CC BY
10УДК :616.72-002 .77-053.2/.6+616.71:577.75.3/.6
роль гормонов гипофиза, периферических желез внутренней секреции, инсулиноподобного фактора роста-1 и системы rankl/opg в ремоделировании костной ткани у больных ювенильным ревматоидным
артритом
Е. М. Соболева1, Н. Н. Каладзе1, Н. Н. Скоромная2
'Кафедра педиатрии, физиотерапии и курортологии, Медицинская академия имени С. И. Георгиевского ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского», 2Кафедра валеологии и безопасности жизнедеятельности человека, Таврическая академия, ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», г. Симферополь, пр. Вернадского 4
Адрес переписки: бул. Ленина 5/7, г. Симферополь, 295006, Республика Крым, Российская Федерация E-mail: evpediatr@mail.ru E-mail: natalyscorovnay@mail.ru
role of pituitary hormones, peripheral endocrine glands, igf-1 and systems rankl/ opg in bone remodeling in patients with juvenile rheumatoid arthritis
E. M. Soboleva, N. N. Kaladze, N. N. Skoromnaya
summary
The study involved 50 patients with juvenile rheumatoid arthritis at a sanatorium stage of rehabilitation. The aim of the study was to investigate the role of pituitary hormones, peripheral endocrine glands, IGF-1 and of RANKL / OPG in bone remodeling in patients in this category. The changes of the functional activity of the pituitary gland (reduction of growth hormone, hyperprolactinemia) and peripheral endocrine glands (overproduction of cortisol, reducing production of estrogens and androgens), changes in the RANKL / OPG, which indicate the violation of the hormonal control of bone remodeling with a shift towards increased bone resorption.
резюме
обследовано 50 больных ювенильным ревматоидным артритом на санаторно-курортном этапе реабилитации. Целью исследования явилось изучение роли гормонов гипофиза, периферических желез внутренней секреции, инсулиноподобного фактора роста-1 и системы RANKL/OPG в ремоделировании костной ткани у больных данной категории. Выявлены изменения функциональной активности гипофиза (снижение уровня СТГ, гиперпролактинемия) и периферических желез внутренней секреции (гиперпродукция кортизола, снижение выработки эстрогенов и андрогенов), изменения в системе RANKL/OPG, которые свидетельствуют о нарушении гормонального контроля процессов костного ремоделирования со смещением в сторону усиления костной резорбции.
Ключевые слова: ювенильный ревматоидный артрит, дети, костная ткань, гормоны
При ювенильном ревматоидном артрите (ЮРА) основными мишенями патологического процесса являются структуры костно-суставной системы. На сегодняшний день достаточно хорошо изучена роль эндокринных влияний на физиологию и патологию костной ткани. Определены ключевые для формирования остеопенического синдрома гормоны, включающие кальций-регулирующие гормоны (паратиреоидный гормон, кальцитонин, витамин-D-гормональная система). Особая роль отводится изменениям гормонов, относящихся к системе со-матотропный гормон (СТГ) - инсулиноподобный фактор роста-1 (ИПФР-1), гипофизарно-надпочеч-никовой оси и половым гормонам, которые могут оказывать как непосредственное влияние на костную ткань, так и опосредованное, через систему цитокинов [1, 2].
Соматотропный гормон (СТГ) играет важнейшую роль в нормальном развитии и скелетном росте у детей. Он оказывает прямое стимулирующее
влияние на хондроциты и остеобласты посредством регуляции синтеза в печени ИПФР-1.
Уровень ИПФР-1 в крови зависит от действия не только соматотропного гормона, но и половых стероидов, тиреоидных гормонов, и глюкокортико-идов. При этом андрогены и эстрогены повышают секрецию ИПФР-1 печенью, а глюкокортикоиды её снижают [9]. Уровень ИПРФ-1 в крови дозозави-симо повышается под действием СТГ. Вместе с тем ИПРФ-1 по механизму отрицательной обратной связи дозозависимо тормозит продукцию гормона роста на гипоталамо-гипофизарном уровне. Концентрация ИПФР-1 на протяжении суток остается относительно постоянной в отличие от импульсных колебаний уровня СТГ [4].
