Точки приложения неденатурированного коллагена II типа в терапии скелетно-мышечных болевых синдромов

Основой суставного хряща является гиалиновая ткань, состоящая из хондроцитов, которые расположены в лакунах и внеклеточном матриксе. Хондральный матрикс содержит воду, коллаген, протеогликаны, белки неколлагенового матрикса и липиды. В зависимости от морфологии, ориентации коллагеновых волокон и содержания протеогликанов суставной хрящ делится на поверхностную, промежуточную, глубокую и кальцифицированную зоны. Доминирующим в этой ткани является коллаген II типа, в меньшем количестве присутствуют коллагены других типов (IX, XII). Хондроциты в свою очередь имеют тканеспецифические антигены, образование антител к которым связано с развитием остеоартрита (ОА) [1].

Одной из наиболее распространенных жалоб на приеме у невролога является боль в спине. Дугоотростчатые (фасеточные) суставы позвоночника являются типичными синовиальными суставами. ОА этих суставов клинически проявляется фасеточным синдромом, представляющим одну из причин дорсалгии [2]. Дополнительным подтверждением, что повреждение суставов может быть связано с аутоиммунным компонентом, является формирование иммунных реакций на фрагменты распадающегося денатурированного коллагена II типа (НК-II), которые развиваются на поверхности суставного хряща при ОА. В ответ на фрагменты коллагена активируется система воспалительных T-лимфоцитов, направленная на их инактивацию. На поверхности хряща развивается воспалительная реакция с участием провоспалительных антител к НК-II.

На сегодняшний день имеются данные, что экзогенный коллаген может участвовать в модуляции гуморального и клеточного типов иммунного ответа за счет активации иммунных клеток в лимфоидной ткани, ассоциированной с кишечником, способствуя формированию оральной толерантности [3]. Под оральной толерантностью понимают антигенспецифическую супрессию клеточного и/или гуморального иммунного ответа после предшествующего воздействия антигена пероральным путем.

Ассоциированная с кишечником лимфоидная ткань представляет крупнейший иммунный орган и является основным путем, по которому организм подвергается воздействию антигенов. Индукция толерантности осуществляется иммунным путем в кишечнике, тип индуцированной толерантности зависит от дозы вводимого антигена: анергия/делеция (высокая доза) или индукция регуляторных T-клеток (regulatory T-cell, Treg) (низкая доза) [4]. Кондиционирование дендритных клеток кишечника эпителиальными клетками кишечника и кишечной флорой, которая сама по себе оказывает большое влияние на иммунитет кишечника, индуцирует CD103+ зависимые от ретиноевой кислоты дендритные клетки, которые в свою очередь индуцируют Treg. Treg типа Th3 являются зависимыми от трансформирующего фактора роста-β (TGF-β) и экспрессируют на своей поверхности латентно-ассоциированный пептид, который обнаружен при оральной толерантности. При этом происходит трансформация наивных T-клеток в Treg, которые усиливают секрецию противовоспалительных медиаторов, включая TGF-β, интерлейкины (ИЛ)-4 и -10, которые участвуют в подавлении воспаления и замедлении деградации хрящевой ткани [5].

Слизистая оболочка полости рта является местом интенсивной иммунной активности, в ней присутствуют разнообразные иммунные клетки, обеспечивающие первую линию защиты от патогенных микроорганизмов. Механизмы, обеспечивающие такую толерантность, еще не полностью изучены. Изучаются активные иммунные механизмы, включающие дендритные и регуляторные T-клетки, однако эпителиальные клетки также вносят важный вклад в толерантность, влияя как на врожденный, так и на адаптивный типы иммунитета [6]. Существует несколько отличительных особенностей иммунной системы кишечника, связанных с формированием толерогенной среды. Индуктивные участки иммунных реакций в кишечнике — пейеровы бляшки, которые представляют собой лимфоидные скопления в подслизистой оболочке по всей длине тонкой кишки и брыжеечных лимфатических узлов и являются самыми крупными лимфатическими узлами в организме. Брыжеечные лимфатические узлы развиваются отдельно от пейеровых бляшек и периферических лимфоидных узлов и являются своеобразным перекрестком между периферическим и слизистым путями рециркуляции. Кроме того, лимфоциты рассеяны по всему эпителию и собственной пластинке слизистой оболочки. Один слой эпителиальных клеток отделяет микрофлору кишечника от основных элементов иммунной системы кишечника. Чтобы вызвать иммунный ответ слизистой оболочки, антиген должен получить доступ к антигенпредставляющим клеткам, преодолеть слой слизи, а затем — барьер кишечных эпителиальных клеток [6]. НК-II может участвовать в образовании более 20 белок-белковых комплексов в протеоме человека (комплексы с белком Sparc, адгезином, факторами коагуляции крови, интегринами и др.) [7].

