Diagnosis laboratorium untuk osteoartritis

Pada sebagian besar kasus, pasien dengan osteoartritis tidak mengalami perubahan dalam tes darah dan urin, kecuali untuk kasus sinovitis dengan efusi yang signifikan, ketika peningkatan LED, hipergammaglobulinemia, peningkatan kadar indikator fase akut - CRP, fibrinogen, dll. dapat terjadi. Saat memeriksa cairan sinovial, tidak ditemukan perbedaan signifikan dari indikator normal.

Dalam beberapa tahun terakhir, telah dilakukan pencarian intensif untuk kemungkinan penanda biologis (BM) degradasi dan perbaikan jaringan sendi (terutama tulang rawan dan tulang). BM harus mencerminkan perubahan dinamis ini, berfungsi sebagai prediktor prognosis osteoartrosis dan penanda efektivitas pengobatan patogenetik. Penemuan studi baru dan lebih mendalam tentang penanda biologis yang diketahui akan memungkinkan pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme patogenesis osteoartrosis. Namun, tugas utama penggunaan penanda biologis metabolisme tulang rawan adalah untuk menilai sifat kondroprotektif obat-obatan dan memantau pengobatan dengan obat-obatan yang termasuk dalam kelompok DMO AD - "disease modifying".

Pada osteoartritis, perubahan patologis terjadi terutama pada tulang rawan artikular, serta pada tulang subkondral, membran sinovial, dan jaringan lunak lain pada sendi. Karena kemampuan kita untuk memeriksa struktur ini secara langsung terbatas, sumber terpenting untuk mengumpulkan penanda biologis adalah darah, urin, dan cairan sinovial.

Pemeriksaan urin merupakan pemeriksaan yang paling disukai, karena tidak melibatkan prosedur invasif apa pun. Menurut pendapat kami, bahan yang ideal untuk pemeriksaan adalah urin harian. Analisis urin pagi hari akan lebih tepat, tetapi kemungkinan penggunaannya hanya didasarkan pada fakta bahwa jenis analisis ini digunakan untuk menentukan penanda biologis metabolisme tulang pada osteoporosis: diketahui bahwa penanda biologis tunduk pada ritme sirkadian, dan konsentrasi puncak penanda biologis metabolisme tulang terjadi pada malam hari. Saat ini, tidak ada informasi dalam literatur tentang ritme sirkadian penanda biologis jaringan lunak, tulang rawan, sehingga keputusan akhir tentang pilihan pemeriksaan urin yang memadai akan dibuat setelah melakukan penelitian yang sesuai.

Tes darah adalah tes klinis rutin. Beberapa penanda biologis sudah ditentukan dalam darah, seperti indeks fase akut, sementara yang lain mungkin dimasukkan dalam daftar standar tes biokimia dalam waktu dekat. Untuk setiap penanda biologis, perlu untuk menentukan komponen darah mana yang harus ditentukan - plasma atau serum. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi penanda biologis dalam plasma darah berbeda secara signifikan dari yang ada dalam serum. Penanda biologis biasanya ditentukan dalam serum darah. Menurut V. Rayan et al. (1998), konsentrasi penanda biologis dalam darah yang diambil dari vena di dekat sendi yang terkena dan dari vena yang lebih jauh berbeda. Data ini menunjukkan perlunya standarisasi pengambilan sampel darah untuk mempelajari penanda biologis.

Menurut LJ Attencia et al. (1989), tulang rawan sendi sinovial orang dewasa hanya membentuk 10% dari total massa tulang rawan hialin dalam tubuh, termasuk diskus intervertebralis. Dengan demikian, penentuan penanda biologis dalam darah dan urin mencerminkan metabolisme sistemik daripada perubahan lokal pada sendi yang terkena osteoartrosis. Cairan sinovial paling dekat dengan fokus patologis pada osteoartrosis dan mungkin paling akurat mencerminkan proses yang terjadi pada sendi yang terkena. Konsentrasi penanda biologis dalam cairan sinovial dapat secara signifikan lebih tinggi daripada dalam darah, yang berarti lebih mudah untuk ditentukan. Contohnya termasuk epitop 846 dari aggrecan - dalam cairan sinovial itu 40 kali lebih banyak daripada dalam serum darah, protein matriks oligomerik tulang rawan (COMP) - 10 kali lebih banyak daripada dalam serum darah. Produk degradasi dalam cairan sinovial lebih akurat mencerminkan proses katabolik dalam tulang rawan artikular. Drainase molekul dari cairan sinovial melalui sistem limfatik lokal dapat menyebabkan penurunan ukurannya dan bahkan penghancurannya.

