Diagnosis makmal osteoarthritis

Dalam kebanyakan kes, pesakit dengan osteoarthritis tidak mempunyai perubahan dalam ujian darah dan air kencing, kecuali untuk kes sinovitis dengan efusi yang ketara, apabila peningkatan ESR, hipergammaglobulinemia, peningkatan tahap penunjuk fasa akut - CRP, fibrinogen, dan lain-lain mungkin berlaku. Apabila memeriksa cecair sinovial, tiada perbezaan ketara daripada penunjuk biasa didedahkan.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, terdapat pencarian intensif untuk kemungkinan penanda biologi (BM) kemerosotan dan pembaikan tisu sendi (terutamanya rawan dan tulang). BM harus mencerminkan perubahan dinamik ini, berfungsi sebagai peramal prognosis osteoarthrosis dan penanda keberkesanan rawatan patogenetik. Penemuan kajian baru dan lebih mendalam tentang penanda biologi yang diketahui akan membolehkan pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme patogenesis osteoarthrosis. Walau bagaimanapun, tugas utama menggunakan penanda biologi metabolisme tulang rawan adalah untuk menilai sifat chondroprotective ubat-ubatan dan memantau rawatan dengan ubat-ubatan kepunyaan kumpulan DMO AD - "penyakit mengubah suai".

Dalam osteoarthritis, perubahan patologi berlaku terutamanya dalam rawan artikular, serta dalam tulang subkondral, membran sinovial, dan tisu lembut lain sendi. Memandangkan keupayaan kita untuk memeriksa secara langsung struktur ini adalah terhad, sumber yang paling penting untuk mengumpul penanda biologi ialah darah, air kencing dan cecair sinovial.

Ujian air kencing adalah yang paling diutamakan, kerana ia tidak melibatkan sebarang prosedur invasif. Pada pendapat kami, bahan yang sesuai untuk ujian adalah air kencing setiap hari. Analisis bahagian pagi air kencing akan lebih sesuai, tetapi kemungkinan menggunakannya hanya berdasarkan fakta bahawa jenis analisis ini digunakan untuk menentukan penanda biologi metabolisme tulang dalam osteoporosis: diketahui bahawa penanda biologi tertakluk kepada irama sirkadian, dan kepekatan puncak penanda biologi metabolisme tulang berlaku pada waktu malam. Pada masa ini, tiada maklumat dalam kesusasteraan mengenai irama sirkadian penanda biologi tisu lembut, tulang rawan, jadi keputusan muktamad mengenai pilihan ujian air kencing yang mencukupi akan dibuat selepas menjalankan kajian yang sesuai.

Ujian darah adalah ujian klinikal rutin. Beberapa penanda biologi sudah ditentukan dalam darah, seperti indeks fasa akut, manakala yang lain mungkin dimasukkan dalam senarai standard ujian biokimia dalam masa terdekat. Bagi setiap penanda biologi, adalah perlu untuk menentukan komponen darah mana yang harus ditentukan - plasma atau serum. Keputusan penyelidikan menunjukkan bahawa kepekatan penanda biologi dalam plasma darah berbeza dengan ketara daripada kepekatan dalam serum. Penanda biologi biasanya ditentukan dalam serum darah. Menurut V. Rayan et al. (1998), kepekatan penanda biologi dalam darah yang diambil dari vena berhampiran sendi terjejas dan dari vena yang lebih jauh adalah berbeza. Data ini menunjukkan keperluan untuk menyeragamkan pensampelan darah untuk mengkaji penanda biologi.

