Laboratorní diagnostika osteoartrózy

Ve většině případů, pacienti s osteoartritidou jsou v testech krve a moči žádné změny, s výjimkou synovitidy s významnou výpotkem, budou moci dojít k zvýšení ESR, hypergammaglobulinemia, zvýšené rychlosti akutní fáze - CRP, fibrinogenu., Atd. V Studie synoviální tekutině významně odlišný od normální hodnoty nejsou detekovány.

V posledních letech probíhá intenzivní vyhledávání možných biologických markerů (BM) pro degeneraci a opravu kloubních tkání (hlavně chrupavců a kostí). BM by měla odrážet tyto dynamické změny, sloužit jako prediktory prognózy osteoartrózy a markery účinnosti patogenetické léčby. Objev nové a podrobnější studie známých biologických markerů nám umožní lépe pochopit mechanismy patogeneze osteoartrózy. Hlavním úkolem používání biologických markerů chrupavkového metabolismu je posoudit chondroprotektivní vlastnosti léčiv a sledovat léčbu léky patřícími do skupiny DMO AD - "modifikace nemoci".

Při osteoartritidě se patologické změny objevují hlavně v kloubní chrupavce, stejně jako v subchondrální kosti, synoviální membráně a dalších měkkých tkáních kloubu. Jelikož naše schopnost přímo zkoumat tyto struktury je omezená, nejdůležitějšími zdroji pro sběr biologických markerů jsou krev, moč a synoviální tekutina.

Moč nejvýhodněji, protože nezahrnuje žádné invazivní postupy. Podle našeho názoru ideální materiál pro studium je denní moč. Analýza vzorků ranní moči by bylo vhodnější však možnost jeho použití je založeno pouze na skutečnosti, že právě takový test se používá pro detekci biologických markerů kostního metabolismu osteoporózy: je známo, že biologické markery jsou předmětem cirkadiánních rytmů, a vrchol koncentrace biologických markerů v úvahu kostní metabolismus noční hodiny. K dnešnímu dni žádný zveřejnila informace o cirkadiánních rytmů biologických měkkých tkání markerů chrupavky, takže konečné rozhodnutí o volbě adekvátní analýzu moči bude provedena po příslušných studií.

Krevní test se týká rutinních klinických analýz. Některé biologické markery v krvi dnes určují například ukazatele akutní fáze, jiné, možná v blízké budoucnosti, budou zahrnuty do standardního seznamu biochemických testů. Pro každý biologický marker je nutné specifikovat, která složka krve by měla být určena - v plazmě nebo v séru. Výsledky studií ukazují, že koncentrace biologických markerů v krevní plazmě se významně liší od koncentrace v séru. Obvykle se v séru určují biologické markery. Podle V. Rayana a spoluautorů (1998) je koncentrace biologických markerů v krvi odebraná z žíly v blízkosti postiženého kloubu a od vzdálenější žíly odlišná. Tyto údaje naznačují potřebu standardizovat odběr vzorků krve pro studium biologických markerů.

Soubor LJ Attencia et al (1989), chrupavky synoviálních kloubů dospělou osobu je pouze 10% z celkové hmotnosti hyalinní chrupavky těla, včetně meziobratlové ploténky. Stanovení biologických markerů v krvi a moči tedy odráží systémový metabolismus spíše než lokální změny v kloubu postižené osteoartrózou. Synoviální tekutina je nejblíže patologickému zaměření při osteoartróze a pravděpodobně nejpřesněji odráží procesy, které se vyskytují v postiženém kloubu. Koncentrace biologických markerů v synoviální tekutině může být významně vyšší než v krvi, a proto je snadnější určit. Příklady zahrnují epitop agrekanu 846 - v synoviální tekutině, je 40 krát větší než v séru, chrupavky oligomerní matricový protein (Hombach) - 10 krát vyšší než v krevním séru. Produkty degradace v synoviální tekutině přesněji odrážejí katabolické procesy v kloubní chrupavce. Odvodnění molekul z synoviální tekutiny místním lymfatickým systémem může vést ke snížení jejich velikosti a dokonce k jejich zničení.

