CC BY
29
Лікарю, що практикує
To General Practitioner
УДК 616.728.3-002-001-089.168-097-092
ЗОЛОТУХИН С.Е., ШПАЧЕНКО H.H., КОРОБОВ В.П., ПОПОВ C.B.
НИИ травматологии и ортопедии Донецкого национального медицинского университета им. М. Горького
ПАТОГЕНЕЗ ИММУННЫХ НАРУШЕНИЙ ПРИ ПОСТТРАВМАТИЧЕСКОМ ГОНАРТРОЗЕ
Резюме. Изучены нарушения иммунной системы в динамике гонартроза у 146 больных. У 66 (45,3 %) человек имел место гонартроз I степени, у 60 (41,0 %) — гонартроз II степени, у 20 (13,7 %) — гонартроз III степени.
На начальном этапе гонартроза клинико-рентгенологические изменения в коленных суставах и иммунологическом статусе больных незначительны. Иммунологические параметры указывают на неспецифическую микробную активацию Т-системы иммунитета и фагоцитоза. В динамике гонартроза активация фагоцитоза становится все значительней, она оказывается преобладающей над активацией Т- и В-лимфоцитов. Это приводит к дисбалансу в функционировании иммунной системы и влечет за собой снижение количества Т-супрессоров. Нарушения иммуносупрессии, в свою очередь, ведут к потере иммунологической толерантности и выработке аутоантител на аллоантигены кости, хряща и синовии, а также к усилению выработки ЦИК, ИЛ-8 и ФНО-а. Иммунные комплексы и провоспалительные интерлейкины запускают синдром системного воспалительного ответа. Во второй стадии гонартроза заканчивается трансформация дегенеративно-дистрофического процесса в воспалительный. Воспаление в суставе развивается с участием аутоиммунного механизма. В отличие от аутоиммунных заболеваний при гонартрозе эффекторные реакции иммунной системы представлены не клеточным, а гуморальным типом. Нарушения в звеньях иммунологической реактивности и неспецифической резистентности, выявляемые у больных в третьей стадии болезни, свидетельствовали об интенсивном воспалительном процессе в тканях организма. Костно-суставную деструкцию подтверждали данные рентгенологического исследования.
Ключевые слова: гонартроз, патогенез, иммунные нарушения.
Гонартроз, или деформирующий артроз коленного сустава, по частоте поражения суставов занимает второе место после деформирующего артроза тазобедренного сустава (коксартроза) [5, 11]. Особую тревогу ввиду высокой инвалидизации вызывает травма нижних конечностей у шахтеров [4, 8]. Травматический синовит является наиболее частым осложнением поражения коленных суставов [5, 8]. В дальнейшем у 60—80 % пострадавших он дает развитие воспалительно-дистрофического процесса, который приводит к гонартрозу [2, 7, 11].
Цель исследования: изучение механизмов иммунологических нарушений при посттравматическом гонартрозе.
Материал и методы
При изучении нарушений иммунной системы в динамике гонартроза обследовано 146 больных. У 66 (45,3 %) человек имел место гонартроз I степени, у 60 (41,0 %) — гонартроз II степени, у 20 (13,7 %) — гонартроз III степени. Основная часть пациентов этой
группы была представлена людьми зрелого и пожилого возраста (59,6 %). В этой группе работали на различных производствах 40 (27,4 %) человек, 79 (54,1 %) были пенсионерами, 27 (18,4 %) имели «нерабочие» группы инвалидности. Контрольную группу составили практически здоровые доноры крови (n = 10) 35,6 ± 3,7 года.
Всем больным проведены клинико-лабораторные исследования, в том числе рентгенологические, биомеханические и лабораторные.
Клеточные факторы иммунитета изучали в ци-тотоксическом тесте с помощью моноклональных антител фирмы «Ortho Diagnostic Systems» (USA). Использовали коммерческие моноклональные антитела классов CD3+ (к тотальной популяции Т-лимфоцитов), CD22+ (к В-клеткам), CD4+ (к субпопуляции Т-хелперов/индукторов), CD8+ (к Т-супрессорам/киллерам).
