СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ГРУПП РИСКА ПО РАЗВИТИЮ ОСТЕОПОРОЗА У ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ Российский патент 2008 года по МПК G01N33/68 A61B10/00 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для выявлении детей и подростков, предрасположенных к развитию остеопороза, с целью последующего мониторирования и проведения профилактических мероприятий.

Известны способы формирования групп риска по развитию остеопороза, в основе которых лежат рентгеновские и денситометрические методы определения минеральной плотности костной ткани (Muller C.G., Harrison J.E., Sturtridge W.C., et al. Relative sensitivities of dual-energy X-ray absorptiometry and in vivo neutron activation analysis for the diagnosis of osteoporosis // Basic Life Sci. 1993. №60. P.45-48; Genant H.К., Guglielmi G., Jergas M. (eds.). Bone Densitometry and Osteoporosis. - Springer, 1998. - 604 p.; Cassidy J.T. Osteopenia and osteoporosis in children // Clin, Exp. Rheumatol. 1999. V.17. №.2. P.245-50).

Рентгенологические методы являются наиболее доступными и широко используются в клинической практике. Однако при рентгенографии можно обнаружить наличие остеопении только при потере более 30% костной массы, поэтому этим методом выявляются поздние признаки остеопороза - деформации и переломы тел позвонков и трубчатых костей (Fassler A.L., Bongiour L.P. Osteoporosis as pediatric problem. // Pediatr. Clin. North Am. 1995. V.43. №4. P.811-24).

Измерение минеральной плотности костной ткани (костная денситометрия) основана на определении минерального компонента костной ткани. Это наиболее чувствительный метод для выявления остеопороза и оценки степени его тяжести по Т и Z критериям, который признан в настоящее время «золотым стандартом». Основными показателями, измеряемыми при денситометрии, являются содержание минеральных компонентов кости в разных отделах скелета, выраженное в граммах минерала в одном см². Разработаны стандартные автоматические компьютерные программы для оценки минеральной плотности всех отделов скелета, на показателях которых и основывается определение степени риска возникновения переломов. Денситометрия необходима для подтверждения диагноза остеопороза, оценки риска переломов, а также контроля адекватности лечения (Smith J., Shoukri К. Diagnosis of osteoporosis // Clin. Cornerstone. 2000. V.2. №6. P.22-33).

Данные способы являются адекватными для прогнозирования риска перелома на фоне уже имеющегося снижения минеральной плотности костной ткани, то есть осложнения остеопороза, а не для определения предрасположенности к остеопорозу (Кет L.M., Powe N.R., Levine М.А., Fitzpatrick A.L., Harris T.B., Robbins J., and Fried L.P. Association between Screening for Osteoporosis and the Incidence of Hip Fracture // Ann. Intern. Med. Vol.142. 2005. P.173-181). Они не выявляют структурные изменения органического матрикса, а определяют содержание минерального компонента в костной ткани (Fewtrell M.S. Bone densitometry in children assessed by dual x ray absorptiometry: uses and pitfalls // Arch. Dis. Child., Vol.88: 2003; P.795; Turner С.H., Peacock M., Schaefer С.A., Timmermann L., Johnston С.С.Jr. Ultrasonic measurements discriminate hip fractures independently of bone mass // J. Bone Miner. Res. - 1994. №9 (suppl. 1).P. S157).

Как известно, у детей снижение минеральной плотности костной ткани обусловлено не нарушением ее минерализации, а нарушением формирования органического матрикса костей скелета (Borah В., Dufresne Т.Е., Cockman M.D., Gross G.J., Sod Е.W., Myers W.R., Combs K.S., Higgins R.Е., Pierce S.A., Stevens M.L. Evaluation of changes in trabecular bone architecture and mechanical properties of minipig vertebrae by three- dimensional magnetic resonance microimaging and finite element modeling // J. Bone Miner. Res. 2000. V.15. №9. P.1786-1797). Тем более, что в критические периоды роста у детей показатели минеральной плотности отражают массу и размер кости, а не ее качество (Cassidy J.T. Osteopenia and Osteoporosis in children //Clin. Exp.Rheumatol. 1999. V.17. №.2. P.245-50).

Наиболее близким к заявляемому является способ определения биохимических маркеров метаболизма костной ткани в сыворотке крови с помощью клинических лабораторных методов (Price С.Р. and Thompson P.W. The role of biochemical tests in the screening and monitoring of osteoporosis // Ann. Clin. Biochem. 1995. V.32. P.244-260), a именно маркеров формирования костной ткани - остеокальцина, костного фермента щелочной фосфатазы, проколлагеновых пропептидов и маркеров костной резорбции - гидроксипролина мочи, костного изофермента кислой фосфатазы (Baltazar G" Ardakani S" Dean J.J., Carelli M.J" Daniloff G.Y. and Kung V.T. Monoclonal Antibody assay for measuring bone-specific alkaline phosphatase in serum.// Clin Chem. 1995. V.41. P.1560-1566; Peaston R.T. Urinary deoxypyridinoline: evaluation of an automated assay for the Chiron Diagnostic ACS-180 // Clin. Chem. 1997. S6 43. P.185).

