Окислительная модификация белков ткани височной кости при хронических средних отитах
- Авторы: Дубинец И.Д.1, Синицкий А.И.1, Коркмазов М.Ю.1, Черных Е.И.1, Кухтик С.Ю.1
-
Учреждения:
- Южно-Уральский государственный медицинский университет
- Выпуск: Том 100, № 2 (2019)
- Страницы: 226-231
- Тип: Теоретическая и клиническая медицина
- Статья получена: 29.03.2019
- Статья опубликована: 29.03.2019
- URL: https://kazanmedjournal.ru/kazanmedj/article/view/11531
- DOI: https://doi.org/10.17816/KMJ2019-226
- ID: 11531
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Цель. Изучение роли окислительной модификации белков костной ткани в формировании деструкции структур височной кости при хронических средних отитах.
Методы. В исследование включены 139 пациентов в возрасте 16-75 лет с верифицированным диагнозом хронического среднего отита, подлежащих оперативному лечению. В зависимости от способа хирургического лечения пациенты разделены на четыре группы (по нозологии и с учётом осложнений и повторных операций): пациенты с туботимпанальным средним отитом и эпитимпано-антральным средним отитом, без осложнений и с локальными или внутричерепными осложнениями, после реконструктивно-санирующей отохирургии. Состояние процессов окислительной модификации белков в костной ткани полостей среднего уха, полученной интраоперационно, оценивали спектрофотометрическим методом по содержанию карбонильных продуктов. Данные обработаны методами дескриптивной статистики и представлены в виде медианы и диапазона между квартилями с оценкой достоверности межгрупповых различий по U-критерию Манна-Уитни.
Результаты. Сопоставление показателей, характеризующих окислительную модификацию белков костной ткани височной кости у пациентов с осложнёнными и рецидивирующими формами хронического среднего отита, демонстрирует большую выраженность свободнорадикальной деструкции белков, преимущественно маркёров ранних этапов повреждения белков и повышение содержания продуктов альдегидной природы, как на базальном уровне, так и в ответ на индукцию при осложнённом течении заболевания.
Вывод. Полученные данные позволяют сделать заключение о высоком уровне окислительного стресса в костной ткани при деструктивных формах хронического среднего отита, сопровождающегося рецидивами и осложнениями, и о перспективности применения антиоксидантов в предоперационном периоде с учётом особенностей окислительного стресса в костной ткани у пациентов с хроническим средним отитом.
Полный текст
В настоящее время большой удельный вес в структуре гнойно-воспалительных заболеваний оториноларингологических (ЛОР) органов занимают патологические процессы, протекающие в полостях среднего уха [1, 2]. Большое значение приобретают отогенные осложнения, которые возникают у 3,2% пациентов с хроническим средним отитом (ХСО), тогда как смертность достигает 16,1%. Как правило, к смертельным исходам приводит рецидивирующий гнойно-деструктивный процесс височной кости, который встречается у 24–63% больных ХСО [3, 4].
При достаточно высоком уровне изученности морфологического строения воспалительно-изменённой слизистой оболочки полостей среднего уха отсутствуют исследования о корреляции результатов гистологического исследования операционно-биопсийного материала с возможностью развития рецидива ХСО [5]. Интенсивно изучают патогенетическую роль процессов свободнорадикального окисления в патогенезе ХСО, где отмечают важную роль окислительной модификации белков (ОМБ) в развитии хронического воспаления. Ряд исследований указывает на ОМБ как на одно из ведущих патохимических звеньев развития деструкции костной ткани в полостях среднего уха [6–9].
Между тем, известно, что именно свободнорадикальное окисление биологических молекул как в воспалительно-изменённой ткани, так и в неизменённой слизистой оболочке, — атрибутивный патохимический признак ХСО [10, 11]. За последние десятилетия были проведены многочисленные исследования различных аспектов хронического воспаления, апробировались новые методы хирургического лечения ХСО, но сохраняются рецидивы отореи, отторжение реконструктивных элементов и прогрессирование тугоухости [12, 13].
