Материалы и методы исследования
В открытое контролируемое исследование включены пациенты, получившие переломы в результате высокоэнергетической травмы и поступившие в клинику с диагнозом несращения костей конечностей на фоне сниженной МПК. Срок от момента травмы до поступления в клинику составлял от 4 месяцев до 7 лет.
Критерии включения в исследование - пациенты, не принимавшие медикаменты, влияющие на метаболизм костной ткани (глюкокортикоиды, антиконвульсанты, антикоагулянты и т.д.), а также не имеющие в анамнезе заболеваний, способствующих снижению МПК и развитию остеопороза. Критерии исключения - возраст до 18 лет и старше 55 лет; пациенты с заболеваниями желудочно-кишечного тракта, эндокринной системы, онкологическими, ревматическими, с системной патологией соединительной ткани, а также с длительным приемом гормональных препаратов, антикоагулянтов.
МПК проксимальных отделов обоих бедер и поясничного отдела позвоночника исследовали методом DEXA (Lunar, USA). Снижение МПК до уровня остеопороза диагностировано у 61 пациента в возрасте 22-55 лет (из них 73,9% - мужчины, 26,1% - женщины) со значением Z-критерия от -2,5 SD до -5,3 SD.
Для оптимизации костного ремоделирования и остеогенеза применяли различную терапию после операции чрескостного остеосинтеза по Илизарову Г.А. До операции и в динамике в течение года после нее обследованы группы пациентов: I группа - 16 пациентов, получавших остеогенон (среди них 11 мужчин и 5 женщин, средний возраст 40,1 ± 12,0 лет), II группа - 15 пациентов, получавших кальций с витамином D3 (кальций D3 Никомед) (средний возраст 41,1 ± 11,2 лет, из них 4 женщины и 11 мужчин) и III группа сравнения - 34 пациента с аналогичным диагнозом и оперативным лечением без терапии (средний возраст 39,8±8,7 лет, среди них 22 мужчины и 12 женщин). Рандомизация пациентов проводилась по патологии, Z-критерию, методу лечения, полу и возрасту. Остеогенон назначали с 21-го дня после операции в дозе 6 таблеток в сутки в течение первых 3 месяцев и по 3 таблетки в сутки в течение следующих 3 месяцев. Кальций с витамином D3 также назначали с 21-го дня после операции: в первые 3 месяца суточная доза составляла 1000 мг кальция и 400 МЕ витамина D3, а в последующие 3 месяца доза препарата была снижена в два раза и составляла соответственно 500 мг кальция и 200 МЕ витамина D3. Данный режим приема обеспечивал пациентам обеих групп одинаковое количество ежедневного приема элементарного кальция.
В сыворотке крови и суточной моче изучали маркеры метаболизма костной ткани, биоэнергетики, системные и локальные регуляторы обмена костной ткани, иммунологические и гематологические параметры на анализаторах Specific basic, Microlyte 3+2, Stat Fax 2100, Cell Dyn 1300 унифицированными методами с использованием оригинальных тест-систем, калибраторов, контрольных материалов [8]. Оценку различий проводили дисперсионным параметрическим и непараметрическим анализами (Краскла-Уоллиса, Вальда-Вольфовица, Манна-Уитни, Ньюмена-Кейлса, Колмогорова-Смирнова) [1].
Результаты исследования и их обсуждение
Полученные лабораторные и клинические данные свидетельствовали о положительном влиянии остеотропной терапии на репаративный остеогенез после чрескостного остеосинтеза у пациентов с несращениями костей конечностей и ИОП.
По данным денситометрии в группе сравнения МПК оперированной конечности через 6 месяцев после операции снижена, а при терапии остеогеноном, наоборот, выросла на 5,5% (р ≤0,05) в проксимальном отделе бедра оперированной конечности, а через 1,5 года после сращения МПК превысила дооперационный уровень на 9,7% относительно исходных данных. Сроки консолидации ложных суставов бедра сократились на 2 месяца, голени - на 3 месяца (р ≤0,05) [4]. При терапии кальцием с витамином D3 сроки сращения костей бедра сокращены на 15 %, голени - на 30 %, уровень МПК в течение всего периода лечения не снижался и через 1,5 года после сращения увеличился на 1,8 % [4].
Клинические данные о положительном влиянии остеотропной терапии на костное ремоделирование подтверждены лабораторными исследованиями (табл. 1, 2).
