ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЫСШИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ В ОЦЕНКЕ РАЗВИТИЯ ЗАМЕДЛЕННОЙ КОНСОЛИДАЦИИ ПЕРЕЛОМОВ

Мироманов А.М., Миронова О.Б., Старосельников А.Н., Мироманова Н.А.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Читинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Чита, Россия

ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЫСШИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ В ОЦЕНКЕ РАЗВИТИЯ ЗАМЕДЛЕННОЙ КОНСОЛИДАЦИИ ПЕРЕЛОМОВ

В настоящее время травматизм является одной из важных социальных проблем и занимает второе место по обращаемости среди всех групп заболеваний в Российской Федерации. Значительную долю среди осложнений переломов занимает замедленная консолидация, регистрирующаяся, по данным разных авторов, в диапазоне от 5 до 51,8 % случаев [1, 2].
Несмотря на то, что в последние десятилетия лечение замедленной консолидации претерпело значительную эволюцию, ранняя диагностика данного осложнения остается актуальной и сложной на сегодняшний день. Доказано многими авторами, что основными факторами, определяющими особенности течения консолидации переломов длинных костей, является нарушение кровоснабжения области перелома, дисбаланс иммунной системы и системы перекисного-окисления липидов, которые в большей степени отвечают за регенерацию тканей организма [3-6].
Наиболее важным звеном патогенеза рассматриваемого патологического процесса является перекисное окисление липидов (ПОЛ), в котором принимают непосредственное участие высшие жирные кислоты (ВЖК). Их роль обусловлена не только в образовании клеткой энергии путем окисления субстратов насыщенных и моноеновых жирных кислот, но и в формировании мембран за счет ненасыщенных ЖК. Кроме того, доказано, что полиеновые ЖК принимают непосредственное участие в сложном механизме образования эйкозаноидов и аминофосфолипидов. При нарушении обмена жирных кислот возникает неблагоприятное воздействие на звенья патогенеза синдрома инсулинорезистентности [7].
Жирные кислоты (ЖК) являются неотъемлемым строительным материалом различных тканей организма (за счет образования липидных соединений), в том числе и бимолекулярного фосфолипидного слоя клеток, который является основой для рецепторов, различных транспортных систем и ферментов [8]. Немаловажная роль липидов заключается и в том, что они являются предшественниками многих биологически активных веществ, участвующих в различных патологических процессах, в том числе и при нарушениях репаративной регенерации костной ткани. Таким образом, нарушение свойств липидного слоя можно рассматривать как основную причину развития заболевания и/или его осложнений [9, 10].
В связи с вышесказанным представляет определенный научный интерес изучение качественного и количественного состава жирных кислот липидов сыворотки крови при нарушении консолидации переломов длинных костей, проведение изысканий в данной области и выявление диагностических критериев, что имеет перспективы как в теоретическом, так и с практическом отношении.
Цель исследования – определение диагностической значимости показателей высших жирных кислот в развитии замедленной консолидации у пациентов с переломами длинных трубчатых костей.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

