Коррекция приобретенных укорочений костей нижних конечностей различной этиологии может быть достаточно эффективно достигнута с применением метода чрескостного дистракционного остеосинтеза, разработанного Г.А. Илизаровым [1-5]. Оптимизация условий для дистракционного остеогенеза (ДО) остается важной задачей для снижения числа осложнений и повышения эффективности применения данной технологии [6, 7]. В настоящее время широко разрабатываются методы стимуляции дистракционного остеогенеза, связанные с развитием клеточных технологий [8-10] и фармакотерапии [11-13]. Однако среди исследований в направлении фармакостимуляции в основном преобладают работы, в которых ведется поиск средств активации непосредственно ДО. Приемы фармакокоррекции системных нарушений и осложнений при применении чрескостно-го дистракционного остеосинтеза (контрактура, боль) практически не разработаны, а исследования в этой области единичны [14]. В этом плане практически нет работ, изучающих необходимость применения системных регуляторов: витамины, антиоксиданты, иммуномодуляторы и т.д. Одной из возможных причин этого является то, что отсутствуют данные, обосновывающие применение таких регуляторов, т.к. большая часть исследований посвящена изучению состояния костного обмена при оперативном удлинении костей конечностей [15].

В исследование было включено 12 пациентов, имеющих укорочение одной из голеней в результате перенесенного гематогенного остеомиелита (группа 1), и 13 пациентов, имеющих посттравматическое укорочение одной из голеней (группа 2). Средний возраст составил 38,5 ± 5,6 и 34,4 ± 8,7 года, соответственно, для групп 1 и 2. Соотношение мужчин и женщин 9/3 и 11/2 для групп 1 и 2. Средняя величина удлинения для группы 1 составила 3,2 ± 0,2 см, для группы 2 - 2,7 ± 0,1 см (различия между группами достоверны при р = 0,03).

Пациентам обеих групп выполнено оперативное удлинение костей укороченного сегмента методом монолокального остеосинтеза по Илизарову. Оперативное лечение предусматривало восстановление опорной функции и длины пораженной нижней конечности. Фармакотерапия в послеоперационном периоде включала обезболивающие препараты, антибиотико- и антикоагулянтную терапию. На момент снятия аппарата у всех пациентов обеих групп был достигнут запланированный результат лечения. Механическая ось нижней конечности восстановлена, осложнений не отмечено.

На проведение клинического исследования получено разрешение комитета по этике при ФГБУ «НМИЦ ТО им. академика Г.А. Илизарова» Минздрава России.

На этапах лечения проводили оценку антиокси-дантно/прооксидантного статуса пациентов. Для оценки интенсивности перекисного окисления (ПО) в сыворотке крови пациентов определяли уровень продуктов перекисного окисления белков (ПОБ) и липидов -диеновых конъюгат (ДК) и малонового диальдегида (МДА). Для оцени антиоксидантной системы определяли активность антиоксидантного фермента суперок-сиддисмутазы (СОД) в эритроцитах и концентрацию витаминов А и Е в сыворотке крови.

Уровень продуктов ПОБ определяли в белковом осадке по реакции с 2,4-динитрофенилгидразином, продукты реакции регистрировали при длине волны 270 нм. Концентрацию ПОБ выражали в единицах оптической плотности (ед. опт. пл.) на мг общего белка, уровень которого в сыворотке крови определяли наборами реагентов фирмы Vital Diagnostics (Россия). Концентрацию ДК в плазме крови определяли в гептановой фазе после экстракции из гептан-изопропаноловой (1:1) смеси при длине волны 232 нм. МДА определяли в депротеинизированной плазме по реакции с тиобар-битуровой кислотой. Концентрацию ДК и МДА рассчитывали на мг общих липидов, уровень которых в сыворотке крови определяли наборами реагентов фирмы LaChema (Чехия). Активность СОД в эритроцитах определяли по реакции, основанной на способности фермента конкурировать с нитросиним тетразоли-ем (НСТ) за супероксидные анионы, образующиеся в результате аэробного взаимодействия НАДН и фена-зинметсульфата. Активность СОД в эритроцитах выражали в мкмоль НСТ на 109 эритроцитов в минуту. Концентрацию витаминов А и Е в сыворотке крови определяли флуоресцентным методом на анализаторе «Флюорат-02-АБЛФ-Т» (Россия). В качестве нормы приняты показатели 15-и практически здоровых людей (референсная группа) в возрасте от 20 до 40 лет (средний возраст 33,2 ± 5,7 года).

Результаты исследования, приведенные в таблицах, представлены в виде средней арифметической и стандартного отклонения (Xi ± SD). Нормальность распределения выборок определяли с помощью критерия Шапиро-Уилка. Достоверность различий между значениями показателями пациентов до лечения и на сроках лечения сравнивали со значениями референсной группы. Дополнительно показатели пациентов на сроках лечения сравнивали с исходными значениями (до лечения) и между группами. Процедуру статистической оценки значимости отличий показателей внутри исследуемых групп (до/после лечения) выполняли с применением W-критерия Вилкоксона. Для оценки статистической значимости изученных показателей обследованных пациентов с нормой и между группами использовали T-критерий Манна-Уитни.

Изучение концентрации продуктов ПО показало, что у пациентов группы 2 (посттравматическая этиология укорочения) до начала оперативного вмешательства относительно соответствующей нормы в плазме крови был достоверно выше уровень МДА (табл. 1). В ходе оперативного лечения на этапе дистракции обнаруживался статистически значимый рост уровня ДК и МДА в крови пациентов обеих групп. В период фиксации и к моменту снятия аппарата концентрация продуктов ПО у пациентов группы 1 относительно нормы и дооперационных значений статистически значимо не отличалась, тогда как у пациентов группы 2 к моменту снятия аппарата оставались повышенными значения ДК и МДА.

Изменения интенсивности реакций перекисного окисления вызывали значительные изменения в антиоксидантной системе (табл. 2). Первично нами обнаружен значимо сниженный уровень витамина Е у пациентов группы 1. В периоде дистракции наблюдалось достоверное снижение уровня витамина Е и рост активности СОД в эритроцитах у пациентов обеих групп. При этом более существенное снижение витамина Е отмечалось у пациентов группы 2. На момент снятия аппарата антиоксидантный статус у пациентов группы 2 восстанавливался в границы нормы, тогда как у пациентов группы 1 отмечалось обратное снижение уровня витамина Е.

Для оценки    антиоксидантно-прооксидантного (АО-ПО) равновесия нами было дополнительно рассчитано соотношение АО/ПО, равное отношению произведений всех изученных антиоксидантов (СОД*витамин Е*витамин А) к произведению всех прооксидантов (ДК*МДА*ПОБ) (табл. 3).

Из таблицы видно, что у пациентов обеих групп до начала лечения соотношение АО/ПО было статистически значимо ниже относительно нормы. В ходе этапа дистракции отмечалось еще большее снижение данного соотношения, более существенное для пациентов группы 2. АО/ПО соотношение на момент снятия аппарата оставалось сниженными относительно нормы, причем для пациентов группы 2 такое снижение было статистически значимо ниже и относительно исходных дооперационных значений.

Полученные нами данные показывают, что у пациентов с приобретенными укорочениями костей голени, вне зависимости от этиологии укорочения, в ходе оперативного удлинения наблюдалось снижение соотношения АО/ПО, что также наблюдалось и в случае пациентов, которым удлинение выполняли по косметическим показаниям [16]. При этом обнаружено, что численные значения концентрации продуктов ПО у пациентов с посттравматическими укорочениями на всех сроках обследования были выше, чем у пациентов группы с последствиями гематогенного остеомиелита. Причина этого - либо исходно сниженная антиоксидантная активность у пациентов с посттравматическим укорочением, либо данные изменения являются следствием хирургического лечения, где основное отличие между исследуемыми группами касалось величины удлинения (в группе 1 выше, чем в группе 2). В пользу первой причины говорят приведенные выше данные, которые демонстрируют, что у пациентов с посттравматическим укорочением прооксидантная активность действительно была выше относительно группы сравнения (соотношение АО/ПО было ниже в группе 2 относительно группы 1). В свою очередь, проведенный нами корреляционный анализ между уровнем продуктов ПО, зафиксированный к концу дистракции, с величиной удлинения не обнаружил достоверных значений (коэффициенты корреляции не превышали 0,3 при р > 0,05). Поэтому говорить о том, что на снижение АО/ПО равновесия могла оказывать величина удлинения нельзя, тем более, что максимум снижения соотношения АО/ПО в группе 2 наблюдали не к концу дистракции, а на её десятые сутки. Следовательно, можно заключить, что интенсивность роста ПО у пациентов с приобретёнными укорочениями костей нижних конечностей не увеличивалась с ростом величины удлинения, но в большей степени зависела от исходного дооперационного состояния статуса АО/ПО у обследованных пациентов.

Очевидно, что на этапах оперативного удлинения костей конечности активация ПО является обязательным элементом системной реакции организма на оперативное вмешательство. Учитывая то, что в настоящее время широко признается, что оксидативный стресс, вызывающий рост ПО, лежит в основе стимуляции апоптоза остеобластов и остеоцитов, одновременно активируя остеокластогенез [17], можно заключить, что развивающийся окислительный стресс в ходе оперативного удлинения костей конечностей может являться фактором если не влияющим, то создающим условия для ингибирования ДО. В таких условиях адекватная антиоксидантная поддержка, обеспечивающая ингибирование ПО, может положительно влиять на ДО. Действительно, к настоящему времени существуют работы, показывающие положительное влияние применения витамина Е и других антиоксидантов в частности на ДО [18, 19] и обмен кости в целом [20].

В этом плане перспективы применения различных антиоксидантов (АО) природного и синтетического происхождения для стимуляции остеогенеза отмечаются во многих современных исследованиях. Так, многочисленные работы показывают способность различных соединений с антиоксидантными свойствами подавлять реакции окислительного стресса, стимулируя тем самым остеогенез за счет ингибирования остеокластогенеза при одновременной стимуляции остеобластогенеза [21-26]. Кроме того, перспективным выглядит и применение АО в случаях их импрегнации в имплантируемые изделия для задач повышения их остеоинтеграции [27, 28]. Такие исследования выглядят многообещающими и также свидетельствуют в пользу более широкого применения соединений с АО-свойствами.

Таким образом, применение антиоксидантной поддержки для оптимизации условий для ДО, по крайней мере теоретически, выглядит достаточно обоснованной и перспективной технологией. Однако для дальнейшего развития этого направления важно определить показания для применения АО в целях оптимизации ДО. Эта проблема достаточно сложна, т.к. даже опыт использования стимуляторов остеогенеза (гормоны, бифосфонаты) для целей стимуляции ДО требует специальных показаний [29]. В проведенном нами исследовании вопрос показаний к применению АО требует дальнейшего уточнения, т.к. несмотря на существенное снижение АО/ПО равновесия клинические исходы у всех обследованных нами пациентов в целом были оценены положительно.

Стоит сказать, что дополнительным моментом в пользу применения АО при дистракционном остеосинтезе может стать то обстоятельство, что эффект АО носит системный характер, обеспечивая оптимизацию не только репарации кости, но параоссальных тканей. Так, показано положительное влияние ингибирования ПО на состояние скелетных мышц удлиняемого сегмента конечности [30, 31].

