Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Состояние липидного обмена при дегенеративно-дистрофических заболеваниях тазобедренного сустава

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Чулошникова, Ирина Александровна, Нижний Новгород

НИЖЕГОРОДСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТРАВМАТОЛОГИИ И ОРТОПЕДИИ МИНЗДРАВА РФ

Чулошникова Ирина Александровна

СОСТОЯНИЕ ЛИПИДНОГО ОБМЕНА ПРИ ДЕГЕНЕРАТИВНО-ДИСТРОФИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА

03. 00.13 - физиология человека и животных 14. 00.16 - патологическая физиология

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители:

Доктор мед. наук, профессор Ежов Ю.И. Канд. мед. наук, с.н.с. Сидоркин В. Г.

Нижний Новгород 1999

На правах рукописи

- 2 -Содержание Введение ........................................... 4

1. Обзор литературы ................................... 11

1.1. Дислипопротеидемии - основная патология липидного метаболизма ......................... И

1.2. Перекисное окисление липидов, системы антиоксидантной защиты и значение состояния

этих механизмов в условиях нормы и патологии .. 26

1.3. Нерешенные вопросы этиологии и патогенеза дегенеративно-дистрофических заболеваний тазобедренного сустава ....... .................. 33

2. Характеристика материала и методы исследований ..........38

2.1. Характеристика материала ............................................38

2.2. Методы исследования ..................................................40

3. Результаты исследования ......................................................48

3.1. Анализ содержания липидов ..........................................48

3.2. Анализ результатов типирования дислипопротеидемий ............. ............... 86

3.3. Газохроматографический анализ жирных кислот .. 114

3.4. Характеристика свободнорадикальных процессов..126

3.4.1. Результаты исследования перекисного окисления липидов по данным регистрации хемилюминесценции

сыворотки крови ....................... 126

3.4.2. Анализ содержания малонового диальдегида в плазме и эритроцитах .... 131

3.5. Состояние механизмов антиоксидантной защиты плазмы и эритроцитов ......................... 143

3.5.1. Анализ ферментативно-активного церулоплазмина ................................................143

3.5.2. Результаты исследования антиоксидантного резерва плазмы и эритроцитов по

данным регистрации малонового

диальдегида......................................................147

3.6. Содержание мочевой кислоты в сыворотке

крови................................................................................158

4. Обсуждение результатов исследования ..............................165

Заключение................................................................................177

Выводы........................................................................................183

Указатель литературы ............................................................186

- 4 -Введение

Дегенеративно-дистрофические заболевания тазобедренного сустава относятся к категории наиболее тяжелых патологических процессов костной системы (Прохоров В.П., 1981; Шумада И.В. и соавт., 1991). Это обусловлено прежде всего тем, что у 50 - 80% пациентов поражаются оба сустава (Кулиш Н.И. и соавт. , 1993) и данная патология занимает первое место как причина резкого снижения трудоспособности и инвалидизации больных ортопедотравматологического профиля (Гурьев В. Н., 1984; Имамалиев A.C. и соавт., 1986; Ежов Ю. И., 1989).

По материалам Ю.И.Ежова (1989) средний возраст больных с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями тазобедренного сустава (деформирующим артрозом), потерявших трудоспособность и вынужденных получить инвалидность, составляет 41,8, а страдающих асептическим некрозом головки бедра - 37,5 лет. Как видно, этим заболеваниям подвержены люди достаточно молодого и среднего возраста, то есть трудоспособного контингента.

Все это позволяет считать настоящую проблему исключительно актуальной как с практической точки зрения - ранней диагностики, своевременного консервативного и квалифицированного оперативного лечения страдающих дегенеративно-дистрофическими заболеваниями тазобедренного сустава, так и с познавательной позиции - изучения этиологии и патогенеза этих заболеваний.

