Variations in the concentration of proinflammatory cytokines under the influence of the combined treatment with the use of barolaserotherapy in the patients of advanced age presenting with knee joint osteoarthrosis

Full Text

Остеоартроз (ОА) является наиболее распространенным хроническим заболеванием скелетно-мышечной системы и на сегодняшний день - несомненно наиболее частой причиной ограничения повседневной активности и инвалидизации пожилого населения [1-3]. По мнению большинства исследователей, ОА - группа заболеваний, различающихся по этиологии, но сходных по биологическим, морфологическим, клиническим признакам и исходу. Они приводят к потере гиалинового хряща и сопутствующему поражению других компонентов сустава - субхондральной кости, синовиальной оболочки и периартикулярных тканей [4-6]. В зарубежной литературе этот патологический процесс отмечают как остеоартрит [7]. Среди людей старше 60 лет ОА встречается в 95% случаев [7-9]. Термин "биомеханическая реактивность" обычно используют при ОА для определения биохимическо18 ФИЗИОТЕРАПИЯ, БАЛЬНЕОЛОГИЯ и РЕАБИЛИТАЦИЯ 4/2015 го ответа на механическое воздействие. В то время как "нормальная" нагрузка полезна и необходима, чтобы стимулировать физиологические изменения связанных структур, "ненормальная" нагрузка, особенно при активной деятельности, может ускорить начало заболевания и привести к его прогрессированию [10, 11]. Хондроциты запрограммированы на ответ, чтобы направить биомеханические возмущения, и действуют как "механосенсоры " с помощью специальных чувствительных рецепторов, многие из которых связаны с компонентами внеклеточного матрикса [12]. Из них наиболее изучены интегри- ны, которые выступают в качестве рецепторов для фибронектина и фрагментов коллагена II типа [13]. Активация этих рецепторов может стимулировать продуцирование воспалительных цитокинов, хе- мокинов и разрушающих матрикс протеиназ, в основном металлопротеиназ [5, 14]. "Ненормальная" механическая нагрузка стимулирует истощение протеогликанов, повреждения коллагена и снижает синтез белков хрящевого матрикса [13]. В ответ на травматическое повреждение активируется глобальная экспрессия генов, что приводит к повышенной экспрессии медиаторов воспаления, включая цитокины и протеиназы [14, 15]. В настоящее время нет единой схемы терапии ОА. Все существующие методики направлены на предотвращение прогрессирования, уменьшение болевого синдрома и признаков реактивного синовита сустава, улучшение функции суставов, предотвращение развития деформаций суставов, улучшение качества жизни пациента. Физиотерапевтические методики являются наиболее часто используемыми, они позволяют снизить фармакологическую нагрузку и избежать полипрагмазии. Однако и данные методики должны учитывать сложный этиопатогенез заболевания, быть дифференцированными в зависимости от формы, локализации артроза и обязательно соот- носитья с этапностью процесса. Главные роли здесь отводятся появившимся в последние десятилетия и широко применяемым хондропротекторам и физиотерапевтическим методикам, которые оказывают обезболивающее, противовоспалительное, противоотечное действие, улучшают микроциркуляцию и активизируют трофические и регенераторные процессы в окружающих тканях на участке воздействия. Комплексное применение этих средств и методик с последующим использованием их в терапии ОА снижает полипрагмазию и открывает новые возможности реабилитации [16-18]. Среди методов физиотерапии наиболее часто используется лазеротерапия как наиболее щадящий и эффективный метод лечения. Современным направлением в разработке новых