Osteoartriidi laboratoorne diagnoosimine

Enamikul juhtudel ei ole osteoartriidiga patsientidel vere- ja uriinianalüüsides muutusi, välja arvatud märkimisväärse efusiooniga sünoviidi juhud, kui võib esineda ESR-i suurenemine, hüpergammaglobulineemia, ägeda faasi näitajate - CRP,fibrinogeen jne - taseme tõus. Sünoviaalvedeliku uurimisel ei ilmne olulisi erinevusi normaalsetest näitajatest.

Viimastel aastatel on intensiivselt otsitud võimalikke bioloogilisi markereid (BM), mis kajastaksid liigesekudede (peamiselt kõhre ja luu) lagunemist ja taastumist. BM peaks peegeldama neid dünaamilisi muutusi, olema osteoartroosi prognoosi ennustajaks ja patogeneetilise ravi efektiivsuse markeriks. Uute ja põhjalikumate teadaolevate bioloogiliste markerite avastamine võimaldab paremini mõista osteoartroosi patogeneesi mehhanisme. Kõhre ainevahetuse bioloogiliste markerite kasutamise peamine ülesanne on aga ravimite kondroprotektiivsete omaduste hindamine ja ravi jälgimine DMO AD rühma kuuluvate ravimitega - "haigust modifitseerivate".

Osteoartriidi korral tekivad patoloogilised muutused peamiselt liigesekõhredes, samuti subhondraalses luus, sünoviaalmembraanis ja teistes liigese pehmetes kudedes. Kuna meie võime neid struktuure otseselt uurida on piiratud, on bioloogiliste markerite kogumise kõige olulisemad allikad veri, uriin ja sünoviaalvedelik.

Uriinianalüüs on kõige eelistatum, kuna see ei hõlma invasiivseid protseduure. Meie arvates on ideaalne materjal analüüsimiseks iga päev uriin. Hommikune uriiniportsjon oleks sobivam, kuid selle kasutamise võimalikkus põhineb ainult asjaolul, et seda tüüpi analüüsi kasutatakse osteoporoosi luumetabolismi bioloogiliste markerite määramiseks: on teada, et bioloogilised markerid alluvad ööpäevarütmile ja luumetabolismi bioloogiliste markerite maksimaalne kontsentratsioon saabub öösel. Praegu puudub kirjanduses teave pehmete kudede ja kõhre bioloogiliste markerite ööpäevarütmide kohta, seega tehakse lõplik otsus sobiva uriinianalüüsi valiku kohta pärast asjakohaste uuringute tegemist.

Vereanalüüsid on rutiinsed kliinilised testid. Mõnda bioloogilist markerit, näiteks ägeda faasi indekseid, määratakse veres juba praegu, teised võidakse aga lähitulevikus lisada biokeemiliste testide standardnimekirja. Iga bioloogilise markeri puhul on vaja täpsustada, millises verekomponendis seda määrata tuleks - plasmas või seerumis. Uuringutulemused näitavad, et bioloogiliste markerite kontsentratsioon vereplasmas erineb oluliselt seerumi omast. Bioloogilisi markereid määratakse tavaliselt vereseerumis. V. Rayani jt (1998) andmetel on bioloogiliste markerite kontsentratsioonid kahjustatud liigese lähedalt võetud veenist ja kaugemast veenist võetud veres erinevad. Need andmed näitavad vajadust standardiseerida vereproovide võtmist bioloogiliste markerite uurimiseks.

LJ Attencia jt (1989) andmetel moodustab täiskasvanu sünoviaalliigeste kõhr vaid 10% kogu keha hüaliinkõhre massist, sealhulgas lülidevaheliste ketaste massist. Seega peegeldab bioloogiliste markerite määramine veres ja uriinis pigem süsteemset ainevahetust kui lokaalseid muutusi osteoartroosist mõjutatud liigeses. Sünoviaalvedelik on osteoartroosi patoloogilisele fookusele kõige lähemal ja peegeldab tõenäoliselt kõige täpsemini mõjutatud liigeses toimuvaid protsesse. Bioloogiliste markerite kontsentratsioon sünoviaalvedelikus võib olla oluliselt kõrgem kui veres, mis tähendab, et seda on lihtsam määrata. Näideteks on aggrekaani epitoop 846 - sünoviaalvedelikus on seda 40 korda rohkem kui vereseerumis, kõhre oligomeersete maatriksi valkude (COMP) sisaldus - 10 korda rohkem kui vereseerumis. Sünoviaalvedeliku lagunemissaadused peegeldavad täpsemalt liigesekõhre kataboolseid protsesse. Molekulide äravool sünoviaalvedelikust läbi lokaalse lümfisüsteemi võib viia nende suuruse vähenemiseni ja isegi hävimiseni.