Таблица 1
Динамика маркеров метаболизма костной ткани у пациентов с ИОП на фоне терапии остеогеноном после чрескостного остеосинтеза, (M± m)
|
Срок/группа |
Биохимические показатели |
||||
|
Паратгормон, пг/мл |
RANKL, пмоль/л х 103 |
ЛДГ/МДГ, ед. |
CrossLaps, мкг/мл |
||
|
Фон до операции |
30±23 |
76±141 |
2,9±2,4 |
1,7±0,5 |
|
|
1-3 месяца |
группа сравнения |
71±31 |
8±11 |
2,7±2,6 |
1,9±0,3 |
|
остеогенон |
18±8, р≤0,01 |
68±10, р≤0,05 |
4,7±3,5 |
1,7±0,4 |
|
|
5-7 месяцев |
группа сравнения |
51±27
|
54±1 |
5,5±5 |
0,7±0,08
|
|
остеогенон |
41±12, р ≤0,05 |
24±32 |
1,5±0,7, р≤0,05 |
2,2±0,6,р≤0,010 |
|
|
9-12 месяцев |
группа сравнения |
52±20 |
39±24 |
1,9±0,9
|
1,8±0,7 |
|
остеогенон |
37±18 |
48±42, р ≤0,05 |
1,2±0,2, р≤0,05 |
2,2±1,4 |
|
р - уровень значимости по отношению к группе сравнения
ЛДГ/МДГ - индекс активности лактат- и малатдегидрогеназы в крови
CrossLaps - концевые телопептиды коллагена 1 типа
RANKL - растворимый лиганд рецептора активатора нуклеарного фактора транскрипции каппа β
В состав препарата остеогенон входит оссеин-гидроксиапатитный комплекс из ростовых факторов, остеокальцина, коллагена первого типа, кальция, фосфата, в связи с чем его эффект реализуется на минеральную и органическую компоненты костной ткани.
Динамика экскреции CrossLaps (маркера костной резорбции) отражала ускорение процессов костного ремоделирования: через полгода после операции этот показатель при терапии остеогеноном в 3,1 раза значимо выше, чем у пациентов группы сравнения. Динамика экскреции CrossLaps разнонаправлена: в группе сравнения - снижение через полгода после операции в 2,4 раза (р≤0,05), а при терапии остеогеноном - тенденция роста. Отмечена корреляция CrossLaps с МПК травмированной конечности (kСпирмена = от - 0,72 до - 0,87, р≤0,05).
В первые три месяца после операции на фоне приема остеогенона снижен уровень паратгормона в крови в 3,9 раза (р≤0,05), чем в группе сравнения. Рост концентрации паратгормона у всех пациентов, отмеченный через полгода после операции, связан с активацией остеокластов, ростовых факторов, стимулирующих костное ремоделирование. В группе сравнения обнаружена корреляция уровня МПК и паратгормона (KСпирмена=0,700, р≤0,05). Динамика RANKL отражала скорость процессов ремоделирования костной ткани.
У пациентов, принимавших кальций с витамином D3, в 1-3-й месяцы после операции уровень RANKL в крови увеличен в 1,9 раза, в то время как уровень паратгормона снижен в 1,4 раза (р≤0,05; табл. 2). Через год после операции уровень RANKL был ниже в 11 раз, чем до операции, и в 7,4 раза меньше, чем у пациентов группы сравнения (р≤0,05). Разнонаправленную динамику паратгормона и RANKL связываем с превалированием локальной регуляции костного ремоделирования. Нами отмечена корреляция костных маркеров с RANKL (модуль КСпирмена=1, р≤0,05), а в группе сравнения выше корреляция с паратгормоном. Через полгода терапии кальцием с витамином D3 экскреция CrossLaps увеличена в 2,8 раза (р≤0,05), чем в группе сравнения, что отражало рост скорости и/или объема костного ремоделирования. Костное ремоделирование в норме обеспечивается макроэргами в основном за счет анаэробного гликолиза. При терапии остеогеноном возросла активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в 1-3-й месяцы после операции, затем - малатдегидрогеназы (МДГ), что способствовало оптимизации анаболических реакций.