Однако определение биохимических маркеров резорбции и формирования костной ткани имеет смысл лишь при наличии остеопороза разной степени, так как эти показатели отражают активные процессы костной перестройки и адекватны для контроля динамики метаболических изменений костной ткани в ходе лечения, но никак не для определения предрасположенности к возникновению остеопороза и формирования групп риска по этому заболеванию. Определение концентрации кальция, фосфора и общей активности щелочной фосфатазы сыворотки крови может быть использовано лишь для оценки общего статуса больного и имеет вспомогательное, но не прогностическое значение (Баранов А.А., Щеплягина Л.А., Баканов М.И., Моисеева Т.Ю. Возрастные особенности изменений биохимических маркеров костного ремоделирования у детей // Российский педиатрический журнал. 2002. №3. - С.7-12).

Задача изобретения: разработать способ формирования групп риска по развитию остеопороза на основе активности протеолитических ферментов.

При решении задачи достигается положительный лечебный и экономический эффект. Своевременное прогнозирование риска развития остеопороза у детей и подростков дает возможность проведения комплекса профилактических мероприятий в группах риска.

Технический результат достигается за счет того, что определяют активность протеолитического фермента - катепсина L, повышение секреции которого в сыворотке крови регистрируется еще до появления денситометрических признаков остеопороза. Усиление секреции лизосомальных гидролаз в сыворотку крови происходит в результате усиления катаболических процессов в костной ткани. Основной протеолитической протеазой в процессе деградации главных компонентов органического матрикса кости - коллагена и протеогликанов - являются катепсины К и L, причем только катепсин L секретируется в сыворотку крови в достаточно высоких концентрациях. Моментально получить результат позволяет спектрофлуориметрический метод исследования сыворотки.

Поставленная задача решается за счет того, что проводят остеоденситометрию, отбирают детей и подростков с наличием функциональной остеопении, исследуют активность протеолитического фермента в сыворотке крови и при выявлении катепсин L-подобной активности фермента более 0,386 нмоль/мл в мин регистрируют высокий уровень предрасположенности к остеопорозу и включают их в группу риска.

Способ осуществляется следующим образом. Проводят остеоденситометрию детям и подросткам, из них отбирают группу с наличием функциональной остеопении, у которой исследуют сыворотку крови для определения катепсин L-подобной активности. Забор крови производят в количестве 10 мл. Кровь центрифугируют при 3000 оборотов в мин в течение 20 мин. Затем отбирают пипеткой сыворотку крови и определяют активность ферментов. Для определения катепсин L-подобной активности в сыворотке крови используют субстрат Z-Phe-Arg-NMCA (НПО "Вектор", Кольцове, Новосибирская обл.) с добавлением в инкубационную смесь селективного ингибитора катепсина В СА-074 (Sigma, USA). Инкубационная смесь содержит 200 мкл 12,5 мМ раствора субстрата, 100 мкл исследуемых образцов, 175 мкл 0,2 М фосфатного буфера, рН 5,5 и 25 мкл 200 мМ CA-074 [N-(L-3-транс-пропилкарбоилоксирин-2-карбонил)-L-изолейцин-L-пролин, "Sigma", USA] в концентрации 1×10^-9. Смесь инкубируют 20 мин при 37°С, реакцию останавливают 2000 мкл раствора 0,1 М монохлоруксусной кислоты, 0,13 М NaOH и 0,1 М уксусной кислоты, рН 4,3. при λ 355 нм (возбуждение) и λ 460 нм (эмиссия) на спектрофлуориметре "Perkin Elmer" 650-10S, Япония. Удельную катепсин L-подобную активность выражают в нмоль /мл в минуту. При выявлении активности 0,386 нмоль/мл и более устанавливают высокий риск предрасположенности к развитию остеопороза и включают в группу риска для динамического наблюдения и проведения профилактических мероприятий.

Пример конкретного выполнения

Обследованы на остеоденситометре HOLOGIC (QDR, Discovery-A, USA) 486 детей и подростков школы №54 г.Новосибирска в возрасте от 7 до 17 лет (239 мальчиков и 247 девочек). По результатам денситометрического обследования всех детей разделили на три группы: здоровые 326 человек (68%) (с нормальными показателями минеральной плотности костной ткани), с остеопенией 107 человек (21%) (со снижением минеральной плотности костной ткани по всем отделам скелета по Z-критерию от 1,2 до - 2,5), с остеопорозом 54 человека (11%) (со снижением минеральной плотности костной ткани по всем отделам скелета по Z-критерию более - 2,5).

Для определения катепсин L-подобной активности у детей с остеопенией осуществлялся забор крови из вены объемом 10 мл для получения сыворотки. В этой группе катепсин L-подобная активность в сыворотке крови составила 0,386±0,112 нмоль/мл в минуту. У 78 детей этот показатель был выше 0,386 нмоль/мл в минуту. Эти дети включены в группу риска по развитию остеопороза.

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано при формировании групп риска по возникновению остеопороза с последующим мониторированием с целью осуществления профилактических мероприятий. Способ обеспечивает точный прогноз риска развития остеопороза у детей. Проводят остеоденситометрию, отбирают детей и подростков с наличием функциональной остеопении, исследуют активность протеолитических ферментов в сыворотке крови и при выявлении катепсин L-подобной активности фермента более 0,386 нмоль/мл в минуту регистрируют высокий уровень предрасположенности к остеопорозу и включают их в группу риска.

Способ формирования групп риска по развитию остеопороза у детей и подростков путем биохимических исследований сыворотки крови, отличающийся тем, что проводят остеоденситометрию, отбирают детей и подростков с наличием функциональной остеопении, исследуют активность протеолитических ферментов в сыворотке крови и при выявлении катепсин L-подобной активности фермента более 0,386 нмоль/мл в минуту регистрируют высокий уровень предрасположенности к остеопорозу и включают их в группу риска.