стратегией ведения пациентов пожилого возраста, страдающих ОА, является, на наш взгляд, комплексное изучение цитокинового статуса (как объективного количественного индикатора эффективности) при сочетанной терапии зарегистрированными фармакологическими и физиотерапевтическими средствами. В нашем исследовании мы остановились на сочетанном применении лазерного излучения и баротерапии (баролазеротерапия). Баролазеротерапия предусматривает взаимное усиление благоприятного действия двух физических факторов. Цель работы - изучение влияния сочетанного применения низкоинтенсивного лазерного излучения и локальной декомпрессии (вакуума) на цито- киновый статус у больных пожилого возраста при артрозе коленных суставов. Материалы и методы В исследование было включено 160 человек в возрасте от 60 до 69 лет (средний возраст 63,9±2,1 года). Работа проведена на базе Санкт-Петербургского Городского гериатрического медико-социального центра. Все пациенты, включенные в исследование, были разделены на 2 рандомизированные группы: • 1-я (основная) группа (п = 67) - пациенты пожилого возраста, страдающие ОА коленного сустава I, II и III стадии, которые получали фармакотерапию мелоксикамом в дозе 7,5 мг/сут и терафлек- сом (глюкозамина гидрохлорид 0,5 г, натрия хон- дроитинсульфат 0,4 г) в течение 10 нед с одновременной баролазеротерапией на область коленного сустава; • 2-я (контрольная) группа (п = 64) - пациенты пожилого возраста, страдающие ОА коленного сустава I, II и III стадии, которые получали фармакотерапию мелоксикамом в дозе 7,5 мг/сут и терафлексом (глюкозамина гидрохлорид 0,5 г, натрия хондроитинсульфат 0,4 г) в течение 10 нед. В ходе исследования нами выделена группа практически здоровых людей для определения референс- ных значений нейроиммунного статуса (п = 29). Исследование в каждой группе пациентов проводили в 2 этапа: перед началом лечения и через 10 нед после соответствующей терапии. Процедуру баролазеротерапии выполняли на аппарате АЛП-01"Латон"-Комби, производимом ООО "НПП ВОЛО" (Санкт-Петербург), воздействуя в течение 10-15 мин на область коленных суставов, устанавливая длину волны 810±20 нм, давление 10-12 Па, интенсивность лазерного излучения 20- 30 мВт, частоту до 100 Гц. Терапия предусматривала 15 процедур (3 раза в неделю через день, кроме субботы и воскресенья) в течение первых 5 нед 10-недельного курса лечения. Для определения роли нейроиммунной системы в развитии ОА и эффективности проводимой комплексной терапии у больных ОА и практически здоровых лиц из контрольной группы в утреннее время натощак пункционным методом из локтевой вены с помощью широкой иглы в пластиковые пробирки производили забор крови, из которой готовили сыворотку. Уровень цитокинов (ФНОа, ИЛ-ф, ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10) определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА). Данные, полученные в результате экспериментов, были занесены в электронную таблицу Excel, входящую в состав программного пакета Microsoft® Office XP. Средствами электронной таблицы (опции "Фильтр" и "Сортировка") осуществляли отбор и сортировку групп, оценка и сравнение которых были Е 4/2015 ФИЗИОТЕРАПИЯ, БАЛЬНЕОЛОГИЯ и РЕАБИЛИТАЦИЯ задачей статистического анализа. Использовали следующие методы статистического анализа. • Проверку гипотез о различии между групповыми средними арифметическими значениями проводили с помощью двусторонних t-тестов Стью- дента для независимых либо зависимых выборок. При отсутствии равенства дисперсий в сравниваемых группах вводили поправку Уэлча (Welch correction). • Частоты встречаемости исследуемого