Данные вопросы на протяжении последних 30 - 35 лет интенсивно изучались в различных клиниках и научных учреждениях, обсуждались на многочисленных съездах, симпозиумах, конгрессах и конференциях травматологов и ортопедов. Проблема привлекла внимание крупных ученых страны и ей посвящены ряд отечественных монографий и диссертаций (Гурьев В.Н., 1984; Михайлова Н.М., Малова М.Н., 1982; Павлова В. И. и соавт., 1986;

Ежов Ю.И., 1989), а также работ зарубежных исследователей (Glas К. et al., 1993; Klaer T., 1994).

Одним из центральных звеньев в рамках существующей проблемы являются вопросы изучения причин и факторов, ведущих к возникновению или способствующих развитию патологического процесса, так как новые знания в этой области могут лечь в основу принципиально иных и патогенетически адекватных методов лечения и профилактики, а также ранней диагностики этого тяжелого страдания.

Попытки, предпринятые исследователями в этом направлении, к сожалению, до настоящего времени не прояснили в полной мере суть процессов, происходящих в организме и причастных к инициации и прогрессированию дегенеративно-дистрофических изменений в тазобедренном суставе (Зоря В.И., 1987; Glas К.,1993). Здесь имеется больше предположений, чем достаточно установленных и доказанных фактов. В современной литературе активно обсуждается роль травмы и микротравмы в области тазобедренного сустава (Heliovaara M. et. al., 1993), нарушения местного кровообращения с последующей ишемией и гипоксией тканей (Крисюк А. П., БоерВ.А., 1980; Sagara К., 1990;), нервно-сосудистых изменений как местного, так и общего характера с модификацией тонуса симпатической нервной системы и вытекающими отсюда негативными последствиями (Михайлова H.М., МаловаМ.Н., 1982). Некоторые авторы проводят взаимосвязь между развитием дегенеративно-дистрофического поражения суставов и группой крови пациента (Колодченко В.П., 1981).

Однако глубоких исследований подобного плана до настоящего времени еще не проводилось. Имеющиеся в специальной научной литературе сведения лишь частично отражают состояние некоторых метаболических систем в организме больных с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями тазобедренного сус-

тава. В частности, выявлено, что асептический некроз головки бедренной кости может развиваться при интенсивной терапии стероидами, некоторых эндокринных нарушениях и ожирении (Прохоров В.П.,1981). На возможность обнаружения гиперлипопроте-идемий у больных с остеонекрозом головки бедра указывают А.К. Palmer и R.N. Hensinger (1981). Наши предварительные исследования в этом направлении также позволили прийти к заключению о причастности нарушений в липидном метаболизме к изучаемой патологии (Чулошникова И. А. и соавт., 1991).

Учитывая, что нарушения обмена липидов протекают в соответствии с определенными закономерностями, позволяющими выделить пять типов гиперлипопротеидемий по классификации Фред-риксона (Fredrickson D. S., Levy R.I., 1967; Beaumont J.L. et al., 1970), различающихся содержанием и соотношением основных классов липидов, а развитие дислипопротеидемий может быть генетически детерминированным и некоторые из них проявляются уже в молодом возрасте, представляется целесообразным выявить взаимосвязь дегенеративно-дистрофических заболеваний тазобедренного сустава с типом гиперлипопротеидемий. В случае обнаружения такой связи в перспективе предполагается разработать систему ранней диагностики дегенеративно-дистрофических процессов в тазобедренном суставе в доклиническом периоде на основе массовых популяционных обследований состояния липидного обмена (фенотипирование гиперлипопротеидемий) у пациентов с целью своевременного выявления предрасположенности к заболеванию и проведения комплекса лечебно-профилактических мероприятий, направленных на нормализацию метаболизма липидов, а в случае необходимости - адекватного хирургического лечения.

При этом результаты фенотипирования нарушений липидного обмена у больных с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями тазобедренного сустава представят определенный клиничес-

кий интерес и дадут возможность использовать эти сведения в практическом здравоохранении, а также более правильно понимать этиологию и патогенез этих тяжелых страданий, которые, вероятно, являются проявлением и одним из частных вариантов патологических процессов, развивающихся в организме в условиях гиперлипопротеидемий, таких как атеросклероз, ишемичес-кая болезнь сердца и т. д.

