Влияние гидролизата коллагена на результаты реабилитации у пациентов после ортопедических вмешательств на суставах нижних конечностей
Терновой К.С., доцент кафедры Травматологии, ортопедии и хирургии катастроф ИКМ им. Склифосовского ПМГМУ им. Сеченова И.М., к.м.н.
Ушаков В.П., ассистент кафедры спортивной медицины и медицинской реабилитации.
Ключевые слова: типы коллагена, обмен коллагена, источники получения коллагена, гидролизат коллагена, остеоартроз.
Введение
Остеоартроз (ОА) является основной патологией в структуре заболеваний опорно-двигательного аппарата, по всему миру им страдают более 300 млн. человек, кроме того, это ведущая причина нетрудоспособности среди взрослого населения. По прогнозам Всемирной организации здравоохранения, ОА в ближайшие десятилетия станет четвёртой главной причиной инвалидности у женщин и восьмой — у мужчин, что заставляет искать новые пути профилактики и лечения ОА.
ОА — гетерогенная группа заболеваний различной этиологии со сходными биологическими, морфологическими, клиническими проявлениями и исходом, в основе которых лежит поражение всех компонентов сустава, в первую очередь суставного хряща, а также субхондральной кости, синовиальной оболочки, связок, капсулы, околосуставных мышц. ОА характеризуется биохимическими изменениями в клетках и матриксе суставов, что приводит к образованию эрозий, уменьшению толщины суставного хряща и склерозу субхондральной кости. В развитии ОА принимают участие многие факторы, включая генетическую предрасположенность, механические повреждения, возрастные, эндокринные, метаболические факторы.
При ОА хондроциты коллагена II типа начинают замещать на коллаген I и III типов, увеличивается синтез неколлагеновых белков, усиливаются процессы распада и деградации за счёт роста активности кислых лизосомальных гидролаз. В очагах деструкции суставного хряща при ОА значительно повышается содержание катепсина — одной из лизосомальных протеиназ, которая расщепляет стержневой белок протеогликанов, что вызывает высвобождение и выведение из матрикса гликозаминогликанов. При ОА в хряще становится заметной активность коллагенолитических ферментов — матриксных металлопротеиназ, участвующих в катаболизме хрящевого матрикса. Повышенная активность данных ферментов является одним из основных механизмов патогенеза ОА.
Коллаген удерживает трёхмерную структуру хряща, удерживает аггреканы и противостоит силам растяжения, постоянно воздействующим на хрящ. При ОА уменьшается поступление к хондроцитам строительного материала для биосинтеза коллагена и протеогликанов, веществ и минералов, необходимых для поддержания жизнедеятельности самих хондроцитов, что становится причиной их истощения, снижения функциональной активности и преждевременного апоптоза.
С возраста 25 лет синтез коллагена начинает уменьшаться. Также изменяется соотношение типов коллагенов в тканях. Коллаген становится более жёстким, что приводит к ухудшению состояния всех тканей, содержащих коллаген, включая хрящи суставов. Таким образом, ОА представляет собой патологический процесс, в ходе которого усиливаются катаболические процессы в хряще, снижается синтетическая функция хондроцитов, в том числе за счёт дефицита веществ для биосинтеза компонентов хряща.
В настоящее время не существует одобренных препаратов для лечения ОА, модифицирующих заболевание. В отсутствие эффективной фармакотерапии многие пациенты с ОА обращаются к пищевым добавкам и нутрицевтикам, включая желатин, гидролизованный коллаген и пептиды коллагена. Гидролизат коллагена, как было неоднократно показано, оказывает анаболическое действие на хрящевую ткань. Его применение может улучшать прогноз у пациентов с ОА.
Коллаген — сложный белок, который содержится во многих продуктах питания. Богаты коллагеном мясные волокна, субпродукты, кожа, хрящи животных и рыб. Человеческий организм плохо усваивает целостный белок коллаген из пищи из-за большого размера его молекул. В процессе пищеварения в желудке под воздействием соляной кислоты и пепсина начинается разрушение пептидных связей в молекуле коллагена. В дальнейшем гидролиз коллагена происходит в тонкой кишке под влиянием протеолитических ферментов панкреатического сока. При этом негидролизованный коллаген распадается до уровня пептидов коллагена. Дальнейший гидролиз пептидов уже происходит под воздействием кишечных ферментов до состояния аминокислот, которые всасываются и через систему воротной вены поступают в печень и далее распространяются по всему организму.
