Введение к работе
Актуальность исследования.
Соединительная ткань (СТ), обеспечивая морфофункциональную целостность организма, играет особую роль в жизнедеятельности млекопитающих как в условиях физиологии, так и патологии (Вельтищев Ю.Е., Ермолаев М.В., Ананенко А.А. [и др.], 1983; Омельяненко Н.П., Слуцкий Л.И., 2009).
Метаболизм клеточных элементов и экстрацеллюлярного матрикса, основных составляющих компонентов СТ, в физиологических условиях находится в состоянии сбалансированной взаимосвязи, нарушение которой является характерной особенностью целого ряда патологических состояний, в том числе ревматоидного артрита (РА), распространенность которого в человеческой популяции достигает 1% (Насонов Е.Л., Каратеев Д.В., Балабанова Р.М., 2008; Klareskog L., Cartina A.I., Paget S., 2009), при этом экономические потери для общества сопоставимы с потерями от ишемической болезни сердца и злокачественных новообразований (Насонов Е.Л., 2011).
РА, клинически проявляющийся хроническим прогрессирующим эрозивно-деструктивным полиартритом, характеризуется системной дезорганизацией СТ с выраженной ранней деградацией ее экстрацеллюлярного матрикса и потерей ряда фукционально-значимых структурных биополимеров, в частности, гликозаминогликанов (ГАГ) (Омельяненко Н.П., Слуцкий Л.И., 2009; Kubota ., Ito ., Morooka . [et al.], 2011 и др.).
Важное значение в деградации СТ отводится свободно-радикальным реакциям, приводящим к интенсификации процессов перекисного окисления липидов (Карякина Е.В., 1998; ., ., ., 2011 и др.). Прогрессирование воспалительно-деструктивных процессов в суставах сопровождается нарушением метаболизма костной ткани, проявляющимся развитием локального и системного остеопороза (Park ., Her ., Cho . [et al.], 2011; ., ., 2011).
Сравнительная оценка метаболического гомеостаза организма млекопитающих с углубленным исследованием особенностей обменных процессов СТ у животных с экспериментальным артритом (ЭА) и больных РА открывает дальнейшие перспективы для объективизации состояния людей и животных, а также для контроля проводимой коррекции имеющихся структурно-функциональных нарушений СТ.
Моделирование различных патологических состояний, в частности РА, является важной проблемой экспериментальной биологии и медицины. Усовершенствование старых и разработка новых биологических моделей позволяет проводить изучение особенностей протекания метаболических процессов в условиях патологии в сравнении с физиологической нормой.
Учитывая значительные нарушение гомеостаза в условиях РА, представляется актуальным поиск новых способов регулирования механизмов восстановления обменных процессов в соединительнотканных суставных структурах (синовиальная оболочка, мениск, суставной хрящ, субхондральная кость). Применяемые для этой цели способы системного введения препаратов не всегда достигают нужного эффекта и не всегда способны контролировать прогрессирование воспалительно-деструктивных процессов в тканях сустава. Внутрисуставное введение препаратов, позволяет достичь максимальной биологической концентрации в синовиальной среде суставов, способствуя более выраженному воздействию на соединительнотканные суставные структуры, что значительно ускоряет реабилитационный процесс.
В плане новых подходов к восстановлению функциональной активности соединительнотканных компонентов суставов представляется перспективным изучение внутрисуставного использования препаратов на основе соединений естественного происхождения различной химической природы.
Известен принцип коррекции метаболизма СТ с помощью системного и локального введения препаратов на основе компонентов хрящевой ткани. Однако изучение влияния внутрисуставного введения соединений на основе сульфатированных ГАГ (препарат «мукосат») на метаболизм СТ в условиях ЭА не проводилось. Также требуют детализации особенности внутрисуставного введения соединений на основе несульфатированных ГАГ (препарат «гиалган») на структурно-метаболическое состояние СТ при ЭА.
Учитывая активацию свободнорадикального окисления в условиях ЭА, собственный опыт по системному (внутривенному) применению основного сывороточного ферментного антиоксиданта, препарата «церулоплазмин», у больных РА (патент РФ № 2164416) и у кроликов с ЭА (патент РФ № 2395960), а также отсутствие сведений по клиническому использованию внутрисуставного введения церулоплазмина следует признать актуальным изучение влияния комплекса из ферментного и неферментного антиоксидантов на состояние соединительнотканных суставных структур и выраженность ЭА.
Для коррекции нарушений метаболизма костной ткани и кальций-фосфорного обмена у больных РА с определенным успехом используются системно вводимые препараты, модифицирующие состояние кости (Ершова О.Б., 2010; Лесняк О.М., Беневоленская Л.И., 2010). Однако до настоящего времени в литературе отсутствуют сведения по изучению влияния локально применяемых соединений на основе кальциотропного тиреоидного гормона - кальцитонина (препарат «миакальцик») на соединительнотканные элементы суставов и кальций-фосфорный обмен в условиях ЭА.
Цель исследования: оценка метаболических особенностей СТ млекопитающих и ее реакций на локальное введение соединений естественного происхождения различной химической природы в условиях ЭА в сравнении с физиологической нормой.
Задачи:
1. Проведение сопоставительной оценки метаболического гомеостаза у кроликов в условиях физиологической нормы и ЭА, а также у практически здоровых людей и больных РА с помощью оптимизации лабораторных методов исследования.
2. Сравнительный анализ особенностей обмена СТ в синовиальной системе коленного сустава и во всем организме в целом в условиях физиологической нормы и ЭА у кроликов.
3. Разработка оригинальной биологической модели ЭА у кроликов и проведение сравнительной оценки используемых биологических моделей.
4. Оценка воздействия экзогенного сульфатированного ГАГ (хондроитинсульфат) на метаболические процессы в СТ у кроликов с ЭА в сравнении с интактными животными.
5. Изучение воздействия экзогенного несульфатированного ГАГ (гиалуронат натрия) на обмен протеогликанов в СТ у кроликов с ЭА в сравнении с интактными животными.
6. Исследование влияния антиоксидантного комплекса, состоящего из ферментного антиоксиданта (церулоплазмин) и неферментного антиоксиданта (альфа-токоферол ацетата) на метаболизм СТ в синовиальной системе пораженного коленного сустава и во всем организме в целом в условиях ЭА у кроликов в сравнении с физиологической нормой.
7. Изучение влияния экзогенного кальциотропного тиреоидного гормона (кальцитонин лосося) на обменные процессы в СТ, в том числе метаболизм костной и хрящевой ткани, и кальций-фосфорный обмен у кроликов с ЭА в сравнении с интактными животными.
Научная новизна
Оценка метаболического статуса у интактных животных и кроликов с ЭА, а также у практически здоровых лиц и больных РА с помощью оптимизированных лабораторных методов исследования продемонстрировала однонаправленные изменения метаболического гомеостаза в условиях ревматоидного воспаления у млекопитающих в сравнении с физиологической нормой.
Установленное нарушение метаболизма СТ проявлялось локальными воспалительно-деструктивными процессами в тканях пораженных суставов, что сопровождалось перераспределением фракционного состава ГАГ, активацией процессов перекисного окисления липидов и относительной несостоятельностью сывороточного ферментного звена антиоксидантной системы, а также повышением общего цитоза и изменением качественного состава клеточных элементов в синовиальном содержимом коленных суставов животных. Нарушения системного гомеостаза заключались в нарушении обмена протеогликанов СТ, интенсификации процессов перекисного окисления липидов, относительной несостоятельности сывороточного ферментного звена антиоксидантной системы, напряженности иммунологических реакций, нарушении окислительного гомеостаза и кальций-фосфорного обмена.
Объективно обоснованы новые методические подходы к оценке активности воспалительного процесса, метаболического гомеостаза и неспецифической резистентности организма.
Обоснован новый принцип формирования ЭА у кроликов.
Продемонстрированы особенности обменных процессов в СТ вследствие регулирующего воздействия некоторых соединений естественного происхождения различной химической природы: суфатированных и несульфатированных ГАГ, ферментных и неферментных антиоксидантов, кальциотропного тиреоидного гормона.
