, а при низкой — месяцы, в то время как секреция ПТГ способна изменяться за минуты в ответ на динамику уровня ионизированного кальция [5].
В свете данной проблемы актуальным представляется использование других маркеров КО, способствующих улучшению прогностической ценности ПТГ или выступающих самостоятельно в качестве предикторов скорости костного обмена у пациентов с ХБП.
Материалы и методы
В исследовании, проведенном на базе ГБУЗ «Республиканская больница им. В. А. Баранова» в 2013 г., приняли участие 40 пациентов мужского и женского пола с ХБП II-IV стадии в возрасте от 22 до 68 лет (средний возраст 47,5 ± 1,9 лет) и 40 пациентов мужского и женского пола в возрасте от 21 до 76 лет (средний возраст 51,8 ± 2,3 лет), получающих лечение программным ГД в течение 7,7 ± 0,9 лет (от 0,5 до 22 лет) продолжительностью 12 ± 0,24 ч в неделю (средний уровень KT/V 1,4 ± 0,03) на аппаратах фирмы Fresenius 4008. Расчет скорости клубочковой фильтрации осуществлялся по формуле CKD-EPI. Распределение пациентов по стадиям ХБП осуществлялось в соответствии с национальными рекомендациями [2]. Основной причиной развития ХБП в 48,7 % случаев был хронический гломерулонефрит, в 22,5 % случаев — нефропатия неуточненного генеза, в 12,5 % — поликистоз почек и в 5 % — хронический пиелонефрит. Остальные нозологические формы ХБП составляли 11,3 % (хронический интерстициальный нефрит (уратная нефропатия), вторичный амилоидоз почек, аномалии развития мочевыводящих путей, ишемическая болезнь почек).
Квалифицированные специалисты лаборатории Республиканской больницы им. В. А. Баранова в соответствии с инструкцией производителя всем пациентам иммуноферментным методом определяли: сывороточный уровень остеопротегерина (OPG) (Human Osteoprotegerin Instant ELISA (eBioscience, North America)), активной изоформы 5b тартрат-резистентной кислой фосфатазы (TRAP) (Bone TRAP Assay (Immunodiagnostic Systems (IDS) Ltd.)), С-концевого телопептида, образующегося при деградации коллагена 1-го типа (CrossLaps) (Serum CrossLaps ELISA (Immunodiagnostic Systems (IDS) Ltd.)),
остеокальцина (ОС) (N-MID Osteocalcin ELISA (Immunodiagnostic Systems (IDS) Ltd.), С-концевого пропептида коллагена 1 -го типа (CICP) (CICP EIA Kit (QUIDEL Corporation Specialy Products)) и 25-гидроксивитамина Д(25-(ОН)Д). С использованием набора IDS OCTEIA 25-Hydroxy Vitamin D (Immunodiagnostic Systems (IDS) Ltd.) и стандартных методик определены уровни ПТГ, мочевины и креатинина сыворотки.
Статистическая обработка данных включала описательную статистику, корреляционный анализ по Спирмену, а также пара- и непараметрические критерии проверки гипотез о статистической достоверности различия средних и других статистических параметров выборок. Результаты описательной статистики представлены в виде среднего значения и ошибки среднего (М± m) или медианы и интерквартильного размаха (Me (Q1; Q3)). Для проверки статистического соответствия эмпирических распределений показателей нормальному закону использовались критерии Колмогорова — Смирнова и Шапиро — Уилкса. Значимость всех рассчитываемых статистических параметров, а также статистическая достоверность гипотез о различии принимались на уровне значимости, равном 0,05. Все расчеты и процедуры статистического анализа данных проводились с помощью программы Statistica версии 10.0 и пакета программ для статистического анализа StatTools версии 1.0 производства компании «ИнтелТек Лаб».
