КЛИНИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРЕПАРАТОВ ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТЫ В ЛЕЧЕНИИ ДЕФОРМИРУЮЩЕГО АРТРОЗА

Авторы

Найманн А.И.(1), Донченко С.В.(2), Якимов Л.А.(1), Блоков М.Ю.(2), Лычагин А.В.(1), Черепанов В.Г.(1), Терехин С.В.(1), Текеев И.А.(1) (1) ГБОУ ВПО Первый МГМУ имени И.М. Сеченова, кафедра травматологии, ортопедии и хирургии катастроф (2) Городская клиническая больница имени С.П.Боткина, Москва

Ключевые слова: гиалуроновая кислота, остеоартроз, ViscoPlus.

Статья представляет собой сравнительный анализ широко применяемых в клинической практике препаратов гиалуроновой кислоты, их эффективности в зависимости от величины молекулярной массы экзогенного гиалуроната. При этом в статье подробно рассматривается механизм действия препаратов этой группы, особое внимание уделяется протезу синовиальной жидкости ViscoPlus.

Описание

В клинической практике травматологов-ортопедов пациенты с деформирующим артрозом различных суставов занимают особое место в силу того, что существующие в наше время методы лечения данного заболевания зачастую не приводят к желаемым результатам.
Несмотря на широкое развитие методов оперативного лечения дефектов суставного хряща, начиная от малоинвазивных артроскопических операций и заканчивая тотальным эндопротезированием суставов, одной из важнейших задач современной медицины является улучшение качества жизни пациентов с этой тяжелой, хронической, постоянно прогрессирующей патологией консервативным путем. В настоящее время для решения данной задачи применяется достаточно широкий спектр медикаментозных средств.
Это препараты хондропротекторного ряда, имеющие в своем составе хондроитинсульфат и/или глюкозаминосульфат, назначаемые и перорально и в виде инъекционных растворов, однако требующие для достижения терапевтического эффекта длительного применения.
Это нестероидные противовоспалительные препараты, время работы которых ограничено несколькими часами, длительное же их применение влечет за собой повреждение слизистой оболочки желудка и нарушение функции почек.
Однако в последние годы одним из основных методов лечения лечения деформирующего артроза суставов в ранних его проявлениях являются препараты гиалуроновой кислоты, одного из важнейших компонентов суставного хряща, которые 1 уменьшают симптомы заболевания уже в течении 1-й недели с начала терапии и сохраняют свой эффект в течении длительного времени.
Современная медицина в настоящий момент обладает достаточно большим спектром препаратов на основе гиалуроновой кислоты, имеющих различия по многим параметрам, таким как концентрация, молекулярный вес, методика производства. Отчасти из-за того, что внутрисуставные инъекции ГК относительно недавно появились на рынке лекарственных средств, отчасти из-за различающихся данных в отчетах производителей, у врачей сформировались различные представления о механизме действия и клинической значимости доступных препаратов. Для того, чтобы внести ясность в эти вопросы, мы сфокусировали свое внимание на характеристиках, которыми должен обладать идеальный продукт на основе гиалуроновой кислоты.
У пациентов с остеоартрозом в синовиальной жидкости снижены концентрация и средний молекулярный вес гиалуронатов. Этот факт послужил исходным обоснованием для применения внутрисуставных инъекций гиалуроновой кислоты в клинической практике. (2) Эта гипотеза предшествовала открытию как гиаладгеринов (отвечают за образование поперечных сшивок у гиалуронатов в синовиальной жидкости и внеклеточном хрящевом матриксе), так и рецепторов гиалуронатов на поверхности клеток. (3)
Сообщалось, что эластичность и способность поддерживать работоспособность сустава для экзогенных гиалуронатов тем выше, чем выше молекулярная масса. (4) Основываясь на этом факте, было высказано предположение, что длительность клнического эффекта от гиалуронатов также пропорциональна молекулярной массе в результате повышения вязкости (механические и смазочные функции), продолжительности нахождения в суставе, и стимуляции синтеза эндогенных гиалуронатов. Однако результаты клинических испытаний, в которых сравнивались гиалуронаты с различным молекулярным весом, показывают, что влияние на патогенез и прогрессию остеоартроза наблюдается для всего спектра протестированных молекулярных масс, при этом некоторые ученые обнаружили, что эффективность выше у соединений со средним молекулярным весом.
CD44, мембранный рецептор гликопротеиновой природы, способен связываться с гиалуронатами и участвует в регуляции синтеза эндогенной гиалуроновой кислоты. Регуляция экспрессии и функционирования гиалуронатов – сложный процесс. Три родственных гена, относящихся к семейству гиалуронат-синтетаз регулируются и осуществляют синтез гиалуронатов со средней молекулярной массой 200-2000 кДа (килодальтон). Новосинтезированные гиалуронаты находятся во внеклеточной жидкости и связаны друг с другом специальными белками гиаладгеринами (3), что увеличивает их итоговую молекулярную массу и вязкость. Каждая молекула гиалуроната может связывать 2 до 200 молекул гиаладгерина на одну цепь. Результаты преклинических испытаний, в которых оценивалась потенциальная возможность влиять на структуру суставов (проводились на животных моделях остеоартрита), показали, что гиалуронаты с низкой и средней молекулярной массой (500-2000 кДа) могут быть эффективнее в силу того, что им легче проникать в поврежденные ткани. (11, 18-20) Coleman et al. (19) показали, что, при введении гиалуронатов с разным молекулярным весом в коленный сустав кроликов под анестезией, эффективность гиалуронатов зависела от длины цепи молекулы, причем чем меньше длина цепи, тем слабее молекулярный ответ синовиального интерстиция. При использовании двух самых коротких молекул (90 и 300 кДа) отток жидкости при дренировании был снижен по сравнению с раствором Рингера, но резко возрастал при увеличении давления; при большой длине цепи (530-2200 кДа) уровень оттока жидкости не зависел от давления.
Обширные контролируемые сравнительные исследования не смогли подтвердить предположение, что повышение молекулярной массы или вязкости приводит к повышению клинической эффективности, на которую указывало снижение боли. Данные недавних клинических исследований на пациентах, получающих инъекции гиалуронатов со средней молекулярной массой, показали, что такая терапия влияет на развитие заболевания и может замедлять развитие остеоартроза. (21-25) Эти вопросы обсуждаются далее обсуждаются более подробно.

