Diagnosticul de laborator al osteoartritei

În majoritatea cazurilor, pacienții cu osteoartrită nu prezintă modificări ale analizelor de sânge și urină, cu excepția cazurilor de sinovită cu revărsat semnificativ, când poate apărea o creștere a VSH-ului, hipergamaglobulinemie, o creștere a nivelului indicatorilor de fază acută - CRP, fibrinogen etc. La examinarea lichidului sinovial, nu se evidențiază diferențe semnificative față de indicatorii normali.

În ultimii ani, s-a desfășurat o căutare intensivă a posibililor markeri biologici (MO) ai degradării și reparării țesuturilor articulare (în principal cartilaj și os). MO ar trebui să reflecte aceste schimbări dinamice, să servească drept predictori ai prognosticului osteoartrozei și markeri ai eficacității tratamentului patogenetic. Descoperirea unui studiu nou și mai aprofundat al markerilor biologici cunoscuți va permite o mai bună înțelegere a mecanismelor patogenezei osteoartrozei. Cu toate acestea, sarcina principală a utilizării markerilor biologici ai metabolismului cartilajului este de a evalua proprietățile condroprotectoare ale medicamentelor și de a monitoriza tratamentul cu medicamente aparținând grupei DMO DA - „modificatoare de boală”.

În osteoartrita, modificările patologice apar în principal în cartilajul articular, precum și în osul subcondral, membrana sinovială și alte țesuturi moi ale articulației. Deoarece capacitatea noastră de a examina direct aceste structuri este limitată, cele mai importante surse pentru colectarea markerilor biologici sunt sângele, urina și lichidul sinovial.

Testarea urinei este cea mai preferabilă, deoarece nu implică proceduri invazive. În opinia noastră, materialul ideal pentru testare este urina zilnică. Analiza porțiunii de urină de dimineață ar fi mai potrivită, dar posibilitatea utilizării acesteia se bazează doar pe faptul că acest tip de analiză este utilizat pentru a determina markerii biologici ai metabolismului osos în osteoporoză: se știe că markerii biologici sunt supuși ritmurilor circadiene, iar concentrația maximă a markerilor biologici ai metabolismului osos apare noaptea. În prezent, nu există informații în literatura de specialitate despre ritmurile circadiene ale markerilor biologici ai țesuturilor moi, cartilajului, astfel încât decizia finală privind alegerea unui test de urină adecvat va fi luată după efectuarea studiilor adecvate.

Analizele de sânge sunt teste clinice de rutină. Unii markeri biologici sunt deja determinați în sânge, cum ar fi indicii de fază acută, în timp ce alții ar putea fi incluși în lista standard de teste biochimice în viitorul apropiat. Pentru fiecare marker biologic, este necesar să se specifice în ce componentă a sângelui ar trebui determinat - plasmă sau ser. Rezultatele cercetărilor indică faptul că concentrația markerilor biologici din plasma sanguină diferă semnificativ de cea din ser. Markerii biologici sunt de obicei determinați în serul sanguin. Conform lui V. Rayan și colab. (1998), concentrațiile markerilor biologici din sângele prelevat dintr-o venă din apropierea articulației afectate și dintr-o venă mai îndepărtată sunt diferite. Aceste date indică necesitatea standardizării prelevării de sânge pentru studierea markerilor biologici.

Conform lui LJ Attencia și colab. (1989), cartilajul articulațiilor sinoviale ale unui adult reprezintă doar 10% din masa totală a cartilajului hialin din organism, inclusiv discurile intervertebrale. Astfel, determinarea markerilor biologici în sânge și urină reflectă metabolismul sistemic mai degrabă decât modificările locale ale articulației afectate de osteoartroză. Lichidul sinovial este cel mai aproape de focarul patologic în osteoartroză și probabil reflectă cel mai precis procesele care au loc în articulația afectată. Concentrația markerilor biologici în lichidul sinovial poate fi semnificativ mai mare decât în sânge, ceea ce înseamnă că este mai ușor de determinat. Exemplele includ epitopul 846 al agrecanului - în lichidul sinovial este de 40 de ori mai mult decât în serul sanguin, proteinele matricei oligomerice a cartilajului (COMP) - de 10 ori mai mult decât în serul sanguin. Produșii de degradare din lichidul sinovial reflectă mai precis procesele catabolice din cartilajul articular. Drenajul moleculelor din lichidul sinovial prin sistemul limfatic local poate duce la o scădere a dimensiunii acestora și chiar la distrugerea lor.

