СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ СТАДИЙ ГОНАРТРОЗА Российский патент 2016 года по МПК G01N33/48 G01N33/50 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к медицине, в частности к ортопедии и клинической лабораторной диагностике, и может быть использовано для дифференциальной диагностики I, II, III, IV рентгенологических стадий гонартроза (ГА) по шкале Kellgren-Lawrence (K/L) с использованием биохимических показателей.

Уровень техники

Гонартроз - дегенеративно-дистрофическое заболевание, остеоартроз коленного сустава, одна из причин хронической нетрудоспособности, от симптомов которого в мире страдают около 13% женщин и 10%) мужчин старше 60 лет (Heidari В., 2011) /1/. «Золотым стандартом» диагностики гонартроза является рентгенограмма.

В 1957 году была принята в качестве стандартной шкалы рентгенологическая классификация по Kellgren-Lawrence, согласно которой выделяют 4 стадии гонартроза - I, II, III, IV, которые отличаются степенью выраженности таких признаков патологии, как остефиты, сужение суставной щели, субхондральный склероз, и применяемыми терапевтическими подходами (Kellgren J.H., Lawrence J.S., 1957) /2/. В то же время существуют значительные ограничения рентгенологического подхода к определению стадии: рентгенограмма лишь косвенно дает представление о целостности суставного хряща путем оценки ширины суставного пространства, более того, это двумерная, а не трехмерная картина, показывающая не все особенности кости и дефекты хрящевой ткани. Данный способ сопряжен с облучением пациента и медицинского персонала, требует громоздкого оборудования, и следует отметить, что он может крайне неоднозначно пониматься различными группами исследователей-эпидемиологов, как было специально показано в работе (Shiphof D., Boers М., Bierma-Zeinstra S.M.A., 2008) /3/. Таким образом, разработка новых достоверных и надежных методов диагностики стадий гонартроза является актуальной проблемой ортопедии и клинической медицины.

В уровне техники существует ряд работ, решающих задачу диагностики стадий гонартроза различными способами. Так, потенциальными биохимическими маркерами тяжести (стадии) остеоартроза (в том числе гонартроза) являются: аутоантигены (например, citrullinated and matrix metalloproteinase-degraded fragment of vimentin, VICM, цитруллинированный виментин как предиктор рентгенологической стадии остеоартроза), маркеры деградации хряща (фрагменты фибронектина, cartilage oligomeric matrix protein, COMP, олигомерный белок хрящевого матрикса), увеличенная протеолитическая активность синовиальной жидкости (матриксные металлопротеиназы, ММР), рост уровня адипокинов (Karsdal М.А., Christiansen С. et al., 2014) /4/, (Van Spil W.E., Welsing P.M.J, et al., 2012) /5/. Инфильтрованные нейтрофилы и макрофаги способны продуцировать, кроме прочих активированных кислородных метаболитов, гипохлорит HOCl благодаря ферменту миелопероксидазе (МПО), уровень которой в синовиальной жидкости наряду с уровнем модифицированных Cl-пептидов является диагностическим маркером ранних стадий остеоартроза (Steinbeck M.J., Nesti L.J. et al., 2007) /6/. Известен способ диагностики ранних стадий гонартроза по снижению показателя соотношения гексозы/гексуроновые кислоты и повышению показателя соотношения сульфаты/гексуроновые кислоты в плазме крови (RU №2367447, 20.09.2009) /7/. Контроль температуры определенных точек коленного сустава также может выявить посттравматический гонартроз на ранних стадиях (RU №2436500, 20.12.2011) /8/.

Содержание мочевой кислоты в синовиальной жидкости (Denoble А.Е., Huffman K.М., Stabler T.V. et al., 2011) /9/ и сыворотке крови (Srivastava R.N., Sanghi D., Mishra A. et al., 2013) /10/ является маркером тяжести и клинико-рентгенологической стадии гонартроза. Последний способ является наиболее близким техническим решением и выбран в качестве прототипа. Авторы Srivastava R.N., Sanghi D., Mishra A. et al. обнаружили положительную корреляционную связь между тяжестью гонартроза (увеличение стадии Kellgren-Lawrence) и возрастанием концентрации мочевой кислоты в сыворотке крови: концентрация мочевой кислоты при IV стадии (K/L 4) составляла 5.26±1.1 мг/дл, или 312.87±65.23 мкМ/л; при III стадии (K/L 3) - 4.32±0.95 мг/дл, или 256.95±56.51 мкМ/л; при II стадии (K/L 2) - 3.63±0.95 мг/дл, или 215.91±56.51 мкМ/л. Однако данный способ не позволяет по сывороточным значениям мочевой кислоты диагностировать I стадию гонартроза, что является крайне важным для своевременного терапевтического вмешательства и предотвращения прогрессирования патологии.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение достоверности дифференциальной диагностики стадий гонартроза и расширение функциональных возможностей диагностики. Технический результат достигается тем, что исследуют плазму и мононуклеарную фракцию крови пациента. В плазме определяют концентрацию мочевой кислоты (МК), в мкМ/л. В мононуклеарной фракции крови определяют активность миелопероксидазы (МПО), в у.е./мин·мг, а также активность ксантиноксидоредуктазы (КОР), в МЕ/г. Затем рассчитывают суммарный коэффициент диагностики K по формуле:

При выполнении условия 3.1≤K<3.4 диагностируют I стадию гонартроза по шкале Kellgren-Lawrence. При выполнении условия 3.4≤K<3.9 диагностируют II стадию гонартроза по шкале Kellgren-Lawrence. При выполнении условия 3.9≤K<5.2 диагностируют III стадию гонартроза по шкале Kellgren-Lawrence. При выполнении условия K≥5.2 диагностируют IV стадию гонартроза по шкале Kellgren-Lawrence.

Осуществление изобретения

Способ осуществляют следующим образом.

Венозную кровь в объеме 5 мл стерильно отбирают в пробирки, содержащие ЭДТА в качестве антикоагулянта, затем получают плазму крови. Для получения мононуклеарной фракции крови 2 мл цельной крови осторожно наслаивают на 2 мл раствора фиколл-верографина (ρ=1.077), центрифугируют (1500 об/мин, 40 мин) в градиенте плотности, промывают 2 раза холодным физиологическим раствором, отбирают дозатором полученное кольцо мононуклеаров (Хейфиц Л.Б., Абалкин В.А., 1973) /11/. Итоговую суспензию клеток лизируют детергентом Тритон Х-100 (конечная концентрация 0.1%).

Концентрацию мочевой кислоты (мкМ/л) определяют колориметрическим методом (коммерческий набор «Витал», Россия).

Активность фермента ксантиноксидоредуктазы (КОР, МЕ/г белка) пропорциональна уровню образующейся в результате окисления ксантина мочевой кислоты, которая обладает максимумом поглощения при 293 нм (Avis P.G., Bergel F., Bray R.C., 1955) /12/. Для определения активности КОР в кювету с длиной оптического пути 1 см вносили: 0.05 мл 0.04 М раствора ксантина в 0.1 н. растворе NaOH, 3 мл 0.05 М Na-фосфатного буфера рН 7.8, содержащего 5·10^-5 М ЭДТА. По этой смеси устанавливали контроль оптической плотности. Для запуска реакции добавляли в исследуемый раствор субстрат (100 мкл суспензии мононуклеаров) и измеряли прирост оптической плотности в течение 3 мин при 295 нм на спектрофотометре Beckman DU-800 (США). Расчет активности ксантиноксидоредуктазы (КОР) проводят с учетом содержания белка в мононуклеарной фракции (мг/мл), которое определяют способом Lowry (модиф. Shacterle G.R., Pollack R.L., 1973) /13/.

Формула расчета:

Ек - оптическая плотность контрольной пробы

Ео - оптическая плотность опытной пробы

С(белка) - концентрация белка в мононуклеарах, мг/мл

Активность миелопероксидазы (МПО, у.е./мин·мг) в фагоцитирующих клетках мононуклеарной фракции определяют спектрофотометрическим методом (Саидов М.З., Пинегин Б.В., 1991) /14/. Расчет активности МПО также проводят с учетом содержания белка в мононуклеарной фракции (мг/мл), которое определяют способом Lowry (модиф. Shacterle G.R., Pollack R.L., 1973) /13/. Инкубационная среда для определения активности МПО содержит 0.04% раствор 0-фенилендиамина и 0.014% раствор Н₂О₂ на фосфат-цитратном буфере рН 5.0. Реакцию запускают добавлением к 1 мл субстратной смеси 100 мкл мононуклеаров. В контрольную пробу для остановки реакции добавляют 1 мл 1 н. раствора H₂SO₄. Опытные пробы инкубируют в термостате при +30°С в течение 5 мин, после чего останавливают реакцию добавлением 1 мл 1 н. H₂SO₄. Оптическую плотность определяют при длине волны 492 нм на спектрофотометре Beckman DU-800 (США).

Формула расчета:

Ек - оптическая плотность контрольной пробы;

Ео - оптическая плотность опытной пробы;

С(белка) - концентрация белка в мононуклеарах.