показателя в экспериментальной и контрольной группах сравнивали с помощью анализа таблиц сопряженности с использованием критерия %2 • Критический уровень значимости принимали равным 5% (р < 0,05). В таблицах, где указаны частоты встречаемости исследуемого показателя в экспериментальной и контрольной группах, данные представлены также в виде процентных отношений. Результаты и обсуждение ФНОа - многофункциональный провоспалительный цитокин, образующийся в основном моноцитами и макрофагами, который влияет на липидный метаболизм, коагуляцию, устойчивость к инсулину, функционирование эндотелия, стимулирует продукцию ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8, ИФН-у, активирует лейкоциты. Установлено, что уровень ФНОа в сыворотке крови зависит от стадии заболевания и достоверно отличается от такового у практически здоровых лиц. Развитие патологического процесса достоверно (р < 0,05) приводит к постепенному уменьшению содержания этого цитокина в сыворотке крови (табл. 1; рис. 1). Как видно из табл. 1, уровень ФНОа при ОА наиболее высок у больных с I стадией заболевания в период обострения и значительно отличается от такового у здоровых лиц (р < 0,05). Развитие патологического процесса достоверно (р < 0,05) приводит к постепенному уменьшению содержания этого цитокина в сыворотке крови, однако даже в IV стадии заболевания концентрация сигнальной молекулы Рис. 1. Зависимость уровня ФНОа в сыворотке крови больных ОА пожилого возраста от стадии заболевания. приближается к контрольному уровню, но не достигает его. Исходя из результатов исследования можно полагать, что концентрация ФНОа в сыворотке крови как одного из ключевых агентов иммунного воспаления при ОА может служить дополнительным индикатором стадии хронического воспалительного процесса. Эти данные свидетельствуют, по-видимому, о том, что для практически здорового человека в пожилом возрасте характерен определенный повышенный уровень концентрации ФНОа как отражение провоспалительного ответа иммунной системы на различные медиаторы экзогенного и эндогенного происхождения. При исследовании цитокинового профиля сыворотки крови людей пожилого возраста, которые страдают ОА, установлено, что уровень ИЛ-ф значимо отличается от контрольных значений в группе сравнения только у пациентов с I стадией в период обострения заболевания и во II стадии. Показано (р < 0,05), что концентрация этого цитокина более чем в 1,5 раза превосходит контрольный уровень у пациентов c I стадией и примерно на 25 % - со II стадией ОА (табл. 2; рис. 2). Как видно из табл. 2, уровень ИЛ-ф при ОА наиболее высок у пациентов с I стадией заболевания в период обострения и значительно отличается от такового у здоровых лиц (р < 0,05). Прогрессирование Таблица 1 Зависимость уровня ФНОа в сыворотке крови больных ОА пожилого возраста от стадии заболевания Уровень сигнальных молекул в сыворотке крови Показатель у здоровых лиц у больных с I стадией ОА у больных со II стадией ОА у больных с III стадией ОА у больных с IV стадией ОА ФНОа, пг/мл 69,0±3,2 212,4±7,0* 109,6±4,3* 95,0±3,6* 78,0±3,3* Примечание * - р < 0,05 по сравнению со здоровыми лицами. Таблица 2 Зависимость уровня ИЛ-1р в сыворотке крови больных ОА пожилого возраста от стадии заболевания Уровень сигнальных молекул в сыворотке крови Показатель у здоровых лиц у больных с I стадией ОА у больных со II стадией ОА у больных с III стадией ОА у больных с IV стадией ОА ИЛ-1Р, пг/мл 192,0±20,0 296,4±26,1* 243,1±23,3* 225,0±22,6** 187,0±20,3** Примечание * - р < 0,05 по сравнению со здоровыми лицами; ** - р > 0,05 по сравнению со здоровыми лицами. 