Laboratoriumdiagnostiek van osteoartritis

In de meeste gevallen zijn de patiënten met artrose zijn geen veranderingen in het bloed en urine testen, behalve synovitis met significante effusie, de mogelijkheid om stijging optreedt van de ESR, hypergammaglobulinemie, verhoogde tarieven van de acute fase - CRP, fibrinogeen., Enz. In Studie gewrichtsvloeistof significant verschillend van normale indicatoren onthullen niet.

In de afgelopen jaren is een intensieve zoektocht naar mogelijke biologische markers (BM) voor de degeneratie en reparatie van gewrichtsweefsels (voornamelijk kraakbeen en bot) gaande. BM moet deze dynamische veranderingen weerspiegelen, dienen als voorspellers van de prognose van osteoartritis en markers van de effectiviteit van pathogenetische behandeling. De ontdekking van een nieuwe en meer diepgaande studie van bekende biologische markers zal ons toelaten de mechanismen van de pathogenese van osteoartritis beter te begrijpen. De belangrijkste taak van het gebruik van biologische markers van het kraakbeenmetabolisme is echter om de chondroprotectieve eigenschappen van geneesmiddelen te bepalen en de behandeling te controleren met geneesmiddelen die tot de DMO AD-groep behoren - "disease modifying".

Bij osteoartritis komen pathologische veranderingen voornamelijk voor in het gewrichtskraakbeen, maar ook in het subchondrale bot, het synoviale membraan en andere zachte weefsels van het gewricht. Omdat ons vermogen om deze structuren direct te onderzoeken beperkt is, zijn de belangrijkste bronnen voor de verzameling van biologische markers bloed, urine en synoviale vloeistof.

Urine-onderzoek heeft de meeste voorkeur, omdat het niet is geassocieerd met enige invasieve procedures. Naar onze mening is het ideale materiaal voor de studie dagelijkse urine. Analyse van ochtendurine monsters zou beter zijn, echter de mogelijkheid van het gebruik ervan alleen gebaseerd op het feit dat zo'n assay wordt gebruikt voor detectie van biologische merkers van botmetabolisme bij osteoporose: het is bekend dat de biologische markers zijn onder circadiane ritmes en de piekconcentratie van de biologische markers van botmetabolisme vertegenwoordigen nachtelijke uren. Tot op heden zijn er geen gepubliceerde informatie over de circadiane ritmes van de biologische zacht weefsel markers van het kraakbeen, zodat de uiteindelijke beslissing over de keuze van een adequate urine-analyse zal worden afgelegd na de studies.

De bloedtest verwijst naar routinematige klinische analyses. Sommige biologische markers in het bloed bepalen vandaag, bijvoorbeeld indicatoren van de acute fase, anderen, misschien in de nabije toekomst zullen worden opgenomen in de standaardlijst van biochemische testen. Voor elke biologische marker moet worden gespecificeerd in welke component van het bloed het moet worden bepaald - in plasma of serum. De resultaten van de onderzoeken geven aan dat de concentratie van biologische markers in bloedplasma significant verschilt van die in serum. Gewoonlijk worden biologische markers in serum bepaald. Volgens V. Rayan en co-auteurs (1998) is de concentratie van biologische markers in het bloed, afgenomen van een ader nabij het aangetaste gewricht en van een verder gelegen ader, anders. Deze gegevens wijzen op de noodzaak om bloedafname te standaardiseren voor de studie van biologische markers.

Ingediend LJ Attencia et al (1989), het kraakbeen van synoviale gewrichten volwassene is slechts 10% van het totale gewicht van de hyaline kraakbeen van het lichaam, waaronder de tussenwervelschijven. Aldus weerspiegelt de bepaling van biologische markers in het bloed en de urine een systemisch metabolisme in plaats van lokale veranderingen in het gewricht aangetast door osteoartritis. Gewrichtsvloeistof ligt het dichtst bij de pathologische focus bij osteoartritis en weerspiegelt waarschijnlijk het nauwkeurigst de processen die in het aangetaste gewricht voorkomen. De concentratie van biologische markers in de synoviale vloeistof kan aanzienlijk hoger zijn dan in het bloed en daarom is het gemakkelijker om te bepalen. Voorbeelden omvatten epitoop aggrecan 846 - in de synoviale vloeistof is 40 maal groter dan in het serum, kraakbeen oligomere matrixeiwit (Hombach) - 10 keer hoger dan in bloedserum. De afbraakproducten in de synoviale vloeistof reflecteren nauwkeuriger katabole processen in het gewrichtskraakbeen. Drainage van moleculen uit de synoviale vloeistof door het lokale lymfatische systeem kan leiden tot een afname van hun grootte en zelfs tot hun vernietiging.

Ondanks de invasiviteit van de techniek van samoviale vochtinname, gekoppeld aan een aantal mogelijke complicaties, is de waarde van het bepalen van biologische markers daarin duidelijk. Om problemen met het zogenaamde droge gewricht te voorkomen, vlak voordat de vloeistof in het gewricht wordt verwijderd, kunt u 20 ml isotone NaCl-oplossing invoeren. Onmiddellijk na de injectie van de isotone oplossing, moet de patiënt 10-voudige flexie-extensie van de ledemaat in de verbinding uitvoeren, gevolgd door snelle aspiratie van de verdunde synoviale vloeistof. Volgens EM-JA Thonar (2000) beïnvloedt een dergelijke verdunning van synovia het metabolisme in gewrichtskraakbeen. De resultaten van het onderzoek door FC Robion en co-auteurs (2001) geven echter aan dat herhaalde lavage van de kniegewrichten van het paard geen significante veranderingen in het kraakbeenmetabolisme veroorzaakt. Deze gegevens moeten uiteraard worden bevestigd. Daarom is het voor elke biologische marker in de preklinische onderzoeksfase bij dieren noodzakelijk om het effect van lavage van het gewricht op de verandering in de concentratie te bepalen.

Het volgende belangrijke punt is de bepaling voor elke biologische marker van halfwaardetijd in de synoviale vloeistof en in het bloed. Zonder dergelijke gegevens zal interpretatie van de testresultaten moeilijk zijn. Meestal is de halfwaardetijd van biologisch actieve stoffen in het bloed minder dan in andere vloeibare media, vanwege de effectieve klaring van de lever en de nieren. Dus is het voor elke biologische marker ook noodzakelijk om het pad van eliminatie te bepalen. Aldus N-propeptide van type III collageen uitgescheiden door de lever door receptor-gemedieerde endocytose, en niet geglycosyleerd collageen fragmenten verkregen hoofdzaak smochoytakzhe, kakosteokaltsin. De endotheelcellen van de sinussen van de hepatische lobules hebben receptoren voor glycosaminoglycanen, dus hyaluronzuur en proteoglycanen worden geëlimineerd door de lever. De halfwaardetijd van hyaluronzuur in het bloed is 2-5 minuten. De aanwezigheid van synovitis kan de klaring van biologische markers uit de gewrichten versnellen, hoewel de studie bij konijnen geen significante verschillen liet zien in de klaring van proteoglycanen in de aanwezigheid en afwezigheid van synovitis. Het is dus noodzakelijk om het effect van ontsteking op veranderingen in de concentratie van biologische markers in lichaamsvloeistoffen te onderzoeken.

Nieren filteren selectief biologische markers. Dus het glycosaminoglycaan die hoge negatieve lading kan binnendringen door het basale membraan van de nier, terwijl glycosaminoglycanen zoals chondroïtine-6-sulfaat en chondroïtine-4-sulfaat, worden bepaald in de urine.