Обобщая, можно сделать вывод, что хронический гнойный воспалительный процесс в среднем ухе требует изучения структур костной ткани височной кости для правильного выбора способа лечения, снижения травматического влияния санирующего этапа оперативного вмешательства, в том числе при проведении реконструкции с применением имплантационных материалов. Идентификация характера повреждения белков в костной ткани пациента как триггера формирования хронического деструктивного воспалительного процесса в закрытых полостях среднего уха позволит подобрать максимально эффективную хирургическую тактику по срокам лечения, виду оперативного вмешательства и оптимально подобранной консервативной терапии.
Цель исследования — изучение роли ОМБ костной ткани в формировании деструкции структур височной кости при ХСО.
Обследованы и пролечены 139 пациентов с ХСО в возрасте 16–75 лет (стандартное отклонение 40,4±14,58 года; медиана 43,5 года; 95% доверительный интервал для среднего 36,82; 43,99), подлежащих оперативному лечению, которые подписали добровольное информированное согласие на участие в клиническом исследовании (клиническое исследование одобрено этическим комитетом Челябинской государственной медицинской академии, протокол №2 от 13.10.2006).
В соответствии с Международной статистической классификацией болезней и проблем, связанных со здоровьем, 10-го пересмотра (1992) были диагностированы следующие клинические формы ХСО: хронический туботимпанальный гнойный средний отит (Н66.1) и хронический эпитимпано-антральный гнойный средний отит (Н66.2).
В зависимости от способа хирургического лечения пациенты были распределены на четыре группы соответственно:
1) пациенты с туботимпанальным средним отитом, без осложнений, после однократной реконструктивно-санирующей отохирургии (n=53);
2) пациенты с эпитимпано-антральным средним отитом, без осложнений, после однократной реконструктивно-санирующей отохирургии (n=28);
3) пациенты с туботимпанальным средним отитом, локальными или внутричерепными осложнениями или повторными операциями в анамнезе (n=32);
4) пациенты с эпитимпано-антральным средним отитом, локальными или внутричерепными осложнениями или повторными операциями в анамнезе (n=26).
Всем пациентам была выполнена реконструктивно-санирующая отохирургическая операция [согласно приказу Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации от 28 марта 2007 г. №212 «Об утверждении стандарта медицинской помощи больным туботимпанальным гнойным средним отитом и хроническим эпитимпано-антральным гнойным средним отитом (при оказании специализированной помощи)»].
Показанием для оперативного вмешательства стали жалобы, предъявляемые пациентами, результаты анамнеза, инструментального исследования ЛОР-органов с применением отоэндомикроскопии, бактериологического исследования, данные спиральной компьютерной томографии височных костей и аудиологического исследования слуховой функции. По показаниям санирующий этап операции представлен вариантами аттикоантромастоидотомии, включающей санацию среднего уха с удалением гнойно-расплавленной, узурированной костной ткани из тимпанальной и мастоидальной полостей с элементами облитерации неополостей и реконструкцией структур среднего уха. Образцы костной ткани из полостей среднего уха были получены во время операции у всех пациентов с ХСО [5].
Фрагменты костной ткани непосредственно после их получения освобождали от мукопериоста, тщательно промывали в 0,9% растворе натрия хлорида, предварительно охлаждённом до 2–4 °C, высушивали на фильтровальной бумаге, взвешивали. Далее образцы костной ткани измельчали в ступке, добавляли 1,0 мл 0,9% раствора натрия хлорида, тщательно перемешивали (вортекс V-1, Biosan, Латвия) для удаления крови, центрифугировали при 800 g (центрифуга Eppendorf 5415R c ротором F-45-24-11, Германия) в течение 10 мин при 4 °C. Супернатант удаляли, к осадку, содержащему отмытую костную ткань, добавляли 0,5 мл 0,1 М натрий-фосфатного буфера с рН=7,4 и гомогенизировали в фарфоровой ступке при температуре 2–4 °C. Полученные гомогенаты вновь центрифугировали при 4500 g. Супернатант собирали, хранили при –86 °C до исследования (морозильная камера Thermo Forma 905, Thermo Fisher Scientific, США).