Результаты и их обсуждение
Результаты определения средних уровней биохимических маркеров костно-минерального обмена представлены в табл. 1. Установлено, что у пациентов на ГД-маркеры костеобразования (МКО) (ОС:p < 0,001, CICP: p < 0,001) и маркеры резорбции костной ткани (МКР) (TRAP: p < 0,001; CrossLaps: p < 0,001) оказались значительно выше по сравнению с пациентами находящимися на додиализной стадии ХБП. Также у пациентов на гемодиализе отмечено снижение уровня витамина Д (25(ОН) Д), хотя абсолютного дефицита последнего выявлено не было.
Таблица 1
Значения лабораторных показателей 25(ОН) Д, ПТГ, ОС, OPG, TRAP,CICP и CrossLaps у пациентов с ХБП II-V стадии и пациентов, получающих лечение гемодиализом
Лабораторный показатель Пациенты с ХБП
II-V стадии V (Д) стадии
25(ОН)Д, нмоль/л 51,5 (40,4; 63,9) 34,6 (26,5; 55,2)
Остеокальцин, нг/мл 33,2 (22,5; 151,1) 273,6 (205,9; 329,4)
TRAP, ед/л 1,8 (0,4; 3,4) 5,5 (3,6; 7,7)
Остеопротегерин, пг/мл 110,0 (80,0; 130,0) 205,0 (165,0; 295,0)
С1СР, нг/мл 90,0 (60,6; 121,8) 136,8 (112,2; 172,8)
CrossLaps, нг/мл 0,6 (0,3; 1,2) 2,7 (1,7; 3,4)
ПТГ, пмоль/л 13,5 (4,8; 26,6) 66,7 (40,4; 91,8)
Примечание. Результаты представлены в виде медианы и интерквартильного размаха (Me (Qi, Q3)).
Также установлено, что повышение уровня ПТГ было отмечено начиная с IV стадии ХБП (табл. 2), что является важным диагностическим маркером МКН у пациентов с ХБП и СКФ менее 60 мл/мин/1,73 м2 Дефицита витамина Д, определяемого как снижение уровня 25(ОН)Д, менее 30 нмоль/л [5] обнаружено не было, хотя наименьшие концентрации последнего (36,5 (33,3; 42,7) нмоль/л) выявлялись при достижении ХБП V стадии. Также установлено, что по мере возрастания стадии ХБП отмечался отчетливый рост МКО (ОС и CICP) и МКР (CrossLaps), а также маркера регуляции остеокластогенеза — OPG. В отношении TRAP четко направленного изменения лабораторных уровней последнего выявлено не было (табл. 2). Полученные данные свидетельствуют
о том, что по мере прогрессирования ХБП происходит повышение активности маркеров костного ремоделирования, что находит подтверждение в литературных данных, свидетельствующих о преобладании повышенного метаболизма кости начиная с 1-1У стадий ХБП [6].
Таблица 2
Значения лабораторных показателей ПТГ, 25(ОН)Д, ОС, ОРО, ТКАР,С1СР и Сго88Ьар8
в зависимости от стадии ХБП
Показатель Хроническая болезнь почек I-IV
II ст. (n = 8) ША ст. (n = 7) ШБ ст. (n = 5) IV ст. (n = 11) VI ст. (n = 9)
ПТГ, пмоль/л 5,9 (1,5; 10,4) (n =2) - 4,8 (4,4; 16,6) (n = 3) 12,4 (5,6; 19,2) (n = 2) 26,7 (8,7; 92,5) (n = 7)
25(ОН)Д, нмоль/л 52,2 (48,0; 58,4) 47,8 (41,8; 62,9) 69,7 (66,5; 70,3) 59,5 (43,6; 78,7) 36,5 (33,3; 42,7)
OC, нг/мл 22,5 (20,3; 40,2) 29,3 (21,9; 33,5) 32,1 (25,0; 32,6) 39,2 (18,9; 81,1) 300,2 (261,9; 369,9)
OPG, пг/мл 96,0 (67,2; 121,8) 100,0 (80,0; 120,0) 90,0 (90,0; 120,0) 100,0 (80,0; 130,0) 130,0 (130,0; 160,0)
TRAP, ед/л 1,9 (0,6; 2,8) 1,9 (0,9; 4,4) 2,3 (0,6; 3,7) 1,0 (0,4; 3,4) 0,5 (0,4; 4,2)
CICP, нг/мл 90,0 (70,0; 130,0) 79,2 (60,0; 102,0) 108,0 (48,0; 140,4) 86,4 (55,2; 93,6) 140,4 (92,4; 169,2)
CrossLaps, нг/мл 0,3 (0,2; 0,4) 0,4 (0,2; 0,6) 0,6 (0,2; 0,7) 0,5 (0,2; 0,7) 2,0 (1,8; 3,3)
Примечание. Результаты представлены в виде медианы и интерквартильного размаха (Me (Qi, Q3)).