Согласно полученным результатам, нормальные значения в виде медиана (25%; 75% квартили) показателей МПО, КОР и МК составляют:

МПО: 2.79 (2.31-2.83) у.е./мин·мг

КОР: 48.17 (40.58-50.94) МЕ/г

МК: 204.55 (199.67-234.2) мкМ/л

Определяемые показатели положительно коррелируют с рентгенологической стадией гонартроза (МПО: R=0.227, Р=0.049; КОР: R=0.334, Р=0.035; МК: R=0.481, Р=0.027).

Далее рассчитывают суммарный коэффициент диагностики:

В норме суммарный коэффициент диагностики близок к 3.0, при развитии дегенеративного процесса в суставе и, следовательно, с возрастанием стадии гонартроза его значение пропорционально увеличивается.

Далее приводятся конкретные примеры осуществления заявленного способа.

Пример 1

Пациентка Г., 67 лет, находилась на амбулаторном лечении. Пациентка ходит самостоятельно. При осмотре обращает на себя внимание деформация, сглаженность контуров коленных суставов. На основании клинических и рентгенологических данных был поставлен диагноз: двусторонний гонартроз IV стадии по Kellgren-Lawrence, сгибательно-разгибательные контрактуры коленных суставов. Был рассчитан суммарный коэффициент диагностики предлагаемым способом:

т.е. выполняется условие K>5.2, диагностируется IV стадия гонартроза.

Проведено лечение: НПВС (нестероидные противовоспалительные средства), миоспазмолитики, хондропротекторы, внутрисуставное введение препаратов гиалуроновой кислоты в коленные суставы, ЛФК, ФТЛ.

Выписана с улучшением (купирование болевого синдрома, устранение контрактуры).

Пример 2

Пациентка В., 69 лет, №1277, находилась в отделении ортопедии с 01.11.2011 по 11.11.2011. Больная ходит при помощи ортопедической трости. Походка изменена по типу анталгической. При осмотре: сосудистый рисунок вен нижних конечностей не выражен, контуры коленных суставов сустава деформированы. Длины нижних конечностей равны. Пальпаторно определяется умеренная болезненность в проекции суставной щели левого коленного сустава по медиальной и латеральной поверхности. Хруст при движении определяется. На основании клинических и рентгенологических данных был поставлен диагноз: двусторонний гонартроз III стадии по Kellgren-Lawrence варусная форма, латерализация надколенников, дегенеративное повреждение обоих менисков левого коленного сустава, свободнолежащее суставное тело, хондромаляция мыщелков бедра 3-4 степени, сгибательно-разгибательная контрактура левого коленного сустава. Был рассчитан коэффициент диагностики предлагаемым способом:

т.е. выполняется условие 3.9≤K<5.2, диагностируется III стадия гонартроза.

02.11.2011 выполнена операция - артроскопия левого коленного сустава, удаление свободного внутрисуставного тела, дебридмент, латеральный релиз.

Выписана с улучшением (купирование болевого синдрома).

Пример 3

Пациентка П., 55 лет, №1270, находилась в отделении ортопедии с 31.10.2011 по 14.11.2011. Пациентка ходит, хромая на левую конечность. Деформации нижних конечностей не выявлено, обращает на себя внимание отечность левой голени и бедра. На основании клинических и рентгенологических данных был поставлен диагноз: двусторонний гонартроз II стадии по Kellgren-Lawrence, синовит, кисты подколенных областей, болевой синдром слева. Был рассчитан коэффициент диагностики предлагаемым способом:

т.е. выполняется условие 3.4≤K<3.9, диагностируется II стадия гонартроза.

01.11.2011 выполнена операция - Расширенная биопсия образования левой подколенной области.

Проведено лечение: НПВС, сосудистые препараты, анальгетики, антибиотики, ЛФК, ФТЛ, массаж. Рана зажила первичным натяжением. Швы сняты.

Выписана с улучшением (купирование болевого синдрома)

Пример 4

Пациентка Г., 26 лет, №800, находилась в отделении ортопедии с 05.07.2011 по 13.07.2011. Больная ходит нормальной походкой. При осмотре: сосудистый рисунок вен нижних конечностей не выражен, оси нижних конечностей правильные, контуры суставов не изменены. На основании клинических и рентгенологических данных был поставлен диагноз: правосторонний гонартроз I стадии по Kellgren-Lawrence с преимущественными проявлениями в пателло-феморальном суставе.

Был рассчитан коэффициент диагностики предлагаемым способом:

т.е. выполняется условие 3.1≤K<3.4, диагностируется I стадия гонартроза.

06.07.2011 выполнена операция - артроскопия правого коленного сустава, дебридмент, удаление хондромного тела, лаваж сустава. Выписана с улучшением (купирование болевого синдрома).

