Сучасний погляд на дослідження генетичних детермінант травматичних ускладнень та регенерації кісткової тканини

Abstract

Травматичні ушкодження кісткової тканини у дорослих осіб – наслідок мультифакторної взаємодії механічних, запальних та генетично детермінованих чинників. Дисбаланс осі RANKL / RANK / OPG, гіперекспресія прозапальних цитокінів TNF-α та IL-6, а також недостатній VEGF-опосередкований ангіогенез спричиняють патологічну резорбцію, затримку ремоделювання та формування післятравматичних ускладнень. Попри наявність антирезорбтивних антитіл, селективних модуляторів естрогенових рецепторів і тканинно-інженерних підходів, уніфіковані персоналізовані протоколи профілактики й лікування залишаються недоопрацьованими. Метою дослідження було систематизувати сучасні клінікоекспериментальні дані щодо ролі генетичних детермінант (TNFSF11, TNFRSF11A/B, VEGFA, TNF, IL6) у розвитку травматичних ускладнень та процесах регенерації кісткової тканини з метою виокремлення ефективних і безпечних молекулярних мішеней терапії. Матеріали та методи. Проведено цільовий наративний огляд літератури (2005–2025 рр.) згідно з PRISMA-ScR. Пошук здійснено у PubMed, Scopus, Web of Science, Embase та Google Scholar. До аналізу включено 65 джерел, що відповідали критеріям релевантності (експериментальні моделі переломів, генетичні асоціативні дослідження, клінічні випробування антирезорбтивних і проангіогенних засобів; вибірка – дорослі ≥ 18 р.). Оцінювали дизайн, молекулярні втручання, морфометричні та клінічні кінцеві точки (щільність кістки, частка запізнілих зрощень, швидкість закриття дефекту). Результати дослідження. У щурячій моделі остеопоротичних переломів ралоксифен підвищував мінеральну щільність кістки та експресію OPG у 1,4 рази, водночас знижуючи рівні RANKL і RANK у 1,3 рази (P < 0,05), що забезпечувало повне рентгенологічне зрощення через 4 тижні. У кроликів із дефектом щелепної кістки імплантація композиту PEK-BBC/VEGF сприяла формуванню зрілих трабекул і збільшувала експресію VEGF у 2,8 рази порівняно з моделлю (P < 0,01) із 75 % закриттям дефекту на 16-му тижні. Генотипи TNFSF11*G / G та TNF-308A асоціювалися з удвічі вищим ризиком сповільненого зрощення, тоді як носії VEGFA-936C демонстрували прискорений остеогенез. Блокатори TNF-α (інфліксимаб, адалімумаб) знижували швидкість перипротезної остеолізи на 28 % та частоту ревізійних операцій у хворих із ревматоїдним артритом (P < 0,05). Висновки. Генетична стратифікація пацієнтів за поліморфізмами TNFSF11, TNFRSF11A/B, VEGFA, TNF та IL6 у поєднанні з таргетною антирезорбтивною, протизапальною й проангіогенною терапією дозволяє мінімізувати ризик післятравматичних ускладнень і оптимізує репаративний остеогенез. Подальші проспективні, рандомізовані дослідження необхідні для стандартизації персоналізованих протоколів та оцінки довгострокової безпеки мультикомпонентних підходів.

Traumatic injuries of bone tissue in adults result from a multifactorial interaction of mechanical, inflammatory, and genetically determined factors. Imbalance within the RANKL / RANK / OPG axis, hyper-expression of the proinflammatory cytokines TNF-α and IL-6, and insufficient VEGF-mediated angiogenesis provoke pathological resorption, delayed remodelling, and the development of post-traumatic complications. Although anti-resorptive antibodies, selective oestrogen-receptor modulators, and tissue-engineering approaches are available, unified personalised protocols for prevention and treatment remain under-developed. The purpose of the study was to systematise contemporary clinical and experimental evidence concerning the role of genetic determinants (TNFSF11, TNFRSF11A/B, VEGFA, TNF, IL6) in the emergence of traumatic complications and in bone-tissue regeneration, with the aim of identifying effective and safe molecular therapeutic targets. Materials and methods. A targeted narrative review (2005–2025) was conducted in accordance with PRISMA-ScR. Searches were performed in PubMed, Scopus, Web of Science, Embase, and Google Scholar. Sixty-five sources met the inclusion criteria (fracture models, genetic association studies, clinical trials of anti-resorptive and pro-angiogenic agents; adult population ≥ 18 years). Study design, molecular interventions, and morphometric and clinical end-points (bone mineral density, incidence of delayed union, rate of defect closure) were assessed. Research results. In a rat model of osteoporotic fractures, raloxifene increased bone mineral density and OPG expression 1.4-fold while reducing RANKL and RANK levels 1.3-fold (P < 0.05), achieving complete radiological union after 4 weeks. In rabbits with mandibular bone defects, implantation of a PEK-BBC/VEGF composite promoted mature trabecular formation and elevated VEGF expression 2.8-fold versus controls (P < 0.01), with 75 % defect closure by week 16. The TNFSF11*G/G and TNF-308A genotypes were associated with a two-fold higher risk of delayed union, whereas carriers of VEGFA-936C exhibited accelerated osteogenesis. TNF-α blockers (infliximab, adalimumab) reduced the rate of periprosthetic osteolysis by 28 % and the frequency of revision surgery in patients with rheumatoid arthritis (P < 0.05). Conclusions. Genetic stratification of patients according to TNFSF11, TNFRSF11A/B, VEGFA, TNF, and IL6 polymorphisms, combined with targeted anti-resorptive, anti-inflammatory, and proangiogenic therapy, minimises the risk of post-traumatic complications and optimises reparative osteogenesis. Further prospective randomised studies are required to standardise personalised protocols and to evaluate the long-term safety of multi-component approaches.