Показники запалення та вільнорадикальних процесів y крові хворих на остеоартрит після SARS-CoV2-інфекції - Тугаров Юрій Радіонович (My University, 2025)
Підготовка здійснювалась на кафедрі біохімії навчально-наукового центру «Інститут біології та медицини» Київського національного університету імені Тараса Шевченка Міністерства освіти і науки України. У 2019 році у світі виникла пандемія, що була спровокована коронавірусом 2, пов’язаним з тяжким гострим респіраторним синдромом (severe acute respiratory syndrome-related coronavirus 2, SARS-CoV-2). Нова коронавірусна хвороба 2019 року (coronavirus disease 2019, COVID-19) стала серйозною загрозою для здоров’я та життя людей нашої планети. Це захворювання глибоко відбилося на системі охорони здоров’я у всьому світі, вплинувши не лише на безпосередні показники захворюваності та смертності, але й на віддалені наслідки для здоров’я різних верств населення. Останні тенденції у вивченні COVID-19 змінилися від гострих її наслідків до тривалих ефектів на організм. У групі ризику опинилися люди, що мають хронічні захворювання. В зв’язку з цим, нагальним стає дослідження питань прогнозування перебігу хронічних патологій у осіб, що перехворіли коронавірусною інфекцією. Серед розповсюджених хронічних захворювань важливе місце займають остеоартрити, які вражають велику кількість населення. Остеоартрит є хронічним дегенеративним захворюванням суглобів, при якому відбувається руйнування та втрата суглобового хряща, що призводить до болю, деформації та обмеження рухливості суглобу. Остеоартрит є хронічним і часто прогресуючим захворюванням. З часом у важких випадках може відбуватися повна втрата рухливості суглобу, і він стає динамічно непридатним. Загроза захворювання COVID-19 полягає в тому, що при перебігу остеоартриту у осіб під час системної запальної відповіді можливе формування ускладнень за рахунок більш глибоких порушень в організмі. В результаті такі пацієнти в постковідний період можуть мати більш високий ризик розвитку ускладнень остеоартриту. Тому метою дисертаційної роботи було проаналізувати ряд параметрів запальних та вільнорадикальних процесів у крові пацієнтів з остеоартритом колінних суглобів ІІ-ІІІ ступеню після SARS-CoV2-інфекції. У вступі до дисертаційної роботи сформульовано мету та завдання даного експериментального дослідження, проведено обґрунтування актуальності обраної теми, дано характеристику предмету та об’єкту дослідження, проведений перелік методів, що були застосовані для досягнення мети роботи. Також, у даному розділі роботи показані елементи дослідження, що характеризують його наукову новизну. Крім того у розділі сформульовані основні результати проведеної роботи та можливі далекосяжні напрямки їх застосування у практиці. Зазначено дані щодо апробації результатів дослідження, які були отримані при виконанні роботи, та визначено особистий внесок здобувача у наданих наукових працях. У першому розділі роботи надано оглядову інформацію щодо сучасних наукових даних, які присвячені досліджуваній у дисертації тематиці. Зокрема, у ньому висвітлені питання етіологічних чинників та патофізіології важкого гострого респіраторного синдрому, спричиненого коронавірусом 2. Розглянуто результати досліджень, які характеризують порушення гемостазу при коронавірусній хворобі 2019. Також проведена оцінка формування можливих постковідних ускладнень у пацієнтів, які пов’язані з патологічними змінами опорно-рухового апарату. У другому розділі роботи надана інформація щодо умов проведення експериментів, характеристики основних дослідних груп пацієнтів, використаних хімічних реагентів та обладнання, а також зроблено детальний опис застосованих у роботі методів дослідження. У третьому розділі наведені основні результати експериментальних досліджень та проведено їх обговорення з використанням наукових літературних даних. Цей розділ побудований із трьох основних блоків. Кожний блок присвячений оцінці певних показників можливих напрямків ураження організму рековалесцентних осіб з остеоартритом після COVID-19. Так, у першому блоці проаналізовано ключові маркери запалення у крові людей з діагнозом остеоартрит, що перехворіли COVID-19. У даному підрозділі вивчаються наступні параметри: концентрація С-реактивного білка (СРБ), молекул середньої молекулярної маси, вміст цитокінів (інтерлейкін (ІЛ)-1β, ІЛ-4, ІЛ-6, ІЛ-8, ІЛ-10, ІЛ-12β, фактор некрозу пухлин-α (ФНП- α) та інтерферон-γ (ІФ-γ)) у плазмі крові та рівні експресії генів PTGS2 (prostaglandin-endoperoxide synthase 2, простагландин-ендопероксидсинтаза 2 або циклооксигеназа), NOS2 (nitric oxide synthase 2, NO-синтаза 2) та NFKB1 (nuclear factor kappa B, ядерний фактор κB) у клітинах крові. У другому блоці визначені показники інтенсивності вільнорадикальних процесів у крові осіб з остеоартритом після перенесеної коронавірусної хвороби. В даному підрозділі вивчаються наступні параметри: концентрація активних форм кисню (супероксидний радикал та пероксид водню), продуктів перекисного окиснення ліпідів (дієнові кон’югати, ТБК-активні сполуки, шиффові основи), продуктів окисної модифікації білків (нейтральні альдегідні та кетонні продукти і основні альдегідні та кетонні продукти), сульфгідрильних груп (небілкові, білкові та загальні SH-групи), активність ферментів антиокидантного захисту (супероксиддисмутаза та каталаза) у плазмі крові, а також