Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

ВЛИЯНИЕ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНОВ IL1Β-3953C>Т, IL6-174C>G НА СОДЕРЖАНИЕ IL-1Β И IL-6 У ПАЦИЕНТОВ С ЗАМЕДЛЕННОЙ КОНСОЛИДАЦИЕЙ ПЕРЕЛОМОВ ДЛИННЫХ КОСТЕЙ

Мироманов А.М. 1 Гусев К.А. 1 Старосельников А.Н. 1 Миронова О.Б. 1 Мироманова Н.А. 1
1 ФГБОУ ВО "Читинская государственная медицинская академия" Минздрава России
Цель исследования: определить воздействие SNP IL1β-3953C>Т, IL6-174C>G на синтез кодируемых белков у пациентов с замедленной консолидацией переломов длинных костей нижних конечностей в Забайкальском крае. Проведено обследование 108 неродственных пациентов русской национальности в возрасте 18–44 лет с переломами длинных костей нижних конечностей, проживающих в Забайкальском крае. Контрольная группа (n=92) – респонденты, сопоставимые по возрасту (18–44 лет по ВОЗ), полу, месту проживания и национальности. Критерии исключения: наличие родственных связей; пациенты с острыми и/или хроническими сопутствующими заболеваниями, другими патологическими состояниями/травмами, хроническим алкоголизмом. В работе использованы следующие методы исследования: клинические; лабораторные (иммунологический – определение IL-1β, IL-6; генетический (полиморфизм гена IL1β-3953C>Т и гена IL6-174C>G); инструментальные (рентгенография). Для оценки признаков консолидации применяли шкалу RUST. Исследования осуществляли через 2 месяца после получения травмы. Статистическая обработка результатов исследования осуществлялась с помощью пакета программ IBM SPSS Statistics Version 25.0 (IBM, США). Определение генотипов гена IL1β-3953C>Т не показало достоверной разницы в исследуемых группах, тогда как при выявлении частоты генотипов гена IL6-174C>G отмечено статистически значимое преобладание –174G/G генотипа и -174G- аллели в группе с замедленной консолидацией. При носительстве генотипа -3953C/Т и генотипа -3953T/Т гена IL-1β во всех исследуемых группах отмечается повышение синтеза IL-1β, тогда как генотип -174C/G и генотип -174G/G гена IL-6 ассоциировались со снижением синтеза IL-6. В результате работы отмечено, что у пациентов с благоприятным течением переломов на 60-е сутки после травмы регистрируется повышение IL-1β и IL-6 в плазме крови; наличие генотипа -3953C/С гена IL1β и генотипа -174G/G гена IL6 способствует снижению содержания кодируемых белков (IL-1β, IL-6); наличие генотипа -174G/G гена IL6 ассоциировано с риском развития нарушения консолидации.
перелом
нарушение консолидации
полиморфизм
гены
цитокины
1. Stewart S.K. Fracture Non-Union: A review of clinical challenges and future research needs // Malaysian orthopaedic journal. 2019. Vol. 13. Is. 2. P. 1-10. DOI: 10.5704/MOJ.1907.001.
2. Maruyama M., Rhee C., Utsunomiya T., Zhang N., Ueno M., Yao Z., Goodman S.B. Modulation of the inflammatory response and bone healing // Frontiers in endocrinology (Lausanne). 2020. Vol. 11. P. 386. DOI: 10.3389/fendo.2020.00386.
3. Ding Z.-C., Lin Y.-K., Gan Y.-K., Tang T.-T. Molecular pathogenesis of fracture nonunion // Journal of orthopaedic translation. 2018. Vol. 14. P. 45-56. DOI: 10.1016/j.jot.2018.05.002.
4. Травматология: национальное руководство / под редакцией Г.П. Котельникова, С.П. Миронова. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2022. 784 с.
5. Leow J.M., Clement N.D., Tawonsawatruk T., Simpson C.J., Simpson A.H.R.W. The radiographic union scale in tibial (RUST) fractures // Bone & joint research. 2016. Vol. 5. Is. 4. P. 116-121. DOI: 10.1302/2046-3758.54.2000628.
6. Alshogran O.Y., Al-Delaimy W.Y. Understanding of international committee of medical journal editors’ authorship criteria among faculty members of pharmacy and other health sciences in Jordan // Journal of empirical research on human research ethics. 2018. Vol. 13. Is. 3. P. 276 284. DOI: 10.1177/1556264618764575.
7. Lang T.A., Altman D.G. Statistical analyses and methods in the published literature: the SAMPL guidelines // Medical Writing. 2016. Vol. 25. Is. 3. P. 31-36. DOI: 10.18243/eon/2016.9.7.4.
8. Мудров В.А. Алгоритмы статистического анализа качественных признаков в биомедицинских исследованиях с помощью пакета программ SPSS // Забайкальский медицинский вестник. 2020. № 1. С. 151-163.
9. Yang N., Liu Y. The role of the immune microenvironment in bone regeneration // International journal of medical sciences. 2021. Vol. 18. Is. 16. Р. 3697-3707. DOI: 10.7150/ijms.61080.
10. Zhu G., Zhang T., Chen M., Yao K., Huang X., Zhang B., Li Y., Liu J., Wang Y., Zhao Z. Bone physiological microenvironment and healing mechanism: basis for future bone-tissue engineering scaffolds // Bioactive materials. 2021. Vol. 6. Is. 11. Р. 4110-4140. DOI: 10.1016/j.bioactmat.2021.03.043.
11. Тополянская С.В. Саркопения, ожирение, остеопороз и старость // Сеченовский вестник. 2020. Т. 11. № 4. С. 23-35. DOI: 10.47093/2218-7332.2020.11.4.23-35.
12. Шабанов О.В., Шабанов В.Н. Анализ экссудата периапикальных тканей на наличие ΙL-1β и TNF-α при обострении и хроническом течении, малых и больших очагах деструкции костной ткани, а также различных состояниях апикальной констрикции при апикальных периодонтитах // Global Science and Innovations: materials international scientific conference (Tashkent, Uzbekistan, March 6 2020). Tashkent: DARA, 2020. P. 164-169.

