CC BY
14
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2017 - V. 24, № 1 - P. 187-190
УДК: 577.2:612.398.12:616.71-007.157-089.227.84
ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РЯДА ФАКТОРОВ РОСТА СЕМЕЙСТВА TGF В СЫВОРОТКЕ КРОВИ НА ЭТАПАХ ДИСТРАКЦИОННОГО ОСТЕОСИНТЕЗА АППАРАТОМ
ИЛИЗАРОВА
Е.П. ВЫХОВАНЕЦ, Н.В. САКУЛИН, С.Н. ЛУНЕВА, О.В. КЛИМОВ ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. Акад. Г.А.Илизарова»МЗРФ, М.Ульяновой, 6, г. Курган, 640014, Россия
Аннотация. Работа основана на измерении концентрации трансформирующих факторов роста в сыворотки крови у 38 пациентов возраст которых составил от 18 до 35 лет. Проведена оценка изменения концентрации ряда трансформирующих факторов роста семейства TGF-p (TGF-p1, TGF-p2, ВМР-4, ВМР-6) в сыворотке крови на этапах дистракционного остеосинтеза по Г.А. Илизарову у пациентов при механическом удлинении голени (группа сравнения) и у больных ахондроплазией (целевая группа). В целевой группе наблюдается инверсия динамики концентрации обеих изоформ TGF-p по сравнению с контрольной группой. Значения концентраций ВМР-4,ВМР6 в разы выше в контрольной группе и характер их изменения на этапах лечения более хаотичен. Можно заключить, что исследованные факторы роста совместно играют важную роль в различном клиническом течении сращения и консолидации у пациентов с субъективно низким ростом и больных ахондроплазией. Представляется перспективной тщательная оценка молекулярных механизмов репаративного остеогенеза в ходе лечения больных ахондроплазией, с целью профилактики возможных осложнений после оперативного вмешательства.
Ключевые слова: чрескостный остеосинтез, ахондроплазия, увеличение роста, факторы роста, репаративный остеогенез, сыворотка крови.
ASSESSMENT OF CHANGES IN THE CONCENTRATION OF A NUMBER OF GROWTH FACTORS OF THE TGF FAMILY IN BLOOD SERUM AT THE STAGES OF DISTRACTION OSTEOSYNTHESIS BY ILIZAROV FRAME
E.P. VYKHOVANETS, N.V.SAKULIN, S.N.LUNEVA, O.V KLIMOV
Russian Ilizarov Center for Restorative Traumatology and Orthopedics of the Ministry of Health
Ulianova str., 6, Kurgan, 640014, Russia
Abstract. This work is based on the measurement of blood serum concentration transforming of the growth factors in 38 patients aged from 18 to 35 years, hospitalized in the FSBI «RISC «RTO»» of Minzdrav of Russia whose. The assessment of changes of a number of transforming of the growth factors of TGF-p (TGF-p1, TGF-p2, BMP-4, BMP-6) in blood serum in patients under mechanical lengthening of the tibia (control group) and in achondroplasia patients (target group) at the stages of distraction osteosynthesisby by Ilizarovin was carried out. Inversion of the dynamics of concentration of both isoforms TGF-p is observed in target group compared with the control one groups. Values of BMP-4, ВМР6 concentrations are several times higher in the control group and the nature of their changes at the treatment stages is more chaotic. It can be concluded that studied factors together are playing important role in various clinical course of fusion and consolidation in patients with subjectively low stature and patients with achondroplasia. The authors suggesr that prospective careful assessment of the molecular mechanisms of reparative osteogenesis in the treatment of patients with achondroplasia to prevent possible complicationsafter surgery.
Key words: transosseousosteosynthesis, achondroplasia, height increase, growth factors, reparative os-teogenesis, blood serum.
Введение. В 1969 году Г.А. Илизаровым было предложено удлинение голени у больных ахондроплазией для увеличения их роста и восстановления пропорций тела. Сопутствую-
щие микромелия, карликовый рост и деформации конечностей создают для больного многочисленные физические и социальные проблемы. Вместе с тем растет количество пациентов,
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2017 - V. 24, № 1 - P. 187-190
нуждающихся в коррекции конечностей, связанной с последствиями травматизма. Можно заключить, что в современном обществе проблема низкого роста стоит особенно остро. Тем не менее, оперативная коррекция до сих пор сопряжена с возможностью возникновения большого количества осложнений.