În ciuda caracterului invaziv al tehnicii de colectare a lichidului sinovial, asociată cu o serie de posibile complicații, valoarea determinării markerilor biologici în cadrul acesteia este evidentă. Pentru a evita problemele cu așa-numita articulație uscată, se pot injecta 20 ml de soluție izotonică de NaCl în articulație imediat înainte de colectarea lichidului. Imediat după injectarea soluției izotonice, pacientul trebuie să flexeze și să extindă membrul în articulație de 10 ori, urmată de aspirarea rapidă a lichidului sinovial diluat. Conform EM-JA Thonar (2000), o astfel de diluare a sinoviei afectează metabolismul în cartilajul articular. Cu toate acestea, rezultatele studiului realizat de FC Robion și colab. (2001) indică faptul că lavajul repetat al articulațiilor sinoviale ecvine nu provoacă modificări semnificative ale metabolismului cartilajului. Aceste date necesită cu siguranță confirmare. Prin urmare, pentru fiecare marker biologic, efectul lavajului articular asupra modificărilor concentrației acestuia trebuie determinat în stadiul studiilor preclinice la animale.

Următorul punct important este determinarea timpului de înjumătățire plasmatică în lichidul sinovial și sânge pentru fiecare marker biologic. Fără astfel de date, interpretarea rezultatelor testelor va fi dificilă. De obicei, timpul de înjumătățire plasmatică al substanțelor biologic active în sânge este mai scurt decât în alte medii lichide, datorită eliminării eficiente prin ficat și rinichi. Astfel, pentru fiecare marker biologic, este necesar să se determine și calea de eliminare. Astfel, N-propeptida colagenului de tip III este excretată de ficat prin endocitoză mediată de receptori, iar fragmentele de colagen neiglicozilate sunt excretate în principal prin urină, la fel ca și osteocalcina. Există receptori pentru glicozaminoglicani pe celulele endoteliale ale sinusurilor lobulilor hepatici, astfel încât acidul hialuronic și proteoglicanii sunt eliminați de ficat. Timpul de înjumătățire plasmatică al acidului hialuronic în sânge este de 2-5 minute. Prezența sinovitei poate accelera eliminarea markerilor biologici din articulații, deși un studiu efectuat pe iepuri nu a constatat diferențe semnificative în clearance-ul proteoglicanilor cu sau fără sinovită. Prin urmare, trebuie investigat efectul inflamației asupra modificărilor concentrației markerilor biologici din fluidele corporale.

Rinichii filtrează selectiv markerii biologici. Astfel, glicozaminoglicanii, care poartă o sarcină negativă mare, pot să nu pătrundă în membrana bazală renală, în timp ce glicozaminoglicanii precum condroitina-6-sulfatul și condroitina-4-sulfatul sunt detectați în urină.

Pe lângă patologie (în special osteoartrita), o serie de factori pot influența concentrația markerilor biologici în fluidele corpului:

1. Ritmurile circadiene au fost studiate doar pentru un număr mic de markeri biologici. Aceștia au fost studiați pentru markerii metabolismului osos. Astfel, concentrația maximă de osteocalcină apare noaptea, iar cea a legăturilor încrucișate de colagen dimineața - la ora 8. În artrita reumatoidă, activitatea maximă a IL-6 apare tot noaptea (în jurul orei 2) și mai devreme decât cea a osteocalcinei. Aceste date prezintă un anumit interes în legătură cu participarea IL-6 la inflamația și fiziologia țesutului osos. TNF-α, dimpotrivă, nu are ritmuri circadiene. Cu toate acestea, receptorii acestei citokine le pot respecta.
2. Peristaltismul. Acidul hialuronic este sintetizat de celulele sinoviale (precum și de multe alte celule) și este un potențial marker al sinovitei în osteoartrita și artrita reumatoidă. Cu toate acestea, cea mai mare concentrație de hialuronat se găsește în sistemul limfatic intestinal. Nu este surprinzător faptul că concentrația de acid hialuronic circulant poate crește după masă. Prin urmare, recoltarea de sânge pentru determinarea markerilor biologici trebuie efectuată pe stomacul gol sau la 3 ore după masă. Iar efectul peristaltismului asupra nivelului markerilor biologici din sânge necesită studii.
3. Activitatea fizică dimineața, după somn, duce la o creștere a concentrației de acid hialuronic în sânge, MMP-3 și epitop al sulfatului de keratan la persoanele sănătoase. Activitatea fizică poate modifica concentrația unor markeri atât în lichidul sinovial, cât și în serul sanguin. O astfel de creștere este mai pronunțată la pacienții cu poliartrită reumatoidă, mai mult, concentrația markerilor biologici se corelează cu starea clinică a acestor pacienți.
4. Boli hepatice și renale. Ciroza hepatică provoacă o creștere semnificativă a nivelului seric de acid hialuronic și probabil afectează eliminarea proteoglicanilor. Se știe că bolile renale afectează concentrațiile de osteocalcină. Această problemă necesită, de asemenea, studii mai aprofundate.
5. Vârstă și sex. În timpul creșterii, activitatea celulelor cartilajelor de creștere crește, ceea ce este însoțit de o creștere a concentrației markerilor biologici scheletici în serul sanguin. Un exemplu este creșterea concentrației fragmentelor de agrecan și a colagenului de tip II în sângele periferic și urina animalelor în creștere. Astfel, interpretarea analizelor markerilor biologici la copii și adolescenți cu boli musculo-scheletice este dificilă. Pentru mulți markeri biologici, s-a constatat o creștere a concentrației odată cu înaintarea în vârstă. La bărbați, concentrația markerilor biologici depășește semnificativ cea a femeilor în țesutul cartilajului și osos. În plus, la femeile aflate în perioadele de menopauză și postmenopauză, se pot aștepta modificări ale concentrației markerilor biologici ai metabolismului cartilajului, similar cu ceea ce se observă în țesutul osos.
6. Procedurile chirurgicale pot afecta, de asemenea, nivelurile markerilor biologici, iar acest efect poate dura câteva săptămâni.

Conceptul de markeri biologici ai osteoartrozei se bazează pe presupunerea că aceștia reflectă anumite aspecte ale proceselor metabolice din țesuturile articulare. Cu toate acestea, relația dintre concentrațiile markerilor biologici din fluidele organismului și metabolismul cartilajului, țesutului sinovial și al altor țesuturi s-a dovedit a fi foarte complexă.

De exemplu, concentrația markerilor degradării ECM a cartilajului articular în lichidul sinovial poate depinde nu numai de gradul de degradare a matricei în sine, ci și de alți factori, cum ar fi gradul de eliminare a fragmentelor moleculare din sinovia, menționat deja mai sus, precum și de cantitatea de țesut cartilaginos rămas în articulație.

În ciuda celor menționate mai sus, concentrația markerilor biologici din lichidul sinovial se corelează în general cu metabolismul moleculelor ECM ale cartilajului articular. De exemplu, modificările concentrației fragmentelor de agrecan, epitopului 846, COMB și C-propeptidei colagenului II în lichidul sinovial după leziuni articulare și în timpul dezvoltării osteoartrozei sunt în concordanță cu modificările intensității metabolismului agrecanului, COMB și colagenului II în modelele experimentale de osteoartroză la animale/și in vivo și în cartilajul articular al pacienților cu osteoartroză/și in vitro.

