Маркеры ремоделирования костной ткани в ротовой и зубодесневой жидкостях у детей с терминальной стадией хронической болезни почек

Хроническая болезнь почек (ХБП) – это персистирующее в течение трех или более месяцев поражение органа вследствие действия различных этиологических факторов. Патологоанатомической основой заболевания является процесс замещения нормальных анатомических структур фиброзом, что приводит к дисфункции органа. Диагностика ХБП основана на выявлении снижения расчетной скорости клубочковой фильтрации (рСКФ) и/или альбуминурии и других маркеров повреждения почек [1]. Распространенность ХБП среди мировой популяции составляет более 800 миллионов человек [2]. Смертность от ХБП в мире в 2017 году достигла 1,2 миллиона и прогнозируется ее увеличение [3].

В мировой детской популяции распространенность ХБП достигает 18,5–58,3 случая на 1 миллион детей [4]. В России с 2012 года общая заболеваемость ХБП у детей продолжает расти [3]. Подходы к диагностике ХБП едины для детской и взрослой популяции. Однако в связи с преобладанием у детей не гломерулярной этиологии ХБП альбуминурию выявляют реже, чем у взрослых [5]. Согласно данным Европейского педиатрического реестра, врожденные аномалии почек и мочевыводящих путей и генетические заболевания являются ведущими этиологическими факторами ХБП у детей, обусловливая 40–60 и 20–30% выявленных случаев заболевания соответственно; гломерулонефрит вносит этиологический вклад менее чем в 10% случаев [5].

На терминальной стадии ХБП (тХБП) требуется проведение заместительной почечной терапии в объеме гемодиализа, перитониального диализа или трансплантации почки, что сопровождается ухудшением качества жизни и неблагоприятными исходами [6]. Кроме того, формирование тХБП у детей сопровождается значительными минерально-костными нарушениями (ХБП-МКН) [7–9], возникающими вследствие гиперпаратиреоза и нарушения фосфорно-кальциевого обмена [10][11]. У детей при ХБП-МКН наблюдаются снижение роста костей [12], высокая склонность к переломам [13][14], а также множественные структурные изменения костной ткани, включающие в себя потерю объемов кортикальной пластинки, деминерализацию, разрежение костных трабекул, что связано с повышенной активностью остеокластов [13].

Маркерами костного метаболизма при ХБП-МКН являются: дезоксипиридинолин (ДПИД) и остеокальцин (ОК) [15]. ДПИД – соединение, которое образуется при разрушении коллагена в кости, выделяется в кровоток, а затем выводится с мочой, – отражает активность остеокластов; повышение его концентрации напрямую коррелирует с тяжестью нарушений функции почек в экспериментальном исследовании на крысах [16]. ОК – витамин К-зависимый белок, синтезируемый остеобластами, – отражает нарушение минерализации костной ткани при ХБП-ассоциированном гиперпаратиреозе [17][18].

Пациенты с ХБП склонны к различным изменениям костной ткани челюстно-лицевой области: снижению плотности кортикальной пластинки и увеличению пористости костной ткани челюстей [19], укорочению ветвей нижней челюсти, увеличению гониального угла и снижению задней высоты лица [8][20][21], изменению структур и функции височно-нижнечелюстного сустава [22][23], а также значительному замедлению процесса прорезывания зубов практически без изменения последовательности их прорезывания [22]. Вышеуказанные изменения требуют персонализированного подхода на этапах ортодонтического лечения у пациентов с ХБП и объективных маркеров для принятия врачебного решения.

До настоящего времени остаются открытыми вопросы относительно выбора оптимальных сроков начала ортодонтического лечения у детей с ХБП, особенностей выбора типа конструкций и мониторирования процесса костного ремоделирования на фоне проводимого лечения. Поиск биомаркеров, отражающих специфические изменения в костной ткани, в том числе в челюстно-лицевой области у пациентов с данной патологией, остается востребованным.

Цель исследования: изучить маркеры ремоделирования костной ткани в биологических жидкостях (моче, сыворотке крови, ротовой жидкости (РЖ) и зубодесневой жидкости (ЗДЖ)) на этапе планирования ортодонтической стратегии у детей с ХБП.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Проведено пилотное одномоментное многоцентровое исследование пациентов с ХБП. Нормативной базой для его выполнения был Федеральный закон от 21 ноября 2011 г. № 323-ФЗ «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации» (Собрание законодательства Российской Федерации, 2011, № 48, ст. 6724)¹. Необходимое число пациентов в подгруппах было определено на этапе планирования эксперимента. Размер выборки был достаточен с учетом мощности 80%.

