СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ИДИОПАТИЧЕСКОГО КОКСАРТРОЗА Российский патент 2018 года по МПК G01N33/50 C12Q1/68 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии и ревматологии, и может быть использовано для прогнозирования развития идиопатического коксартроза.

Коксартроз является наиболее распространенным заболеванием суставов в настоящее время [1, 2]. Остеоартроз тазобедренного сустава в 60% случаев приводит к снижению работоспособности, в 11,5% - к инвалидности и почти в 80% необходимости проведения первичной артропластики сустава. Почти 200000 тотального эндопротезирования тазобедренного сустава проводится ежегодно в США. Все это свидетельствует о высокой медицинской и социальной значимости данного заболевания, которое не только значительно ухудшает качество жизни больного, но и приводит к большим социально-экономическим затратам [3].

Таким образом, предвидение (predictive) возможного развития данного заболевания является важным аспектом современной медицины [4].

Известен «Способ прогнозирования риска возникновения остеоартроза у лиц с гипермобильностью суставов» [5], основанный на определении объема движений в суставах кистей с помощью 9 тестов и выявлении из анамнеза жизни возраст дебюта суставных болей с последующим определением наличия симптома «щелкающего» бедра. При наличии у лиц с гипермобильностью суставов дебюта суставных болей в возрасте до 38 лет и четырех и более выполненных тестов на объем движений в суставах кистей риск возникновения остеоартроза составляет 100%, у лиц с гипермобильностью суставов, дебютом суставных болей в возрасте 38 лет и более, наличием двух и более выполненных тестов на объем движений в суставах кистей риск возникновения остеоартроза составляет 69,6%, у лиц с гипермобильностью суставов, дебютом суставных болей в возрасте 38 лет и более, выполнением менее двух тестов на объем движений в суставах кистей и наличием симптома «щелкающего» бедра риск возникновения остеоартроза составляет 25%, у лиц с гипермобильностью суставов, дебютом суставных болей в возрасте 38 лет и более, выполнением менее двух тестов на объем движений в суставах кистей при отсутствии симптома «щелкающего» бедра риск возникновения остеоартроза составляет 0%.

Данный способ недостаточно объективен, так как, во-первых, встречаемость данного синдрома в популяции составляет немногим более 10% [6]; во-вторых, используемые параметры являются субъективными и не учитывается молекулярно-генетическая составляющая патогенеза развития остеоартроза [7].

Известен «Способ ультразвуковой диагностики ранних стадий остеоартроза тазобедренного сустава» [8], основанный на ультразвуковом определении плотности передненаружного участка суставной губы вертлужной впадины, и при плотности 24-28 условных единиц диагностируют первую стадию заболевания, при плотности 29-32 условных единиц диагностируют первую стадию заболевания, а при отсутствии патологии в суставе плотность губы вертлужной впадины в изучаемом участке составляет 20-23 условных единиц.

Однако в известном способе диагностика заболеваний тазобедренного сустава с применением методики ультразвукового сканирования не является предиктивной, а подтверждает лишь уже развившиеся дегенеративно-дистрофические процессы в суставе, к тому же не учитывается один из наиболее важных патогенетических факторов развития остеоартроза - генетическая предрасположенность [7].

Известен «Способ прогнозирования предрасположенности к развитию и тяжести течения деформирующего артроза коленного сустава у взрослых» [9], основанный на определении наличия генотипа, гомозиготного по функционально неполноценному аллелю t, гена рецептора 1,25-дигидроксивитамина D3 (VDR) и расчете коэффициента соотношения шансов (OR), показывающего, во сколько раз выше вероятность возникновения тяжелой формы дегенеративно-дистрофического поражения коленного сустава у пациентов с неблагоприятным генотипом.

Однако генетические исследования (мета-анализ) носительства различных полиморфизмов гена VDR, в том числе и полиморфизма Taq I, в европиоидной и азиатской расах, проведенные Lee Y.H. и соавт. (2009) у 3372 пациентов, не выявили статистически значимой ассоциации с предрасположенностью к остеоартрозу [10].

