Активность ряда энзимов нуклеинового метаболизма при остеоартрозе в группе работающих лиц

НИИ клинической и экспериментальной ревматологии, г. Волгоград

Остеоартроз (ОА) – заболевание, поражающее значительную часть населения, как в нашей стране, так и зарубежом. Заболеваемость составляет 8,2 на 100000 населения, распространенность – 20% населения земного шара [8]. Данная нозология вносит наибольший вклад в общии показатели заболеваемости болезнями костно-мышечной системы. В период с 2000 по 2010 г. общее число больных ОА в РФ увеличилось более чем в 2 раза, число первично зарегистрированных больных ОА – на 10,3% [2]. Заболевание начинается преимущественно в трудоспособном возрасте. Преобладающий возраст лиц, страдающих ОА – 40-60 лет [8]. При этом заболевание ложится тяжелым бременем не только на самого больного, но и на его семью, на государство в целом. Экономический ущерб, связанный с заболеваемостью ОА, в ряде стран составляет от 1 до 2,5% валового национального продукта [10]. Значимыми составляющими решения проблемы ОА являются совершенствование ранней диагностики заболевания, разработка новых патогенетически обоснованных методов лечения, в основе которых лежат исследования, направленные на изучение глубинных механизмов развития ОА. В отечественной и зарубежной литературе встречаются единичные работы, рассматривающие изменения, происходящие в ферментных системах организма при ОА [1,3,4]. Представленный материал является фрагментом наших исследований по изучению активности энзимов пуринового метаболизма на фоне данного заболевания у работающих лиц г. Волгограда.

Материал и методы. Наблюдали 52 больных первичным ОА: 16 (30,8%) мужчин и 36 (69,2%) женщин. Среди них было 30 (57,7%) служащих и 22 (42,3%) представителя рабочих специальностей. Средний возраст (М±m) включенных в исследование лиц составил 46,8±2,5 лет, средняя продолжительность заболевания – 10,8±4,6 лет. Все испытуемые проходили комплексное клинико-инструментальное и общепринятое лабораторное обследование. Диагноз ОА установлен в соответствии с диагностическими критериями R. Altman et al. [6]. Локализованный ОА выявлен в 12 (23,1%) случаях (гонартроз - у 5, коксартроз – у 3, олигоартроз – у 4 больных), генерализованный ОА – в 40 (76,9%) случаях, узелковая форма – у 37 (71%), безузелковая форма – у 15 (29%), I рентгенологическая стадия (по J. Kellgren и J. Lawrence) – у 8 (15,4%), II стадия – у 36 (69,2%), III стадия – у 8 (15,4%), функциональный класс II (ФК II) – у 35 (67,3%), ФК III – у 17 (32,7%) пациентов. В 36 (69,2%) случаях наблюдались клинические и верифицированные при ультразвуковом исследовании явления выраженного синовита. Всем включенным в исследование пациентам была назначена стандартная схема лечения остеоартроза, в которую входили: алфлутоп (по 1 мл в день в/м ежедневно в течение 20 дней), диклофенак-ретард (100 мг в день), мидокалм (по 50-100 мг 3 раза в день), трентал (по 100 мг 2 раза в день), физиотерапевтические процедуры и занятия лечебной физкультурой. При явлениях выраженного синовита в течение первых трех дней лечения вместо перорального приема диклофенак вводили внутримышечно по 75 мг 2 раза в день.

Контрольную группу составили 30 практически здоровых лиц, сопоставимых по поло-возрастному составу с группой больных ОА (р>0,05).

            Активность аденозиндезаминазы (АДА), АМФ-дезаминазы (АМФДА), адениндезаминазы (АД), гуаниндезаминазы (ГДА), ксантиндегидрогеназы (КДГ), ксантиноксидазы (КО), 5'-нуклеотидазы (5'-НТ) в сыворотке крови определяли по оригинальным методикам и выражали в нмоль/мин/мл [9,13,15,16,17,18]. Изоферменты АДА, КДГ разделяли при электрофорезе в агарозном геле, выражали в процентах [6,14,17]. Содержание мочевой кислоты (МК) определяли по общепринятой методике и выражали в ммоль/л [5].

