Удлинение костей конечностей остается одним из основных разделов реабилитации больных с аномалиями развития, последствиями травм и ортопедическими заболеваниями скелета [3]. Наиболее часто для оперативного удлинения костей конечностей используется метод чрескостного дистракционного остеосинтеза по Илизарову.
Способы уравнивания длины конечностей по методу Илизарова обеспечивают восстановление анатомии, строения и функции костного органа, но требуют много времени для трансформации сформировавшегося дистракционного регенерата в новую кость. Общий срок лечения больных в зависимости от величины удлинения колеблется от 4 до 18 месяцев [5].
В связи с этим в последние годы актуальна потребность в дополнительных воздействиях на процесс дистракционного костеобразования с целью ускорения консолидации, дифференцировки и созревания регенератов с последующим сокращением сроков лечения больных, а также для усиления вялотекущей регенерации у некоторых категорий пациентов.
Исследуются возможности использования новых режимов дистракции, в частности применение высокодробной круглосуточной автодистракции, которая позволяет увеличивать суточный темп дистракции до 3,0 мм [1, 4, 6].
Цель исследования – оценить динамику общего и С-реактивного белка, белковых фракций, сиаловых кислот как маркеров воспаления, в сыворотке крови собак, которым проводили оперативное удлинение костей голени.
Материал и методы исследования
Биохимические показатели изучали в сыворотке крови 38 беспородных собак (возраст 1–3 года). Животные были разделены на три группы. В 1-й группе – 19 взрослым беспородным собакам после закрытой флексионной остеоклазии проводили удлинение костей голени по Илизарову с режимом удлинения 1 мм/сутки за 4 приема вручную в течение 28 суток, во 2-й группе – 9 взрослым беспородным собакам после закрытой флексионной остеоклазии проводили удлинение костей голени по Илизарову с режимом удлинения 1,5 мм/сутки за 6 приемов вручную, в 3-й группе – 10 взрослым беспородным собакам после закрытой флексионной остеоклазии проводили удлинение костей голени по Илизарову с режимом удлинения 3 мм/сутки в автоматическом режиме за 120 приемов.
В сыворотке крови животных в динамике определяли концентрацию общего белка, белковых фракций, С-реактивного белка, уровень сиаловых кислот (СК). Биохимические показатели сравнивали со значениями, полученными до начала эксперимента.
Концентрацию общего белка, С-реактивного белка в сыворотке крови определяли на автоматическом биохимическом анализаторе Hitachi/BM 902 (Япония) (регистрационный № МЗ РФ 2000/564), используя наборы реагентов фирмы Vital Diagnostics (Россия). Содержание сиаловых кислот – наборами реагентов «Сиалотест 100» (Россия). Электрофоретическое разделение белковых фракций проводили на системе Paragon (Beckman, США) (регистрационный № 2005/282) с использованием реактивов и пластин этой же фирмы.
На проведение экспериментального исследования получено разрешение комитета по этике при ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова» Минздрава России.
Результаты в таблицах представлены в виде средней арифметической и стандартного отклонения. Биохимические показатели, полученные на сроках эксперимента, сравнивали с дооперационными значениями, достоверность различий при этом оценивали с помощью W-критерия Вилкоксона для независимых выборок. Достоверность межгрупповых различий на сроках наблюдения определяли с помощью непараметрического критерия Крускала – Уоллиса, с последующим множественным сравнением с использованием критерия Данна.
Результаты исследования и их обсуждение
В сыворотке крови экспериментальных животных была изучена концентрация общего белка и его фракций (табл. 1).
Концентрация общего белка у животных всех групп на разных этапах эксперимента была увеличена: уровень общего белка в сыворотке крови собак 1-й группы был достоверно выше дооперационных значений в конце дистракции (74 ± 5 г/л, р < 0,05); во 2-й группе – в середине и в конце дистракции, соответственно 74 ± 5 г/л и 74 ± 4 г/л (р < 0,05); в 3-й группе – в середине дистракции и во время периода фиксации.