Meskipun teknik pengumpulan cairan sinovial bersifat invasif, yang dikaitkan dengan sejumlah kemungkinan komplikasi, nilai penentuan penanda biologis di dalamnya jelas. Untuk menghindari masalah dengan apa yang disebut sendi kering, 20 ml larutan NaCl isotonik dapat disuntikkan ke dalam sendi segera sebelum pengumpulan cairan. Segera setelah penyuntikan larutan isotonik, pasien harus melenturkan dan meluruskan anggota badan di dalam sendi sebanyak 10 kali, diikuti dengan aspirasi cepat cairan sinovial yang telah diencerkan. Menurut EM-JA Thonar (2000), pengenceran sinovium tersebut memengaruhi metabolisme di tulang rawan artikular. Namun, hasil penelitian oleh FC Robion et al. (2001) menunjukkan bahwa lavage berulang pada sendi lutut kuda tidak menyebabkan perubahan signifikan pada metabolisme tulang rawan. Data ini tentu perlu dikonfirmasi. Oleh karena itu, untuk setiap penanda biologis, efek lavage sendi terhadap perubahan konsentrasinya harus ditentukan pada tahap studi praklinis pada hewan.

Hal penting berikutnya adalah menentukan waktu paruh dalam cairan sinovial dan darah untuk setiap penanda biologis. Tanpa data tersebut, interpretasi hasil uji akan sulit dilakukan. Biasanya, waktu paruh zat aktif biologis dalam darah lebih pendek daripada dalam media cair lainnya karena pembersihan yang efektif oleh hati dan ginjal. Jadi, untuk setiap penanda biologis, perlu juga menentukan jalur eliminasi. Jadi, N-propeptida kolagen tipe III diekskresikan oleh hati melalui endositosis yang dimediasi reseptor, dan fragmen kolagen yang tidak terglikosilasi diekskresikan terutama melalui urin, seperti halnya osteokalsin. Ada reseptor untuk glikosaminoglikan pada sel endotel sinus lobulus hati, sehingga asam hialuronat dan proteoglikan dieliminasi oleh hati. Waktu paruh asam hialuronat dalam darah adalah 2-5 menit. Adanya sinovitis dapat mempercepat pembersihan penanda biologis dari sendi, meskipun sebuah penelitian pada kelinci tidak menemukan perbedaan signifikan dalam pembersihan proteoglikan dengan atau tanpa sinovitis. Dengan demikian, efek peradangan terhadap perubahan konsentrasi penanda biologis dalam cairan tubuh perlu diselidiki.

Ginjal menyaring penanda biologis secara selektif. Dengan demikian, glikosaminoglikan, yang membawa muatan negatif yang besar, mungkin tidak menembus membran dasar ginjal, sedangkan glikosaminoglikan seperti kondroitin-6-sulfat dan kondroitin-4-sulfat terdeteksi dalam urin.

Selain patologi (khususnya osteoartritis), sejumlah faktor dapat memengaruhi konsentrasi penanda biologis dalam cairan tubuh:

1. Ritme sirkadian hanya dipelajari untuk sejumlah kecil penanda biologis. Ritme sirkadian dipelajari untuk penanda metabolisme tulang. Dengan demikian, konsentrasi puncak osteokalsin terjadi pada malam hari, dan ikatan silang kolagen terjadi pada pagi hari - pukul 8. Pada artritis reumatoid, aktivitas puncak IL-6 juga terjadi pada malam hari (sekitar pukul 2), dan lebih awal daripada osteokalsin. Data ini menarik dalam kaitannya dengan partisipasi IL-6 dalam peradangan dan fisiologi jaringan tulang. Sebaliknya, TNF-a tidak memiliki ritme sirkadian. Namun, reseptor sitokin ini dapat mematuhinya.
2. Peristaltik. Asam hialuronat disintesis oleh sel-sel sinovial (serta banyak sel lainnya) dan merupakan penanda potensial sinovitis pada osteoartritis dan artritis reumatoid. Namun, konsentrasi hialuronat tertinggi ditemukan dalam sistem limfatik usus. Tidak mengherankan, konsentrasi asam hialuronat yang bersirkulasi dapat meningkat setelah makan. Oleh karena itu, pengambilan sampel darah untuk menentukan penanda biologis harus dilakukan saat perut kosong atau 3 jam setelah makan. Dan efek peristaltik pada tingkat penanda biologis dalam darah memerlukan penelitian.
3. Aktivitas fisik di pagi hari setelah tidur menyebabkan peningkatan konsentrasi asam hialuronat dalam darah, MMP-3, dan epitop keratan sulfat pada individu yang sehat. Aktivitas fisik dapat mengubah konsentrasi beberapa penanda dalam cairan sinovial dan serum darah. Peningkatan tersebut lebih jelas terlihat pada pasien dengan artritis reumatoid, terlebih lagi, konsentrasi penanda biologis berkorelasi dengan kondisi klinis pasien tersebut.
4. Penyakit hati dan ginjal. Sirosis hati menyebabkan peningkatan kadar asam hialuronat dalam serum secara signifikan dan mungkin memengaruhi eliminasi proteoglikan. Penyakit ginjal diketahui memengaruhi konsentrasi osteokalsin. Masalah ini juga memerlukan penelitian yang lebih mendalam.
5. Usia dan jenis kelamin. Selama pertumbuhan, aktivitas sel-sel lempeng pertumbuhan meningkat, yang disertai dengan peningkatan konsentrasi penanda biologis rangka dalam serum darah. Contohnya adalah peningkatan konsentrasi fragmen aggrecan dan kolagen tipe II dalam darah tepi dan urin hewan yang sedang tumbuh. Dengan demikian, interpretasi analisis penanda biologis pada anak-anak dan remaja dengan penyakit muskuloskeletal sulit dilakukan. Untuk banyak penanda biologis, peningkatan konsentrasi ditemukan seiring bertambahnya usia. Pada pria, konsentrasi penanda biologis secara signifikan melebihi pada wanita di tulang rawan dan jaringan tulang. Selain itu, pada wanita dalam periode menopause dan pascamenopause, perubahan konsentrasi penanda biologis metabolisme tulang rawan dapat diharapkan, mirip dengan apa yang diamati pada jaringan tulang.
6. Prosedur pembedahan juga dapat memengaruhi kadar penanda biologis, dan efek ini dapat berlangsung selama beberapa minggu.

Konsep penanda biologis osteoartritis didasarkan pada asumsi bahwa penanda tersebut mencerminkan aspek-aspek tertentu dari proses metabolisme dalam jaringan sendi. Namun, hubungan antara konsentrasi penanda biologis dalam cairan tubuh dan metabolisme tulang rawan, sinovial, dan jaringan lainnya telah terbukti sangat kompleks.

Misalnya, konsentrasi penanda degradasi ECM tulang rawan artikular dalam cairan sinovial mungkin bergantung tidak hanya pada derajat degradasi matriks itu sendiri, tetapi juga pada faktor lain, seperti derajat eliminasi fragmen molekuler dari sinovium, yang telah disebutkan di atas, serta pada jumlah jaringan tulang rawan yang tersisa di dalam sendi.

Meskipun fakta-fakta di atas, konsentrasi penanda biologis dalam cairan sinovial secara umum berkorelasi dengan metabolisme molekul ECM tulang rawan artikular. Misalnya, perubahan konsentrasi fragmen aggrecan, epitop 846, COMB, dan C-propeptida kolagen II dalam cairan sinovial setelah cedera sendi dan selama perkembangan osteoartrosis konsisten dengan perubahan intensitas metabolisme aggrecan, COMB, dan kolagen II dalam model eksperimental osteoartrosis pada hewan/dan in vivo dan dalam tulang rawan artikular pasien dengan osteoartrosis/dan in vitro.