Набор пациентов

Исследование проведено в период с 1 марта по 30 июня 2024 года на базе следующих клинических центров: Института стоматологии им. Е.В. Боровского Сеченовского Университета; хирургического отделения № 1 НМИЦ трансплантологии и искусственных органов им. академика В.И. Шумакова Минздрава России. Осуществлялся сплошной набор пациентов из обратившихся в вышеперечисленные лечебные учреждения.

Критерии включения:

• возраст от 7 до 17 лет;
• установленный диагноз ХБП (коды по МКБ-10²:
  N18 Хроническая болезнь почек; T86.1 Дисфункция трансплантата почки);
• наличие зубочелюстных аномалий, включая аномалии прикуса;
• наличие письменного информированного добровольного согласия родителей / законных представителей на участие ребенка в исследовании.

Критерии невключения:

• активное/текущее ортодонтическое лечение (n= 5);
• наличие сопутствующих острых/хронических заболеваний, влияющих на костный метаболизм:

– эндокринные и метаболические заболевания (n = 10),

– аутоиммунные заболевания (n = 2),

– генетические заболевания (n = 4),

– онкологические заболевания (n = 1),

– заболевания желудочно-кишечного тракта (n = 3);

– хронические заболевания печени (n = 7),

– лекарственно-индуцированные нарушения костного метаболизма (n = 5).

Всего для участия в исследовании оценены 65 детей и подростков. Критерии невключения выявлены у 37 пациентов (рис.). В исследование включены 28 детей с ХБП, которые были разделены на две группы: 1 группа – 14 пациентов с тХБП с рСКФ по формуле CKiD U25 с постоянным коэффициентом креатинина ≤25 мл/мин/1,73 м²; 2 группа – 14 пациентов с дисфункцией трансплантата почки (ДТП) с рСКФ по формуле CKiD U25 с постоянным коэффициентом креатинина >25 мл/мин/1,73 м².

В группу сравнения вошли 20 практически здоровых детей и подростков с отсутствием общесоматической патологии, подобранных по полу и возрасту аналогично группе детей с ХБП, проходивших стоматологическое обследование на кафедре детской, профилактической стоматологии и ортодонтии Института стоматологии имени Е.В. Боровского в сроки исследования.

Определение биомаркеров костного метаболизма

Материалом исследования служили биологические жидкости пациентов, взятые однократно утром натощак до проведения диагностических и лечебных процедур: кровь из кубитальной вены или вен тыла кисти в объеме 5 мл, стабилизированная гепарином (25 МЕ/мл), моча в объеме 50 мл, ротовая жидкость в объеме не менее 5 мл.

Проводили биохимический анализ крови фотоколориметрическими методами для определения уровня общего (Ca) и ионизированного (Ca²⁺) кальция, фосфора (P). Расчет общего кальция плазмы крови с поправкой на альбумин производили по формуле: измеренный уровень кальция плазмы (ммоль/л) + 0,02×(40 – измеренный уровень альбумина плазмы (г/л)).

Концентрация ДПИД в моче измерялась методом твердофазного хемилюминесцентного иммуноанализа.

Уровень OК определяли в сыворотке крови, ЗДЖ и РЖ с помощью коммерческих наборов «Osteocalcin ELISA» для твердофазного иммуноферментного анализа («BioVendor», США).

Для определения pH РЖ использовался портативный измеритель кислотно-щелочного баланса Milwaukee PH56 (Milwaukee Instruments, США).

Кроме того, по данным конусно-лучевой компьютерной томограммы оценивали рентгенологическую плотность костной ткани, выраженную в единицах Хаунсфилда (Hounsfield units, HU) по классификации С. Mish [24], на основании математической реконструкции коэффициентов ослабления рентгеновского излучения, присвоенных каждому пикселю. Рентгенологическая оценка проводилась в четырех отделах: передний и задний отдел верхней челюсти; передний и задний отдел нижней челюсти.

Статистический анализ

Исследуемые признаки групп пациентов были протестированы на нормальность распределения с помощью теста Шапиро – Уилка и на гомогенность дисперсий с помощью теста Левена. Переменные, соответствующие нормальному распределению и имеющие гомогенные дисперсии, представлены в виде средних значений и стандартного отклонения, средние значения сравнивали с использованием однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA). Остальные переменные представлены в виде медианы и интерквартильного размаха (25-й; 75-й процентили), для их сравнения применен метод Краскела – Уоллиса. Качественные признаки представлены в виде доли. Для post-hoc анализа применяли тест Тьюки. Результаты статистического анализа считали значимыми при уровне р < 0,05. Результаты экспериментов обрабатывались с помощью программы Prism 8.0.1 (GraphPad Software, США) и языка R 4.4.2 в программной среде R-Studio.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В исследование включены пациенты без выраженных клинических проявлений ХБП-МКН и установленного диагноза «остеопороз». Основные характеристики исследуемых групп представлены в таблице 1.

