Association of serum angiopoietin-like proteins types 2, 3 and 4 with clinical manifestations of osteoarthritis

Full Text

Введение

Остеоартроз (ОА) – наиболее распространенное дегенеративное заболевание опорно-двигательного аппарата, основными патологическими изменениями которого являются деформация и разрушение суставного хряща, ремоделирование субхондральной кости и умеренное воспаление синовиальной оболочки [5]. Неуклонный ежегодный рост заболеваемости ОА не только среди пожилого населения, но и в более молодых демографических группах, накладывает значительное бремя на общественное здравоохранение [2, 15].

Сложный этиопатогенез ОА включает старение, ожирение, биомеханические, иммунные и генетические факторы, а также изменения гормонального фона и провоспалительные медиаторы [7, 13]. Несколько клеточных и молекулярных процессов участвуют в патологических изменениях при ОА, однако основные молекулярные регуляторы этих процессов до сих пор неясны [12]. Известно, что ангиопоэтин-подобные белки (АППБ; известно восемь типов белков) участвуют в восстановлении и ремоделировании поврежденных тканей, но гиперфункция некоторых типов АППБ также может вызывать и/или поддерживать хроническое воспаление, приводящее к прогрессированию артропатий различного генеза. Действие АППБ 2-го типа (АППБ-2) часто выражено в процессах, связанных со старением, ожирением, хронической гипоксией, а также эндотелиальной дисфункцией и развитием атеросклероза [12], АППБ 3-го типа (АППБ-3) ингибирует гидролиз триглицеридов липопротеинлипазой и облегчает прогрессирование ангиогенеза через связь с рецептором интегрина ανβ₃ [4], а АППБ 4-го типа (АППБ-4) участвует в воспалении, процессах резорбции костной ткани и деградации хряща, ангиогенезе и проницаемости сосудов [1, 9].

На фоне слабовыраженного хронического воспаления при ОА чрезмерной деградации хряща способствует семейство матриксных металлопротеиназ (путем разрушения сети коллагена хряща II типа) [10], а прогрессирование заболевания тесно связано с повышенной экспрессией воспалительных цитокинов (IL-1β, IL-6, TNFα) в хряще и суставной жидкости, причем активность данных процессов может регулироваться АППБ-2 через сигнальные пути NF-κB и p38 MAPK через интегрин α₅β₁ [12]. И если негативная роль АППБ-2 и АППБ-4 в патогенезе ОА признается [16], то роль АППБ-3 в хондрогенезе или регенерации хряща в настоящий момент окончательно не определена.

Цель исследования – определение взаимосвязи сывороточного уровня ангиопоэтин-подобных белков 2-го, 3-го и 4-го типов с клинико-лабораторным характеристиками остеоартрита и коморбидными состояниями.

Материалы и методы

В исследование были включены 42 больных ОА (женщин 78,6%, работающие 50%, с инвалидностью 14,3%). Средний возраст пациентов составлял 59,2±8,7 года, средняя длительность заболевания – 8,9±5,5 года. Генерализованная форма ОА отмечена у 76,2%; рентгенологическая стадия I – у 28,6%, II – у 33,3%, III – у 26,2%. Явления синовита были зарегистрированы у 28,6% больных ОА, наличие метаболического синдрома (МС) – у 31%, ожирение различной степени – у 40,5% (8 пациентов с I, 7 со II и 2 с III степенью ожирения). Диагностику МС проводили по критериям Международной Диабетической Федерации (IDF) 2006 года. Индекс массы тела (ИМТ) был рассчитан по формуле Кеттле (вес/ рост²). Образцы сыворотки крови пациентов с ОА были проанализированы с помощью иммуноферментного метода на содержание АППБ 2-го, 3-го, 4-го типов (использовали коммерческие тест-системы производства фирм RayBiotech, США и Cloud-Clone Corp., КНР). С-реактивный белок (СРБ) определяли методом латекс-агглютинации (норма – ≤ 6 мг/л), СОЭ (мм/ч) – по методу Вестергрена (норма для лиц старше 50 лет: мужчины – < 20 мм/ч, женщины – < 30 мм/ч). Стандартные методы биохимического исследования крови были использованы для определения активности аминотрансфераз, уровня холестерина (ХС), глюкозы крови (натощак), триглицеридов (ТГ), билирубина, креатинина общего белка и др.