Menurut LJ Attencia et al. (1989), rawan sendi sinovial orang dewasa hanya membentuk 10% daripada jumlah jisim rawan hialin dalam badan, termasuk cakera intervertebral. Oleh itu, penentuan penanda biologi dalam darah dan air kencing mencerminkan metabolisme sistemik dan bukannya perubahan tempatan pada sendi yang terjejas oleh osteoarthrosis. Cecair sinovial paling hampir dengan fokus patologi dalam osteoarthrosis dan mungkin paling tepat menggambarkan proses yang berlaku pada sendi terjejas. Kepekatan penanda biologi dalam cecair sinovial boleh jauh lebih tinggi daripada dalam darah, yang bermaksud ia lebih mudah untuk ditentukan. Contohnya termasuk epitope 846 aggrecan - dalam cecair sinovial ia adalah 40 kali lebih banyak daripada dalam serum darah, protein matriks oligomerik rawan (COMP) - 10 kali lebih banyak daripada dalam serum darah. Produk degradasi dalam cecair sinovial lebih tepat mencerminkan proses katabolik dalam rawan artikular. Saliran molekul dari cecair sinovial melalui sistem limfa tempatan boleh menyebabkan pengurangan saiznya dan bahkan kemusnahannya.

Walaupun teknik pengumpulan cecair sinovial invasif, dikaitkan dengan beberapa kemungkinan komplikasi, nilai menentukan penanda biologi di dalamnya adalah jelas. Untuk mengelakkan masalah dengan sendi kering yang dipanggil, 20 ml larutan NaCl isotonik boleh disuntik ke dalam sendi sejurus sebelum pengumpulan cecair. Sejurus selepas suntikan larutan isotonik, pesakit harus membengkokkan dan memanjangkan anggota dalam sendi 10 kali, diikuti dengan aspirasi cepat cecair sinovial yang dicairkan. Menurut EM-JA Thonar (2000), pencairan sinovium tersebut menjejaskan metabolisme dalam rawan artikular. Walau bagaimanapun, hasil kajian oleh FC Robion et al. (2001) menunjukkan bahawa bilas berulang pada sendi menyekat kuda tidak menyebabkan perubahan ketara dalam metabolisme rawan. Data ini sememangnya memerlukan pengesahan. Oleh itu, bagi setiap penanda biologi, kesan lavage sendi pada perubahan dalam kepekatannya mesti ditentukan pada peringkat kajian praklinikal pada haiwan.

Perkara penting seterusnya ialah menentukan masa separuh hayat dalam cecair sinovial dan darah untuk setiap penanda biologi. Tanpa data sedemikian, tafsiran keputusan ujian akan menjadi sukar. Biasanya, separuh hayat bahan aktif secara biologi dalam darah adalah lebih pendek daripada media cecair lain kerana pembersihan yang berkesan oleh hati dan buah pinggang. Oleh itu, bagi setiap penanda biologi, ia juga perlu untuk menentukan laluan penyingkiran. Oleh itu, N-propeptida kolagen jenis III dikumuhkan oleh hati melalui endositosis pengantara reseptor, dan serpihan kolagen yang tidak glikosilasi diekskresikan terutamanya oleh air kencing, seperti osteocalcin. Terdapat reseptor untuk glycosaminoglycans pada sel endothelial sinus lobulus hati, jadi asid hyaluronik dan proteoglikan disingkirkan oleh hati. Separuh hayat asid hyaluronik dalam darah adalah 2-5 minit. Kehadiran sinovitis boleh mempercepatkan pelepasan penanda biologi daripada sendi, walaupun kajian terhadap arnab tidak menemui perbezaan yang ketara dalam pelepasan proteoglikan dengan atau tanpa sinovitis. Oleh itu, kesan keradangan terhadap perubahan kepekatan penanda biologi dalam cecair badan perlu disiasat.

Buah pinggang secara selektif menapis penanda biologi. Oleh itu, glikosaminoglikan, yang membawa cas negatif yang besar, mungkin tidak menembusi membran bawah tanah buah pinggang, manakala glikosaminoglikan seperti kondroitin-6-sulfat dan kondroitin-4-sulfat dikesan dalam air kencing.