Также установлено, что по мере нарастания длительности лечения ГД происходит повышение активности МКР (TRAP: р = 0,18; CrossLaps: р < 0,05) и рост OPG (р = 0,03)(данные представлены в табл. 3). Максимальные уровни исследуемых МКР наблюдались при стаже лечения ГД более 15 лет, а МКО — на начальных этапах лечения ГД (< 2 лет), с последующей тенденцией к снижению по мере увеличения стажа лечения. Следует оговориться, неоднородность показателей OC и CICP при стаже лечения ГД 3 года и более 15 лет, вероятно, обусловлена наличием малой выборки пациентов. Также определено, что стаж лечения ГД более 5 лет ассоциирован с повышением активности МКР (TRAP, CrossLaps, OPG) и снижением активности МКО (OC и CICP) и является одним из факторов риска развития и, возможно, прогрессирования МКН по сравнению с пациентами, имеющими меньший стаж лечения ГД.
В ходе исследования выявлено, что по мере увеличения ПТГ от менее 150 до более 300 пг/мл был отмечен рост как МКР (TRAP: р = 0,003; CrossLaps: р = 0,002), так и МКО (CICP: р = 0,009; ОС: р = 0,009), что сопоставимо с данными литературы о предсказательной ценности ПТГ более 300 пг/мл в отношении развития высокообменной РОД [2]. При уровне ПТГ менее 150 пг/мл определялась низкая активность как МКР (TRAP, CrossLaps), так и МКО (OC, CICP), что, вероятно, обусловлено уменьшением количества и активности остеокластов и остеобластов
на фоне развития низкообменной формы РОД. Пациенты, уровень ПТГ которых определялся в пределах 150-300 пг/мл, демонстрировали промежуточные значения маркеров КО, что также сопоставимо с данными литературы о наличии низкой предсказательной ценности данного диапазона значений ПТГ в отношении характера костной патологии (табл. 4) [2].
В ходе проведенного коррелляционного анализа среди пациентов с додиализными стадиями ХБП корреляция была выявлена между ПТГ и CrossLaps (r = 0,56), а среди пациентов, получающих лечение ГД, — между ПТГ и CrossLaps (r = 0,64) и ПТГ и TRAP (r = 0,52). Корреляция между ПТГ и МКО определялась только в группе пациентов с додиализными стадиями ХБП (ПТГ — OC: r = 0,52; ПТГ — CICP: r = 0,49).