Следовательно, применение АО у ортопедических пациентов, которым выполняется хирургическая коррекция длины сегментов, оправдано как минимум с двух позиций: 1) доказан положительный эффект АО в части стимуляции остеогенеза; 2) АО обладают системным действием. Дополнительным плюсом к этому является и то, что число потенциальных стимуляторов остеогенеза, обладающих АО активностью, постоянно растет [32]. Остающимся ограничением для применения АО, конечно, является отсутствие четких показаний для их применения в клинической практике. В этом направлении для получения доказательных результатов требуется проведение сравнительного исследования, в котором бы на однородных группах изучалось влияние АО (по отдельности или в составе композиций) на исходы, эффективность и безопасность оперативного лечения целевых пациентов.

В ходе оперативного удлинения костей голени у пациентов с их приобретенными укорочениями, вне зависимости от этиологии, происходит активация перекисного окисления. Это может являться фактором, провоцирующим замедление дистракционного остеогенеза. Применение антиоксидантов может направленно ингибировать рост реакций перекисного окисления, теоретические предпосылки использования антиокси-снижая тем самым риски провоцирования нарушений дантов для целей стимуляции остеогенеза в настоящее костеобразования у целевых пациентов, тем более, что время достаточно очевидны.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1.    Научное наследие академика Г.А. Илизарова: взгляд из прошлого в будущее (часть II) (95-летию со дня рождения академика Г.А. Илизарова, 65-летию метода чрескостного остеосинтеза по Илизарову посвящается) / А.В. Губин, Д.Ю. Борзунов, Л.О. Марченкова, И.Л. Смирнова // Гений ортопедии. 2016. № 3. С. 6-13.

2.    Аппарат внешней фиксации конструкции Г.А. Илизарова. Оценка клинической эффективности и безопасности (обзор литературы) / Ю.П. Солдатов, М.В. Стогов, Е.Н.Овчинников, А.В. Губин, Н.В. Городнова // Гений ортопедии. 2019. Т. 25, № 4. С. 588-599. DOI 10.18019/1028-4427-2019-25-4-588-599.

3.    Aktuglu K., Erol K., Vahabi A. Ilizarov bone transport and treatment of critical-sized tibial bone defects: a narrative review // J. Orthop. Traumatol. 2019. Vol. 20, No 1. P. 22. DOI: 10.1186/s10195-019-0527-1.

4.    Borzunov D.Y., Kolchin S.N., Malkova T.A. Role of the Ilizarov non-free bone plasty in the management of long bone defects and nonunion: Problems solved and unsolved // World J. Orthop. 2020. Vol. 11, No 6. P. 304-318. DOI: 10.5312/wjo.v11.i6.304.

5.    Complications in leg lengthening using an Ilizarov external fixator and intramedullary alignment in children: comparative study during a fourteen-year period / B. Bukva, G. Vrgoc, I. Rakovac, S. Ducic, J. Sindik, M. Coklo, M. Marinovic, B. Bakota // Injury. 2015. Vol. 46, No Suppl. 6. P. S48-S51. DOI: 10.1016/j.injury.2015.10.058.

6.    Гаюк В.Д., Клюшин Н.М., Бурнашов С.И. Воспаление мягких тканей вокруг чрескостных элементов и спицевой остеомиелит: литературный обзор // Гений ортопедии. 2019. Т. 25, № 3. С. 407-412. DOI 10.18019/1028-4427-2019-25-3-407-412.

7.    Overview of methods for enhancing bone regeneration in distraction osteogenesis: Potential roles of biometals / Y. Li, Q. Pan, J. Xu, X. He, H.A. Li, D.A. Oldridge, G. Li, L. Qin // J. Orthop. Translat. 2021. Vol. 27. P. 110-118. DOI: 10.1016/j.jot.2020.11.008.

8.    A systematic review of the clinical applications and complications of bone marrow aspirate concentrate in management of bone defects and nonunions / M.A. Imam, J. Holton, L. Ernstbrunner, W. Pepke, F. Grubhofer, A. Narvani, M. Snow // Int. Orthop. 2017. Vol. 41, No 11. P. 22132220. DOI: 10.1007/s00264-017-3597-9.

