Diagnostica di laboratorio dell'osteoartrosi

Nella maggior parte dei casi, i pazienti con osteoartrosi sono cambiamenti nelle analisi del sangue e delle urine, ad eccezione di sinovite con versamento significativo, essendo in grado di verificarsi aumento della VES, ipergammaglobulinemia, aumento dei tassi di fase acuta - CRP, fibrinogeno., Ecc Studiare liquido sinoviale significativamente diversa da gli indicatori normali non rivelano.

Negli ultimi anni è in corso un'intensa ricerca di possibili marcatori biologici (BM) per la degenerazione e la riparazione di tessuti articolari (principalmente cartilaginosi e ossei). BM dovrebbe riflettere questi cambiamenti dinamici, servire come predittori della prognosi dell'osteoartrite e marcatori dell'efficacia del trattamento patogenetico. La scoperta di nuovi e più approfonditi studi sui marcatori biologici noti ci permetterà di comprendere meglio i meccanismi della patogenesi dell'osteoartrite. Tuttavia, il compito principale dell'uso dei marcatori biologici del metabolismo cartilagineo è quello di valutare le proprietà condroprotettive dei farmaci e di monitorare il trattamento con farmaci appartenenti al gruppo DMO AD - "modifica della malattia".

Nell'osteoartrosi, i cambiamenti patologici si verificano principalmente nella cartilagine articolare, così come nell'osso subcondrale, nella membrana sinoviale e in altri tessuti molli dell'articolazione. Poiché la nostra capacità di investigare direttamente queste strutture è limitata, le fonti più importanti per la raccolta dei marcatori biologici sono il sangue, l'urina e il liquido sinoviale.

L'esame delle urine è il più preferito, dal momento che non è associato ad alcuna procedura invasiva. A nostro avviso, il materiale ideale per lo studio è l'urina quotidiana. Analisi dei campioni di urina del mattino sarebbe più opportuno, tuttavia, la possibilità di utilizzo si basa esclusivamente sul fatto che proprio tale saggio viene utilizzato per il rilevamento di marcatori biologici del metabolismo osseo nell'osteoporosi: è noto che i marcatori biologici sono soggette a ritmi circadiani, e il picco di concentrazione dei marcatori biologici di conto metabolismo osseo per ore notturne Fino ad oggi, non pubblicato informazioni sui ritmi circadiani di marcatori biologici dei tessuti molli di cartilagine, quindi la decisione finale circa la scelta di un adeguato esame delle urine sarà effettuato dopo gli studi rilevanti.

L'esame del sangue si riferisce alle analisi cliniche di routine. Alcuni indicatori biologici nel sangue determinano oggi, ad esempio, indicatori della fase acuta, altri, forse nel prossimo futuro, saranno inclusi nella lista standard dei test biochimici. Per ciascun marker biologico, è necessario specificare in quale componente del sangue deve essere determinato - nel plasma o nel siero. I risultati degli studi indicano che la concentrazione di marcatori biologici nel plasma sanguigno è significativamente diversa da quella nel siero. Di solito, i marcatori biologici sono determinati nel siero. Secondo V. Rayan e co-autori (1998), la concentrazione di marcatori biologici nel sangue prelevato da una vena vicino all'articolazione interessata e da una vena più lontana è diversa. Questi dati indicano la necessità di standardizzare il prelievo di sangue per lo studio dei marcatori biologici.

