Хирургия позвоночника
4/2007 (c. 8–13)
© О.В. Бердюгина, К.А. Бердюгин, 2007
Иммунологический мониторинг
формирования костного блока
при лечении повреждений
позвоночника
О.В. Бердюгина, К.А. Бердюгин
Уральская государственная медицинская академия, Екатеринбург
Цель исследования. Определение роли иммунологического
мониторинга в оценке состояния пациентов при повреждении
позвоночника.
Материал и методы. Исследование крови проводили
у 111 пациентов при двухэтапном оперативном лечении
повреждений позвоночника. Оценивали результаты общеклинического
исследования крови, фенотипирования
лимфоцитов, определения функционально-метаболической
активности нейтрофилов, уровня циркулирующих
иммунных комплексов, иммуноглобулинов, концентрации
цитокинов (ИЛ-1α, ИЛ1-β, ИЛ-1ra, ИЛ-8,
ФНО-α), острофазовых протеинов до операции и в разные
сроки после операции.
Результаты. Особенности динамики иммунологических
показателей при оперативном лечении повреждений позвоночника
позволили выделить критерии прогнозирования
замедленной консолидации иформирования незавершенного
костного блока в позвоночно-двигательном
сегменте при остеосинтезе повреждений позвоночника
аппаратом внешней фиксации и переднем спондилодезе.
Для каждого из предложенных критериев рассчитаны
норма, диагностическая чувствительность, диагностическая
специфичность и ожидаемая ценность. Их использование
в клинической практике позволяет прогнозировать
осложнения остеогенеза на разных этапах лечения
(до операции, на третьи или десятые сутки после
операции) и дает возможность корректировать тактику
ведения больного.
Заключение. Иммунологический мониторинг в лечении
повреждений позвоночника может быть использован для
прогнозирования осложнений послеоперационного
периода – замедленной консолидации и нарушения формирования
костного блока в позвоночно-двигательном
сегменте.
Ключевые слова: перелом позвоночника, иммунологический
мониторинг, костный блок.
Immunological Monitoring
of Bone Block Formation during
Treatment of Spine Injuries
О.V. Berdyugina, К.А. Berdyugin
Objective. To define the value of immunological monitoring
for assessment of condition of patients with spine injuries.
Material and Methods. Blood analysis was performed in
111 patients who underwent two-stage surgical treatment
for spine injury. The assessment included general clinical
blood test, phenotyping of lymphocytes, functional-metabolic
activity of neutrophils, the level of circulating immune
complexes, immunoglobulins, cytokine concentration (IL1α,
IL1-β, IL-1ra, IL-8, and FNO-α), acute-phase proteins
before operation and at different postoperative terms.
Results. Specific dynamics of immunological parameters
during surgical treatment of spine injuries allowed the development
of criteria for prediction of delayed consolidation and
incomplete fusion in the vertebral motion segment when
treating spine injury with external fixation apparatus and
anterior spinal fusion. A norm, diagnostic sensitivity, diagnostic
specificity, and expected predictive value were calculated
for each of the offered criteria. Their use in clinical
practice helps to predict complications at different stages of
treatment (before operation, at third or at tenth day after
operation) and to correct the tactic of patient care.
Conclusion. Immunological monitoring during treatment of
spine injuries can be used for prediction of postoperative
complications such as delayed consolidation and fusion failure
in motor segment of the spine.
Key Words: spine injury, immunological monitoring, fusion.
Hir. Pozvonoc. 2007;(4):8–13.
8
Повреждения позвоночника
Стр.1
Хирургия позвоночника
4/2007 (c. 8–13)
О.В. Бердюгина, К.А. Бердюгин. Иммунологический мониторинг формирования костного блока...
Введение
Повышение эффективности оперативного
лечения повреждений грудного
и поясничного отделов позвоночника
– одна из наиболее актуальных
проблем современной травматологии
[5]. Бурное развитие современных
методов исследования, таких, как
КТ и МРТ, существенно улучшило диагностику
данного вида повреждений,
позволило на ранних этапах лечебного
процесса всесторонне оценить
тяжесть нанесенной травмы
и прогнозировать возможные исходы
лечения. Имеет также свои преимущества
иммунологический мониторинг,
который ранее использовался
в других областях медицины [6, 10].
Иммунологический мониторинг является
системой сбора, обработки,
хранения и распространения информации,
позволяющей оценивать состояние
пациента в любой момент
времени и обеспечивать прогноз динамики
его развития. Исследователи
показали возможность использования
иммунологических лабораторных
тестов для контроля за результатами
лечения и развитием осложнений
послеоперационного периода
у больных с повреждениями опорнодвигательной
системы [1, 4]. Цель данной
работы – определение роли
иммунологического мониторинга
в оценке состояния больных при неосложненных
повреждениях позвоночника
и обоснование возможности
использования иммунологических
тестов для прогнозирования осложнений
послеоперационного периода.