Vaatamata sünoviaalvedeliku kogumistehnika invasiivsusele, mis on seotud mitmete võimalike tüsistustega, on bioloogiliste markerite määramise väärtus selles ilmne. Nn kuiva liigese probleemide vältimiseks võib vahetult enne vedeliku kogumist süstida liigesesse 20 ml isotoonilist NaCl lahust. Vahetult pärast isotoonilise lahuse süstimist peaks patsient liigeses olevat jäset 10 korda painutama ja sirutama, millele järgneks lahjendatud sünoviaalvedeliku kiire aspiratsioon. EM-JA Thonari (2000) andmetel mõjutab selline sünoviaalvedeliku lahjendamine liigesekõhre ainevahetust. FC Robioni jt (2001) uuringu tulemused näitavad aga, et hobuse põlveliigeste korduv loputamine ei põhjusta kõhre ainevahetuses olulisi muutusi. Need andmed vajavad kindlasti kinnitamist. Seetõttu tuleb iga bioloogilise markeri puhul prekliinilistes uuringutes loomadel kindlaks määrata liigese loputuse mõju selle kontsentratsiooni muutustele.

Järgmine oluline punkt on iga bioloogilise markeri poolväärtusaja määramine sünoviaalvedelikus ja veres. Ilma selliste andmeteta on testi tulemuste tõlgendamine keeruline. Tavaliselt on bioloogiliselt aktiivsete ainete poolväärtusaeg veres lühem kui teistes vedelkeskkondades, kuna maksa ja neerude kaudu toimub efektiivne kliirens. Seega on iga bioloogilise markeri puhul vaja määrata ka eliminatsioonitee. Seega eritub III tüüpi kollageeni N-propeptiid maksas retseptorvahendatud endotsütoosi teel ja glükosüülimata kollageeni fragmendid erituvad peamiselt uriiniga, nagu ka osteokaltsiin. Maksa lobulite siinuste endoteelirakkudel on glükosaminoglükaanide retseptorid, seega erituvad hüaluroonhape ja proteoglükaanid maksa kaudu. Hüaluroonhappe poolväärtusaeg veres on 2–5 minutit. Sünoviidi esinemine võib kiirendada bioloogiliste markerite kliirensit liigestest, kuigi küülikutega läbi viidud uuring ei leidnud proteoglükaanide kliirensis olulisi erinevusi sünoviidiga või ilma. Seega tuleb uurida põletiku mõju bioloogiliste markerite kontsentratsiooni muutustele kehavedelikes.

Neerud filtreerivad bioloogilisi markereid selektiivselt. Seega ei pruugi glükosaminoglükaanid, millel on suur negatiivne laeng, tungida läbi neerude basaalmembraani, samas kui glükosaminoglükaanid, nagu kondroitiin-6-sulfaat ja kondroitiin-4-sulfaat, on uriinis tuvastatavad.

Lisaks patoloogiale (eriti osteoartriidile) võivad bioloogiliste markerite kontsentratsiooni kehavedelikes mõjutada mitmed tegurid:

1. Ööpäevarütme on uuritud vaid väikese arvu bioloogiliste markerite puhul. Neid on uuritud luu ainevahetuse markerite puhul. Seega saabub osteokaltsiini maksimaalne kontsentratsioon öösel ja kollageeni ristseoste kontsentratsioon hommikul - kell 8. Reumatoidartriidi korral saabub IL-6 maksimaalne aktiivsus samuti öösel (umbes kell 2) ja varem kui osteokaltsiinil. Need andmed pakuvad huvi seoses IL-6 osalemisega põletikus ja luukoe füsioloogias. TNF-α-l seevastu puuduvad ööpäevarütmid. Selle tsütokiini retseptorid suudavad aga neile kuuletuda.
2. Peristaltika. Hüaluroonhapet sünteesivad sünoviaalrakud (nagu ka paljud teised rakud) ning see on potentsiaalne sünoviidi marker osteoartriidi ja reumatoidartriidi korral. Hüaluronaadi kõrgeim kontsentratsioon on aga soolestiku lümfisüsteemis. Pole üllatav, et ringleva hüaluroonhappe kontsentratsioon võib pärast söömist suureneda. Seetõttu tuleks bioloogiliste markerite määramiseks vereproovi võtta tühja kõhuga või 3 tundi pärast söömist. Peristaltika mõju bioloogiliste markerite tasemele veres vajab uurimist.
3. Füüsiline aktiivsus hommikul pärast und viib tervetel inimestel hüaluroonhappe, MMP-3 ja keratansulfaadi epitoobi kontsentratsiooni suurenemiseni veres. Füüsiline aktiivsus võib muuta mõnede markerite kontsentratsiooni nii sünoviaalvedelikus kui ka vereseerumis. Selline tõus on reumatoidartriidiga patsientidel märgatavam ja bioloogiliste markerite kontsentratsioon korreleerub nende patsientide kliinilise seisundiga.
4. Maksa- ja neeruhaigused. Maksatsirroos põhjustab seerumi hüaluroonhappe taseme olulist tõusu ja mõjutab tõenäoliselt proteoglükaani eritumist. Neeruhaigused mõjutavad teadaolevalt osteokaltsiini kontsentratsiooni. See küsimus vajab samuti põhjalikumat uurimist.
5. Vanus ja sugu. Kasvu ajal suureneb kasvuplaadi rakkude aktiivsus, millega kaasneb skeleti bioloogiliste markerite kontsentratsiooni suurenemine vereseerumis. Näiteks on aggrekaani fragmentide ja II tüüpi kollageeni kontsentratsiooni suurenemine kasvavate loomade perifeerses veres ja uriinis. Seega on bioloogiliste markerite analüüside tõlgendamine lihasluukonna haigustega lastel ja noorukitel keeruline. Paljude bioloogiliste markerite puhul leiti vananedes kontsentratsiooni suurenemist. Meestel ületab bioloogiliste markerite kontsentratsioon kõhre- ja luukoes oluliselt naiste kontsentratsiooni. Lisaks võib naistel menopausi ja menopausijärgsel perioodil oodata kõhre ainevahetuse bioloogiliste markerite kontsentratsiooni muutusi, sarnaselt luukoes täheldatule.
6. Kirurgilised protseduurid võivad samuti mõjutada bioloogiliste markerite taset ja see mõju võib kesta mitu nädalat.

Osteoartroosi bioloogiliste markerite kontseptsioon põhineb eeldusel, et need peegeldavad liigeskudede ainevahetusprotsesside teatud aspekte. Siiski on osutunud seos bioloogiliste markerite kontsentratsiooni ja kõhre, sünoviaal- ja teiste kudede ainevahetuse vahel väga keeruliseks.

Näiteks liigesekõhre ECM-i lagunemise markerite kontsentratsioon sünoviaalvedelikus võib sõltuda mitte ainult maatriksi enda lagunemise astmest, vaid ka muudest teguritest, näiteks molekulaarsete fragmentide sünoviumist elimineerimise astmest, mida juba eespool mainiti, samuti liigesesse jäänud kõhrekoe hulgast.

Vaatamata eelnevale korreleerub bioloogiliste markerite kontsentratsioon sünoviaalvedelikus üldiselt liigesekõhre rakuvälise maatriksi (ECM) molekulide metabolismiga. Näiteks aggrekaani fragmentide, epitoop 846, COMB ja kollageen II C-propeptiidi kontsentratsiooni muutused sünoviaalvedelikus pärast liigesevigastust ja osteoartroosi tekke ajal on kooskõlas aggrekaani, COMB ja kollageen II metabolismi intensiivsuse muutustega osteoartroosi eksperimentaalsetes mudelites loomadel/ja in vivo ning osteoartroosiga patsientide liigesekõhredes/ja in vitro.