Identifikasi sumber spesifik fragmen molekuler merupakan proses yang kompleks. Peningkatan pelepasan fragmen molekuler dapat terjadi baik karena peningkatan umum dalam proses degradasi yang tidak dikompensasi oleh proses sintetis, maupun karena peningkatan degradasi dengan peningkatan simultan dalam intensitas sintesis molekul ECM yang sama; dalam kasus terakhir, konsentrasi molekul ECM tidak berubah. Dengan demikian, perlu dicari penanda khusus untuk degradasi dan sintesis. Contoh yang pertama adalah fragmen aggrekan, dan yang terakhir adalah C-propeptida kolagen 11.

Bahkan jika penanda biologis dikaitkan dengan aspek metabolisme tertentu, perlu untuk mempertimbangkan fitur-fitur khusus dari proses ini. Misalnya, fragmen yang diidentifikasi dapat terbentuk sebagai hasil degradasi molekul yang disintesis secara de novo yang belum terintegrasi ke dalam ECM fungsional, molekul yang baru saja terintegrasi ke dalam ECM, dan akhirnya molekul ECM permanen yang merupakan bagian fungsional penting dari matriks dewasa. Masalah lain adalah definisi zona matriks spesifik (matriks periseluler, teritorial, dan interteritorial) yang berfungsi sebagai sumber penanda biologis yang terdeteksi dalam cairan sinovial, darah, atau urin. Studi in vitro menunjukkan bahwa intensitas metabolisme di zona individu ECM tulang rawan artikular mungkin berbeda. Studi epitop tertentu yang terkait dengan sulfasi kondroitin sulfat dapat membantu mengidentifikasi populasi molekul agrekan yang disintesis secara de novo.

Dapat diasumsikan bahwa munculnya fragmen molekul yang biasanya terdapat dalam matriks ekstraseluler tulang rawan dalam cairan sinovial dikaitkan dengan metabolisme matriks tulang rawan. Akan tetapi, hal ini tidak selalu terjadi, karena bergantung pada sejumlah faktor, khususnya pada seberapa besar konsentrasi molekul tertentu dalam tulang rawan artikular melebihi konsentrasi dalam jaringan sendi lainnya dan seberapa besar intensitas metabolismenya dalam tulang rawan melebihi konsentrasi dalam jaringan sendi lainnya. Dengan demikian, total massa aggrekan dalam tulang rawan artikular secara signifikan melebihi, misalnya, dalam meniskus sendi lutut, sedangkan total massa COMB dalam meniskus secara praktis tidak berbeda dengan massa dalam tulang rawan artikular. Baik kondrosit maupun sinovosit menghasilkan stromelysin-1, tetapi jumlah total sel dalam membran sinovial melebihi jumlah dalam tulang rawan, sehingga sebagian besar stromelysin-1 yang ditemukan dalam cairan sinovial kemungkinan besar berasal dari sinovial. Dengan demikian, identifikasi sumber spesifik penanda biologis sangat sulit dan seringkali tidak mungkin.

Ketika mempelajari penanda biologis dalam serum darah dan urin, muncul masalah dalam menentukan kemungkinan sumber ekstra-artikularnya. Selain itu, jika terjadi kerusakan monoartikular, penanda biologis yang disekresikan oleh sendi yang terkena dapat bercampur dengan penanda yang disekresikan oleh sendi yang utuh, termasuk sendi kontralateral. Tulang rawan artikular terdiri dari kurang dari 10% dari total massa tulang rawan hialin dalam tubuh. Dengan demikian, penentuan penanda biologis dalam darah dan urin dapat dibenarkan pada penyakit poliartikular, atau sistemik (dalam kaitannya dengan osteoartrosis - pada osteoartrosis umum).

Persyaratan untuk penanda biologis bergantung pada apakah penanda tersebut digunakan sebagai uji diagnostik, prognostik, atau evaluatif. Misalnya, uji diagnostik menentukan perbedaan antara individu sehat dan pasien osteoartritis, yang dinyatakan dalam bentuk sensitivitas dan spesifisitas uji. Uji prognostik mengidentifikasi individu dalam kelompok yang paling mungkin mengalami perkembangan penyakit dengan cepat. Terakhir, uji evaluatif didasarkan pada kemampuan penanda untuk memantau perubahan dari waktu ke waktu pada pasien individu. Selain itu, penanda biologis dapat digunakan untuk menentukan sensitivitas pasien terhadap obat tertentu.

