ARTYKUŁ ORYGINALNY/ORIGINAL PAPER
Synovial fluid surface tension in inflammatory joint diseases

Wstęp
Napięcie powierzchniowe (NP), będące miarą energii swobodnej w warstwie powierzchniowej, jest wynikiem oddziaływań międzycząsteczkowych [1]. Wartość NP płynów biologicznych o złożonym składzie odzwierciedla wszystkie zachodzące w tych płynach zjawiska fizykochemiczne [1–5]. Płyn stawowy zawiera wiele substancji aktywnych powierzchniowo [6–9]. W piśmiennictwie dyskutuje się rolę hydrofobowych związków fosfolipidowych (przede wszystkim fosfatydylocholiny) jako substancji o aktywności powierzchniowej. Występują one w połączeniu z hydrofilową częścią białkową. Sugeruje się, że mają one zmniejszać tarcie, poprawiać ruchomość stawów i pełnić rolę ochronną [8–11]. Podobny surfaktant znaleziono także w pęcherzykach płucnych [12] i na powierzchni mezotelium [13–15]. Innym istotnym surfaktantem w płynie stawowym jest kwas hialuronowy [6]. W przebiegu zapalenia dochodzi do istotnych zmian stężeń substancji o aktywności powierzchniowej w płynie maziówkowym. Reumatoidalne zapalenie stawów (RZS) i spondyloartropatie seronegatywne (Spa) należą do grupy przewlekłych postępujących zapaleń stawów o różnej, nie w pełni poznanej patogenezie, różnym przebiegu klinicznym i odmiennej reakcji na stosowaną terapię. W przebiegu obydwu tych grup przewlekłych schorzeń układu ruchu często dochodzi do wysięków w dużych stawach. Płyn stawowy z reguły ma charakter zapalny, o różnym stopniu nasilenia procesu zapalenia [16].
Pomiar napięcia powierzchniowego daje ogólną, syntetyczną informację o składzie badanego płynu. Szczególnie istotnie na wartość napięcia powierzchniowego wpływają zawarte w płynie substancje o charakterze surfaktantów. Można przypuszczać, że ich zawartość w wysiękowym płynie stawowym w artropatiach o odmiennej etiologii będzie się różnić.
Celem pracy była próba oceny, czy w RZS i Spa napięcie powierzchniowe w płynie stawowym jest różne.

Materiał i metody
Badania przeprowadzono w grupie 25 chorych (16 kobiet, 9 mężczyzn) leczonych z powodu zapalnych schorzeń układu ruchu: RZS – 19 chorych i Spa (zesztywniające zapalenie stawów kręgosłupa – ZZSK i łuszczycowe zapalenie stawów – ŁZS) – 6 chorych. Chorych podzielono na 2 grupy. Do grupy pierwszej zakwalifikowano chorych na Spa, w grupie drugiej znaleźli się chorzy na RZS. Próbki płynu stawowego (PS) do badania pobierano w czasie diagnostycznych i terapeutycznych punkcji stawów kolanowych. Pomiary NP wykonano, wykorzystując metodę oderwania płytki Wilhelmiego, w aparacie KSV Sigma 770 – tensiometrze, sterowanym komputerem. W każdej próbce dokonywano 10 pomiarów i obliczano wartość średnią NP. Jednocześnie w badanych próbkach płynu oznaczano stężenie białka całkowitego i albumin metodą kolorymetryczną oraz obliczano w nich liczbę komórek. Analizę statystyczną uzyskanych wyników wykonano przy użyciu programu komputerowego Statistica 6.0.

Wyniki
Średnia wartość napięcia powierzchniowego płynu stawowego w obu grupach chorych łącznie wynosiła 46,66±5,66 mN/m, białka całkowitego 4,24±0,96 g/dl, albumin 2,07±0,55 g/dl, a całkowita liczba komórek 12 127±8 090/mm3. W tab. I przedstawiono średnie wartości badanych parametrów w PS w każdej z grup chorych. Uzyskane wartości NP u pacjentów chorujących na Spa były znamiennie niższe niż w grupie chorych na RZS. W grupie chorych na RZS w płynie stawowym stwierdzono znamiennie niższe stężenie białka całkowitego i albumin. Pleocytoza nie różniła się istotnie w obydwu grupach badanych płynów (tab. I). Analizując zależności między wartością NP a stężeniem białka całkowitego, albumin oraz pleocytozy, nie stwierdzono istotnych zależności między tymi parametrami (tab. II).

Dyskusja
W płynie stawowym, podobnie jak w innych płynach biologicznych, zidentyfikowano wiele substancji powierzchniowo czynnych [6–10]. Najistotniejszą rolę przypisuje się aktywnemu powierzchniowo fosfolipidowi, będącemu częścią glikoproteiny, nazwanej lubrycyną. Głównym składnikiem tego fosfolipidu jest fosfatydylocholina [10]. Fosfolipid aktywny powierzchniowo, w postaci ciał blaszkowatych, jest wytwarzany m.in. przez komórki błony maziowej, komórki mezotelium, płuc, żołądka [7, 8, 10, 13–15]. Obecny w płynie maziówkowym, pokrywa również hydrofobowe powierzchnie stawowe, ułatwiając ruchomość stawów, zmniejszając tarcie, pełni rolę ochronną. Na powierzchni chrząstki stawowej ułożony jest wielowarstwowo. W schorzeniach reumatycznych dochodzi do zmniejszenia ilości zewnętrznej warstwy powierzchniowo aktywnego fosfolipidu, co może być przyczyną zmniejszonej ruchomości stawów [17].
W piśmiennictwie dyskutuje się możliwość poprawienia ruchomości zmienionych chorobowo stawów przez podanie dostawowo substancji fosfolipidowych [9, 10]. Poprawę ruchomości stawów stwierdzano też po dostawowym podaniu steroidów, które zwiększają produkcję substancji powierzchniowo czynnych przez synowiocyty [18].
W przebiegu procesu zapalnego w stawach dochodzi do zmian składu chemicznego płynu maziówkowego, co jest uwarunkowane działaniem m.in. licznych mediatorów zapalnych, wytwarzanych przez gromadzące się w maziówce i w płynie komórki. W zależności od postaci zapalnej choroby stawów skład płynu stawowego może być różny. Różnice te mogą wynikać z obecności różnych subpopulacji komórek zapalnych, a co za tym idzie, innych mediatorów zapalenia. Stopień nasilenia reakcji zapalnej również może się różnić w zależności od procesu chorobowego, prowadzącego do powstania wysięku w stawie [16, 19, 20]. W dostępnym piśmiennictwie brak informacji o różnicach w składzie chemicznym płynu stawowego u chorych na RZS i Spa. Zarówno u chorych na RZS, jak i pacjentów chorujących na Spa płyn stawowy ma charakter zapalny, o różnym stopniu nasilenia procesu zapalnego, co nie zawsze koreluje z ogólną liczbą komórek w płynie. W płynie stawowym w RZS obecne są białka ostrej fazy, fibronektyna, DNA, immunoglobuliny, składowe dopełniacza, wiele enzymów lizosomalnych [16].
W dostępnym piśmiennictwie znaleziono tylko jedną pracę dotyczącą napięcia powierzchniowego płynu stawowego u ludzi [21], istnieją pojedyncze doniesienia przedstawiające wartość napięcia powierzchniowego płynu maziówkowego w materiale zwierzęcym [9]. Parametr ten wydaje się bardzo czułym markerem wszystkich zmian fizykochemicznych, zachodzących w badanym płynie [1–5]. Na wielkość NP wpływają głównie obecne w badanym płynie substancje powierzchniowo czynne.
W naszych badaniach stwierdziliśmy wyraźnie niższe wartości napięcia powierzchniowego płynu stawowego u chorych na Spa w porównaniu z chorymi na RZS. Było to związane z wyraźnie wyższymi stężeniami białka i albumin u chorych na Spa. Może to sugerować większe nasilenie procesu zapalnego w grupie chorych na Spa. Nie znaleziono jednak istotnej statystycznie różnicy w wartości pleocytozy pomiędzy tymi dwiema grupami chorych. Napięcie powierzchniowe oceniano w odniesieniu do stężenia w płynie białka całkowitego i albumin. Znaczącą rolę w obniżaniu NP mają również inne substancje obecne w płynie stawowym. W piśmiennictwie wymieniane są różne surfaktanty, m.in. fosfolipidy (głównie fosfatydylocholina), kwas hialuronowy, siarczan chondroityny, glikozaminoglikany [6, 9]. Przypuszczamy, że stężenia tych substancji w PS w obu badanych grupach mogą się różnić. Zagadnienia dotyczące roli surfaktantów w patologiach stawów wymagają dalszych badań.
Wydaje się, że pomiary NP płynu stawowego mogą być użyteczne w badaniu chorych z zapalnymi schorzeniami układu ruchu, służąc jako czułe narzędzie w diagnostyce różnicowej oraz ocenie stopnia nasilenia procesu zapalnego. Badania na większej grupie chorych, z analizą zależności między NP a stężeniem wielu substancji w płynie stawowym o charakterze surfaktantów, są kontynuowane.