Описан способ прогнозирования предрасположенности к развитию посттравматического остеоартроза коленного сустава [11], основанный на проведении генотипирования полиморфизма rs2276109(A-82G) гена ММР-12, и при выявлении генотипа GG диагностируют генетическую предрасположенность к развитию посттравматического остеоартроза коленного сустава.

Однако, во-первых, данный способ отражает возможное прогнозирование только посттравматических остеоартрозов, составляющих по данным разных авторов - 9-25% от всех гонартрозов, на которые приходится лишь 34% в структуре заболеваний суставов [12]; во-вторых, доказано, что любое повреждение сустава впоследствии всегда приводит к развитию деструктивного процесса [13], что само по себе предполагает возможное развитие артроза в будущем и необходимость проведения профилактических мероприятий по его предупреждению, а в-третьих, не совсем специфичный, поскольку при его использовании учитывается только лишь один генетический полиморфизм матриксной металлопротеиназы 12, участвующей во многих патологических процессах макроорганизма: - ангиогенезе и воспалении, как предиктор сужения коронарных артерий при сердечной недостаточности и диабете [14]; - в онкопатологии, как маркер риска развития новообразований [15]; - при заболеваниях легких [16]; - инфекционной патологии [17], что не совсем точно отражает многокомпонентный механизм развития остеоартроза, в том числе и посттравматической этиологии [13].

Для повышения точности прогноза развития коксартроза в венозной крови больных при поступлении определяют SNP гена FCGR2A(His166Arg), SNP гена DEFB1(G52A), SNP гена DEFB1(G20A) и SNP гена IL4(C589T), и при выявлении различных сочетаний носительства их мутантных генотипов (-166Arg/Arg гена FCGR2A; -52А/А гена DEFB1; -20А/А гена DEFB1; -589Т/Т гена IL4) прогнозируют развитие идиопатического коксартроза.

Способ выполняют следующим образом.

У пациента осуществляют забор 5,0 мл крови из локтевой вены в цитратную пробирку и выполняют молекулярно-генетический анализ образцов ДНК. Для исследования выбирают точковую мутацию FCGR2A в позиции 166 (His>Arg), мутацию DEFB1 в позиции 52 (G>A), мутацию DEFB1 в позиции 20 (G>A) и мутацию IL4 в позиции 589 (С>Т). Амплификацию фрагмента исследуемых генов проводят в термоцикле (модель Ре «Бис» - M111 (ООО «Бис-Н», Новосибирск). В работе используют стандартные наборы праймеров научно-производственной фирмы «Литех»-«SNP» (Москва). Визуализацию продуктов амплификации выполняют с помощью электрофореза в 3% агарозном геле с добавлением бромистого этидия в проходящем в ультрафиолетовом свете [18].

Полученные данные трактуют следующим образом. При выявлении любого сочетания носительства их мутантных генотипов (-166Arg/Arg гена FCGR2A; -52А/А гена DEFB1; -20А/А гена DEFB1; -589Т/Т гена IL4) прогнозируют высокую вероятность развития идиопатического коксартроза, а отсутствие сочетания носительства данных генотипов либо наличие одного из вышеуказанных мутантных генотипов свидетельствует о низкой предрасположенности к данному заболеванию.

Обнаружено, что FCGR2A (CD32) входит в группу рецепторов для Fc - конца иммуноглобулинов класса G. Данный рецептор локализован на моноцитах, гранулоцитах, эозинофилах, макрофагах и B-лимфоцитах и способствует взаимодействию с иммуноглобулинами и как следствие, к развитию ответной реакции в виде активации макрофагов, сопровождаемой синтезом цитокинов и других биологически активных молекул. Работ по изучению влияния полиморфизма гена FCGR2A(His166Arg) на развитие остеоартрозов авторами не выявлено, однако отмечено, что сочетанное носительство генотипа -166Arg/Arg гена FCGR2A с генотипом -159С/С гена CD14 у пациентов с гриппом AH1N1 приводило к молниеносному течению и летальному исходу [19].