9.    Demineralized Bone Matrix Injection in Consolidation Phase Enhances Bone Regeneration in Distraction Osteogenesis via Endochondral Bone Formation / J.B. Kim, D.Y. Lee, S.G. Seo, E.J. Kim, J.H. Kim, W.J. Yoo, T.J. Cho, I.H. Choi // Clin. Orthop. Surg. 2015. Vol. 7, No 3. P. 383-391. DOI: 10.4055/cios.2015.7.3.383.

10.    Morcos M.W., Al-Jallad H., Hamdy R. Comprehensive Review of Adipose Stem Cells and Their Implication in Distraction Osteogenesis and Bone Regeneration // Biomed. Res. Int. 2015. Vol. 2015. 842975. DOI: 10.1155/2015/842975.

11.    Recombinant human BMP-2 increases the incidence and rate of healing in complex ankle arthrodesis / M.S. Fourman, E.W. Borst, E. Bogner,

12.    Bisphosphonate rescue in distraction osteogenesis: a case series / P. Kiely, K. Ward, C.M. Bellemore, J. Briody, C.T. Cowell, D.G. Little // J. Pediatr. Orthop. 2007. Vol. 27, No 4. P. 467-471. DOI: 10.1097/01.bpb.0000271326.41363.d1.

13.    Daily subcutaneous Teriparatide injection increased bone mineral density of newly formed bone after tibia distraction osteogenesis, a randomized study / F. Wagner, W. Vach, P. Augat, P.A. Varady, S. Panzer, S. Keiser, H. Eckardt // Injury. 2019. Vol. 50, No 8. P. 1478-1482. DOI: 10.1016/j. injury.2019.06.001.

14.    Botulinum toxin a does not decrease calf pain or improve ROM during limb lengthening: a randomized trial / D.H. Lee, K.J. Ryu, D.E. Shin, H.W. Kim // Clin. Orthop. Relat. Res. 2014. Vol. 472, No 12. P. 3835-3841. DOI: 10.1007/s11999-014-3546-5.

15.    Изменение биохимических показателей сыворотки крови при удлинении голени в проксимальной трети методом чрескостного остеосинтеза по Илизарову / К.И. Новиков, М.В. Стогов, С.О. Мурадисинов, Э.С. Колесникова, Е.А. Киреева // Гений ортопедии. 2015. № 1. С. 40-42.

16.    Тушина Н.В., Стогов М.В., Новиков К.И. Антиоксидантная система и перекисное окисление липидов в сыворотке крови пациентов с косметическим удлинением костей голени по Илизарову // Успехи современного естествознания. 2015. № 4. С. 78-80.

17.    Oxidative stress in bone remodeling: role of antioxidants / V. Domazetovic, G. Marcucci, T. Iantomasi, M.L. Brandi, M.T. Vincenzini // Clin. Cases Miner. Bone Metab. 2017. Vol. 14, No 2. P. 209-216. DOI: 10.11138/ccmbm/2017.14.1.209.

18.    Borhanuddin B., Mohd Fozi N.F., Naina Mohamed I. Vitamin e and the healing of bone fracture: the current state of evidence // Evid. Based Complement Alternat. Med. 2012. Vol. 2012. 684510. DOI: 10.1155/2012/684510.

19.    Effect of alpha-tocopherol on bone formation during distraction osteogenesis: a rabbit model / M. Kurklu, C. Yildiz, O. Kose, Y. Yurttas, O.    Karacalioglu, M. Serdar, S. Deveci // J. Orthop. Traumatol. 2011. Vol. 12, No 3. P. 153-158. DOI: 10.1007/s10195-011-0145-z.

20.    Dietary vitamin A, C, and E intake and subsequent fracture risk at various sites: A meta-analysis of prospective cohort studies / P. Zhou, R. Shao, H. Wang, J. Miao, X. Wang // Medicine (Baltimore). 2020. Vol. 99, No 35. P. e20841. DOI: 10.1097/MD.0000000000020841.

