21.04.2024
Влияние полинуклеотидов в качестве инъецируемого на проявления экспериментального посттравматического остеоартроза
Данные проведенного эксперимента свидетельствовали о начале дегенеративных изменений
Обоснование.
Посттравматический остеоартроз (ПТОА) представляет собой хроническое прогрессирующее поражение сустава, возникающее после его травматического повреждения.
ПТОА чаще развивается после внутрисуставных переломов, однако может возникать и после травм мягкотканых структур (связок, менисков и т.д.). Осложнения в виде ПТОА встречаются в 35,5-69,75% случаев и развиваются в среднем через 3-5 лет после травмы [1]. Исследования в области ПТОА - это широкий спектр работ от базовых с культурами in vitro до экспериментов с имплантированными тканями, моделированием на животных и клинической оценкой ответной реакции организма. Сопоставление результатов этих различных исследовательских настроек сопряжено со многими проблемами. Преобразование лабораторных результатов в клинически подтвержденные подходы к лечению является основной задачей патофизиологических и ортопедических исследований.
Центральная тема продолжающихся исследований заключается в том, что острые механические повреждения суставов инициируют последовательность биологических событий с преобладанием катаболических процессов над анаболическими, в частности - из-за неадекватности репаративного ответа, которые вызывают прогрессирующую дегенерацию суставов.
В результате исследований тканей эксплантов и животных появляются значительные доказательства того, что новые молекулярные вмешательства могут смягчить или остановить эти неблагоприятные события, и, таким образом, способствовать восстановлению суставов. Эти результаты еще предстоит подтвердить in vivo на человеческих суставах, но они дают надежду на смену парадигмы в коррекции ПТОА.
Несоответствие суставной поверхности и нестабильность, возникающие после некоторых травм суставов, играют критическую роль в развитии OTOA - проблеме, которая также требует внимания. Период времени, в течение которого развивается клинически поддающийся измерению ПТОА, сильно варьирует и составляет у грызунов от 7 до 60 дней, и это еще одна проблема, требующая внимания [2-4]. Современный мир нуждается в разработке биоактивных веществ с регенераторным потенциалом, воздействующих на измененную внутрисуставную микросреду, и способных восстанавливать физиологическое состояние хрящевой и костной тканей.
Полидезоксирибонеклеотиды представляют собой смесь пуринов, пиримидинов, дезоксирибонуклеотидов и дезоксирибонуклеозидов, осуществляющих регенераторное влияние на ткани сустава. Они связывают воду, обладают вязкоупругими свойствами и вызывают рост клеток, выработку коллагена, миграцию клеток, а также имеют свойство снижать воспаление [5]. Снижение продукции провоспалительный цитокинов наблюдалось и у мышей с индуцированным остеоартритом [6, 7]. Полинуклеотиды в доклинических исследованиях показывают уменьшение деградации протеогликанов и активности металлопротеиназ в хондроцитах при ПТОА [7]. Существует мнение, что полидезоксирибонуклеотиды имитируют естественные процессы излечения остеоартроза, стимулируя локальный воспалительный каскад, который запускает высвобождение факторов роста и синтез коллагена [6, 8]. С учетом этого механизма используемые вещества, содержащие полинуклеотиды в качестве инъецируемого пролиферанта, могут считаться перспективным средством в терапии ПТОА.
Цель исследования - оценить влияние полинуклеотидов в качестве инъецируемых пролиферантов на проявления экспериментального ПТОА в различные сроки его развития.
Материалы и методы.
Экспериментальная часть работы была выполнена на 96 белых крысах самцах массой 290-330 г. в виварии ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России. Манипуляции с животными выполняли в соответствии с Федеральным законом «О защите животных от жестокого обращения» от 1 декабря 1999 года, а также рекомендациями комитета по этике ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России (протокол заседания №1 от 05.02.2019 г.).
Лабораторные крысы были разделены на 3 группы: группа контроля - 10 здоровых крыс, группа сравнения - 56 крыс с ПТОА без лечения, опытная группа - 30 крыс с ПТОА, которым проводили лечение препаратом на основе полидексорибонуклеотида («Хронотрон», «Mastelli S.r.L.», Италия). Все действия с животными выполняли под общей анестезией с применением препаратов Золетил-100 в дозе 0,1 мл/кг («Virbac Sante Animale», Франция) и Ксилазин в дозе 10 мг/кг («Interchemie», Нидерланды). Моделирование ПТОА осуществляли хирургическим способом (открытое пересечение передней крестообразной связки и нанесение насечек на нагружаемые поверхности хряща сгибательного сустава).