Исследуемые группы были сопоставимы по возрасту, среднее значение которого составило 12,7 ± 2,9 года. Доля девочек в группе ДТП была ниже, чем в группе тХПН и контрольной группе, однако различия были статистически незначимы (табл. 1).

В группе пациентов с тХБП концентрации креатинина в сыворотке крови была значительно выше, а рСКФ ниже по сравнению с группой пациентов с ДТП и группой контроля. Пациенты группы тХБП получали лечение гемодиализом или перитонеальным диализом в среднем в течение от 6 месяцев до 3 лет.

Уровни общего и ионизированного кальция в крови не различались между исследуемыми группами (табл. 1). Уровень фосфора в крови был значительно выше в группе тХБП по сравнению с группой ДТП и группой контроля. В то же время статистически значимых различий в уровне фосфора между группой ДТП и контрольной группой выявлено не было (табл. 1).

Обобщенные результаты исследуемых маркеров в группах представлены в таблице 2.

Концентрация ДПИД в моче была выше в группах пациентов с ХБП по сравнению с контрольной группой (табл. 2). Однако статистически значимых отличий между концентрацией ДПИД в моче пациентов групп тХБП и ДТП не выявлено.

Концентрация OК в сыворотке крови была повышена в группе пациентов с тХБП по сравнению с контрольной группой (p < 0,05) и не отличалась от пациентов группы ДТП. Содержание ОК в ЗДЖ было выше в контрольной группе по сравнению с пациентами групп тХБП (p < 0,001) и ДТП (p < 0,001). При этом уровень ОК в РЖ был сопоставим во всех исследуемых группах (табл. 2).

У детей как с тХБП, так и с ДТП уровень pH РЖ был статистически значимо выше по сравнению с контрольной группой (табл. 2). При этом различия между группами ДТП и тХБП отсутствовали, что указывает на схожий уровень кислотности РЖ в этих двух группах.

При оценке рентгенологической плотности костной ткани установлено, что в заднем отделе верхней челюсти индекс Хаунсфилда был статистически значимо выше в группе ДТП по сравнению с группой тХБП (p < 0,01) и не отличался от значения в контрольной группе. В переднем отделе верхней челюсти значения индекса Хаунсфилда в контрольной группе были выше, чем в группе тХБП и в группе ДТП. Аналогичная закономерность обнаружена для переднего и заднего отделов нижней челюсти, где значение индекса Хаунсфилда у детей в контрольной группе были статистически значимо выше, чем у пациентов с тХБП и ДТП (табл. 2).

ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты нашего исследования продемонстрировали изменения маркеров костного ремоделирования и плотности костной ткани по данным конусно-лучевой компьютерной томографии, наиболее выраженные в группе детей с тХБП. Выявлено повышение содержания ДПИД в моче, снижение уровня ОК в сыворотке крови и ЗДЖ, снижение индекса Хаунсфилда как в передних, так и в задних отделах верхней и нижней челюсти. У пациентов группы с ДТП отмечались аналогичные изменения, однако концентрация ОК была снижена только в ЗДЖ. При сравнении плотности костной ткани по данным конусно-лучевой компьютерной томографии достоверных отличий между группами тХБП и ДТП установлено не было за исключением индекса Хаунсфилда в заднем отделе верхней челюсти.

Значимая роль в регуляции кальций-фосфорного обмена отводится почкам, которые обеспечивают практически полную канальциевую реабсорбцию этих ионов. При развитии ХБП данный гомеостаз нарушается. Так, в проведенном нами исследовании у пациентов тХБП при снижении рСКФ уровень фосфора в крови увеличивался. Контроль уровня P у пациентов с ХБП-МКН важен для поддержания костного гомеостаза, и наши результаты согласуются с исследованием А. Rastogi et al. [25]. У группы с ДТП уровень Р был приближен к значениям группы сравнения, что обратно коррелирует с более высоким значением рСКФ, это связано с улучшением фильтрационной функции почек после трансплантации, однако ввиду развития ДТП уровень фосфора оставался высоким. Эти тенденции соответствуют имеющимся в литературе данным о влиянии минерального метаболизма на костное ремоделирование у пациентов после трансплантации почки [26][27].

В это же время результаты нашего исследования показали, что концентрация кальция статистически не различается между группами, что свидетельствует о стабильности медианного значения этого показателя независимо от состояния почечной функции и трансплантата. Однако, учитывая особенности распределения данных, показатели в группе тХБП все же имеют больший разброс и менее однородны. Выраженных нарушений кальциевого обмена в исследуемой выборке пациентов не было выявлено. Вышеуказанные данные совпадают с работами J. Liu et al. и В. Hasanzamani et al. [28][29]. Необходимо отметить, что уровни паратгормона и костной фракции щелочной фосфатазы не были учтены.