Secondo LJ Attencia ed altri (1989), la cartilagine delle articolazioni sinoviali in un adulto è solo il 10% della massa totale della cartilagine ialina del corpo, compresi i dischi intervertebrali. Pertanto, la determinazione dei marcatori biologici nel sangue e nelle urine riflette un metabolismo sistemico piuttosto che cambiamenti locali nell'articolazione interessata dall'osteoartrosi. Il liquido sinoviale è il più vicino al punto focale patologico nell'osteoartrite e probabilmente riflette più accuratamente i processi che si verificano nell'articolazione interessata. La concentrazione di marcatori biologici nel liquido sinoviale può essere significativamente più alta rispetto al sangue, e quindi è più facile da determinare. Esempi sono l'epigope 846 aggrecan - nel liquido sinoviale è 40 volte più grande del siero, proteine della matrice oligomerica cartilaginea (HOMB) - 10 volte maggiore rispetto al siero. I prodotti di degradazione nel liquido sinoviale riflettono in modo più accurato i processi catabolici nella cartilagine articolare. Il drenaggio delle molecole dal liquido sinoviale attraverso il sistema linfatico locale può portare ad una diminuzione delle loro dimensioni e persino alla loro distruzione.

Nonostante l'invasività della tecnica di assunzione di liquidi samoviali, insieme a una serie di possibili complicanze, il valore di determinare i marcatori biologici in esso è ovvio. Per evitare problemi con il cosiddetto giunto secco, appena prima della rimozione del fluido nell'articolazione, è possibile inserire 20 ml di soluzione isotonica di NaCl. Immediatamente dopo l'iniezione della soluzione isotonica, il paziente deve eseguire 10 volte l'estensione della flessione dell'arto nell'articolazione, seguita dalla rapida aspirazione del liquido sinoviale diluito. Secondo EM-JA Thonar (2000), una tale diluizione della sinovia influisce sul metabolismo della cartilagine articolare. Tuttavia, i risultati dello studio di FC Robion e co-autori (2001) indicano che il lavaggio ripetuto delle articolazioni del ginocchio del cavallo non causa cambiamenti significativi nel metabolismo della cartilagine. Questi dati, ovviamente, richiedono una conferma. Pertanto, per ciascun marcatore biologico nella fase di ricerca preclinica negli animali è necessario determinare l'effetto del lavaggio dell'articolazione sul cambiamento della sua concentrazione.

Il prossimo punto importante è la determinazione per ogni marker biologico di emivita nel liquido sinoviale e nel sangue. Senza tali dati, l'interpretazione dei risultati del test sarà difficile. Tipicamente, l'emivita di sostanze biologicamente attive nel sangue è inferiore rispetto ad altri mezzi liquidi, a causa dell'effettiva clearance del fegato e dei reni. Quindi, per ogni marker biologico è anche necessario determinare il percorso di eliminazione. Così, N-propeptide del collagene di tipo III secreta dal fegato per endocitosi mediata da recettori, e frammenti di collagene non glicosilati derivato principalmente smochoytakzhe, kakosteokaltsin. Le cellule endoteliali dei seni dei lobuli epatici hanno recettori per i glicosaminoglicani, quindi l'acido ialuronico e i proteoglicani vengono eliminati dal fegato. L'emivita dell'acido ialuronico nel sangue è di 2-5 minuti. La presenza di sinovite può accelerare la clearance dei marcatori biologici dalle articolazioni, sebbene lo studio nei conigli non abbia mostrato differenze significative nella clearance dei proteoglicani in presenza e assenza di sinovite. Pertanto, è necessario studiare l'effetto dell'infiammazione sui cambiamenti nella concentrazione dei marcatori biologici nei fluidi corporei.

I reni filtrano selettivamente i marcatori biologici. Così, i glicosaminoglicani trasportano alta carica negativa, non possono penetrare attraverso la membrana basale del rene, che glicosaminoglicani quali condroitin-6-solfato e condroitin-4-solfato, sono determinate nelle urine.