В последнее время большое внимание уделяется изучению факторов врожденного иммунитета, в частности противомикробным пептидам, к которым относятся дефенсины. β-дефенсины обладают широким спектром противобактериальной, противовирусной и противогрибковой активности, участвуют в хемотаксисе, в индукции адаптивного иммунитета, в созревании дендритных клеток и пр. β-дефенсин 1 кодируется геном DEFB1, который локализуется на коротком плече хромосомы 8 в локусе 8р22-23 в кластере β-дефенсинов. Полиморфизм гена DEFB1 может быть ассоциирован с выраженностью продукции β-дефенсина 1 на уровне слизистых оболочек, поэтому данным полиморфизмом можно объяснить различную восприимчивость к заболеваниям инфекционного генеза [20]. Установлено, что полиморфные маркеры DEFB1 (-20G/A, -44C/G, -52G/A) ассоциированы с широким спектром заболеваний (ВИЧ-1-инфекцией, сепсисом, инфекцией, вызванной С. albicans, P. aeruginosa и др.). Таким образом, можно сделать предположение, что полиморфные маркеры могут быть связаны со сниженными (неполноценными) реакциями врожденного иммунитета за счет дефектов в генах, что приводит к снижению экспрессии дефенсинов и тем самым способствует уменьшению защиты на уровне слизистых оболочек и развитию патологии [21].

Показано, что наличие гомозиготного генотипа -589Т/Т гена IL4 сопровождается сниженной продукцией цитокина IL-4, что в свою очередь способствует длительному сохранению повышенного содержания провоспалительных цитокинов и, соответственно, прогрессированию воспаления, что неумолимо приводит к деструктивным процессам в тканях [22].

Согласно исследованиям последних лет ведущая роль в развитии заболеваний отводится наследственным факторам. Генетически запрограммированный повышенный или пониженный синтез белков сказывается на способности иммунной системы человека реагировать на развитии целого ряда иммунопатологических процессов [23, 24], в том числе и развитие остеоартрозов [25]. Вследствие вышесказанного выявление ассоциации той или иной патологии с определенным генотипом в конечном итоге может дать возможность для создания базы данных, позволяющей сделать долгосрочный индивидуальный прогноз для конкретного лица и провести необходимые терапевтические мероприятия для предотвращения развития осложнений заболевания или снижения тяжести его протекания [18].

Способ прогнозирования развития коксартроза иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Пациент И., 58 лет, госпитализирован на плановое оперативное лечение с диагнозом: Идиопатический правосторонний коксартроз III ст., НФС II ст. Коксалгия. (МКБ-10 - M16.1). Сопутствующий: Атеросклероз аорты, мозговых артерий. Симптоматическая гипертензия. При поступлении пациенту произведено исследование SNP гена FCGR2A(His166Arg), SNP гена DEFB1(G52A), SNP гена DEFB1(G20A) и SNP гена IL4(C589T). Установлено, что пациент является носителем генотипа -166Arg/Arg гена FCGR2A, генотипа -52G/A гена DEFB1, генотипа -20G/G гена DEFB1 и генотипа -589Т/Т гена IL4, что подтверждает доводы авторов о влиянии сочетания исследуемых мутантных гомозигот на развитие коксартроза.

Пример 2. Пациент Д., 38 лет, госпитализирован на плановое оперативное лечение с диагнозом: Идиопатический двусторонний коксартроз III-IV ст., НФС III ст. Коксалгия больше слева. (МКБ-10 - М16.1). В первые сутки пациенту произведено исследование SNP гена FCGR2A(His166Arg), SNP гена DEFB1(G52A), SNP гена DEFB1(G20A) и SNP гена IL4(C589T). Установлено, что пациент является носителем 3 мутантных гомозигот исследуемых генов - генотипа -166Arg/Arg гена FCGR2A, генотипа -52А/А гена DEFB1, генотипа -20G/A гена DEFB1 и генотипа -589Т/Т гена IL4, что может свидетельствовать влиянии мутантных гомозигот на более раннее и быстропрогрессирующее течение данного заболевания.