Механизм действия

Гиалуронаты отвечают за упругость синовиальной жидкости в суставах, и она тем выше, чем больше молекулярный вес гиалуронатов. Упругость зависит от сдвига: механические свойства гиалуронатов изменяются в зависимости от приложенного усиления сдвига и скорости потока. Раствор гиалуронатов ведет себя как вязкая жидкость когда внешние силы действуют на низких скоростях, и как эластичное тело, когда подвергается действию повышенных сил или высоких скоростей. Таким образом гиалуронаты являются эффективным смазочным средством при медленных движениях и прекрасными амортизаторами при быстрых движениях. (4)
Очевидно, что такое упругое поведение в значительной степени влияет на клинические проявления, но фармакокинетический профиль гиалуронатов указывает, что роль этих субстанций не ограничивается чисто механической. В ходе движений гиалуронаты попадают в лимфатическую систему суставной капсулы, попадает в общий кровоток, и в итоге абсорбируются печенью, где деградируют до воды и углекислого газа. (26) Длительность терапевтического эффекта гиалуронатов, как показывают клинические испытания, также не 3 соотносятся с их чисто механической ролью, поскольку положительный эффект сохраняется в течении нескольких месяцев после проведения курса инъекций, хотя период полувыведения гиалуронатов из суставов составляет несколько часов или дней. (27, 28)
Другой предполагаемый механизм действия опосредован рецепторами. Этот механизм включает ингибирование медиаторов воспаления и фагоцитарной функции клеток, стимуляцию синтеза хряща и подавлением его деградации. (17, 30-39) Эти и другие возможные механизмы, и их связь с молекулярной массой, исследуемые преимущественно in vitro, представлены в Таблице I. (17, 30-39)

Считается, что концентрация гиалуронатов отслеживается синовиальными фибробластами, и гомеостаз поддерживается за счет специальных рецепторов на поверхности клеток. В опытах in vitro было показано, что эти рецепторы также активируются экзогенными гиалуронатами, причем максимальный ответ вызывается фрагментами определенного размера. (36) В одном из исследований ученым удалось показать, что наиболее заметный ответ наблюдается в синовиальных фибробластах, полученных из сустава, пораженного остеоартрозом, обработанного гиалуронатами с молекулярной массой более 500 кДа, в то время как клеточный ответ на молекулы меньшего размера был значительно меньше, либо вообще был нулевым.(36) Исследователи также обнаружили, что высокомолекулярные гиалуронаты (4700 кДа) слабее, чем фрагменты размером 3800 кДа, стимулировали синтез. Они считали, что эти данные доказывают, что синовиальные фибробласты не увеличивают синтез эндогенных гиалуронатов в присутствии функционально-активных (то есть высокомолекулярных или находящихся в высокой концентрации) гиалуронатов.
Исследование показало, что связывание гиалуронатов с клеточной поверхностью является комплексным взаимодействием многовариантных событий связывания, на которые влияют размер лиганда (галуроната), плотность рецепторов CD44 на поверхности клеток, и статусом CD44 (активный или неактивный рецептор). (49) Главным признаком, отличающим CD44 от всех других белков, связывающихся с гиалуронатами, называют тот факт, что связывание с CD44 происходит на поверхности клеток, где множество рядом расположенных молекул рецептора CD44 взаимодействуют с поливалентной цепью гиалуроната, представляющего собой повторяющуюся цепь дисахаридов. Прочность связи в одном сайте связывания между CD44 и гиалуронатом довольно мала. Таким образом, при связывании CD44-положительных клеток с молекулой гиалуроната в растворе должно образовываться множество слабых взаимодействий рецептор-лиганд, что зависит от исходной валентности молекулы гиалуроната. В высокомолекулярных полимерах гиалуроната каждая молекула взаимодействует с более чем одним рецептором, что повышает вероятность того, что молекула останется связанной с рецептром, что повышает аффинность молекулы. Однако, с определенного момента очень большие молекулы гиалуронатов будут менее эффективно свзывать множественные рецепторы из-за стерических затруднений, что является одним из следствий двусторонней природы многих биологический активностей. На основании этого факта можно заключить, что максимальный ответ можно получить при действии гиалуронатов определенного размера (не слишком большого и не слишком маленького). Существование изформ рецепторов гиалуронатов также может быть причиной разных типов связывания. Однако эти идеи в настоящее время продолжают обсуждаться, и точный 5 механизм связывания с рецептором неизвестен. С одинаковой вероятностью ответ может быть пропорционален количеству связанных рецепторов, либо работать по принципу «всё или ничего», когда ответ возникает только при одновременном связывании 2 или более рецепторов. (18) Кроме того, биологическая активность зависит от «биодоступности», то есть от способности проникать в поврежденные ткани. И снова, более крупным молекулам гиалуронатов труднее проникать через синовиальную оболочку. (11)

Время полувыведения и проникновение в ткани

Экзогенные гиалуронаты начинают покидать сустав спустя 2 часа после инъекции, хотя некоторые способны находиться там до 3 дней (главным образом это относится к высокомолкулярным продуктам). Результаты исследования с использованием радиоактивно меченного изотопа йода (131I) показали, что гиалуронаты выводятся из суставов человека за три фазы (время полувыведения 1,5 часа, 1,5 дня и 4 недели) и соответствует графику экспоненты третьей степени (45). В этом исследовании использовались стабилизированные производные гиалуроновой кислоты неживотного происхождения с высокой молекулярной массой (NASHA), было высказано предположение, что первая фаза быстрого выведения связана с удалением низкомолекулярных фрагментов, а во второй фазе выводятся высокомолекулярные меченые гиалуронаты. В течении третьей медленной фазы ежедневное снижение радиоактивности было сопоставимо с уровнем метки в моче, что свидетельствует о медленном выводе гиалуронатов или продуктов их деградации из геля в колене и последующем выделении их почками. Возможность поглощения NASHA и их производных синовиальным слоем и подколенными лимфатическими узлами также обговаривалась. (45) 6 По результатам другого исследования показали повышенный клиренс гиалуронатов при сотеоартрите, чего не наблюдается у людей со здоровыми суставами. (46) Период полувыведения гиалуроната увеличивается до 23,5 часов при возникновении остеоартрита, но когда болезнь полностью развивается он падает до 17,4 часов.
Различие между временем нахождения в суставной сумке и длительностью клинического эффекта может быть обусловлено, хотя бы отчасти, усиленным проникновением гиалуронатов со средним молекулярным весом во внеклеточный матрикс синовиальных тканей и, возможно, в хрящ. В ходе эксперименов на модели остеоартрита у собак, в которых оценивался уровень экспрессии простагландинов Е2, утолщение синовиального слоя, вакуолярные изменения в выстилающих клетках, а также флуоресцентное мечение гиалуронатов, были получены некоторые доказательства того, что гиалуронаты со средней молекулярной массой (около 2000 кДа) проникают в поврежденные ткани гораздо эффективнее, чем высокомолекулярные гиалуронаты. Патологические изменения обеспечивают повышенную доступность синовиальных тканей для молекул со средним молекулярным весом. (11)
Повышение среднего молекулярного веса однозначно приводит к повышению упругих свойств раствора. (4) Этот факт имел бы решающее значение, если бы боль в суставах была бы чисто механическим свойством, однако здесь задействованы также биологические процессы. Из этого не следует, что активация гиалуронатов и других сопряженных биохимических путей в клетке происходит в ответ на увеличение концентрации и молекулярного веса гиалуронатов в коленном суставе. Структурные характеристики хрящевого матрикса определяются крупными комплексами гиалуронатов и протеогликанов, включающими аггреканы и другие сшивочные белки. (47) Видимо, длина гиалуроната определяется связыванием удлиняющегося зарождающегося гиалуроната к рецептору. Насыщение этих рецепторов может остановить рост цепи новообразованного гиалуроната; этот сигнал передается внутрь клетки и влияет на синтез гиалуронатов и протеогликанов.
В настоящее время общепризнанной считается точка зрения, согласно которой гиалуронаты с молекулярной массой близкой к нормальной (наблюдающейся в здоровой синовиальной жидкости – около 2000 кДа) обеспечивают оптимальные упругие свойства внутрисуставной среды и как следствие максимальную механическую защиту суставного хряща.

Переносимость препарата

Гиалуронаты хорошо переносятся, не имеют системных эффектов и совсем немного несовместимых с ними препаратов. (67) Самый распространенный побочный эффект от 7 гиалуронатов, который отмечался во многих исследованиях – это боль в месте укола. К воспалению может привести любая внутрисуставная инъекция, но после инъекций гиалуронатов наблюдается особый тип ответа – псевдосепсис или тяжелая острая воспалительная реакция (SAIR). На данный момент все описанные в литературе случае относятся к хилану G-F 20 (Синвиск). Производственные стандарты одинаковы по количественным характеристикам для всех типов гиалуронатов (количество белка в продукте, обычно не более 0,1 %), однако различие заключается в иммунологичесиких характеристиках белков, содержащихся в хилане G-F 20 и подвергнутых обработке формальдегидом и внилсульфоном, отвечающих за образование поперечных сшивок. (67-69) Известно, что поперечные сшивки повышают иммуногенность антигенов, и исследования на кроликах показали, что воспалительный ответ наблюдается после инъекций хилана, но не развивается после введения гиалуроната натрия в суставную щель. (70) В литературе описано несколько случаев, когда у пациентов развивалась острая воспалительная реакция в ответ на введение хилана G-F 20, после чего их переводили на гиалуронат натрия. В результате удавалось добиться хороших клинических результатов, причем побочные явления повторно не развивались (71), что подтверждает теорию о том, что SAIR является специфической реакцией на хилан G-F 20.

У некоторых пациентов в сыворотке были обнаружены антитела к хилану. (71) Кроме того, иммунный ответ может прогрессировать и приводить к развитию более серьезных заболеваний типа гранулематоза. Случаи такой прогрессии описаны у пациентов с остеоартритом коленного сустава, которым проводились инъекции хилана G-F 20. Реакция принимает форму хронического воспаления перисиновиальной области и окружающих тканей, которую можно распознать гистологически по появлению чужеродных гигантских клеток. В недавнем исследовании это состояние также характеризуется как псевдосаркома. (72) Одно из последних исследований на животных, в котором сравнивалась биосовместимость гиалуроната натрия и физиологического раствора с хиланом G-F 20, также подтверждает это наблюдение. (73) После подкожных инъекций у морских свинок и внутримышечных у кроликов хилана G-F 20 защитные макроскопические изменения заметны на 14 день у морских свинок и на 28 у кроликов. Тяжелое гранулематозное воспаление у морских свинок и острое воспаление с минимальной инфильтрацией макрофагами и чужеродными гигантскими клетками у кроликов можно было выявить гистологически. Более того, специфические антитела против хилана G-F 20 у морских свинок была выявлена по пассивной кожной анафилаксии и значительные отложения иммуноглобулина G на хилане G-F 20 определялись иммуногистохимически.

Заключение

Таким образом, данные по терапии болевого синдрома при остеоартрозе с помощью инъекций гиалуронатов в суставную сумку, которые накапливались в течении 2 десятилетий, показали, что механизм действия гиалуронатов опосредован рецепторами и их эффектами и 9 выходит за рамки физических, механических и упругих свойств этого вещества. Очевидна взаимосвязь между молекулярной массой препаратов гиалуроновой кислоты и выраженностью терапевтического эффекта, оказываемого ими на пораженный остеоартрозом сустав. В настоящее время существует широкий спектр препаратов гиалуроновой кислоты, имеющих существенные различия как в технологии производства, так и в показателях молекулярной массы действующего вещества. Однако, основываясь на большой клинический опыт применения препаратов этой группы и приведенные выше данные литературы, очевидно, что выраженного и стойкого терапевтического эффекта представляется возможным добиться с помощью гиалуронатов, обладающих оптимальной молекулярной массой и не содержащих белков животного происхождения.
Препаратом, наиболее соответствующим вышеописанным характеристикам, является ViscoPlus (ВискоПлюс) – протез синовиальной жидкости нового поколения, представленный немецкой фирмой «БиоМедикал Б. Бауманн ГмбХ».
Активно-действующее вещество ViscoPlus (ВискоПлюс) – натуральная гиалуроновая кислота высокой степени очистки, аналог синовиальной жидкости, представляющий собой 1,0% – вязко-эластичный стерильный раствор для инъекции в полость сустава. В отличие от других препаратов этой группы, молекулярная масса ViscoPlus (ВискоПлюс) максимально приближена к значениям средней молекулярной массы полимера, содержащегося в синовиальной жидкости у человека и составляет 2000000 Дальтон. Такие уникальные характеристики данного препарата достигнуты благодаря инновационным технологиям бактериальной ферментации непатогенных штаммов.
ViscoPlus предназначен для внутрисуставного применения, причем возможно его введение практически в любой сустав тела человека – коленный, тазобедренный, плечевой, голеностопный, межпозвонковый, височно-нижнечелюстной. ViscoPlus (ВискоПлюс) выпускается готовым к применению – в стерильном шприце для однократного введения. Вводят его путем инъекции в пораженный сустав один раз в неделю. Для достижения терапевтически значимого эффекта необходим минимальный курс – 3 инъекции, для более длительного и выраженного действия препарата необходимо 5 инъекций. Возможно одновременное введение препарата в несколько суставов. Препарат обеспечивает продолжительный лечебный эффект от применения до одного года. ViscoPlus (ВискоПлюс) не содержит птичьего белка, обладает отличным профилем безопасности. Эти характеристики позволяют рекомендовать препарат ViscoPlus для широкого клинического применения в современной травматологии и ортопедии.

Список литературы

Altman RD. Status ot hyaluronan supplementation therapy in osteoarthritis, Curr Rheumatol Rep.2003; 5:7-14.
Balazs EA, Denlinger JL. Clinical uses of hyaluronan. Ciba Found Symp. 1989;143:265- 275.
Fraser JR, Laurent TC, Laurent UB. Hyaluronan: its nature, distribution, functions and turnover. J lntern Md. 1997; 242:27-33.
Balazs EA, Denlinger JL. Viscosupplementation: a new concept in the treatment of osteoarthritis. J Rharmatol Suppl 1993; 39:3-9.
Shimizu C, Yoshioka M, Coutts RD, et al. Long-term effects of hyaluronan on experimental osteoarthritis in the rabbit knee. Osfeoarthritis Cartilage. 1998;6:1-9.
Yoshioka M, Shimizu C, Harwood FL, Coutts RD, Amiel D. The effects of hyaluronan during the development of osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 1997; 5:251-260.
Kikuchi T, Yamada H, Shimmei M. Effect of high molecular weight hyaluronan on cartilage degeneration in a rabbit model of osteoarthritis. Osteoarthritis Caftilage 1996; 4:99-11 0.
Armstrong S, Read R, Ghosh P. The effects of intraarticular hyaluronan on cartilage and subchondal bone changes in an ovine model of early osteoarthritis. J Rheumato| 1 994;21 :680 688.
Schiavinato A , Lini E , Guidolin D , et al. Intraarticular sodium hyaluronate injections in the Pond-Nuki experimental model of osteoarthritis in dogs. II. Morphological findings. Clin Orthop.1 989;241:2 86-299.
Wenz W Craf J, Brocai DR, et al. Wirksamkeit von intraartikular applizierter Hyaluronsauro auf Fruhformen der Femoropatellararthrose -Eine experimentelle Untersuchung an Hunden. Orthop Ihre Grervgeb. 1998;136:298-303.
AsariA , Miyauchi S, Matsuzaka S , Ito I, Kominamia E , UchiyamaY . Molecular weightdependent effects of hyaluronate on the arthritic synovium. Arch Hislol Cytol. 1998:61:125-135.
Gnosh P, Read R, Numata Y, Smilth S, Armstrong S, Wilson D. The effects of inltraarticular administration of hyaluronan in a model of early osteoarthritis in sheep. II. Cartilage composition and proteoglycan metabolism. Sermin Arthritis Rheum. 1993;22(suppl 1):31 -42.
Ghosh P, Read R , NumataY, Smith S , Armstrong S , Wilson D . The effects of intraarticular administration of hyaluronan in a model of early osteoarthritis in sheep. I. Gait analysis, radiological and morphological studies. Sermin Arthritis Rheum. 1993;22(suppl 1 ):18-30.