Для оценки функциональной активности лимфоцитов с помощью реакции бластной трансформации (РБТЛ) использовали различные митогены: фитоге-
магглютинин (ФГА) для определения функциональной активности Т-лимфоцитов, конканавалин А (КонА) для определения супрессорной активности, митоген лаконоса (МЛ) для выявления хелперной активности и митоген липополисахарида (ЛП), активирующий В-клетки [9].
В гуморальном звене иммунной системы определяли уровень циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК) и концентрацию иммуноглобулинов классов G, A и М [3].
Для определения фагоцитарной активности моно-и полинуклеаров использовали метод, основанный на поглощении этими клетками микробов (Staphilococcus aureus, штамм 209) [9]. Бактерицидную активность ней-
Рисунок 1. Изменение общего числа лейкоцитов и субпопуляций лимфоцитов в динамике гонар-троза (%)
Примечание: здесь и в рис. 2, 3 за 100 % приняты данные контроля; * — статистически достоверные различия по сравнению с данными контроля (p < 0,05)
трофилов оценивали в тесте восстановления нитроси-него тетразолия свободным внутриклеточным кислородом (НСТ-тест) по методу Б.С. Нагоева и соавт. [6].
Для оценки выраженности воспалительного ответа организма изучали в сыворотке крови концентрацию провоспалительных цитокинов: интерлейкина-8 (ИЛ-8) и фактора некроза опухоли альфа (ФНО-альфа). Указанные цитокины выявляли методом твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА) с применением в качестве индикаторного фермента пероксидазы хрена. В методике использованы реактивы производства ООО «Протеиновый контур» (Россия, С.-Петербург).
Все полученные результаты статистически обрабатывали на персональном компьютере Pentium-IV с использованием лицензированного пакета прикладной статистики Statistica for Windows производства фирмы StatSoft Inc. (1999).
Результаты и обсуждение
В первой стадии болезни у больных гонартрозом имел место незначительный лейкоцитоз с увеличением общего числа лейкоцитов в среднем на 40,6 %
(рис. 1). Лейкоцитарная формула крови существенно не изменялась. Между отдельными фракциями Т- и В-лимфоцитов имело место нарушение соотношений: количество Т-супрессоров (CD8+) не изменялось, но увеличивалось число В-лимфоцитов (CD22+) на 87,5 %. По сути, уровень В-лимфоцитов возрастал за счет увеличения иммунорегуляторного индекса (отношения между хелперной и супрессорной популяциями Т-лимфоцитов) с 1,4 до 1,7.
Число клеток, которые в РБТЛ были стимулированы ФГА (общий пул Т-лимфоцитов), повышалось на 23 % (рис. 2). Число клеток, которые в РБТЛ были стимулированы ЛП (пул В-лимфоцитов), также повышалось на 54,9 %. У больных в первой стадии гонар-троза наблюдалось повышение фагоцитарного числа на 117,6 % и на 340,2 % величины НСТ-теста. В крови больных на 516 % возрастала концентрация интерлейкина-8 (ИЛ-8) и на 113,9 % ФНО-а (рис. 3). Увеличивалась также концентрация IgG на 118 %. Другие изученные иммунологические показатели не изменялись.
Характер изменения иммунологических показателей у больных указывал на наличие серьезных нарушений, свойственных начальному этапу патогенеза болезни. Напряжение иммунитета, проявляющееся в лейкоцитозе, в изменении соотношения субпопуляций лимфоцитов (изменении числа активных Т- и В-лимфоцитов), повышении фагоцитарной активности макрофагов и росте концентрации интерлейкинов, особенно ИЛ-8, следует рассматривать как результат стимуляции иммунной системы различными антигенами. Природу этих антигенов объясняют высокие результаты оценки спонтанного НСТ-теста, неспецифического маркера бактериальной инфекции, и данные повышения поглотительной способности фагоцитов [6]. Повышение концентрации ИЛ-8 и ФНО-а в крови указывало на усиление производства этих цитокинов моноцитами и тканевыми макрофагами для стимуляции хемотаксиса и фагоцитарной активности нейтрофилов [1, 10].