Пример 3. Резидент из группы контроля - В., 62 лет, имеющийся диагноз: ЖКБ. Хронический калькулезный холецистит, ремиссия. Атеросклероз аорты, мозговых артерий. Симптоматическая гипертензия. Каких-либо симптомов и синдромов поражения суставов не выявлено. При исследовании у данного человека SNP гена FCGR2A(His166Arg), SNP гена DEFB1(G52A), SNP гена DEFB1(G20A) и SNP гена IL4(C589T), зафиксировано носительство только 1 мутантной гомозиготы исследуемых генов - генотип -20А/А гена DEFB1. Данный факт свидетельствует о низкой предрасположенности к развитию коксартроза.

Пример 4. Резидент из группы контроля - М., 60 лет, имеющийся диагноз: ИБС. Прогрессирующая стенокардия напряжения II ф. кл. Н2А. Атеросклероз аорты, мозговых артерий. Симптоматическая гипертензия. Каких-либо симптомов и синдромов поражения суставов не зарегистрировано. При исследовании у данного человека SNP гена FCGR2A(His166Arg), SNP гена DEFB1(G52A), SNP гена DEFB1(G20A) и SNP гена IL4(C589T) - носительства мутантных гомозигот изучаемых генов не выявлено.

Пример 5. В качестве объекта исследования использованы образцы периферической крови 100 неродственных пациентов с идиопатическим остеоартрозом тазобедренного сустава III стадии, русской национальности, проживающие на территории Забайкальского края и получившие высокотехнологичную медицинскую помощь (тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава) в травматологическом отделении НУЗ «Дорожная клиническая больница на ст. Чита-2». Контрольная группа была представлена 100 пациентами аналогичного возраста, национальности и ареала проживания. Критерии исключения - другие виды остеоартрозов (посттравматические, ревматоидные, подагрические и пр.), острые и хронические воспалительные заболевания в стадии обострения, остеопороз. Распределение носительства генотипов исследуемых полиморфизмов представлено в таблице. Зафиксировано, что все исследуемые генотипы имели статистическую значимость различий между группой пациентов с идиопатическими коксартрозами и группой контроля: - генотип -166Arg/Arg гена FCGR2A (χ² - 99,2, р<0,0001, OR - 255,2); - генотип -52А/А гена DEFB1 (χ² - 58,7, р<0,0001, OR - 11,2); - генотип -20А/А гена DEFB1 - (χ² - 42,2, р<0,0001, OR - 8,3); - генотип -589Т/Т гена IL4 (χ² - 49,7, р<0,0001, OR - 25,2) (табл.).

При детальном персонифицированном анализе состава выявленных полиморфизмов в группе с коксартрозами отмечено, что при одновременном носительстве 3 и 4 мутантных гомозигот исследуемых полиморфизмов, отмечается более раннее развитие заболевания (до 40 лет) и его быстрое прогрессирование, в то время как у лиц контрольной группы носительство 2 и более мутантных гомозигот изучаемых SNP генов не выявлено.

Следовательно, выявление генотипа -166Arg/Arg гена FCGR2A, генотипа -52А/А гена DEFB1, генотипа -20А/А гена DEFB1 и генотипа -589Т/Т гена IL4 у резидентов позволяет прогнозировать развитие идиопатического коксартроза, что санкционирует возможность проведения превентивных профилактических мероприятий и предотвращения развития данного социально значимого заболевания.

Источники информации

1. Травматизм, ортопедическая заболеваемость, состояние травматолого-ортопедической помощи населению России в 2015 году : сборник / под ред. С.П. Миронова. - М. : Телер, 2016. - 145 с.

2. Osteoarthritis of the knee and hip. Part I : etiology and pathogenesis as a basis for pharmacotherapy / AleemAdatia, K.D. Rainsford, Walter F. Kean // Journal of Pharmacy and Pharmacology. - 2012. - №5. - P. 617-625.