Таблица 2
Динамика маркеров метаболизма костной ткани у пациентов с ИОП на фоне терапии кальцием с витамином D3 после чрескостного остеосинтеза (M± m)
|
Срок/группа |
Биохимические показатели |
||||
|
Паратгормон пг/мл |
RANKL, пмоль/л х 103 |
ЛДГ/МДГ |
CrossLaps, мкг/мл |
||
|
Фон до операции |
30±23 |
76±141 |
2,9±2,4 |
1,7±0,5 |
|
|
1-3 мес. |
группа сравнения |
65±40 |
32±33 |
2,2±2,1 |
2,1±0,3 |
|
кальций с витам. D3 |
48±31,р≤0,05 |
63±48,р≤0,05 |
1,3±0,5, р≤0,05 |
4,4±1,6 |
|
|
5-7 мес. |
группа сравнения
|
419±28 |
50±46 |
1,3±0,5 |
0,7±0,1 |
|
кальций с витам. D3 |
53±37
|
15±11 |
1,6±0,6
|
1,9±0,2 ≤0,05 |
|
|
9-12 мес. |
группа сравнения |
50±22 |
51±31 |
1,9±0,9
|
2,0±0,6 |
|
кальций с витам. D3 |
24±16 |
7±4, р ≤0,05 |
1,2±0,4, ≤0,05 |
0,7±0,2 |
|
р - уровень значимости по отношению к группе сравнения
ЛДГ/МДГ - индекс активности лактат- и малатдегидрогеназы в крови
CrossLaps - концевые телопептиды коллагена 1 типа
RANKL - растворимый лиганд рецептора активатора нуклеарного фактора транскрипции каппа β
Нами отмечена активация энергетического обмена (аэробного и анаэробного) при терапии кальций с витамином D3 (табл. 2). Динамика индекса ЛДГ/МДГ отражала превалирование аэробного окисления, поскольку в 1-3-й и 9-12-й месяцы после чрескостного остеосинтеза ЛДГ/МДГ значимо больше, чем в группе сравнения (в 1,7 раза и в 1,6 раза соответственно, р≤0,05), что, безусловно, оказывало положительное влияние на анаболические процессы в костной ткани и на регресс остеопоротических изменений.
Представляет интерес динамика состава периферической крови: выявлены значимые различия некоторых гематологических показателей между группами (табл. 3, 4). На фоне терапии остеогеноном выше значения MCHC (средняя концентрация гемоглобина в эритроците), снижен ядерный индекс (ЯИН-палочкоядерные нейтрофилы/сегментоядерные нейтрофилы), RDW (показатель анизоцитоза) через полгода после чрескостного остеосинтеза, чем в группе сравнения. Данная динамика обусловлена влиянием факторов роста, входящих в состав остеогенона.
Таблица 3
Динамика гематологических показателей у пациентов с ИОП на фоне терапии остеогеноном после чрескостного остеосинтеза, (M± m)
|
Срок/группа |
Гематологические показатели |
|||
|
RDW, % |
MCHC, г/дл |
ЯИН х 103, ед. |
||
|
Фон до операции |
14,3±0,80 |
35,6±2,9 |
27±12 |
|
|
1-3 месяца |
группа сравнения |
13,0±2,8 |
34,7±2,1 |
33±13 |
|
остеогенон |
14,0±1,2, р≤0,05 |
32,7±1,3 |
29±13 |
|
|
5-7 месяцев |
группа сравнения |
16,1±0,1 |
32,5±1,2 |
25±14 |
|
остеогенон |
14,0±0,3, р≤0,05 |
33,1±1,5, р≤0,05 |
23±7 |
|
|
9-12 месяцев |
группа сравнения |
16,9±2,8 |
33,7±2,3 |
39±21 |
|
остеогенон |
14,8±0,9 |
34,4±1,5 |
32±17 |
|
р - уровень значимости по отношению к группе сравнения
ЯИН - ядерный индекс интоксикации; MCHC - средняя концентрация гемоглобина в эритроците; RDW - диапазон анизоцитоза эритроцитов
Через полгода после операции при сниженной МПК у пациентов происходит перестройка костной ткани с формированием костномозгового канала. При терапии кальцием с витамином D3 отметили более высокие значения MCHC, ЯИН и количества палочкоядерных нейтрофилов (табл. 4).