Одним из путей их профилактики является изучение закономерностей процессов, протекающих при репаративном остеогенезе. Немаловажным аспектом процесса репарации кости при дистракционном остеосинтезе является работа локальной регуляторной системы организма, в частности молекулярные механизмы протекания репаративного остеогенеза
[2]. Важную роль в этом играют процессы роста и дифференциации клеток [3]. Кроме непосредственного влияния рост-регулирующих факторов важна закономерность их влияния на зону перелома [1]. Понимание характера влияния факторов роста и интенсивность их экспрессии на этапах лечения может помочь как при выявлении механизмов репарации костной ткани
[3], так и в клинической практике - при выяснении причин несращения, а также при прогностической оценке активности у пациента.
Цель исследования - оценить динамику изменения в сыворотке крови пациентов больных ахондроплазией (целевая группа) и пациентов с «субъективно низким ростом» (контрольная группа) - концентраций ряда факторов семейства TGF-p.
Материалы и методы исследования. Работа основана на измерении концентрации факторов роста сыворотки крови 19 пациентов находящихся на стационарном лечении. Возраст людей составлял от 18 до 35 лет. Из общего числа обследованных мужчин было 5 человек, женщин 14 человек.
Пациенты с субъективно низким ростом (СНР). Данная группа включала в себя пациентов с СНР перенесшие косметическую операцию по увеличению роста, методом билокального дист-ракционного остеосинтеза (БДОС) с установкой циркулярного аппарата Илизарова на голень: у 9 пациенток в возрасте от 20 до 35 лет.
Группы больных ахондроплазией (АП). Данная группа включала в себя пациентов больных с АП, находящихся на плановом лечении по увеличению роста, методом БДОС с установкой циркулярного аппарата Илизарова на голень:
пролечено 10 пациентов больных АП, из них 5 мужчин и 5 женщин, в возрасте от 18 до 21 года.
Определение ростовых факторов проводили на комплексе оборудования фирмы Thermo-fisher (США): детектор MultiscanFC, встряхива-тель iEMS, автоматический промыватель планшет WellWash. Для измерения концентрации факторов в сыворотке крови использовали наборы для иммуноферментного анализа (ИФА): TGF-ß1, TGF-ß2, ВМР-4, ВМР-6. Анализ проводили в соответствии с методикой из руководства к наборам ELISA Kit. Измерение проводилось на этапах лечения: до операции; в начале, середине и конце дистракции; в начале, середине и конце фиксации.
На проведение исследований было получено разрешение комитета по этике при ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. Акад. Г.А. Илизарова». Исследования проводились в соответствии с этическими стандартами Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками 2000 года, «Правилами клинической практики в Российской Федерации», утвержденной Приказом Минздрава РФ от 19.06.2003 года № 266.
Все пациенты, участвующие в исследовании, подписали информированное согласие на забор крови для проведения данного исследования и публикацию результатов исследований без идентификации личности.
Результаты исследований обработаны методом вариационной статистики, применяемым для малых выборок с принятием уровня значимости (р), равным 0,01. Достоверность различий между двумя несвязанными выборками определяли по W-критерию Вилкоксона для независимых выборок. При статистической обработке результатов исследования был использован интегральный модуль AtteStat 1.0 для программы MicrosoftExcel.
Результаты и их обсуждение. В процессах репаративногоостеогенеза, в том числе и при чрескостном остеосинтезе, важную роль играют факторы роста семейства TGF-ß [4,5]. Особое значение данная группа факторов имеет в период непосредственно тракции, когда активно протекают процессы пролиферации и дифференциации мезенхимальных клеток эн-достата и надкостницы в остеобласты и хонд-робласты [1].
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2017 - V. 24, № 1 - P. 187-190
Полученные результаты (рис. 1) показывают увеличение концентрации изоформ TGF-p по сравнению с начальной на этапах: начало, середина и конец дистракции в контрольной группе, при снижении на этапах фиксации. Концентрация BMP-4 мало изменяется до начала фиксации, затем возрастает на 35% с последующим снижением, однако концентрация BMP-6 постепенно растет до конца дистракции с последующим плавным понижением к концу лечения.
Рис.1. Концентрация факторов роста сыворотки крови на этапах лечения пациентов с субъективно низким ростом
Примечание: данные диаграммы представлены в виде медианы, погрешность в виде квартилей; обозначения этапов лечения: I - до операции, II - начало дистракции, III - середина дистракции, IV - конец дистракции, V - начало фиксации, VI - середина фиксации, VII - конец фиксации
Рис. 2. Концентрация факторов роста сыворотки крови на этапах лечения больных ахондроплазией
Примечание: данные диаграммы представлены в виде медианы, погрешность в виде квартилей; обозначения этапов лечения: I - до операции, II - начало дистракции, III - середина дистракции, IV - конец дистракции, V - начало фиксации, VI - середина фиксации, VII - конец фиксации
В целевой же группе (рис. 2) наблюдается инверсия динамики концентрации обеих изоформ TGF-p по сравнению с контрольной. Значения концентраций BMP-4,6 в разы выше чем в контрольной группе и характер их изменения
на этапах лечения более хаотичен - концентрация BMP-6 сохраняется на высоком уровне в период дистракции, падает к началу фиксации и растет до конца лечения, тогда как концентрация BMP-4 возрастает в начале и конце ди-стракции с падением в середине дистракции, на этапах же фиксации коррелирует с поведением BMP-6.