Нарушение консолидации переломов костей скелета является актуальной проблемой в мировой травматологии, достигая глобальной распространенности в 9 млн случаев в год. Ограниченные возможности терапии и диагностики нарушения регенерации кости по-прежнему приводят к тому, что пациенты живут с постоянной болью. Достигая уровня 5–10% от общего числа переломов и 23% для определенных сегментов конечностей, нарушение консолидации входит в десятку причин, наиболее значимо снижающих качество жизни, по данным последних исследований [1, 2].

Одной из наиболее важных проблем в данном вопросе является поздняя диагностика. Как правило, диагностика нарушения консолидации переломов происходит на сроке 3–9 месяцев, что в значительной степени усложняет и ограничивает выбор терапии, сводя все методики лечения к хирургическим [1]. С этой точки зрения все больший интерес ученых представляет изучение генетически детерминированных клеточных и иммунных взаимодействий в месте перелома, нарушение которых происходит гораздо раньше появления клинических признаков нарушения консолидации. Основой для начала процесса регенерации является формирование так называемого адаптивного гомеостаза, призванного сформировать баланс между провоспалительными и противовоспалительными факторами в месте формирования будущей мозоли. В эксперименте показано, что дисбаланс этих факторов как в ту, так и в другую сторону закономерно приводит к замедлению или нарушению консолидации [2]. Таким образом, определение уровня провоспалительных цитокинов могло бы способствовать оценке качества репаративного процесса. Однако нельзя не учитывать то факт, что генетически детерминированный механизм в разных популяциях может качественно отличаться. Яркими примерами такого явления могут являться полиморфизм генов, таких как: гаплотип BMP4 (rs2761884, rs17563, rs2071047, rs762642; GTAA); генотип T/G (rs3753793) в гене CYR61; генотип C/T или T/T по SNP rs2853550 в гене IL1B, генотип C/T или T/T по rs2297514 и генотип A/G или G/G по rs2248814 в гене NOS2, которые повышают риск нарушения консолидации [3]. Таким образом, исследование полиморфизма генов цитокинов и их влияния на содержание кодируемых белков представляется актуальной задачей, что и явилось целью нашего исследования.

Цель исследования – определить воздействие SNP IL1β-3953C>Т, IL6-174C>G на синтез кодируемых белков у пациентов с замедленной консолидацией переломов длинных костей нижних конечностей в Забайкальском крае.

Материалы и методы исследования

В работе с обследуемыми лицами соблюдались этические принципы, предъявляемые Хельсинкской декларацией Всемирной Медицинской Ассоциации (World Medical Association Declaration of Helsinki 1964, 2013 – поправки) и «Правилами клинической практики в Российской Федерации», утвержденными приказом Минздрава РФ от 19.06.2003 г. № 266.