Awalnya, diasumsikan bahwa penanda biologis dapat berfungsi sebagai uji diagnostik yang akan membantu membedakan sendi yang terkena osteoartrosis dari sendi yang utuh, serta melakukan diagnostik diferensial dengan penyakit sendi lainnya. Dengan demikian, penentuan konsentrasi keratan sulfat dalam serum darah dianggap sebagai uji diagnostik untuk osteoartrosis umum. Namun, penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa penanda biologis ini hanya dapat mencerminkan degradasi proteoglikan tulang rawan dalam beberapa situasi. Ternyata konsentrasi penanda biologis dalam serum darah bergantung pada usia dan jenis kelamin orang yang diperiksa.

Penanda biologis potensial metabolisme jaringan sendi dalam cairan sinovial dan serum darah pasien osteoartritis

Penanda biologis	Proses	Dalam cairan sinovial (tautan)	Dalam serum darah (tautan)
1. Tulang rawan
Bahasa Aggreka
Fragmen protein inti	Degradasi Aggrekan	Lohmander LS dan kawan-kawan, 1989; 1993	Thonar EJMA dkk., 1985; Campion GV dkk., 1989; MehrabanF. dkk., 1991; Spector TD dkk., 1992; Lohmander LS., Thonar EJ-MA, 1994; Poole AR dkk., 1994) t (Poole AR dkk., 1994)
Epitop protein inti (neoepitop spesifik zona pembelahan)	Degradasi Aggrekan	Sandy JD dkk., 1992; LohmanderLS. dkk., 1993; LarkM.W. dkk., 1997
Epitop sulfat keratonik	Degradasi Aggrekan	Campion GV dkk., 1989; Belcher C dkk., 1997
Epitop kondroitin sulfat (846, ЗВЗ, 7D4 dan DR.)	Sintesis/degradasi agrekan	Poole AR dkk., 1994; HazellPK. dkk., 1995; Slater RR Jr dkk., 1995; Plaas AHK dkk., 1997; 1998; Lohmander LS. dkk., 1998
Rasio kondroitin-6 dan kondroitin-4 sulfat	Sintesis/degradasi agrekan	Shinme iM. dkk. 1993
Proteoglikan kecil	Degradasi proteoglikan kecil	Witsch-PrehmP. dkk., 1992
Protein matriks tulang rawan
HOMP	Degradasi HOMP	Saxne T., Heinegerd D., 1992"; LohmanderLS. dkk., 1994; Petersson IF dkk., 1997	Sharif M. dan kawan-kawan, 1995
Kolagen tulang rawan
C-propeptida kolagen tipe II	Sintesis Kolagen II	ShinmeiM. dkk., 1993; YoshiharaY. dkk., 1995; LohmanderLS. dkk., 1996
Fragmen rantai alfa kolagen tipe II	Degradasi kolagen II	Hollander AP dkk., 1994; Billinghurst RC dkk., 1997; AtleyLM. dkk., 1998
MMP dan inhibitornya	Sintesis dan sekresi	Dari sinovium atau tulang rawan artikular?
II. Meniskus
HOMP	Degradasi HOMP	Dari tulang rawan artikular, meniskus atau sinovium?
Proteoglikan kecil	Degradasi proteoglikan kecil
III. Membran sinovial
Asam hialuronat	Sintesis asam hialuronat		Goldberg RL dkk., 1991; Hedin P.-J. dkk., 1991; Sharif M. dkk., 1995
MMP dan inhibitornya
Stromelisin (MMP-3)	Sintesis dan sekresi MMP-3	LohmanerLS dkk., 1993	ZuckerS. dkk., 1994; YoshiharaY. dkk., 1995
Kolagenase interstisial (MMP-1)	Sintesis dan sekresi MMP-1	Clark IM dkk., 1993; Lohmander LS. dkk., 1993	Manicourt DH dkk., 1994
WAKTU	Sintesis dan sekresi TIMP	Lohmander LS. dkk., 1993; Manicourt DH dkk., 1994	Yoshihara Y. dkk., 1995
N-propeptida kolagen tipe III	Sintesis/degradasi kolagen III	Sharif M. dan kawan-kawan, 1996	Sharif M. dan kawan-kawan, 1996