Navzdory invazivitě techniky samovodního příjmu tekutin spolu s řadou možných komplikací je zřejmá hodnota určení biologických markerů. Abyste předešli problémům s takzvaným suchým kloubem, těsně před odstraněním tekutiny v kloubu můžete zadat 20 ml izotonického roztoku chloridu sodného. Bezprostředně po injekci izotonického roztoku musí pacient provádět 10krát prodloužení ohybu v končetině a následovat rychlou aspiraci zředěné synoviální tekutiny. Podle EM-JA Thonara (2000) takové ředění synovie ovlivňuje metabolismus v kloubní chrupavce. Výsledky studie FC Robion a spoluautorů (2001) však naznačují, že opakovaná výplach kolenních kloubů koní nezpůsobuje významné změny metabolismu chrupavky. Tyto údaje samozřejmě vyžadují potvrzení. Proto je pro každý biologický marker v předklinickém výzkumném stádiu u zvířat nutné určit vliv výplachu kloubu na změnu jeho koncentrace.

Dalším důležitým bodem je stanovení poločasu rozpadu v synoviální tekutině a v krvi pro každý biologický marker. Bez těchto údajů bude interpretace výsledků testů obtížná. Poločas rozpadu biologicky aktivních látek v krvi je obvykle nižší než u ostatních tekutých médií, a to kvůli účinnému vylučování jater a ledvin. Proto je pro každý biologický marker také nutné určit cestu eliminace. Tak, N-propeptid kolagenu typu III vylučovaného játrech receptorem zprostředkované endocytózy a neglykosylované kolagenových fragmentů odvozených převážně smochoytakzhe, kakosteokaltsin. Naendotelialnyh buňky sinusové jaterní lobules jsou receptory glykosaminoglykany, kyselina hyaluronová a proto proteoglykany jsou eliminovány v játrech. Poločas rozpadu kyseliny hyaluronové v krvi je 2-5 minut. Přítomnost synovitidy mohou urychlit clearance biologických markerů kloubů, i když studie na králících vykazují žádný významný rozdíl v clearance proteoglykanů v přítomnosti a nepřítomnosti synovitidy. Proto je nutné zkoumat vliv zánětu na změny koncentrace biologických markerů v tělesných tekutinách.

Ledviny selektivně filtrují biologické markery. To znamená, že glykosaminoglykan nesoucí vysoce negativní náboj, nemohou procházet bazální membrány ledvin, vzhledem k tomu, glykosaminoglykany, jako je chondroitin-6-sulfátu a chondroitin-4-sulfát, jsou stanoveny v moči.

Vedle patologie (zejména osteoartrózy) může být koncentrace biologických markerů v tělesných tekutinách ovlivněna řadou faktorů:

1. Cirkadiánní rytmy byly studovány pouze pro malý počet biologických markerů. U markerů kostního metabolismu jsou studovány. Proto koncentrace osteokalcin vrchol v noci, a kolagen příčné vazby v dopoledních hodinách -. 8 h revmatoidní artritidu, IL-6 aktivita vrchol také tvořily nočních hodinách (asi 2 hodiny), a dříve než osteokalcinu. Tato data mají určitý zájem o zapojení IL-6 do zánětu a fyziologie kostní tkáně. TNF naopak nemá cirkadiánní rytmy. Receptory tohoto cytokinu však mohou být podřízeny.
2. Peristaltika. Kyselina hyaluronová je syntetizována synoviálními buňkami (stejně jako mnoho dalších buněk) a je potenciálním markerem synovitidy u osteoartrózy a revmatoidní artritidy. Nejvyšší koncentrace hyaluronátu se však nachází v lymfatickém systému střeva. Není divu, že koncentrace cirkulující kyseliny hyaluronové může po jídle vzrůst. Odběr vzorků krve pro stanovení biologických markerů by měl být prováděn na prázdném žaludku nebo 3 hodiny po jídle. A vliv peristaltiky na úroveň biologických markerů v krvi vyžaduje studium.
3. Fyzická aktivita ráno po spánku vede ke zvýšení koncentrace kyseliny hyaluronové v krvi, MMP-3 a epitopu keratan-sulfátu u zdravých jedinců. Fyzická zátěž může změnit koncentraci některých markerů v synoviální tekutině i v séru. Toto zvýšení je výraznější u pacientů s revmatoidní artritidou, navíc koncentrace biologických markerů koreluje s klinickým stavem těchto pacientů.
4. Onemocnění jater a ledvin. Cirhóza jater způsobuje významné zvýšení hladiny kyseliny hyaluronové v séru a pravděpodobně ovlivňuje eliminaci proteoglykanů. Je známo, že onemocnění ledvin ovlivňuje koncentraci osteokalcinu. Tento problém vyžaduje také hlubší studium.
5. Věk a pohlaví. Během růstu těla se zvyšuje aktivita růstových destičkových buněk, což je doprovázeno zvýšením koncentrace biologických markerů kostí v krevním séru. Příkladem je zvýšení koncentrace fragmentů aggrekanů a kolagenu typu II v periferní krvi a moči u rostoucích zvířat. Výklad analýz biologických markerů u dětí a dospívajících s onemocněním pohybového aparátu je proto obtížný. U mnoha biologických markerů bylo zjištěno zvýšení koncentrace se stárnutím. U mužů je koncentrace biologických markerů výrazně vyšší než u žen v chrupavčitých a kostních tkáních. Navíc u žen v menopauzálním a postmenopauzálním období mohou být očekávány změny v koncentraci biologických markerů metabolismu chrupavkové tkáně podobným způsobem jako v kostní tkáni.
6. Chirurgické operace mohou také ovlivnit úroveň biologických markerů, navíc tento efekt může trvat několik týdnů.

Základ koncepce biologických markerů osteoartrózy je předpoklad, že odrážejí určité aspekty metabolických procesů v tkáních kloubů. Avšak vztah mezi koncentracemi biologických markerů v kapalném prostředí těla a metabolizmem chrupavkových, synoviálních a jiných tkání se ukázal jako velmi komplikovaný.

Například, koncentrace markerů degradačních VCR kloubní chrupavky synoviální tekutiny může záviset nejen na stupni degradace matrice, ale také na jiných faktorech, jako je stupeň eliminace fragmentů molekul synovia, jak je uvedeno výše, a počet tkáň chrupavky v kloubu.

Přes výše uvedených skutečností, že koncentrace biomarkerů v synoviální tekutiny je obecně koreluje s metabolismem molekul ECM kloubní chrupavky. Například změna koncentrace agrekanu fragmentů epitopové 846, Hombach a C-propeptid kolagenu II v synoviální tekutině po společné traumatu a ve vývoji osteoartritidy v souladu se změnami metabolických sazeb agrekanu, Hombach a kolagenu II v experimentálních modelech osteoartrózy u zvířat a / in vivo a v kloubní chrupavky u pacientů s osteoartritidou a / in vitro.

Identifikace specifických zdrojů molekulárních fragmentů je komplexní proces. Zvýšené uvolňování fragmentů molekul může nastat jak celkový zisk procesů degradace, které nejsou kompenzovány syntetickými postupy nebo zvýšením degradace se současným zvýšením rychlosti syntézy stejného molekul videorekordéru; v druhém případě se koncentrace molekul VKM nemění. Proto je nutné hledat markery specifické pro degradaci a pro syntézu. Příklady těchto prvků mohou být fragmenty agreganu a druhý C-propeptid kolagenu 11.

I když je biologický marker spojen s určitým aspektem metabolismu, je třeba vzít v úvahu specifické rysy tohoto procesu. Například, identifikované fragmenty mohou být v důsledku degradace syntetizovaných de novo molekul, které dosud měly čas k integraci do funkčních molekul ECM, která právě byla do videorekordéru a konečně konstantní molekuly ECM, která je důležitou funkční část zralého matrice. Problémem je také definice specifické matice zóny (pericelulárních, územní a mimo-územní matrice), který sloužil jako zdroj biologických markerů nalezeny v synoviální tekutině, krvi nebo moči. Studie in vitro ukazují, že rychlost metabolismu v jednotlivých zónách kloubní chrupavky ECM mohou být různé. Studium některých epitopů spojených se sulfatací chondroitin sulfátů může pomoci identifikovat populaci de novo syntetizovaných molekul agreganu.

Dá se předpokládat, že výskyt fragmentů v synoviální tekutině molekul, které jsou normálně přítomny v ECM chrupavky je spojena s metabolismem matrix chrupavky. To však není vždy případ, protože závisí na celé řadě faktorů, zejména na tom, jak se koncentrace molekuly v kloubní chrupavky vyšší než v jiných tkáních kloubu, a protože intenzita metabolismu v chrupavce vyšší než v jiných tkáních spoje. Takže celková hmotnost agrekanu v kloubní chrupavky je výrazně vyšší než ta, která byla například v menisku kolena, přičemž celková hmotnost Hombach v menisku neliší od toho kloubní chrupavky. A chondrocyty vyrábět a sinovitsity stromelysinu-1, ale celkový počet buněk v synovii převyšuje v chrupavce, takže značná část detekovány v synoviální tekutině stromelysin-1, pravděpodobně synoviální původu. Identifikace specifického zdroje biologických markerů je tedy velmi složitá a často nemožná.

Při studiu biologických markerů v séru a moči se objevuje problém určení možného extraartikulárního zdroje. Navíc, v případě monoartikulárního poškození mohou být biologické markery přidělené postiženým kloubem smíchány s markery přidělenými neporušenými klouby, včetně kontralaterálních. Složení kloubní chrupavky je méně než 10% celkové hmotnosti hyalinní chrupavky těla. To znamená, že identifikační biologických markerů v krvi a moči může být rozumné, když polyartikulární a systémová onemocnění (osteoartritidy, pokud jde o - v generalizované osteoartritidy).

Požadavky na biologické značky závisí na účelu, pro který jsou používány - jako diagnostický, prognostický nebo hodnotící test. Například diagnostický test identifikuje rozdíly mezi zdravými jedinci a pacienty s osteoartritidou, což je vyjádřeno koncepcí citlivosti a specifičnosti testu. V kohortě osob, u kterých je velmi pravděpodobné, že rychle pokročí, se objeví prognostický test. Konečně, vyhodnocovací test je založen na schopnosti markeru sledovat změny v čase u jednotlivých pacientů. Navíc mohou být biologické markery použity k určení citlivosti pacientů na konkrétní léčivo.

Zpočátku se předpokládalo, že biologické markery mohou sloužit jako diagnostické testy, které pomohou rozlišit klouby postižené osteoartritidou před neporušenou a také chování diferenciální diagnostiky s dalšími chorobami kloubů. Stanovení koncentrace sérového sulfátu keratanu bylo proto považováno za diagnostický test pro generalizovanou osteoartrózu. Následující studie však ukázaly, že tento biologický marker může v některých situacích odrážet pouze degradaci proteoglykanů chrupavky. Ukázalo se, že koncentrace biologických markerů v séru závisí na věku a pohlaví subjektu.

Údajné biologické markery metabolismu tkáňového kloubu v synoviální tekutině a séru pacientů s osteoartritidou

Biologický marker	Proces	V synoviální tekutině (vazby)	Sérum (odkazy)
1. Křen
Aggrekan
Fragmenty jádrového proteinu	Aggracanová degradace	Lohmander LS. Et al., 1989; 1993	Thonar EJMA a kol., 1985; Campion GV a kol., 1989; MehrabanF. Et al., 1991; Spector TD a kol., 1992; Lohmander LS., Thonar EJ-MA, 1994; PooleAR a kol., 1994) (Poole AR a kol., 1994)
Epitopy základního proteinu (specifické neoepitopy zóny štěpení)	Aggracanová degradace	Sandy JD a kol., 1992; LohmanderLS. Et al., 1993; LarkM.W. Et al., 1997
Epitopy keratan sulfátů	Aggracanová degradace	Campion GV a kol., 1989; Belcher C a kol., 1997
Epitopy chondroitin sulfátu (846, ZVZ, 7D4 a DR.)	Syntéza / degradace agreganu	Poole AR a kol., 1994; HazellP.K. Et al., 1995; Slater RR Jr. A kol., 1995; Plaas AHK a kol., 1997; 1998; Lohmander LS. Et al., 1998
Poměr chondroitin-6-a chondroitin-4-sulfáty	Syntéza / degradace agreganu	Shinme iM a kol., 1993
Andělé z masa	Degradace malých proteoglykanů	Sendviče-PrehmP. Et al., 1992
Proteiny matrice chrupavky
HOMP	Degradace HOMP	Saxne T, Heinegerd D., 1992, Lohmander L. A kol., 1994, Petersson IF a kol., 1997	Sharif M. A kol., 1995
Kolagenová chrupavka
C-propeptid kolagenu typu II	Syntéza kolagenu II	ShinmeiM. Et al., 1993; YoshiharaY. Et al., 1995; LohmanderLS. Et al., 1996
Fragmenty řetězce a kolagenu typu II	Degradace kolagenu II	Hollander AP a kol., 1994; Billinghurst RC a kol., 1997; AtleyLM. Et al., 1998
MMP a jejich inhibitorů	Syntéza a sekrece	Ze synovie nebo kloubní chrupavky?
II. Menuski
HOMP	Degradace HOMP	Z kloubní chrupavky, menisku nebo synovie?
Malé proteoglykany	Degradace malých proteoglykanů
III. Synovium
Kyselina hyaluronová	Syntéza kyseliny hyaluronové		Goldberg RL a kol., 1991; HedinP.-J. Et al., 1991; Sharif M. A kol., 1995
MMP a jejich inhibitorů
Stromelizin (MMP-3)	Syntéza a sekrece MMP-3	LohmanerLS. Et al., 1993	ZuckerS. Et al., 1994; YoshiharaY. Et al., 1995
Intersticiální kolagenasa (MMP-1)	Syntéza a sekrece MMP-1	Clark IM a kol., 1993; LohmanderLS. Et al., 1993	Manicourt DH a kol., 1994
TIMP	Syntéza a sekrece TIMP	Lohmander LS. Et al., 1993; Manicourt DH a kol., 1994	Yoshihara Y. A kol., 1995
N-propeptid kolagenu typu III	Syntéza / degradace kolagenu III	Sharif M. A kol., 1996	Sharif M. A kol., 1996