Материал и методы
Иммунологическое исследование
крови проводили у 111 больных с неосложненными
повреждениями грудного
и поясничного отделов позвоночника.
Основными механизмами
травмы были падение с высоты (50 %)
и автокатастрофа (45 %). Клиническая
картина однородна и представлена
классическими симптомами.
Всем больным производилась
транспедикулярная фиксация поврежденного
позвоночно-двигательного
сегмента аппаратом внешней
фиксации с выполнением в последующем
переднебокового спондилодеза.
Пациенты прооперированы на базе
нейрохирургического отделения
Уральского НИИ травматологии и ортопедии
им. В.Д. Чаклина. Наиболее
частой локализацией перелома
стали L1 (34 пациента) и L2 (28 пациентов).
У всех пациентов переломы
по классификации АО относились
к группе А1-3.
На основании ретроспективного
клинико-рентгенологического анализа,
включая КТ и МРТ, все больные были
разделены на три группы: с нормальной
консолидацией, с замедленной
консолидацией и с незавершенным
формированием костного блока
в позвоночно-двигательном сегменте.
Под нормальной консолидацией, понимается
наличие, по данным рентгенологического,
КТ- и МРТ-исследований,
признаков перестройки аутотрансплантата
в зоне спондилодеза
в срок 4,7–5 мес., в зависимости от того,
на уровне одного или двух сегменТаблица
1
Клиническая характеристика обследованных пациентов (n = 111)
Группа
Количество
пациентов, n (%)
С нормальной консолидацией
С замедленной консолидацией
С незавершенным костным блоком
81 (73,0)
16 (14,4)
14 (12,6)
30,5 ± 1,1
37,3 ± 3,2
30,6 ± 2,7
муж. – 51 (63,0);
жен. – 30 (37,0)
муж. – 12 (75,0);
муж. – 4 (25,0)
муж. – 7 (50,0);
муж. – 7 (50,0)
Возраст, лет
Пол, n (%)
Наличие сопутствующей
патологии, n (%)
49 (60,5)
11 (68,8)
8 (57,1)
тов был произведен спондилодез;
под замедленной консолидацией –
срок, превышающий вышеуказанные
показатели не более чем в два раза [2].
Незавершенное формирование костного
блока характеризовалось отсутствием
перестройки костного аутотрансплантата
и (или) его лизированием.
Клиническая характеристика
обследованных больных представлена
в табл. 1.
Лабораторные исследования проводили
при поступлении больного
в клинику и в динамике после обеих
операций на третьи, десятые сутки,
через один месяц, а после переднего
спондилодеза через 2, 5 и 6 мес. Иммунный
статус оценивали с использованием
стандартного унифицированного
комплекса тестов, рекомендованного
Институтом иммунологии
Минздрава России. Для определения
количества и соотношения основных
популяций лейкоцитов проводили
общий анализ крови с вычислением
основных лейкоцитарных индексов:
ядерного индекса нейтрофилов
(ЯИН), лейкоцитарного индекса интоксикации
(ЛИИ), индекса соотношения
лейкоцитов и СОЭ (ИЛ СОЭ)
и лейкоцитарного индекса аллергизации
(ЛИА). Иммунологический анализ
включал фенотипирование лимфоцитов
с помощью ФИТЦ-меченых
анти-CD3 и CD19-моноклональных
антител методом иммунофлюоресцентной
микроскопии, оценку функционально-метаболической
активности
нейтрофилов по концентрации
лактоферрина (методом иммуноферментного
анализа – ИФА), актив9
Повреждения
позвоночника
Стр.2
Хирургия позвоночника
4/2007 (c. 8–13)
О.В. Бердюгина, К.А. Бердюгин. Иммунологический мониторинг формирования костного блока...
ности катионных белков (КБ) и миелопероксидазы
(МП) цитохимическим
методом, определение уровня
циркулирующих иммунных комплексов
(ЦИК), иммуноглобулинов (Ig)
классов A, M, G методом простой радиальной
иммунодиффузии, концентрации
цитокинов ИЛ-1α, ИЛ-1β, ИЛ1ra,
ИЛ-8, ФНО-α методом ИФА. Дополнительно
оценивали острофазовую
реакцию по изменению концентрации
нескольких белков – С-реактивного
белка (СРБ), фибриногена,
гаптоглобина, церулоплазмина, что
было обусловлено неоднозначностью
их динамики. Статистические методы
исследования, включающие базовые
статистики и теорию Байеса, выполнены
с использованием компьютерной
программы «Statisticа». Для каждого
из выделенных прогностических критериев
установлено пороговое значение,
норма, рассчитаны диагностическая
чувствительность, диагностическая
специфичность, а также ожидаемая
ценность использования.