20 ФИЗИОТЕРАПИЯ, БАЛЬНЕОЛОГИЯ и РЕАБИЛИТАЦИЯ 4/2015 Рис. 2. Зависимость уровня ИЛ-1Р в сыворотке крови больных ОА пожилого возраста от стадии заболевания. патологического процесса (II стадия) достоверно (р < 0,05) приводит к постепенному уменьшению содержания этого цитокина в сыворотке крови. В более поздних стадиях концентрация сигнальной молекулы существенно не отличается от контрольного уровня (р > 0,05). По своей природе ИЛ-1Р представляет собой провоспалительный цитокин, уровень экспрессии которого связан с уровнем экспрессии других цитокинов в очаге воспаления. Экспериментально установлено, что одним из основных факторов, обеспечивающих пролиферацию культивируемых лимфоцитов, является ИЛ-ip, синтезируемый макрофагами. Можно полагать, что его концентрация в сыворотке крови как одного из ключевых агентов иммунного воспаления при ОА может служить дополнительным индикатором I и II стадии хронического воспалительного процесса. Концентрации ИЛ-6 и ИЛ-8 в сыворотке крови пациентов пожилого возраста с ОА как дополнительный маркер острых стадий заболевания отражены в табл. 3. Динамика изменения концентрации ИЛ-6 в сыворотке, по-видимому, отражает дуализм регулирующего влияния этого медиатора на иммунное воспаление при ОА: с одной стороны - подавление, с другой - активацию. Учитывая существенные значимые (р < 0,05) различия в уровне ИЛ-6 в сыворотке крови, цитокинемию по ИЛ-6 можно использовать как дополнительный маркер острых воспалительных стадий ОА - I и II. Известно, что ИЛ-8 является одним из основных провоспалительных хемокинов, образуемым макрофагами, эпителиальными и эндотелиальными клетками, и играет важную роль в системе врожденного иммунитета. При развитии иммунного воспаления в I и II стадии ОА концентрация ИЛ-8 в сыворотке крови существенно возрастает - почти в 4 раза по сравнению с контролем. При этом уровень цитокина имеет максимальное значение в период обострения у пациентов с I стадией заболевания. При дальнейшем развитии патологического воспалительного процесса к III стадии уровень сигнальной молекулы в сыворотке крови заметно падает и к IV стадии практически приходит в норму и не отличается от контрольного. Выявленная динамика изменения концентрации ИЛ-8 в сыворотке крови больных ОА хорошо согласуется с динамикой изменения концентрации других провоспалительных цитокинов - ФНОа и ИЛ-ip. Учитывая существенные значимые (р < 0,05) различия в уровне ИЛ-8 в сыворотке крови, цитокинемию по ИЛ-8 можно использовать как дополнительный маркер I-III стадии ОА. В ходе комплексного лечения с применением ба- ролазеротерипии достоверно (р < 0,05) показано, что фармакотерапия в течение i0 нед и баролазеротерапия на область коленных суставов привели к досто- Таблица 3 Уровень ИЛ-6 и ИЛ-8 в сыворотке крови больных ОА пожилого возраста в зависимости от стадии заболевания Уровень сигнальных молекул в сыворотке крови Показатель контроль у больных с I стадией ОА у больных со II стадией ОА у больных с III стадией ОА у больных с IV стадией ОА ИЛ-6, пг/мл 6,9±1,3 17,8±1,9* 23,3±2,2* 9,9±1,3* 7,2±1,1** ИЛ-8, пг/мл 5,2±0,7 20,2±1,7* 16,1±1,5* 9,8±1,2* 6,9±1,1** Примечание. * - р < 0,05 по сравнению с контролем; ** - р > 0,05 по сравнению с контролем. Таблица 4 Динамика уровня ФНОа в сыворотке крови больных ОА пожилого возраста после 10 нед сочетанного проведения фармакотерапии и баролазеротерапии на область коленного сустава Уровень сигнальных молекул в сыворотке крови Референсные значения Показатель у больных с I стадией ОА у больных со II стадией ОА у больных с III стадией ОА ФНОа, пг/мл до лечения 212,4± 7,0 109,6±4,3 95,0±3,6 ФНОа, пг/мл, после лечения (фармакотерапия) 190,5±6,2* 100,2±4,5* 89,0±3,7** 68,2-69,0±3,2 ФНОа, пг/мл, после лечения (баролазеротерапия + фармакотерапия) 179,2±6,1* 98,2±4,2* 87,0±3,2* Примечание. * - р<0,05 по сравнению с соответствующими значениями по стадиям ОА до начала фармакотерапии; ** - р > 0,05 по сравнению со здоровыми лицами. 