Для полноценного переваривания коллагена пищевых продуктов нужны достаточный уровень соляной кислоты и пепсина в желудке, хорошая внешнесекреторная функция поджелудочной железы и ферментная активность тонкой кишки. При различных заболеваниях желудочно-кишечного тракта, а также у детей и лиц старшего возраста коллаген переваривается плохо. Повлиять на данный процесс можно за счёт включения в рацион питания коллагена в форме пептидов. Пептиды коллагена — короткие цепочки, состоящие из двух или трёх аминокислот, обладающие меньшей молекулярной массой в сравнении с гидролизованным коллагеном.
Есть данные, что в кишечнике могут всасываться короткие пептиды коллагена, состоящие из двух или трёх аминокислот, а не только отдельные аминокислоты. Благодаря использованию пептидов коллагена облегчается процесс переваривания белка в желудочно-кишечном тракте, увеличивается уровень поступления аминокислот в хрящ с дальнейшим их использованием в синтезе коллагена в хондроцитах.
В работе Oesser et al. продемонстрировано, что при пероральном приёме гидролизированных форм коллагена его абсорбция повышается до 95%. Этот уровень отмечается уже через 6 часов после приёма. При этом гидролизированная форма коллагена хорошо переносится и его приём не сопровождается побочными эффектами со стороны желудочно-кишечного тракта.
Эффективная и безопасная доза коллагена при ОА составляет 10 г. В исследовании, проведённом R.W. Moskowitz (2000), было показано, что ежедневный приём 10 г коллагена эффективно устраняет боль, превосходя по эффективности плацебо. При этом коллаген не вызывает побочных эффектов и хорошо переносится пациентами, страдающими ОА.
В проспективном рандомизированном плацебоконтролируемом двойном слепом исследовании K. Clark et al. (2008) с участием 147 спортсменов с болями в суставах, вызванными физической активностью, изучалось влияние гидролизата коллагена на боль и двигательную активность. Все участники были распределены на две группы: 1-я группа (n = 73) получала 10 г гидролизата коллагена, 2-я (n = 74) — плацебо в течение 24 недель. Результаты исследования продемонстрировали несомненное преимущество гидролизата коллагена в сравнении с плацебо в уменьшении боли в суставах по ВАШ как в состоянии покоя, так и при статической и динамической нагрузке.
В работе A.E. Bello et al. (2006) было установлено, что перорально принимаемый коллаген накапливается в суставном хряще и обеспечивает значимое увеличение синтеза макромолекул внеклеточного матрикса. В четырёх открытых и трёх двойных слепых исследованиях была показана эффективность и безопасность гидролизата коллагена в уменьшении боли и улучшении функции суставов у пациентов с ОА.
В двойном слепом плацебо-контролируемом рандомизированном клиническом исследовании, проведённом S. Kumar et al. (2015) с участием 30 пациентов, страдающих ОА, также подтверждается обезболивающее и противовоспалительное действие пептидов коллагена. В группе пациентов (n = 15), принимающих пептиды коллагена в течение 13 недель, отмечалось значимое снижение боли по шкале WOMAC, ВАШ и улучшение качества жизни по шкале QOL.
Производство гидролизата коллагена
Основным источником коллагеновых пептидов являются бычья шкура, кости, свиная кожа или рыбьи кости и рыбья кожа. Морские источники являются альтернативой бычьим или свиным и не связаны с прионами, ассоциируемыми с риском развития бычьей губчатой энцефалопатии (BSE). Традиционное производство гидролизатов коллагена заключается в контролируемом процессе гидролиза для получения растворимых пептидов. Сырьё промывается, гомогенизируют и деминерализуют разбавленной минеральной кислотой или щелочью. Сырьё экстрагируется в несколько этапов тёплой водой. Дальнейшая ферментативная деградация желатина приводит к получению конечного продукта — гидролизата коллагена. После очистки продукт концентрируют и сушат. Наиболее эффективной процедурой удаления остаточных высокомолекулярных пептидов и белков или снижения содержания антигенов в гипоаллергенных формулах является ультрафильтрация.