Naast de pathologie (in het bijzonder osteoartrose), kan de concentratie van biologische markers in lichaamsvloeistoffen door een aantal factoren worden beïnvloed:

1. Circadiane ritmen zijn alleen bestudeerd voor een klein aantal biologische markers. Voor markers van botmetabolisme worden ze bestudeerd. Aldus osteocalcine piekconcentratie nachts en collageen verknopingen in de ochtend -. 8 h In reumatoïde artritis, IL-6 activiteitspiek tevens verantwoord nachtelijke uren (ongeveer 2 uur), en eerder dan osteocalcine. Deze gegevens zijn van enig belang in de betrokkenheid van IL-6 bij ontsteking en in de fysiologie van botweefsel. TNF heeft integendeel geen circadiaanse ritmes. De receptoren van dit cytokine kunnen echter daaraan ondergeschikt zijn.
2. Peristaltiek. Hyaluronzuur wordt gesynthetiseerd door synoviale cellen (evenals vele andere cellen) en is een potentiële marker van synovitis bij osteoartritis en reumatoïde artritis. De hoogste concentratie hyaluronzuur wordt echter gevonden in het lymfestelsel van de darm. Het is niet verrassend dat de concentratie van circulerend hyaluronzuur na het eten kan toenemen. Bloedafname voor het bepalen van biologische markers moet dus worden uitgevoerd op een lege maag of 3 uur na het eten. En de invloed van peristaltiek op het niveau van biologische markers in het bloed vereist studie.
3. Fysieke activiteit in de ochtend na de slaap leidt tot een toename van de concentratie van hyaluronzuur in het bloed, MMP-3 en het epitoop van keratan-sulfaat bij gezonde personen. Lichamelijke belasting kan de concentratie van sommige markers in zowel synoviale vloeistof als serum veranderen. Deze toename is meer uitgesproken bij patiënten met reumatoïde artritis, bovendien correleert de concentratie van biologische markers met de klinische toestand van deze patiënten.
4. Ziekten van de lever en nieren. Cirrose veroorzaakt een significante verhoging van het niveau van hyaluronzuur in het bloedserum en beïnvloedt waarschijnlijk de eliminatie van proteoglycanen. Het is bekend dat nierziekten de concentratie van osteocalcine beïnvloeden. Dit probleem vereist ook een diepere studie.
5. Leeftijd en geslacht. Tijdens de groei van het lichaam neemt de activiteit van de groeiplaatcellen toe, wat gepaard gaat met een toename van de concentratie van skeletale biologische markers in het bloedserum. Een voorbeeld is de toename in de concentratie van fragmenten van aggrecan en collageen type II in perifeer bloed en urine bij groeiende dieren. De interpretatie van analyses van biologische merkers bij kinderen en adolescenten met aandoeningen van het bewegingsapparaat is dus moeilijk. Voor veel biologische markers is een toename van de concentratie met veroudering gevonden. Bij mannen is de concentratie van biologische markers significant hoger dan die van vrouwen in het kraakbeen- en botweefsel. Bovendien kunnen vrouwen in de menopauzale en postmenopauzale perioden veranderingen in de concentratie van biologische markers van het metabolisme van kraakbeenweefsel verwachten op een manier vergelijkbaar met die waargenomen in botweefsel.
6. Chirurgische ingrepen kunnen ook het niveau van biologische markers beïnvloeden, bovendien kan dit effect enkele weken duren.

De basis van het concept van biologische markers van osteoartritis is de aanname dat ze bepaalde aspecten van metabole processen in de weefsels van de gewrichten weerspiegelen. De relatie tussen de concentraties van biologische markers in de vloeibare media van het lichaam en het metabolisme van kraakbeen-, synoviale en andere weefsels bleek echter zeer gecompliceerd.

Bijvoorbeeld, de concentratie van afbraak markers VCR gewrichtskraakbeen van synoviaal fluïdum niet alleen afhangt van de mate van afbraak van de matrix, maar ook van andere factoren zoals de mate van verwijdering van fragmenten van moleculen van het synovium, zoals hierboven vermeld, en het aantal kraakbeenweefsel achter in het gewricht.

Ondanks de bovenstaande feiten wordt de concentratie van biomarkers in gewrichtsvloeistof algemeen gecorreleerd met het metabolisme van ECM moleculen van gewrichtskraakbeen. Bijvoorbeeld het veranderen van de concentratie van aggrecan fragmenten epitoop 846, Hombach en C-propeptide van collageen II in de synoviale vloeistof na gewrichtstrauma en bij de ontwikkeling van osteoartritis overeenstemming met de stofwisseling veranderingen van aggrecan, Hombach en collageen II in experimentele modellen van osteoartritis bij dieren en / vivo en in het gewrichtskraakbeen van patiënten met artrose / en vitro.

Identificatie van specifieke bronnen van moleculaire fragmenten is een complex proces. Een toename van de mate van afgifte van fragmenten van moleculen kan zowel optreden als een resultaat van een algemene toename van de afbraakprocessen die niet worden gecompenseerd door synthetische processen of door verhoogde afbraak, terwijl tegelijkertijd de synthese van dezelfde ECM-moleculen wordt verhoogd; in het laatste geval verandert de concentratie van VKM-moleculen niet. Het is dus noodzakelijk om te zoeken naar markers die specifiek zijn voor degradatie en voor synthese. Voorbeelden van de eerstgenoemde kunnen fragmenten van aggrecan en het tweede - C-propeptide van collageen 11 zijn.

Zelfs als de biologische marker geassocieerd is met een bepaald aspect van het metabolisme, is het noodzakelijk om rekening te houden met de specifieke kenmerken van dit proces. Bijvoorbeeld kan de geïdentificeerde fragmenten gegenereerd als gevolg van verslechtering van de gesynthetiseerde de novo moleculen die nog geen tijd te integreren in de functionele ECM moleculen die zojuist in de videorecorder heeft opgebouwd en hebben tenslotte een constante ECM moleculen die een belangrijke functionele rol van rijpe matrix. Het probleem is ook de definitie van specifieke matrixzone (pericellulaire, territoriale en interterritoriale matrix), die diende als bron van biologische merkers gevonden in de synoviale vloeistof, bloed of urine. Studies in vitro tonen aan dat de stofwisseling in de afzonderlijke zones van gewrichtskraakbeen ECM verschillend kunnen zijn. De studie van enkele epitopen geassocieerd met de sulfatering van chondroïtinesulfaten kan helpen de populatie van de novo-gesynthetiseerde aggrecanmoleculen te identificeren .

Er kan worden verondersteld dat het optreden van fragmenten in de synoviale vloeistof van moleculen die normaliter in de ECM van het kraakbeen geassocieerd met het metabolisme van kraakbeenmatrix zijn. Dit is echter niet altijd het geval, omdat het afhankelijk van een aantal factoren, met name betreffende de concentratie van het molecuul in het gewrichtskraakbeen dan die in andere weefsels van het gewricht en de intensiteit van het metabolisme in het kraakbeen groter dan die in andere weefsels van het gewricht. Dus, het totale gewicht van aggrecan in het gewrichtskraakbeen significant hoger dan die van bijvoorbeeld de meniscus van de knie, het totale gewicht van Hombach in de meniscus niet verschilt van die van het gewrichtskraakbeen. En chondrocyten produceren en sinovitsity stromelysine-1, maar het totale aantal cellen in het synovium gaat dan, kraakbeen, zodat een aanzienlijk deel gedetecteerd in de synoviale vloeistof van stromelysine-1 waarschijnlijk synoviale oorsprong. De identificatie van een specifieke bron van biologische markers is dus buitengewoon complex en vaak onmogelijk.

In de studie van biologische markers in serum en urine, verschijnt het probleem van het bepalen van een mogelijke extra-articulaire bron. Bovendien kunnen, in geval van monoarticulaire schade, biologische markers die zijn toegewezen door het aangetaste gewricht worden vermengd met markers die worden toegewezen door intacte gewrichten, inclusief contralaterale. De samenstelling van gewrichtskraakbeen is minder dan 10% van de totale massa van het hyaliene kraakbeen van het lichaam. Aldus kan de bepaling van biologische markers in het bloed en urine worden gerechtvaardigd in polyarticulaire of systemische ziekten (voor osteoartrose, in gegeneraliseerde osteoartritis).

Vereisten voor biologische markers hangen af van het doel waarvoor ze worden gebruikt - als een diagnostische, prognostische of evaluatietest. Een diagnostische test identificeert bijvoorbeeld de verschillen tussen gezonde individuen en patiënten met osteoartritis, wat wordt uitgedrukt door het concept van gevoeligheid en specificiteit van de test. Een prognostische test onthult in het cohort van personen die het snelst zullen evolueren. Ten slotte is de evaluatietest gebaseerd op het vermogen van de marker om veranderingen in de tijd bij een individuele patiënt te volgen. Daarnaast kunnen biologische markers worden gebruikt om de gevoeligheid van patiënten voor een bepaald medicijn te bepalen.

Aanvankelijk werd verondersteld dat biologische markers kunnen dienen als diagnostische tests die kunnen helpen om het gewricht dat wordt aangetast door artrose van intact te onderscheiden, en om een differentiële diagnose te stellen met andere gewrichtsaandoeningen. Dus, de bepaling van serum keratan sulfaat concentratie werd beschouwd als een diagnostische test voor gegeneraliseerde osteoartritis. Uit latere studies is echter gebleken dat deze biologische marker in sommige situaties alleen de afbraak van kraakbeen-proteoglycanen kan weerspiegelen. Het bleek dat de concentratie van biologische markers in het serum afhangt van de leeftijd en het geslacht van het subject.

Vermeende biologische markers van het gezamenlijke weefselmetabolisme in synoviale vloeistof en serum van patiënten met artrose

Biologische marker	Het proces	In synoviale vloeistof (links)	Serum (links)
1. Mierikswortel
Aggrekan
Fragmenten van het kerneiwit	Aggrecan Degradatie	Lohmander LS. Et al., 1989; 1993	Thonar EJMA et al., 1985; Campion GV et al., 1989; MehrabanF. Et al., 1991; Spector TD et al., 1992; Lohmander LS., Thonar EJ-MA, 1994; PooleAR et al., 1994) (Poole AR et al., 1994)
Epitopen van het kerneiwit (specifieke neoepitopen van de splitsingszone)	Aggrecan Degradatie	Sandy JD et al., 1992; LohmanderLS. Et al., 1993; LarkM.W. Et al., 1997
Epitopen van keratansulfaten	Aggrecan Degradatie	Campion GV et al., 1989; Belcher С et al., 1997
Epitopen van chondroïtinesulfaat (846, ZVZ, 7D4 en DR.)	Synthese / afbraak van aggrecan	Poole AR et al., 1994; HazellP.K. Et al., 1995; Slater RR Jr. Et al., 1995; Plaas AHK et al., 1997; 1998; Lohmander LS. Et al., 1998
De verhouding chondroïtine-6- en chondroitine-4-sulfaten	Synthese / afbraak van aggrecan	Shinme iM. Et al .. 1993
Engelen van vlees	Degradatie van kleine proteoglycanen	Sandwiches-PrehmP. Et al., 1992
Kraakbeen matrix eiwitten
Hompo	Degradatie van HOMP	Saxne Т, Heinegerd D., 1992 "; Lohmander L. Et al., 1994; Petersson IF et al., 1997	Sharif M. Et al., 1995
Collageenkraakbeen
C-propeptide van type II collageen	Synthese van collageen II	ShinmeiM. Etal., 1993; YoshiharaY. Et al., 1995; LohmanderLS. Etal., 1996
Fragmenten van de a-keten van type II-collageen	De afbraak van collageen II	Hollander AP et al., 1994; Billinghurst RC et al., 1997; AtleyLM. Et al., 1998
MMP en hun remmers	Synthese en secretie	Van synovia of gewrichtskraakbeen?
II. Meniscus
Hompo	Degradatie van HOMP	Van gewrichtskraakbeen, meniscus of synovia?
Kleine proteoglycanen	Degradatie van kleine proteoglycanen
III. Het synovium
Hyaluronzuur	Synthese van hyaluronzuur		Goldberg RL et al., 1991; HedinP.-J. Et al., 1991; Sharif M. Et al., 1995
MMP en hun remmers
Stromelizine (MMP-3)	Synthese en secretie van MMP-3	LohmanerLS. Et al., 1993	ZuckerS. Et al., 1994; YoshiharaY. Etal., 1995
Interstitiële collagenase (MMP-1)	Synthese en secretie van MMP-1	Clark IM et al., 1993; LohmanderLS. Et al., 1993	Manicourt DH et al., 1994
TIMP	Synthese en secretie van TIMP	Lohmander LS. Et al., 1993; Manicourt DH et al., 1994	Yoshihara Y. Et al., 1995
N-propeptide van type III collageen	Synthese / afbraak van collageen III	Sharif M. Et al., 1996	Sharif M. Et al., 1996