При исследовании соблюдались этические принципы, предъявляемые Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации (World Medical Association Declaration of Helsinki 1964, 2013 – поправки) и «Правилами клинической практики в Российской Федерации», утвержденными Приказом Минздрава РФ от 19.06.2003 г. № 266.
Проведено ретроспективное клиническое исследование (случай-контроль) 30 пациентов в возрасте от 20 до 40 лет с нарушением консолидации переломов длинных костей конечностей по типу замедленной консолидации. Характер и локализация переломов соответствовали 41С2 (6,7 %), 42А2 (43,3 %), 42С1 (26,7 %) и 43А1 (23,3 %) типам по классификации М.Е. Мюллера и соавт. (1996).
Контрольную группу составили 20 практически здоровых мужчин и женщин в возрасте от 20 до 40 лет. Критерии исключения – наличие острых или хронических патологических состояний и/или процессов.
Лечение пациентов осуществляли согласно действующему национальному руководству по травматологии Российской Федерации [2].
Показатели высших жирных кислот (ВЖК) определяли в периферической венозной крови с помощью стандартных методик. Количественный анализ летучих ЖК выполняли по методу М.Д. Ардатской. Липиды экстрагировали методом J. Folchetal. (1957) – с целью определения спектра ВЖК (миристиновая – С13Н27СООН, пальмитиновая – С15Н31СООН, пальмитоолеиновая – С15Н29СООН, стеариновая – С17Н35СООН, олеиновая – С17Н33СООН, линолевая – С17Н31СООН, α-линоленовая – С17Н29СООН, γ-линоленовая – С17Н28COOH, дигомо-γ-линоленовая – С19Н33СООН и арахидоновая – С19Н31СООН). Затем осуществляли упаривание аликвота высших жирных кислот с последующим метилированием по К.М. Синяк и соавт. (1976). Очищение метиловых эфиров выполняли в хроматографической системе – в тонких слоях силикагеля гексан : диэтиловый эфир : ледяная уксусная кислота (в объеме 90 : 10 : 1). Следующим этапом осуществляли их экстрагирование смесью хроформ : метанол (в объеме 8 : 1). Анализ производили с помощью хроматографа «Кристалл-2000М» (Россия) с плазменно-ионизационным детектором и капиллярной колонкой 0,35 × 50 FFAP (USA). Для расчета и определения пиков применяли программно-аппаратный комплекс «Analitika» [11].
Инструментальное исследование (рентгенография) голени осуществляли в прямой и боковой проекциях до и после оперативного вмешательства, через 1, 2, 3 и 6 месяцев после операции. Рентгенологические признаки полного сращения перелома: непрерывная и равномерная кальцинация мозоли большей плотности, консолидация и абсорбция наружной мозоли, пространство между костными отломками заполнено непрерывными перекладинами.
Для оценки признаков сращения перелома применяли шкалу RUST (Radiographic Union Scale for Tibial fractures) (B.W. Kooistra et al., 2010). Полное сращение перелома фиксировали при сумме 10 и более баллов (табл. 1) [12].

Таблица 1. Рентгенографическая шкала для оценки консолидации переломов

Абсолютное значение*

1

2

3

Костная мозоль

Отсутствует

Присутствует

Присутствует

Линия перелома

Видна

Видна

Не видна

Примечание: * – цифровое значение считается для каждого края кортикального слоя кости (переднего, заднего, медиального, латерального) в области фрактуры; консолидации нет – 4 балла; консолидация полная – 12 баллов.
Note: * – a digital value is calculated for each edge of cortical layer of a bone (anterior, posterior, medial, lateral) in fracture site; no consolidation – 4 points; complete consolidation – 12 points.

 

Полученные данные обработаны с помощью пакета программ «БИОСТАТ». Предварительно до начала анализа вариационные ряды проверялись на нормальность методом асимметрии и эксцессов. Медиану (Mе), 25 и 75 процентили (Р25-Р75) вычисляли при помощи описательной статистики. Для сравнения двух несвязанных групп использовали критерий Манна-Уитни. Различия считались статистически значимыми при p ≤ 0,05.
 

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

У пациентов с замедленной консолидацией переломов длинных костей конечностей установлены трансформации в спектре жирных кислот липидов венозной крови (табл. 2).

Таблица 2. Значение показателей высших жирных кислот у больных с замедленной консолидацией, Mе [Р25 – Р75]

Брутто формула, систематическое название и (систематическая формула) высших жирных кислот

Контрольная группа
(n = 20)

Группа с замедленной консолидацией
(n = 30)

С13Н27СООН тетрадекановая (С14:0)

1.23 [0.85; 1.37]

1.06 [0.48; 1.15]*

С15Н31СООН гексадекановая (С16:0)

21.68 [17.96; 27.44]

24.71 [20.45; 28.47]*

С15Н29СООН цис-9-гексадеценовая (С16:1)

2.95 [2.07; 4.58]

2.55 [1.97; 3.4]

С17Н35СООН октадекановая (С18:0)