Предполагаются три механизма действия НК-II [7]. Во-первых, при поступлении per os трехмерные эпитопы полипептидов НК-II воздействуют на T- и B-лимфоциты, интенсивно рециркулирующие в пейеровых бляшках тонкого кишечника. Сенсибилизированные эпитопами НК-II лимфоциты пейеровых бляшек по лимфатическим сосудам мигрируют в систему кровообращения, распространяясь по всему организму и достигая пораженного ОА сустава. Деструкция поверхности хряща при ОА характеризуется присутствием избыточного количества волокон коллагена II типа, который вследствие разрушения гелеобразной среды соединительной ткани хряща выходит на поверхность. T- и B-лимфоциты, сенсибилизированные к НК-II в пейеровых бляшках, начинают вырабатывать антитела, которые будут образовывать защитный слой вокруг волокон коллагена разрушающегося хряща. Этот защитный слой препятствует избыточной выработке провоспалительных цитокинов T-лимфоцитами, не сенсибилизированными к НК-II. Во-вторых, НК-II частично гидролизуется под действием ферментов желудочно-кишечного тракта. Далее полипептидные фрагменты диффундируют в кровь, достигая в конечном итоге суставного хряща. Взаимодействуя с дискоидиновыми рецепторами на поверхности хондроцитов, эти пептидные фрагменты НК-II способствуют ускоренной регенерации хрящевой ткани. В-третьих, полипептидные фрагменты НК-II могут блокировать «артритогенные» аутоантитела, которые ускоряют гибель хондроцитов и деградацию хрящевой ткани. Например, аутоантитела типа M2139 распознают один из основных эпитопов НК-II и соответственно могут быть блокированы при взаимодействии с этим эпитопом, тем самым тормозя деградацию ткани хряща [7]. Изучается влияние НК-II не только на болевую симптоматику, но и на воспалительный отек, аллодинию, нарушения липидного обмена, а также молекулярные механизмы действия НК-II на функцию дискоидиновых рецепторов, циклооксигеназу 2-го типа, провоспалительные ИЛ-1β, -6, -8, белки внутриклеточной передачи сигналов (MAPK-p38, NF-κB и др.), матриксные металлопротеиназы (ММП-1, -3, -13, -14 и др.) [7].

ОА нередко поражает собак и лошадей, вызывая отек суставов, покраснение, боль и потерю подвижности. Доклинические исследования подтверждают безопасность и эффективность НК-II в модуляции дискомфорта в суставах на экспериментальных моделях ОА (мыши, крысы). На экспериментальных моделях убедительно показана перспективность использования экстрактов НК-II в лечении ОА. Стандартизированные экстракты НК-II характеризуются противовоспалительными, иммунорегуляторными и хондропротективными эффектами, способствующими снижению болевой симптоматики ОА.