Een aantal studies hebben aangetoond verschillen fragmenten concentraties aggrecan, homp en MMP's en inhibitoren bij de synoviale vloeistof van de knie gezonde vrijwilligers, patiënten met reumatoïde artritis, reactieve artritis of osteoartritis Hoewel de auteurs tonen significante verschillen in de gemiddelde concentratie van biologische markers, interpretatie van de gegevens moeilijk, omdat De vergelijkende analyse die werd uitgevoerd, was profiel en retrospectief. De prognostische eigenschappen van deze testen moeten worden bevestigd in prospectieve studies.

Biologische markers kunnen worden gebruikt om de ernst van een ziekte of de enscenering van een pathologisch proces te beoordelen. Toegepast op artrose van de ernst van de ziekte en het stadium wordt beoordeeld door de resultaten van röntgenonderzoek en arthroscopie, alsook van de ernst van de pijn, beperking van de functie van aangetaste gewrichten en functionele mogelijkheden van de patiënt. L. Dahlberg et al (1992) en T. Saxne en D. Heinegard (1992) stelde het gebruik van bepaalde moleculaire merkers van kraakbeenmetabolisme het stadium van artrose te karakteriseren. Voor de introductie van dergelijke biologische markers in de medische praktijk is verder onderzoek in deze richting echter noodzakelijk.

Er zijn meldingen van het mogelijke gebruik van biologische markers als prognostische tests. Zo werd aangetoond dat de concentratie van hyaluronzuur (maar niet keratansulfaat) in het bloedserum van patiënten met knie artrose patiënten bij de basislijn toont de voortgang van gonartrose binnen 5 jaar van observatie. In dezelfde populatie van patiënten werd aangetoond dat verhoogde serumwaarden van HMB bij patiënten met Gonartros werden geassocieerd met radiologische progressie binnen 5 jaar na de follow-up in het eerste jaar na het begin van het onderzoek. Studies van biologische markers bij patiënten met reumatoïde artritis toonden aan dat de concentratie in het serum van HOMB, epitoop 846, chondroïtinesulfaat geassocieerd is met snellere ziekteprogressie. Deze resultaten, verkregen in kleine groepen patiënten, tonen vaak niet de sterkte van de relatie tussen het niveau van biologische markers en de progressie van de ziekte aan, dwz verdere studies zijn nodig, prospectief en in grote cohorten van patiënten.

TD Spector en co-auteurs (1997) vonden een kleine toename in serum-CRP-spiegels bij patiënten met vroege osteoartrose en meldden dat CRP kan dienen als een voorspeller van de progressie van osteoartritis. In dit geval weerspiegelt een verhoging van het niveau van CRP de processen van beschadiging van gewrichtsweefsels en kan deze worden geassocieerd met een verhoging van het niveau van hyaluronzuur, ook indicatief voor de progressie van de ziekte. Het is niet uitgesloten dat het synoviale membraan verantwoordelijk is voor het grootste deel van het hyaluronzuur dat wordt gedetecteerd in het bloedserum, hetgeen duidt op de aanwezigheid van een zwakke synovitis. Een verhoging van de concentratie van MMP-stromelysine in de synoviale vloeistof en serum van patiënten met artrose en na gewrichtstrauma kan ook gepaard gaan met een zwakke synovitis.

Ten slotte kunnen biologische markers worden gebruikt als werkzaamheidscriteria in klinische proeven met geneesmiddelen, evenals voor het volgen van pathogenetische behandeling. Echter, er zijn twee onderling samenhangende problemen: het gebrek aan geneesmiddelen met bewezen eigenschappen van de "gewijzigde structuur" of "ziekte wijzigende" is grotendeels te wijten aan het gebrek aan betrouwbare biologische markers en integendeel, het ontbreken van specifieke markers van weefsel metabolisme van de gewrichten is grotendeels te wijten aan het gebrek aan gecontroleerde studies van drugs deze groepen.

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