Эксперимент выполняли в течение 28 дней. В 1-е сутки эксперимента произведен интракардиальный забор крови у 10 здоровых крыс контрольной группы, а также хирургические вмешательства, направленные на моделирование ПТОА у 86 животных. Распределение по дальнейшим манипуляциям отражены в таблице 1. Для внутрисуставного введения использовали инсулиновый шприц D21. В правый коленный сустав вводили биоактивные вещества на основе полинуклеотидов в дозе 20 мг/мл 0,2 мл, 3 инъекции с интервалом в одну неделю.
Биологические отходы (трупы животных) утилизировались в соответствии с ветеринарно-санитарными правилами сбора, утилизации и уничтожения биологических отходов №13-7-2/469.
Подтверждение деструктивных изменений сустава (формирование модели) проводили, основываясь на изменениях биомаркеров сыворотки крови через 7 дней после проведенного хирургического моделирования ПТОА.
Перекисное окисление липидов анализировали колориметрическим методом, оценивая уровень накопления гидроперекисей липидов (ГПЛ) в сыворотке крови животных с использованием набора «Lipid Hydroperoxide Assey Kit» («Cayman Chemical», США), активность антиоксидантной системы (АОС) проверяли по тиоловому статусу (ТС) - набор «Thiol-status» («Immundiagnostic AG», Германия). Минерализацию матрикса костей изучали методом иммуноферментного анализа (ИФА) на аппарате «Anthos 2020» («Biohrom Ltd.», Великобритания), определяя содержание одного из основных неколлагеновых белков остеокальцина (ОК) (набор «Rat-MidTM Osteocalcin EIA», «Immunodiagnostic Systems Holdings Ltd.», Великобритания). Об изменениях хрящевого матрикса судили по содержанию гиалуронана (ГН) в сыворотке крови, используя наборы реактивов «Quantikine ELISA Hyaluronan Immunoassay» («R&D Systems, Inc.», США).
Статистическую обработку результатов исследования проводили с помощью программы Statistica 10. Учитывая тот факт, что распределение переменных отличалось от нормального, полученные данные были обработаны с использованием непараметрического U-критерия Манна-Уитни с представлением результатов в виде медианы и межквартильного размаха 25 и 75 процентилей. Уровень критической значимости р принимали <0,05.
Результаты.
У животных группы сравнения с ПТОА группы сравнения динамические изменения содержания ГПЛ и ТС характеризовались некоторыми особенностями (рис. 1, 2). Так, содержание ГПЛ постепенно возрастало после
моделирования ПТОА на 7-е сутки эксперимента, увеличившись до 7,55 (6,9; 9,7) нмоль, и достигло своего максимума на 14-е сутки эксперимента, увеличившись в 1,33 раза по сравнению с контрольным значением (p>0,05). При этом следует отметить, что концентрация ГПЛ в сыворотке крови животных группы сравнения во все сроки наблюдения была выше, чем в контрольной группе (p<0,05). Концентрация ТС на 7-е сутки после моделирования ПТОА уменьшилась до 90,35 (85,2; 92,8) мкмоль/л по сравнению с контролем (p<0,001). При этом следует отметить, что концентрация ТС группы сравнения во все сроки наблюдения была ниже, чем в контрольной группе (p<0,05).Изменения содержания продуктов метаболизма хрящевой и костной тканей также имели определенные особенности (рис. 3, 4). В нашей работе вследствие негативных изменений в субхондральной кости в группе сравнения выявлено увеличение уровня ОК с 7-х суток до 209,1(180,9; 241,6) нг/мл по сравнению с группой контроля, максимально на 14-е сутки в 1,15 раза (p<0,01), с последующим незначительным снижением по сравнению с каждыми предыдущими сроками. Концентрация ОК в сыворотке крови животных группы сравнения во все сроки наблюдения была выше, чем в контрольной группе, значимо на 14-е и 21-е сутки (p<0,05), что свидетельствовало о
происходящих нарушениях в костном метаболизме суставных структур животных с ПТОА. Содержание ГН группы сравнения увеличилось на 7-е сутки после моделирования ПТОА до 104,75(98,1; 118,5) нг/мл, и достигло своего максимума на 14-е сутки эксперимента, увеличившись в 1,68 раза по сравнению с контрольным значением (p<0,001). Концентрация ГН в сыворотке крови животных группы сравнения во все сроки эксперимента была значимо выше, чем в контрольной группе (p<0,05), что говорило о деструкции процессов в хрящевом матриксе суставов.
Под влиянием внутрисуставного введения полинуклеотидов динамичные изменения содержания ГПЛ и ТС характеризовались некоторыми особенностями у животных опытной группы (рис. 1, 2). Непрерывная активация провоспалительных медиаторов индуцируется в процессе прогрессирования ПТОА и связана с окислительно-восстановительным дисбалансом.
Вероятно, это обусловлено решающим влиянием ослабленных систем антиоксидантной защиты и повышенной продукцией активных форм кислорода, таких как перекись водорода и реактивный оксид азота. В результате действия веществ на основе полинуклеотидов, введенных внутрисуставно, отмечали снижение ГПЛ в сыворотке крови животных опытной группы на 14-е сутки эксперимента до 7,7(7,5; 8,5) нмоль, на 21-е и 28-е сутки также прослеживалось снижение по сравнению с группой сравнения. Уровень активности ТС крови является прямым показателем окислительно-восстановительного состояния организма, поскольку тиолы легко реагируют с кислородсодержащими свободными радикалами с образованием дисульфидов. В результате действия веществ на основе полинуклеотидов отмечено повышение показателей ТС опытной группы максимально на 28-е сутки эксперимента до 105,5(92,8; 112,2) мкмоль/л по сравнению с группой сравнения. Таким образом снижение ГПЛ и повышение ТС могло быть связано с урегулированием про- и антиоксидантного баланса.
Проанализировав показатели метаболизма костной и хрящевой тканей опытной группы в различные сроки эксперимента после введения полинуклеотидов, были выявлены некоторые особенности (рис. 3, 4). Так, содержание ОК опытнои группы после введения полинуклеотидов при ПТОА уменьшалось максимально на 28 сутки до 194,4(193,3; 212,5) нг/мл после трехкратного введение инъецируемого пролиферанта по сравнению с группой сравнения, что говорило о наметившейся нормализации в костном метаболизме. Концентрация ГН опытной группы на 28-е сутки эксперимента под влиянием полинуклеотидов уменьшилась до 91,3(86,3; 98,1) нг/мл по сравнению с группои сравнении. В результате выявлена явная положительная динамика в виде динамического снижения ГН при деиствии полинуклеотидов во все сроки эксперимента, что свидетельствовало о торможении деградации суставного хрящевого матрикса.
Обсуждение.
Полинуклеотиды проявляют трофическую активность в сочетании со смесью пуринов, пиримидинов, дезоксирибонуклеотидов и дезоксирибонуклеозидов [5]. Соединение обладает вязкоупругими свойствами в результате
того, как оно взаимодействует с водой. Полинуклеотиды также связаны с индуцированным ростом клеток, выработкой коллагена, миграцией нескольких типов клеток и уменьшением воспаления. Исследования in vivo подтвердили положительное влияние полидезоксирибонуклеотидов на хрящ и субхондральную кость [5, 7]. Авторы сообщали, что данные вещества улучшают клиническое течение артроза, снижают экспрессию провоспалительных факторов - таких, как белок группы высокой подвижности-1, фактор некроза опухоли-а и интерлейкин IL-6, а также повышают экспрессию противовоспалительного IL-10 с использованием экспериментальной модели индуцированного ПТОА [5, 7]. Основываясь на этих знаниях, нами было проведено исследование, направленное на оценку эффективности внутрисуставных инъекций биоактивных веществ, состоящих из полинуклеотидов, на развитие ПТОА. В нашей работе полинуклеотиды показали большую медикаментозную эффективность по сравнению с группой сравнения.В большинстве исследований оценивали, в основном, клинико-рентгенологические изменения коленного сустава после инъекции полинуклеотидов [7, 9]. Известна провоцирующая роль интенсификации процессов перекисного окисления липидов в развитии ПТОА. Нами было установлено повышение активности изучаемых процессов, судя по высокой концентрации ГПЛ в сыворотке крови животных. Grigolo B. и соавт. (2003) обнаружили, что хондроциты пораженных остеоартрозом коленных суставов, активированные in vitro, продуцируют активные формы кислорода (АФК) и значительно ускоряют перекисное окисление липидов по сравнению с хондроцитами, активированными in vivo [10]. В нашей работе выявлено, что полинуклеотиды на основе гиалуроновой кислоты эффективно защищают от окислительного повреждения структуры сустава.
В нормальных условиях АФК элиминируются акцепторами и реакциями детоксикации, катализируемыми преимущественно антиоксидантными ферментами. Возможно, что отличие нашего исследования от исследований других авторов в отношении антиоксидантного статуса связано с различиями в стадии заболевания. Хроническое заболевание суставов может истощать антиоксидантную защиту, тогда как острое воспаление может
усиливать ее активность [10].Регуляция метаболизма хрящевой и костной ткани происходит под действием механической нагрузки за счета диффузии растворенных веществ в синовиальной жидкости.
В результате мы получили данные, в которых инъецируемый в виде полинуклеотидов пролиферанты позволяют улучшить качество хрящевой и костной тканей при ПТОА, основываясь на содержание ОК и ГН, о чем упоминалось
в зарубежных источниках [11], но не было раскрыто экспериментально.Заключение.
Представляется перспективным использование полинуклеотидов, инициируемых в качестве пролиферантов, за счет их способности обеспечивать внутреннюю среду сустава нуклеотидами, нуклеозидами, пуриновыми и пиримидиновыми основаниями, тем самым поддерживая процессы физиологического восстановления окислительно-восстановительных реакций и костно-хрящевых структур сустава при экспериментальном ПТОА.
Список литературы
1. Герасименко М.А., Белецкий А.В. Диагностика и лечение повреждений и ортопедических заболеваний коленного сустава. Минск: Технологии. 2010. C. 167. [Gerasimenko M.A., Beletsky A.V Diagnostika i lechenie povrezhdenij i ortopedicheskih zabolevanij kolennogo sustava (Diagnosis and treatment of injuries and orthopedic diseases of the knee joint). Minsk: Technologies. 2010. P. 167].
2.Kim S.K., Huh C.K., Lee J.H., Kim K.W, Kim M.Y. Histologic study of bone-forming capacity on polydeoxyribonucleotide combined with demineralized dentin matrix. Maxillofac Plast Reconstr Surg. 2016; 38(1):7.
3.Veronesi F, Dallari D, Sabbioni G, Carubbi C, Martini L, Fini M. Polydeoxyribonucleotides (PDRNs) from skin to musculoskeletal tissue regeneration via adenosine A2A receptor involvement. J Cell Physiol. 2017;232(9):2299-2307.
4. Зубавленко Р.А., Белова С.В., Ульянов В.Ю. Влияние фармако-биологических препаратов на развитие посттравматического остеоартроза // Вестник новых медицинских технологий. 2022;29(3):71-77.
5. Belova S.V., Ulyanov V.Yu. Influence of pharmacobiological preparations on the development of posttraumatic osteoarthritis. Bulletin of New Medical Technologies. 2022;29(3):71-77.
6. Bitto A., Polito F., Irrera N., D’Ascola A., Avenoso A., Nastasi G., Campo G.M., Micali A., Bagnato G., Minutoli L., Marini H., Rinaldi M., Squadrito F., Altavilla D. Polydeoxyribonucleotide reduces cytokine production and the severity of collagen-induced arthritis by stimulation of adenosine A(2A) receptor. Arthritis Rheum. 2011;63(11):3364-3371.
7. Белова С.В., Гладкова Е.В., Зубавленко Р.А., Ульянов В.Ю. Системные проявления первичного остеоартроза коленных суставов у пациентов на ранней стадии его развития. Вестник медицинского института «РЕАВИЗ»: реабилитация, врач и здоровье. 2021;(2):71-78.
8. [Belova S.V, Gladkova E.V, Zubavlenko R.A., Ulyanov VYu. Systemic manifestations of primary osteoarthri-tis of the knee joints in patients at an early stage of its development. Bulletin of the Medical Institute «REAVIZ»: rehabilitation, doctor and health. 2021;(2):71-78.
10. Wound J. 2016;13(5):754-758. DOI: 10.1111/iwj.12368 Guizzardi S., Galli C., Govoni P., Boratto R., Cattarini G., Martini D., Belletti S., Scandroglio R. Polydeoxyribonucleotide (PDRN) promotes human osteoblast proliferation: a new proposal for bone tissue repair. Life sciences. 2003;73(15):1973-1983.
12. Gennero L, Denysenko T, Calisti GF, Vercelli A, Vercelli CM, Amedeo S, Mioletti S, Parino E, Montanaro M, Melcarne A, Juenemann C, De Vivo E, Longo A, Cavallo G, De Siena R. Protective effects of polydeoxy-ribonucleotides on cartilage degradation in experimental cultures. Cell Biochem Funct. 2013; 31 (3): 214-227. DOI: 10.1002/cbf.2875
Информация об авторах:
Зубавленко Роман Андреевич - младший научный сотрудник отдела фундаментальных и клинико-экспериментальных исследований научно-исследовательского института травматологии, ортопедии и нейрохирургии ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ имени В.И. Разумовского Минздрава России, ул. Большая Казачья, 112, Саратов, 410012, Россия
Давыдов Алексей Павлович - аспирант кафедры травматологии и ортопедии ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ имени В.И. Разумовского Минздрава России, ул. Большая Казачья, 112, Саратов, 410012, Россия
Теги: остеоартроз
234567 Начало активности (дата): 21.04.2024 13:26:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова: травма; остеоартроз; полинуклеотиды; лабораторные животные; экспериментальное лечение
12354567899
Похожие статьи
Анализ регенерации гиалинового хряща коленого сустава после лазерной обработки участков хондропатии различной степениПоглащение и рассеяние лазерного излучения в суставном хряще при обработке очага
Рентген на дому 8 495 22 555 6 8
Реконструкция тазобедренного сустава у молодых пациентов с диспластическим коксартрозом
Результаты артроскопического лечения фемороацетабулярного импинджмента