Проведено обследование 108 неродственных пациентов русской национальности в возрасте 18–44 лет с переломами длинных костей нижних конечностей, проживающих в Забайкальском крае. Первая группа – 62 пациента в возрасте 34,5 [18; 44] года с неосложненным течением переломов длинных костей нижних конечностей (группа клинического сравнения); вторая группа – 46 пациентов с замедленной консолидацией переломов в возрасте 36,0 [18; 44] лет.

Контрольная группа (n=92) – респонденты, сопоставимые по возрасту (18–44 лет по ВОЗ), полу, месту проживания и национальности.

Критерии исключения: наличие родственных связей; пациенты с острыми и/или хроническими сопутствующими заболеваниями, другими патологическими состояниями/травмами, хроническим алкоголизмом; пациенты и респонденты с дефектами оказания медицинской помощи (недостаточное «анатомичное» сопоставление костных отломков при репозиции, повторные оперативные вмешательства), а также лица, получавшие антирезорбтивную терапию и препараты кальция.

Распределение пациентов по группам осуществляли согласно локализации и характеру переломов длинных костей нижних конечностей. Для этого использовали классификацию «Ассоциации остеосинтеза» (АО) [4]. Группы пациентов с переломами были сопоставимы по полу, возрасту, обстоятельствам травмы, локализации, характеру перелома и проводимому лечению.

Генетические исследования осуществляли путем определения мутации IL1β-3953C>Т и IL6-174C>G, используя наборы праймеров «Литех»-«SNP» (Россия). Концентрацию IL-1β и IL-6 в сыворотке крови устанавливали с помощью тест-систем ЗАО «Вектор-Бест» (Россия) методом иммуноферментного анализа.

Клинические, лабораторные и инструментальные (рентгенография) исследования осуществляли через 2 месяца после травмы. Для оценки признаков консолидации использовали шкалу RUST [5] (табл. 1).

Таблица 1

Шкала для оценки консолидации переломов

*Количественное значение (ЕД)

1

2

3

Линия перелома

Прослеживается

Прослеживается

Нет

Костная мозоль

Нет

Есть

Есть

Примечание: * – количественное значение устанавливается для медиального, латерального, переднего и заднего кортикального слоев большеберцовой кости (перелом консолидированный – 10 и более баллов).

Рентгенологические признаки окончательной консолидации характеризовали следующими параметрами: равномерная и непрерывная кальцинация мозоли, достигающей большей плотности, чем у здоровой кости; абсорбция и консолидация наружной мозоли; заполнение пространства между отломками непрерывными перекладинами.

Статистическую обработку результатов исследования осуществляли с помощью пакета программ IBM SPSS Statistics Version 25.0 (лицензия № Z125-3301-14, IBM, США). При проведении статистического анализа авторы руководствовались принципами Международного комитета редакторов медицинских журналов (ICMJE) и рекомендациями «Статистический анализ и методы в публикуемой литературе» (SAMPL) [6, 7]. Оценку нормальности распределения признаков проводили с помощью W-критерия Шапиро–Уилка. С учетом распределения признаков, отличного от нормального, интервальные данные представлены в виде медианы, первого и третьего квартилей (Me [Q1; Q3]). Статистическая значимость различий показателей между группами оценивалась путем определения U-критерия Манна–Уитни и уровня значимости p. Во всех случаях р<0,05 считали статистически значимым. Оценку статистической значимости различий номинальных показателей исследования проводили с использованием критерия χ2 Пирсона. Зависимость относительных показателей оценивали путем сравнения полученного значения критерия χ2 с критическим (определяли уровень значимости p) [8].

Результаты исследования и их обсуждение. При определении встречаемости аллелей и генотипов генов IL1β-3953C>Т и IL6-174C>G у больных с замедленной консолидацией переломов установлено, что генотип -174G/G гена IL6 позволяет прогнозировать данное осложнение ввиду обнаружения связи его носительства с развитием данного патологического состояния (р=0,01). Напротив, при выявлении частоты встречаемости генотипов гена IL1β-3953C>Т достоверной разницы в исследуемых группах не отмечено (табл. 2, 3).