Таблица 3
Значения лабораторных показателей ПТГ, 25(OH)D, ОС, OPG, TRAP, CICP и CrossLaps в зависимости от стажа лечения гемодиализом у пациентов с ХБП VД стадии
Стаж ГД < 2 лет 3 года 4-5 лет 6-10 лет 11-15 лет 16-20 лет
N 6 3 11 9 9 2
ПТГ, 79,2 54,1 55,2 75,4 60,9 52,4
пмоль/л (40,4; 120,0) (51,5; 130,0) (20,2; 76,2) (66,7; 91,8) (18,6; 79,0) (36,6; 68,1)
25(GH)D, 52,0 52,9 38,7 44,0 23,3 31,7
нмоль/л (27,3; 58,8) (38,1; 56,7) (28,2; 56,4) (28,2; 63,1) (19,4; 31,6) (26,8; 36,5)
ОС, 320,8 388,9 267,5 233,5 239,8 373,5
нг/мл (305,8; 391,9) (65,3; 478,1) (202,7; 314,6) (198,3; 273,8) (195,8; 309,2) (265,7; 481,3)
TRAP, 4,4 (4,1; 6,5) 6,8 (0,6; 8,5) 3,4 (1,6; 5,6) 6,2 (4,9; 7,6) 6,0 (4,2; 9,0) 8,5 (7,3; 9,7)
ед/л
OPG, 145,0 190,0 240,0 180,0 210,0 495,0
пг/мл (120,0; 190,0) (170,0; 260,0) (180,0; 300,0) (140,0; 180,0) (200,0; 580,0) (470,0; 520)
С1СР, 244,20 114,0 115,2 164,4 138,0 174,6
нг/мл (164,4; 308,4) (75,6; 151,2) (70,8; 135,6) (126,0; 180,0) (114,0; 163,2) (153,6; 195,6)
CrossLaps, 3,1 (2,7; 3,4) 1,6 (0,1; 1,7) 1,8 (1,1; 2,6) 3,3 (3,0; 3,4) 2,9 (1,7; 3,4) 3,0 (2,5; 3,4)
нг/мл
Примечание. Результаты представлены в виде медианы и интерквартильного размаха (Me (Qi, Q3)).
Таблица 4
Значения лабораторных показателей: OC, OPG, TRAP, CICP, CrossLaps в зависимости от уровня ПТГ среди пациентов ХБП V^) стадии
Показатель ПТГ, пг/мл
менее 150 (N = 4) 150-300 (N = 4) более 300 (N = 32)
ОС, нг/мл 108,7 (72,6; 160,6) 315,3 (285,8; 339,4) 278,5 (222,1; 334,4)
TRAP, ед/л 2,1 (0,8; 3,2) 3,1 (2,2; 4,7) 6,0 (4,4; 8,3)
OPG, пг/мл 225 (205,0; 345,0) 215,0 (165,0; 300,0) 200,0 (155,0; 295,0)
CICP, нг/мл 90,6 (60,6; 112,2) 118,8 (88,2; 132,6) 152,4 (121,8; 180,6)
Cross Laps, нг/мл 0,8 (0,5; 1,0) 1,9 (1,4; 2,4) 3,1 (2,3; 3,4)
Примечание. Результаты представлены в виде медианы и интерквартильного размаха (Me (Qi, Q3)).
Кроме того, выявлена корреляция между МКО и МКР: у пациентов ХБП II-V стадии — между ОС и CrossLaps (r = 0,88), CrossLaps и CICP (r = 0,60), TRAP и CICP (r = 0,32), а среди пациентов, получающих лечение ГД — между CrossLaps и CICP (r = 0,57), TRAP и CICP (r = 0,55), TRAP и ОС (r = 0,44). Также прямая корреляция наблюдалась между МКО OC-CICP (для пациентов ХБП II-V стадии r = 0,57; для пациентов на ГД r = 0,47) и МКР (TRAР5b-CrossLaps r = 0,58), причем только среди пациентов, получающих лечение ГД.