Molekulaarsete fragmentide spetsiifiliste allikate tuvastamine on keeruline protsess. Molekulaarsete fragmentide suurenenud vabanemine võib toimuda nii üldise lagunemisprotsesside suurenemise tõttu, mida sünteetilised protsessid ei kompenseeri, kui ka suurenenud lagunemise tõttu koos sama ECM-molekulide sünteesi intensiivsuse samaaegse suurenemisega; viimasel juhul ECM-molekulide kontsentratsioon ei muutu. Seega on vaja otsida lagunemise ja sünteesi spetsiifilisi markereid. Esimese näiteks on aggrekaani fragmendid ja teiseks kollageen 11 C-propeptiid.

Isegi kui bioloogiline marker on seotud ainevahetuse konkreetse aspektiga, on vaja arvestada selle protsessi eripäradega. Näiteks võivad tuvastatud fragmendid moodustuda de novo sünteesitud molekuli, mis pole veel funktsionaalsesse rakuvälise meediumi (ECM) integreerunud, molekuli, mis on just ECM-i integreerunud, ja lõpuks püsiva ECM-molekuli, mis on küpse maatriksi oluline funktsionaalne osa, lagunemise tulemusena. Teine probleem on spetsiifilise maatriksi tsooni (peritsellulaarne, territoriaalne ja interterritoriaalne maatriks) määratlemine, mis oli sünoviaalvedelikus, veres või uriinis tuvastatud bioloogiliste markerite allikaks. In vitro uuringud näitavad, et ainevahetuse intensiivsus liigesekõhre ECM-i üksikutes tsoonides võib olla erinev. Teatud kondroitiinsulfaadi sulfatsiooniga seotud epitoopide uurimine võib aidata tuvastada de novo sünteesitud aggrekaani molekulide populatsiooni.

Võib eeldada, et kõhre ECM-is tavaliselt esinevate molekulide fragmentide ilmumine sünoviaalvedelikus on seotud kõhremaatriksi metabolismiga. See ei ole aga alati nii, kuna see sõltub paljudest teguritest, eelkõige sellest, kui palju antud molekuli kontsentratsioon liigesekõhredes ületab teiste liigesekudede oma ja kui palju selle metabolismi intensiivsus kõhres ületab teiste liigesekudede oma. Seega ületab aggrekaani kogumass liigesekõhredes oluliselt näiteks põlveliigese meniski oma, samas kui COMB-i kogumass meniskis ei erine praktiliselt liigesekõhre omast. Nii kondrotsüüdid kui ka sünovotsüüdid toodavad stromelüsiin-1, kuid sünoviaalmembraani rakkude koguarv ületab kõhre rakkude koguarvu, seega on sünoviaalvedelikus leiduva stromelüsiin-1 oluline osa tõenäoliselt sünoviaalset päritolu. Seega on bioloogiliste markerite spetsiifilise allika tuvastamine äärmiselt keeruline ja sageli võimatu.

Bioloogiliste markerite uurimisel vereseerumis ja uriinis tekib probleem nende võimaliku ekstraartikulaarse allika kindlaksmääramisega. Lisaks võivad monoartikulaarse kahjustuse korral kahjustatud liigese poolt eritavad bioloogilised markerid seguneda tervete liigeste, sealhulgas kontralateraalsete liigeste eritatavate markeritega. Liigesekõhre moodustab vähem kui 10% keha hüaliinse kõhre kogumassist. Seega võib bioloogiliste markerite määramine veres ja uriinis olla õigustatud pigem polüartikulaarsete või süsteemsete haiguste korral (osteoartroosi puhul - generaliseerunud osteoartroosi korral).

Bioloogiliste markerite nõuded sõltuvad sellest, kas neid kasutatakse diagnostilise, prognostilise või hindava testina. Näiteks diagnostiline test määrab kindlaks erinevused tervete inimeste ja osteoartriidiga patsientide vahel, mida väljendatakse testi tundlikkuse ja spetsiifilisuse kaudu. Prognostiline test tuvastab kohordis isikud, kellel on kõige suurem tõenäosus haiguse kiireks progresseerumiseks. Lõpuks põhineb hindav test markeri võimel jälgida muutusi aja jooksul üksikpatsiendil. Lisaks saab bioloogilisi markereid kasutada patsientide tundlikkuse määramiseks konkreetse ravimi suhtes.