Так, на одной из экспериментальных моделей (мыши) ОА с коллаген-индуцированным артритом, НК-II увеличивал долю регуляторных T-клеток типа CD4+/CD25+ и экспрессию генов маркеров регуляторных T-клеток (белков FBP3, TGF-1, CD25) [8]. В другой модели (n=49; крысы Вистар) ОА, вызванного монойодацетатом (МИА), животным назначали НК-II (4 мг/кг). Авторами установлено статистически значимое (p<0,05) снижение уровня провоспалительных цитокинов (ИЛ-1β, -6), фактора некроза опухоли-α (ФНО-α), C-реактивного белка (CРБ) в сыворотке крови и уровня MMP-3, NF-κB в синовиальной жидкости коленного сустава [9]. Прием НК-II (4 мг/кг) не только оказывал противовоспалительное действие (снижение уровня ИЛ-1β на 8%, ИЛ-6 на 18%, ФНО-α на 26%, СРБ на 32%), но и на 53% уменьшал степень повреждения хрящевой ткани сустава по шкале Келлгрен—Лоуренс (p<0,05) [10]. Кроме того, НК-II статистически значимо (p<0,001) ингибирует продукцию простагландина E2 (на 20%) и экспрессию генов, кодирующих провоспалительные белки (ИЛ-1β, -6, ФНО-α, COX2, MCP1, NF-κB, RANKL) [11]. Схожие результаты были получены и в другом исследовании [12] — пероральное введение НК-II уменьшало морфологические изменения хряща при ОА, снижало уровни MMP-13, -9, катепсина K, а также их мРНК в суставном хряще у крыс с ОА.

На экспериментальных моделях (крысы Спраг-Доули) с индуцированным МИА ОА оценивался уровень болевого порога на фоне низких доз перорального НК-II (1, 3 и 10 мг/кг, 14 сут) [13]. Оценка болевого порога в суставе проводилась путем давления на лапу с поврежденным суставом или при помощи электронного VonFrey-теста. На 14-й день у животных, получавших НК-II, наблюдалось значительное уменьшение болевого синдрома. Установлена корреляционная связь между повышением концентрации НК-II и снижением интенсивности боли. Наблюдались уменьшение постурального дисбаланса и общее улучшение двигательной активности. Авторами высказано предположение о том, что снижение уровня в плазме и моче CTX-II (C-телопептида коллагена II типа), биомаркера деградации хряща, свидетельствует о коллагензависимом уменьшении структурного повреждения сустава [13].

На модели ОА у лошадей оценена терапевтическая эффективность НК-II (80, 120 и 160 мг/сут, применявшегося на протяжении 150 сут). Выявлено уменьшение интенсивности боли при сгибании ног в скакательных суставах на фоне приема НК-II на 78% (с 2,35±0,37 до 0,52±0,18 балла). У животных, получавших НК-II, отмечено статистически значимое уменьшение боли на 88% (с 5,7±0,42 до 0,7±0,42 балла, p<0,05). Терапевтические эффекты приема НК-II в дозах 120 и 160 мг/сут оказались сопоставимы, тогда как у животных, получавших плацебо, положительной динамики не наблюдалось [14]. Проведена оценка влияния 30-дневного курса применения НК-II (40 мг/сут) и робенакоксиба (1 мг/кг/сут) на подвижность суставов у собак, страдающих ОА (n=60). На 30-й день в обеих группах животных установлено сопоставимое уменьшение выраженности боли и повышение мобильности суставов (33 и 32% соответственно), что указывает на сопоставимую эффективность НК-II и робенакоксиба при лечении собак с ОА [15].

Стандартизированный экстракт НК-II снижал воспаление и дегенерацию хрящевой ткани у здоровых собак (n=40) в период интенсивных тренировок [16]. После 2-недельного приема НК-II (40 мг/сут) или плацебо все собаки начали 11-недельный режим тренировок на выносливость, состоящий из двух еженедельных пробежек, начиная с 5 км с постепенным увеличением до 8 км, финальный забег — 16 км. Траектории перемещения собак отслеживали посредством специального ошейника с акселерометром и приемником GPS. Двигательная активность и средняя скорость движения были выше у животных, получавших НК-II, по сравнению с плацебо (p<0,004). У собак, получавших НК-II, отмечены более низкие показатели содержания в крови нейтрофилов (p=0,042), соотношения нейтрофилов к лимфоцитам (p=0,001), уровня ИЛ-6 (p=0,037). После бега на дистанцию 16 км уровень белка олигомерного матрикса хряща (cartilage oligomeric matrix protein; COMP), отражающий степень деградации хрящевой ткани, был меньше у животных, получавших НК-II (p=0,023). В то же время у животных, получавших плацебо, наблюдалось значительное повышение уровня белка COMP (p=0,021). Авторами сделан вывод, что у животных, получавших НК-II в условиях интенсивной физической нагрузки, наблюдается уменьшение выраженности воспаления и степени дегенерации хряща [16].

Проведено рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование эффективности и безопасности НК-II (40 мг/сут, 120 сут) в группе из 55 здоровых испытуемых, без установленного диагноза ОА, но отмечавших в анамнезе дискомфорт в коленных суставах после интенсивных физических нагрузок [17]. У всех участников в анамнезе не было ОА или хронических суставных болей. Эффективность терапии оценивали по объему движений в коленных суставах, времени возникновения в них дискомфорта при нагрузке. В группе добровольцев, принимавших НК-II (n=27; возраст 46,1±1,5 года), отмечено статистически значимое увеличение угла разгибания в коленных суставах на фоне нагрузки по сравнению с группой плацебо (n=28; возраст 46,6±1,8 года) — 81±1,3° и 74±2,2° соответственно (p=0,011), статистически значимое улучшение разгибания в коленных суставах по сравнению с исходными показателями (p=0,002) и увеличение времени от начала тренировок до появления ощущения дискомфорта в коленных суставах (2,8±0,5 и 1,4±0,2 мин соответственно; p=0,019). За время приема НК-II нежелательных явлений (НЯ) не зарегистрировано [17].

Длительный прием добавок с коллагеновыми пептидами изучен в группе мужчин, ведущих активный образ жизни (n=57; возраст 24±3 года; масса тела 78,8±7,4 кг) и занимающихся силовыми тренировками (3 раза в неделю, 12 нед) [18]. Методом рандомизации испытуемых разделили на две группы, получавших НК-II (15 мг/сут; n=29) или плацебо (n=28). В обеих группах отмечено значительное увеличение показателей прочности во всех тестах, с тенденцией к более выраженному эффекту в группе НК-II. В биоптатах мышц не было обнаружено никаких изменений распределения типов волокон до и после окончания исследования между группами и внутри групп. Основным результатом исследования авторы считают значительное увеличение «обезжиренной массы», которое наблюдается на фоне приема НК-II по сравнению с плацебо, без различий выраженности гипертрофии (оценивалась по площади поперечного сечения мышечных волокон) между группами [18]. На фоне приема НК-II не выявлено изменения массы тела.

Более 90% коллагена хрящевого матрикса у взрослых представлено коллагеном II типа. Коллаген II типа — основной структурный компонент межклеточного матрикса хряща, количество которого существенно уменьшается на фоне заболеваний опорно-двигательного аппарата. Для профилактики и лечения ОА применяется как денатурированный (или гидролизованный) коллагеновый пептид II типа, расщепленный до полипептидов, так и НК-II. Именно деградация и уменьшение количества коллагена II типа ассоциированы с ОА. Молекулярная масса неденатурированного коллагена 300 кДа, гидролизата коллагена низкая (2—9 кДа) [19]. Его полипептиды легко всасываются, обладают анаболическим эффектом, ускоряют синтез коллагена и увеличивают синтез внеклеточного матрикса хондроцитами, улучшают минерализацию костей за счет дифференцировки и пролиферации остеобластов.

При симптоматическом лечении пациентов с ОА коленного сустава прием НК-II (n=20; возраст 57,6±8,7 года; 10 мг/сут, курс лечения 3 мес) в сочетании с ацетаминофеном (1500 мг/сут) был более эффективным при сопоставлении с группой сравнения (n=19; возраст 58,8±6,5 года) (получали только ацетаминофен). Прием НК-II был статистически значимо ассоциирован со значительным снижением боли в суставах по визуально-аналоговой шкале (ВАШ), дисфункции суставов по шкале WOMAC и повышением показателей качества жизни по шкале SF-36 по сравнению с контролем [20].

Проведено сравнительное многоцентровое рандомизированное исследование с включением пациентов с ОА коленных суставов (крепитация, остеофиты на суставных поверхностях, припухлость суставов и др.; n=191; возраст 40—75 лет) [21]. Все пациенты были рандомизированы в 3 группы в зависимости от получаемой терапии: НК-II (40 мг/сут), глюкозамина гидрохлорид (1500 мг) + хондроитина сульфат (1200 мг) (ГГ+ХС) и плацебо, курс терапии составлял 180 сут. В группе НК-II в сравнении с плацебо наблюдалось статистически значимое снижение суммарного показателя по шкале WOMAC (p=0,002), в том числе значительное уменьшение баллов по подшкалам «боль» (против плацебо, p=0,0003; против ГГ+ХС, p=0,016), «скованность» (против плацебо, p=0,004; против ГГ+ХС, p=0,044) и «физическая функция» (против плацебо, p=0,007). Показатели безопасности между группами не различались [21].

Метаанализ рандомизированных плацебо-контролируемых исследований подтвердил эффективность приема НК-II при ОА. Отмечено статистически значимое снижение суммарного показателя по шкале WOMAC (p=0,002), в том числе по подшкале «скованность суставов» (p=0,01), уменьшение выраженности боли по ВАШ (p<0,001). Результаты метаанализа показали, что коллаген эффективен в отношении уменьшения симптомов ОА за счет снижения как общего индекса WOMAC, так и показателя ВАШ [22].

В рандомизированном контролируемом исследовании была проведена оценка клинической эффективности НК-II у пациентов с ОА II—III ст. по Келлгрен—Лоуренс [23] (n=60; возраст 40—75 лет). Пациенты были разделены на две группы: 1-я (n=30) получала ацетаминофен (1500 мг/сут), 2-я (n=30) — НК-II (10 мг/сут) в течение 3 мес. По шкале WOMAC статистически значимое снижение показателей «ночная боль» (p=0,040) и «боль в покое» (p=0,025) установлено во 2-й группе. Улучшение в обеих группах отмечено по показателям «подъем по лестнице», «трудности при ходьбе по ровной поверхности» через 60 и 180 сут. Авторами сделан вывод о сопоставимой эффективности препаратов — в ходе терапии показатели ВАШ и WOMAC снижались примерно на 30%.

В рандомизированном двойном слепом плацебо-контролируемом клиническом исследовании в параллельных группах (Япония) проведена оценка эффективности и безопасности 12-недельного курса приема НК-II у пациентов без ОА, но имевшим болевой синдром (ВАШ ≤50 мм) или дискомфорт в коленных суставах или нижней части спины (БНЧС) [24]. Обследуемые были рандомизированы в две группы: 1-я (n=30; 62,31±1,70 года; 9 мужчин) принимала НК-II (3,2 мг/сут), 2-я (n=28; 61,68±0,45 года; 7 мужчин) — плацебо. Для оценки эффективности терапии использованы Японская шкала ОА коленного сустава (Japan Knee Osteoarthritis Measure, JKOM), Японский опросник БНЧС (Japan Low Back Pain Evaluation Questionnaire, JLEQ), ВАШ-дискомфорт в коленном суставе и нижней части спины (тесты: «ходьба на 10 м», «подъем по лестнице»). Шкала JKOM включает 25 вопросов, дает оценку по 5 критериям: выраженность боли в коленном суставе по ВАШ; боль и скованность в коленном суставе; боли в суставе, вызванные повседневной деятельностью; общая активность; здоровье и психологическое состояние. Шкала JLEQ включает суммарную оценку по 4 критериям: выраженность БНЧС по ВАШ; БНЧС, вызванные повседневной деятельностью; проблемы вследствие БНЧС; здоровье и психологическое состояние. Также на фоне терапии оценивали динамику биохимических показателей крови. В 1-й группе НК-II наблюдалось статистически значимое улучшение через 4, 8 и 12 нед лечения по шкалам JKOM и JLEQ, ВАШ — «дискомфорт» и «боль», показателям «пассивное сгибание коленного сустава», «скорость ходьбы», «подъем по лестнице» (p<0,001). По шкале JLEQ выраженность БНЧС уменьшилась с 0-го дня к 12 нед — 38,7±2,8 и 28,1±4,0 соответственно; общий суммарный балл JLEQ — 29,0±31 и 18,1±2,5 соответственно. В ходе 12-недельного исследования не выявлено изменений биохимических показателей крови (гемоглобин, гематокрит, тромбоциты, показатели свертываемости крови, pH, глюкоза, билирубин, аспартат- и аланинаминотрансферазы, креатинфосфокиназа, холестерин, СРБ и др.) и мочи (pH, глюкоза, уробилиноген, кетоновые тела и др.), различий между двумя группами не выявлено. НЯ не отмечено. Авторы заключили, что НК-II безопасен и эффективен при БНЧС и боли в коленных суставах, его применение способствует увеличению подвижности суставов [24].