3. Osteoarthritis I : epidemiological risk factors and historical / Buchanan WW, Kean WF // Inflammopharmacology. - 2002. - № 10. - P. 5-21, The symptoms of osteoarthritis and the genesis of pain / Hunter DJ // MedClin North Am. - 2009. - №93. - P. 83-100.

4. Правительство РФ. Об утверждении стратегии развития медицинской науки в Российской Федерации на период до 2025 года : распоряжение №2580-р от 28.12.2012 [Электронный ресурс] // КонсультантПлюс, 2012. - Режим доступа : www.consultant.ru (дата обращения: 27 июля 2015).

5. Патент №2558990, РФ, МПК A61B 5/11, A61B 5/103. Способ прогнозирования риска возникновения остеоартроза у лиц с гипермобильностью суставов / Н.В. Коншу, И.А. Викторова ; заявитель и патентообладатель ГБОУ ВПО «Омская государственная медицинская академия». №2014132991 ; заявл. 11.08.2014 ; опубл. 10.08.2015, Бюл. № 22. - 9 с.

6. Поворознюк В.В. К вопросу о синдроме гипермобильности суставов [Электронный ресурс] / В.В. Поворознюк, Е.И. Подлианова // Боль. Суставы. Позвоночник. - 2012. - №1(05). - Режим доступа : http://www.mif-ua.com/archive/article/30448. - Дата обращения : 14.12.2016.

7. Chapman K. Genetic factors in OA pathogenesis / К. Chapman, A.M. Valdes // Bone. - 2012. - Vol. 51. - P. 258-264.

8. Патент №2321350, РФ, МПК A61B 8/00. Способ ультразвуковой диагностики ранних стадий остеоартроза тазобедренного сустава / Н.В. Сазонова, Е.А. Волокитина, Л.В. Мальцева; заявитель и патентообладатель ФГУ «РНЦ «ВТО имени акад. Г.А. Илизарова». - №2006137731 ; заявл. 25.10.2006 ; опубл. 10.04.2008, бюл. № 10. - 8 с.

9. Патент №2249210, РФ, МПК G01N 33/48, C12Q 1/68. Способ прогнозирования предрасположенности к развитию и тяжести течения деформирующего артроза коленного сустава у взрослых / Н.Н. Корнилов и [др.] ; заявитель и патентообладатель ГУН «Российский НИИ травматологии и ортопедии им. P.P. Вредена». №2003104858 ; заявл. 17.02.2003 ; опубл. 20.08.2004, бюл. №9. - 6 с.

10. Lee Y.H., Woo J.H., Choi S.J., Ji J.D., Song G.G. Vitamin Dreceptor Taql, Bsml and Apal polymorphisms and osteoarthritis susceptibility : A metaanalysis // Joint Bone Spine. - 2009.Vol. 76. - P. 156-161.

11. Патент №2600860, РФ, МПК G01N 33/50, C12Q 1/68. Способ прогнозирования предрасположенности к развитию посттравматического остеоартроза коленного сустава / В.В. Внуков и [др.] ; заявитель и патентообладатель ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет». № 2014153254 ; заявл. 25.12.2014 ; опубл. 27.10.2016, бюл. №30. - 11 с.

12. Макушин В.Д. Лечение постравматического гонартроза / В.Д. Макушин, O.K. Чегуров // Гений ортопедии. - 2008. - №1. - С. 27-32.

13. Ортопедия : национальное руководство / под ред. С.П. Миронова, Г.П. Котельникова. - ГЭОТАР-Медиа, 2011. - 840 с.

14. Allele-specific regulation of matrix metalloproteinase-12 gene activity is associated with coronary artery luminal dimensions in diabetic patients with manifest coronary artery disease / S. Jormsjo, S. Ye, J. Moritz et al. // Circ. Res. - 2000. - Vol. 86. - P. 998-1003.