Таблица 1
Концентрация общего белка и белковых фракций (г/л) в сыворотке крови собак при удлинении костей голени в различных режимах (Хi ± σ)
|
Срок |
Группа |
Общий белок |
Альбумин |
Глобулины |
|||
|
α1 |
α2 |
β |
γ |
||||
|
До операции |
1 |
69 ± 7 |
37 ± 3 |
2,4 ± 0,8 |
6,7 ± 1,1 |
14,6 ± 2,9 |
7,7 ± 2,7 |
|
2 |
68 ± 2 |
38 ± 2 |
2,4 ± 0,6 |
6,5 ± 1,2 |
14,0 ± 1,1 |
7,4 ± 1,9 |
|
|
3 |
69 ± 5 |
37 ± 4 |
2,5 ± 0,8 |
7,1 ± 1,8 |
14,8 ± 1,5 |
7,3 ± 2,5 |
|
|
Начало дистракции |
1 |
69 ± 6 |
30 ± 6* |
4,8 ± 1,1* |
10,2 ± 1,5* |
16,1 ± 4,9 |
6,7 ± 1,4 |
|
2 |
66 ± 6 |
31 ± 3* |
4,7 ± 1,3* |
9,2 ± 0,7* |
14,9 ± 2,1 |
7,5 ± 1,7 |
|
|
3 |
71 ± 6 |
32 ± 4* |
3,7 ± 0,7* |
10,4 ± 1,9* |
16,2 ± 1,3 |
8,1 ± 2,4 |
|
|
Середина дистракции |
1 |
72 ± 8 |
33 ± 4* |
3,5 ± 1,2 |
8,8 ± 1,6*2,3 |
19,7 ± 3,1* |
8,3 ± 1,7 |
|
2 |
74 ± 5* |
33 ± 4* |
3,0 ± 1,5 |
11,7 ± 1,8*1 |
16,1 ± 2,0* |
9,1 ± 1,6* |
|
|
3 |
74 ± 5* |
30 ± 5* |
4,2 ± 1,9* |
11,3 ± 1,6*1 |
18,8 ± 2,5* |
8,2 ± 1,3 |
|
|
Конец дистракции |
1 |
74 ± 5* |
32 ± 2* |
7,2 ± 3,1*2,3 |
9,4 ± 1,2*3 |
18,3 ± 3,0* |
10,1 ± 2,6 |
|
2 |
74 ± 4* |
33 ± 3* |
3,0 ± 1,01 |
10,9 ± 1,6* |
18,1 ± 1,8* |
11,7 ± 1,6* |
|
|
3 |
72 ± 3 |
30 ± 3* |
3,1 ± 1,11 |
12,4 ± 2,0*1 |
16,7 ± 2,2 |
10,0 ± 2,1* |
|
|
15-е сутки фиксации |
1 |
72 ± 5 |
34 ± 2* |
2,1 ± 0,12 |
8,3 ± 1,0* |
18,2 ± 3,4* |
10,0 ± 1,0 |
|
2 |
71 ± 4 |
34 ± 4* |
4,2 ± 1,3*1 |
9,8 ± 2,0* |
16,2 ± 2,1* |
9,0 ± 1,2 |
|
|
3 |
76 ± 5* |
31 ± 3* |
2,8 ± 1,1 |
10,3 ± 1,9* |
18,6 ± 3,9* |
11,6 ± 2,9* |
|
|
Конец фиксации |
1 |
74 ± 7 |
36 ± 33 |
2,0 ± 0,3 |
8,5 ± 2,4 |
17,8 ± 6,0 |
10,3 ± 4,4 |
|
2 |
72 ± 6 |
35 ± 5* |
3,3 ± 0,7 |
9,5 ± 2,1* |
17,2 ± 2,4* |
7,7 ± 1,4 |
|
|
3 |
76 ± 6* |
32 ± 6*1 |
2,0 ± 0,6 |
9,8 ± 1,3* |
19,3 ± 1,9* |
10,9 ± 0,9* |
|
|
30-е сутки после снятия аппарата |
1 |
70 ± 6 |
41 ± 2* |
2,3 ± 0,1 |
5,2 ± 0,4* |
14,8 ± 3,3 |
6,9 ± 1,3 |
|
2 |
69 ± 3 |
39 ± 2 |
2,2 ± 0,5 |
7,0 ± 0,7 |
14,0 ± 2,1 |
7,6 ± 1,1 |
|
|
3 |
73 ± 4 |
38 ± 4 |
3,3 ± 1,3 |
6,8 ± 0,6 |
15,2 ± 1,2 |
7,6 ± 1,3 |
|
Примечания:
* – достоверность различий с дооперационными значениями при уровне значимости р < 0,05; верхний индекс – достоверность различий с указанной группой при уровне значимости р < 0,05. 1-я группа – удлинение 1 мм в сутки за 4 приема; 2-я группа – удлинение 1,5 мм в сутки за 6 приемов; 3-я группа – удлинение 3 мм в сутки за 120 приемов в автоматическом режиме.
