Способ прогнозирования развития болезни Легга-Кальве-Пертеса на основе иммунологических предикторов Российский патент 2021 года по МПК G01N33/50 C12Q1/686 

Изобретение относится к медицине, а именно травматологии, ортопедии, и позволяется выявить риски формирования болезни Легга-Кальве-Пертеса на ранних стадиях, связанных с синовитом тазобедренного сустава.

В настоящее время диагностика болезни Легга-Кальве-Пертеса включает рентгенографию, УЗИ, МРТ, МСКТ. Как правило, делают рентгеновские снимки и, при необходимости, выполняют МРТ для подтверждения диагноза и степени поражения. Рентгенография на начальной стадии не является диагностической, поскольку снимки могут быть нормальными или демонстрировать минимальное уплощение. На поздних стадиях на рентгенограмме выявляется фрагментация головки бедренной кости, которая содержит области просветления и склероза.

На настоящий момент в процессе изучения патогенеза, этиологии болезни Легга-Кальве-Пертеса сформировались некоторые парадигмы. Так на ранних стадиях остеохондропатии формируется синовит тазобедренного сустава, однако этиология и патогенез воспаления синовии остается до конца не изучены. Манифестацию остеонекроза головки берденной кости связывают с воздействием на хондроциты HIF-1a, экспрессией последних провоспалительного цитокина IL-6, который в свою очередь индуцирует каскад цитокиновых реакций в виде синтеза провоспалительных цитокинов (IL-1a, TNF-a), определяющих воспаления в тазобедренном суставе. Одной из основных систем, определяющей костный гомеостаз, принято считать лиганд-рецепторную систему RANK\RANKL\OPG. Биологическое действие провоспалительных цитокинов (IL-6, IL-1b, TNF-a) направлено на усиление синтеза RANKL стромальными клетками костного микроокружения. Связывание последнего с RANK активирует различные сигнальные пути на NF-kb, что приводит к инациации остеокластогенеза, активации зрелых остеокластов. Дисбаланс в биологическом действие провоспалительных и противовоспалительных цитокинах может лежать в основе асептического остеонекроза головки бедра.

Существующие методы диагностики начала болезни Легга-Кальве-Пертеса базируются в первую очередь на результатах инструментальных методов диагностики. Так предложен способ ранней диагностики по результатам УЗИ обследования (1). Однако, выполнение предложенного метода требует достижения строго определенного положения нижней конечности, что с учетом возраста и болевого синдрома на ранних стадиях не всегда достижимо.

Известен способ диагностики болезни Легга-Кальве-Пертеса на основание данных компьютерной томографии (как указано выше) (2). К минусам данной методики относится возможность постановки диагноза при уже имеющихся изменениях костной ткани.

Так же существует способ диагностики болезни Легга-Кальве-Пертеса на основание данных денситометрического исследования (3). Тем не менее снижение минеральной плотности кости не всегда является следствием развития асептического некроза.

Технический результат предлагаемого изобретения - более ранняя диагностика болезни Легга-Кальве-Пертеса на основе патогенетически обоснованного типирования и анализа полиморфных вариантов генов провоспалительных и противовоспалительных цитокинов.

Предлагается способ прогнозирования рисков формирования и развития болезни Легга-Кальве-Пертеса. Способ осуществляют следующим образом. Проводят иммуногенетический анализ полиморфных вариантов генов провоспалительных и противовоспалительных цитокинов путем определения генетических предикторов методом полимеразной цепной реакции, определяют полиморфные варианты генов про и противовоспалительных цитокинов, а именно IL-6, INFG, TNF-α, IL-10, TGFB, IL-1β, и всем полиморфизмам присваиваются цифровые значения, гомозигота по дикому типу соответствовует единице, геторозигота двойке, гомозигота по мутантному типу тройке, и производят оценку рисков формирования болезни Легга-Кальве-Пертеса по формуле:

Y = (EXP(Z)/(1 + EXP(Z))) × 100 %,

где Y - коэффициент риска формирования болезни Легга-Кальве-Пертеса, в %,

ЕХР- экспонента

Z = (-0,089 + (X1 × 0,207) + (X2 × 0,189) - (X3 × 0,196)+ (X4 × 0,230)- (X5 × 0,121)- (X6 × 0,121)),

0,089– свободный коэффициент логистической регрессии;

X1 – IL6, rs1800796 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации),

X2 – INFG, rs2430561 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации),

X3 – TNF, rs1800629 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации),

X4 – IL10, rs1800896 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации),

X5 – TGFB, rs1800469 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации),

X6 – IL1B, rs16944 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации),

и затем оценивают значение коэффициента Y, при этом в случае если значение коэффициента Y более 57,7% прогнозируются значительные риски формирования болезни Легга-Кальве-Пертеса, в случае если значение менее 57,7% прогнозируется благоприятное течение синовита тазобедренного сустава.

Множественная логистическая регрессия генетических предикторов с болезнью Легга-Кальве-Пертеса отобразила значимость ряда генетических предикторов, среди которых наибольшую значимость имели полиморфизм в гене IL-6 и IL-10, которые являются про и противовоспалительными цитокинами соответственно.

На основание логистической регрессии получено уравнение расчета формирования рисков болезни Легга-Кальве-Пертеса по данным полученным в результате типирования генов про и противовоспалительных цитокинов. В уравнение подставляется цифровое значение генотипов IL-6, INFg, TNF-a, IL-10, TGFb, IL-1b, так гомозигота по дикому типу соответствовала единице, геторозигота двойке, гомозигота по мутантному типу тройке. Логарифмический характер уравнения ограничивает интервал показателей риска от 0 до 100%.

Y = (EXP(Z)/(1 + EXP(Z))) × 100 %,

где Y - вероятность риска формирования болезни Легга-Кальве-Пертеса (коэффициент риска формирования в %);

Z = (-0,089 + (X1 × 0,207) + (X2 × 0,189) - (X3 × 0,196)+ (X4 × 0,230)- (X5 × 0,121)- (X6 × 0,121)),

-0,089– свободный коэффициент логистической регрессии; X1 – IL6, rs1800796 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации); X2 – INFG, rs2430561 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации); X3 – TNF, rs1800629 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации); X4 – IL10, rs1800896 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации); X5 – TGFB, rs1800469 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации); X6 – IL1B, rs16944 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации). ROC анализ показал высокую чувствительность и специфичность уравнения – 100% и 77,5% соответственно. Пороговое значение коэффициента риска Y составил 57,7%. В случае значения коэффициента Y более 57,7% прогнозируются значительные риски формирования болезни Легга-Кальве-Пертеса, в случае значения менее 57,7% прогнозируется благоприятное течение синовита тазобедренного сустава.

Клинический пример 1. Больной К. поступил в клинику с жалобами на боли в левом тазобедренном суставе. По результатам генотипирования выявлена гомозиготная аллель по мутантному типы в гене IL10, rs1800896, гетерозигота INFG, rs2430561. По остальным исследуемым аллелям получен гомозиготный вариант по дикому типу. Проведя расчет факторов риска в отношение формирования болезни Легга-Кальве-Пертеса по предложенной формуле: Y = (EXP(Z)/(1 + EXP(Z))) × 100 %, получен результат 67,8%, что соответствует высокому риску. В подтверждение провели дополнительное обследование. Результаты рентгенологического исследования соответствовали болезни Легга-Кальве-Пертеса, 2 стадии (фиг. 1.)

Клинический пример 2. Больной Г. обратился с жалобами на боль в правом тазобедренном суставе в течение 5 дней. По результатам генотипирования определены гетерозиготная аллель гена IL6, rs1800796, INFG, rs2430561, IL10, rs1800896, TGFB, rs1800469, гомозиготный вариант по дикому типу TNF, rs1800629, IL1B, rs16944. Расчет факторов риска манифестации болезни Легга-Кальве-Пертеса по формуле Y = (EXP(Z)/(1 + EXP(Z))) × 100 %, показал результат 64,6%, что соответствует высокому риску. В подтверждение провели дополнительное обследование.

Рентгенологическое исследование, проведенное при первичном обращении, соответствовало дорентгенологической стадии остеохондропатии, что подтверждает известный ранее факт, что ренгенологическое исследование на начальных стадиях не является высоко чувствительным методом диагностики. Повторное исследование, выполненное через 6 месяцев, визуализировало очаг остеонекроза (фиг. 2).

На фиг 2. показана рентгенограмма больного Г., проведенная в момент обращения и через 6 месяцев. Что подтверждает правильность исследований по предлагаемому способу.