Таким образом, практически все виды коллагена, существующие на рынке, — сухого вида или восстановленные из сухого. Исключением является гидролизат коллагена торговой марки «Первый Живой Коллаген» / «COLLA GEN». Он производится из птицы (курицы) и характеризуется тем, что в отличие от других нутрицевтиков относится к категории «Пищевой продукт». Молекулярная масса пептидов коллагена находится в пределах 12–270 кДт, что влияет на усвояемость, которая достигает 98% и не требует дополнительных добавок, например витамина C. «Первый живой коллаген» содержит все три типа коллагена. Не проходит этапа сушки и не подвергается высоким температурам. Вследствие чего не подвергается денатурации.
Цель исследования
Изучить влияние гидролизата коллагена «Первый Живой Коллаген» как основной биологически активной добавки в пищу на результаты реабилитации у пациентов, перенёсших ортопедические вмешательства на крупных суставах нижних конечностей (коленном и тазобедренном).
Материал и методы
Было выполнено одноцентровое проспективное рандомизированное исследование типа «случай–контроль». Больным проводили общую для всех стандартную восстановительную терапию в сочетании с применением гидролизата коллагена в основной группе и без добавления такового в контрольной. Исследование проводилось на базе Клиники реабилитации ПМГМУ им. Сеченова, г. Москва. Параметры, включая боль в суставах, оценивались с использованием визуальной аналоговой шкалы, подвижность как угол активного сгибания в оперированном суставе, исходная тяжесть течения заболевания оценивалась по шкалам WOMAC, оценивался индекс тяжести коксартроза и гонартроза по М. Lequene. Оценка производилась в начале госпитализации и по окончании курса приёма препарата гидролизата коллагена.
Участники исследования: В период с марта 2022 г. по июнь 2022 г. было набрано 38 пациентов, проходивших курс реабилитации в условиях стационарного отделения Клиники реабилитации ПМГМУ им. Сеченова. Данные 31 из 38 пациентов могли быть статистически оценены. Курс реабилитации был стандартизирован и включал в себя общепринятые методы: физиотерапевтическое лечение (электростимуляция основных мышечных групп оперированной конечности (№10)), лечебную физкультуру согласно клиническим рекомендациям союза реабилитологов России, пассивную механотерапию в целях мобилизации оперированного сустава (№10), с целью плавного увеличения угла сгибания в оперированном суставе. Контрольную группу составило 30 пациентов, получавших аналогичное лечение в условиях стационара, состояние пациентов данной группы было оценено через 1 месяц после выписки, что соответствовало окончанию курса приёма гидролизата коллагена основной группы.
Общие критерии включения пациентов в исследование для всех групп наблюдения были:
- возраст старше 18 лет;
- перенесённое ТЭТС или ТЭКС в срок до 6 месяцев до момента включения в исследование.
Основные итоговые показатели
Основным параметром эффективности было изменение оценки боли по ВАШ по сравнению с исходным уровнем, а также объективное увеличение подвижности в оперированном суставе.
Размер выборки рассчитывался для уровня значимости 0,05, мощности критерия 0,8 и предполагаемого дельта-эффекта 0,9. Для анализа полученных данных были использованы методы описательной статистики (число пациентов, среднее значение, доверительный интервал, минимальные и максимальные значения, стандартное отклонение, стандартная ошибка), для сравнения групп больных — методы непараметрической статистики, в частности U-критерий Манна–Уитни. Статистическая обработка данных была выполнена с использованием свободного программного обеспечения EpiInfo, поддерживаемого Центром по контролю и профилактике заболеваний (Centers for Disease Control and Prevention, США).
