1. Введение

Посттравматический остеоартрит (ПТОА) представляет собой прогрессирующее дегенеративно-воспалительное заболевание суставов, пусковым моментом формирования которого является механическая травма [1]. В основе патогенеза данного заболевания лежит не только факт прямого разрушения тканей посредством травматического повреждения [2], [3], но и запуск сложного каскада патогенетических реакций, среди которых центральную роль занимают процессы свободнорадикального окисления [4], [5]. Избыточная генерация активных форм кислорода (АФК) становится ключевым звеном, способствующим переходу острой травмы в хроническое воспаление, что влечет за собой апоптоз хондроцитов и формирование необратимой деградации суставного хряща [6], [7].

В процессе механического разрушения и гибели хондроцитов, синовиоцитов и клеток субхондральной кости происходит выброс большого количества супероксид-анионов в цитоплазму клеток, источником которых являются митохондрии [8], [9]. Одновременная продукция супероксидов НАДФН-оксидазой синовиальных макрофагов и нейтрофилов ведет к формированию «респираторного взрыва» [10], [11]. Данные процессы свободнорадикального окисления оказывают влияние на все компоненты суставного матрикса. В большом количестве синтезируются матриксные металлопротеиназы (ММП-1, ММП-3, ММП-13), агреканазы (ADAMTS-4/5), дополнительно оказывающие повреждающее действие на соединительнотканный матрикс сустава. Свободные радикалы способствуют синтезу большого количества провоспалительных цитокинов (TNF, IL-1, IL-6), которые, в свою очередь, вновь стимулируют продукцию АФК, замыкая порочный круг окислительного стресса и воспаления [12], [13], [14].

Таким образом, свободнорадикальное окисление является фундаментальным патогенетическим механизмом ПТОА, диктующим необходимость как можно более ранней антиоксидантной и противовоспалительной коррекции после травматического повреждения сустава. Понимание роли свободнорадикального окисления дает возможность разработки новых терапевтических подходов к лечению посттравматического остеоартрита, необходимостью внедрения препаратов, обладающих антиоксидантной активностью.

2. Методы и принципы исследования

Экспериментальное исследование выполнено на 60 белых беспородных крысах обоего пола массой 190–220 г в осенне-зимний период.

Животные содержались в экспериментальных условиях при естественном освещении на базе учебного вивария ФГБОУ ВО «НИ МГУ им. Н.П. Огарёва» в соответствии с требованиями Европейской конвенции по защите позвоночных животных (приказ МЗ РФ № 199н от 01.04.2016 г.), а также основными правилами, изложенными в руководстве ARRIVE (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments). Проведенное исследование соответствует стандартам Хельсинкской декларации, одобрено локальным этическим комитетом Медицинского института Национального исследовательского Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарёва (ул. Большевистская, д 68, г. Саранск, Россия), протокол No 112 от 27.12.2022 г.

Критерии включения животных в эксперимент: белые беспородные крысы обоего пола без анатомических дефектов и видимых патологий.

Критерии невключения: больные животные, имеющие анатомические дефекты и видимую патологию.

Критерии исключения: гибель животного во время эксперимента, гнойно-воспалительные заболевания, развившиеся в области оперативного вмешательства.

Исследование относится к категории рандомизированных. Рандомизация особей осуществлялась с использованием метода «конвертов».

Животные были разделены на 5 серий. Первую серию составили здоровые особи (n=15). В контрольной (10 особей) и подопытных сериях (30 особей) производилось моделирование травматического повреждения коленного сустава под комбинированной анестезией с использованием Золетила 100 (Тилетамин 0,25 + Золазепам 0,25) в дозе 0,05 мг/кг и ксилазина гидрохлорида в дозе 1 мг/кг внутримышечно. В трех экспериментальных сериях (10 особей в каждой серии) осуществлялось введение препаратов сравнения и нового производного 3-гидроксипиридина.

В качестве препаратов сравнения были выбраны фармакологические средства ибупрофен и 2-этил-6-метил-3-гидроксипиридина сукцинат («Мексидол», Фармасофт).

Новое производное 3-гидроксипиридина представляет собой комбинированное соединение 2-этил-6-метил-3-гидроксипиридиния-4-изобутилфенилпропаноат (лабораторное название ЛХТ-1-20), синтезировано в отделе химии и технологии синтетических лекарственных средств и аналитического контроля АО «Всесоюзный научный центр по безопасности биологически активных веществ» (патент РФ на изобретение №2814495).

Моделирование посттравматического остеоартрита осуществлялось механическим способом по методике, предложенной Г.М. Дубровиным [15]. После обработки операционного поля растворами антисептиков (0,25% р-р хлоргексидина) предварительно обточенную под 900 иглу Дюфо вводили в полость сустава с ориентиром ее на медиальной мыщелок коленного сустава до возникновения упора в субхондральную кость. Толщина хрящевого матрикса контролировалась мандреном, после чего игла извлекалась, и проводилось послойное ушивание тканей. Длительность моделирования травмы коленного сустава составила 28 суток.

В контрольной серии производилось введение физиологического раствора. В третьей серии (n=10) осуществлялось введение ибупрофена в дозе 6,35 мг/кг, в четвертой (n=10) — 2-этил-6-метил-3-гидроксипиридина сукцината в дозе 45,58 мг/кг, в пятой (n=10) нового производного 3-гидроксипиридина (ЛХТ-1-20) в дозе 11,65 мг/кг. Все соединения вводились внутрижелудочно с кратностью 1 раз в сутки на протяжении 15 суток.

Исследование интенсивности свободнорадикальных процессов проводилось в плазме крови исследуемых животных с предварительным ее забором из подъязычной вены.