Состояние процессов ОМБ оценивали по содержанию карбонильных продуктов, по их реакции с 2,4-динитрофенилгидразином с последующей спектрофотометрической регистрацией продуктов взаимодействия — динитрофенилгидразонов, анализом площади под кривой спектра поглощения динитрофенилгидразонов — дериватов карбонильных производных белков [14]. Для этих целей использовали спектрофотометр СФ-2000 (ОКБ «Спектр», Россия), регистрируя оптическую плотность в ультрафиолетовой части спектра при длинах волн 230, 254, 270, 280 и 356 нм для выявления альдегид-динитрофенилгидразонов (АДНФГ), 363 и 370 нм для выявления кетон-динитрофенилгидразонов (КДНФГ), в области видимого света — 428 и 430 нм для АДНФГ и 434, 524, 530, 535 нм для КДНФГ.
Использованный методический подход позволяет не только оценить общий уровень ОМБ, определить количество АДНФГ и КДНФГ основного и нейтрального характера, но и сопоставить первичные и вторичные маркёры ОМБ, а в результате выявить путь нарушения нативной конформации белков. Уровень ОМБ регистрировали на базальном уровне и при индукции (металл-катализируемое окисление белков) [14].
Статистический анализ выполнен с использованием пакета прикладных компьютерных программ Statistica 8.0 for Windows. Данные обработаны методами дескриптивной статистики и представлены в виде медианы (Me) и диапазона между нижним (LQ, 25-й процентиль) и верхним (UQ, 75-й процентиль) квартилями. О достоверности межгрупповых различий судили по U-критерию Манна–Уитни. Проверка статистических гипотез выполнялась при критическом уровне значимости р=0,05.
У пациентов второй группы по сравнению с пациентами первой группы отмечено усиление базального уровня ОМБ при статистически незначимой тенденции к меньшему содержанию белка в костной ткани височной кости. Преобладание среди продуктов ОМБ веществ альдегидной природы АДНФГ нейтрального характера свидетельствует о большей выраженности процессов фрагментации белков и соответствует относительно ранним этапам развития окислительного стресса (табл. 1).
Таблица 1. Окислительная модификация белков костной ткани височной кости у больных с хроническим средним отитом
Показатели | Первая группа (n=53) | Вторая группа (n=28) | Третья группа (n=32) | Четвёртая группа (n=26) |
Общий белок, мг/г | 4,056 | 2,572 | 2,347 | 1,11*,** |
S АДНФГ uv, ед./г белка | 8,641 | 28,072* | 18,586** | 29,013* |
S АДНФГ vs, ед./г белка | 1,052 | 1,755 | 1,811 | 6,565*,** |
S КДНФГ vs, ед./г белка | 0,18 | 0,255 | 0,317 | 0,899*,** |
S общ., ед./г белка | 11,056 | 31,885* | 22,738** | 42,522* |
S АДНФГ, ед./г белка | 9,693 | 29,826* | 20,397** | 35,578* |
АДНФГ, % | 87,742 | 93,945* | 89,916 | 86,979 |
КДНФГ, % | 12,258 | 6,055* | 10,084 | 13,021 |
S АДНФГ uv МКО, ед./г белка | 14,229 | 34,11* | 27,473 | 52,032* |
S АДНФГ vs МКО, ед./г белка | 5,362 | 8,867 | 10,864 | 22,029*,** |
S КДНФГ vs МКО, ед./г белка | 0,509 | 0,696 | 0,878 | 3,976*,** |
S общ. МКО, ед./г белка | 23,132 | 48,154 | 45,046 | 87,267*,** |
S АДНФГ МКО, ед./г белка | 19,591 | 42,976 | 38,337** | 74,061* |
РАП, % | 50,454 | 32,174 | 45,308 | 50,404** |
Примечание: S — суммарное содержание; АДНФГ — альдегид-динитрофенилгидразоны; uv — ультрафиолетовая область спектра; vs — видимая область спектра; КДНФГ — кетон-динитрофенилгидразоны; МКО — металл-катализируемое окисление; РАП — резервно-адаптационный потенциал; *статистически значимые различия между показателями групп 1 и 3, 2 и 4; **статистически значимые различия между показателями групп 1 и 2, 3 и 4.