Identificarea surselor specifice de fragmente moleculare este un proces complex. Eliberarea crescută a fragmentelor moleculare poate apărea atât din cauza unei creșteri generale a proceselor de degradare care nu sunt compensate de procesele sintetice, cât și din cauza degradării crescute cu o creștere simultană a intensității sintezei acelorași molecule ECM; în acest ultim caz, concentrația moleculelor ECM nu se modifică. Prin urmare, este necesar să se caute markeri specifici pentru degradare și sinteză. Un exemplu pentru prima variantă sunt fragmentele de agrecan, iar pentru cea de-a doua este C-propeptida colagenului 11.

Chiar dacă un marker biologic este asociat cu un aspect specific al metabolismului, este necesar să se ia în considerare caracteristicile specifice ale acestui proces. De exemplu, fragmentele identificate se pot forma ca urmare a degradării unei molecule sintetizate de novo care nu s-a integrat încă în ECM funcțională, a unei molecule care tocmai a fost integrată în ECM și, în final, a unei molecule ECM permanente care este o parte funcțională importantă a matricei mature. O altă problemă este definirea zonei matriceale specifice (matricea pericelulară, teritorială și interteritorială) care a servit drept sursă de markeri biologici detectați în lichidul sinovial, sânge sau urină. Studiile in vitro indică faptul că intensitatea metabolismului în zonele individuale ale ECM-ului cartilajului articular poate fi diferită. Studiul anumitor epitopi asociați cu sulfarea sulfatului de condroitină poate ajuta la identificarea populației de molecule de agrecan sintetizate de novo.

Se poate presupune că apariția fragmentelor de molecule prezente în mod normal în ECM-ul cartilajului în lichidul sinovial este asociată cu metabolismul matricei cartilajului. Cu toate acestea, acest lucru nu este întotdeauna cazul, deoarece depinde de o serie de factori, în special de cât de mult depășește concentrația unei anumite molecule în cartilajul articular concentrația din alte țesuturi articulare și cât de mult depășește intensitatea metabolismului său în cartilaj pe cea din alte țesuturi articulare. Astfel, masa totală de agrecan din cartilajul articular depășește semnificativ cea din, de exemplu, meniscul articulației genunchiului, în timp ce masa totală de COMB din menisc nu este practic diferită de cea din cartilajul articular. Atât condrocitele, cât și sinovocitele produc stromelizină-1, dar numărul total de celule din membrana sinovială depășește numărul total de celule din cartilaj, astfel încât o parte semnificativă a stromelizinei-1 găsite în lichidul sinovial este cel mai probabil de origine sinovială. Astfel, identificarea sursei specifice de markeri biologici este extrem de dificilă și adesea imposibilă.

Atunci când se studiază markerii biologici din serul sanguin și urină, se pune problema determinării posibilei sale surse extraarticulare. În plus, în cazul leziunilor monoarticulare, markerii biologici secretați de articulația afectată se pot amesteca cu markerii secretați de articulațiile intacte, inclusiv cele contralaterale. Cartilajul articular cuprinde mai puțin de 10% din masa totală a cartilajului hialin din organism. Astfel, determinarea markerilor biologici din sânge și urină poate fi justificată mai degrabă în cazul bolilor poliarticulare sau sistemice (în raport cu osteoartroza - în osteoartroza generalizată).

Cerințele pentru markerii biologici depind de utilizarea lor ca test diagnostic, prognostic sau evaluativ. De exemplu, un test diagnostic determină diferențele dintre persoanele sănătoase și pacienții cu osteoartrită, ceea ce se exprimă în termeni de sensibilitate și specificitate a testului. Un test prognostic identifică indivizii dintr-o cohortă care sunt cel mai predispuși la o progresie rapidă a bolii. În cele din urmă, un test evaluativ se bazează pe capacitatea markerului de a monitoriza schimbările în timp la un anumit pacient. În plus, markerii biologici pot fi utilizați pentru a determina sensibilitatea pacienților la un anumit medicament.

