Журнал «Травма» Том 21, №1, 2020

Вступ

За нормальних умов кісткова тканина характеризується досить високими темпами перебудови. Встановлено, що скелет дорослої людини за один рік оновлюється в середньому на 8 %, при цьому перебудова спонгіозної кістки йде швидше — 20 % на рік, а кортикальної — повільніше — 4 % [15, 16]. Остеогенні клітини-попередники кісткового мозку є джерелом поповнення остеобластів. Властивості клітин-попередників кісткового мозку вивчають методом клонування in vitro. У культурах остеогенні клітини-попередники утворюють колонії, від чого походить їх назва — колонієутворюючі одиниці фібробластів (КУОф) [16]. Показниками регенераторного потенціалу кісткової тканини є загальний вміст клітин в 1 см³ спонгіозної кістки, ефективність клонування колонієутворюючих одиниць фібробластів серед 10⁵ клітин і вміст КУОф в 1 см³ спонгіозної кісткової тканини [1, 2, 6–8, 15]. Отже, вивчення активності й кількості остеогенних клітин-попередників кісткового мозку дає можливість оцінити регенераторний потенціал кісткової тканини in situ.

КУОф кісткового мозку різних ділянок скелета людини при несистемній патології (остеомієліт, несправжній суглоб, деформуючий артроз, вроджений вивих стегна тощо) вивчені досить детально. Встановлено також, що показниками регенераторного потенціалу кісткової тканини є загальний вміст клітин в 1 см³ спонгіозної кістки, ефективність клонування КУОф серед 10⁵ клітин і вміст КУОф в 1 см³ спонгіози.

Зменшення щільності кісткової тканини (остеопороз) є патогномонічним симптомом ревматоїдного артриту й анкілозивного спондиліту [5, 9, 10]. Частота остеопенії або остеопорозу при ревматоїдному артриті й анкілозивному спондиліті становить від 50 до 92 % [3, 4, 11, 12]. Патогенез остеопорозу при цих захворюваннях до цього часу точно не визначений. На ранній стадії анкілозивного спондиліту до втрати кісткової тканини може призводити обмеження рухливості в уражених суглобах, викликане суглобовим болем і скутістю, що особливо чітко проявляється на пізній стадії захворювання при розвитку кісткового анкілозу [13, 14]. Нестероїдні протизапальні препарати, а ще більше — гормональні препарати (глюкокортикостероїди) також обумовлюють втрату кісткової тканини [17, 18].

Дослідження показників регенераторного потенціалу кісткової тканини у хворих на ревматоїдний артрит та анкілозивний спондиліт відкриває нові аспекти й можливості практичного застосування отриманих результатів з діагностичною і прогностичною метою і залишається актуальним і на сьогодні.

Матеріали та методи

Дослідження проводили in vitro з використанням методики клонування стовбурових стромальних клітин (ССК) кісткового мозку за О.Я. Фріденштейном у модифікації В.С. Астахової [1].

Матеріалом для дослідження слугувала спонгіозна кістка, забір якої проводився під час оперативного втручання з трьох ділянок: дах кульшової западини, головка стегнової кістки й проксимальний метафіз стегнової кістки (міжвертлюжна ділянка).

Досліджено 67 зразків спонгіози хворих на ревматоїдний артрит, з них 22 — з головки стегнової кістки, 25 — з міжвертлюжної ділянки стегна і 20 — із кульшової западини від 26 хворих на ревматоїдний артрит віком від 18 до 72 років, яким виконане тотальне ендопротезування кульшового суглоба.

Вирощено 90 культур стромальних фібробластів кісткового мозку, значущі результати отримані в 64 випадках (71,1 %); у 28,9 % (26 чашок Петрі) отримали проростання культур грибами роду Aspergillus fumigatus і Aspergillus niger та іншою флорою.

Усього вирощено 15 культур зі спонгіози головки стегнової кістки, 29 — з міжвертлюжної ділянки і 20 — з кульшової западини.

Також було досліджено 30 зразків спонгіози від 18 хворих на анкілозивний спондиліт віком від 23 до 59 років, яким виконано тотальне ендопротезування кульшового суглоба.

Вирощено 49 культур стромальних фібробластів кісткового мозку, з них 15 — із головки і 7 — із шийки стегнової кістки, 16 — із міжвертлюжної ділянки й 11 — із вертлюжної западини.

 Клонування проводили за стандартних умов у чашках Петрі при 37 ºС у газовій суміші з 5% вмістом СО₂ в атмосферному повітрі протягом 14 діб без зміни культурального середовища.

Остеогенну активність стовбурових стромальних клітин кісткового мозку оцінювали за такими показниками: загальною кількістю ядровмісних клітин, кількістю КУОф в 1см³ спонгіози й ефективністю їх клонування серед 10⁵ ядровмісних клітин.

Ефективність клонування КУОф кісткового мозку визначали за формулою:

де К — кількість колоній, що виросли у чашці Петрі, ´ 10⁵; N — кількість клітин, що посаджено в чашку Петрі.

Кількість КУОф в 1 см³ визначали за формулою:

де К — кількість колоній, що виросли у чашці; n — кількість клітин, що вимито із зразка спонгіозної кістки; N — кількість клітин, що посаджено; V — об’єм зразка спонгіозної кістки.