Algselt eeldati, et bioloogilised markerid võivad olla diagnostilisteks testideks, mis aitavad eristada osteoartroosist kahjustatud liigest tervest, samuti läbi viia diferentsiaaldiagnostikat teiste liigesehaigustega. Seega peeti keratansulfaadi kontsentratsiooni määramist vereseerumis generaliseerunud osteoartroosi diagnostiliseks testiks. Hilisemad uuringud näitasid aga, et see bioloogiline marker suudab kõhre proteoglükaanide lagunemist kajastada ainult teatud olukordades. Selgus, et bioloogiliste markerite kontsentratsioon vereseerumis sõltub uuritava isiku vanusest ja soost.

Liigeskoe ainevahetuse oletatavad bioloogilised markerid osteoartriidiga patsientide sünoviaalvedelikus ja vereseerumis

Bioloogiline marker	Protsess	Sünoviaalvedelikus (lingid)	Vereseerumis (lingid)
1. Kõhr
Aggrekaan
Põhivalgu fragmendid	Agrekaanide lagunemine	Lohmander LS. jt, 1989; 1993	Thonar EJMA et al., 1985; Campion GV et al., 1989; MehrabanF. et al., 1991; Spector TD et al., 1992; Lohmander LS., Thonar EJ-MA, 1994; Poole AR et al., 1994) t (Poole AR et al., 1994)
Tuumavalgu epitoobid (lõhustumistsooni spetsiifilised neoepitoobid)	Agrekaanide lagunemine	Sandy JD et al., 1992; LohmanderLS. et al., 1993; LarkM.W. et al., 1997
Keratoonsete sulfaatide epitoobid	Agrekaanide lagunemine	Campion GV jt, 1989; Belcher C jt, 1997
Kondroitiinsulfaatide epitoobid (846, ЗВЗ, 7D4 ja DR.)	Aggrekaani süntees/lagundamine	Poole AR et al., 1994; HazellP.K. et al., 1995; Slater RR Jr. et al., 1995; Plaas AHK et al., 1997; 1998; Lohmander LS. et al., 1998
Kondroitiin-6 ja kondroitiin-4 sulfaatide suhe	Aggrekaani süntees/lagundamine	Shinme iM. jt 1993
Väikesed proteoglükaanid	Väikeste proteoglükaanide lagunemine	Witsch-PrehmP. jt, 1992
Kõhre maatriksvalgud
HOMP	HOMP lagunemine	Saxne T., Heinegerd D., 1992"; LohmanderLS. et al., 1994; Petersson IF jt, 1997	Sharif M. jt, 1995
Kõhre kollageenid
II tüüpi kollageeni C-propeptiid	Kollageeni II süntees	ShinmeiM. et al., 1993; YoshiharaY. et al., 1995; LohmanderLS. et al., 1996
II tüüpi kollageeni alfa-ahela fragmendid	Kollageeni II lagunemine	Hollander AP et al., 1994; Billinghurst RC et al., 1997; AtleyLM. et al., 1998
MMP-d ja nende inhibiitorid	Süntees ja sekretsioon	Sünooviumist või liigesekõhrest?
II. Meniskid
HOMP	HOMP lagunemine	Liigesekõhredest, meniskist või sünoviumist?
Väikesed proteoglükaanid	Väikeste proteoglükaanide lagunemine
III. Sünoviaalmembraan
Hüaluroonhape	Hüaluroonhappe süntees		Goldberg RL jt, 1991; Hedin P.-J. jt, 1991; Sharif M. jt, 1995
MMP-d ja nende inhibiitorid
Stromelüsiin (MMP-3)	MMP-3 süntees ja sekretsioon	LohmanerLS jt, 1993	ZuckerS. et al., 1994; YoshiharaY. et al., 1995
Interstitsiaalne kollagenaas (MMP-1)	MMP-1 süntees ja sekretsioon	Clark IM jt, 1993; Lohmander LS jt, 1993	Manicourt DH jt, 1994
TIMP	TIMP süntees ja sekretsioon	Lohmander LS. et al., 1993; Manicourt DH et al., 1994	Yoshihara Y. et al., 1995
III tüüpi kollageeni N-propeptiid	Kollageeni III süntees/lagundamine	Sharif M. jt, 1996	Sharif M. jt, 1996