На фоне роста уровня общего белка на протяжении всего периода наблюдения у собак всех групп была отмечена гипоальбуминемия. Лишь в первой группе в конце фиксации концентрация альбуминов восстанавливалась до значений дооперационного уровня. Рост уровня общего белка у экспериментальных животных, при выраженной гипоальбуминемии, происходил за счет увеличения глобулиновых фракций. Во всех трех группах достоверный рост относительно исходных значений α1-глобулинов, представленных преимущественно α1-антитрипсином (α1-АТ), был отмечен уже в начале дистракции. Известно, что α1-АТ играет важную регуляторную роль в антивоспалительном ответе, являясь основным инактиватором сериновых протеаз в плазме человека, ингибируя трипсин, химотрипсин, плазмин, тромбин и др. Белок действует как первичный ингибитор эластазы полиморфоядерных лейкоцитов (PMN-эластаза) и секретируется во время воспаления, снижая протеолитическую активность PMN-эластазы в месте воспаления [2]. У собак 2-й группы это увеличение было максимальным по сравнению с другими сроками наблюдения. Максимальный рост концентрации α1-глобулинов у собак 1-й группы отмечался в конце дистракции, у животных 3-й группы – в середине дистракции.
Концентрация α2-глобулинов, состоящих из α2-макроглобулина (α2-МГ) и гаптоглобина, также достоверно возрастала у собак всех групп одновременно, в начале дистракции, и сохранялась высокой до середины фиксации; α2-МГ – ингибитор всех известных классов эндопептидаз (серин-, цистеин-, аспартатметаллопротеиназ); как острофазный белок защищает эндотелий от действия протеаз.
Гаптоглобин – специфический белок (острофазовый протеин, транспротеин), участвующий в связывании с гемоглобином и тем самым предохраняющий его от выделения с мочой, что сохраняет очень ценное для организма железо. Усиление гемолиза эритроцитов сопровождается падением уровня гаптоглобина крови, тогда как стрессовые, воспалительные и некробиотические состояния, наоборот, приводят к возрастанию его содержания. Увеличение уровня гаптоглобина в крови отмечается при острых воспалительных процессах, опухолях, нефротическом синдроме [7].
При этом можно отметить определенную тенденцию: на сроках дистракции и фиксации уровень α2-глобулинов крови был повышен в ряду 1 < 2 < 3 группы. У собак 2-й и 3-й групп восстановление уровня α2-глобулинов до исходных значений отмечено на 30-е сутки после снятия аппарата.
Бета-глобулины (трансферрин, С3- и С4- компоненты комплемента) также являются острофазными белками. Содержание β-глобулинов в крови животных всех групп достоверно возрастало с середины этапа дистракции и сохранялось до конца фиксации.
Уровень γ-глобулинов у собак 1-й группы в течение всего эксперимента достоверно от исходных значений не отличался. Во 2-й группе статистически значимое увеличение γ-глобулинов по сравнению с дооперационным уровнем было в середине и конце дистракции, а в 3-й группе – в конце дистракции и во время фиксации.
Таким образом, представленные данные говорят о развитии диспротеинемии в ходе оперативного удлинения костей голени на фоне гипоальбуминемии и наличии достаточно выраженной воспалительной реакции организма животных на удлинение, причем не зависящей от режима дистракции.
Для оценки воспалительной реакции дополнительно в сыворотке крови экспериментальных животных мы определяли концентрацию С-реактивного белка и сиаловых кислот (табл. 2).
Уровень С-реактивного белка был максимально увеличен у животных всех групп в начале дистракции. Затем в 1-й группе его содержание постепенно снижалось и к концу фиксации было в пределах дооперационных значений. У животных 2-й и 3-й групп отмечалось повторное резкое увеличение концентрации С-реактивного белка, соответственно в конце фиксации и на 15-е сутки фиксации. В безаппаратном периоде уровень С-реактивного белка у животных всех групп был в пределах дооперационных значений. Такое наблюдение однозначно свидетельствовало в пользу того положения, что поддержание определенного уровня воспалительной реакции – обязательный компонент дистракции, а интенсивность первичной воспалительной реакции (рост α-глобулинов и С-реактивного белка) может определять дальнейший характер репаративных процессов, поэтому определение данных показателей может использоваться для прогноза течения и мониторинга дистракционного остеогенеза.