Таблица 2

Частота SNP IL1β-3953C>Т у больных с замедленной консолидацией переломов (χ2, df=2)

 

Контроль (n=92)

1-я группа

(n=62)

2-я группа

(n=46)

-3953С-

OR [95% CI]

0,880

0,879

0,99 [0,49–1,99]

0,859

0,83 [0,40–1,72]

-3953T-

OR [95% CI]

χ2

u

u1

0,120

0,121

1,01 [0,50–2,04]

0,00

0,97

0,141

1,21 [0,58–2,53]

0,26

0,61

0,66

-3953СС

OR [95% CI]

0,804

0,806

1,01 [0,45–2,29]

0,783

0,88 [0,37–2,09]

-3953СT

OR [95% CI]

0,152

0,145

0,95 [0,38–2,34]

0,152

1,00 [0,37–2,68]

-3953TT

OR [95% CI]

χ2

u

u1

0,043

0,048

1,12 [0,24–5,18]

0,03

0,98

0,065

1,53 [0,33–7,17]

0,3

0,86

0,92

Примечание: u – значимость различий с контролем; u1 – значимость различий с 1-й группой.

Таблица 3

Частота SNP IL6-174C>G у больных с замедленной консолидацией переломов (χ2, df=2)

 

Контроль (n=92)

1-я группа

(n=62)

2-я группа

(n=46)

-174С-

OR [95% CI]

0,560

0,556

0,99 [0,62–1,56]

0,370

0,46 [0,28–0,77]

-174G-

OR [95% CI]

χ2

u

u1

0,440

0,444

1,01 [0,64–1,60]

0,00

0,95

0,630

2,17 [1,30–3,63]

8,88

0,003

0,007

-174СС

OR [95% CI]

0,326

0,323

0,98 [0,49–1,96]

0,174

0,44 [0,18–1,05]

-174СG

OR [95% CI]

0,467

0,468

1,00 [0,53–1,91]

0,391

0,73 [0,36–1,50]

-174GG

OR [95% CI]

χ2

u

u1

0,207

0,210

1,02 [0,46–2,25]

0,00

1,0

0,435

2,96 [1,37–6,39]

8,63

0,01

0,03

Примечание: p – значимость различий с контролем; р1 – значимость различий с 1-й группой.

Следующим этапом проведено определение концентрации кодируемых цитокинов (IL-1β, IL-6) у исследуемых групп. Показано, что их содержание у пациентов с неосложненным течением переломов превышало значения контроля и группы с нарушением консолидации в 1,5, 1,4 и в 1,7 и 1,2 раза соответственно (табл. 4). Уровень исследуемых цитокинов в группе с замедленной консолидацией также находился выше контрольных значений, подтверждая роль IL-1β и IL-6 в патогенезе нарушения консолидации переломов [9].

Таблица 4

Содержание цитокинов (IL-1β, IL-6) в исследуемых группах на 2-й месяц после травмы

Группа

Показатель

Контроль

1-я группа

2-я группа

 

IL-1β (пг/мл)

5,99

(1,72; 10,61)

9,04

(4,78; 16,87)

u<0,001

6,62

(3,68; 12,98)

u=0,005

u1<0,001

IL-6 (пг/мл)

5,07

(0,23; 10,07)

8,58

(0,39; 13,74)

u<0,001

6,89

(0,39; 12,9)

u=0,008

u1=0,008

Примечание: u – значимость различий с контролем; u1 – значимость различий с 1-й группой.

При выявлении воздействия SNP IL1β-3953C>Т и IL6-174C>G на синтез кодируемых белков обнаружено, что при носительстве генотипа -3953C/Т и генотипа -3953T/Т гена IL1β во всех исследуемых группах отмечается повышение синтеза IL-1β. В свою очередь, генотип -174C/G и генотип -174G/G гена IL6, напротив, ассоциировались со снижением синтеза IL-6 (табл. 5, 6).

Таблица 5

Концентрация IL-1β в зависимости от SNP IL1β-3953C>Т

Генотип

Группа

-3953СС

-3953СT

-3953TT

Контроль

(n=92)

 

5,28

(3,91; 6,32)

(n=74)

7,73

(7,51; 7,93)

(n=14)

u=0,041

10,22 [9,77; 10,60]

(n=4)

р<0,001

р1<0,001

1-я группа

(n=62)

8,13

(6,96; 9,69)

(n=50)

12,04

(11,73; 12,17)

(n=9)

u<0,001

14,01 [13,65; 15,44]

(n=3)

u<0,001

u1=0,011

2-я группа

(n=46)

5,92

(5,14; 7,13)

(n=36)

9,26

(8,85; 9,33)

(n=7)

u<0,001

10,78 [10,50; 11,88]

(n=3)

u<0,001

u1<0,06

Примечание: u – значимость различий с -3953СС; u1 - значимость различий с -3953СТ.