7.8 [6.56; 10.09]

5.09 [4.64; 5.66]*

С17Н33СООН цис-9-октадеценовая (С18:1)

23.39 [20.69; 25.64]

24.17 [22.48; 29.05]

С17Н31СООН цис,цис-9,12-октадекадиеновая (С18:2 ω6)

32.88 [32.46; 35.37]

31.43 [27.9; 33.46]

С17Н29СООН цис,цис,цис-9,12,15-октадекатриеновая (С18:3ω3)

2.28 [1.99; 2.62]

0.6 [0.34; 1.78]*

С17Н28COOH цис,цис,цис-6,9,12-октадекатриеновая кислота (С18:3ω6)

0.7 [0.54; 0.82]

0.26 [0.15; 0.65]

С19Н33СООН 8,11,14-эйкозатриеновая (С20:3ω6)

1.08 [0.69; 1.48]

0.22 [0.13; 0.72]*

С19Н31СООН цис-5,8,11,14-эйкозантетраеновая (С20:4ω6)

4.41 [3.03; 5.1]

3.11 [2.34; 3.82]*

Примечание: u,* – статистическая значимость различий с контролем при р ≤ 0,05. 

Установлено, что среди насыщенных ЖК регистрируется снижение уровня тетрадекановой и октадекановой кислот (в 1,2 и 1,5 раза соответственно) и увеличение содержания гексадекановой кислоты в 1,1 раза, в сравнении с контролем (р ≤ 0,05).
Уменьшение концентрации полиненасыщенных ЖК в 3,8 раза по сопоставлению с контрольным значением отмечалось только за счет цис,цис,цис-9,12,15-октадекатриеновой кислоты. Снижение ВЖК ω-6 серии фиксировалось вследствие уменьшения 8,11,14-эйкозатриеновой и цис-5,8,11,14-эйкозантетраеновой кислот в 4,9 и 1,4 раза соответственно (р ≤ 0,05).
Показано, что основным энергетическим субстратом для клеток макроорганизма являются ЖК. При многих патологических процессах и состояниях формируются различные нарушения как со стороны их утилизации, так и изменения их уровня, качественного состава в сыворотке крови [7].
Уменьшение содержания полиненасыщенных жирных кислот в составе липидов характеризуется гиперинтенсификацией процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ), что отмечено многими исследователями [13].
Кроме того, значимое увеличение синтеза эйкозаноидов при патологическом процессе также приводит к снижению полиненасыщенных жирных кислот. Биологический эффект высших жирных кислот оказывается как в виде эфиров, так за счет свободных форм. ЖК проникают в клетки организма, посредством работы энзима ацилКоА-синтетазы переходит в ацилКоА. Последний проникает в митохондрии за счет работы карнитинтрансферазы, в которых он подвергается бета-окислению, превращаясь в ацетилКоА, вступающий затем в цикл Кребса с последующим высвобождением аденозинтрифосфата (АТФ). Вследствие гомеостаза процессов анаболизма и катаболизма реализовывается постоянное наличие пула этих соединений в тканях. Недостаток или излишек жирных кислот отрицательно влияют на энергообмен клеток, поскольку происходит разобщение механизмов окислительного фосфорилирования и биологического окисления ЖК, замедляется работа ферментов митохондрий. Нарушается функция калийнатриевого насоса, в результате чего увеличивается ток ионов калия внутрь клетки с последующим изменением потенциала мембраны клеток. Вследствие структурных нарушений в фосфолипидном слое мембран клеток ионы кальция проникают внутрь клетки в избытке, что неизбежно приводит к повышению активности фосфолипазы, что влечет за собой повреждение и гибель клеток [14, 15].
Доказано, что одним из наиболее важных процессов при развивающихся осложнениях переломов длинных костей конечностей является интенсификация продуктов перекисного окисления липидов, в том числе и в биологических мембранах. Так при окислении липидов происходит, например, гемолиз эритроцитов и нарушаются их реологические свойства в результате необратимого повреждения структуры мембран и нарушения их проницаемости для ионов. Чаще всего повреждаются от воздействия ПОЛ ненасыщенные ЖК (линолевая, арахидоновая. докозагексаеновая), так как они входят в состав биологических мембран. При повреждении возникает изменение (ротация) липидного спектра биологических мембран за счет повышения гидрофильности их молекул в результате окисления липидов и формирования перекисей. Кроме того, большой реакционной активностью обладают и образовавшиеся продукты ПОЛ, в частности имеющие в своем составе сопряженные двойные связи и/или альдегидные группы. Установлено, что 4-гидроксиноненаль (основной продукт окисления 1,6-арахидоновой кислоты) способствует мутации и гибели клеток за счет нарушения структуры белковых молекул в результате их «сшивания» и инактивации ферментов. Разрушительное действие 4-гидроксиноненаля осуществляется путем формирования аминокислотных остатков L-α-амино-β-имидазолилпропионовой (His), 2,6-диаминогексановой (Lys) и α-амино-β-тиопропионовой (Cys) кислот в составе белков с ковалентными аддуктами [16].
В результате проведенного исследования можно предположить, что наблюдаемый дисбаланс метаболизма ЖК оказывает негативное влияние на клетки участвующие в процессе репаративной регенерации костной ткани, что приводит к нарушению консолидации перелома.
Таким образом, исследование ВЖК наряду с известными диагностическими критериями нарушений консолидации может являться перспективным направлением в травматологии и ортопедии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При замедленной консолидации переломов длинных костей конечностей в сыворотке крови регистрируется снижение уровня насыщенных жирных кислот – С14:0, С18:0 и повышение – С16:0, тогда как в группе ненасыщенных жирных кислот отмечается уменьшение содержания С18:3ω3, С20:3ω6 и С20:4ω6.