Таблица 2
Концентрация С-реактивного белка и сиаловых кислот в сыворотке крови собак при удлинении костей голени в различных режимах (Хi ± σ)
|
Срок |
Группа |
СРБ, мг/л |
СК, ммоль/л |
|
До операции |
1,0×4 |
0,1 ± 0,01 |
3,11 ± 0,46 |
|
1,5×6 |
0,1 ± 0,01 |
3,11 ± 0,21 |
|
|
3,0×120 |
0,1 ± 0,01 |
3,07 ± 0,44 |
|
|
Начало дистракции |
1,0×4 |
3,5 ± 0,28* |
3,81 ± 0,40* |
|
1,5×6 |
2,7 ± 0,22*1 |
3,90 ± 0,78* |
|
|
3,0×120 |
2,9 ± 0,23* |
4,02 ± 0,67* |
|
|
Середина дистракции |
1,0×4 |
1,8 ± 0,14* |
3,56 ± 0,40*2 |
|
1,5×6 |
1,5 ± 0,12* |
4,59 ± 0,18*1 |
|
|
3,0×120 |
1,7 ± 0,14* |
3,80 ± 0,44* |
|
|
Конец дистракции |
1,0×4 |
2,0 ± 0,16* |
3,86 ± 0,26*2 |
|
1,5×6 |
1,9 ± 0,15* |
4,31 ± 0,11*1 |
|
|
3,0×120 |
1,7 ± 0,14* |
4,30 ± 0,48* |
|
|
15-е сутки фиксации |
1,0×4 |
0,6 ± 0,05*2,3 |
4,14 ± 0,66* |
|
1,5×6 |
1,4 ± 0,11*1,3 |
3,90 ± 0,58* |
|
|
3,0×120 |
2,7 ± 0,22*1,2 |
3,93 ± 0,52* |
|
|
Конец фиксации |
1,0×4 |
0,2 ± 0,012 |
4,00 ± 0,35* |
|
1,5×6 |
2,5 ± 0,18*1,3 |
3,59 ± 0,49 |
|
|
3,0×120 |
0,2 ± 0,012 |
3,72 ± 0,38* |
|
|
30-е сутки после снятия аппарата |
1,0×4 |
0,1 ± 0,01 |
3,79 ± 0,30* |
|
1,5×6 |
0,1 ± 0,01 |
3,90 ± 0,56* |
|
|
3,0×120 |
0,1 ± 0,01 |
3,07 ± 0,57 |
Примечания: * – достоверность различий с дооперационными значениями при уровне значимости р ≤ 0,05; верхний индекс – достоверность различий с указанной группой при уровне значимости р ≤ 0,05. 1,0×4 – 1-я группа, удлинение 1 мм в сутки за 4 приема; 1,5×6 – 2-я группа, удлинение 1,5 мм в сутки за 6 приемов; 3,0×120 – 3-я группа, удлинение 3 мм в сутки за 120 приемов в автоматическом режиме.
В ходе исследования нами было обнаружено, что концентрация СК у животных 1-й группы была достоверно высокой на протяжении всего эксперимента, при этом максимум отмечался на 15-е сутки фиксации, составляя 4,14 ± 0,66 ммоль/л, что на 33 % (p ≤ 0,05) превышало дооперационный уровень 3,11 ± 0,46 ммоль/л.
У собак 2-й группы достоверно высокий уровень СК, как и у животных 1-й группы, был отмечен с начала периода дистракции. Максимальная концентрация СК у собак 2-й группы была зафиксирована в середине этапа дистракции – 4,59 ± 0,18 ммоль/л, что на 48 % (p ≤ 0,05) превышало исходные значения. Значимое увеличение уровня СК у собак данной группы сохранялось и после снятия аппарата.
Уровень СК у собак 3-й группы, как и в других группах, был достоверно высоким с начала периода дистракции. Максимальное значение данного метаболита было зарегистрировано в конце дистракции 4,30 ± 0,48 ммоль/л, что на 40 % (p ≤ 0,05) превышало дооперационный уровень, на 30-е сутки после снятия аппарата концентрация СК статистически значимо от нормы не отличалась.
У животных с темпом удлинения 1,5 и 3 мм в сутки наблюдалась гиперактивация воспалительных и защитных механизмов, что приводило к нарастанию интоксикации и быстрому истощению их резервов.
Выводы
Таким образом, в результате эксперимента выявлено у животных всех трех групп во время этапа дистракции увеличение концентрации в сыворотке крови С-реактивного белка, сиаловых кислот, а также общего белка, за счет роста уровня глобулинов на фоне гипоальбуминемии.
Проведенное исследование позволяет сделать следующее заключение: поддержание определенного уровня воспалительной реакции – обязательный компонент дистракции, а интенсивность первичной воспалительной реакции может определять дальнейший характер и исход репаративных процессов, в связи с чем определение показателей воспаления может использоваться для прогноза течения и мониторинга дистракционного остеогенеза.