Выявленные отличия в динамике концентраций исследованных факторов свидетельствуют о извращенной реакции регуляторной системы организма больных АП на костную травму. Неравномерное распределение экспрессии факторов TGF-ß на этапах лечения может являться как результатом генетических нарушений, сопровождающих данное заболевание, так и причиной проблем при ведении данной группы пациентов, при удлинении конечностей в стационаре. Направленность исследованных факторов на процессы пролиферации и дифференциации клеток костной ткани показывает необходимость наибольшей экспрессии на этапах роста мягкой мозоли и васкуляризации, которые протекают наиболее интенсивно в первые дни после воспалительной реакции организма на остеотомию. Однако факт тракции должен стимулировать дальнейшую выработку факторов роста [4,5]. Тем не менее, нами наблюдалось довольно противоречивое поведение исследованных факторов на этапах лечения, особенно снижение их концентрации к концу тракции и повышение на этапе фиксации, когда должны преобладать факторы костеобразования и процессы ремоделирова-ния кости для полной консолидации. Особенный интерес представляет различное поведение и величина концентраций факторов BMP-4 и BMP-6 между исследованными группами пациентов. И если BMP-4 отвечает за стимуляцию пролиферации и дифференциации мезенхи-мальной ткани, то BMP-6 преимущественно за поддержание гомеостаза путем регулирования выработки гепсидина.
Заключение. Можно заключить, что исследованные факторы, играют важную роль в различном клиническом течении сращения и консолидации кости у пациентов с субъективно низким ростом и больных ахондроплазией. Наиболее значимые отличия в сывороточном содержании факторов роста влияющих на ос-теогенез у пациентов с ахондроплазией и субъективно здоровых людей, проходящих косме-
ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ - 2017 - Т. 24, № 1 - С. 187-190 JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2017 - V. 24, № 1 - P. 187-190
тическое удлинение голени были обнаружены в семействе BMP.
На основании полученных результатов представляется перспективной тщательная оценка молекулярных механизмов репаратив-
Литература
1. Kwong F.N., Richardson S.M., Evans C.H. Chordin knockdown enhances the osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells. Arthritis. Res. Ther, 2011. 65 p.
2. Memon, Mushtaq A. Transforming Growth Factor Beta (TGFßl, TGFß2 and TGFß3) NullMutant Phenotypes in Embryonic Gonadal Development. Molecular and cellular endocrinology, 2015. 70 р.
3. Reddi A.H. Role of morphogenetic proteins in skeletal tissue engineering and regeneration // Nat. Biotechnol. 1998. Vol. 16, N 3. P. 247252.
4. Seeherman H., Wozney J.M. Delivery of bone morphogenetic proteins for orthopaedic tissue regeneration // Cytokine Growth Factor Rev. 2005. Vol. 16. P. 329-345.
5. Takahashi Y., Yamamoto M., Tabata. Enhanced osteoin-duction by controlled release of bone morphogeneticprotein-2 from biodegradable sponge composed of gelatin and beta-tricalcium phosphate // Biomaterials. 2009. Vol. 26, N 23. P. 4856-4865.
ного остеогенеза в ходе лечения больных ахонд-роплазией, с целью профилактики осложнений, связанных с нестабильностью репаративных процессов на этапах дистракции и фиксации.
References
Kwong FN, Richardson SM, Evans CH. Chordin knockdown enhances the osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells. Arthritis. Res. Ther; 2011.
Memon, Mushtaq A. Transforming Growth Factor Beta (TGFß1, TGFß2 and TGFß3) NullMutant Phenotypes in Embryonic Gonadal Development. Molecular and cellular endocrinology; 2015.
Reddi AH. Role of morphogenetic proteins in skeletal tissue engineering and regeneration. Nat. Biotechnol. 1998;16(3):247-52.
Seeherman H, Wozney JM. Delivery of bone morphogenetic proteins for orthopaedic tissue regeneration. Cytokine Growth Factor Rev. 2005;16:329-45.
Takahashi Y, Yamamoto M, Tabata. Enhanced osteoin-duction by controlled release of bone morphogeneticprotein-2 from biodegradable sponge composed of gelatin and beta-tricalcium phosphate. Biomaterials. 2009;26(23):4856-65.