Mitmed uuringud on näidanud aggrekaani fragmentide, HOMP ja MMP ning nende inhibiitorite kontsentratsioonide erinevusi tervete vabatahtlike, reumatoidartriidi, reaktiivse artriidi või osteoartroosiga patsientide põlveliigeste liigesevedelikus. Hoolimata asjaolust, et autorid näitavad olulisi erinevusi bioloogiliste markerite keskmistes kontsentratsioonides, on andmete tõlgendamine keeruline, kuna võrdlev analüüs oli profiilne ja retrospektiivne. Nende testide prognostilisi omadusi tuleb kinnitada prospektiivsetes uuringutes.

Bioloogilisi markereid saab kasutada haiguse raskusastme või patoloogilise protsessi staadiumi hindamiseks. Osteoartroosi korral hinnatakse haiguse raskusastet ja selle staadiume röntgenuuringute ja artroskoopia tulemuste, samuti valusündroomi raskusastme, kahjustatud liigeste funktsiooni piiratuse ja patsiendi funktsionaalse võimekuse põhjal. L. Dahlberg jt (1992) ning T. Saxne ja D. Heinegard (1992) pakkusid välja liigesekõhre metabolismi molekulaarsete markerite kasutamise osteoartroosi staadiumite täiendavaks iseloomustamiseks. Selliste bioloogiliste markerite meditsiinipraktikasse juurutamiseks on aga vaja täiendavaid uuringuid selles suunas.

On teateid bioloogiliste markerite võimaliku kasutamise kohta prognostiliste testidena. Näiteks näidati, et hüaluroonhappe (kuid mitte keratansulfaadi) kontsentratsioon põlve osteoartriidiga patsientide seerumis uuringu alguses näitab gonartroosi progresseerumist 5-aastase vaatlusperioodi jooksul. Samas patsientide populatsioonis näidati, et COMB-i suurenenud sisaldus gonartroosiga patsientide seerumis esimesel aastal pärast uuringu algust oli seotud radiograafilise progresseerumisega 5-aastase vaatlusperioodi jooksul. Bioloogiliste markerite uuringud reumatoidartriidiga patsientidel on näidanud, et COMB-i, epitoop 846, kondroitiinsulfaadi kontsentratsioon seerumis on seotud haiguse kiirema progresseerumisega. Need väikestes patsientide rühmades saadud tulemused ei näita sageli bioloogiliste markerite taseme ja haiguse progresseerumise vahelise seose tugevust, st on vaja täiendavaid uuringuid, mis on prospektiivsed ja hõlmavad suuremaid patsientide kohorte.

TD Spector jt (1997) leidsid varajase osteoartriidiga patsientidel seerumi CRP kerget tõusu ja teatasid, et CRP võib olla osteoartriidi progresseerumise ennustaja. Sellisel juhul peegeldab CRP tõus liigesekoe kahjustuse protsesse ja võib olla seotud hüaluroonhappe suurenemisega, mis viitab samuti haiguse progresseerumisele. On võimalik, et sünoviaalmembraan vastutab suurema osa seerumis määratud hüaluroonhappe eest, mis viitab kerge sünoviidi esinemisele. Stromelüsiini MMP suurenenud kontsentratsioon osteoartriidiga patsientide ja liigesevigastuse järgselt sünoviaalvedelikus ja seerumis võib samuti olla seotud kerge sünoviidiga.

Lõpuks saab bioloogilisi markereid kasutada ravimite kliinilistes uuringutes efektiivsuskriteeriumidena, aga ka patogeneetilise ravi jälgimiseks. Siiski on kaks omavahel seotud probleemi: tõestatud "struktuuri modifitseerivate" või "haigust modifitseerivate" omadustega ravimite puudumine on suuresti tingitud usaldusväärsete bioloogiliste markerite puudumisest ja vastupidi, spetsiifiliste liigesekoe metabolismi markerite puudumine on suuresti tingitud kontrollitud ravimite uuringute puudumisest nendes rühmades.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]