Информация о финансировании и конфликте интересов

Исследование не имело спонсорской поддержки. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES:

1.      Kuzmenko DV, Lobanov GV, Shatova OP. PDGF enzymatic activity in delayed fracture consolidation. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2017; 23(4): 78-82. DOI: 10.21823/2311-2905-2017-23-4-78-82. Russian (Кузьменко Д. В., Лобанов Г В., Шатова О. П. Ферментативная активность PDGF при замедленной консолидации переломов //Травматология и ортопедия России. 2017. Т. 23, № 4. С. 78-82. DOI: 10.21823/2311-2905-2017-23-4-78-82)
2.      Traumatology: a national management. Under the editorship of GP Kotelnikov, SP Mironov. Moscow: GEOTAR-Media, 2018. 776 p. Russian (Травматология: национальное руководство /под ред. Г.П. Котельникова, С.П. Миронова. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2018. 776 с.)
3.      Chepeleva MV, Kuznetsova EI, Karasev AG. The immunological profile of patients with delayed consolidation of bone tissue in the long term period after a closed injury to long tubular bones. Siberian Scientific Medical Journal. 2016; 36(3): 34-40. Russian (Чепелева М.В., Кузнецова Е.И., Карасев А.Г. Иммунологический профиль пациентов с замедленной консолидацией костной ткани в отдаленные сроки после закрытой травмы длинных трубчатых костей //Сибирский научный медицинский журнал. 2016. Т. 36, № 3. С. 34-40)
4.      Fischer C, Doll J, Tanner M, Bruckner T, Zimmermann G, Helbig L, et al. Quantification of TGF-β1, PDGF and IGF-1 cytokine expression after fracture treatment vs. non-union therapy via masquelet. Injury. 2016; 47(2): 342-349. DOI: 10.1016/j.injury.2015.11.007
5.      Majidinia M, Sadeghpour A, Yousefi B. The roles of signaling pathways in bone repair and regeneration. J. Cell Physiol. 2018; 233(4): 2937-2948. DOI: 10.1002/jcp.26042
6.      Zhao Z, Liu J, Weir MD, Zhang N, Zhang L, Xie X, et al. Human periodontal ligament stem cells on calcium phosphate scaffold delivering platelet lysate to enhance bone regeneration RSC Advances. 2019; 9: 41172-41382. DOI: 10.1039/c9ra08336g
7.      Titov VN. Modern ideas about the pathogenesis of non-alcoholic fatty liver disease and therapeutic effects. Fatty acid metabolism and aphisiological triglycerides. Cardiological Bulletin. 2012; 7(2): 74-81. Russian (Титов В.Н. Современные представления о патогенезе не алкогольной жировой болезни печени и лечебном воздействии. Метаболизм жирных кислот и афизиологичные триглицериды //Кардиологический вестник. 2012. Т. 7, № 2. С. 74-81)
8.      Anderson EJ, Yamazaki H, Neufer PD. Induction of endogenous uncoupling protein 3 suppresses mitochondrial oxidant emission during fatty acid-supported respiration. J. Biol. Chem. 2007; 282: 31257-31266. DOI: 10.1074/jbc.M706129200