Способ прогнозирования развития болезни Легга-Кальве-Пертеса на основание иммунологических предикторов включающий иммуногенетический анализ полиморфных вариантов генов провоспалительных и противовоспалительных цитокинов путем определения генетических предикторов методом полимеразной цепной реакции позволяет спорогнозировать развитие болезни на ранних стадях и своевременно начать лечение больного. Клинические исследования подтвердили правильность расчетов и исследований. Признаки формулы изобретения находятся в причинно-следственной связи с заявленным техническим результатом и подтверждают его.

Литература:

1. RU 2 266 707 СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАГНОСТИКИ БОЛЕЗНИ ЛЕГГА-КАЛЬВЕ-ПЕРТЕСА / Шевцов В.И., Менщикова Т.И., Макушин В.Д., Тропин В.И.

2. RU 2 228 140 С1 СПОСОБ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ ОСТЕОХОНДРОПАТИИ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА / Макушин В.Д., Тропин В.И., Митина Ю.Л., Нецветов П.В.

3. RU 2 161 443 C1 СПОСОБ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ БОЛЕЗНИ ЛЕГГ-КАЛЬВЕ-ПЕРТЕСА / Пулатов А.Р., Челноков А.Н., Березина Ю.Н.

Изобретение относится к области медицины, в частности к травматологии и ортопедии, и предназначено для прогнозирования рисков формирования и развития болезни Легга-Кальве-Пертеса. Проводят иммуногенетический анализ полиморфных вариантов генов провоспалительных и противовоспалительных цитокинов путем определения генетических предикторов. Методом полимеразной цепной реакции определяют полиморфные варианты генов IL-6, INFG, TNF-α, IL-10, TGFB, IL-1β. Полиморфизмам присваиваются цифровые значения: гомозигота по дикому типу соответствует единице, геторозигота - двойке, гомозигота по мутантному типу - тройке. Производят оценку рисков формирования болезни Легга-Кальве-Пертеса по формуле Y=(EXP(Z)/(1+EXP(Z)))×100%. Если значение коэффициента Y более 57,7%, прогнозируются значительные риски формирования болезни Легга-Кальве-Пертеса. Если значение менее 57,7%, прогнозируется благоприятное течение синовита тазобедренного сустава. Изобретение обеспечивает более раннюю диагностику болезни Легга-Кальве-Пертеса на основе патогенетически обоснованного типирования и анализа полиморфных вариантов генов провоспалительных и противовоспалительных цитокинов. 2 ил., 2 пр.

Способ прогнозирования рисков формирования и развития болезни Легга-Кальве-Пертеса, отличающийся тем, что проводят иммуногенетический анализ полиморфных вариантов генов провоспалительных и противовоспалительных цитокинов путем определения генетических предикторов, методом полимеразной цепной реакции определяют полиморфные варианты генов про- и противовоспалительных цитокинов, а именно IL-6, INFG, TNF-α, IL-10, TGFB, IL-1β, и всем полиморфизмам присваиваются цифровые значения, гомозигота по дикому типу соответствует единице, геторозигота - двойке, гомозигота по мутантному типу - тройке, и производят оценку рисков формирования болезни Легга-Кальве-Пертеса по формуле:

Y = (EXP(Z)/(1 + EXP(Z))) × 100 %,

где Y - коэффициент риска формирования болезни Легга-Кальве-Пертеса, в %,

Z = (-0,089 + (X1 × 0,207) + (X2 × 0,189) - (X3 × 0,196) + (X4 × 0,230) - (X5 × 0,121) - (X6 × 0,121)),

0,089– свободный коэффициент логистической регрессии;

X1 – IL-6, rs1800796 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации),

X2 – INFG, rs2430561 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации),

X3 – TNF, rs1800629 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации),

X4 – IL-10, rs1800896 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации),

X5 – TGFB, rs1800469 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации),

X6 – IL-1β, rs16944 (код генотипа: 1 - гомозигота по дикому типу; 2 – гетерозигота; 3 – гомозигота по мутации),

и затем оценивают значение коэффициента Y, при этом в случае если значение коэффициента Y более 57,7%, прогнозируются значительные риски формирования болезни Легга-Кальве-Пертеса, в случае если значение менее 57,7%, прогнозируется благоприятное течение синовита тазобедренного сустава.