На рентгенограммах коленных суставов у обследованных нами больных, которые испытывали локальную болезненность, явных разрушений элементов суставов однако не было, признаки воспаления на фоне дистрофических изменений там присутствовали.
У пациентов во второй стадии болезни, по сравнению с контролем, имели место изменения, обусловленные увеличением общего числа лейкоцитов, уменьшением количества Т-супрессоров и В-лимфоцитов на 50, 55 и 125 % соответственно, повышением значений НСТ-теста на 490 %, фагоцитарного числа на 87 %, уровня ЦИК на 138 %, а также увеличением концентрации цитокинов ИЛ-8 на 664 % и ФНО-а на 175 % (рис. 1—3).
При изучении активности лимфоцитов в РБТЛ было установлено повышение спонтанной актив-
Рисунок 2. Изменение функциональной активности фагоцитов и лимфоцитов в динамике гонартроза(%)
ности лимфоцитов на 46 %, повышение активности Т-супрессоров (стимулированной КонА) на 28,8 %, и В-лимфоцитов (стимулированной ЛП) на 24,3 %.
Изменения в иммунной системе, которые наблюдались у больных во второй стадии гонартроза, были обусловлены нарушением характера иммунологического реагирования на увеличивающееся количество антигенного материала. О возрастании
Рисунок 3. Изменение показателей гуморального иммунитета в динамике гонартроза (%)
уровня антигенов свидетельствовал высокий уровень ЦИК. О начальном этапе сенсибилизации организма этими антигенами говорило снижение количества Т-супрессоров, в норме справляющихся с факторами гиперергического воспаления. На наметившуюся блокаду функциональной активности лимфоцитов иммунными комплексами указывало снижение величины функциональной активности Т-лимфоцитов в РБТЛ. Активность фагоцитирующих клеток оста-
валась, как и в контроле, высокой, примерно такой, какой она была в первой стадии болезни.
Прогрессирующий рост концентрации ИЛ-8 и ФНО-a был обусловлен увеличением территории воспаленных тканей и отражал реакции не локального, а уже системного воспалительного ответа. Источником новых антигенов могли быть ткани пораженного воспалением коленного сустава [1, 10]. При этом увеличивалась концентрация IgM на 69 %, а IgG на 193 % при незначительном снижении концентрации IgA.
Деструкцию костей коленного сустава подтверждали данные рентгенологических исследований. Во второй стадии болезни некротизированные костные балки, теряя упругость под влиянием статической и динамической нагрузки, надламывались и компрессировались. Рентгенологически это мы наблюдали в различии плотности отдельных сегментов, снижением высоты и нарушении формы костей сустава.
У пациентов в третьей стадии болезни выявлялось уменьшение числа лейкоцитов до уровня нормы (рис. 1). Состав лейкоцитарной формулы не изменялся. Общее число Т-лимфоцитов оставалось в пределах нормы. Между отдельными фракциями Т-лимфоцитов происходило изменение соотношений, в частности увеличивалось на 60 % количество Т-хелперов/ин-дукторов (CD4+). Число клеток, которые в РБТЛ были стимулированы МЛ (пул Т-хелперов), повышалось на 44 % (рис. 2). У больных в третьей стадии гонартроза наблюдалось снижение на 49 % величины фагоцитарного числа при сохраняющемся высоком уровне показателя НСТ-теста (рис. 2). Величина этого показателя была на 201 % выше, чем у людей контрольной группы. В крови больных по-прежнему отмечалась очень высокая концентрация ЦИК и цитокинов. Уровень ЦИК на 337 %, ИЛ-8 на 1215, а ФНО-a на 792 % превышали значение нормы, концентрация IgG на 244 % также была выше, чем в контроле (рис. 3).