Sebagai tambahan kepada patologi (khususnya, osteoarthritis), beberapa faktor boleh mempengaruhi kepekatan penanda biologi dalam cecair badan:

1. Irama sirkadian telah dikaji hanya untuk sebilangan kecil penanda biologi. Mereka telah dikaji untuk penanda metabolisme tulang. Oleh itu, kepekatan puncak osteocalcin berlaku pada waktu malam, dan kolagen pautan silang pada waktu pagi - pada pukul 8. Dalam arthritis rheumatoid, aktiviti puncak IL-6 juga berlaku pada waktu malam (kira-kira jam 2), dan lebih awal daripada osteocalcin. Data ini mempunyai beberapa kepentingan berhubung dengan penyertaan IL-6 dalam keradangan dan fisiologi tisu tulang. TNF-a, sebaliknya, tidak mempunyai irama sirkadian. Walau bagaimanapun, reseptor sitokin ini boleh mematuhinya.
2. Peristalsis. Asid hyaluronik disintesis oleh sel sinovial (serta banyak sel lain) dan merupakan penanda berpotensi sinovitis dalam osteoarthritis dan rheumatoid arthritis. Walau bagaimanapun, kepekatan hyaluronate tertinggi terdapat dalam sistem limfa usus. Tidak menghairankan, kepekatan asid hyaluronik yang beredar boleh meningkat selepas makan. Oleh itu, pensampelan darah untuk menentukan penanda biologi perlu dilakukan semasa perut kosong atau 3 jam selepas makan. Dan kesan peristalsis pada tahap penanda biologi dalam darah memerlukan kajian.
3. Aktiviti fizikal pada waktu pagi selepas tidur membawa kepada peningkatan kepekatan asid hyaluronik dalam darah, MMP-3 dan epitope keratan sulfat dalam individu yang sihat. Aktiviti fizikal boleh mengubah kepekatan beberapa penanda dalam kedua-dua cecair sinovial dan serum darah. Peningkatan sedemikian lebih ketara pada pesakit dengan arthritis rheumatoid, lebih-lebih lagi, kepekatan penanda biologi berkorelasi dengan keadaan klinikal pesakit ini.
4. Penyakit hati dan buah pinggang. Sirosis hati menyebabkan peningkatan ketara dalam paras asid hyaluronik serum dan mungkin menjejaskan penyingkiran proteoglikan. Penyakit buah pinggang diketahui menjejaskan kepekatan osteocalcin. Isu ini juga memerlukan kajian yang lebih mendalam.
5. Umur dan jantina. Semasa pertumbuhan, aktiviti sel plat pertumbuhan meningkat, yang disertai dengan peningkatan kepekatan penanda biologi rangka dalam serum darah. Contohnya ialah peningkatan kepekatan serpihan aggrecan dan kolagen jenis II dalam darah periferi dan air kencing haiwan yang sedang membesar. Oleh itu, tafsiran analisis penanda biologi pada kanak-kanak dan remaja dengan penyakit muskuloskeletal adalah sukar. Bagi kebanyakan penanda biologi, peningkatan kepekatan didapati dengan penuaan. Pada lelaki, kepekatan penanda biologi jauh melebihi kepekatan pada wanita dalam tulang rawan dan tisu tulang. Di samping itu, pada wanita dalam tempoh menopaus dan selepas menopaus, perubahan dalam kepekatan penanda biologi metabolisme rawan boleh dijangka, sama seperti yang diperhatikan dalam tisu tulang.
6. Prosedur pembedahan juga boleh menjejaskan tahap penanda biologi, dan kesan ini boleh bertahan selama beberapa minggu.

Konsep penanda biologi osteoarthrosis adalah berdasarkan andaian bahawa ia mencerminkan aspek tertentu proses metabolik dalam tisu sendi. Walau bagaimanapun, hubungan antara kepekatan penanda biologi dalam cecair badan dan metabolisme rawan, sinovial dan tisu lain telah terbukti sangat kompleks.

Sebagai contoh, kepekatan penanda degradasi ECM rawan artikular dalam cecair sinovial mungkin bergantung bukan sahaja pada tahap degradasi matriks itu sendiri, tetapi juga pada faktor lain, seperti tahap penghapusan serpihan molekul dari sinovium, yang telah disebutkan di atas, serta pada jumlah tisu rawan yang tinggal di sendi.

Walaupun fakta di atas, kepekatan penanda biologi dalam cecair sinovial umumnya berkorelasi dengan metabolisme molekul ECM rawan artikular. Sebagai contoh, perubahan dalam kepekatan serpihan aggrecan, epitope 846, COMB, dan C-propeptide kolagen II dalam cecair sinovial selepas kecederaan sendi dan semasa perkembangan osteoarthrosis adalah konsisten dengan perubahan dalam keamatan metabolisme aggrecan, COMB, dan kolagen II dalam model eksperimental bagi osteoarthrosis pada haiwan/dan in vivo/osteoarthrosis dan pada pesakit artikular dengan osteotilage/kartika.

Pengenalpastian sumber spesifik serpihan molekul adalah proses yang kompleks. Peningkatan pelepasan serpihan molekul boleh berlaku kedua-duanya disebabkan oleh peningkatan umum dalam proses degradasi yang tidak dikompensasikan oleh proses sintetik, dan disebabkan oleh peningkatan degradasi dengan peningkatan serentak dalam keamatan sintesis molekul ECM yang sama; dalam kes kedua, kepekatan molekul ECM tidak berubah. Oleh itu, adalah perlu untuk mencari penanda khusus untuk degradasi dan sintesis. Contoh yang pertama ialah serpihan aggrecan, dan yang terakhir ialah C-propeptide kolagen 11.

Walaupun penanda biologi dikaitkan dengan aspek metabolisme tertentu, adalah perlu untuk mengambil kira ciri khusus proses ini. Sebagai contoh, serpihan yang dikenal pasti mungkin terbentuk akibat daripada degradasi molekul tersintesis de novo yang masih belum disepadukan ke dalam ECM berfungsi, molekul yang baru sahaja disepadukan ke dalam ECM, dan akhirnya molekul ECM kekal yang merupakan bahagian berfungsi penting dalam matriks matang. Masalah lain ialah takrifan zon matriks khusus (matriks perisel, wilayah dan antara wilayah) yang berfungsi sebagai sumber penanda biologi yang dikesan dalam cecair sinovial, darah atau air kencing. Kajian in vitro menunjukkan bahawa keamatan metabolisme dalam zon individu ECM rawan artikular mungkin berbeza. Kajian epitop tertentu yang dikaitkan dengan kondroitin sulfat sulfat mungkin membantu mengenal pasti populasi molekul aggrecan yang disintesis de novo.

Ia boleh diandaikan bahawa penampilan serpihan molekul yang biasanya terdapat dalam ECM rawan dalam cecair sinovial dikaitkan dengan metabolisme matriks rawan. Walau bagaimanapun, ini tidak selalu berlaku, kerana ia bergantung kepada beberapa faktor, khususnya pada berapa banyak kepekatan molekul tertentu dalam rawan artikular melebihi daripada pada tisu sendi lain dan berapa banyak keamatan metabolismenya dalam rawan melebihi kepekatan pada tisu sendi lain. Oleh itu, jumlah jisim aggrecan dalam rawan artikular jauh melebihi itu, sebagai contoh, dalam meniskus sendi lutut, manakala jumlah jisim COMB dalam meniskus secara praktikalnya tidak berbeza daripada dalam rawan artikular. Kedua-dua kondrosit dan sinovosit menghasilkan stromelysin-1, tetapi jumlah sel dalam membran sinovial melebihi jumlah sel dalam rawan, jadi sebahagian besar stromelysin-1 yang terdapat dalam cecair sinovial berkemungkinan besar berasal dari sinovial. Oleh itu, pengenalpastian sumber khusus penanda biologi adalah amat sukar dan selalunya mustahil.

Apabila mengkaji penanda biologi dalam serum darah dan air kencing, masalah menentukan kemungkinan sumber tambahan artikularnya timbul. Di samping itu, sekiranya berlaku kerosakan monoartikular, penanda biologi yang dirembeskan oleh sendi terjejas mungkin bercampur dengan penanda yang dirembeskan oleh sendi yang utuh, termasuk yang bertentangan. Rawan artikular mengandungi kurang daripada 10% daripada jumlah jisim rawan hialin dalam badan. Oleh itu, penentuan penanda biologi dalam darah dan air kencing mungkin wajar dalam penyakit poliartikular, atau sistemik (berkaitan dengan osteoarthrosis - dalam osteoarthrosis umum).