Результаты и их обсуждение
Особенности иммунологических
реакций у пациентов при нормальной
консолидации повреждений
позвоночника. У больных этой группы
до операции обнаруживались
признаки наличия воспалительной
реакции – увеличение СРБ, активности
МП нейтрофилов, снижение ИЛ
СОЭ и активности КБ. Относительное
количество CD3+ и CD19+ клеток
превышало верхнюю границу нормы
[3], отмечалось увеличение уровня
IgA. Все эти изменения, по всей видимости,
были реакцией на полученную
травму.
В послеоперационном периоде
нейтрофильный лейкоцитоз и реакция
лейкоцитарных индексов (ЛИИ,
ИЛ СОЭ) были выражены, что обусловлено
большой тяжестью повреждения.
Выявлены некоторые признаки
послеоперационной иммунодепрессии:
достоверное снижение числа
лимфоцитов с появлением их активированных
форм до 3 % от общего
числа этой популяции клеток, понижение
уровня IgМ и ЦИК (p < 0,05).
Отмечалась активация фагоцитарных
реакций. Воспалительная реакция,
по данным острофазовых протеинов,
развивалась стереотипным образом.
После спондилодеза лейкоцитарная
реакция была сохранена, но менее
выражена, отмечалось снижение
числа лимфоцитов с изменением соотношения
CD3+ и CD19+ клеток, регистрировалось
угнетение гуморального
звена иммунной системы (снижение
уровня IgМ, IgG, ЦИК), повышалась
функционально-метаболическая
активность нейтрофилов.
Трансформации сопровождались
изменением цитокинового профиля
– более выраженные реакции были
характерны для ФНО-α. Кроме того,
по данным острофазовых белков выявлены
признаки пролонгированной
воспалительной реакции, которая нами
связывалась с бoльшей травматичностью
переднего спондилодеза.
Через два месяца после спондилодеза
отмечалось увеличение относительного
числа моноцитов (p < 0,05)
и встречались их вакуолизированные
формы. Возрастало количество фагоцитов,
при этом снижалась роль
кислородзависимых реакций (МП)
и повышалась кислороднезависимых
(КБ). Как установлено, все изменения
сопровождались повышением уровня
цитокинов ИЛ-1β иФНО-α (p < 0,05).
К концу наблюдения бoльшая часть изученных
параметров нормализовалась.
Особенности иммунологических
реакций у пациентов при замедленной
консолидации повреждений
позвоночника. На основании клинико-рентгенологического
анализа выявлено,
что у больных двух других
групп в разное время развивалось
воспаление мягких тканей в области
стержней аппарата внешней фиксации.
Для избежания возникновения
остеомиелита стержни аппарата, вокруг
которых возникало воспаление,
во всех случаях были удалены. Болевой
синдром, сопровождавший воспаление,
приводил к нарушению гемодинамики
и, следовательно, трофики
окружающих тканей. Воспалительная
реакция местных тканей мог10
Повреждения
позвоночника
ла стать причиной нарушения костеобразования
в виде замедления регенераторных
процессов, за счет вовлечения
в воспаление клеток и гуморальных
факторов, принимающих активное
участие в остеогенезе [8]. Иммунологические
исследования, включенные
в данную работу, были проведены
до наступления воспаления мягких
тканей и костных структур. Итак,
у 16 (14,4 %) человек с повреждениями
позвоночника нагноение в области
стержней аппарата выявлено в среднем
через 19 ± 3 сут после остеосинтеза
аппаратом. Это приводило к замедленной
консолидации костной
ткани в области повреждения, которая
наступала через 5,5 ± 0,5 мес.,
что на 30 % позже, чем при нормальной
консолидации, которая регистрировалась
через 4,2 ± 0,3 мес.
(p < 0,05).
Иммунологические реакции
при замедленной консолидации протекали
следующим образом. До операции
отмечалось снижение количества
моноцитов, фагоцитоз не был активирован.
Уровень IgМ и IgG, в сравнении
с нормальной консолидацией,
был достоверно снижен, а содержание
ЦИК превышало нормальные
значения. Кроме того, отмечалось повышение
концентрации медленно реагирующих
белков острой фазы
(фибриногена, гаптоглобина), что
указывало на наличие подострого
воспалительного процесса.
В послеоперационном периоде
на фоне воспалительной реакции
(нейтрофильный лейкоцитоз, повышение
ИЛ СОЭ) с низким уровнем
быстро реагирующих белков (СРБ)
и высоким уровнем медленно реагирующих
белков (фибриноген, гаптоглобин)
отмечалось чередование участия
двух популяций иммунокомпетентных
клеток (CD3+ и CD19+).
Антителопродукция IgА и IgG была
снижена, IgМ – повышена, уровень
ЦИК сохранялся высоким, цитокиновый
статус был без особенностей.
Особенности иммунологических
реакций у больных с незавершенным
костным блоком в позвоночно-двигательном
сегменте. У больных этой
Стр.3