Глюкокортикоиды способны как стимулировать, так и ингибировать резорбцию костной ткани и деградацию коллагена в зависимости от концентрации в крови. Они увеличивают в остеобластах экспрессию RANKL, изменяют соотноше-
ние RANKL и OPG, и это приводит к увеличению остеокластогенеза, ингибируют синтез ИПФР-1 костными клетками [7].
Эстрогены участвуют в созревании костей скелета, формировании диморфизма скелета, наборе пика костной массы, предотвращении потерь костной массы, поддержании минерального гоме-остаза и костного баланса у взрослых в течение репродуктивного периода. Предотвращают резорбцию костной ткани путем подавления активности остеокластов (в стадии ранней дифференцировки), ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО-а, гранулоцито-макрофагально-колиниеобразующего фактора [5] .
Андрогены стимулируют пролиферацию остеобластов и выработку ими щелочной фосфатазы в дозозависимом режиме, усиливают синтез коллагена III типа, продукцию СТГ и ИПФР-1, тем самым оказывая дополнительное влияние на величину костной массы [3].
Пролактин оказывает опосредованное влияние на костную ткань, поскольку ни один из типов клеток, участвующих в костном ремоделировании, не несет к нему специфических рецепторов. Тем не менее именно гиперпролактинемия и обусловленное ею нарушение синтеза половых стероидов являются пусковыми факторами, вызывающими в конечном итоге нарушения костного метаболизма. Это объясняется тем, что связанная с повышенными концентрациями пролактина гипофункция яичников сопровождается уменьшением продукции эстрогенов, оказываю щих прямое костно-протективное влияние [6] .
На процессы ремоделирования кости оказывает влияние огромное количество факторов, но система RANKL/остеопротегерин (OPG) является обязательным условием. Ей отводится ключевая роль в формировании, дифференцировке и активности остеокластов, обеспечении баланса между процессами деминерализации и реминерализации костной ткани. При этом RANKL активирует остеокласт, а OPG тормозит остеокластогенез и прекращает активацию остокластов [8].
Исходя из этого, дальнейшее изучение факторов, влияющих на процессы костного метаболизма остаются актуальными.
Цель исследования - изучить роль гормонов гипофиза, периферических желез внутренней секреции, инсулиноподобного фактора роста-1 и системы RANKL/OPG в ремоделировании костной ткани у больных ювенильным ревматоидным артритом.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводились на базе ГУДССКС «Здравница» (г. Евпатория). Нами было обследовано 50 больных ЮРА (23 мальчика и 27 девочек), в возрасте от 7 до 16 лет (средний возраст 12,30 +
0,22). Продолжительность санаторно-курортного лечения составила 24 дня. Суставно-висцеральную форму (СВФ) заболевания диагностировали у 13 детей, преимущественно суставную (СФ) — у 37 больных. На период обследования у 12 пациентов преобладала умеренная степень активности процесса, у 22 - минимальная и 16 детей находились в стадии ремиссии. По длительности заболевания больные распределились следующим образом: у 23 детей стаж болезни составил от 1 до 3 лет, у 17 — от 3 до 6 лет и у 10 — более 6 лет.
Для исследования уровней половых гормонов дети были разделены на 2 возрастные группы-7-11 лет и 12-16 лет.
Контрольную группу (КГ) составили 10 практически здоровых сверстников.
Определение количественной концентрации в сыворотке крови показателей гормонального статуса проводили методом «двухступенчатого» иммуноферментного анализа (ELISA). Использовались следующие тест-систем: кортизол («Стероид ИФА - Кортизол 01» ЗАО «Алкор Био» г. Санкт-Петербург), тестостерон, эстрадиол, пролактин (ООО «Хема-Медика», Москва и ООО «Компания Алкор Био», Санкт-Петербург), соматотропный гормон (СТГ) («DSL», США), инсулиноподоб-ный фактор роста-1 (ИФР-1) («IDS»,США), осте-опротегерин («eBioscience», Австрия), s-RANKL («Biomedica», Германия).
Полученные данные обрабатывались методом математической статистики с использованием сертифицированного компьютерного пакета обработки данных «STATISTICA-6». Проверка гипотез о равенстве двух средних производилась с использованием непараметрических методов статистики. Для оценки степени взаимосвязей проводился корреляционный анализ с вычислением парных коэффициентов корреляции (r) Спирмена.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В проведенном нами исследовании были определены уровни кортизола, СТГ и ИФР-1 у больных ЮРА и здоровых сверстников (табл.1).
Таблица 1
Содержание СТГ, ИПФР-1 и кортизола в сыворотке крови у больных ЮРА
Показатели Больные ЮРА, n=50 Здоровые дети, n=10 р1-2
1 2
СТГ, нг/мл 1,41±0,21 2,46±0,17 р<0,005
ИФР-1, мкг/л 301,71±27,24 229,66±21,17 р<0,05
кортизол, нмоль/л 688,96±29,31 232,90±26,64 р<0,001
Среднее значение уровня СТГ у больных ЮРА составило - 1,41±0,21 нг/мл, что было достоверно ниже показателей КГ - 2,46±0,17 нг/мл, р<0,005. Нами не было выявлено достоверных различий данного показателя у больных ЮРА в зависимости от пола, возраста и длительности заболевания. Однако более низкие уровни гормона отмечались у детей с СВФ. Так у больных с СФ он составил 1,42±0,23 нг/мл, с СВФ - 1,30±0,67 нг/мл. Аналогичная тенденция отмечалась и при нарастании степени активности. Так в фазе ремиссии его уровень составил 1,89±0,92 нг/мл, при 0-й степени - 1,76±0,32 нг/мл, при 1-й - 0,67±0,20 нг/мл.
Средний уровень ИФР-1 у больных ЮРА был достоверно выше, чем в КГ (301,71±27,24 мкг/л и 229,66±23,17мкг/л- соответственно). При этом не было выявлено достоверных отличий в зависимости от пола, возраста, формы, активности и длительности заболевания. Более низкие показатели уровня СТГ и повышенные значения ИФР-1, не коррелировали между собой. В то время как у здоровых детей была выявлена достоверная корреляционная обратная связь средней силы (г=-0,32; р<0,05). В данной ситуации, возможно, имеет место нарушение циркадианной ритмики секреции СТГ,
Содержание пролактина (мМЕ/л)
что приводит к нарушению взаимодействия между гормоном роста и ИФР-1.
Уровень кортизола у пациентов с ЮРА составил 688,96±29,31 нмоль/л, что было достоверно выше показателей КГ (232,90±26,64 нмоль/л, р<0,001). Нами не было выявлено достоверных отличий данного показателя в зависимости от пола, возраста, формы, степени активности и длительности заболевания. Но отмечалась тенденция к его снижению при СВФ, увеличении активности и стажа болезни.
Изменения содержания пролактина у больных ЮРА выражались в его достоверно более высоких значениях. При этом нивелировались половые различия, характерные для здоровых детей (табл. 2). При детальном анализе было выявлено, что в возрастной группе 7-11 лет как у мальчиков, так и у девочек наблюдалось достоверное повышение уровня пролактина до 329,15±17,19 мМЕ/л (р<0,05) и до 398,78±24,78 мМЕ/л (р<0,05) соответственно, по сравнению с КГ. При СВФ у мальчиков уровень пролактина был наиболее высоким и составлял 381,30±33,80 мМЕ/л (р<0,05), при норме 142,54±18,66 мМЕ/л.
Таблица 2
в сыворотке крови у больных ЮРА
Возраст 7-11 лет 12-16лет
Пол М Д М Д
Здоровые, п=10 142,54±18,66 204,14±23,04 252,33±22,15 330,95±31,07
Больные ЮРА, п=50 329,15±17,19 р<0,05 398,78±24,78 р<0,01 351,64±19,77 р<0,05 377,98±22,45 р>0,05
Примечание: р - достоверность различия показателей при сравнении с КГ. М - мальчики, Д - девочки.
При рассмотрении показателей содержания пролактина в сыворотке крови, в зависимости от активности воспалительного процесса у мальчиков и у девочек 7-11 лет, наблюдалось снижение уровня данного гормона по мере нарастания степени активности. Изменение секреции пролактина было сопряжено с длительностью заболевания. При увеличении сроков болезни содержание гормона снижалось, и при длительности ЮРА более 6 лет, определялись наиболее низкие показатели пролактина: у мальчиков 299,90±18,70 мМЕ/л (р<0,05), у девочек 337,85±22,07 мМЕ/л (р<0,05).
В возрастной группе 12-16 лет у мальчиков и девочек, страдающих ЮРА, содержание пролак-тина по сравнению с контролем было несколько выше. В зависимости от клинической формы ЮРА, у мальчиков более выраженное повышение содержания пролактина в сыворотке крови наблюдали при СФ 357,81±25,61 мМЕ/л (р>0,05), а при СВФ за-
болевания уровень гормона достоверно повышался до 333,12±19,75 мМЕ/л (р<0,05). У девочек наиболее высокие показатели концентрации пролактина выявлены при СВФ 403,32±47,48 мМЕ/л (р>0,05), а при СФ уровень гормона составил 372,34±25,60 мМЕ/л (р>0,05).
Увеличение активности патологического процесса было сопряжено с уменьшением концентрации пролактина в сыворотке крови и у мальчиков и у девочек 12-16 лет. Наиболее низкие значения концентрации пролактина были выявлены у больных с умеренной активностью ЮРА: 320,80±26,22 мМЕ/л (р>0,05) у мальчиков и 323,13±15,25 мМЕ/л (р>0,05) у девочек.
При увеличении сроков болезни секреция про-лактина снижалась. Наиболее выраженные изменения содержания данного гормона выявлены у мальчиков при давности болезни от 3 до 6 лет -285,65±29,06 мМЕ/л (р>0,05), а у девочек при дли-
тельности ЮРА более 6 лет 368,79±31,11 мМЕ/л (р>0,05), хотя полученные изменения не носили достоверного характера.
В процессе проведенного исследования нами было выявлено достоверное снижение уровня тестостерона у мальчиков обеих возрастных групп. У девочек содержание тестостерона практически
не отличалось от КГ (табл.3). Достоверно низкий уровень данного гормона в группе мальчиков 7-11 лет наблюдался как при СВФ заболевания 0,29±0,05 нмоль/л (р<0,05), так и при СФ у мальчиков (0,92±0,08 нмоль/л (р<0,05)) и у девочек (0,77±0,08 нмоль/л (р>0,05)).
Таблица 3
Содержание тестостерона (нмоль/л) в сыворотке крови у больных ЮРА
Возраст 7-11 лет 12-16 лет
Пол М Д М Д
Здоровые, п=10 2,79±0,48 0,81±0,11 14,40±1,83 1,04±0,08
Больные ЮРА, п=50 0,81±0,09 р<0,05 0,77±0,08 р>0,05 6,61±0,71 р<0,01 0,85±0,09 р>0,05
Примечание: 1. р - достоверность различия показателей при сравнении с КГ.
2. М - мальчики, Д - девочки.
При нарастании ревматоидного воспаления содержание тестостерона достоверно (р<0,05) снижалось в группе мальчиков. В группе девочек 7-11 лет уровень тестостерона в зависимости от степени активности ЮРА изменялся неоднозначно. В стадии ремиссии отмечалось некоторое повышение его содержания до 0,85±0,04 нмоль/л (р>0,05) по сравнению с КГ. При низкой активности ревматоидного воспаления уровень тестостерона снижался до 0,69±0,12 нмоль/л (р>0,05), а при умеренной активности ЮРА концентрация гормона увеличилась до 1,01±0,15 нмоль/л (р>0,05).
Секреция тестостерона с увеличением сроков болезни сохранялась на низком уровне и составляла у мальчиков 7-11 лет 0,71±0,10 нмоль/л (р<0,05) при давности ЮРА 1-3 года, 0,85±0,04 нмоль/л (р<0,05) при длительности заболевания более 6 лет. У девочек 7-11 лет содержание тестостерона было сниженным при давности болезни 1-3 года и составляло 0,72±0,08 нмоль/л (р>0,05), при длительности ЮРА более 6 лет - 0,70±0,13 нмоль/л (р>0,05). В группе девочек со стажем болезни от 3 до 6 лет уровень тестостерона незначительно повышался до 1,05±0,33 нмоль/л (р>0,05).