Řada studií prokázala rozdíly fragmenty koncentrace agrekanu, HOMP a MMP a jejich inhibitorů v synoviální tekutině kolenních zdravých dobrovolníků, pacientů s revmatoidní artritidou, reaktivní artritidy nebo osteoartritidy a to navzdory skutečnosti, že autoři prokázat významné rozdíly v průměrné koncentrace biologických markerů, interpretace dat je obtížné, protože srovnávací analýza byla retrospektivní a profil. Prognostické znaky těchto testů by měla být potvrzena v prospektivních studiích.

Biologické markery mohou být použity k posouzení závažnosti onemocnění nebo stagingu patologického procesu. Při aplikaci na osteoartrózy závažnosti onemocnění a jeho stupeň je posuzována podle výsledků rentgenové vyšetření, artroskopie, stejně jako na závažnosti bolesti, omezení funkce postižených kloubů a funkční schopnosti pacienta. L. Dahlberg et al (1992) a T. Saxne a D. Heinegard (1992) navrhli použití některých molekulárních markerů metabolismu chrupavky k další charakterizaci fáze osteoartrózy. Pro zavedení takových biologických markerů do lékařské praxe je však nutný další výzkum v tomto směru.

Existují zprávy o možném použití biologických markerů jako prognostických testů. Například, bylo zjištěno, že koncentrace kyseliny hyaluronové (ale ne keratansulfátu) v krevním séru pacientů s pacienty gonartrózou na počátku studie ukazuje progresi gonartróza do 5 let pozorování. Ve stejné populaci pacientů ukázaly, že obsah vysoce Hombach v séru u pacientů s OA kolenního kloubu v průběhu prvního roku po zahájení studie bylo spojeno s progrese nad 5 let sledování. Studium biologických markerů u pacientů s revmatoidní artritidou, ukázaly, že koncentrace v séru Hombach, epitopu 846, chondroitinsulfát je spojena s více progresí rychlým onemocnění. Tyto výsledky, získané v malých skupin pacientů, často nevykazují pevnost spojení mezi úrovní biologických markerů a progresi onemocnění, tj, je nutný další výzkum, perspektivní a velké skupiny pacientů.

TD Spector a spolupracovníci (1997) zjistil, mírné zvýšení sérové hladiny CRP u pacientů s počátkem osteoartritidy a uvádějí, že CRP mohou sloužit jako prediktor progrese osteoartrózy. V tomto případě zvýšení hladiny CRP odráží procesy poškození tkáňových kloubů a může být spojeno se zvýšením hladiny kyseliny hyaluronové, což také naznačuje průběh onemocnění. Je možné, že synoviální membrána je zodpovědná za většinu kyseliny hyaluronové zjištěné v krevním séru, což svědčí o přítomnosti slabé synovitidy. Zvýšení koncentrace MMP stromelysinu v synoviální tekutině a séru pacientů s osteoartritidou a po poranění kloubů může být také spojeno se slabým synovitism.

A konečně, biomarkery mohou být použity jako kritéria výkonnosti v klinických studiích s drogami, jakož i pro monitorování patogenní léčby. Nicméně, existují dva vzájemně provázané problémy: nedostatek léčiva s ověřenými vlastnostmi „změněné struktuře“ nebo „modifikující onemocnění“, je do značné míry v důsledku nedostatku spolehlivých biologických markerů a naopak absence specifické markery tkáňového metabolismu kloubů je do značné míry v důsledku nedostatku kontrolovaných studií léčiv tyto skupiny.

[1], [2], [3], [4]