Inițial, s-a presupus că markerii biologici ar putea servi drept teste diagnostice care ar ajuta la distingerea unei articulații afectate de osteoartroză de una intactă, precum și la efectuarea diagnosticului diferențial cu alte afecțiuni articulare. Astfel, determinarea concentrației de keratan sulfat în serul sanguin a fost considerată un test diagnostic pentru osteoartroza generalizată. Cu toate acestea, studiile ulterioare au arătat că acest marker biologic poate reflecta degradarea proteoglicanilor cartilajului doar în anumite situații. S-a dovedit că concentrațiile markerilor biologici din serul sanguin depind de vârsta și sexul persoanei examinate.

Markeri biologici presupuși ai metabolismului țesutului articular în lichidul sinovial și serul sanguin la pacienții cu osteoartrită

Marker biologic	Proces	În lichidul sinovial (legături)	În serul sanguin (legături)
1. Cartilaj
Aggrecan
Fragmente de proteine centrale	Degradarea agrecanului	Lohmander LS. și colab., 1989; 1993	Thonar EJMA şi colab., 1985; Campion GV şi colab., 1989; MehrabanF. şi colab., 1991; Spector TD şi colab., 1992; Lohmander LS., Thonar EJ-MA, 1994; Poole AR și colab., 1994) t (Poole AR și colab., 1994)
Epitopi proteici de bază (neoepitopi specifici zonei de clivaj)	Degradarea agrecanului	Sandy JD şi colab., 1992; LohmanderLS. şi colab., 1993; LarkM.W. et al., 1997
Epitopi ai sulfaților keratonici	Degradarea agrecanului	Campion GV și colab., 1989; Belcher C și colab., 1997
Epitopi ai sulfaților de condroitină (846, ЗВЗ, 7D4 și DR.)	Sinteza/degradarea agrecanului	Poole AR şi colab., 1994; HazellP.K. şi colab., 1995; Slater RR Jr. şi colab., 1995; Plaas AHK şi colab., 1997; 1998; Lohmander LS. et al., 1998
Raportul dintre sulfații de condroitină-6 și condroitină-4	Sinteza/degradarea agrecanului	Shinme iM. și colab., 1993
Proteoglicani mici	Degradarea proteoglicanilor mici	Witsch-Prehm P. și colab., 1992
Proteinele matriceale ale cartilajului
HOMP	Degradarea HOMP	Saxne T., Heinegerd D., 1992"; LohmanderLS. și colab., 1994; Petersson IF și colab., 1997	Sharif M. și colab., 1995
Colagenul cartilajului
C-propeptidă a colagenului de tip II	Sinteza colagenului II	ShinmeiM. şi colab., 1993; YoshiharaY. şi colab., 1995; LohmanderLS. et al., 1996
Fragmente ale lanțului alfa al colagenului de tip II	Degradarea colagenului II	Hollander AP şi colab., 1994; Billinghurst RC şi colab., 1997; AtleyLM. et al., 1998
MMP-uri și inhibitorii acestora	Sinteză și secreție	Din sinovia sau din cartilajul articular?
II. Meniscuri
HOMP	Degradarea HOMP	Din cartilajul articular, menisc sau sinoviu?
Proteoglicani mici	Degradarea proteoglicanilor mici
III. Membrana sinovială
Acid hialuronic	Sinteza acidului hialuronic		Goldberg RL și colab., 1991; Hedin P.-J. și colab., 1991; Sharif M. și colab., 1995
MMP-uri și inhibitorii acestora
Stromelizină (MMP-3)	Sinteza și secreția MMP-3	Lohmaner LS și colab., 1993	ZuckerS. şi colab., 1994; YoshiharaY. şi colab., 1995
Colagenază interstițială (MMP-1)	Sinteza și secreția MMP-1	Clark IM și colab., 1993; LohmanderLS și colab., 1993	Manicourt DH și colab., 1994
TIMP	Sinteza și secreția de TIMP	Lohmander LS. şi colab., 1993; Manicourt DH și colab., 1994	Yoshihara Y. și colab., 1995
N-propeptidă de colagen de tip III	Sinteza/degradarea colagenului III	Sharif M. și colab., 1996	Sharif M. și colab., 1996