4/2015 ФИЗИОТЕРАПИЯ, БАЛЬНЕОЛОГИЯ и РЕАБИЛИТАЦИЯ Таблица 5 Сравнительная таблица уровней ИЛ-1р в сыворотке крови больных ОА пожилого возраста после 10 нед фармакотерапии и сочетанного проведения фармакотерапии и баролазеротерапии на область коленного сустава Уровень сигнальных молекул в сыворотке крови Референсные значения Показатель у больных с I стадией ОА у больных со II стадией ОА у больных с III стадией ОА ИЛ-1Р, пг/мл, до лечения 296,4±26,1* 243,1±23,3*, ** 225,0±22,6*, ** ИЛ-1Р, пг/мл, после лечения (фармакотерапия) 245,4±22,2** 235,0±21,0**, *** 205,0±20,7**, *** 192,0±20,0 ИЛ-1Р, пг/мл, после лечения (баролазеротерапия + фармакотерапия) 227,3±20,1**, *** 239,0±21,0** 203,0±20,5** Примечание. * - p < 0,05 по сравнению со здоровыми сравнению с I стадией ОА при комплексной фармакотерапии. верному снижению концентрации провоспалительных цитокинов в сыворотке крови больных ОА во всех стадиях заболевания заболевания (р < 0,05). Это снижение значимо выше, чем в случае применения исключительно фармакотерапии мелоксикамом и терафлексом (табл. 4). Для ИЛ-6 и ИЛ-8 сочетание фармакологического воздействия с физиотерапевтическим (баролазеротерапия) является эффективным в плане подавления иммунного воспаления по показателю концентрации этих цитокинов и сыворотке крови как в I, так и во II стадии заболевания. В результате нашего исследования было установлено, что комплексная фармакотерапия мелоксикамом и терафлексом в течение 10 нед привела к достоверному снижению концентрации ФНОа в сыворотке крови больных ОА с I и II стадией заболевания (р < 0,05) - 212,4±7,0 и 109,6±4,3 пг/мл до лечения; 190,5±6,2 и 100,2±4,5 пг/мл после лечения. Однако это снижение невелико и не превышает 10% от исходных значений до начала лечения. Очевидно, для получения более весомых результатов продолжительность фармакотерапии должна быть увеличена либо указанная фармакотерапия должна быть расширена за счет других препаратов, отрицательно влияющих на уровень ФНОа, либо, возможно, дополнена эффективными физиотерапевтическими процедурами. В случае ОА III стадии различия между начальным уровнем ФНОа и его уровнем через 10 нед фармакотерапии недостоверны (р Мы показали, что фармакотерапия в течение 10 нед приводила к достоверному снижению концентрации иЛ-ф - 296,4±26,1 и 245,4±22,2 пг/ мл до и после лечения соответственно в сыворотке крови больных ОА I острой и II стадии (р < 0,05) по сравнению со значениями до начала терапии. В случае ОА III стадии различия между начальным уровнем ИЛ-ip и его уровнем через 10 нед фармакотерапии недостоверны (р > 0,05) (табл. 5). В ходе исследования мы обнаружили, что комплексная фармакотерапия в течение 10 нед и сопутствующая баролазеротерапия привели к достоверному уменьшению концентрации ИЛ-6 в сыворотке крови больных ОА с I и II стадией заболевания (р < 0,05) по сравнению с соответствующими показателями при комплексной фармакотерапии без прилицами; ** - р > 0,05 по сравнению с контролем; *** - р < 0,05 по менения физических методов лечения. Так, уровень ИЛ-6 в сыворотке крови у пожилых людей, страдающих ОА I стадии, составил 11,0±1,2 пг/мл против 4,7±0,9 пг/мл у здоровых лиц (р < 0,05), при переходе ко II и III стадии - 14,9±1,4 и 6,9±1,0 пг/мл (р < 