Таблица 4
Динамика гематологических показателей у пациентов с ИОП на фоне терапии кальцием с витамином D3 после чрескостного остеосинтеза, (M± m)
|
Срок/группа |
Гематологические показатели |
|||
|
ЯИН х 103, ед. |
MCHC, г/дл |
палочкоядерные нейтрофилы, % |
||
|
Фон до операции |
27±12 |
35,6±2,9 |
1,7±0,9 |
|
|
1-3 месяца |
группа сравнения |
31±1,3 |
34,7±2,1 |
1,7±0,8 |
|
кальций с витам. D3 |
24±1,2 |
34,3±0,8 |
1,5±0,8 |
|
|
5-7 месяцев |
группа сравнения |
21±8,1 |
32,5±1,2 |
1,2±0,4 |
|
кальций с витам. D3 |
61±3,4, р≤0,01 |
33,5±0,5, р≤0,01 |
3,3±1,9, р≤0,05 |
|
|
9-12 месяцев |
группа сравнения |
35±1,9 |
33,7±2,3 |
2,2±1,2 |
|
кальций с витам. D3 |
28±1,3 |
34±1,8 |
1,7±0,8 |
|
p - уровень значимости по отношению к группе сравнения
ЯИН - ядерный индекс интоксикации; MCHC - средняя концентрация гемоглобина в эритроците
Эффект витамина D3 на костное ремоделирование связан с активацией Т- и В-лимфоцитов, имеющих к нему рецепторы. Об активации иммунной системы свидетельствовало также значимое увеличение в 1,8 раза фагоцитарного стимулированного числа (ФЧст) через полгода после операции, а в первые три месяца - более высокий индекс нитросиний-тетразолиевого теста (НСТспонтанный/НСТстимулированный) (табл. 5). В то же время рост этих показателей связан и с активацией костного ремоделирования. Нами выявлена значимая корреляция НСТсп/НСТст, ФЧст с динамикой паратгормона, CrossLaps, гранулоцитозом (значения модулей КСпирмена= от 0,48 до 0,98, р ≤ 0,05).
Таблица 5
Динамика иммунологических показателей у пациентов с ИОП на фоне терапии кальцием с витамином D3 после чрескостного остеосинтеза, (M± m)
|
Срок/группа |
Иммунологические показатели |
||||
|
ФЧсп, ед. |
ФЧст, ед. |
ФАНсп, ед. |
НСТсп/НСТст, ед. |
||
|
Фон до операции, n=61 |
3,3±1,2 |
3,0±1,1 |
69,±16,8 |
0,61±0,22 |
|
|
1-3 месяца |
группа сравнения |
3,1±1,5 |
2,8±1,2 |
60,4±18,7 |
0,59±0,21 |
|
кальций с витам. D3 |
3,5±0,9 |
3,2±0,4 |
76,2±12,0 |
0,73±0,17 р≤0,05 |
|
|
5-7 месяцев |
группа сравнения |
3,1±1,2 |
2,4±0,5 |
80,5±11,0 |
0,57±0,27 |
|
кальций с витам. D3 |
3,5±0,7 |
4,5±0,5, р≤0,05 |
76,2±6,2 |
0,63±0,14 |
|
|
9-12 месяцев |
группа сравнения |
4,0 ±1,1 |
3,7±1,0 |
80,1±11,3 |
0,66±0,20 |
|
кальций с витам. D3 |
2,4±1,0 р≤0,01 |
1,7±0,3 р≤0,01 |
58,1±21,0 р≤0,05 |
0,74±0,10 |
|
P - уровень значимости по отношению к группе сравнения
ФЧсп - фагоцитарное число спонтанное; ФЧст - фагоцитарное число при стимуляции фагоцитов; ФАНсп - спонтанный фагоцитоз; НСТсп/НСТст - соотношение НСТ спонтанного и стимулированного
В целом сокращение сроков лечения пациентов при терапии кальцием с витамином D3 обусловлено оптимизацией костного ремоделирования, в регуляции которого участвует и активный метаболит витамина D3.
Заключение
Таким образом, использование остеотропной терапии (кальций с витамином D3, остеогенон) у пациентов, оперированных по поводу несращений костей голени и бедра, способствовало нормализации метаболизма костной ткани. Эффект остеогенона обусловлен ускорением костного ремоделирования за счет активации и костной резорбции и костеобразования с выраженным превалированием последнего; ростом потенциала биоэнергетических реакций, превалированием локальной регуляции. Применение кальция с витамином D3 активировало иммунную систему и локальные регуляторы остеогенеза. В целом, данная остеотропная терапия в комплексе с хирургическим лечением пациентов с несращениями костей и иммобилизационным остеопорозом существенно сокращает сроки лечения. Нами выявлена положительная динамика уровня минеральной плотности костной ткани, обусловленная адаптацией метаболических систем гомеостаза.
Рецензенты:
Ларионов Л.П., д.м.н., профессор кафедры фармакологии и клинической фармакологии ГБОУ ВПО «Уральский государственный медицинский университет» МЗ РФ, г. Екатеринбург;
Данилова И.Г., д.б.н., профессор, заведующая лабораторией биохимии и морфологии института Иммунологии и физиологии УрО РАН, г. Екатеринбург.
[1] Статистическая обработка результатов проведена под руководством научного сотрудника Института математики и механики УрО РАН к.ф.-м. наук К. С. Кобылкина