Oltre alla patologia (in particolare l'osteoartrosi), la concentrazione di marcatori biologici nei fluidi corporei può essere influenzata da una serie di fattori:

1. I ritmi circadiani sono stati studiati solo per un piccolo numero di marcatori biologici. Per i marcatori del metabolismo osseo, sono studiati. Così, la concentrazione di osteocalcina di picco durante la notte, e collagene legami incrociati al mattino -. 8 h Nell'artrite reumatoide, IL-6 picco di attività anche rappresentato per le ore notturne (circa 2 ore), e prima di osteocalcina. Questi dati sono di qualche interesse nel coinvolgimento di IL-6 nell'infiammazione e nella fisiologia del tessuto osseo. TNF, al contrario, non ha ritmi circadiani. Tuttavia, i recettori di questa citochina possono essere subordinati a loro.
2. Peristalsi. L'acido ialuronico è sintetizzato dalle cellule sinoviali (così come molte altre cellule) ed è un potenziale marker di sinovite nell'osteoartrite e nell'artrite reumatoide. Tuttavia, la più alta concentrazione di ialuronato si trova nel sistema linfatico dell'intestino. Non sorprende che la concentrazione di acido ialuronico circolante possa aumentare dopo aver mangiato. Pertanto, il prelievo di sangue per la determinazione dei marcatori biologici deve essere eseguito a stomaco vuoto o 3 ore dopo aver mangiato. E l'influenza della peristalsi sul livello dei marcatori biologici nel sangue richiede studio.
3. L'attività fisica al mattino dopo il sonno porta ad un aumento della concentrazione di acido ialuronico nel sangue, MMP-3 e l'epitopo di cheratina-solfato in individui sani. Il carico fisico può modificare la concentrazione di alcuni marker sia nel liquido sinoviale che nel siero. Questo aumento è più pronunciato nei pazienti con artrite reumatoide, inoltre, la concentrazione di marcatori biologici è correlata allo stato clinico di questi pazienti.
4. Malattie del fegato e dei reni. La cirrosi epatica provoca un aumento significativo del livello di acido ialuronico nel siero e, probabilmente, influisce sull'eliminazione dei proteoglicani. È noto che le malattie renali influenzano la concentrazione di osteocalcina. Questo problema richiede anche uno studio più approfondito.
5. Età e sesso Durante la crescita del corpo aumenta l'attività delle cellule di placche di crescita, che è accompagnata da un aumento della concentrazione di marker biologici scheletrici nel siero del sangue. Un esempio è l'aumento della concentrazione di frammenti di aggrecan e di collagene di tipo II nel sangue periferico e nelle urine negli animali in crescita. Pertanto, l'interpretazione delle analisi dei marcatori biologici nei bambini e negli adolescenti con malattie dell'apparato muscolo-scheletrico è difficile. Per molti marcatori biologici è stato riscontrato un aumento della concentrazione con l'invecchiamento. Negli uomini, la concentrazione di marcatori biologici è significativamente più alta di quella delle donne nei tessuti cartilaginei e ossei. Inoltre, nelle donne nei periodi menopausale e postmenopausale, ci si può aspettare un cambiamento nella concentrazione dei marcatori biologici del metabolismo del tessuto cartilagineo in modo simile a quello osservato nel tessuto osseo.
6. Le operazioni chirurgiche possono anche influenzare il livello dei marcatori biologici, inoltre, questo effetto può durare diverse settimane.

La base del concetto di marcatori biologici dell'osteoartrosi è il presupposto che essi riflettano determinati aspetti dei processi metabolici nei tessuti delle articolazioni. Tuttavia, la relazione tra le concentrazioni dei marcatori biologici nei mezzi liquidi del corpo e il metabolismo dei tessuti cartilaginei, sinoviali e di altri tessuti si è dimostrata molto complicata.

Ad esempio, la concentrazione di marcatori degradazione VCR cartilagine articolare del liquido sinoviale può dipendere non solo dal grado di degradazione della matrice, ma anche da altri fattori quali il grado di eliminazione di frammenti di molecole di sinovia, come menzionato sopra, e il numero di tessuto cartilagineo lasciato nell'articolazione.

Nonostante i fatti di cui sopra, la concentrazione di biomarcatori nel liquido sinoviale è generalmente correlato con il metabolismo di molecole ECM di cartilagine articolare. Ad esempio, cambiando la concentrazione di frammenti aggrecano epitopo 846, Hombach e C-propeptide del collagene II nel liquido sinoviale dopo traumi articolari e nello sviluppo di osteoartrite coerente con le variazioni metaboliche tasso di aggrecan, Hombach e collagene II in modelli sperimentali di osteoartrite in animali e / vivo e nella cartilagine articolare di pazienti con osteoartrite / e vitro.