В старшей возрастной группе у мальчиков с ЮРА содержание тестостерона было практически в 2 раза ниже, чем у здоровых сверстников и составляло 6,61±0,71 нмоль/л (р<0,01). У девочек уровень
тестостерона достоверно не отличался от показателей КГ. В зависимости от клинической формы ЮРА более выраженное снижение гормона у мальчиков наблюдалось при СФ - 6,40±0,79 нмоль/л (р<0,01), а у девочек при СВФ- 0,64±0,18 нмоль/л (р>0,05).
При увеличении степени активности воспалительной реакции у мальчиков выявлено четкое снижение концентрации тестостерона.
Секреция тестостерона с увеличением сроков болезни достоверно снижалась до 2,16±0,35 нмоль/л (р<0,05) у мальчиков со стажем ЮРА от 3 до 6 лет, у девочек - до 0,65±0,10 нмоль/л (р<0,05) с давностью болезни более 6 лет.
Таким образом, полученные данные позволяют сделать заключение, что уровень тестостерона достоверно (р<0,05) снижен у мальчиков, обеих возрастных групп, с системной формой ЮРА и у длительно болеющих, и практически не отличался от нормы у девочек тех же возрастов. Следовательно, в формировании и прогрессировании ревматоидного воспаления снижение уровня тестостерона имеет место только у лиц мужского пола.
Уровень эстрадиола у пациентов, страдающих ЮРА, был достоверно снижен ( по сравнения с КГ) у девочек в возрасте 7-11 лет, а также у девочек и мальчиков в возрасте 12-16 лет, с сохранением половых различий (табл. 4).
Содержание эстрадиола (нмоль/л) в сыворотке крови у больных ЮРА
Таблица 4
Возраст 7-11 лет 12-16 лет
Пол М Д М Д
Здоровые, п=10 0,10±0,02 0,15±0,06 0,12±0,01 0,26±0,04
Больные ЮРА, п=50 0,07±0,01 р>0,05 0,09±0,01 р<0,01 0,09±0,01 р<0,05 0,15±0,02 р<0,05
Примечание: 1. р - достоверность различия показателей при сравнении с КГ. 2. М - мальчики, Д - девочки.
При этом, наиболее низкие показатели уровня данного гормона отмечались у мальчиков с СВФ, а у девочек-с СФ заболевания (не зависимо от возраста).
В зависимости от активности воспалительного процесса содержание гормона в сыворотке крови изменялось следующим образом: у мальчиков наиболее выраженное снижение уровня эстрадиола выявлено при умеренном ревматоидном воспалении 0,06±0,01 нмоль/л (р>0,05); у девочек достоверное уменьшение содержания гормона наблюдали при низкой активности воспалительной реакции 0,09±0,01 нмоль/л (р<0,05).
При увеличении сроков болезни секреция эстрадиола снижалась как у мальчиков, так и у девочек, с достоверным и более выраженным снижением до 0,06±0,01 нмоль/л (р<0,01) в группе девочек.
При изучении показателей уровня эстрадиола в сыворотке крови в зависимости от активности патологического процесса были получены следующие изменения: у мальчиков достоверное снижение концентрации эстрадиола выявлено при низкой активности воспалительной реакции и составляло 0,09±0,01 нмоль/л (р<0,05); у девочек минимальное значение содержания эстрадиола было отмечено при 2 степени активности 0,13±0,03 нмоль/л (р>0,05).
Длительность заболевания влияла на содержание эстрадиола у девочек. Так при стаже болезни до 3-х лет его уровень снижался до 0,18±0,02 нмоль/л (р>0,05); в период от 3 до 6 лет составил 0,12±0,03 нмоль/л (р<0,05) ; а при давности заболевания более 6 лет -0,14±0,03 нмоль/л (р<0,05). В то время как у мальчиков такой зависимости выявлено не было.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что секреция эстрадиола снижена в большей степени у девочек, и низкое его содержание сохранялось независимо от клинической формы, активности и длительности заболевания, что может служить одним из маркеров формирования и прогрессирования ревматоидного воспаления.