Заключение
В свете описываемой проблемы выявлена необходимость в использовании дополнительных маркеров для обнаружения патологии костно-минерального обмена у пациентов с ХБП. С учетом стоимости лабораторных методик для оценки КО у пациентов на ГД предлагается использовать: фосфор, кальций, ПТГ, TRAР5b и CICP, а у пациентов с додиализными стадиями ХБП — фосфор, кальций, 25(ОН)Б, ПТГ, TRAР5b и CICP, что позволит получить дополнительную информацию в отношении процессов костного ремоделирования. Определением уровня витамина D у пациентов на ГД можно пренебречь, так как проводимая медикаментозная коррекция МКН при ХБП, включает в себя назначение стеролов витамина D и препятствует развитию абсолютного дефицита последнего. Выбор TRA?5b обусловлен тем, что последний является маркером качественной и количественной характеристики только остеокластов, отражающим интенсивность костной резорбции, кроме того, он не зависит от функционального состояния почек, в отличие от других МКР [7]. Клиническая полезность определения ОС в качестве маркера формирования костной ткани у пациентов с ХБП мала, поскольку последний не является абсолютным МКО и поступает в кровь также во время костной резорбции, что, вероятно, и определяет наличие положительной корреляции между МКР и ОС. Кроме того, определение этого маркера зависит от функционального состояния почек, возраста и времени забора образца крови [7]. Выбор CICP обусловлен наличием доказанной корреляции между темпами костеобразования по данным костной биопсии и концентрацией CICP в сыворотке крови [8]. По результатам исследования, с учетом отсутствия значимой корреляции между OPG и маркерами костного обмена, определением последнего можно пренебречь.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ecder T. Early diagnosis saves lives: focus on patients with chronic kidney disease // Kidney Int. Suppl. 2013. Vol. 3. P. 335-336. 2. Национальные рекомендации по минеральным костным нарушениям при хронической болезни почек РДО / В. М. Ермоленко [и др.] // Нефрология и диализ. 2011. Т. 13, № 1. С. 33-51. 3. Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) CKD-MBD Work Group. KDIGO clinical practice guideline for the diagnosis, evaluation, prevention, and treatment of chronic kidney disease — mineral and bone disorder (CKD-MBD) // Kidney Int. 2009. Vol. 76 (Suppl. 113). P. 1-130. 4. J. Bover M. Cozzolino. Mineral and bone disorders in chronic kidney disease and endstage renal disease patients: new insights into vitamin D receptor activation // Kidney Int. Suppl. 2011. Vol. 1. P. 122-129. 5. Годсмит Д., Кович А., Фуке Д. Комментарии European Renal Best Practice к Рекомендациям KDIGO по минеральными костным нарушениям при хронической болезни почек (краткое изложение) // Нефрология и диализ. 2011. Т. 13, № 1. С. 14-19. 6. Рожинская Л. Я., Егшатян Л. В. Патология костной системы при вторичном гиперпаратиреозе // Остеопороз и остеопатии. 2010. № 2. С. 18-22. 7. Сергеева Н. С., Тепляков В. В., Державин В. А. Биохимические маркеры ремоделирования костной ткани в онкологии // Онкология: журн. им. П. А. Герцена. 2012. Т. 2. С. 103-108. 8. Побел Е. А., Бенгус Л. М., Дедух Н. В. Маркеры костного метаболизма при сращении переломов длинных костей // Остеопороз и остеопатии. 2012. № 2. С. 25-32.
Сведения об авторах
Мелентьева Анастасия Александровна — врач-нефролог отделения гемодиализа Республиканской больницы им. В. А. Баранова, г. Петрозаводск E-mail: [email protected]
Барышева Ольга Юрьевна — доктор медицинских наук, профессор кафедры госпитальной терапии Петрозаводского государственного университета, г. Петрозаводск E-mail: [email protected]
Тихова Галина Петровна — «ИнтелТек Лаб», г. Петрозаводск E-mail: [email protected]
Author Affiliation
Anastasia A. Melenteva — Nephrologist at Hemodialysis Department of V. A. Baranov Republican Hospital E-mail: [email protected]
Olga Yu. Barysheva — Doctor of Sciences (Medical), Professor at Department of Hospital Therapy of
Petrozavodsk State University
E-mail: [email protected]
Galina P. Tihova — IntelTek Lab
E-mail: [email protected]
Библиографическое описание статьи
Мелентьева, А. А. Определение маркеров костного метаболизма у пациентов с хронической болезнью почек / А. А. Мелентьева, О. Ю. Барышева, Г. П. Тихова // Вестник Кольского научного центра РАН. — 2017. — № 4 (9). — С. 91-97.
Reference
Melenteva Anastasia A., Barysheva Olga Yu., Tihova Galina P. Definition of Bone Turnover Markers in Patients with Chronic Kidney Disease. Herald of the Kola Science Centre of the RAS, 2017, vol. 4 (9), pp. 91-97. (In Russ.).