Результаты
Были оценены данные пациентов (n = 31), четыре параметра показали статистически значимые изменения при приёме пищевой добавки гидролизат коллагена (ГК) по сравнению с контрольной группой, за исключением боли в покое, которая оказалась примерно одинаковой в обеих группах (1,9 и 2,0 балла).
- Боль в суставах при ходьбе: −5,0 против −4,2 (p = 0,011)
- Боль в суставах при статической нагрузке (стояние на ногах более 10 минут): −5,1 против −4,3 (p = 0,008)
- Боль в суставах при подъёме по лестнице: −5,9 против −4,9 (p = 0,006)
- Боль в суставах при спуске по лестнице: −4,8 против −4,6 (p = 0,033)
Таблица 3. Объективное изменение подвижности коленного сустава (угол сгибания)
| Группа | Исходно | По окончании курса |
|---|---|---|
| Основная (N=31) | 41,1° | 95,1° |
| Контрольная (N=30) | 49,9° | 88,4° |
Таблица 4. Динамика болевого синдрома по ВАШ
| Группа | Боль в покое (исх.) | При ходьбе (исх.) | При длит. стоянии (исх.) | При подъёме (исх.) | При спуске (исх.) | Боль в покое (итог) | При ходьбе (итог) | При длит. стоянии (итог) | При подъёме (итог) | При спуске (итог) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Основная (N=31) | 6,4 | 7,2 | 7,1 | 7,9 | 6,9 | 1,9 | 2,2 | 2,0 | 2,1 | 2,1 |
| Контрольная (N=30) | 5,9 | 7,1 | 6,9 | 7,5 | 7,0 | 2,0 | 2,9 | 2,6 | 2,4 | 2,3 |
Обсуждение
Проблема остеоартроза остаётся одной из актуальных и нерешённых проблем современной медицины. Это обусловлено значительной распространённостью данной патологии среди людей средней и старшей возрастных групп, идиопатичностью многих механизмов патогенеза и социальными последствиями, возникающими у пациентов: снижением качества жизни, социальной дезадаптацией, длительным нарушением трудоспособности и инвалидизацией.
При воздействии различных этиологических факторов возникает нарушение адаптации суставного хряща к механической нагрузке, приводящее к изменению обмена и синтетической активности хондроцитов, а также физико-химическому повреждению его матрикса, основными структурными элементами которого являются коллаген и протеогликаны (аггреканы).
При ОА отмечается уменьшение размера молекул протеогликанов, разволокнение и расщепление матрикса, нарушение процессов диффузии метаболитов. Также наблюдаются дегидратация, дезорганизация и разрыв коллагеновых волокон. Это объясняет целесообразность применения средств, содержащих коллаген, при ОА.
Коллаген в процессе пищеварения распадается до аминокислот, которые используются для синтеза хрящевого коллагена в хондроцитах. Этот коллаген впоследствии встраивается во внеклеточный матрикс суставного хряща.
Эффективность и безопасность гидролизированного коллагена и пептидов коллагена при ОА показаны в многочисленных клинических исследованиях. Достижение позитивных изменений в структуре хряща при остеоартрозе, достижение эффективного уровня уменьшения боли, улучшение показателей физической активности и качества жизни возможны при использовании коллагена в 2–3 суточных дозах (суточная доза 10 г) на протяжении 1–3 месяцев.
Заключение
Нами было проведено первое клиническое исследование, в котором было показано улучшение реабилитационного прогноза у пациентов, перенёсших оперативное вмешательство на крупных суставах нижних конечностей и получавших пищевую добавку — гидролизат коллагена. Результаты этого исследования имеют значение для использования гидролизата коллагена для поддержания здоровья суставов и, возможно, снижения риска ухудшения состояния суставов в группе высокого риска. Несмотря на масштаб и ограничения исследования, результаты показывают, что у пациентов, потребляющих гидролизат коллагена, снижается субъективное восприятие боли как в покое, так и при физических нагрузках, а также объективно увеличивается объём движений в оперированном суставе, что оказывает положительное влияние на результаты реабилитации после перенесённых ортопедических вмешательств. Для подтверждения этих выводов необходимы будущие исследования.