Источники информации

1. Heidari В. Knee osteoarthritis prevalence, risk factors, pathogenesis and features // Caspian J. Intern. Med. - 2011. - Vol. 2, No. 2. - P. 205-12.

2. Kellgren J.H., Lawrence J.S. Radiological assessment of osteoarthrosis // Ann. Rheum. Dis. - 1957. - Vol. 16. - P. 494-502.

3. Shiphof D., Boers M., Bierma-Zeinstra S.M.A. Differences in descriptions of Kellgren and Lawrence grades of knee osteoarthritis // Ann. Rheum. Dis. - 2008. - Vol. 67. - P. 1034-6.

4. Karsdal M.A., Christiansen C., Ladel C. et al. Osteoarthritis - a case for personalized health care? // Osteoarthritis and Cartilage. - 2014. - Vol. 22. - P. 7-16.

5. Van Spil W.E., Welsing P.M.J. et al. Cross-sectional and predictive associations between plasma adipokines and radiographic signs of early-stage knee osteoarthritis: data from CHECK // Osteoarthritis and Cartilage. - 2012. - Vol. 20. - P. 1278-85.

6. Steinbeck M.J., Nesti L.J., Sharkey P.F., Parvizi J. Myeloperoxidase and chlorinated peptides in osteoarthritis: potential biomarkers of the disease // J. Orthop. Res. - 2007. - Vol. 25, No. 9. - P. 1128-35.

7. RU 2367447, 20.09.2009.

8. RU 2436500, 20.12.2011.

9. Denoble A.E., Huffman K.M., Stabler T.V. et al. Uric acid as a danger signal of increasing risk for osteoarthritis through inflammasome activation // PNAS. - 2011. - Vol. 108, No. 5. - P. 2088-93.

10. Srivastava R.N., Sanghi D., Mishra A. et al. Serum uric acid as a predisposing factor of clinico-radiological severity of osteoarthritis knee // Osteoarthritis and Cartilage. - 2013. - Vol. 21. - S251 - прототип.

11. Хейфиц Л.Б., Абалкин В.А. Разделение форменных элементов крови человека в градиенте плотности верографин-фиколл // Лаб.дело, 1973. - Т. 10. - С. 579-81.

12. Avis P.G., Bergel F., Bray R.C. Cellular constituents. The chemistry of xanthine oxidase // J. Chem. Soc. - 1955. - P. 1100-5.

13. Shacterle G.R., Pollack R.L. A simplified method for the quantitative assay of small amounts of protein in biologic material // Anal. Biochem. - 1973. - Vol. 51. - P. 654-5.

14. Саидов M.З., Пинегин Б.В. Спектрофотометрический способ определения активности миелопероксидазы в фагоцитирующих клетках // Лабораторное дело. - 1991. - №3. - С. 56-9.

Изобретение относится к медицине и представляет собой способ дифференциальной диагностики стадий гонартроза, включающий исследование крови и определение в ее плазме концентрации мочевой кислоты (МК), в мкМ/л, отличающийся тем, что в мононуклеарной фракции крови также определяют активность миелопероксидазы (МПО), в у.е./мин·мг, и активность ксантиноксидоредуктазы (КОР), в МЕ/г, после чего рассчитывают суммарный коэффициент диагностики К по формуле:

при выполнении условия 3.1≤К<3.4 диагностируют I стадию; при выполнении условия 3.4≤К<3.9 диагностируют II стадию; при выполнении условия 3.9≤К<5.2 диагностируют III стадию; при выполнении условия К≥5.2 диагностируют IV стадию гонартроза по шкале Kellgren-Lawrence. Осуществление изобретения обеспечивает повышение надежности дифференциальной диагностики стадии гонартроза. 4 пр.

Способ дифференциальной диагностики стадий гонартроза, включающий исследование крови и определение в ее плазме концентрации мочевой кислоты (МК), в мкМ/л, отличающийся тем, что в мононуклеарной фракции крови также определяют активность миелопероксидазы (МПО), в у.е./мин·мг, и активность ксантиноксидоредуктазы (КОР), в МЕ/г, после чего рассчитывают суммарный коэффициент диагностики К по формуле:

при выполнении условия 3.1≤К<3.4 диагностируют I стадию гонартроза по шкале Kellgren-Lawrence; при выполнении условия 3.4≤К<3.9 диагностируют II стадию гонартроза по шкале Kellgren-Lawrence; при выполнении условия 3.9≤К<5.2 диагностируют III стадию гонартроза по шкале Kellgren-Lawrence; при выполнении условия К≥5.2 диагностируют IV стадию гонартроза по шкале Kellgren-Lawrence.