Целью настоящей работы явилось изучение особенностей ли-пидного метаболизма в норме и при дегенеративно-дистрофических заболеваниях тазобедренного сустава, а также разработка соответствующих лабораторных методов дифференциальной диагностики.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие основные задачи:

- исследовать состояние липидного обмена у практически здоровых людей и лиц, страдающих дегенеративно-дистрофическими заболеваниями тазобедренного сустава. Провести титрование гиперлипопротеидемий;

- изучить процессы перекисного окисления липидов в организме человека, в том числе и у пациентов, страдающих кок-сартрозом и асептическим некрозом головки бедра;

- выявить состояние механизмов антиоксидантной защиты при дегенеративно-дистрофической патологии тазобедренного сустава;

- на основе полученной информации разработать и теоретически обосновать физиолого-биохимические подходы для дифференциальной диагностики дегенеративно-дистрофических процессов в костной ткани.

Работа выполнена в соответствии с планом НИР на базе специализированного травматолого-ортопедического отделения Нижегородского НИИ травматологии и ортопедии, занимающегося

лечением пациентов, страдающих дегенеративно-дистрофическими заболеваниями тазобедренного сустава. Лабораторным исследованиям подвергнуты больные коксартрозом (103), асептическим некрозом головки бедренной кости (51) и практически здоровые люди (100 человек) - контрольная группа.

Новизна научных исследований

1. Впервые четко показана связь нарушений липидного метаболизма с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями тазобедренного сустава. Выявлены выраженные изменения липидного обмена по типу гиперхолестеринемии и гипертриглицеридемии у больных, находившихся на лечении по поводу коксартроза и асептического некроза головки бедра, увеличение доли холес-терола атерогенных фракций липопротеидов и снижение холесте-рола антиатерогенных частиц, возрастание холестеринового коэффициента атерогенности. Зафиксировано резкое снижение нор-молипопротеидемий, преобладание в 5 раз частоты выявления гиперлипопротеидемий IV типа у пациентов с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями тазобедренного сустава по сравнению с контролем, и в 4 раза - гиперлипопротеидемий 116 типа у пациентов с асептическим некрозом головки бедренной кости по отношению к находившимся на лечении по поводу коксартроза.

2. Установлено возрастание свободнорадикальных реакций у больных с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями тазобедренного сустава по сравнению с исходными данными, которые протекают более интенсивно у пациентов с асептическим некрозом головки бедра, чем у страдающих коксартрозом.

3. Обнаружено истощение антиоксидантного резерва, несмотря на увеличение в сыворотке крови концентрации фермента-тивно-активного церулоплазмина, носящее адаптационно-приспособительный характер.

4. Разработаны лабораторные методы дифференциальной диагностики коксартроза и асептического некроза головки бедренной кости, основанные на выявленных особенностях некоторых видов обмена веществ (типы гиперлипопротеидемий, концентрация в крови вторичного продукта перекисного окисления липидов - малонового диальдегида), заявленные в качестве изобретений, на которые получено два положительных решения: "Способ дифференциальной диагностики асептического некроза головки бедренной кости и деформирующего артроза тазобедренного сустава", положительное решение ВНИИГПЭ от 21.05.98 г. о выдаче патента по заявке N 97100710; "Способ дифференциальной диагностики асептического некроза головки бедренной кости и деформирующего артроза тазобедренного сустава", положительное решение ВНИИГПЭ от 22.10.98 г. о выдаче патента по заявке N 97108124, а также получено одно авторское свидетельство "Способ определения малонового диальдегида в крови", а.с. N 1807410, Бюл. N 13, 1993. Вышеперечисленные научные разработки подтверждают новизну и полезность исследования.

Научно-практическая значимость работы

Практическая значимость работы определяется тем, что она вносит существенный вклад в понимание патогенеза этого тяжелого страдания, создает предпосылки для ранней диагностики коксартроза и асептического некроза головки бедренной кости, использования современных фармакологических средств с целью проведения адекватной терапии.