21.    Systemic melatonin application increases bone formation in mandibular distraction osteogenesis / I. Acikan, G. Mehmet, G. Artas, F. Yaman, G. Deniz, O. Bulmus, M. Kom, M. Kirtay, S. Dundar // Braz. Oral Res. 2018. Vol. 32. P. e85. DOI: 10.1590/1807-3107bor-2018.vol32.0085.

22.    The isoflavone genistein enhances osteoblastogenesis: signaling pathways involved / S.B. Cepeda, M.J. Sandoval, M.C. Crescitelli, M.    B. Rauschemberger, V.L. Massheimer // J. Physiol. Biochem. 2020. Vol. 76, No 1. P. 99-110. DOI: 10.1007/s13105-019-00722-3.

23.    Ebselen rescues oxidative-stress-suppressed osteogenic differentiation of bone-marrow-derived mesenchymal stem cells via an antioxidant effect and the PI3K/Akt pathway / Y. Li, G. Chen, Y. He, X. Zhang, B. Zeng, C. Wang, C. Yi, D. Yu // J. Trace Elem. Med. Biol. 2019. Vol. 55. P. 64-70. DOI: 10.1016/j.jtemb.2019.06.002.

24.    Role of Hydroxyapatite and Ellagic Acid in the Osteogenesis / A.S. Wardhana, I. Nirwana, H.S. Budi, M.D.C. Surboyo // Eur. J. Dent. 2021. Vol. 15, No 1. P. 8-12. DOI: 10.1055/s-0040-1714039.

25.    Wong S.K., Chin K.Y., Ima-Nirwana S. Quercetin as an Agent for Protecting the Bone: A Review of the Current Evidence // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, No 17. P. 6448. DOI: 10.3390/^21176448.

26.    Cytoprotective Preconditioning of Osteoblast-Like Cells with N-Acetyl-L-Cysteine for Bone Regeneration in Cell Therapy / M. Yamada, J. Watanabe, T.    Ueno, T. Ogawa, H. Egusa // Int. J. Mol. Sci. 2019. Vol. 20, No 20. P. 5199. DOI: 10.3390/ijms20205199.

27.    Postoperative Administration of Alpha-tocopherol Enhances Osseointegration of Stainless Steel Implants: An in vivo Rat Model / M. Savvidis, K. Papavasiliou, I. Taitzoglou, A. Giannakopoulou, D. Kitridis, N. Galanis, I. Vrabas, E. Tsiridis // Clin. Orthop. Relat. Res. 2020. Vol. 478, No 2.

28.    Antioxidant mesoporous Ce-doped bioactive glass nanoparticles with anti-inflammatory and pro-osteogenic activities / K. Zheng, E. Torre, A. Bari, N.    Taccardi, C. Cassinelli, M. Morra, S. Fiorilli, C. Vitale-Brovarone, G. Iviglia, A.R. Boccaccini // Mater. Today Bio. 2020. Vol. 5. 100041. DOI: 10.1016/j.mtbio.2020.100041.

29.    The biology of bone lengthening / I. Hvid, J. Horn, S. Huhnstock, H. Steen // J. Child. Orthop. 2016. Vol. 10, No 6. P. 487-492. DOI: 10.1007/ s11832-016-0780-2.

30.    Effects of hyperbaric oxygen therapy on biochemical and histological parameters of muscle groups in proximity to the distracted rat tibia / A. Kaynar, S. Civelek, Z. Kasymova, N. Keklikoglu, S. Toklu, H. Uzun // Int. J. Oral. Maxillofac. Surg.

1.    Анна Майоровна Аранович - доктор медицинских наук, профессор

2.    Максим Валерьевич Стогов - доктор биологических наук, доцент

3.    Наталья Владимировна Тушина - кандидат биологических наук;

4.    Елена Анатольевна Киреева - кандидат биологических наук.