ISSN 2412-4036 (print)
ISSN 2713-1823 (online)

The role of cartilaginous glycoprotein-39 in patients with knee osteoarthritis with concomitant coronary heart disease, arterial hypertension and dyslipidemia of unclear genesis - a multidisciplinary problem

A.A. Ktsoeva

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «North Osetian state medical academy of the Ministry of Healthcare of Russia», Vladikavkaz
Objective. Тo study the role of cartilage glycoprotein-39 in patients with gonarthrosis in combination with cardiac ischemia, arterial hypertension and dyslipidemia, depending on inflammatory changes in joints, radiographic stage, severity of pain syndrome and degree of functional insufficiency of the joints. Material and methods. 110 patients with gonarthrosis in combination with cardiac ischemia, arterial hypertension and dyslipidemia were included in the study in the rheumatological department of NOSMA. Clinical parameters of gonarthrosis were evaluated and the concentration of cartilage glycoprotein-39, CRP, ESR and lipid spectrum was measured in serum. Results. A significant increase of cartilage glycoprotein-39 was revealed in all OA patients. The highest level of cartilage glycoprotein-39 was revealed in patients with radiographic stage III, especially if there was a reactive synovitis. There was significant correlation between the cartilage glycoprotein-39 and clinical parameters of gonarthrosis, CRP, ESR, cholesterol, CA. Conclusion. Our study of the level of cartilage glycoprotein-39, CRP, lipid spectrum indicated the presence of an inflammatory process, which is an important part of the pathogenesis of osteoarthritis and atherosclerosis.

Keywords

osteoarthritis
cartilage glycoprotein-39
CRP
blood lipid spectrum

ВВЕДЕНИЕ

Остеоартроз (OA) является самым распространенным заболеванием костно-мышечной системы у пациентов пожилого возраста. Значительное увеличение распространенности ОА обусловлено старением населения и пандемией ожирения, вследствие чего данная патология является серьезной проблемой здравоохранения во всех странах [1, 2]. По прогнозам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), к 2020 г. ОА будут страдать 71% населения в возрастной группе старше 70 лет.

В настоящее время ОА рассматривается как гетерогенная группа заболеваний различной этиологии, для которых характерны сходные прогрессирующие биологические, морфологические и клинические изменения, в частности, в хрящевой ткани, субхoндральной кости, синовиальной мембране, связках, капсуле и периартикулярных мышцах, приводящие к функциональной недостаточности суставов и дестабилизации комoрбидных состояний [3, 4].

За последние годы получены доказательства важнейшей роли воспаления в развитии и прогрессировании ОА, атеросклероза и их клинических проявлений [5, 6]. Воспалительные механизмы, которые принимают участие в патогенезе ОА и атеросклероза, повышают интерес к роли циркулирующих биомаркеров как новых факторов риска данных заболеваний [7]. К ним можно отнести хрящевой гликопротеин-39 (ХГП-39), который был открыт относительно недавно как провоспалительный белок, высвобождаемый активированными макрофагами, гладкомышечными клетками сосудов и нейтрофилами [8].

Иммуногистохимическиe исследования различных типов нормальных тканей человека показывают, что в клетках с высокой метаболической активностью (клетки всех зародышевых листков, опорно-двигательного аппаратa на ранних стадиях его развития) уровень ХГП-39 значительно увеличен [9], что говорит о связи данного провоспалительного белка с пролиферацией, дифференциацией и морфогенезом тканей.

ХГП-39 представляет собой высокоспецифичную белковую субстанцию, продуцируемую хондроцитами хрящевой ткани. В настоящее время ХГП-39 рассматривается как маркер активации хондроцитов и признак прогрессирующего ОА. Предполагается, что ХГП-39 активирует аутоиммунные процессы, связанные с артритом, так как антитела к нему обнаруживаются в крови пациентов с ревматоидным артритом и ОА [10]. Он тесно связан с уровнем интерлейкина-6, который может стимулировать синтез всех белков острой фазы воспаления: С-реактивного белка (СРБ), сывороточного амилоида А, фибриногена, α-химотрипсина, гаптоглобина [11, 12].

Таким образом, ХГП-39 связывают с воспалительными заболеваниями и процессами активной перестройки тканей.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В исследование было включено 110 больных ОА коленного сустава (68 женщин и 42 мужчины), находившихся на лечении в ревматологическом отделении КБ СОГМА в период с 2014 по 2016 г., подписавшие информированное согласие на участие в исследовании. Средний возраст пациентов составил 64,2±0,98 года, средняя длительность заболевания – 6,12±0,37 года. Диагноз ставился согласно диагностическим критериям Американской коллегии ревматологов (АКР, 1991). Диагноз ишемической болезни сердца (ИБС) устанавливался больным в соответствии с критериями ВОЗ (1979) и дополнениями Всесоюзного кардиологического научного центра (ВКНЦ, Москва, 1984). Диагноз артериальной гипертензии (АГ) выставлялся в соответствии с критериями ВОЗ/МОАГ (1999). Дислипидемия определялась по следующим критериям: уровень общего холестерина >5,0 ммоль/л; ЛПНП >3,0 ммоль/л; ЛПВП <1,0 ммоль/л; триглицеридов >1,7 ммоль/л. У 72 больных ОА наблюдались клинические и ультразвуковые признаки синовита.

Критериями включения больных с суставным синдромом в исследование являлись интенсивность боли в анализируемом (так называемом целевом) суставе ≥40 мм по визуальной аналоговой шкале (ВАШ), индекс массы тела ≤40 кг/м2, злокачественных новообразований и иных ревматических заболеваний (ревматоидного артрита, системной красной волчанки, реактивного артрита и др.).

Противопоказаниями для включения больных в исследование являлись IV рентгенологическая стадия ОА коленного сустава по Kellgren, неконтролируемая АГ, застойная сердечная недостаточность, церебральные инсульты, сахарный диабет I типа, язвенная болезнь желудка и/или двенадцатиперстной кишки в стадии обострения, наличие вторичного ОА.

Клинические параметры оценивались путем определения:

  • суммарного альгофункционального индекса Лекена (в баллах);
  • выраженности боли в суставах по ВАШ в покое и при ходьбе (в мм);
  • индексов WOMAC (Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index) боли, скованности, функции и суммарного глобального по ВАШ (в мм).

У всех пациентов оценивались клинические параметры ОА: тяжесть поражения суставов по альгофункцио­нальному индексу Лекена; сила болевого синдрома по ВАШ; оценка функциональной недостаточности суставов, скованности и болевого синдрома по шкале WOMAC. Данные, характеризующие эти показатели в зависимости от рентгенологической стадии ОА, представлены в табл. 1.

Кровь для исследования у всех обследованных больных и лиц контрольной группы брали в одно и то же время утром натощак в диапазоне времени 830–840 строго до лечения.

Исследование содержания ХГП-39 в сыворотке крови проводилось методом иммуноферментного анализа (ИФА). Принцип метода основан на проведении ИФА в микропланшетном формате (референсные значения в диапазоне 24–125 нг/мл). Исследование содержания СРБ проводили методом иммунотурбидиметрии (референсные значения в диапазоне 0,0–5,0 мг/л). Исследование уровней триглицеридов (референсные значения в диапазоне 0,4–2,3 ммоль/л), холестерина (ХС) (референсные значения в диапазоне 2,9–5,2 ммоль/л), липопротеидов низкой (ЛПНП) (референсные значения в диапазоне 0–3,4 ммоль/л) и высокой плотности (ЛПВП) (референсные значения в диапазоне 0–1,5 ммоль/л) выполняли с помощью ферментативного фотометрического теста. На основании полученных данных подсчитывался коэффициент атерогенности (КА) по формуле КА = (общий холестерин – ЛПВП) / ЛПВП.

Для статистической обработки полученных данных использовались программы Microsoft Excel 2007 и Statistica 10.0. С помощью стандартных методов вариационной статистики медико-биологического профиля рассчитывали следующие величины: среднюю арифметическую (М), ошибку средней арифметической (m). Все данные представлены в виде М±m. Для установления различия средних показателей в сравниваемых группах использовали t-критерий (критерий Стьюдента). Различия считались достоверными при вероятности ошибки р <0,05. Для оценки разницы непараметрических критериев применяли критерий Манна–Уитни. Для статистического установления зависимостей проводили корреляционные исследования по Пирсону, а для оценки статистической значимости различий относительных показателей – хи2 Пирсона. Коэффициент корреляции проверялся на статистическую достоверность. При оценке величины коэффициента корреляции r использовались общепринятые критерии: при r <0,4 связь слабая, при 0,6<r<0,8 – средняя степень связи и при r в диапазоне от 0,8 до 0,95 – сильная степень связи. С использованием прикладной программы KRelRisk 1.1 рассчитывался показатель относительного риска для изучаемого фактора.

РЕЗУЛЬТАТЫ

У всех больных определялся повышенный уровень ХГП-39 в сыворотке крови. Наиболее высокий уровень ХГП-39 обнаружен у больных с III рентгенологической стадией ОА, особенно в случае наличия реактивного синовита. У больных с I–II рентгенологической стадией отмечались меньшие уровни ХГП-39 в сравнении с пациентами с III рентгенологической стадией (рис.).

С целью выявления взаимосвязи между уровнем ХГП-39 и основными клинико-функциональными показателями больных ОА проведен корреляционный анализ. Выявлена прямая корреляционная зависимость между выраженностью клинических проявлений суставного синдрома при ОА и повышением уровня ХГП-39 в сыворотке крови. Отмечена достоверная корреляционная связь уровня ХГП-39 с WOMAC выраженности боли (r=0,768, p=0,000), WOMAC скованности (r=0,704, p=0,000), WOMAC функциональной недостаточности (r=0,763, p=0,000), глобальным WOMAC (r=0,805, p=0,000), ВАШ боли покоя (r=0,737, p=0,000) и ВАШ боли при ходьбе (r=0,712, p=0,000). Наиболее тесная связь установлена между индексом Лекена и ХГП-39 (r=0,888; p=0,000).

В табл. 2 представлены результаты липидного спектра пациентов с ОА в сочетании с ИБС, АГ.

В табл. 3 представлены средние значения уровней ХГП-39, СРБ, СОЭ, ХС и КА у больных с различными рентгенологическими стадиями ОА.

Установлено достоверное повышение концентрации СРБ в сыворотке крови пациентов со II и III стадиями ОА по сравнению с больными в I стадии заболевания. Также у пациентов со II и III стадиями ОА отмечено повышение уровней СОЭ, ХС и КА. Следует отметить отсутствие достоверного увеличения уровней СОЭ и КА у больных со II стадией гонартроза, протекающего без явлений синовита.

Для выявления взаимосвязи мeжду уровнями ХГП-39 с другими изученными показателями был проведен корреляционный анализ. Отмечена достоверная корреляционная связь содержания ХГП-39 с уровнями СРБ (r=0,8949, p=0,000), СОЭ (r=0,6925, p=0,000), ХС (r=0,8970, p=0,000) и КА (r=0,8269, p=0,000). При увеличении данных показателей, увеличивалась и концентрация ХГП-39 в сыворотке крови, что свидетельствует о прямой корреляционной зависимости.

ОБСУЖДЕНИЕ

Повышение концентрации ХГП-39 в крови связывают с воспалительными заболеваниями и процессами активной перестройки ткани, такими как солидные опухоли, астма, ревматоидный артрит, остеоартрит и атеросклероз. Как правило, повышенная концентрация ХГП-39 указывает на плохой прогноз заболевания [13, 14]. Наиболее тщательно была исследована корреляция повышенной концентрации ХГП-39 с сердечно-сосудистыми заболеваниями [15]. Обобщая эти данные, можно утверждать, что ХГП-39 является весьма перспективным прогностическим маркером для широкого спектра заболеваний.

В одном из исследований проводилось изучение уровня ХГП-39 как маркера воспаления в качестве прогностического фактора смертельных исходов у пациентов от ССЗ. Исследование носило характер популяционного и проводилось с целью оценки риска смертельных исходов от ССЗ у людей старше 50 лет. Репрезентативную выборку составили 369 человек в возрасте от 50 до 89 лет, у которых провели развернутый лабораторный скрининг, включающий общий и биохимический анализы крови, общий анализ мочи, липидный спектр, определение высокочувствительного СРБ, натрийуретического пептида и креатинина, а также ХГП-39. Медиана периода наблюдения составила 5 (0,17–5,28) лет. Было установлено, что у пациентов с повышенным уровнем ХГП-39 без сахарного диабета и ССЗ на момент начала исследования относительный риск исходов, в том числе и от ССЗ, составил 1,57 (95% ДИ 1,12–2,23, р=0,009). Выполненный в данном исследовании анализ подтверждает, что ХГП-39 является независимым предиктором смертности и неблагоприятным прогностическим фактором в популяции людей старше 50 лет [16].

Мы показали, что при ОА с преимущественным поражением коленных суставов отмечается повышение уровня продукта деградации хряща – ХГП-39. Содержание ХГП-39 в сыворотке у пациентов с III рентгенологической стадией ОА было достоверно выше, чем у больных с I–II стадией. Наиболее высокий уровень ХГП-39 у больных ОА ассоциируется с наличием синовита.

Корреляционный анализ между содержанием ХГП-39 и основными клиническими параметрами гонартроза, такими как ВАШ боли покоя и при ходьбе, индекс Лекена и глобальный WOMAC, позволяет высказать предположение, что уровень ХГП-39 может отражать степень тяжести течения ОА.

Также в нашей работе выявлена прямая корреляционная связь между содeржанием ХГП-39 и уровнями СОЭ, СРБ, ХС и КА. Наиболее выраженная зависимость установлена между СРБ, ХС и ХГП-39, что, скорее всего, отражает наличие воспалительного процесса, являющегося неотъемлемым компонентом патогенеза атеросклероза и ОА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Динамика изменений уровня ХГП-39 у больных ОА различных стадий с наличием и отсутствием синовита указывает на взаимосвязь воспаления и деструкции хрящевой ткани с этим параметром, что позволяет предложить его в качестве маркера активности заболевания. С другой стороны, известна роль воспаления в развитии и прогрессировании атеросклероза. В группе обследованных больных обнаруженные взаимосвязи уровня ХГП-39 с СРБ и показателями липидного спектра могут свидетельствовать об участии этого белка в атеросклеротическом процессе.

Повышение концентрации ХГП-39 можно расценивать как результат катаболических процессов в сердечно-сосудистой системе и опорно-двигательном аппарате. Возраст больных, участвовавших в исследовании, выявленная коморбидность, позволяют высказать предположение о том, что эти заболевания имеют определенные общие патогенетические механизмы, которые способны индуцировать прогрессирование как сердечно-сосудистой, так и суставной патологии.

References

  • Алексеева Л.И., Зайцевa Е.М. Перспективные направления терапии остеоартроза // Научно-практическая ревматология. 2014;3:247-50. [Alekseeva L.I., Zaitseva E.M. Perspective directions of osteoarthritis therapy. Nauchno-prakticheskaya revmatologiya. 2014;3:247-50. DOI: http://dx.doi.org/10.14412/1995-4484-2014-247-250]
  • Балабанова Р.М., Эрдeс 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;3:10-2. [Balabanova R.M., Erdes SH.F. The prevalence of rheumatic diseases in the XIII class of ICD-10 in the population of the adult population of the Russian Federation for 2000-2010. Nauchno-prakticheskaya revmatologiya. 2012;3:10-12. DOI: http://dx.doi.org/10.14412/1995-4484-2012-702]
  • Дубиков А.И., Кабалык М.А., Корецкая Т.Ю. Микрoкристаллический стресс в патогенезe остеоартрозa. Терапевтический архив. 2016;88(5):32-6. [Dubikov A.I., Kabalyk M.A., Koretskaya T.Yu. Microcrystalline stress in the pathogenesis of osteoarthritis. Terapevticheskij arkhiv. 2016;88(5):32-6. DOI: 10.17116/terarkh201688532-36]
  • Кабалык М.А. Физические свойствa и особенности организации суставного хрящa при остеоартрозe. Дневник казанской медицинской школы. 2016;4(14):40-3. [Kabalyk M.A. The physical properties and characteristics of the articular cartilage organization in osteoarthritis. Diary of Kazan Medical School. 2016;4(14):40-3]
  • Кабалык М.А. Особенности ремоделирования субхондральной кости при остеоартрозe с коморбидностью. Вестник современной клинической медицины. 2016;9(4):27-32. [Kabalyk M.A. Special features of remodeling of the subchondral bone in osteoarthritis with comorbidity. The Bulletin of Contemporary Clinical Medicine. 2016; 9(4):27-32. DOI: 10.20969/VSKM.2016.9(4).27-32]
  • Rаthcke C.N., Vestergaard H. YKL-40 – an emerging biomarker in cardiovascular disease and diabetes. Cardiovasc. Diabetоl. 2009;8:61.
  • Gratchev A., Schmuttermaier C., Mamidi S., Gooi L., Goerdt S., Kzhyshkowska J. Expression of osteoarthritis marker YKL-39 is stimulated by transforming growth factor beta (TGF-beta) and IL-4 in differentiating macro-phages. Biomark. Insights. 2008;3:39-44.
  • Kucur M., Isman F.K., Karadag B., Vural V.A., Tavsanoglu S. Serum YKL-40 levеls in patients with coronary artery disease. Coronary Artery Dis. 2007;18(5):391-6. doi: 10.1097/MCA.0b013e328241d991
  • Letuve S., Kоzhich A., Аrouche N., Grandsaigne M., Reed J., Dombret M.C., Kiener P.A., Aubier M., Coyle A.J., Pretolani M. YKL-40 is elevated in patients with chronic obstructive pulmonary disease and activates alveolar macrophages. J. Immunol. 2008;181(7):5167-73. DOI: 10.1371/journal.pone.0024177 Sep 11, 2014
  • Hartl D., Lee C.G., Da Silva C.A., Chupp G.L., Elias J.A. Novel biomarkers in asthma: chemokines and chitinase-like proteins. Curr. Opin. Allergy Clin. Immunol. 2009;9(1):60-6.
  • Thоmsen S.B., Rathcke C.N., Zerahn B., Vestergaard H. Increased levels of the calcification marker matrix Glа Protein and the inflammatory markers YKL-40 and CRP in patients with type 2 diаbetes and ischemic heart diseasе. Cardiоvasc. Diabetol. 2010;9:86.
  • Zheng J.L, Lu L., Hu J., Zhang R.Y., Zhang Q., Chen Q.J., Shen W.F. Increased serum YKL-40 and C-reactive protein levels are associated with angiographic lesion progression in patients with coronаry artery disease. Atherosclerоsis. 2010;210(2):590-5.
  • Kzhyshkowska J., Gratchev A., Goerdt S. Human chitinases and chitinase-like proteins as indicators for inflammation and cancer. Biomark. Insights. 2007;2:128-46.
  • Michelsen A.E., Rаthcke C.N., Skjellаnd M., Holm S., Ranheim T., Krohg-Sørensen K., Klingvall M.F., Brosstad F., Oie E., Vestergaard H., Aukrust P., Halvorsen B. Increased YKL-40 expression in patients with carotid atherosclerosis. Аtherosclerоsis. 2010;211(2):589-95.
  • Johansen J.S., Schultz N.A., Jensen B.V. Plasma YKL-40: a potential new cancer biomarker? // Future. Oncol. 2009. Vol. 5. № 7. -P. 1065–1082.
  • Rаthcke C.N., Raymond I., Kistоrp C., Hildebrandt P., Faber J., Vestergaard H. Low grade inflammation as measured by levels of YKL-40: association with an increased overall cardiovascular mortality rate in an elderly population. Int. J. Cardiol. 2010;143(1):35-42.
  • About the Authors

    Alina A. Ktzoeva, head of the receiving Department of SOGMA clinical hospital. Address: 362027, RSO-Alania, Vladikavkaz, 11 Titova Str. Tel. +78672280876. Е-mail: Kcoeva.alina.85@mail.ru

    Similar Articles

    By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.