Wnioski
1. Wartość napięcia powierzchniowego płynu stawowego jest wyższa u chorych na spondyloartropatie seronegatywne niż u chorych na reumatoidalne zapalenie stawów.
2. Pomiar napięcia powierzchniowego wydaje się przydatną metodą oceny płynu stawowego o znaczeniu diagnostycznym.

Praca finansowana z grantu KBN nr 2 P05B 112 27.

Piśmiennictwo
1. Dutkiewicz ET. Fizykochemia powierzchni. PWN, Warszawa 1998.
2. Mottaghy K, Hahn A. Interfacial tension of some biological fluids: a comparative study. J Clin Chem Clin Biochem 1981; 19: 267-71.
3. Trukhin DV, Sinyachenko OV, Kazakov VN, et al. Dynamic surface tension and surface rheology of biological liquids. Colloids Surf B Biointerfaces 2001; 21: 231-8.
4. Kazakov VN, Vozianov AF, Sinyachenko OV, et al. Studies of the application of dynamic surface tensiometry of serum and cerebrospinal liquid for diagnosis and monitoring of treatment in patient who have rheumatic, neurological or oncological disea-ses. Adv Colloid Interface Sci 2000; 86: 1-38.
5. Kazakov VN, Sinyachenko DV, Trukhin DV, et al. Dynamic interfacial tensiometry of biologic liquids- does it have an impact on medicine. Colloids Surf A Physiochem 1998; 143: 441-59.
6. Belcher C, Yaqub R, Fawthrop F, et al. Synovial fluid chondroitin and keratan sulphate epitopes, glycosaminoglycans, and hyaluronan in arthritic and normal knees. Ann Rheum Dis 1997; 56: 299-307.
7. Schwarz IM, Hills BA. Synovial surfactant: lamellar bodies in type B synoviocytes and proteolipid in synovial fluid and the articular lining. Br J Rheumatol 1996; 35: 821-7.
8. Hills BA. Synovial surfactant and the hydrophobic articular surface. J Rheumatol 1996; 23: 1323-5.
9. Hills BA, Butler BD. Surfactants identified in synovial fluid and their ability to act as boundary lubricants. Ann Rheum Dis 1984; 43: 641-8.
10. Schwarz IM, Hills BA. Surface-active phospholipid as lubricating component of lubricin. Br J Rheumatol 1998; 37: 21-6.
11. Hills BA, Thomas K. Joint stiffness and ”articular gelling”: inhibition of the fusion of articular surfaces by surfactant. Br J Rheumatol 1998; 37: 532-8.
12. Jouanel P. Les phospholipides du liquide de lavage broncho-alvéolaire. Ann Biol Clin 1982; 40: 255-7.
13. Hills BA, Burke JR, Thomas K. Surfactant barrier lining peritoneal mesothelium: lubricant and release agent. Perit Dial Int 1998; 18: 157-65.
14. Dobbie JW, Pavlina T, Lloyd J, et al. Phosphatidylcholine synthesis by peritoneal mesothelium: its implications for peritoneal dialysis. Am J Kidney Dis 1988; 1: 31-6.
15. Hills BA. Boundary Lubrication in vivo. Proc Instn Mech Engrs 2000; 214, part H: 83-94.
16. Zimmermann-Górska I, Białkowska-Puszczewicz G, Puszczewicz M. Badanie płynu stawowego. Wyd. II uzupełnione. Wydawnictwa Uczelniane Akademii Medycznej im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu, Poznań, 1997.
17. Hills BA, Monds K. Deficiency of lubricating surfactant lining the articular surfaces of replaced hips and knees. Br J Rheumatol 1998; 37: 143-7.
18. Hills BA, Ethell MT, Hodgson DR. Release of lubricating synovial surfactant by intra-articular steroid. Br J Rheumatol 1998; 37: 649-52.
19. Punzi L, Calo L, Plebani M. Clinical significance of cytokine determination in synovial fluid. Crit Rev Clin Lab Sci 2002; 39: 63-88.
20. Swan A, Amer H, Dieppe P. The value of synovial fluid assays in the diagnosis of joint disease: a literature survey. Ann Rheum Dis 2002; 61: 493-8.
21. Siniachenko OV, Kazakov VN, Muller H, et al. Dynamic surface tension of blood and synovial fluid in rheumatoid arthritis. Ter Arkh 1998; 70: 46-9.