Статистичну обробку отриманого матеріалу виконували за допомогою пакета програм Statistica. Середні величини подані як М ± m, де М — середнє значення показника, m — стандартна похибка середнього.

Результати та обговорення

Після детальної характеристики показників у кожній дослідній групі наводимо дані порівняльного аналізу величин остеогенної активності стовбурових стромальних клітин кісткового мозку з кульшової западини, головки й міжвертлюжної ділянки стегнової кістки (табл. 1).

Як засвідчили проведені дослідження, в 1 см³ спонгіози кульшової западини міститься приблизно в 7 разів більше ядровмісних клітин, ніж у головці стегнової кістки, але в 1,7 раза менше, ніж у міжвертлюжній ділянці. При цьому остання різниця статистично невірогідна. Вміст КУОф в одиниці об’єму найбільший у кульшовій западині, він становить 0,1052 ± 0,0731, що в 45,7 раза вище, ніж у головці стегнової кістки, і тільки в 1,9 раза (або на 49 %) вище, ніж у міжвертлюжній ділянці (різниця статистично невірогідна). Така сама тенденція простежується й при порівнянні величин ефективності клонування КУОф кісткового мозку. Найвищий показник серед досліджуваних зон — у кульшовій западині, він становить 2,11 ± 0,71 серед 10⁵ ядровмісних клітин, приблизно у 5,8 раза менша ефективність клонування в головці стегнової кістки і лише на 8 % — у міжвертлюжній ділянці стегна відповідно, але різниця їх величин статистично невірогідна.

Отже, проведеними дослідженнями доведено, що показники остеогенної активності стовбурових стромальних клітин кісткового мозку кісток, які утворюють кульшовий суглоб, у хворих на ревматоїдний артрит найнижчі в головці стегнової кістки.

Кульшова западина характеризується порівняно високими величинами вмісту КУОф в одиниці об’єму кісткової тканини й показниками ефективності їх клонування.

Міжвертлюжна ділянка відрізняється найвищою загальною кількістю ядровмісних клітин в 1 см³ спонгіози й високою ефективністю клонування КУОф кісткового мозку.

Щодо загальної характеристики показників різних ділянок кульшового суглоба у хворих на анкілозивний спондиліт, які вивчалися, то, як показали проведені дослідження, є суттєві (статистично вірогідні, p < 0,05) відмінності щодо загальної кількості ядровмісних клітин в 1 см³ спонгіози кульшової западини, головки й міжвертлюжної ділянки стегнової кістки. А саме: в одиниці об’єму спонгіози кульшової западини міститься в 4 і 17 разів менше ядерних клітин, ніж у головці стегна й міжвертлюжній ділянці відповідно.

Вірогідні відмінності (p < 0,05) також виявлені при оцінці кількості стовбурових стромальних клітин кісткового мозку в 1 см³ спонгіози. Так, у кульшовій западині цей показник становить 0,0188 ± 0,0149 ´ 10⁴, що приблизно у 2 рази менше, ніж у міжвертлюжній ділянці. Щодо ефективності клонування ССК кісткового мозку серед 105 ядровмісних клітин у кульшовій западині й головці стегнової кістки різниця становить приблизно 2,4 раза, але вона статистично невірогідна. Зазначені показники в кульшовій западині й міжвертлюжній ділянці вірогідно розрізняються — у 3,8 раза (p < 0,05) і становлять 2,29 ± 1,26 ´ 10⁵ і 8,75 ± 3,60 ´ 10⁵
відповідно. Це означає, що в спонгіозі кульшової западини питома вага стовбурових стромальних клітин, які забезпечують процеси остеогенезу, приблизно в 3,8 раза менша, ніж у міжвертлюжній ділянці
(табл. 2).

Показник ефективності клонування КУОф найбільше відображає стан репаративної регенерації кісткової тканини.

Отже, проведені дослідження показали, що у хворих на анкілозивний спондиліт ефективність клонування КУОф у міжвертлюжній ділянці стегнової кістки в 3,8 раза більше, ніж у вертлюжній западині, і в 1,58 раза більше, ніж у головці стегнової кістки.

Отримані нами результати об’єктивно — кількісно і якісно — відображають стан кісткової тканини в різних ділянках кульшового суглоба в цієї складної категорії хворих.

Висновки

1. Показник репаративної регенерації стовбурових стромальних клітин кісткового мозку (ЕКУОф) кісток, що утворюють кульшовий суглоб, у хворих на ревматоїдний артрит найвищий у кульшовій западині — 2,11 ± 0,71; у міжвертлюжній ділянці він становить 1,94 ± 0,49, що на 8 % менше, ніж у кульшовій западині, а в головці — 0,36 ± 0,11, що приблизно в 5,8 раза менше, ніж у кульшовій западині.

2. Показник репаративної регенерації стовбурових стромальних клітин кісткового мозку (КУОф) кісток, що утворюють кульшовий суглоб, у хворих на анкілозивний спондиліт найвищий у міжвертлюжній ділянці стегна і становить 8,75 ± 3,60; у головці стегнової кістки становить 5,54 ± 2,83, що у 1,58 раза менше, ніж у міжвертлюжній ділянці; і найменший у кульшовій западині, він становить 2,29 ± 1,26, що в 3,8 раза менше, ніж у міжвертлюжній ділянці стегна.

Конфлікт інтересів. Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів і власної фінансової зацікавленості при підготовці даної статті.