Keperluan untuk penanda biologi bergantung pada sama ada ia digunakan sebagai ujian diagnostik, prognostik atau penilaian. Sebagai contoh, ujian diagnostik menentukan perbezaan antara individu yang sihat dan pesakit dengan osteoarthritis, yang dinyatakan dari segi sensitiviti dan kekhususan ujian. Ujian prognostik mengenal pasti individu dalam kohort yang berkemungkinan besar akan mengalami penyakit ini dengan cepat. Akhir sekali, ujian penilaian adalah berdasarkan keupayaan penanda untuk memantau perubahan dari semasa ke semasa dalam pesakit individu. Selain itu, penanda biologi boleh digunakan untuk menentukan sensitiviti pesakit terhadap ubat tertentu.

Pada mulanya, diandaikan bahawa penanda biologi boleh berfungsi sebagai ujian diagnostik yang akan membantu membezakan sendi yang terjejas oleh osteoarthrosis daripada yang utuh, serta menjalankan diagnostik pembezaan dengan penyakit sendi lain. Oleh itu, penentuan kepekatan keratan sulfat dalam serum darah dianggap sebagai ujian diagnostik untuk osteoarthrosis umum. Walau bagaimanapun, kajian seterusnya menunjukkan bahawa penanda biologi ini hanya boleh mencerminkan kemerosotan proteoglycans rawan dalam beberapa situasi. Ternyata kepekatan penanda biologi dalam serum darah bergantung pada umur dan jantina orang yang diperiksa.

Penanda biologi mutatif metabolisme tisu sendi dalam cecair sinovial dan serum darah pesakit dengan osteoarthritis

Penanda biologi	Proses	Dalam cecair sinovial (pautan)	Dalam serum darah (pautan)
1. Rawan
Aggrecan
Serpihan protein teras	Degradasi agregat	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; Poole AR et al., 1994) t (Poole AR et al., 1994)
Epitop protein teras (neoepitop khusus zon belahan)	Degradasi agregat	Sandy JD et al., 1992; LohmanderLS. et al., 1993; LarkM.W. et al., 1997
Epitop sulfat keratonik	Degradasi agregat	Campion GV et al., 1989; Belcher C et al., 1997
Epitop kondroitin sulfat (846, ЗВЗ, 7D4 dan DR.)	Sintesis/degradasi 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
Nisbah kondroitin-6 dan kondroitin-4 sulfat	Sintesis/degradasi Aggrecan	Shinme iM. et al. 1993
Proteoglikan kecil	Degradasi proteoglikan kecil	Witsch-PrehmP. et al., 1992
Protein matriks rawan
HOMP	Kemerosotan HOMP	Saxne T., Heinegerd D., 1992"; LohmanderLS. et al., 1994; Petersson IF etal., 1997	Sharif M. et al., 1995
Kolagen rawan
C-propeptide kolagen jenis II	Sintesis kolagen II	ShinmeiM. et al., 1993; YoshiharaY. et al., 1995; LohmanderLS. et al., 1996
Serpihan rantai alfa kolagen jenis II	Kemerosotan kolagen II	Hollander AP et al., 1994; Billinghurst RC et al., 1997; AtleyLM. et al., 1998
MMP dan perencatnya	Sintesis dan rembesan	Dari sinovium atau rawan artikular?
II. Menisci
HOMP	Kemerosotan HOMP	Dari rawan artikular, menisci atau sinovium?
Proteoglikan kecil	Degradasi proteoglikan kecil
III. Membran sinovial
Asid hyaluronik	Sintesis asid hyaluronik		Goldberg RL et al., 1991; HedinP.-J. et al., 1991; Sharif M. et al., 1995
MMP dan perencatnya
Stromelysin (MMP-3)	Sintesis dan rembesan MMP-3	LohmanerLS et al., 1993	ZuckerS. et al., 1994; YoshiharaY. et al., 1995
Kolagenase interstisial (MMP-1)	Sintesis dan rembesan MMP-1	Clark IM et al., 1993; LohmanderLS. et al., 1993	Manicourt DH et al., 1994
TIMP	Sintesis dan rembesan TIMP	Lohmander LS. et al., 1993; Manicourt DH et al., 1994	Yoshihara Y. et al., 1995
N-propeptida kolagen jenis III	Kolagen III sintesis/degradasi	Sharif M. et al., 1996	Sharif M. et al., 1996