0,05) соответственно. Величина этого уменьшения статистически достоверно отличалась от таковой при применении изолированной фармакотерапии только в I и II стадии заболевания. При III стадии можно отметить лишь тенденцию к снижению концентрации ИЛ-6 в сыворотке крови пациентов. После сочетанного применения фармакотерапии и баролазеротерапии в течение 10 нед достоверно уменьшились концентрации ИЛ-8 в сыворотке крови больных ОА в I и II стадии (р < 0,05) по сравнению с соответствующими показателями при изолированном применении комплексной фармакотерапии. Так, уровень ИЛ-8 в сыворотке крови у пожилых людей, страдающих ОА I стадии, составил 12,2±1,1 пг/мл (р < 0,05), при переходе ко II и III стадии - 9,9±1,1 и 6,9±1,0 пг/мл соответственно. На основании приведенных данных можно сделать вывод о том, что статистически достоверные результаты (р < 0,05) влияния баролазеротерапии, выражающиеся в снижении уровня ИЛ-8 в сыворотке крови у пожилых людей, страдающих ОА, выявляются I и II стадии заболевания. В случае ОА III стадии различия между начальным уровнем ИЛ-8, IL-6 и их уровнем через 10 нед фармакотерапии недостоверны (р > 0,05). Таким образом, показано, что проведенная терапия влияет на нейроиммунную клеточную регуляцию у пожилых пациентов с диагнозом ОА. Сочетанная терапия (фармакотерапия и физические методы воздействия) позволяет снизить интенсивность процессов воспаления в суставе. Нами установлено, что концентрация ФНОа в сыворотке крови при ОА может служить дополнительным индикатором стадии воспалительного процесса. Изменения концентрации ИЛ-1Р и ИЛ-6 в сыворотке крови можно рассматривать как дополнительные маркеры I и II стадии ОА у людей пожилого возраста, а концентрацию ИЛ-8 - как дополнительный маркер I-III стадии. При воспалительных изменениях в суставе от I к III стадии ОА, как правило, организм человека не позволяет в достаточной мере ингибировать сверхпродукцию ФНОа и, таким образом, вызывать торможение ФИЗИОТЕРАПИЯ, БАЛЬНЕОЛОГИЯ и РЕАБИЛИТАЦИЯ 4/2015 процессов ремоделирования хрящевой ткани сустава. Комбинированное применение комплексной фармакотерапии (мелоксикамом и терафлексом) в течение 10 нед и физиотерапии низкоинтенсивным лазерным излучением в сочетании с локальной баротерапией (баролазеротерапия) приводит к достоверному снижению концентрации ФНОа в сыворотке крови больных ОА во всех стадиях заболевания (p < 0,05). Это снижение не превышает 15% от исходных значений до начала лечения, однако оно достоверно больше, чем в случае применения исключительно фармакотерапии мелоксикамом и терафлексом. Относительно ИЛ-ф дополнительный эффект снижения уровня сигнальной молекулы достоверно определяется только в I стадии заболевания. При сочетанном применении фармакотерапии (мелоксикамом и терафлексом) в течение 10 нед и баролазеротерапии достоверно увеличивается концентрации IL-4 и одновременно уменьшаются концентрации ИЛ-6 и ИЛ-8 в сыворотке крови больных ОА в I и II стадии заболевания по сравнению с изолированной фармакотерапией, что свидетельствует о дополнительной активации противовоспалительной цитокиновой системы и снижении соответственно провоспалительной активности (p < 0,05).

About the authors

V. V Kir’yanova

State budgetary educational institution of higher professional education “I.I. Mechnikov North-Western State Medical University”, Russian Ministry of Health

ul. Kirochnaya, 41, Sankt-Peterburg, Russia, 191015

Aleksandr P. Patrukhin

State budgetary health facility “City Geriatric Medico-Social Centre”

Email: apatr@mail.ru
Sankt-Peterburg, Russia, 190103

References

Supplementary files