15. Genetic polymorphisms in the matrix metalloproteinase 12 gene (MMP12) and breast cancer risk and survival: the Shanghai Breast Cancer Study / A. Shin, Q. Cai, X.-O. Shu et al. // Breast Cancer Res. - 2005. - Vol. 7, No. 4. - R506-512.

16. Genetic variation in TIMP1 but not MMPs predict excess FEV1 decline in two general population based cohorts / C.C. Van Diemen, D.S. Postma, M. Siedlin-ski et al. // Respiratory Res. - 2011. - Vol. 12:57. - P. 1-8.

17. Мироманова H.A. Патогенетические особенности гриппа AH1N1 pdm 09 у детей : автореф. дис. … д-ра мед. наук : 14.03.03 / Мироманова Наталья Анатольевна. - Чита, 2015. - 42 с.

18. Полиморфизм гена TNF-α (G-308A) у больных с гнойно-воспалительными осложнениями при переломах длинных костей конечностей в Забайкальском крае [Электронный ресурс] / A.M. Мироманов и [др.] // Забайкальский медицинский вестник. - 2013. - №1. - С. 41-45. - Режим доступа : http://chitgma.ru/zmv2.

19. Генетический полиморфизм CD 14, TNFα и FCGR2A у больных гриппом AH1N1 в Забайкальском крае / А.А. Петров и [др.] // Медицинская иммунология. - 2011. - №1. - С. 83-86.

20. The complexity of selection at the major primate beta-defensin locus / C.A. Semple, A. Maxwell, P. Gautier et [al.] // BMC Evol. Biol. - 2005. - Vol. 5(1). - P. 32.

21. Ассоциация полиморфных маркеров, локализованных в 5'-нетранслируемой области гена β-дефенсина DEFB1, с гипертрофией аденоидных вегетаций / О.А. Свитич и [др.] // Вестник РГМУ. - 2012. - №3. - С. 59-62.

22. Миронова О.Б. Некоторые патогенетические механизмы развития хронического травматического остеомиелита при переломах длинных трубчатых костей : автореф. дис. … канд. мед. наук : 14.03.03 / Миронова Ольга Борисовна. - Чита, 2015. - 22 с.

23. Кетлинский, С.А. Цитокины / С.А. Кетлинский, А.С. Симбирцев. - СПб. : Фолиант, 2008. - 552 с.

24. Маленькая молекула и большая болезнь / А.С. Рудой и [др.] // Вестник Российской военно-медицинской академии. - 2009. - №3(27). - С. 166-172.

25. Забелло Т.В. Генетические аспекты развития остеоартроза / Т.В. Забелло, A.M. Мироманов, Н.А. Мироманова // Фундаментальные исследования. - 2015. - №1. - Ч. 9. - С. 1970-1976.

Изобретение относится к области медицины, в частности к травматологии, ортопедии и ревматологии, и предназначено для прогнозирования развития идиопатического коксартроза. У пациента выделяют ДНК, выявляют SNP генов FCGR2A His166Arg, DEFB1 G52A и G20A, IL4 C589T. При выявлении двух и более сочетаний носительства мутантных генотипов -166Arg/Arg FCGR2A; -52А/А DEFB1; -20А/А DEFB1; -589Т/Т IL4 прогнозируют высокую вероятность развития идиопатического коксартроза. Изобретение обеспечивает повышение точности прогноза развития идиопатического коксартроза. 1 табл., 5 пр.

Способ прогнозирования развития идиопатического коксартроза, включающий исследование крови, выделение ДНК и определение полиморфизма гена, отличающийся тем, что выявляют SNP гена FCGR2A (His166Arg), SNP гена DEFB1 (G52A), SNP гена DEFB1 (G20A) и SNP гена IL4 (C589T) и при выявлении двух и более различных сочетаний носительства их мутантных генотипов (-166Arg/Arg гена FCGR2A; -52А/А гена DEFB1; -20А/А гена DEFB1; -589Т/Т гена IL4) прогнозируют высокую вероятность развития идиопатического коксартроза.