У больных ЮРА были выявлены более низкие значения КЛЫК! и остеопротегерина (табл.5), что отражает снижение интенсивности процессов костного ремоделирования при данном заболевании.
Так если у здоровых детей соотношения ОРО / ЯЛЫКЬ составило 34,35± 2,13, то у больных ЮРА оно был достоверно (р<0,05) ниже (27,46± 1,26), что свидетельствует об усиление костной резорбции при данном заболевании.
Таблица 5
Состояние системы OPG/ RANKL у больных ЮРА
Показатели Больные ЮРА, п=50 Здоровые дети, п=10 р1-2
1 2
КЛЫКЬ (нг/мл) 0,28 ± 0,05 0,31± 0,06 р>0,05
ОРО (нг/мл) 7,69 ± 2,46 10,65 ± 2,34 р>0,05
ОРО/ КЛЫКЬ 27,46± 1,26 34,35± 2,13 р<0,05
Межсистемный корреляционный анализ, выявил у пациентов с ЮРА достоверные прямые корреляционные связи между активностью воспалительного процесса, с одной стороны, и КЛЫК! (г=0,34; р<0,05), ИПФР-1 (г=0,48; р<0,05) и пролак-тином (г=0,41; р<0,05), с другой.
выводы
1. У больных ювенильным ревматоидным артритом выявлены изменения функциональной активности гипофиза (снижение уровня СТГ, ги-перпролактинемия) и периферических желез внутренней секреции (гиперпродукция кортизола, снижение выработки эстрогенов и андрогенов).
2. Полученные данные свидетельствуют о нарушении гормонального контроля процессов костного ремоделирования у больных ювенильным ревматоидным артритом, со смещением в сторону усиления костной резорбции .
3. Изменения в системе КЛЫКЬ/ОРО свидетельствуют о снижении интенсивности ремодели-рования костной ткани с превалированием процесса костной резорбции, которые прогрессируют по мере возрастания активности воспалительного процесса.
4. Исходя из результатов корреляционного анализа можно предположить, что на такие факторы как содержание ЯЛЫКЬ, ИПФР-1, пролактина влияет изменение цитокинового профиля.
лиТЕРАТУРА
1. Мелихова Н.И., Корешков Г.Г. Длительные катамнестические наблюдения за функциональным состоянием желез внутренней секреции больных ювенильным ревматоидным артритом. Педиатрия 2005; 4: 42-46.
2. Шабанова С.Ш., Алекберова З.С. Нейро-эндокринология и аутоиммунитет - современные аспекты . Научно-практическая ревматология 2010; 1: 24-31
3. Щеплягина Л.А., Римарчук Г.В., Самохина Е.Щ. Костная прочность у детей: известные и неизвестные факты : учебное пособие. — М., 2011. -18с.
4. Butler AA, Yakar S, LeRoith D. "Insulin-like growth factor-I: compartmentalization within the somatotropic axis?"//News Physiol. Sci.-2002.-№ 17: 82-5
5. Meczekalski B, Podfigurna-Stopa A, Genazzani AR. Hypoestrogenism in young women and its influence on bone mass density. Gynecol Endocr 2010;26(9):652-57.
6. Naidoo U, Goff DC, Klibanski A. Hyperprolactinemia and bone mineral density: the potential impact of antipsychotic agents. Psychoneuroendocrinology 2003;4(28): 97-108.
7. Raggat L.J., Partridge N.C. Cellular end molecular mechanisms of bone remodeling. J. Biol. Chem. 2010; 285( 33): 4 25103-25108
8. Roux S, Orcel P. Bone loss. Factors that regulate osteoclast differentiation: an update. Arthritis Res 2000; 2 (6): 451-456
9. Winn N, Paul A, Musaro A, Rosenthal N (2003). «Insulin-like growth factor isoforms in skeletal muscle aging, regeneration, and disease». Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol.67: 507-18.