9.      Nixon GF. Sphingolipids in inflammation: pathological implications and potential therapeutic targets. Br. J. Pharmacol. 2009; 158(4): 982-993. DOI: 10.1111/j.1476-5381.2009.00281.x
10. Wahli W, Michalik L. PPARs at the crossroads of lipid signaling and inflammation. Trends Endocrinol. Metab. 2012; 23: 351-363. DOI: 10.1016/j.tem.2012.05.001
11. Khyshiktuev BS, Kayukova EV, Kayukov VA, Tereshkov PP. The spectrum of higher fatty acids of tumor tissue in cervical cancer with varying degrees of differentiation. Siberian Oncological Journal. 2013; (1): 47-51. Russian (Хышиктуев Б. С., Каюкова Е. В., Каюков В. А., Терешков П. П. Спектр высших жирных кислот опухолевой ткани при раке шейки матки с различной степенью дифференцировки //Сибирский онкологический журнал. 2013. № 1. С. 47-51)
12. Leow JM, Clement ND, Tawonsawatruk T, Simpson CJ, Simpson AHRW. The radiographic union scale in tibial (RUST) fractures. J. Bone Joint Research. 2016; 5(4): 116-121. DOI: 10.1302/2046-3758.54.2000628
13. Ulloth JE, Casiano CA, De Leon M. Palmitic and stearic fatty acids induce caspasedependent and independent cell death in nerve growth factor differentiated PC12 cells. J. Neurochem. 2003; 84: 655-668. DOI: 10.1046/j.1471-4159.2003.01571.x
14. Sizova OA, Goncharova EV. Fatty acid composition of blood plasma in patients with chronic renal failure, depending on the presence of ventricular extrasystole. Transbaikal Medical Bulletin. 2018; (3): 63-70. An access regimen: http://medacadem.chita.ru/zmv (reference date: 03.20.2020). Russian (Сизова О.А., Гончарова Е.В. Жирнокислотный состав плазмы крови у больных с хронической почечной недостаточностью в зависимости от наличия желудочковой экстрасистолии //Забайкальский медицинский вестник. 2018. № 3. С. 63-70. URL:http://medacadem.chita.ru/zmv (дата обращения 20.03.2020))
15. Barger PM, Kelly DP. Fatty acid utilization in the hypertrophied and failing heart:  molecular regulatory mechanisms. Am J. Med Sci. 1999; 318(1): 36-42. DOI: 10.1097/00000441-199907000-00006
16. Namokonov EV, Miromanov AM, Khyshiktuev BS, Davydov SO, Tsyrendorzhiev DD. Pathophysiological aspects of development, diagnostics and wound infection treatment in surgery. Novosibirsk: Nauka, 2010. 112 р. Russian (Намоконов Е.В., Мироманов А.М., Хышиктуев Б.С., Давыдов С.О., Цырендоржиев Д.Д. Патофизиологические аспекты развития, диагностики и лечения раневой инфекции в хирургии. Новосибирск: Наука, 2010. 112 с.)

Статистика просмотров

Загрузка метрик ...

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.