Сопоставление показателей, характеризующих ОМБ в костной ткани височной кости у пациентов с осложнённым и неосложнённым туботимпанальным средним отитом, демонстрирует большую выраженность свободнорадикальной деструкции белков при осложнённом течении заболевания.
Полученные данные свидетельствуют о накоплении в исследованном материале преимущественно маркёров ранних этапов повреждения белков (у пациентов группы с осложнённым течением туботимпанального среднего отита в сравнении с показателями группы с неосложнённым течением выявлено повышение содержания продуктов альдегидной природы как на базальном уровне, так и в ответ на индукцию).
Осложнённые формы хронического эпитимпано-антрального среднего отита сопровождаются выраженными и глубокими повреждениями белков ткани височной кости, о чём свидетельствуют статистически значимо более высокие уровни всех исследованных категорий продуктов как на базальном уровне, так и при исследовании металл-катализируемой ОМБ, в том числе и КДНФГ, накопление которых свидетельствует об агрегации повреждённых белков. Данная группа пациентов характеризуется также наименьшим содержанием белка.
В третьей и четвёртой группах пациентов с осложнённым течением заболевания выявлено повышение общего содержания белка в костной ткани полостей среднего уха, и существенно повышалось содержание КДНФГ и металл-катализируемой ОМБ, что указывает на большую выраженность окислительной деструкции костной ткани, сопровождающейся фрагментацией и агрегацией белков (см. табл. 1).
Полученные данные позволяют сделать заключение о высоком уровне окислительного стресса в костной ткани как о факторе, характеризующем тяжесть воспалительного процесса и деструкции височной кости при ХСО. Учитывая, что важнейший механизм защиты от накопления и токсического действия продуктов ОМБ — их протеолитическая деградация [15], усиление ОМБ неизбежно влечёт за собой активацию протеолиза в костной ткани, что объясняет снижение общего содержания белка по мере прогрессирования хронического воспалительного процесса в полостях среднего уха.
Таким образом, развитие деструктивных форм ХСО сопровождается чрезмерной активацией ОМБ, что с высокой степенью вероятности, может оказать негативное влияние как на стабильность минеральной фазы и органического матрикса [16], так и на функции и дифференцировку клеточных элементов костной ткани [17–20], приводя к нарушениям процессов ремоделирования костной ткани и, как следствие, к её деструкции. Считаем также логичным предположение о поддержании воспалительных процессов в костной ткани за счёт кумуляции продуктов свободнорадикального окисления.
Вывод
Полученные результаты позволяют сделать выводы о перспективности разработки новых подходов к лечению и профилактики осложнений хронического среднего отита, предусматривающих применение антиоксидантов в предоперационном периоде с учётом особенностей окислительного стресса в костной ткани.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов по представленной статье.
Об авторах
Ирина Дмитриевна Дубинец
Южно-Уральский государственный медицинский университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: 89124728166@mail.ru
г. Челябинск, Россия
Антон Иванович Синицкий
Южно-Уральский государственный медицинский университет
Email: 89124728166@mail.ru
г. Челябинск, Россия
Мусос Юсуфович Коркмазов
Южно-Уральский государственный медицинский университет
Email: 89124728166@mail.ru
г. Челябинск, Россия
Екатерина Ивановна Черных
Южно-Уральский государственный медицинский университет
Email: 89124728166@mail.ru
г. Челябинск, Россия
Светлана Юрьевна Кухтик
Южно-Уральский государственный медицинский университет
Email: 89124728166@mail.ru
г. Челябинск, Россия
Список литературы
- Дайхес Н.А., Янов Ю.К. Хронический гнойный средний отит. Клинические рекомендации. М. 2016; 32 с. http://glav-otolar.ru/assets/images/docs/clinical-recomendations/KR320%20HGSO.pdf (дата обращения: 03.10.2018).
- Yeh С.F., Wu C.S., Huang C.Y. et al. Chronic otitis media surgery and re-operation risk factor analysis: A nationwide retrospective cohort study of 18 895 patients. Acta Oto-Laryngologica. 2016; 136 (3): 259-265. doi: 10.3109/00016489.2015.1115550.
- Крюков А.И., Гаров Е.В. О классификации операций при хроническом гнойном среднем отите. Рос. оториноларингол. 2016; (3): 181-182.