Beberapa kajian telah menunjukkan perbezaan dalam kepekatan serpihan aggrecan, HOMP dan MMP dan perencatnya dalam cecair sendi sendi lutut sukarelawan yang sihat, pesakit dengan arthritis rheumatoid, arthritis reaktif atau osteoarthrosis. Walaupun fakta bahawa pengarang menunjukkan perbezaan yang ketara dalam kepekatan purata penanda biologi, tafsiran data adalah sukar, kerana analisis perbandingan adalah profil dan retrospektif. Sifat prognostik ujian ini perlu disahkan dalam kajian prospektif.

Penanda biologi boleh digunakan untuk menilai keterukan penyakit atau peringkat proses patologi. Dalam kes osteoarthrosis, keterukan penyakit dan peringkatnya dinilai oleh hasil pemeriksaan sinar-X, arthroscopy, serta keterukan sindrom kesakitan, batasan fungsi sendi terjejas dan kapasiti fungsi pesakit. L. Dahlberg et al. (1992) dan T. Saxne dan D. Heinegard (1992) mencadangkan menggunakan beberapa penanda molekul metabolisme rawan artikular untuk pencirian tambahan peringkat osteoarthrosis. Walau bagaimanapun, kajian lanjut ke arah ini adalah perlu untuk memperkenalkan penanda biologi tersebut ke dalam amalan perubatan.

Terdapat laporan mengenai kemungkinan penggunaan penanda biologi sebagai ujian prognostik. Sebagai contoh, ditunjukkan bahawa kepekatan asid hyaluronik (tetapi bukan keratan sulfat) dalam serum pesakit dengan osteoarthritis lutut pada awal kajian menunjukkan perkembangan gonarthrosis selama 5 tahun pemerhatian. Dalam populasi pesakit yang sama, ditunjukkan bahawa peningkatan kandungan COMB dalam serum pesakit dengan gonarthrosis pada tahun pertama selepas permulaan kajian dikaitkan dengan perkembangan radiografi selama 5 tahun pemerhatian. Kajian penanda biologi pada pesakit dengan arthritis rheumatoid telah menunjukkan bahawa kepekatan COMB, epitope 846, kondroitin sulfat dalam serum dikaitkan dengan perkembangan penyakit yang lebih cepat. Keputusan ini, yang diperoleh dalam kumpulan kecil pesakit, selalunya tidak menunjukkan kekuatan hubungan antara tahap penanda biologi dan perkembangan penyakit, iaitu, kajian lanjut, prospektif dan kohort pesakit yang lebih besar, diperlukan.

TD Spector et al. (1997) mendapati sedikit peningkatan dalam CRP serum pada pesakit dengan osteoarthritis awal dan melaporkan bahawa CRP mungkin menjadi peramal perkembangan osteoarthritis. Dalam kes ini, peningkatan CRP mencerminkan proses kerosakan tisu sendi dan mungkin dikaitkan dengan peningkatan asid hyaluronik, yang juga menunjukkan perkembangan penyakit. Ada kemungkinan bahawa membran sinovial bertanggungjawab untuk kebanyakan asid hyaluronik yang ditentukan dalam serum, yang menunjukkan kehadiran sinovitis ringan. Peningkatan kepekatan stromelysin MMP dalam cecair sinovial dan serum pesakit dengan osteoarthritis dan selepas kecederaan sendi mungkin juga dikaitkan dengan sinovitis ringan.

Akhir sekali, penanda biologi boleh digunakan sebagai kriteria keberkesanan dalam ujian klinikal ubat-ubatan, serta untuk memantau rawatan patogenetik. Walau bagaimanapun, terdapat dua masalah yang saling berkaitan: kekurangan ubat dengan sifat "pengubahsuaian struktur" atau "pengubahsuaian penyakit" yang terbukti sebahagian besarnya disebabkan oleh kekurangan penanda biologi yang boleh dipercayai, dan sebaliknya, kekurangan penanda khusus metabolisme tisu sendi adalah sebahagian besarnya disebabkan oleh kekurangan kajian terkawal ubat dalam kumpulan ini.

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