O serie de studii au demonstrat diferențe în concentrațiile fragmentelor de agrecan, HOMP și MMP și ale inhibitorilor acestora în lichidul articular al articulațiilor genunchiului la voluntari sănătoși, pacienți cu poliartrită reumatoidă, artrită reactivă sau osteoartroză. În ciuda faptului că autorii demonstrează diferențe semnificative în concentrațiile medii ale markerilor biologici, interpretarea datelor este dificilă, deoarece analiza comparativă a fost de profil și retrospectivă. Proprietățile prognostice ale acestor teste trebuie confirmate în studii prospective.

Markerii biologici pot fi utilizați pentru a evalua severitatea bolii sau stadializarea procesului patologic. În cazul osteoartrozei, severitatea bolii și stadiile acesteia sunt evaluate în funcție de rezultatele examinărilor cu raze X, artroscopie, precum și de severitatea sindromului dureros, limitarea funcției articulațiilor afectate și capacitatea funcțională a pacientului. L. Dahlberg și colab. (1992) și T. Saxne și D. Heinegard (1992) au propus utilizarea unor markeri moleculari ai metabolismului cartilajului articular pentru caracterizarea suplimentară a stadiilor osteoartrozei. Cu toate acestea, sunt necesare cercetări suplimentare în această direcție pentru a introduce astfel de markeri biologici în practica medicală.

Există rapoarte privind posibila utilizare a markerilor biologici ca teste prognostice. De exemplu, s-a demonstrat că concentrația de acid hialuronic (dar nu și de keratan sulfat) în serul pacienților cu osteoartrită a genunchiului la începutul studiului indică progresia gonartrozei pe parcursul a 5 ani de observație. În aceeași populație de pacienți, s-a demonstrat că un conținut crescut de COMB în serul pacienților cu gonartroză în primul an de la începerea studiului a fost asociat cu progresia radiografică pe parcursul a 5 ani de observație. Studiile markerilor biologici la pacienții cu poliartrită reumatoidă au arătat că concentrația de COMB, epitopul 846, condroitin sulfat, în ser este asociată cu o progresie mai rapidă a bolii. Aceste rezultate, obținute în grupuri mici de pacienți, adesea nu demonstrează puterea relației dintre nivelul markerilor biologici și progresia bolii, adică sunt necesare studii suplimentare, prospective și pe cohorte mai mari de pacienți.

TD Spector și colab. (1997) au constatat o ușoară creștere a CRP seric la pacienții cu osteoartrită incipientă și au raportat că CRP poate fi un predictor al progresiei osteoartritei. În acest caz, creșterea CRP reflectă procesele de afectare a țesutului articular și poate fi asociată cu o creștere a acidului hialuronic, ceea ce indică, de asemenea, progresia bolii. Este posibil ca membrana sinovială să fie responsabilă pentru cea mai mare parte a acidului hialuronic determinat în ser, ceea ce indică prezența unei sinovite ușoare. Concentrațiile crescute de stromelizină MMP în lichidul sinovial și serul pacienților cu osteoartrită și după leziuni articulare pot fi, de asemenea, asociate cu sinovită ușoară.

În cele din urmă, markerii biologici pot fi utilizați ca și criterii de eficacitate în studiile clinice ale medicamentelor, precum și pentru monitorizarea tratamentului patogenetic. Cu toate acestea, există două probleme interconectate: lipsa medicamentelor cu proprietăți dovedite de „modificare a structurii” sau de „modificare a bolii” se datorează în mare măsură lipsei unor markeri biologici fiabili și, invers, lipsa unor markeri specifici ai metabolismului țesuturilor articulare se datorează în mare măsură lipsei studiilor controlate ale medicamentelor din aceste grupuri.

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