L'identificazione di specifiche fonti di frammenti molecolari è un processo complesso. Un aumento del grado di rilascio di frammenti di molecole può verificarsi sia come risultato di un aumento generale dei processi di degradazione che non sono compensati da processi sintetici, sia a causa di una maggiore degradazione, aumentando contemporaneamente la sintesi delle stesse molecole ECM; in quest'ultimo caso la concentrazione di molecole VKM non cambia. Pertanto, è necessario cercare i marcatori specifici per la degradazione e per la sintesi. Esempi del primo possono essere frammenti di aggrecan, e il secondo - C-propeptide di collagene 11.

Anche se il marcatore biologico è associato a un determinato aspetto del metabolismo, è necessario tenere conto delle caratteristiche specifiche di questo processo. Ad esempio, i frammenti individuati possono essere generati come risultato della degradazione delle sintetizzati novo de molecole, che non hanno ancora avuto tempo di integrare nelle molecole ECM funzionali, che è stato appena costruito nel VCR e, infine, una costante molecole ECM, che è una parte funzionale importante della matrice maturo. Il problema è anche la definizione di zona specifica matrice (matrice pericellular, territoriale e interterritoriale), che serviva come fonte di marcatori biologici presenti nel liquido sinoviale, sangue o urina. Studi in vitro indicano che il tasso metabolico nelle singole zone di cartilagine articolare ECM può essere differente. La ricerca di alcuni epitopi associati alla solfatazione dei solfati di condroitina può aiutare a identificare la popolazione delle molecole di aggrecano de novo-sintetizzate.

Si può ipotizzare che l'apparenza nel fluido articolare di frammenti di molecole, normalmente presenti nella VKM della cartilagine, sia associata al metabolismo della matrice cartilaginea. Tuttavia, questo non è sempre il caso, perché dipende da una serie di fattori, in particolare su come la concentrazione della molecola nella cartilagine articolare supera quella in altri tessuti del giunto, e l'intensità del suo metabolismo nella cartilagine supera quella in altri tessuti del giunto. Quindi, il peso totale del aggrecan nella cartilagine articolare è notevolmente superiore a quella di, per esempio, nel menisco del ginocchio, del peso totale della Hombach nel menisco non differisce da quella della cartilagine articolare. E condrociti producono e sinovitsity stromelisina-1, ma il numero totale di celle nella sinovia supera quella nella cartilagine, quindi una porzione significativa rilevata nel fluido sinoviale delle stromelisina-1 probabile origine sinoviale. Pertanto, l'identificazione di una specifica fonte di marcatori biologici è estremamente complessa e spesso impossibile.

Nello studio dei marcatori biologici nel siero e nelle urine, appare il problema di determinare una possibile fonte extra-articolare. Inoltre, in caso di danno monoarticolare, i marker biologici allocati dall'articolazione interessata possono essere miscelati con marcatori assegnati da articolazioni intatte, comprese quelle controlaterali. La composizione della cartilagine articolare è inferiore al 10% della massa totale della cartilagine ialina del corpo. Pertanto, la determinazione dei marcatori biologici nel sangue e nelle urine può essere giustificata in malattie poliarticolari o sistemiche (per l'osteoartrosi, nell'osteoartrosi generalizzata).

I requisiti per i marcatori biologici dipendono dallo scopo per cui vengono utilizzati - come test diagnostici, prognostici o di valutazione. Ad esempio, un test diagnostico rileva le differenze tra gli individui e pazienti sani con osteoartrosi di quella espressa nel concetto di sensibilità e specificità di un test. Un test prognostico rivela nella coorte di persone che hanno maggiori probabilità di progredire rapidamente. Infine, il test di valutazione si basa sulla capacità del marcatore di monitorare i cambiamenti nel tempo in un singolo paziente. Inoltre, i marcatori biologici possono essere utilizzati per determinare la sensibilità dei pazienti a un particolare farmaco.