Нарушения в звеньях иммунологической реактивности и неспецифической резистентности, выявляемые у больных в третьей стадии болезни, свидетельствовали об интенсивном воспалительном процессе в тканях организма. Костно-суставную деструкцию подтверждали данные рентгенологического исследования.
Таким образом, при гонартрозе показатели иммунологической реактивности и неспецифической резистентности отражают изменения, обусловленные повреждением коленных суставов в динамике болезни. На начальном этапе гонартроза клиникорентгенологические изменения в коленных суставах и иммунологическом статусе больных незначительны. Иммунологические параметры указывают на неспецифическую микробную активацию Т-системы иммунитета и фагоцитоза. В динамике гонартроза активация фагоцитоза становится все значительней, она оказывается преобладающей над активацией
Т- и В-лимфоцитов. Это приводит к дисбалансу в функционировании иммунной системы и влечет за собой снижение количества Т-супрессоров. Нарушения иммуносупрессии, в свою очередь, ведут к потере иммунологической толерантности и выработке аутоантител на аллоантигены кости, хряща и синовии, а также к усилению выработки ЦИК, ИЛ-8 и ФНО-a. Иммунные комплексы и провоспалитель-ные интерлейкины запускают синдром системного воспалительного ответа. Во второй стадии гонар-троза заканчивается трансформация дегенеративно-дистрофического процесса в воспалительный. Воспаление в суставе развивается с участием аутоиммунного механизма. В отличие от аутоиммунных заболеваний при гонартрозе эффекторные реакции иммунной системы представлены не клеточным, а гуморальным типом.
Список литературы
1. Возианов А.Ф., Бутенко А.К., Зак К.П. Цитоки-ны. Биологические и противовоспалительные свойства. — К.: Наукова думка, 1998. — 317с.
2. Корж А.А., Черных В.П., Филиппенко В.А. и др. Диагностика и консервативное лечение заболеваний и повреждений опорно-двигательной системы: Справ.: В 8 кн. — Харьков: Основа, 1997. —Кн. 2: Остеоартроз. — 88 с.
3. Земсков А.М., Земсков В.М. Дополнительные методы оценки иммунного статуса //Клиническая лабораторная диагностика. — 1994. — № 3. — С. 34-35.
4. Золотухін С. Є. Травматична хвороба у шахтарів глибоких вугільних шахт Донбасу (особливості патогенезу і обґрунтування ефективної терапії): Ав-тореф. дис. док-ра мед. наук. — Одеса, 2000. — 36 с.
5. Коваленко В.И., Борткевич О.П. Остеопороз: Практическое руководство. — К.: Морион, 2003. — 448с.
6. Нагоев Б.С., Шубич М.Г. Значение теста восстановления нитросинего теразолия. — Нальчик, 1985. — 23 с.
7. Насонова В.А., Бунчук Н.В. Руководство по внутренним болезням. Ревматические болезни. — М.: Медицина, 1997. — 385 с.
8. Синяченко О.В., Баринов Э.Ф., Руднев Г.А. и др. Эпидемиологические аспекты болезней суставов у шахтеров // Медицина труда и промышленная экология. — 1997. — № 11. — С. 41-44.
9. Фришель Я.Б. Иммунологические методы. — М.: Медицина, 1987. — 427 с.
10. Vicolo N.A. Guidebook to Cytokines ant their Receptors. — Oxford, 1994. — 300p.
11. Scott J.C. Leightbridge-Cejku M., Hochberg M.C. Epidemiology and economic consequences of osteoarthritis. The American Viewpoint // Osteoarthritis. Clinical and experimental aspects. — Springer, 1999. — P. 20-38.