В эксперименте у собак с ОА оценены эффективность и безопасность монотерапии НК-II (10 мг/сут, 120 дней) и комбинации НК-II с ГГ+ХС (2000 и 1600 мг/сут). Через 60 дней терапии у животных, получавших только НК-II, набюдалось значительное уменьшение суммарного показателя боли (на 33%), боли при манипуляции ветеринаром конечностями (на 66%) и хромоты, связанной с физической нагрузкой (на 44%). В группе животных, получавших НК-II совместно с ГГ+ХС, отмечено существенно бóльшее снижение общей боли (на 57%) и хромоты, связанной с физической нагрузкой (на 53%). Ни в одном случае не было отмечено НЯ, изменений маркеров функции печени, или почек, или массы тела при приеме указанных хондропротекторов [25].

Препараты НК-II усиливают действие хондропротекторов на основе ХС и глюкозамина сульфата (ГС). Пациенты с ОА кисти, коленного или тазобедренного сустава (n=104, возраст 61,4±7,2 года) получали ГС+ХС и НК-II в течение 1,5 года. По сравнению с применением только ГС+ХС в группе пациентов, получавших ГС+ХС и НК-II, установлено достоверно более выраженное снижение балла по ВАШ, уровней телопептидов коллагена uCTX-I и uCTX-II в моче и улучшение рентгенологической оценки ОА (по Келлгрену—Лоуренсу) [1].

С учетом передовых научных технологий и накопленного медицинского опыта на российском рынке разработана новая биологически активная добавка (БАД) к пище для защиты суставного хряща от разрушения в ситуациях, сопровождающихся болью в суставах и позвоночнике, при нарушении функции и ухудшении подвижности в суставах. Новая БАД к пище ТРИО товарного знака «Хондрогард» представляет комбинацию важнейших компонентов хрящевой ткани — ХС (1200 мг), ГС (1500 мг), НК-II T2NDC (40 мг). Схема применения: 1 пакет-саше (6 г) размешать в 100—150 мл теплой воды, рекомендуется взрослым 1 раз в сутки во время приема пищи, продолжительность приема не менее 2 мес.

Стандартизированные экстракты НК-II представляют новую альтернативу в лечении болевой симптоматики при ОА и других патологий опорно-двигательного аппарата, ассоциированных с воспалительной патофизиологией. Действие экстрактов НК-II связано с модуляцией механизмов врожденного и приобретенного иммунитета, снижением активности провоспалительных цитокинов и простагландинов. Полипептидные эпитопы нативного коллагена в структуре НК-II способствуют уменьшению активности аутоиммунных реакций, провоцируемых в ответ на выход на поверхность хряща денатурированных обломков коллагена, стимулирующих деградацию хряща и развитие боли. При активации дискоидиновых рецепторов НК-II усиливает реконструкцию хряща и сдерживает воспалительный ответ на денатурированные эндогенные коллагены в очаге поражения хрящевой ткани. Фундаментальные и клинические исследования подтверждают эффективность использования стандартизированных субстанций НК-II для ускорения регенерации хряща и уменьшения боли при ОА и субклинической дисфункции суставов. Поэтому прием НК-II per os при лечении ОА создает (при участии механизмов приобретенного иммунитета) системную толерантность к пептидам коллагена II типа, что способствует подавлению аутоиммунного воспаления на поверхности суставов, уменьшая выраженность болевого синдрома.

Исследование выполнено по гранту Российского научного фонда (проект №20-12-00175), ИГХТУ

The research was performed under the grant of the Russian Science Foundation (project No. 20-12-00175).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.