Inizialmente, si è ipotizzato che i marcatori biologici possano servire come test diagnostici che aiuteranno a distinguere l'articolazione interessata dall'osteoartrite da intatta, oltre a condurre una diagnosi differenziale con altre malattie articolari. Quindi, la determinazione della concentrazione sierica di solfato di cheratina era considerata un test diagnostico per l'osteoartrosi generalizzata. Tuttavia, studi successivi hanno dimostrato che questo marker biologico può solo riflettere la degradazione dei proteoglicani cartilaginei in alcune situazioni. Si è scoperto che la concentrazione dei marcatori biologici nel siero dipende dall'età e dal sesso del soggetto.

Presunti indicatori biologici del metabolismo del tessuto articolare nel liquido sinoviale e nel siero di pazienti con osteoartrite

Marcatore biologico	Il processo	Nel liquido sinoviale (collegamenti)	Siero (collegamenti)
1. Rafano
Aggrekan
Frammenti della proteina principale	Degrado di Aggrecan	Lohmander LS. Et al., 1989; 1993	Thonar EJMA et al., 1985; Campion GV et al., 1989; MehrabanF. Et al., 1991; Spector TD et al., 1992; Lohmander LS., Thonar EJ-MA, 1994; PooleAR et al., 1994) (Poole AR et al., 1994)
Epitopi della proteina centrale (specifici neoepitopi della zona di clivaggio)	Degrado di Aggrecan	Sandy JD et al., 1992; LohmanderLS. Et al., 1993; LarkM.W. Et al., 1997
Epitopi di solfati di keratan	Degrado di Aggrecan	Campion GV et al., 1989; Belcher С et al., 1997
Epitopi di condroitin solfato (846, ZVZ, 7D4 e DR.)	Sintesi / degradazione di aggrecan	Poole AR et al., 1994; HazellP.K. Et al., 1995; Slater RR Jr. Et al., 1995; Plaas AHK et al., 1997; 1998; Lohmander LS. Et al., 1998
Il rapporto tra condroitina-6 e condroitina-4-solfati	Sintesi / degradazione di aggrecan	Shinme iM, Et al .. 1993
Angeli di carne	Degradazione di piccoli proteoglicani	Panini-PrehmP. Et al., 1992
Proteine della matrice cartilaginea
Hompo	Degrado di HOMP	Saxne Т, Heinegerd D., 1992 "; Lohmander L. Et al., 1994; Petersson IF et al., 1997	Sharif M. Et al., 1995
Cartilagine di collagene
C-propeptide del collagene di tipo II	Sintesi di collagene II	ShinmeiM. Etal., 1993; YoshiharaY. Et al., 1995; LohmanderLS. Etal., 1996
Frammenti di una catena di collagene di tipo II	Il degrado del collagene II	Hollander AP et al., 1994; Billinghurst RC et al., 1997; AtleyLM. Et al., 1998
MMP e loro inibitori	Sintesi e secrezione	Dalla sinovia o dalla cartilagine articolare?
II. Menisco
Hompo	Degrado di HOMP	Dalla cartilagine articolare, dal menisco o dalla sinovia?
Piccoli proteoglicani	Degradazione di piccoli proteoglicani
III. La sinovia
Acido ialuronico	Sintesi dell'acido ialuronico		Goldberg RL et al., 1991; HedinP.-J. Et al., 1991; Sharif M. Et al., 1995
MMP e loro inibitori
Stromelizine (MMP-3)	Sintesi e secrezione di MMP-3	LohmanerLS. Et al., 1993	Zuckers. Et al., 1994; YoshiharaY. Etal., 1995
Collagenasi interstiziale (MMP-1)	Sintesi e secrezione di MMP-1	Clark IM et al., 1993; LohmanderLS. Et al., 1993	Manicourt DH et al., 1994
TIMP	Sintesi e secrezione di TIMP	Lohmander LS. Et al., 1993; Manicourt DH et al., 1994	Yoshihara Y. Et al., 1995
N-propeptide di tipo III collagene	Sintesi / degradazione del collagene III	Sharif M. Et al., 1996	Sharif M. Et al., 1996