Получено 11.02.10 □
Золотухін С.Є., Шпаченко М.М., Коробов В.П., Попов С.В. НДІ травматології і ортопедії Донецького національного медичного університету ім. М. Горького
ПАТОГЕНЕЗ ІМУННИХ ПОРУШЕНЬ ПРИ ПОСТТРАВМАТИЧНОМУ ГОНАРТРОЗІ
Резюме. Вивчено порушення імунної системи в динаміці гонартрозу в 146 хворих. У 66 (45,3 %) чоловік мав місце гонартроз I ступеня, у 60 (41,0 %) чоловік — гонартроз II ступеня, у 20 (13,7 %) чоловік — гонартроз III ступеня. На початковому етапі гонартрозу клініко-рентгенологічні зміни в колінних суглобах й імунологічному статусі хворих незначні. Імунологічні параметри вказують на неспецифічну мікробну активацію Т-системи імунітету й фагоцитозу. У динаміці гонартрозу активація фагоцитозу стає все значнішою, вона виявляється переважною щодо активації Т- і В-лімфоцитів. Це приводить до дисбалансу у функціонуванні імунної системи і спричиняє зниження кількості Т-супресорів. Порушення імуносупресії, у свою чергу, веде до втрати імунологічної толерантності і вироблення аутоантитіл на алоантигени кістки, хряща і синовії, а також до посилення вироблення ЦІК, ІЛ-8 і ФНП-a. Імунні комплекси і прозапальні інтерлейкіни запускають синдром системної запальної відповіді. У другій стадії гонартрозу закінчується трансформація дегенеративно-дистрофічного процесу в запальний. Запалення в суглобі розвивається з участю автоімунного механізму. На відміну від автоімунних захворювань при гонартрозі ефекторні реакції імунної системи представлені не клітинним, а гуморальним типом. Порушення в ланках імунологічної реактивності й неспецифічної резистентності, що виявляються у хворих у третій стадії хвороби, свідчили про інтенсивний запальний процес у тканинах організму. Кістково-суглобову деструкцію підтверджували дані рентгенологічного дослідження.
Ключові слова: гонартроз, патогенез, імунні порушення.
ZolotukhinS.Ye., Shpachenko N.N., Korobov V.P., PopovS.V. RI of Traumatology and Orthopedics of Donetsk National Medical University named after M. Gorky, Donetsk, Ukraine
PATHOGENESIS OF IMMUNOLOGICAL VIOLATION IN POSTTRAUMATIC GONARTHROSIS
Summary. The violations of the immune system have been studied in the dynamics of gonarthrosis (146 patients). The first-degree gonarthrosis occurred in 66 (45.3 %) patients, the second-degree gonarthrosis — in 60 (41.0 %) patients, and the third-degree gonarthrosis — in 20 (13.7 %) patients. The initial stage of gonarthrosis is associated with minor clinico-radiological variations in knee joints and immunological status of patients. Immunological parameters are the markers of non-specific microbal activating of the T-system of immunity and fagocytosis. While gonarthrosis progression the fagocyto-sis activation becomes more considerable, it appears prevailing over T- and V-lymphocytes activation. It results in a misbal-ance in immune system functioning and entails the decline of T-suppressor-cells. The violations of immunosuppression conduce to the loss of immunological tolerance and production of the autoantibody against alloantigens of bone, cartilage and synovia, and also to activation of circulating immune complex, IL-8 and TNF-a production. Immune complexes and pro-inflammatory interleukins provoke to the syndrome of system inflammatory answer. The second stage of gonarthrosis is associated with the final transformation of degenerative-dystrophic process into inflammatory one. Unlike the autoimmune diseases in gonarthrosis effector reactions are of humoral not cellular type. Disorders of immunologic responsiveness and non-specific resistance revealed in patients with third-degree gonarthrosis were the markers of intensive inflammatory process in tissues. Osteoarticular destruction was confirmed due to radiological study.
Key words: gonarthrosis, pathogenesis, immunological vio lation.