Таблица 6

Концентрация IL-6 в зависимости от SNP IL6-174C>G

Генотип

Группа

-174СС

-174СG

-174GG

Контроль

(n=92)

7,04

(6,23; 7,67)

(n=30)

4,81

(4,34; 5,23)

(n=43)

р<0,001

 

2,09 [1,79; 2,64]

(n=19)

р<0,001

р<0,001

1-я группа

(n=62)

11,11

(10,36; 12,34)

(n=20)

8,31

(7,05; 8,84)

(n=29)

р<0,001

 

3,63 [2,99; 4,39]

(n=13)

р<0,001

р<0,001

2-я группа

(n=46)

10,91

(9,93; 11,99)

(n=8)

7,94 [7,13; 8,52]

(n=18)

р<0,001

 

3,73 [3,27; 4,48]

(n=20)

р<0,001

р<0,001

Примечание: u – значимость различий с -174СС; u1 – значимость различий с -174СG.

Увеличение содержания IL-1β и IL6 в плазме крови у пациентов с нормальным заживлением переломов и нарушением консолидации закономерно и согласуется с данными литературы [9]. Однако необходимо отметить, что в группе с замедленной консолидацией содержание IL-1β и IL6 было ниже, чем в группе с нормальным заживлением перелома, что может свидетельствовать об активации процессов ремоделирования в группе клинического сравнения [10].

Наличие генотипа -3953C/С гена IL1β и генотипов -174C/G, -174G/G гена IL6 продемонстрировало статистически значимую тенденцию к снижению содержания кодируемых белков (IL-1β, IL-6) в плазме крови. Снижение их концентрации и нарушение процессов репарации переломов объяснимы, поскольку IL-6, как и IL-1β, являясь катаболическим цитокином [11], стимулирует продукцию RANKL, таким способом увеличивая остеокластогенез ипроцессы остеорезорбции. Можно сделать вывод, что если происходит угнетение IL-1β, IL-6, то происходит угнетение и активности макрофагов и уменьшается костная резорбция [12], что очень важно на начальном этапе репаративной регенерации. Кроме того, снижение уровня IL-6 влияет и на его стимулирующее действие при высвобождении фактора роста эндотелия сосудов, что снижает возможности васкуляризации. Эксперименты in vitro показали, что IL-6 способствует экспрессии остеогенных белков RUNX2 и остеокальцина и, как следствие, стимулирует дифференцировку остеобластов [9].

Уровень IL-6 у пациентов с различными типами переломов возвращается к норме примерно через 6 месяцев после травмы, что свидетельствует о его решающей роли в содействии заживлению тканей, остеогенной регенерации на ранней стадии повреждения костной ткани и может быть использовано в качестве раннего маркера заживления переломов [9]. Можно предполагать, что полиморфизм гена IL6-174G/G вносит существенный вклад в замедленную консолидацию переломов и может служить ранним диагностическим маркером в прогнозировании данного осложнения.

Таким образом, установление SNP цитокинов и их воздействия на концентрацию кодируемых белков расширяет понимание механизмов замедленной консолидации при переломах костей конечностей и, возможно, в будущем будет содействовать доклинической диагностике и своевременной профилактике нарушения репаративной регенерации.

Выводы

1. У пациентов с благоприятным течением переломов на 60-е сутки после травмы регистрируется повышение IL-1β и IL-6 в плазме крови.

2. Наличие генотипа -3953C/С гена IL1β и генотипа -174G/G гена IL6 способствует снижению содержания кодируемых белков (IL-1β, IL-6).

3. Наличие генотипа -174G/G гена IL6 ассоциировано с риском развития нарушения консолидации.


Библиографическая ссылка

Мироманов А.М., Гусев К.А., Старосельников А.Н., Миронова О.Б., Мироманова Н.А. ВЛИЯНИЕ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНОВ IL1Β-3953C>Т, IL6-174C>G НА СОДЕРЖАНИЕ IL-1Β И IL-6 У ПАЦИЕНТОВ С ЗАМЕДЛЕННОЙ КОНСОЛИДАЦИЕЙ ПЕРЕЛОМОВ ДЛИННЫХ КОСТЕЙ // Современные проблемы науки и образования. – 2023. – № 4. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=32712 (дата обращения: 13.04.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674