Все статистические анализы проведены с использованием программного обеспечения Microsoft Excel и Statistica 10.0 (StatSoft Inc., США). При представлении данных описательной статистики использовали M±SD (среднее значение ± стандартное отклонение). Категориальные переменные представлены в процентах (%). Использовали непараметрические методы анализа. Связь между количественными показателями рассчитывали с помощью корреляционного теста Спирмена (ρ). При определении межгрупповых различий использовали тест Манна–Уитни для независимых выборок, для множественных оценок содержания АППБ (≥ 3 групп) был применен непараметрический дисперсионный анализ Краскела–Уоллиса (H-тест). Значение р < 0,05 считалось статистически значимым.

Результаты и обсуждение

Средние показатели содержания АППБ в сыворотке крови пациентов с ОА составили: 3,63±1,92 нг/мл для АППБ-2, 466±272 нг/мл для АППБ-3 и 409±219 нг/мл для АППБ-4. Из всех представленных АППБ только АППБ-2 и АППБ-3 коррелировали между собой (ρ = 0,32, р = 0,041). АППБ-2 достоверно коррелировал с длительностью заболевания (ρ = 0,35, р = 0,02), уровнем глюкозы в крови (ρ = 0,44, р = 0,003), билирубином (ρ = 0,27, р = 0,048) и ИМТ (ρ = 0,29, р = 0,043); АППБ-3 коррелировал с уровнем глюкозы в крови (ρ = 0,34, р = 0,025), СРБ (ρ = 0,29, р = 0,05), креатинином (ρ = 0,34, р = 0,028), АСТ (ρ = 0,29, р = 0,047), общим холестерином (ρ = 0,37, р = 0,019) и ИМТ (ρ = 0,38, р = 0,02); АППБ-4 положительно коррелировал с СРБ (ρ = 0,38, р = 0,013), уровнем глюкозы в крови (ρ = 0,29, р = 0,05), ТГ (ρ = 0,3, р = 0,027), общим белком (ρ = 0,32, р = 0,05) и отрицательно с возрастом (ρ = -0,33, р = 0,034) и уровнем липопротеидов высокой плотности (ЛПВП) (ρ = 0,4, р = 0,009).

Показатели АППБ у пациентов с ОА не различались в зависимости от формы заболевания (р > 0,05 для всех типов). У больных первичным генерализованным ОА наиболее часто отмечали поражение трех и более групп суставов (кисти, позвоночник, коленные и тазобедренные суставы). Более выраженное поражение суставов (при оценке рентгенологической стадии) сопровождалось повышением уровня АППБ-4 (H-тест = 10,6, p = 0,014).

Посредством различных воспалительных цитокинов и медиаторов воспаление способно играть значимую роль в патогенезе ОА. АППБ различных типов и в различной степени могут способствовать хроническому воспалению суставного хряща и деградации хрящевого матрикса [12]. При оценке активности воспалительного процесса у больных ОА, включенных в исследование, ориентировались, в первую очередь, на наличие синовита и лабораторные показатели, характеризующие воспаление, такие как СОЭ и СРБ. В группе больных ОА с наличием синовита были отмечены достоверно более высокие показатели АППБ-2 и АППБ-4, чем у пациентов без явлений синовита (р = 0,039 и р = 0,021 соответственно). Содержание АППБ-4 также было достоверно выше и у пациентов с высокими показателями СОЭ и СРБ (р = 0,018) (табл. 1). Проверка наличия нелинейной зависимости между АППБ и маркерами воспаления (метод наименьших квадратов) показала только влияние СРБ на АППБ-2 (р = 0,04).

