Система остеопротегерин (OPG) -лиганд рецептора-активатора ядерного фактора каппа-В (RANKL) у пациентов с сахарным диабетом, медиакальцинозом и облитерирующим атеросклерозом артерийнижних конечностей

Диабетическая нейропатия (ДН) ассоциируется с медиакальцинозом артерий нижних конечностей и значительным снижением минеральной плотности костной ткани (МПКТ) [1]. Выявляемый рентгенологически медиакальциноз артерий нередко ошибочно принимают за облитерирующий атеросклероз, что приводит к неверной тактике лечения данных больных. Кальцификации могут подвергаться различные слои сосудистой стенки, включая медию при медиакальцинозе и интиму при атеросклерозе (рис. 1). Обызвествление стенок артерий может обнаруживаться и у лиц без нарушения углеводного обмена, причем с возрастом частота возрастает (от 5% у молодых до 37% у пожилых). При сахарном диабете (СД) медиакальциноз выявляется в среднем в 3 раза чаще, чем у лиц с нормальным углеводным обменом.

Поиск связующего звена между повышенной резорбцией костной ткани, медиакальцинозом и облитерирующим атеро­склерозом артерий нижних конечностей привел к выдвижению предположения, основанного на взаимодействии локальных молекулярно-биологических механизмов, в том числе между остеопротегерином (OPG) и лигандом рецептора-активатора ядерного фактора каппа-В (RANKL), являющихся членами семейств лигандов и рецепторов фактора некроза опухолей (TNF). Исследования последних лет свидетельствуют о том, что они играют ключевую роль в формировании, дифференцировке и активности клеток костной ткани [2, 3, 4].

Открытие OPG значительно ускорило выделение двух других белков, входящих в число важнейших компонентов, контролирующих резорбцию кости в физиологических и патологических условиях. Так, RANKL, является ключевым фактором активации остеокластов (ОК). Другой, обозначаемый, как рецептор-активатор ядерного фактора каппа-В (RANK), представляет собой рецептор ОК, активация которого после связывания с RANKL стимулирует резорбирующую активность этих клеток. Полагают, что характер ремоделирования костной ткани во многом определяется соотношением продукции OPG и RANKL. OPG, связывая RANKL, предотвращает активирующее влияние последнего на RANK ОК, что снижает как остеокластогенез, так и активность ОК [5, 6].

В ряде исследований было показано, что экспрессия RANKL и остеолиз индуцируются теми же факторами, что и кальцификация гладкомышечных клеток в средней оболочке артерий. Механизм, посредством которого изменение скорости кровотока индуцирует патологические процессы в костных клетках, неизвестен, однако, некоторые работы демонстрируют, что система OPG/RANKL играет важную роль в процессе как кальцификации артерий, так и развитии локальной остеопении [7, 8, 9].

В этой связи представляет интерес изучение особенностей данного многофакторного взаимодействия при синдроме диабетической стопы, где дистальная полинейропатия, медиакальциноз и облитерирующий атеросклероз артерий нижних конечностей носят комплексный и прогрессирующий характер.

Материалы и методы исследования

В отделении терапевтических и хирургических методов лечения диабетической стопы ФГУ ЭНЦ Росмедтехнологий было обследовано 79 человек. На основании результатов проведенного обследования все пациенты были разделены на следующие группы: 20 пациентов с выраженной ДН и медиакальцинозом артерий нижних конечностей (группа 1), 29 пациентов с СД и клиническими проявлениями облитерирующего атеросклероза артерий нижних конечностей (группа 2). Группу контроля составили 30 человек без нарушения углеводного обмена (3 группа).

Клиническая характеристика исследуемых групп представлена в табл. 1.

Контрольная группа включалась в исследование на этапе определения биохимических маркеров костного метаболизма и липидного обмена.

С целью оценки компенсации углеводного обмена пациентам с СД определялся уровень гликированного гемоглобина (HbA1c) (анализатор «Diastat» «BioRad», США).

Липидный обмен (ТГ, общего ХС, ЛПВП, ЛПНП) изучался на автоматическом биохимическом анализаторе «Spectrum» («Abbott Diagnostics», США) по стандартным методикам с использованием реагентов производителя.

Присутствие и степень выраженности ДН оценивали с помощью определения различных видов чувствительности. Вибрационную чувствительность измеряли градуированным камертоном (Kircher&Wilhelm, Германия) в стандартных точках (медиальная лодыжка и основание 1-го пальца). Тактильную чувствительность определяли с помощью 10-ти граммового монофиламента (North Coast Medical, Inc., США) в стандартных точках. Температурную чувствительность оценивали с помощью стандартного цилиндра Тип-терм (Neue Medizintechnic GmbH, Германия).

В качестве маркеров костеобразования в сыворотке крови иммуноферментным методом определяли уровень активности костного изофермента щелочной фосфатазы (КЩФ), OPG и RANKL, наборами Alkphase-B, Metra biosystems, США; Osteoprotegerin, Biomedica, Австрия; sRANKL, Biomedica, Австрия соответственно.

Для оценки состояния костных структур нижних конечностей и выявления медиакальциноза артерий нижних конечностей, пациентам с СД проводилась цифровая рентгенография пораженных суставов в прямой и боковой проекциях на аппарате «Axiom Iconos R 200» (Siemens, Германия).

Ультразвуковое дуплексное сканирование артерий нижних конечностей проводилось на аппарате «Sonos-5500» (Agilent, США). Исследование было выполнено в отделении кардиологии ФГУ ЭНЦ Росмедтехнологий. Задачей ультра­звуковой диагностики являлось определение проходимости артерий нижних конечностей. Оценивалась толщина комплекса интима-медиа (КИМ) дистальной части (10–20 мм) правой и левой общих бедренных артерий (ОБА) в продольном сечении.

В целях изучения состояния МПКТ у пациентов с медиакальцинозом артерий нижних конечностей, проводилось денситометрическое исследование с помощью двойной энергетической рентгеновской абсорбциометрии (аппарат «Expert 1188», Lunar, США). Определялась МПКТ в поясничном сегменте L1-L4, проксимальном отделе бедренной кости, с избирательной оценкой костной плотности в отдельных зонах (шейка бедра, область Варда, L1-L4 и большой вертел). Полученные значения выражались в г/см2. Изменения МПКТ оценивались по Т-критерию (сравнение с пиковыми значениями в возрасте до 30 лет) и Z-критерию (сравнение со средними нормативами для данного возраста и пола). Для характеристики нарушений МПКТ использовались рекомендации ВОЗ, согласно которым снижение МПКТ по Т-критерию более чем на 1 SD рассматривается как остеопения, а более 2,5 SD – как остеопороз.

Анализ клинических данных проводился с помощью стандартных методов статистической обработки с использованием программного обеспечения для ПК: Microsoft Excel и Statistica 6.0. Количественные данные в группах проверялись на нормальность распределения с помощью теста Шапиро–Уилка (Shapiro–Wilk’s W-test). Для проверки статистических гипотез были использованы следующие непараметрические критерии: критерий хи-квадрат Пирсона (Pearson chi-square), точный критерий Фишера (Fisher exact p), критерий Манна–Уитни (Mann–Whitney) и коэффициент ранговой корреляции Спирмена (Spearman). Выявление меры линейной связи между параметрами проводилось с помощью коэффициента корреляции Пирсона и коэффициента ранговой корреляции Спирмена. Для всех критериев и тестов критический уровень значимости (если не оговорено иное) принимался равным 5%, т.е. нулевая гипотеза отвергалась при p<0,05.

Результаты и их обсуждение

Все больные имели выраженную ДН, проявляющуюся нарушениями вибрационной, тактильной и температурной чувствительности. Наиболее значимое снижение вибрационной чувствительности отмечено у пациентов 1-й группы (0,9±1,16 баллов) в сравнении со 2-й группой (2,17±1,33) (р<0,001); температурной, во 2-й группе (79,5%) по сравнению с 1-й группой (30%) (р<0,05); тактильной – в 1-й группе (55%) в сравнении со 2-й группой (44,8%). Таким образом, была отмечена большая степень неврологического дефицита у пациентов с медиакальцинозом артерий нижних конечностей.

У всех групп пациентов был выявлен повышенный уровень HbA1c, что свидетельствовало о декомпенсации углеводного обмена на момент обследования. Корреляции между ХС, ТГ, ЛПНП, ЛПВП и HbA1c получено не было. Результаты биохимического исследования крови представлены в табл. 2.

Выявлено достоверное повышение OPG у пациентов как 1-й, так и 2-й групп по сравнению с группой контроля (р<0,0001) (рис. 2). Результаты проведенных исследований позволяют предположить, что концентрация OPG в сыворотке крови выше у лиц, имеющих СД и кальцификацию различных слоев сосудистой стенки [10, 11]. Полученные данные подтверждают это.

Достоверных различий по уровню RANKL в сыворотке крови исследуемых групп получено не было (рис. 3).

Наиболее высокие значения OPG отмечены у пациентов с облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей. Содержание OPG обратно коррелировало с RANKL (r=–0,68 р<0,001) у пациентов 1-й группы. По-видимому, это связано с дисбалансом в системе OPG/RANKL, проявляющимся избыточной экспрессией OPG и, как следствие, пролиферацией и кальцификацией медии артерий нижних конечностей, что подтверждается данными литературы [12, 13].

Повышение уровня общего холестерина (ХС) отмечалось у пациентов с СД по сравнению с группой контроля (р<0,05). Уровень триглицеридов (ТГ) у исследуемых групп был в пределах нормальных значений. Не было выявлено достоверных различий между группами по уровню ЛПНП и ЛПВП, однако, уровень ЛПНП был несколько выше у пациентов 1-й и 2-й групп по сравнению с группой контроля. Выявлена прямая корреляционная связь значений ХС (r=0,3; р<0,0003) и ТГ (r=0,2; р<0,001) с значениями OPG в группах больных СД. Полученные данные позволяют рассматривать дислипидемию, как фактор риска формирования медиакальциноза и кальцификации внутренней оболочки артерий нижних конечностей.

При определении значений показателя синтеза костной ткани – костного изофермента щелочной фосфатазы в сыворотке крови, отмечено повышение этого показателя в группе пациентов с медиакальцинозом и облитерирующим атеро–склерозом артерий нижних конечностей, по сравнению с группой контроля (p<0,0001). Это объясняется высокой скоростью костного метаболизма со значительным усилением синтетической функции остеобластов в ответ на резорбцию и, вероятно, последующей кальцификацией интимы и медии артерий. Это подтверждается обнаруженной положительной корреляционной связью между значениями КЩФ и значениями OPG (r=0,2 р<0,01) и RANKL (r=0,21 р<0,01). Полученные результаты позволяют судить о роли системы OPG/RANKL в развитии кальцификации медии и интимы при СД и требуют дальнейшего изучения данного взаимодействия.

Выявлена обратная корреляционная зависимость между значениями МПКТ и уровнем OPG в группе пациентов с медиакальцинозом артерий нижних конечностей (r=–0,61; р<0,002), что подтверждает взаимосвязь процессов кальцификации и остеопении у данных больных.

При проведении ультразвукового измерения толщины КИМ у исследуемых групп, не было получено достоверных различий между правой и левой ОБА. Этот показатель составил соответственно в 1-й группе – 1,05±0,19 мм и 1,07±0,14 мм (р<0,95), во 2-й группе – 0,87±0,19 мм и 0,86±0,21 мм (р<0,6) мм и в группе контроля – 0,57±0,18 мм и 0,59±0,17 мм (р<0,5). При сравнении групп между собой наиболее утолщенный КИМ был у пациентов с медиакальцинозом артерий нижних конечностей (р<0,002), при сравнении с группой контроля (р<0,0001). Тем не менее, связи между значениями толщины КИМ и значениями OPG и RANKL, получено не было. По всей видимости это связано с определением OPG и RANKL в сыворотке крови, а по данным литературы экспрессия OPG была обнаружена непосредственно в интиме и медии крупных сосудов, вызывающая пролиферацию и кальцификацию гладкомышечных клеток сосудистой стенки. Это требует дальнейшего изучения данного взаимодействия.

Выводы

Уровень OPG в сыворотке крови достоверно выше у больных сахарным диабетом, имеющих медиакальциноз или облитерирующий атеросклероз артерий нижних конечностей, по сравнению с лицами без нарушения углеводного обмена.

Медиакальциноз и облитерирующий атеросклероз артерий нижних конечностей характеризуются значительным повышением OPG в сыворотке крови, что является одним из основных факторов кальцификации медии при медиакальцинозе и интимы при атеросклерозе артерий нижних конечностей.

У больных с медиакальцинозом и облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей отмечена корреляция между уровнем холестерина, триглицеридов и OPG, что позволяет рассматривать дислипидемию, как фактор риска формирования медиакальциноза и кальцификации внутренней оболочки артерий нижних конечностей.