Впервые в условиях ЭА у животных обоснован новый способ внутрисуставного введения сульфатированного ГАГ (препарат «мукосат»), модулирующего метаболизм СТ в синовиальной системе пораженных суставов и в организме в целом (патент РФ № 2347572).
Впервые в условиях ЭА доказано регулирующее влияние внутрисуставного введения несульфатированного ГАГ (препарат «гиалган») на метаболизм СТ (патент РФ № 2341268).
Экспериментально доказана эффективность влияния антиоксидантного комплекса, состоящего из ферментного и неферментного антиоксидантов, на обмен протеогликанов СТ, состояние процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы как локально в синовиальной системе пораженных суставов, так и во всем организме в целом.
Впервые показано модифицирующее влияние экзогенного кальциотропного тиреоидного гормона (препарат «миакальцик»), вводимого внутрисуставно, на локальные и системные проявления ЭА у кроликов, а также на метаболизм субхондральной кости и суставного хряща и кальций-фосфорный обмен (патент РФ № 2269355).
Обосновано концептуальное представление об однотипной реакции СТ в условиях ЭА на воздействие экзогенных соединений естественного происхождения различной химической природы, заключающейся в модуляции как локального, так и системного воспалительного ответа.
Практическая значимость работы
Разработанная новая оригинальная модель ЭА у животных
(патент РФ № 2351021) ускоряет формирование артрита у кроликов, что облегчает изучение обменных процессов в СТ и оценку проводимой коррекции имеющихся нарушений метаболического гомеостаза организма в условиях данной патологии.
Усовершенствование способов объективной лабораторной оценки состояния людей и животных оптимизирует определение активности воспалительного процесса, а также наличия и степени выраженности метаболических нарушений и неспецифической резистентности организма.
Впервые для оценки активности воспалительного процесса у больных РА предложено использование определения содержания молекул средней массы (патент РФ № 2101703).
Предложенная модификация определения содержания молекул средней массы делает ее удобной для широкого использования в эксперименте и клинической практике для оценки наличия и степени выраженности метаболических нарушений (патент РФ № 2193780).
Впервые для оценки выраженности неспецифической резистентности организма предложено определение активности церулоплазмина с одновременным измерением уровня молекул средней массы (патент РФ № 2350963).
Полученные результаты создают научную основу для дальнейшего изучения возможности локального использования соединений естественного происхождения различной химической природы для коррекции РА в клинической практике.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Предложена оригинальная биологическая модель ЭА для изучения особенностей обменных процессов в СТ и проведения необходимой коррекции имеющихся метаболических нарушений.
2. Положительная динамика метаболизма протеогликанов в синовиальной системе коленного сустава и во всем организме в целом вследствие локального введения экзогенных сульфатированных и несульфатированных ГАГ в условиях ЭА сопровождается выраженными противовоспалительным и антиоксидантным эффектами.
3. Воздействие антиоксидантного комплекса у кроликов с ЭА оказывает регулирующее влияние на метаболизм СТ и обмен протеогликанов, состояние процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантной системы в соединительнотканных суставных структурах и во всем организме в целом.
4. Внутрисуставное введение экзогенного кальциотропного тиреоидного гормона (кальцитонина), регулирующего кальций-фосфорный обмен, оказывает модифицирующее действие на структурно-функциональное состояние субхондральной кости и суставного хряща у кроликов с ЭА, снижая выраженность клинических проявлений заболевания.