 

Таблица 1. Уровни ангиопоэтин-подобных белков 2-го, 3-го и 4-го типов (нг/мл) в группах больных ОА

Table 1. Levels of angiopoietin-like proteins types 2, 3 and 4 (ng/ml) in groups of patients with OA

Показатели Parameters	АППБ-2 ANGPTL2	АППБ-3 ANGPTL3	АППБ-4 ANGPTL4
ОА с синовитом OA with synovitis (n = 12) ОА без синовита OA without synovitis (n = 30)	4,65±2,09 3,22±1,71*	594±310 415±242	588±295 337±128*
ОА с высокими значениями СОЭ/СРБ OA with high ESR/CRP values (n = 8) ОА со значениями СОЭ/СРБ в пределах нормы OA with ESR/CRP values within normal limits (n = 34)	5,01±2,42 3,31±1,66	650±313 422±246	632±310 356±156*
ОА с МС OA with MetS (n = 13) ОА без МС OA without MetS (n = 29)	4,16±1,56 3,39±0,04	574±205 418±268*	427±242 401±213
ОА с ожирением OA with obesity (n = 17) ОА без ожирения OA without obesity (n = 25)	3,76±1,25 3,76±1,25	513±229 434±297*	487±238 356±193*
ОА с АГ OA with AH (n = 16) ОА без АГ OA without AH (n = 26)	4,35±2,26 3,18±1,55	592±319 388±208*	496±277 354±158

Примечание. ОА – остеоартрит, АППБ – ангиопоэтин-подобный белок, СОЭ – скорость оседания эритроцитов, СРБ – С-реактивный белок, МС – метаболический синдром, АГ – артериальная гипертензия. M±SD – среднее и стандартное отклонение, * – статистически значимые различия в подгруппах.

Note. OA, osteoarthritis; ANGPTL, angiopoietin-like protein; ESR, erythrocyte sedimentation rate; CRP – C-reactive protein; MetS – metabolic syndrome; AH, arterial hypertension. M±SD, mean and standard deviation; *, statistically significant differences in subgroups.

 

Ранее было показано, что на фоне хронического воспаления гиперхолестеринемия может способствовать развитию ОА через окислительный стресс и апоптоз хондроцитов, поэтому снижение уровня ХС показано пациентам с ОА, у которых наблюдается как дислипидемия, так и воспаление [17]. Данные корреляционного анализа продемонстрировали у больных ОА связь изучаемых АППБ с лабораторными показателями, характеризующими МС (глюкоза крови, ТГ, ХС). При оценке коэффициентов уравнения нелинейной зависимости из всех представленных маркеров МС только глюкоза крови оказывала значимое влияние на содержание АППБ-3 и АППБ-4 (р = 0,026 и р = 0,01 соответственно). МС был диагностирован у 31% больных ОА. Содержание АППБ-3 у пациентов с МС было выше, чем у больных ОА без МС (р = 0.024), уровни АППБ-2 имели тенденцию к росту при наличии МС (р = 0,07), а показатели АППБ-4 значимо не различались в данных группах (р > 0,05) (табл. 1).

В 40,5% случаев у больных ОА было выявлено ожирение. Содержание АППБ-4 у пациентов с ожирением было выше, чем у больных ОА с нормальной массой тела (р = 0,027), показатель АППБ-3 не достиг уровня статистической значимости (р = 0,052) (табл. 1). Проведенный дисперсионный анализ также продемонстрировал значимое влияние ожирения на уровень АППБ-4. Были получены данные о достоверных различиях показателей АППБ-4 у пациентов с ОА без ожирения (n = 25), первой (n = 8), второй (n = 7) и третьей (n = 2) степенью ожирения (H-тест = 8,66, p = 0,034). Уровни АППБ-2 и АППБ-3 в данных группах не различались (р > 0,05).