Выраженность свободнорадикальных процессов оценивалась по показателям максимальной интенсивности свечения (I max) и светосуммы хемилюминесценции (S) с использованием метода биохемилюминесценции (БХЛ), реализуемый посредством применения биохимического анализатора «Флюорат 02-АБЛФ-Т» (ООО «Люмэкс», Санкт-Петербург).

Для подтверждения однородности экспериментальных групп по массе и возрасту применялся критерий Краскела-Уоллиса, согласно которому медианы возраста и массы тела крыс в подгруппах статистически не различались (p = 0,749 и 0,713). Характер распределения признаков анализировали с помощью критерия Шапиро–Уилка. После подтверждения нормальности данных рассчитывались описательные статистики (M и sd), результаты представлялись в виде M±sd. Межгрупповые различия оценивались методом ANOVA с пост-хок анализом по Тьюки, а значимыми считались результаты при p<0,001. Статистический анализ произведён программным комплексом SPSS Statistics 20.0 (IBM, США).

3. Основные результаты и обсуждение

В контрольной серии без лечения при оценке активности процессов свободнорадикального окисления хемилюминесцентным методом было выявлено превышение I max на 113,1% (p<0,001), S на 83,1% (p<0,001) относительно показателей здоровых особей. Данные изменения свидетельствуют о высокой интенсивности генерации свободных радикалов при посттравматическом остеоартрите, что указывает на необходимость фармакологической коррекции развившихся патологических процессов (табл.1).

В третьей серии экспериментального исследования при внутрижелудочном введении ибупрофена отмечалось уменьшение интенсивности свободнорадикального повреждения. Так, уровень I max был ниже на 12% (p1<0,001) показатель S на 17% (p1<0,001) в сравнении с контрольной серией. Однако их уровень все также оставался повышенным в относительно показателей здоровых особей: I max превышал аналогичные значения в 1,9 раза (p<0,001) показатель S в 1,5 раза (p<0,001). Сохранение высоких показателей максимальной интенсивности свечения и светосуммы хемилюминесценции могут свидетельствовать о недостаточной антиоксидантной активности ибупрофена и отсутствии значимого корригирующего влияния на процессы свободнорадикального окисления.

При оценке показателей хемилюминесцентного исследования в серии внутрижелудочного введения 2-этил-6-метил-3-гидроксипиридина сукцината определялось снижение исследуемых показателей относительно контрольной серии без лечения: уровень I max был ниже на 30,1% (p1<0,001) показатель S на 18,8% (p1<0,001). Несмотря на их более значимое уменьшение, чем при применении ибупрофена, их уровни все также превышали интактные значения: I max — в 1,3 раза (p<0,001) показатель S в 1,2 раза (p<0,001). Однако, несмотря на определяемую положительную динамику, должного уменьшения интенсивности свободнорадикальных механизмов не происходило.

Внутрижелудочное введение нового производного 3-гидроксипиридина приводило к более значимому снижению интенсивности свободнорадикальных механизмов повреждения, что подтверждалось уменьшением показателей при проведении биохемилюминесцентного исследования. В пятой серии показатели биохемилюминесценции I max и S снизились на 40,7% (p1<0,001) и 43% (p1<0,001) соответственно относительно аналогичных значений контрольной группы. В сравнении с показателями здоровых особей максимальная интенсивность свечения была выше на 27% (p<0,001), величина S достоверно не отличалась от референсных значений (p=0,007).

При проведении сравнительного анализа показателей серии применения нового производного 3-гидроксипиридина с серией применения ибупрофена определялось более выраженное корригирующее воздействие на процессы свободнорадикального повреждения. В сравнении с третьей серией максимальная интенсивность свечения при применении ЛХТ-1-20 была ниже на 33% (p2<0,001), величина S на 32% (p2<0,001).

При сравнительной оценке показателей биохемилюминесценции пятой серии с серией внутрижелудочного введения 2-этил-6-метил-3-гидроксипиридина сукцината отмечалось более значимое корригирующее влияние применения нового соединения: интенсивность Imax была ниже на 3% (p3<0,001), S на 12% (p3<0,001).

Данные изменения, полученные при сравнительной оценке исследуемых показателей серии применения нового соединения с сериями ибупрофена и мексидола, обусловлены потенциированием основных лечебных эффектов препарата. Наличие противовоспаительной активности ведет в стабилизации лизосомальных мембран, антиоксидантное действие проявлялось угнетением процессов свободнорадикального повреждения.

4. Заключение

Таким образом, при проведении экспериментального исследования определялось значительное повышение маркеров Imax и S биохемилюминисценции, указывая на значимую роль процессов свободнорадикального окисления в патогенезе посттравматического остеоартрита. Образующиеся свободные радикалы являются пусковым звеном каскада воспалительных и деструктивных реакций в суставных тканях, приводя к необратимым дегенеративным изменениям. Нестероидные противовоспалительные средства (НПВС) занимают центральное место в лечении ПТОА, однако имеющийся противовоспалительный эффект оказывает недостаточное корригирующее влияние на механизмы свободнорадикального повреждения, что подтверждается данными проведенного биохемилюминесцентного исследования. Полученные изменения диктуют необходимость применения препаратов, обладающих антиоксидантной активностью.

Применение нового комбинированного соединения ЛХТ-1-20 способствовало значительному уменьшению процессов свободнорадикального окисления, что подтвреждалось данными биохемилюминесценции, приближая исследуемые показатели к аналогичным значениям серии интактных животных.

Таким образом, новое поликомпонентное соединение обладает выраженными антиоксидантными свойствами. Его применение будет способствовать ограничению повреждающего действия свободных радикалов, ингибируя дальнейшее прогрессирование дегенеративно-деструктивных изменений в соединительнотканном матриксе суставных тканей.

The additional file for this article can be found as follows: