Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54331 МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ MEDICAL BIOPHYSICS AND BIOPHYSICAL CHEMISTRY МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ THE REGULATION OF FREE RADICAL OXIDATION IN BLOOD AND SYNOVIAL FLUID IN POSTTRAUMATIC GONARTHROSIS РЕГУЛЯЦИЯ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ В КРОВИ И СИНОВИАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ ПРИ ПОСТТРАВМАТИЧЕСКОМ ГОНАРТРОЗЕ Внуков В В Vnukov V V Кролевец И В Krolevets I V Панина С Б Panina S B Милютина Н П Milyutina N P npmilutina@sfedu.ru Плотников А А Plotnikov A A Забродин М А Zabrodin M A Южный федеральный университет, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И.Ивановского ru Southern Federal University, Ivanovsky Academy of Biology and Biotechnology ru Ростовский государственный медицинский университет ru Rostov State Medical University ru Южный федеральный университет, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И.Ивановского ru Southern Federal University, Ivanovsky Academy of Biology and Biotechnology ru Южный федеральный университет, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И.Ивановского ru Southern Federal University, Ivanovsky Academy of Biology and Biotechnology ru Южный федеральный университет, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И.Ивановского ru Southern Federal University, Ivanovsky Academy of Biology and Biotechnology ru Ростовский государственный медицинский университет ru Rostov State Medical University ru 25 09 2018 25 09 2018 3 3 579 583 20 09 2018 20 09 2018 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54331/view

Цель работы - исследование роли системы прооксиданты↔антиоксиданты и ее регуляции в молекулярных механизмах посттравматического гонартроза (ПТГА). Обследовано 95 пациентов с диагнозом ПТГА, которые были разделены на 3 группы в соответствии со стадией заболевания (I-III) по шкале Kellgren/Lawrence. Исследовали показатели окислительного стресса в плазме, клетках крови и синовиальной жидкости (СЖ). В качестве контроля исследована кровь 20 практически здоровых доноров соответствующего пола и возраста. Развитие дегенеративного процесса в тканях сустава при ПТГА сопровождается нарушением свободнорадикального гомеостаза в синовиальной среде сустава и в крови. Изменение параметров люминол-зависимой ХЛ сопровождается повышением интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ) в плазме, эритроцитах и СЖ пациентов с ПТГА, что подтверждается возрастанием уровня МДА. Одновременно в плазме крови и СЖ повышается уровень нитритов/нитратов (NOx─), что указывает на развитие нитрозильного стресса. Развитие ПТГА сопровождалось дисфункцией компонентов антиоксидантной системы, снижением общего антиокислительного потенциала плазмы и синовиальной жидкости в обследованных группах пациентов относительно контроля. Активность компонентов прооксидантной системы - миелопероксидазы и ксантиноксидазы - в крови и СЖ коррелировала с тяжестью патологического процесса при ПТГА. В молекулярных механизмах патогенеза ПТГА важнейшая роль принадлежит локальному и системному окислительному стрессу, который развивается в тканях сустава и крови.

The aim of the work is to study the role of the prooxidants↔antioxidants system and its regulation in the molecular mechanisms of posttraumatic gonarthrosis (PTGA). We examined 95 patients diagnosed with PTGA who were divided into 3 groups according to the stage of the disease (I-III) according to the Kellgren / Lawrence scale. The indices of oxidative stress in plasma, blood cells and synovial fluid (SF) were studied. As a control, the blood of 20 practically healthy donors of the corresponding sex and age was examined. The development of the degenerative process in the joint tissues at PTGA is accompanied by a violation of free radical homeostasis in the synovial environment of the joint and in the blood. The change in the parameters of luminol-dependent CL is accompanied by an increase in the intensity of lipid peroxidation (LPO) in plasma, erythrocytes and SF of patients with PTGA, which is confirmed by an increase in the level of MDA. Simultaneously, the level of nitrites / nitrates (NOx) increases in blood plasma and SF, which indicates the development of nitrosative stress. The development of PTGA was accompanied by dysfunction of the components of the antioxidant system, a decrease in the total antioxidant potential of plasma and synovial fluid in the groups of patients. The activity of the components of the prooxidant system - myeloperoxidase and xanthine oxidase - in the blood and SF correlated with the severity of the pathological process in PTGA. The local and systemic oxidative stress which develops in the joint tissues and blood plays a crucial role in PTGA.

 посттравматический гонартроз кровь синовиальная жидкость окислительный стресс прооксиданты антиоксиданты posttraumatic gonarthrosis blood synovial fluid oxidative stress prooxidants antioxidants

Anderson A.S., Loeser R.F. Why is osteoarthritis an age-related disease? Best Pract. Res. Clin. Rheumatol., 2010, vol. 24, pp. 15-26. Anderson A.S., Loeser R.F. Why is osteoarthritis an age-related disease? Best Pract. Res. Clin. Rheumatol., 2010, vol. 24, pp. 15-26. Lepetsos P., Papavassiliou A.G. ROS/oxidative stress signaling in osteoarthritis. Biochim. Biophys. Acta, 2016, vol. 1862, pp. 576-591. Lepetsos P., Papavassiliou A.G. ROS/oxidative stress signaling in osteoarthritis. Biochim. Biophys. Acta, 2016, vol. 1862, pp. 576-591. Насонова В.А. Остеоартроз - проблема полиморбидности. Consilium Medicum, 2009, т. 11, с. 5-8. [Nasonova V.A. Osteoarthritis is a problem of polymorbidity. Consilium Medicum, 2009, vol. 11, pp. 5-8. (In Russ.)] Nasonova V.A. Osteoartroz - problema polimorbidnosti. Consilium Medicum, 2009, t. 11, s. 5-8. [Nasonova V.A. Osteoarthritis is a problem of polymorbidity. Consilium Medicum, 2009, vol. 11, pp. 5-8. (In Russ.)] Punzi L., Galozzi P., Luisetto R., Favero M., Ramonda R., Oliviero F., Scanu A. Post-traumatic arthritis: overview on pathogenic mechanisms and role of inflammation. RMD Open, 2016, vol. 2, pp. 1-9. Punzi L., Galozzi P., Luisetto R., Favero M., Ramonda R., Oliviero F., Scanu A. Post-traumatic arthritis: overview on pathogenic mechanisms and role of inflammation. RMD Open, 2016, vol. 2, pp. 1-9. Thomas A.C., Hubbard-Turner T., Wikstrom E.A., Palmieri-Smith R.M. Epidemiology of Posttraumatic Osteoarthritis. J. Athletic Training, 2017, vol. 52, pp. 491-496. Thomas A.C., Hubbard-Turner T., Wikstrom E.A., Palmieri-Smith R.M. Epidemiology of Posttraumatic Osteoarthritis. J. Athletic Training, 2017, vol. 52, pp. 491-496. Boyum A. Isolation of mononuclear cells and granulocytes from human blood. Isolation of monuclear cells by one centrifugation, and of granulocytes by combining centrifugation and sedimentation at 1 g. Scand. J. Clin. Lab. Invest. Suppl., 1968, vol. 97, pp. 77-89. Boyum A. Isolation of mononuclear cells and granulocytes from human blood. Isolation of monuclear cells by one centrifugation, and of granulocytes by combining centrifugation and sedimentation at 1 g. Scand. J. Clin. Lab. Invest. Suppl., 1968, vol. 97, pp. 77-89. Шестаков В.А., Бойчевская Н.О., Шерстнев М.П. Хемилюминесценция плазмы крови в присутствии перекиси водорода. Вопр. мед. химии, 1979, № 2, c. 132-137. [Shestakov V.A., Boichevskaya N.O., Sherstnev M.P. The chemiluminescence of blood plasma in the presence of hydrogen peroxide. Vopr. Med. Khim., 1979, no. 2, pp. 132-137. (In Russ.)] Shestakov V.A., Boychevskaya N.O., Sherstnev M.P. Hemilyuminescenciya plazmy krovi v prisutstvii perekisi vodoroda. Vopr. med. himii, 1979, № 2, c. 132-137. [Shestakov V.A., Boichevskaya N.O., Sherstnev M.P. The chemiluminescence of blood plasma in the presence of hydrogen peroxide. Vopr. Med. Khim., 1979, no. 2, pp. 132-137. (In Russ.)] Стальная И.Д., Гаришвили Т.Г. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты. Современные методы в биохимии / Под ред. В.Н. Ореховича. М.: Медицина, 1977, c. 66-68. [Stal’naya I.D., Garishvili T.G., The method of determination of malonic dialdehyde using thiobarbituric acid, in Sovremennye metody v biokhimii (Modern Methods Applied in Biochemistry), Orekhovich V.N., Ed., Moscow: Meditsina, 1977, pp. 66-68. (In Russ.)] Stal'naya I.D., Garishvili T.G. Metod opredeleniya malonovogo dial'degida s pomosch'yu tiobarbiturovoy kisloty. Sovremennye metody v biohimii / Pod red. V.N. Orehovicha. M.: Medicina, 1977, c. 66-68. [Stal’naya I.D., Garishvili T.G., The method of determination of malonic dialdehyde using thiobarbituric acid, in Sovremennye metody v biokhimii (Modern Methods Applied in Biochemistry), Orekhovich V.N., Ed., Moscow: Meditsina, 1977, pp. 66-68. (In Russ.)] Голиков П.П. Оксид азота в клинике неотложных заболеваний. М.: Медпрактика, 2004. [Golikov P.P., Oksid azota v klinike neotlozhnykh zabolevanii. (Role of Nitrogen Oxide in Clinics of Urgent Diseases), Moscow: Medpraktika, 2004. (In Russ.)] Golikov P.P. Oksid azota v klinike neotlozhnyh zabolevaniy. M.: Medpraktika, 2004. [Golikov P.P., Oksid azota v klinike neotlozhnykh zabolevanii. (Role of Nitrogen Oxide in Clinics of Urgent Diseases), Moscow: Medpraktika, 2004. (In Russ.)] Сирота Т.В. Новый подход в исследовании процесса аутоокисления адреналина и использования его для измерения активности супероксиддисмутазы. Вопр. мед. химии, 1999, т. 45, c. 14-15. [Sirota T.V. New approach to investigation of autooxidation of adrenaline and its use for change of superoxide dismutase. Vopr. Med. Khim., 1999, vol. 45, pp. 14-15. (In Russ.)] Sirota T.V. Novyy podhod v issledovanii processa autookisleniya adrenalina i ispol'zovaniya ego dlya izmereniya aktivnosti superoksiddismutazy. Vopr. med. himii, 1999, t. 45, c. 14-15. [Sirota T.V. New approach to investigation of autooxidation of adrenaline and its use for change of superoxide dismutase. Vopr. Med. Khim., 1999, vol. 45, pp. 14-15. (In Russ.)] Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова И.Г., Токарев В.Е. Метод определения активности каталазы. Лаб. дело, 1988, № 1, с. 16-19. [Korolyuk M.A., Ivanova L.I., Maiorova I.G., Tokarev V.E. A method for determination of catalase activity, Lab. Delo, 1988, no. 1, pp. 16-19. (In Russ.)] Korolyuk M.A., Ivanova L.I., Mayorova I.G., Tokarev V.E. Metod opredeleniya aktivnosti katalazy. Lab. delo, 1988, № 1, s. 16-19. [Korolyuk M.A., Ivanova L.I., Maiorova I.G., Tokarev V.E. A method for determination of catalase activity, Lab. Delo, 1988, no. 1, pp. 16-19. (In Russ.)] Арутюнян А.В., Дубинина Е.Е., Зыбина Н.Н. Методы оценки свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы организма. Методические рекомендации. СПб: ИКФ «Фолиант», 2000, 104 с. [Arutyunyan A.V., Dubinina E.E., Zybina N.N. Metodi otsenki svobodnoradikalnogo okislenia i antioksidantnoi sistemi organizma. Metodicheskie recomendatsii (Methods for assessing free radical oxidation and the body's antioxidant system. Guidelines), SPb: IKF "Foliant", 2000, 104 p. (In Russ.)] Arutyunyan A.V., Dubinina E.E., Zybina N.N. Metody ocenki svobodnoradikal'nogo okisleniya i antioksidantnoy sistemy organizma. Metodicheskie rekomendacii. SPb: IKF «Foliant», 2000, 104 s. [Arutyunyan A.V., Dubinina E.E., Zybina N.N. Metodi otsenki svobodnoradikalnogo okislenia i antioksidantnoi sistemi organizma. Metodicheskie recomendatsii (Methods for assessing free radical oxidation and the body's antioxidant system. Guidelines), SPb: IKF "Foliant", 2000, 104 p. (In Russ.)] Длужевская Т.С., Погорелова Т.Н., Афонин А.А. Активность НАДФН-оксидазы в оценке состояния новорожденных детей. Педиатрия, 1989, № 3, c. 44-47. [Dluzhevskaya T.S., Pogorelova T.N., Afonin A.A. NADPH_oxidase activity in determination of newborn health status. Pediatriya, 1989, no. 3, pp. 44-47. (In Russ.)] Dluzhevskaya T.S., Pogorelova T.N., Afonin A.A. Aktivnost' NADFN-oksidazy v ocenke sostoyaniya novorozhdennyh detey. Pediatriya, 1989, № 3, c. 44-47. [Dluzhevskaya T.S., Pogorelova T.N., Afonin A.A. NADPH_oxidase activity in determination of newborn health status. Pediatriya, 1989, no. 3, pp. 44-47. (In Russ.)] Саидов М.З., Пинегин Б.В. Спектрофотометрический метод определения миелопероксидазы в фагоцитирующих клетках. Лаб. дело, 1991, № 3, c. 56-59. [Saidov M.Z., Pinegin B.V. Spectrophotometric method of myeloperoxidase assay in phagocytic cells, Lab. Delo, 1991, no. 3, pp. 56-59. (In Russ.)] Saidov M.Z., Pinegin B.V. Spektrofotometricheskiy metod opredeleniya mieloperoksidazy v fagocitiruyuschih kletkah. Lab. delo, 1991, № 3, c. 56-59. [Saidov M.Z., Pinegin B.V. Spectrophotometric method of myeloperoxidase assay in phagocytic cells, Lab. Delo, 1991, no. 3, pp. 56-59. (In Russ.)] Avis P.G., Bergel F., Bray R.C. Cellular constituents. The chemistry of xanthine oxidase. J. Chem. Soc., 1955, pp. 1100-1105. Avis P.G., Bergel F., Bray R.C. Cellular constituents. The chemistry of xanthine oxidase. J. Chem. Soc., 1955, pp. 1100-1105. Pamplona R. Membrane phospholipids, lipoxidative damage and molecular integrity: a causal role in aging and longevity. Biochim. Biophys. Acta, 2008, vol. 177, pp. 1249-1262. Pamplona R. Membrane phospholipids, lipoxidative damage and molecular integrity: a causal role in aging and longevity. Biochim. Biophys. Acta, 2008, vol. 177, pp. 1249-1262. Abramson S.B. Osteoarthritis and nitric oxide. Osteoarthritis Cartilage, 2008, vol. 16, suppl. 2, S15-S20. Abramson S.B. Osteoarthritis and nitric oxide. Osteoarthritis Cartilage, 2008, vol. 16, suppl. 2, S15-S20. Castro R.R., Cunha F.Q., Silva F.S.Jr., Rocha F.A. A quantitative approach to measure joint pain in experimental osteoarthritis-evidence of a role for nitric oxide. Osteoarthritis Cartilage, 2006, vol. 14, pp. 769-776. Castro R.R., Cunha F.Q., Silva F.S.Jr., Rocha F.A. A quantitative approach to measure joint pain in experimental osteoarthritis-evidence of a role for nitric oxide. Osteoarthritis Cartilage, 2006, vol. 14, pp. 769-776. Hsu H.-C., Chang W.-M., Wu J.-Y., Huang C.-C., Lu F.-J., Chuang Y.-W., Chang P.-J., Chen K.-H., Hong C.-Z., Yeh R.-H., Liu T.-Z., Chen C.-H. Folate Deficiency Triggered Apoptosis of Synoviocytes: Role of Overproduction of Reactive Oxygen Species Generated via NADPH Oxidase/Mitochondrial Complex II and Calcium Perturbation. PLoS ONE, 2016, vol. 11, pp. 1-21. Hsu H.-C., Chang W.-M., Wu J.-Y., Huang C.-C., Lu F.-J., Chuang Y.-W., Chang P.-J., Chen K.-H., Hong C.-Z., Yeh R.-H., Liu T.-Z., Chen C.-H. Folate Deficiency Triggered Apoptosis of Synoviocytes: Role of Overproduction of Reactive Oxygen Species Generated via NADPH Oxidase/Mitochondrial Complex II and Calcium Perturbation. PLoS ONE, 2016, vol. 11, pp. 1-21. Hame S.L., Alexander R.A. Knee osteoarthritis in women. Curr. Rev. Muskuloskelet. Med., 2013, vol. 6, pp. 182-187. Hame S.L., Alexander R.A. Knee osteoarthritis in women. Curr. Rev. Muskuloskelet. Med., 2013, vol. 6, pp. 182-187. Stabler T., Zura R.D., Hsueh M.F., Kraus V.B. Xanthine oxidase injurious response in acute joint injury. Clin. Chim. Acta, 2015, vol, 451(Pt. B), pp. 170-174. Stabler T., Zura R.D., Hsueh M.F., Kraus V.B. Xanthine oxidase injurious response in acute joint injury. Clin. Chim. Acta, 2015, vol, 451(Pt. B), pp. 170-174.