Diagnóstico de laboratorio de la artrosis

En la mayoría de los casos, los pacientes con osteoartritis no presentan alteraciones en los análisis de sangre ni orina, excepto en casos de sinovitis con derrame significativo, en los que puede presentarse un aumento de la VSG, hipergammaglobulinemia y un aumento de los niveles de los indicadores de fase aguda (PCR, fibrinógeno, etc.). El análisis del líquido sinovial no revela diferencias significativas con respecto a los valores normales.

En los últimos años, se ha buscado intensamente posibles marcadores biológicos (MB) de degradación y reparación de los tejidos articulares (principalmente cartílago y hueso). Los MB deberían reflejar estos cambios dinámicos, servir como predictores del pronóstico de la osteoartrosis y marcadores de la eficacia del tratamiento patogénico. El descubrimiento de nuevos y más profundos estudios de los marcadores biológicos conocidos permitirá una mejor comprensión de los mecanismos de la patogénesis de la osteoartrosis. Sin embargo, la principal finalidad del uso de marcadores biológicos del metabolismo del cartílago es evaluar las propiedades condroprotectoras de los fármacos y monitorizar el tratamiento con fármacos pertenecientes al grupo DMO AD (modificadores de la enfermedad).

En la osteoartritis, los cambios patológicos se producen principalmente en el cartílago articular, así como en el hueso subcondral, la membrana sinovial y otros tejidos blandos de la articulación. Dado que nuestra capacidad para examinar directamente estas estructuras es limitada, las fuentes más importantes para la obtención de marcadores biológicos son la sangre, la orina y el líquido sinovial.

El análisis de orina es la opción más preferible, ya que no implica procedimientos invasivos. En nuestra opinión, el material ideal para el análisis es la orina diaria. El análisis de la orina matutina sería más apropiado, pero su uso se basa únicamente en que este tipo de análisis se utiliza para determinar marcadores biológicos del metabolismo óseo en la osteoporosis: se sabe que los marcadores biológicos están sujetos a ritmos circadianos, y su concentración máxima se produce por la noche. Actualmente, no existe información en la literatura sobre los ritmos circadianos de los marcadores biológicos de tejidos blandos y cartílago, por lo que la decisión final sobre la elección de un análisis de orina adecuado se tomará tras realizar los estudios pertinentes.

Los análisis de sangre son pruebas clínicas de rutina. Algunos marcadores biológicos ya se determinan en la sangre, como los índices de fase aguda, mientras que otros podrían incluirse en la lista estándar de pruebas bioquímicas próximamente. Para cada marcador biológico, es necesario especificar en qué componente de la sangre debe determinarse: plasma o suero. Los resultados de las investigaciones indican que la concentración de marcadores biológicos en el plasma sanguíneo difiere significativamente de la del suero. Los marcadores biológicos suelen determinarse en el suero sanguíneo. Según V. Rayan et al. (1998), las concentraciones de marcadores biológicos en sangre extraída de una vena cercana a la articulación afectada y de una vena más distante son diferentes. Estos datos indican la necesidad de estandarizar el muestreo de sangre para el estudio de marcadores biológicos.

Según LJ Attencia et al. (1989), el cartílago de las articulaciones sinoviales de un adulto constituye solo el 10% de la masa total de cartílago hialino en el cuerpo, incluyendo los discos intervertebrales. Por lo tanto, la determinación de marcadores biológicos en la sangre y la orina refleja el metabolismo sistémico en lugar de cambios locales en la articulación afectada por la osteoartrosis. El líquido sinovial es el más cercano al foco patológico en la osteoartrosis y probablemente refleja con mayor precisión los procesos que ocurren en la articulación afectada. La concentración de marcadores biológicos en el líquido sinovial puede ser significativamente mayor que en la sangre, lo que significa que es más fácil de determinar. Los ejemplos incluyen el epítopo 846 del agrecano: en el líquido sinovial es 40 veces más que en el suero sanguíneo, las proteínas oligoméricas de la matriz del cartílago (COMP), 10 veces más que en el suero sanguíneo. Los productos de degradación en el líquido sinovial reflejan con mayor precisión los procesos catabólicos en el cartílago articular. El drenaje de moléculas del líquido sinovial a través del sistema linfático local puede conducir a una disminución de su tamaño e incluso a su destrucción.

A pesar de la invasividad de la técnica de recolección de líquido sinovial, asociada con diversas posibles complicaciones, la importancia de determinar marcadores biológicos en ella es evidente. Para evitar problemas con la llamada articulación seca, se pueden inyectar 20 ml de solución isotónica de NaCl en la articulación inmediatamente antes de la recolección del líquido. Inmediatamente después de la inyección de la solución isotónica, el paciente debe flexionar y extender la extremidad en la articulación 10 veces, seguido de una aspiración rápida del líquido sinovial diluido. Según EM-JA Thonar (2000), dicha dilución de la sinovial afecta el metabolismo del cartílago articular. Sin embargo, los resultados del estudio de FC Robion et al. (2001) indican que el lavado repetido de las articulaciones de la rodilla equinas no causa cambios significativos en el metabolismo del cartílago. Estos datos requieren confirmación. Por lo tanto, para cada marcador biológico, el efecto del lavado articular sobre los cambios en su concentración debe determinarse en la etapa de estudios preclínicos en animales.

El siguiente punto importante es determinar la vida media en el líquido sinovial y la sangre para cada marcador biológico. Sin estos datos, la interpretación de los resultados de las pruebas será difícil. Por lo general, la vida media de las sustancias biológicamente activas en sangre es más corta que en otros medios líquidos debido a su eliminación eficaz en el hígado y los riñones. Por lo tanto, para cada marcador biológico, también es necesario determinar la vía de eliminación. Así, el N-propéptido del colágeno tipo III se excreta por el hígado mediante endocitosis mediada por receptores, y los fragmentos de colágeno no glicosilados se excretan principalmente por la orina, al igual que la osteocalcina. Existen receptores para los glicosaminoglicanos en las células endoteliales de los senos de los lobulillos hepáticos, por lo que el ácido hialurónico y los proteoglicanos se eliminan por el hígado. La vida media del ácido hialurónico en la sangre es de 2 a 5 minutos. La presencia de sinovitis puede acelerar la depuración de marcadores biológicos de las articulaciones, aunque un estudio en conejos no halló diferencias significativas en la depuración de proteoglicanos con o sin sinovitis. Por lo tanto, es necesario investigar el efecto de la inflamación sobre los cambios en la concentración de marcadores biológicos en los fluidos corporales.

Los riñones filtran selectivamente los marcadores biológicos. Por lo tanto, los glicosaminoglicanos, que poseen una alta carga negativa, podrían no penetrar la membrana basal renal, mientras que glicosaminoglicanos como el condroitín-6-sulfato y el condroitín-4-sulfato sí se detectan en la orina.

Además de la patología (en particular, la osteoartritis), una serie de factores pueden influir en la concentración de marcadores biológicos en los fluidos corporales:

1. Los ritmos circadianos se han estudiado solo para un pequeño número de marcadores biológicos. Se han estudiado para marcadores del metabolismo óseo. Así, la concentración máxima de osteocalcina se produce por la noche, y la de enlaces cruzados de colágeno por la mañana, a las 8:00. En la artritis reumatoide, la actividad máxima de IL-6 también se produce por la noche (alrededor de las 2:00), y antes que la de la osteocalcina. Estos datos son de interés en relación con la participación de la IL-6 en la inflamación y la fisiología del tejido óseo. El TNF-α, por el contrario, no presenta ritmos circadianos. Sin embargo, los receptores de esta citocina pueden obedecerlos.
2. Peristalsis. El ácido hialurónico es sintetizado por las células sinoviales (así como por muchas otras células) y es un posible marcador de sinovitis en la osteoartritis y la artritis reumatoide. Sin embargo, la mayor concentración de hialuronato se encuentra en el sistema linfático intestinal. No es sorprendente que la concentración de ácido hialurónico circulante pueda aumentar después de comer. Por lo tanto, la toma de muestras de sangre para determinar marcadores biológicos debe realizarse en ayunas o 3 horas después de comer. Además, se requiere estudio para determinar el efecto del peristalsis en la concentración de marcadores biológicos en sangre.
3. La actividad física matutina después de dormir provoca un aumento en la concentración de ácido hialurónico, MMP-3 y el epítopo de queratán sulfato en sangre en personas sanas. La actividad física puede alterar la concentración de algunos marcadores tanto en el líquido sinovial como en el suero sanguíneo. Este aumento es más pronunciado en pacientes con artritis reumatoide; además, la concentración de marcadores biológicos se correlaciona con el estado clínico de estos pacientes.
4. Enfermedades hepáticas y renales. La cirrosis hepática provoca un aumento significativo de los niveles séricos de ácido hialurónico y probablemente afecta la eliminación de proteoglicanos. Se sabe que las enfermedades renales afectan las concentraciones de osteocalcina. Este tema también requiere un estudio más profundo.
5. Edad y género. Durante el crecimiento, la actividad de las células de la placa de crecimiento aumenta, lo que se acompaña de un aumento en la concentración de marcadores biológicos esqueléticos en el suero sanguíneo. Un ejemplo es el aumento en la concentración de fragmentos de agrecano y colágeno tipo II en la sangre periférica y la orina de animales en crecimiento. Por lo tanto, la interpretación de los análisis de marcadores biológicos en niños y adolescentes con enfermedades musculoesqueléticas es difícil. Para muchos marcadores biológicos, se encontró un aumento en la concentración con el envejecimiento. En los hombres, la concentración de marcadores biológicos supera significativamente a la de las mujeres en el cartílago y el tejido óseo. Además, en las mujeres en los períodos menopáusico y posmenopáusico, se pueden esperar cambios en la concentración de marcadores biológicos del metabolismo del cartílago, similares a los observados en el tejido óseo.
6. Los procedimientos quirúrgicos también pueden afectar los niveles de marcadores biológicos y este efecto puede durar varias semanas.

El concepto de marcadores biológicos de la osteoartrosis se basa en la suposición de que reflejan ciertos aspectos de los procesos metabólicos en los tejidos articulares. Sin embargo, la relación entre las concentraciones de marcadores biológicos en los fluidos corporales y el metabolismo del cartílago, la membrana sinovial y otros tejidos ha demostrado ser muy compleja.

Por ejemplo, la concentración de marcadores de degradación de la matriz extracelular del cartílago articular en el líquido sinovial puede depender no sólo del grado de degradación de la propia matriz, sino también de otros factores, como el grado de eliminación de fragmentos moleculares de la membrana sinovial, que ya se mencionó anteriormente, así como de la cantidad de tejido cartilaginoso que queda en la articulación.

A pesar de lo anterior, la concentración de marcadores biológicos en el líquido sinovial generalmente se correlaciona con el metabolismo de las moléculas de la matriz extracelular (ECM) del cartílago articular. Por ejemplo, los cambios en la concentración de fragmentos de agrecano, epítopo 846, COMB y C-propéptido del colágeno II en el líquido sinovial tras una lesión articular y durante el desarrollo de la osteoartrosis son consistentes con los cambios en la intensidad del metabolismo del agrecano, COMB y colágeno II en modelos experimentales de osteoartrosis en animales, in vivo y en el cartílago articular de pacientes con osteoartrosis, in vitro.

La identificación de fuentes específicas de fragmentos moleculares es un proceso complejo. El aumento de la liberación de fragmentos moleculares puede ocurrir tanto por un aumento general de los procesos de degradación que no se compensan con procesos sintéticos, como por una mayor degradación con un aumento simultáneo de la intensidad de la síntesis de las mismas moléculas de la matriz extracelular (MEC); en este último caso, la concentración de moléculas de la MEC no varía. Por lo tanto, es necesario buscar marcadores específicos de degradación y síntesis. Un ejemplo del primero son los fragmentos de agrecano, y el segundo es el C-propéptido del colágeno 11.

Incluso si un marcador biológico está asociado con un aspecto específico del metabolismo, es necesario tener en cuenta las características específicas de este proceso. Por ejemplo, los fragmentos identificados pueden formarse como resultado de la degradación de una molécula sintetizada de novo que aún no se ha integrado en la matriz extracelular (ECM) funcional, una molécula que acaba de integrarse en la ECM y, finalmente, una molécula permanente de la ECM que es una parte funcional importante de la matriz madura. Otro problema es la definición de la zona específica de la matriz (matriz pericelular, territorial e interterritorial) que sirvió como fuente de marcadores biológicos detectados en el líquido sinovial, la sangre o la orina. Estudios in vitro indican que la intensidad del metabolismo en zonas individuales de la ECM del cartílago articular puede ser diferente. El estudio de ciertos epítopos asociados con la sulfatación del sulfato de condroitina puede ayudar a identificar la población de moléculas de agrecano sintetizadas de novo.

Se puede asumir que la aparición de fragmentos de moléculas normalmente presentes en la matriz extracelular del cartílago en el líquido sinovial está asociada con el metabolismo de la matriz cartilaginosa. Sin embargo, esto no siempre es así, ya que depende de diversos factores, en particular de cuánto excede la concentración de una molécula dada en el cartílago articular a la de otros tejidos articulares y cuánto excede la intensidad de su metabolismo en el cartílago a la de otros tejidos articulares. Así, la masa total de agrecano en el cartílago articular supera significativamente la del menisco de la rodilla, por ejemplo, mientras que la masa total de COMB en el menisco prácticamente no difiere de la del cartílago articular. Tanto los condrocitos como los sinovocitos producen estromelisina-1, pero el número total de células en la membrana sinovial supera al del cartílago, por lo que es muy probable que una parte significativa de la estromelisina-1 presente en el líquido sinovial sea de origen sinovial. Por lo tanto, la identificación de la fuente específica de marcadores biológicos es extremadamente difícil y a menudo imposible.

Al estudiar marcadores biológicos en suero sanguíneo y orina, surge el problema de determinar su posible origen extraarticular. Además, en caso de daño monoarticular, los marcadores biológicos secretados por la articulación afectada pueden mezclarse con los secretados por articulaciones intactas, incluidas las contralaterales. El cartílago articular representa menos del 10 % de la masa total de cartílago hialino del organismo. Por lo tanto, la determinación de marcadores biológicos en sangre y orina puede justificarse más bien en enfermedades poliarticulares o sistémicas (en relación con la osteoartrosis, en la osteoartrosis generalizada).

Los requisitos de los marcadores biológicos dependen de si se utilizan como prueba diagnóstica, pronóstica o evaluativa. Por ejemplo, una prueba diagnóstica determina las diferencias entre individuos sanos y pacientes con osteoartritis, lo cual se expresa en términos de sensibilidad y especificidad. Una prueba pronóstica identifica a los individuos de una cohorte con mayor probabilidad de progresión rápida de la enfermedad. Finalmente, una prueba evaluativa se basa en la capacidad del marcador para monitorizar los cambios a lo largo del tiempo en un paciente individual. Además, los marcadores biológicos pueden utilizarse para determinar la sensibilidad de los pacientes a un fármaco específico.

Inicialmente, se asumió que los marcadores biológicos podrían servir como pruebas diagnósticas que ayudarían a distinguir una articulación afectada por osteoartrosis de una intacta, así como a realizar diagnósticos diferenciales con otras enfermedades articulares. Por lo tanto, la determinación de la concentración de queratán sulfato en suero sanguíneo se consideró una prueba diagnóstica para la osteoartrosis generalizada. Sin embargo, estudios posteriores demostraron que este marcador biológico solo puede reflejar la degradación de los proteoglicanos del cartílago en ciertas situaciones. Se demostró que las concentraciones de marcadores biológicos en suero sanguíneo dependen de la edad y el sexo de la persona examinada.

Posibles marcadores biológicos del metabolismo del tejido articular en el líquido sinovial y el suero sanguíneo de pacientes con osteoartritis

Marcador biológico	Proceso	En el líquido sinovial (enlaces)	En el suero sanguíneo (enlaces)
1. Cartílago
Agrecano
Fragmentos de proteína central	Degradación de agrecanos	Lohmander LS. y otros, 1989; 1993	Thonar EJMA y otros, 1985; Campion GV y otros, 1989; Mehraban F. et al., 1991; Spector TD y otros, 1992; Lohmander LS., Thonar EJ-MA, 1994; Poole AR et al., 1994) t (Poole AR et al., 1994)
Epítopos de proteínas centrales (neoepítopos específicos de la zona de escisión)	Degradación de agrecanos	Sandy JD y otros, 1992; LohmanderLS. et al., 1993; LarkM.W. y otros, 1997
Epítopos de sulfatos queratónicos	Degradación de agrecanos	Campion GV y otros, 1989; Belcher C y otros, 1997
Epítopos de sulfatos de condroitina (846, ЗВЗ, 7D4 y DR.)	Síntesis/degradación de agrecanos	Poole AR y otros, 1994; HazellP.K. et al., 1995; Slater RR Jr. y otros, 1995; Plaas AHK et al., 1997; 1998; Lohmander LS. y otros, 1998
La proporción de sulfatos de condroitina-6 y condroitina-4	Síntesis/degradación de agrecanos	Shinme iM. y otros, 1993
Pequeños proteoglicanos	Degradación de proteoglicanos pequeños	Witsch-Prehm P. y otros, 1992
Proteínas de la matriz del cartílago
HOMP	Degradación de HOMP	Saxne T., Heinegerd D., 1992"; LohmanderLS. et al., 1994; Petersson IF et al., 1997	Sharif M. y otros, 1995
Colágenos del cartílago
C-propéptido del colágeno tipo II	Síntesis de colágeno II	Shinmei M. et al., 1993; YoshiharaY. et al., 1995; LohmanderLS. y otros, 1996
Fragmentos de la cadena alfa del colágeno tipo II	Degradación del colágeno II	Hollander AP y otros, 1994; Billinghurst RC y otros, 1997; AtleyLM. y otros, 1998
MMP y sus inhibidores	Síntesis y secreción	¿Del sinovio o del cartílago articular?
II. Meniscos
HOMP	Degradación de HOMP	¿Del cartílago articular, meniscos o sinovio?
Pequeños proteoglicanos	Degradación de proteoglicanos pequeños
III. Membrana sinovial
Ácido hialurónico	Síntesis de ácido hialurónico		Goldberg RL y otros, 1991; Hedin P.-J. y otros, 1991; Sharif M. y otros, 1995
MMP y sus inhibidores
Estromelisina (MMP-3)	Síntesis y secreción de MMP-3	LohmanerLS y otros, 1993	ZuckerS. et al., 1994; Yoshihara Y. y otros, 1995
Colagenasa intersticial (MMP-1)	Síntesis y secreción de MMP-1	Clark IM y otros, 1993; Lohmander LS y otros, 1993	Manicourt DH y otros, 1994
TIMP	Síntesis y secreción de TIMP	Lohmander LS. et al., 1993; Manicourt DH y otros, 1994	Yoshihara Y. y otros, 1995
N-propéptido del colágeno tipo III	Síntesis/degradación del colágeno III	Sharif M. y otros, 1996	Sharif M. y otros, 1996

Diversos estudios han demostrado diferencias en las concentraciones de fragmentos de agrecano, HOMP y MMP, y sus inhibidores, en el líquido articular de las articulaciones de la rodilla de voluntarios sanos y pacientes con artritis reumatoide, artritis reactiva u osteoartrosis. A pesar de que los autores demuestran diferencias significativas en las concentraciones promedio de marcadores biológicos, la interpretación de los datos es compleja, ya que el análisis comparativo fue retrospectivo y de perfil. Las propiedades pronósticas de estas pruebas deben confirmarse en estudios prospectivos.

Los marcadores biológicos pueden utilizarse para evaluar la gravedad de la enfermedad o la estadificación del proceso patológico. En el caso de la osteoartrosis, la gravedad de la enfermedad y sus estadios se evalúan mediante los resultados de radiografías y artroscopias, así como por la intensidad del síndrome doloroso, la limitación de la función de las articulaciones afectadas y la capacidad funcional del paciente. L. Dahlberg et al. (1992) y T. Saxne y D. Heinegard (1992) propusieron el uso de marcadores moleculares del metabolismo del cartílago articular para una caracterización más completa de los estadios de la osteoartrosis. Sin embargo, se necesita más investigación en este sentido para introducir dichos marcadores biológicos en la práctica médica.

Existen informes sobre el posible uso de marcadores biológicos como pruebas pronósticas. Por ejemplo, se demostró que la concentración de ácido hialurónico (pero no de queratán sulfato) en el suero de pacientes con osteoartritis de rodilla al inicio del estudio indica la progresión de la gonartrosis durante 5 años de observación. En la misma población de pacientes, se demostró que un mayor contenido de COMB en el suero de pacientes con gonartrosis durante el primer año tras el inicio del estudio se asoció con la progresión radiográfica durante los 5 años de observación. Los estudios de marcadores biológicos en pacientes con artritis reumatoide han demostrado que la concentración de COMB, epítopo 846, sulfato de condroitina en el suero se asocia con una progresión más rápida de la enfermedad. Estos resultados, obtenidos en pequeños grupos de pacientes, a menudo no demuestran la fuerza de la relación entre el nivel de marcadores biológicos y la progresión de la enfermedad; es decir, se necesitan más estudios prospectivos y en cohortes de pacientes más grandes.

TD Spector et al. (1997) observaron un ligero aumento de la PCR sérica en pacientes con osteoartritis temprana e informaron que la PCR podría ser un predictor de la progresión de la osteoartritis. En este caso, el aumento de la PCR refleja los procesos de daño tisular articular y podría estar asociado con un aumento del ácido hialurónico, lo que también indica progresión de la enfermedad. Es posible que la membrana sinovial sea responsable de la mayor parte del ácido hialurónico determinado en el suero, lo que indica la presencia de sinovitis leve. El aumento de las concentraciones de estromelisina MMP en el líquido sinovial y el suero de pacientes con osteoartritis y después de una lesión articular también podría estar asociado con sinovitis leve.

Finalmente, los marcadores biológicos pueden utilizarse como criterios de eficacia en ensayos clínicos de fármacos, así como para la monitorización del tratamiento patogénico. Sin embargo, existen dos problemas interrelacionados: la falta de fármacos con propiedades demostradas de "modificación estructural" o "modificación de la enfermedad" se debe, en gran medida, a la falta de marcadores biológicos fiables, y, viceversa, la falta de marcadores específicos del metabolismo del tejido articular se debe, en gran medida, a la falta de estudios controlados de fármacos de estos grupos.

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