В совокупности с данными клинических, рентгенологических и некоторых других видов исследований предложенные методы биохимических исследований позволят практическим врачам более точно диагностировать характер поражения тазобедренного сустава, следить за динамикой процесса, оценивать эффектив-

ность проводимого лечения, а также использовать их в раннем (доклиническом) периоде заболевания при массовых популяцион-ных обследованиях на этапе выявления групп риска.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Выявить взаимосвязь нарушений липидного метаболизма, интенсификации евободнорадикальных реакций и несбалансированности механизма антиоксидантной защиты с патогенезом дегенеративно-дистрофических заболеваний тазобедренного сустава.

2. Обосновать с помощью физиолого - биохимических подходов дополнительные способы дифференциальной диагностики кок-сартроза и асептического некроза головки бедренной кости по показателям липидного обмена и активности перекисного окисления липидов.

Апробация работы

Основные положения работы доложены и обсуждены на VI съезде травматологов и ортопедов России (Н.Новгород, 9-12 сентября 1997 г.), Конференции молодых ученых Горьковского НИИ травматологии и ортопедии, 1989 г., Межобластной конференции травматологов (г. Владимир), 1988 г. По материалам диссертации опубликовано 15 статей.

1. Обзор литературы

1.1. Дислипопротеидемии - основная патология липидного обмена

С позиций современной физиологии липидный обмен является одним из важнейших звеньев обеспечения процессов жизнедеятельности организма. Это связано с универсальной ролью липи-дов в гомеостатических функциях, мобильной способностью их метаболизма адаптироваться к различным состояниям организма (Лейтес С.М., 1978; Панин Л.Е., 1978).

Жиры и липоиды (жироподобные вещества - фоосфатиды, сте-рины, цероброзиды и др.) представляют группу веществ, важных для пластического и энергетического обмена. Будучи энергетическим субстратом в окислительных процессах, липиды одновременно составляют основу биологических мембран, обеспечивая их лабильность и нормальную проницаемость (Антонов В.Ф., 1982). Строительными блоками для липидов являются жирные кислоты, которые играют большую роль в нормальном росте и развитии организма, поддержании оптимального состояния сосудистой и нервной системы, кожи и слизистых оболочек (Комаров О.С., 1994; Шалатонин В.Т., 1991). Важное значение жирных кислот состоит и в том, что они принимают участие в синтезе биологически активных веществ - простагландинов, тром-боксанов, простациклинов и участвуют в иммунологических реакциях организма (Огурцов Р.Г., 1994).

Особое значение для жизнедеятельности организма имеют ненасыщенные жирные кислоты (НЖК). У больных с дефицитом НЖК отмечаются дегенеративные процессы в почках, легких, печени

(Priedman L., 1978), значительно изменяется активность многих ферментов. При снижении содержания НЖК в организме может понизится эластичность сосудистых стенок, повысится их проницаемость, нарушится половая функция . Согласно современным представлениям в возникновении и развитии многих патологических процессов и заболеваний важная роль принадлежит активации перекисного окисления липидов (ПОЛ) клеточных мембран и липопротеидов крови, основой для которого являются ненасыщенные жирные кислоты (Дорошкевич H.A. ,1991; Шестакова С.А. и соавт., 1994; Венгеровский А.И., 1996).

Таким образом липиды, являясь основным компонентом клеточной мембраны входят в состав всех жизненно важных структур и выступают в роли универсального регулятора жизнедеятельности организма (Покровский A.A., 1977).

В водной среде кровотока липиды транспортируются в составе липопротеидных частиц.

Липопротеиды плазмы крови являются сложными надмолекулярными комплексами белка и липидов (триглицеридов, фосфолипидов, холестерола), образованными с помощью нековалентных связей. При этом частицы липопротеидов сформированы в виде гидрофобной сферы из липидов, которая окружена гидрофильной оболочкой из белков и полярных липидов, обеспечивающих растворимость частиц в гидратированной среде. Благодаря этим структурам осуществляется процесс переноса липидов, поступивших в организм с пищей, синтезированных �