Практически каждый второй больной ОА имеет сочетанную патологию, в структуре которой лидирующее положение наряду с ожирением занимают артериальная гипертензия, атеросклероз и ассоциированные с ними состояния [2]. В 38% случаев у пациентов с ОА отмечалось наличие артериальной гипертензии (АГ) различной степени выраженности. Уровни АППБ 2-го, 3-го и 4-го типов в группах больных ОА с/без АГ не различались (р = 0,11, р = 0,055 и р = 0,09 соответственно), но при сравнении пациентов с различной степенью АГ (легкая – 7, средняя – 6 и тяжелая – 3 человека) различия в содержании АППБ-3 достигли уровня статистической значимости (H-тест = 7,83, p = 0,049).

В целом, АППБ демонстрируют различную зависимость от особенностей коморбидного фона у пациентов с ОА: АППБ-2 ассоциируется с воспалительными процессами в суставах, АППБ-3 с наличием МС и выраженностью АГ, а АППБ-4 – с ожирением, воспалением и тяжестью поражения суставов. АППБ-4 представляет собой многогранный секреторный белок с преимущественной экспрессией в жировой ткани и печени, способный не только играть важную роль в воспалении [3], метаболизме липидов и глюкозы, но и демонстрирующий связь с тяжестью ОА [11]. Было обнаружено существенное различие в экспрессии АППБ-4 в хондроцитах больных ОА по сравнению со здоровыми лицами [6]. Установлено, что подавление АППБ-4 (в моделях на животных) снижает воспаление и апоптоз хондроцитов, вызванные TNFα, а также снижает прогрессирование ОА посредством подавления сигнального пути сиртуина 1/NF-κB [8]. Более того, подавление АППБ-4 может предотвратить ожирение, вызванное диетой, уменьшить эктопическое накопление липидов и повысить чувствительность к инсулину и толерантность к глюкозе [14].

Продемонстрированные результаты исследований в совокупности предполагают, что АППБ-4, обладая способностью влиять на экспрессию провоспалительных цитокинов, хемокинов и других значимых для развития ОА медиаторов, может играть роль в прогрессировании воспаления и характеризовать различные фенотипические варианты данного заболевания. Точное определение роли АППБ-4 в развитии ОА имеет значение для поиска возможностей замедления прогрессирования заболевания, в том числе посредством разработки целевых терапевтических вмешательств.

Заключение

Таким образом, у пациентов с ОА на содержание АППБ значимое влияние оказывают ожирение и наличие синовита, причем у больных с явлениями синовита на фоне выраженного воспаления (высокие показатели СОЭ и СРБ) отмечаются наиболее высокие показатели АППБ 4-го типа.

About the authors

Vladislav A. Aleksandrov

Volgograd State Medical University; А. Zborovsky Research Institute of Clinical and Experimental Rheumatology

Email: alexandrow8349@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4500-7172
SPIN-code: 8754-4898
Scopus Author ID: 57325978000

Assistant Professor, Department of Hospital Therapy, Volgograd State Medical University; Junior Research Associate, А. Zborovsky Research Institute of Clinical and Experimental Rheumatology

Russian Federation, Volgograd; Volgograd

L. N. Shilova

Volgograd State Medical University; А. Zborovsky Research Institute of Clinical and Experimental Rheumatology

Email: ludshilova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0438-8554
SPIN-code: 4950-2391

PhD, MD (Medicine), Associate Professor, Head, Department of Hospital Therapy, Volgograd State Medical University; Senior Researcher, А. Zborovsky Research Institute of Clinical and Experimental Rheumatology

Russian Federation, Volgograd; Volgograd

Andrey V. Aleksandrov

Volgograd State Medical University; А. Zborovsky Research Institute of Clinical and Experimental Rheumatology

Author for correspondence.
Email: imlab@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0686-4067
SPIN-code: 4755-0940
Scopus Author ID: 25645530000

PhD, MD (Medicine), Associate Professor, Professor, Department of Clinical Laboratory Diagnostics, Volgograd State Medical University; Head, Laboratory of Functional Research Methods, Ultrasound Diagnostics and Rehabilitation Therapy, А. Zborovsky Research Institute of Clinical and Experimental Rheumatology

Russian Federation, Volgograd; Volgograd

References

Supplementary files