Sejumlah penelitian telah menunjukkan perbedaan dalam konsentrasi fragmen aggrecan, HOMP dan MMP serta inhibitornya dalam cairan sendi lutut relawan sehat, pasien dengan artritis reumatoid, artritis reaktif, atau osteoartrosis. Meskipun penulis menunjukkan perbedaan signifikan dalam konsentrasi rata-rata penanda biologis, interpretasi data sulit dilakukan, karena analisis komparatif bersifat profil dan retrospektif. Sifat prognostik dari uji ini perlu dikonfirmasi dalam penelitian prospektif.

Penanda biologis dapat digunakan untuk menilai tingkat keparahan penyakit atau stadium proses patologis. Dalam kasus osteoartrosis, tingkat keparahan penyakit dan stadiumnya dinilai dari hasil pemeriksaan sinar-X, artroskopi, serta tingkat keparahan sindrom nyeri, keterbatasan fungsi sendi yang terkena, dan kapasitas fungsional pasien. L. Dahlberg dkk. (1992) dan T. Saxne dan D. Heinegard (1992) mengusulkan penggunaan beberapa penanda molekuler metabolisme tulang rawan artikular untuk karakterisasi tambahan stadium osteoartrosis. Namun, penelitian lebih lanjut dalam arah ini diperlukan untuk memperkenalkan penanda biologis tersebut ke dalam praktik medis.

Ada laporan tentang kemungkinan penggunaan penanda biologis sebagai uji prognostik. Misalnya, ditunjukkan bahwa konsentrasi asam hialuronat (tetapi bukan keratan sulfat) dalam serum pasien dengan osteoartritis lutut pada awal penelitian menunjukkan perkembangan gonarthrosis selama 5 tahun pengamatan. Pada populasi pasien yang sama, ditunjukkan bahwa peningkatan kandungan COMB dalam serum pasien dengan gonarthrosis selama tahun pertama setelah dimulainya penelitian dikaitkan dengan perkembangan radiografi selama 5 tahun pengamatan. Penelitian penanda biologis pada pasien dengan artritis reumatoid telah menunjukkan bahwa konsentrasi COMB, epitop 846, kondroitin sulfat dalam serum dikaitkan dengan perkembangan penyakit yang lebih cepat. Hasil ini, yang diperoleh dalam kelompok pasien kecil, sering kali tidak menunjukkan kekuatan hubungan antara tingkat penanda biologis dan perkembangan penyakit, yaitu, penelitian lebih lanjut, prospektif dan pada kelompok pasien yang lebih besar, diperlukan.

TD Spector dkk. (1997) menemukan sedikit peningkatan CRP serum pada pasien dengan osteoartritis dini dan melaporkan bahwa CRP dapat menjadi prediktor perkembangan osteoartritis. Dalam kasus ini, peningkatan CRP mencerminkan proses kerusakan jaringan sendi dan dapat dikaitkan dengan peningkatan asam hialuronat, yang juga menunjukkan perkembangan penyakit. Ada kemungkinan bahwa membran sinovial bertanggung jawab atas sebagian besar asam hialuronat yang ditentukan dalam serum, yang menunjukkan adanya sinovitis ringan. Peningkatan konsentrasi stromelysin MMP dalam cairan sinovial dan serum pasien dengan osteoartritis dan setelah cedera sendi juga dapat dikaitkan dengan sinovitis ringan.

Terakhir, penanda biologis dapat digunakan sebagai kriteria efikasi dalam uji klinis obat-obatan, serta untuk memantau pengobatan patogenetik. Akan tetapi, ada dua masalah yang saling terkait: kurangnya obat-obatan dengan sifat "pengubah struktur" atau "pengubah penyakit" yang terbukti sebagian besar disebabkan oleh kurangnya penanda biologis yang dapat diandalkan, dan sebaliknya, kurangnya penanda spesifik metabolisme jaringan sendi sebagian besar disebabkan oleh kurangnya studi terkontrol obat-obatan dalam kelompok ini.

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