Un certo numero di studi hanno dimostrato differenze frammenti concentrazioni di aggrecan, Homp e MMP e loro inibitori nel liquido sinoviale del ginocchio volontari sani, pazienti con artrite reumatoide, artrite reattiva o osteoartrite Nonostante il fatto che gli autori dimostrano differenze significative nelle concentrazioni medie di marcatori biologici, l'interpretazione dei dati è difficile perché L'analisi comparativa condotta era di profilo e retrospettiva. Le proprietà prognostiche di questi test devono essere confermate in studi prospettici.

I marcatori biologici possono essere usati per valutare la gravità di una malattia o la stadiazione di un processo patologico. Per quanto riguarda l'osteoartrosi, la gravità della malattia e le sue fasi sono giudicate dai risultati degli studi a raggi X, dall'artroscopia, nonché dalla gravità della sindrome del dolore, dalla limitazione della funzione delle articolazioni colpite e dalla capacità funzionale del paziente. L. Dahlberg e co-autori (1992) e T. Saxne e D. Heinegard (1992) hanno proposto l'uso di alcuni marcatori molecolari del metabolismo della cartilagine articolare per la caratterizzazione aggiuntiva degli stadi dell'osteoartrosi. Tuttavia, per l'introduzione di tali marcatori biologici nella pratica medica, sono necessarie ulteriori ricerche in questa direzione.

Ci sono rapporti sul possibile uso di marcatori biologici come test prognostici. Ad esempio, è stato dimostrato che la concentrazione di acido ialuronico (ma non solfato keratan) nel siero di pazienti con osteoartrite pazienti ginocchio al basale dimostra la progressione della gonartrosi entro 5 anni di osservazione. Nella stessa popolazione di pazienti, è stato dimostrato che elevati livelli sierici di HMB in pazienti con gonartrosi erano associati a progressione radiologica entro 5 anni dal follow-up entro il primo anno dopo l'inizio dello studio. Studi di marcatori biologici in pazienti con artrite reumatoide hanno mostrato che la concentrazione nel siero di HOMB, epitopo 846, condroitin solfato è associata a una più rapida progressione della malattia. Questi risultati, ottenuti in piccoli gruppi di pazienti, spesso non dimostrano la forza della relazione tra il livello dei marcatori biologici e la progressione della malattia, cioè sono necessari ulteriori studi, prospettici e in grandi coorti di pazienti.

TD Spector e coautori (1997) hanno riscontrato un lieve aumento dei livelli sierici di CRP nei pazienti con osteoartrosi precoce e hanno riferito che la CRP può servire come predittore della progressione dell'osteoartrosi. In questo caso, un aumento del livello di CRP riflette i processi di danno ai tessuti articolari e può essere associato ad un aumento del livello di acido ialuronico, indicativo anche della progressione della malattia. È possibile che la membrana sinoviale sia responsabile della maggior parte dell'acido ialuronico rilevato nel siero del sangue, il che indica la presenza di una sinovite debole. Un aumento della concentrazione di stromelysin di MMP nel liquido sinoviale e nel siero di pazienti con osteoartrite e dopo una lesione articolare può anche essere associato a una sinovite debole.

Infine, i marcatori biologici possono essere utilizzati come criteri di efficacia negli studi clinici sui farmaci, nonché per il monitoraggio del trattamento patogenetico. Tuttavia, ci sono due problemi interconnessi: la mancanza di farmaci con proprietà comprovate di "struttura modificata" o "malattia modificante" è in gran parte a causa della mancanza di marcatori biologici affidabili e, al contrario, l'assenza di marcatori specifici del metabolismo dei tessuti delle articolazioni è in gran parte a causa della mancanza di studi controllati di farmaci questi gruppi.

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