- Патякина О.К., Крюков А.И., Гаров Е.В. О классификации хронического гнойного среднего отита. Рос. оториноларингол. 2016; (3): 207-208.
- Дубинец И.Д., Коркмазов М.Ю., Тюхай М.В. Роль структурных изменений костной ткани при выполнении различных видов реконструктивно-санирующих вмешательств при хроническом воспалении ЛОР-органов. Вестн. оториноларингол. 2016; (S5): 15-16.
- Sinha A.K., Kumar A., Raushan E.A., Kumar G. Bone resorption in chronic otitis media. Intern. J. Sci. Study. 2014; 2: 82-85.
- Ralston S.H. Bone structure and metabolism. Medicine. 2017; 45 (9): 560-564. doi: 10.1016/j.mpmed.2017.06.008.
- Камилов Ф.Х., Фаршатова Е.Р., Еникеев Д.А. Клеточно-молекулярные механизмы ремоделирования костной ткани и её регуляция. Фундаментал. исслед. 2014; 4 (7): 36-842.
- Wang J., Chen B., Xu M. et al. Etiological factors associated with chronic suppurative otitis media in a population of Han adults in China. Acta Oto-Laryngologica. 2016; 136 (10): 1024-1028. doi: 10.1080/00016489.2016.1183818.
- Schimdt M., Grünsfelder P., Hoppe F. Induction of matrix metalloproteinases in keratinocytes by cholesteatoma debris and granulation issue extracts. Eur. Arch. Otorhinolaryngol. 2000; 257: 425-429. doi: 10.1007/s004050000249.
- Young M.F., Kerr J.M., Ibaraki K. et al. Structure, expression, and regulation of the major noncollagenous matrix proteins of bone. Clin. Orthop. Relat. Res. 1992; 281: 275-294. doi: 10.1097/00003086-199208000-00042.
- Дубинец И.Д., Тюхай М.В., Сычугов Г.В., Учаев Д.А. Структурные изменения костной ткани при хроническом гнойном среднем отите, изученные методами световой микроскопии. Вестн. оториноларингол. 2017; (S5): 65-66.
- Дубинец И.Д., Коркмазов М.Ю., Коркмазов А.М. и др. Сравнительный анализ характера и динамики хирургического лечения пациентов с хроническим средним отитом по данным ЛОР-отделения города Челябинска. Вестн. оториноларингол. 2017; 82 (S5): 64-65.
- Фомина М.А., Абаленихина Ю.В. Способ комплексной оценки содержания продуктов окислительной модификации белков в тканях и биологических жидкостях. Методические рекомендации. Рязань: РИО РязГМУ. 2014; 60 c.
- Goldberg A.L. Protein degradation and protection against misfolded or damaged proteins. Nature. 2003; 426: 895-899. doi: 10.1038/nature02263.
- Нургалеев Н.В., Фаршатова Е.Р., Аглетдинов Э.Ф. и др. Метаболизм костной ткани нижней челюсти при длительном поступлении элементов медно-цинковых колчеданных руд в эксперименте. Мед. вестн. Башкортостана. 2012; 7 (5): 78-81.
- Atashi F., Modarressi A., Pepper M.S. The role of reactive oxygen species in mesenchymal stem cell adipogenic and osteogenic differentiation: a review. Stem Cells Development. 2015; 24: 1150-1163. doi: 10.1089/scd. 2014.0484.
- Mody N., Parhami F., Sarafian T.A. et al. Oxidative stress modulates osteoblastic differentiation of vascular and bone cells. Free Radical Biol. Med. 2001; 31 (4): 509-519. doi: 10.1016/s0891-5849(01)00610-4.
- Basu S., Michaelsson K., Olofsson H. et al. Association between oxidative stress and bone mineral density. Biochem. Biophys. Res. Communications. 2001; 288: 275-279. doi: 10.1006/bbrc.2001.5747.
- Shouhed D., Kha H.T., Richardson J.A. et al. Osteogenic oxysterols inhibit the adverse effects of oxidative stress on osteogenic differentiation of marrow stromal cells. J. Cell. Biochem. 2005; 95: 1276-1283. doi: 10.1002/jcb.20497.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)