рівні експресії генів LRP1 (low density lipoprotein receptor related protein 1, білок 1, подібний до рецептора ліпопротеїнів низької щільності) та OLR1 (оxidized low density lipoprotein (ox-LDL) receptor 1, рецептор окиснених ліпопротеїнів низької щільності) у клітинах крові. У третьому блоці проведена оцінка маркерів метаболізму хрящової тканини у крові хворих на остеоартрит після COVID-19. В даному підрозділі вивчаються наступні параметри: рівень матриксних металопротеїназ (ММП-1, ММП-2, ММП-3, ММП-8, MMП-9 і MMП-10) та тканинного інгібітору металопротеїнази-1 (ТІМП-1), концентрація білка COMP (cartilage oligomeric matrix protein, хрящовий олігомерний матриксний білок) у плазмі крові, а також рівні експресії генів ТGFB1 (transforming growth factor beta 1, трансформуючий фактор росту β1), FOXO1 (forkhead box protein O1, фактор транскрипції FoxO1), COMP (cartilage oligomeric matrix protein, хрящовий олігомерний матриксний білок) у клітинах крові. У четвертому розділі дисертаційного дослідження – заключення – проведено узагальнення отриманих результатів, показана значимість та можливе використання виявлених відмінностей у формуванні остеоартриту у осіб після COVID-19 та пацієнтів, що не інфікувались SARS-CoV-2. Продемонстровано новизну та перспективи практичного застосування результатів дисертаційного дослідження. Результатом дисертаційної роботи є проведена всебічна оцінка параметрів запалення, вільнорадикальних процесів та маркерів метаболізму хрящової тканини у крові осіб з діагнозом остеоартрит та після одужання від інфікування SARS-CoV-2. В цілому, отримані нами експериментальні дані констатують, що COVID-19 може спричинити розвиток більш важкого перебігу остеоартриту та можливе формування ускладнень у таких пацієнтів. Виявлена інтенсифікація запальних та вільнорадикальних процесів у осіб з діагнозом остеоартрит після COVID-19 сприятиме більшому руйнуванню суглобового хряща, що підтверджується зростанням у крові маркерів деградації хряща. Встановлені у дисертаційній роботі відмінності у перебігу остеоартриту у рековалесцентних осіб після COVID-19 можна застосовувати як прогностичні маркери оцінки розвитку патофізіологічного процесу, а також дієвості його лікування. Матеріали за результатами виконаних досліджень опубліковано в 11 наукових працях, з них: 6 статей у фахових періодичних виданнях України, одна стаття у фаховому закордонному виданні, що входить до міжнародних наукометричних баз Scopus та Web of Science (Q3). Здійснено апробацію результатів у рамках наукових конференцій з опублікуванням 5 тез доповідей.

In 2019, a pandemic broke out worldwide, caused by severe acute respiratory syndrome-related coronavirus 2 (SARS-CoV-2). The novel coronavirus disease 2019 (COVID-19) has become a serious threat to the health and lives of people around the world. This disease has had a profound impact on healthcare systems worldwide, affecting not only immediate morbidity and mortality rates, but also long-term health outcomes for various population groups. Recent trends in the study of COVID-19 have changed from its acute consequences to long-term effects on the body. People with chronic diseases are at risk. In this regard, research on the prediction of the course of chronic pathologies in people who have had a coronavirus infection is becoming urgent. Among the common chronic diseases, osteoarthritis occupies an important place, affecting a large number of the population. Osteoarthritis is a chronic degenerative disease of the joints, in which there is destruction and loss of articular cartilage, which leads to pain, deformation and limited mobility of the joint. Osteoarthritis is a chronic and often progressive disease. Over time, in severe cases, will be complete loss of mobility of the joint will occur and it becomes dynamically unusable. The threat of COVID-19 disease lies in the fact that during the course of osteoarthritis in individuals during a systemic inflammatory response, complications may develop due to deeper disorders in the body. As a result, such patients in the post-COVID period may have a higher risk of developing osteoarthritis complications. Therefore, the purpose of the dissertation was to analyze a number of parameters of inflammatory and free radical processes in the blood of patients with knee osteoarthritis of the II-III degree after SARS-CoV2 infection. In the introduction to the dissertation, the goal and objectives of this experimental study are formulated, the relevance of the chosen topic is justified, the subject and object of the study are characterized, and a list of methods that were used to achieve the goal of the work is provided. Also, this section of the work shows the elements of the study that characterize its scientific novelty. In addition, the section formulates the main results of the work and possible far-reaching directions of their application in practice. Data on the validation of the research results obtained during the work are indicated and the applicant's personal contribution to the submitted scientific works is determined. The first section of the work provides an overview of current scientific data devoted to the topic studied in the dissertation. In particular, it highlights the issues of etiological factors and pathophysiology of severe acute respiratory syndrome caused by coronavirus 2. The results of studies characterizing hemostasis disorders in coronavirus disease 2019 are considered. The formation of possible post-covid complications in patients associated with pathological changes in the musculoskeletal system is also assessed. The second section of the work provides information on the conditions of the experiments, the characteristics of the main study groups of patients, the chemical reagents and equipment used, and a detailed description of the research methods used in the work is provided. The third section presents the main results of experimental studies and discusses them using scientific literature data. This section is built from three main blocks. Each block is devoted to the assessment of certain indicators of possible areas of damage to the body of convalescent individuals with osteoarthritis after COVID-19. Thus, in the first block, key markers of inflammation in the blood of people diagnosed with osteoarthritis who have recovered from COVID-19 were analyzed. In this section, the following parameters are studied: the concentration of C-reactive protein, medium molecular weight molecules, the content of cytokines (interleukin (IL)-1β, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12β, tumor necrosis factor-α and interferon-γ) in blood plasma as well as the levels of expression of the genes PTGS2 (prostaglandin- endoperoxide synthase 2 or cyclooxygenase), NOS2 (nitric oxide synthase 2) and NFKB1 (nuclear factor kappa B) in blood cells. In the second block, the intensity of free radical processes in the blood of people with osteoarthritis after recovering from coronavirus disease was determined. This section studies the following parameters: the concentration of reactive oxygen species (superoxide radical and hydrogen peroxide), lipid peroxidation products (diene conjugates, TBA-active compounds, Schiff bases), protein oxidative modification products (neutral aldehyde and ketone products and basic aldehyde and ketone products), sulfhydryl groups (non-protein, protein and total SH-groups), the activity of antiradical protection enzymes (superoxide dismutase and catalase) in blood plasma as well as the levels of expression of LRP1 (low-density lipoprotein (LDL) receptor related protein 1) and OLR1 (oxidized low density lipoprotein (ox-LDL) receptor 1) genes in blood cells. In the third block, markers of cartilage metabolism in the blood of patients with osteoarthritis after COVID-19 were assessed. This section studies the following parameters: the level of matrix metalloproteinases (MMP-1, MMP-2, MMP-3, MMP- 8, MMP-9 and MMP-10) and tissue inhibitor of metalloproteinase-1 (TIMP-1), the concentration of COMP (cartilage oligomeric matrix protein) protein in blood plasma as well as the levels of expression of the genes TGFB1 (transforming growth factor beta 1), FOXO1 (forkhead box protein O1), COMP (cartilage oligomeric matrix protein) in blood cells. In the fourth section of the dissertation research – conclusion – the results obtained are summarized, the significance and possible use of the identified differences in the formation of osteoarthritis in individuals after COVID-19 and patients not infected with SARS-CoV-2 are shown. The novelty and prospects for practical application of the results of the dissertation research are demonstrated. The result of the dissertation work is a comprehensive assessment of the parameters of inflammation, free radical processes and markers of cartilage metabolism in the blood of individuals diagnosed with osteoarthritis and after recovery from SARS-CoV-2 infection. In general, the experimental data we obtained state that COVID-19 can cause the development of a more severe course of osteoarthritis and the possible formation of complications in such patients. The detected intensification of inflammatory and free radical processes in individuals diagnosed with osteoarthritis after COVID-19 will contribute to greater destruction of articular cartilage, which is confirmed by the increase in markers of cartilage degradation in the blood. The differences in the course of osteoarthritis in convalescent individuals after COVID-19 established in the dissertation can be used as prognostic markers for assessing the development of the pathophysiological process, as well as the effectiveness of its treatment. Materials based on the results of the research have been published in 11 scientific works, including: 6 articles in professional periodicals of Ukraine, one article in a professional foreign publication included in the international scientometric databases Scopus and Web of Science (Q3). The results have been tested within the framework of scientific conferences with the publication of 5 abstracts of reports.
Indicators of inflammation and free radical processes in the blood of osteoarthritis patients after SARS-CoV2 infection
Keywords: COVID-19; остеоартрит; запалення; спондиліт; біохімічні індикатори крові; імунні клітини; цитокіни; активні форми оксиґену і нітроґену; оксид азоту; супероксиддисмутаза; металопротеїнази; протеоліз; COVID-19; osteoarthritis; inflammation; spondylitis; biochemical blood indicators; immune cells; cytokines; reactive oxygen and nitrogen species; nitric oxide; superoxide dismutase; metalloproteinases; proteolysis