 Статистическая обработка данных проводилась с использованием программного пакета «Statistica 6.0». Вычислялись выборочные характеристики распределения: средняя М, среднее квадратическое отклонение σ. В случае нормального распределения признака и соблюдении условия равенства дисперсий в сравниваемых группах применяли параметрические критерии: двухвыборочный t-критерий Стьюдента, парный t-критерий Стьюдента, параметрический вариант однофакторного дисперсионного анализа. При невыполнении условий применимости параметрических критериев применялись U-критерий Манна-Уитни, критерий Вилкоксона, критерий Крускала-Уоллиса.

Результаты. При анализе энзимных показателей здоровых лиц в зависимости от пола и возраста различий выявлено не было (р>0.05).

При поступлении на лечение больных ОА (группа в целом), по сравнению со здоровыми, отмечали существенные изменения в активности ферментов адениловой и гуаниловой ветвей пуринового метаболизма (ПМ), ферментов, катализирующих его заключительные этапы, а также увеличение митохондриальных фракций изоферментов АДА и КДГ, повышение содержания мочевой кислоты (табл. 1).

Через 2 недели лечения на фоне улучшения клинического состояния больных отмечалась некоторая положительная динамика энзимных показателей, но эти изменения были достоверными только для показателей активности АМФДА-АТФ (р<0.01). По окончании курса стационарного лечения, в стадии начинающейся клинической ремиссии, по сравнению с начальным этапом лечения, отмечалось существенное снижение активности АДА (р<0.001), ГДА (р<0.001), КО (р<0.001), 5¢-НТ (р<0.001), уменьшение суммарной активности КО и КДГ (р<0.01), изоэнзимов АДА-2 (р<0.001), КДГ-2 (р<0.001), увеличение активности АМФДА (р<0.001), АМФДА-АТФ (р<0.001), АД (р<0.001). Динамика МК и активности КДГ была незначительной (р>0.05).

При сравнении изученных показателей после курса лечения с показателями здоровых лиц оказалось, что показатели активности АДА, АМФДА, АМФДА-АТФ, АД, ГДА, 5¢-НТ, МК, изоэнзимов КДГ-2, коэффициенты КО/КДГ практически нормализовались, но показатели активности КО (р<0.05), КДГ (р<0.01), суммарной активности КО и КДГ (р<0.01), изоэнзимов АДА-2 (р<0.05) имели существенные отклонения от уровня здоровых лиц.

Учитывая клиническое разнообразие больных ОА, нами был проведен анализ взаимосвязей энзимных показателей с различными клиническими формами заболевания.

При поступлении на лечение больных ОА с синовитом, по сравнению со здоровыми изменения в ферментном профиле сыворотки крови носили тот же характер, что и при рассмотрении группы больных в целом, однако, были более выражены. Также данная группа пациентов имела наиболее высокое среди всех пациентов содержание МК (табл.1).

Таблица 1. Энзимные показатели при остеоартрозе, М(σ)

Таблица 1. Энзимные показатели при остеоартрозе, М(σ)

Примечания6 различия с группой здоровых лиц: * - р<0.05; ** - р<0.01; *** - р<0.001.

Через 2 недели лечения больных ОА с синовитом выявлены достоверные позитивные изменения показателей активности КДГ (р<0.05), 5¢-НТ (р<0.01), коэффициентов КО/КДГ (р<0.01), изоферментов АДА-2 (р<0.01). По окончании курса лечения, по сравнению с поступлением, отмечалось снижение активности АДА (р<0.01), ГДА (р<0.001), КО (р<0.001), повышение активности АМФДА (р<0.01), АМФДА-АТФ (р<0.001), АД (р<0.001), КДГ (р<0.001), уменьшение коэффициентов КО/КДГ (р<0.001), изоэнзимов КДГ-2 (р<0.001), активности 5¢-НТ (р<0.001), уменьшение концентрации МК (р<0.05). За исключением активности КДГ, ГДА (р>0.05), все другие показатели при выписке имели достоверные отклонения от границ нормы (P<0.05).

При обследовании перед началом лечения больных ОА без синовита, по сравнению со здоровыми, выявлены изменения меньшего числа энзимных показателей, чем при наличии клинически выраженного синовита: основные отклонения обнаружены в активности ферментов ксантиноксидазной системы, незначительные со стороны энзимов обмена адениловых нуклеотидов (АДА, АМФДА-АТФ) (табл.1).