На основании проведенного анализа было установлено, что уровень ДПИД в моче является высокочувствительным маркером нарушения костного обмена у пациентов с тХБП и ДТП. Так, нами выявлены четкие и значимые различия этого маркера между исследуемыми группами. Увеличение уровня ДПИД в группах детей с ХБП по сравнению с группой сравнения может свидетельствовать о высокой активности остеокластов, активации процессов резорбции костной ткани. Выявленные изменения ДПИД зарегистрированы одновременно со снижением индекса Хаунсфилда во всех точках верхней и нижней челюсти, что свидетельствует о распаде костного коллагена преимущественно I типа, выведении конечных продуктов костного метаболизма с мочой и подтверждает сохраняющиеся изменения костного обмена у детей с ХБП. Однако анализ литературных данных не подтвердил, что уровень ДПИД в моче может отражать состояние костного метаболизма у пациентов с ХБП-МКН [30]. В то же время оценка уровня ДПИД является одним из ведущих биохимических маркеров костного ремоделирования и используется в ранней диагностике остеопороза [31]. Таким образом, определение уровня ДПИД в моче пациентов с ХБП может быть перспективным для оценки активности остеокластов и процессов резорбции костной ткани и требует дальнейшего изучения на более крупной выборке пациентов с ХБП.

Результаты представленного исследования убедительно свидетельствуют, что ОК также является информативным маркером активности остеобластов у детей с тХБП и ДТП, а лучшая биологическая среда для его определения – ЗДЖ, поскольку именно в ней зарегистрированы наиболее значимые изменения, даже несмотря на ограниченную выборку. Установлено снижение уровня ОК в ЗДЖ в группах с тХБП и ДТП по сравнению с контрольной группой, что указывает на нарушение костного метаболизма. Повышение концентрации ОК в сыворотке крови выявлено только в группе пациентов с тХБП, что, вероятно, связано с ограниченной выборкой. Содержание ОК в РЖ статистически значимо не отличалось между пациентами трех групп, что, возможно, связано с высокой протеазной активностью данной биологической жидкости [32]. Исследования, оценивающие ОК в ЗДЖ у пациентов с ХБП, к настоящему времени не опубликованы. Однако в работе N. Fadli и соавт. имеются данные об использовании ЗДЖ для оценки ОК и провоспалительных маркеров [33]. Интерес к использованию ЗДЖ в качестве среды для детекции различных маркеров у пациентов с системными заболеваниями, в том числе ХБП, растет в связи с достаточной информативностью и малоинвазивностью.

Повышение pH РЖ и тенденция к щелочной среде РЖ у пациентов с тХБП могут быть связаны с нарушением общего метаболизма, в том числе с изменением кислотно-основного баланса, характерных для тХБП [34].

Кроме того, полученные данные свидетельствуют о выраженных нарушениях костной структуры у детей с тХБП и ДТП, что проявляется в значительном снижении индекса Хаунсфилда по сравнению с группой контроля, особенно в передних и задних отделах нижней челюсти. Эти изменения согласуются с ранее проведенными исследованиями [23], подтверждая нарушения костного обмена и снижение минерализации кости у пациентов с почечной дисфункцией.

Ограничения исследования и направления для дальнейших исследований

Интерпретация результатов исследования имеет ряд ограничений вследствие дизайна пилотного исследования: малый размер выборочной совокупности, одна точка наблюдения. При оценке ХБП-МКН не учитывались уровни паратгормона и костной фракции щелочной фосфатазы. Возможно, по причине недостаточной мощности исследования отсутствовали статистически значимые различия показателей общего кальция в сыворотке крови с поправкой на альбумин, а также ОК в ротовой жидкости. Для получения выводов по данным маркерам необходимо проведение продольных исследований на объемных выборках с применением вероятностного отбора единиц наблюдения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящем исследовании было продемонстрировано, что информативными маркерами костного метаболизма у детей с тХБП на представленной выборке были ДПИД в моче и ОК в ЗДЖ. Изменения содержания ДПИД в моче и ОК в ЗДЖ ассоциированы со степенью снижения рСКФ и минеральной плотностью кости по данным конусно-лучевой компьютерной томографии. Установленные сдвиги маркеров костного метаболизма подтверждают необходимость в разработке стратегии персонифицированного и мультидисциплинарного подхода к ортодонтическом лечению данной когорты пациентов. Кроме того, выявлено, что ЗДЖ является информативной биологической средой для детекции ОК как маркера ХБП-МКН у детей с тХБП и ДТП и перспективна для оценки нарушений костного метаболизма в челюстно-лицевой области.