Апробация работы
Основные положения работы представлены на: конференции «Физиология и патология перекисного окисления липидов, гемостаза и иммуногенеза» (Полтава, 1993); Международном конгрессе по реабилитации в медицине (Сочи, Дагомыс, 1995); Конференции "Физиологические механизмы развития экстремальных состояний" (С.-Петербург, 1995); V Российском съезде специалистов по лабораторной диагностике (Москва, 1995); Второй конференции Российской Ассоциации по изучению боли (С.-Петербург, 1995), Всероссийской конференции молодых ученых (С.-Петербург, 1996); Всероссийской конференции "Клиническая лабораторная диагностика -состояние и перспективы" (С.-Петербург, 1996); I Российском конгрессе по патофизиологии (Москва, 1996); Национальных днях лабораторной диагностики России (Москва, 1997); II Всероссийском съезде ревматологов (Тула, 1997); VI Съезде травматологов-ортопедов России (Н.-Новгород, 1997); Конференции молодых ученых «Травмы и заболевания опорно-двигательной системы» (Саратов, 1998); Конгрессе травматологов-ортопедов России «Новые имплантанты и технологии в травматологии и ортопедии» (Ярославль, 1999), VI Российском национальном Конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 1999); Научно-практической конференции «Современные аспекты глюкокортикоидной терапии ревматических заболеваний» (Москва, 1999); Всероссийской конференции «Медико-социальные проблемы костно-мышечных заболеваний в XXI веке» (Москва, 2000); VIII Всероссийском национальном Конгрессе «Человек и лекарство” (Москва, 2001); Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в медицине» (Саратов, 2001); II международной научно-практической конференции «Здоровье и образование в XXI веке» (Москва, 2001); Конференции «Лабораторные исследования в хирургии, акушерстве и травматологии» (Саратов, 2002); Всероссийской научной конференции «Биохимия – медицине», посвященной 110-летию кафедры клинической биохимии и лабораторной диагностики Военно-медицинской академии и 100-летию со дня рождения академика АМН СССР Г.Е. Владимирова, (С.-Петербург, 2002); научно-практической конференции «Актуальные вопросы детской травматологии и ортопедии» (С.-Петербург, 2004); съезде «Национальные дни лабораторной медицины России (Москва, 2005); IV съезде ревматологов России (Казань, 2005); Российской научно-практической конференции «Новые технологии в травматологии и ортопедии и военно-полевой хирургии» (Новосибирск, 2008); IV конференции «Проблема остеопороза в травматологии и ортопедии» (Москва, 2009); научно-практической конференции «Лабораторная медицина в свете Концепции развития здравоохранения России до 2020 года» (Москва, 2009); IX съезде травматологов-ортопедов (Саратов, 2010); Научно-практической конференции «Илизаровские чтения» (Курган, 2011), а также на заседаниях областного научно-практического общества травматологов-ортопедов и Ассоциации клинической лабораторной диагностики (Саратов, 1996, 1997, 2002, 2005, 2009, 2010, 2012).
Материалы предложений по теме диссертации внедрены в практику работы следующих лечебных и учебных учреждений: Республиканский артрологический центр при Саратовском НИИ травматологии и ортопедии (Саратов); клиника кожных и венерических болезней Саратовского медицинского университета (Саратов); факультетская терапевтическая клиника, Клиническая больница № 3 при СГМУ (Саратов); Областная клиническая больница (Саратов); ревматологическое отделение Городской клинической больницы № 3 им. С.М. Кирова (Астрахань); Кабардино-Балкарская Республиканская клиническая больница (Нальчик); центральная районная больница (Вольск); кафедра клинической лабораторной диагностики Института усовершенствования врачей (Пенза); кафедра физико-химических основ медицины и лабораторной диагностики Ставропольского Государственного университета (Ставрополь). Имеется 20 актов внедрения.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано: 1 монография, 41 научная работа, в том числе 23 в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикаций материалов докторских диссертаций. Имеется 9 Патентов РФ на изобретение.
Опубликованы пособие для научных работников и врачей "Молекулы средней массы как показатель активности воспалительного процесса при ревматоидном артрите" (1997 г.), пособие для врачей "Способ лечения ревматоидного артрита с помощью церулоплазмина" (1997 г.), медицинская технология «Способ оценки активности воспалительного процесса у больных ревматоидным артритом» (2011 г.).
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа изложена на 314 страницах, иллюстрирована 47 таблицами, 59 рисунком, приведен 1 пример.
Диссертация состоит из введения; 9 глав, включая обзор литературы; описание материалов и методов исследования; результатов собственных исследований и обсуждения полученных данных, а также выводов и приложения. Указатель литературы включает 537 источников (175 отечественных и 362 иностранных авторов).