По сравнению с больными с синовитом, у больных без синовита была ниже активность АДА (р<0.001), ГДА (р<0.05), КО (р<0.001), выше активность АМФДА (р<0.05), АМФДА-АТФ (р<0.05), АД (р<0.001), КДГ (р<0.001), меньше коэффициент КО/КДГ (р<0.001), изоферменты АДА-2 (р<0.001), КДГ-2 (р<0.001), ниже активность 5¢-НТ (р<0.001) и содержание МК (р<0.001).

Через 2 недели лечения в группе пациентов с ОА без синовита наблюдалось снижение активности АДА (р<0.05), повышение активности АМФДА (р<0.05), АМФДА-АТФ (р<0.001). Со стороны остальных энзимных показателей достоверной динамики не произошло. По окончании курса лечения, в стадии начинающейся клинической ремиссии, отмечено снижение активности АДА (р<0.001), 5¢-НТ (р<0.001), КДГ (р<0.05), суммарной активности КО и КДГ (р<0.01), повышение активности АМФДА (р<0.001), АМФДА-АТФ (р<0.001), уменьшение изоэнзимов АДА-2 (р<0.05), КДГ-2 (р<0.001). При выписке показатели активности АДА, АМФДА, АМФДА-АТФ, 5¢-НТ, КО, суммарной активности КО и КДГ, изоэнзимов АДА, КДГ, МК существенно не отличались от показателей здоровых лиц (р>0.05), и только оставались пониженным коэффициент КО/КДГ (р<0.01), повышенной - активность КДГ (р<0.05).

Анализируя энзимные показатели в зависимости от количества вовлеченных в патологический процесс суставов наиболее выраженные изменения в энзимном профиле сыворотки крови выявлены при генерализованном ОА.

При поступлении на лечение у больных с генерализованным ОА, по сравнению со здоровыми, отмечалось повышение активности АДА (р<0.01), 5¢-НТ (р<0.01), КО (р<0.001), суммарной активности КО и КДГ (р<0.001), увеличение коэффициентов КО/КДГ (р<0.01), изоэнзимов АДА-2 (р<0.001), КДГ-2 (р<0.001), снижение активности АМФДА (р<0.001), АМФДА-АТФ (р<0.001), АД (р<0.05) и увеличение содержания МК (р<0.05) (табл.1).

У больных с локализованным ОА при поступлении на лечение, по сравнению со здоровыми, достоверные различия обнаружены только по показателям активности изоэнзимов АДА-2 (р<0.05). Отмечалась также выраженная тенденция к повышению активности КДГ (р>0.05) (табл.1).

Учитывая, что больные с узелковой формой поражения проксимальных и дистальных суставов кистей рук, как правило, входили в группу больных генерализованным ОА, энзимный профиль их сыворотки крови перед началом терапии был аналогичен профилю данной группы.

У больных с безузелковой формой ОА, по сравнению со здоровыми лицами, выше активность КО (р<0.05), КДГ (р<0.01), 5¢-НТ (р<0.05), суммарная активность КО и КДГ (р<0.01), больше изоферменты АДА-2 (р<0.001), КДГ-2 (р<0.05).

При сравнении энзимных показателей больных в зависимости от наличия у них узелковых изменений суставов выявили, что при узелковой форме выше активность КО (р<0.01), больше коэффициент КО/КДГ (р<0.001), но ниже активность АМФДА (р<0.05), АМФДА-АТФ (р<0.05), АД (р<0.001), КДГ (р<0.01), больше изоэнзимы АДА-2 (р<0.01).

В отличие от здоровых, у больных ОА с I стадией поражения суставов выше активность КДГ (р<0.05), 5¢-НТ (р<0.01), суммарная активность КО и КДГ (р<0.05), больше изоферменты АДА-2 (р<0.01), содержание МК (р<0.05); у больных со II стадией выше активность АДА (р<0.01), ГДА (р<0.05), КО (р<0.001), суммарная активность КО и КДГ (р<0.001), больше коэффициент КО/КДГ (р<0.01), ниже активность АМФДА (р<0.001), АМФДА-АТФ (р<0.001), АД (р<0.05), больше изоферменты АДА-2 (р<0.001), КДГ-2 (р<0.01), и содержание МК (р<0.05); у больных с III стадией - больше суммарная активность КО и КДГ (р<0.05), изоферменты АДА-2 (р<0.001).

Достоверные различия энзимных показателей при различных стадиях ОА получены только для включенных в исследование ферментов обмена адениловых нуклеотидов: между I и II стадиями - АДА, АМФДА, АМФДА-АТФ (р<0.001), АД (р<0.001), АДА-2 (р<0.01) и между I и III стадиями - АДА (р<0.05), АМФДА-АТФ (р<0.05), АД (р<0.001), АДА-1 (р<0.05), содержание МК (р<0.01).

Степень нарушения двигательной активности пациента, обусловленная поражением суставов, находит отражение в таком показателе, как «функциональный класс». При ОА в формирование ФК наряду с анатомо-морфологическими изменениями большой вклад вносит вторичный синовит, чем объясняется сходство энзимных профилей сыворотки крови групп больных ОА с наличием синовита и ФК III.

Согласно полученным нами данным, у больных с ФК II, по сравнению со здоровыми лицами, выше активность КО (р<0.05), КДГ (р<0.05), суммарная активность КО и КДГ (р<0.05), активность 5¢-НТ (р<0.05), ниже активность АМФДА (р<0.05), АМФДА-АТФ (р<0.001), больше изоферменты АДА-2 (р<0.001), КДГ-2 (р<0.05); у больных с ФК III ниже активность АМФДА (р<0.001), АМФДА-АТФ (р<0.001), АД (р<0.05), выше активность АДА (р<0.001), ГДА (р<0.001), 5¢-НТ (р<0.01), КО (р<0.01), суммарная активность КО и КДГ (р<0.01), больше коэффициент КО/КДГ (р<0.01), изоферменты АДА-2 (р<0.001), КДГ-2 (р<0.001), содержание МК (р<0.05). Проведенный анализ энзимных показателей показал, что у больных с ФК II, по сравнению с ФК III, меньше изоферменты АДА-2 (р<0.001), КДГ-2 (р<0.001), ниже активность АДА (р<0.001), ГДА (р<0.01), КО (р<0.001), суммарная активность КО и КДГ (р<0.05), меньше коэффициент КО/КДГ (р<0.001), выше активность АМФДА (р<0.05), АМФДА-АТФ (р<0.01), АД (р<0.001), КДГ (р<0.01), ниже содержание МК (р<0.01).

При анализе связи между длительностью заболевания и активностью энзимов выявили, что активность КО, КДГ и 5'-НТ у больных с длительностью заболевания свыше 15 лет ниже, чем при стаже болезни менее 5 лет (р<0.01), что, вероятно, объясняется истощением адаптационных ресурсов, белково-синтетических возможностей организма на фоне длительного заболевания.

Заключение. Таким образом, проведенные исследования подтверждают вовлечение в патогенез первичного ОА энзимных систем ПМ: адениловой и гуаниловой ветви, ферментов, катализирующих его заключительные этапы. Обнаружены различия энзимных показателей, зависящие от клинических форм и давности заболевания.

Анализируя имеющиеся гипотезы об участии КО в поражении суставов и собственные данные, механизм поддержания хронического воспаления с участием системы «гипоксантин-КО-ксантин» можно представить следующим образом. При движениях в воспаленном суставе создается классическая модель ишемии-реперфузии ткани, что приводит к повышению активности КО, генерации ею супероксидных радикалов (РС), усилению процессов перекисного окисления липидов и повреждению клеток синовии. Повышенная проницаемость мембран способствует выходу из клеток протеолитических ферментов, которые активируют КО и увеличивают продукцию СР. Образующиеся пероксиды липидов стимулируют синтез простагландинов, медиаторов воспаления, активируют калликреиновую систему, происходит высвобождение гистамина из тучных клеток, что поддерживает воспаление. Кроме того, в период ишемии ткани значительно снижается окислительное фосфорилирование, уменьшаются синтез АТФ, соотношение НАДН/НАД, что дополнительно блокирует окислительные процессы, снижается внутриклеточный уровень АТФ и АМФ за счет их деградации. Это ведет к повышению активности 5'-НТ, увеличению содержания аденозина и его метаболитов – гипоксантина и ксантина, являющихся субстратами для КО. В результате создаются все условия для активации КО и усиленной генерации кислородных радикалов.

Список использованных источников:

  1. Александров А.В., Грехов Р.А., Алехина И.Ю. Эффективность восстановительной терапии при дегенеративных заболеваниях суставов// Врач. – 2009. - № 10. – С.66-67.
  2. Балабанова Р.М., Эрдес Ш.Ф. Динамика распространенности ревматических заболеваний, входящих в XIII класс МКБ-10, в популяции взрослого населения Российской Федерации за 2000-2010 гг.// Научно-практическая ревматология. – 2012. - № 3. – С.10-12.
  3. Зборовский А.Б., Мозговая Е.Э., Герусов Ю.И., Бедина С.А., Стажаров М.Ю., Ермолаева Н.А., Мартемьянов В.Ф. Клинико-патогенетическое значение активности энзимов нуклеинового метаболизма в лизатах эритроцитов и сыворотке крови при остеоартрозе// Клиническая медицина. - 2010. - №4. - С.52-55.
  4. Мартемьянов В.Ф., Зборовский А.Б., Стажаров М.Ю., Бедина С.А., Мозговая Е.Э., Черных Т.П. Активность энзимов пуринового метаболизма при ревматоидном артрите, остеоартрозе и подагре// Вестник Волгоградской медицинской академии. – 2000. -Т.56. - Вып.6. - С.104-107.
  5. Меньшиков В.В. Лабораторные методы исследования в клинике. – М.: Медицина, 1987. – 368 с.
  6. Петрунь Н.М., Громашевская Л.Л., Фетисова Т.В. и др. Изоферменты в медицине. – Киев.: Здоровье, 1982. – 248 с.
  7. Рациональная фармакотерапия ревматических заболеваний. Руководство для практикующих врачей. - М.: Литтерра, 2003. – 507 с.
  8. Ревматология: Клинические рекомендации/ Под ред. акад. РАМН Е.Л. Насонова. – М.: ГЭОТАР – Медиа, 2011. – 752 с.
  9. Тапбергенов С.О. Тапбергенова С.М. Диагностическое значение определения аденилатдезаминазы сыворотки крови// Лаб. дело. – 1984. - №2. – С. 104-107.
  10. Чичасова Н.В., Мендель О.И., Насонов Е.Л. Остеоартроз как общетерапевтическая проблема// Рус. мед. журн. – 2010. - №11. - С.729-734.
  11. Altman R., Alarcon G., Appelrouth D. et al. The American College of Rheumatology criteria for the classification and reporting of osteoarthritis of the hip// Arthritis Rheum. – 1991. - № 34. – Р. 505-514.
  12. Caraway W.T. Colometric determination of serum guanase activity// Clin. Chem. – 1966. – Vol.12. – P. 187-193.
  13. Devenyi Z.J., Orchard J.L., Powers R.E. Xanthine oxydase activity in mause pancrease: effect of caerulein-induced acute pancreatitis// Biochem. and Biophys. Res. Commun. – 1987. – Vol. 149 (3). – P. 841-843.
  14. Ginevri F., Gustano R., Ollegini R. et al. Renal purine efflux and xanthine oxidase activity during experimental nephrosis in rats: difference between puromycin aminonucleoside and adriamycin nephrosis// Clin. Science. - 1990. - Vol.78. - P.283-293.
  15. Kawachi M., Kono N., Mineo I. et al. Decreased xanthine oxidase activities and increased urinary oxypurines in heterozygotes for hereditary xanthinuria// Clin. Chim. Acta. - 1990. - Vol.188 (2). - P. 137-146.
  16. Martinek R.G. Micromethod for estimation of serum adenosine deaminase// Clin. Chem. – 1963. – Vol. 9(5). – P. 620-625.
  17. Sakai T., Jun Hong-Ki. Purification and characterization of adenine deaminase in Pseudomonas synxantha// J. Ferment. Technol. – 1978. – Vol. 56(4). – P. 257-265.
  18. Wood R.J., Williams D.G. Colorimetric determination of serum 5*-Nucleotidase without deproteinization// Clin. Chem. – 1981. – Vol. 27(3). – P. 464-465.