Научные основы профилактики остеопороза в детском, подростковом и юношеском возрасте на популяционном уровне

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора медицинских наук

Научные основы профилактики остеопороза в детском, подростковом и юношеском возрасте на популяционном уровне

14.00.22 - травматология и ортопедия

Фаламеева О.В.

Новосибирск - 2008

Работа выполнена в лабораторно-экспериментальном отделе Федерального государственного учреждения «Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи»

Научный консультант:

доктор медицинских наук,

профессор Садовой Михаил Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук,

профессор Михайловский Михаил Витальевич

заведующий отделом вертебрологии детского и подросткового возраста ФГУ «Новосибирский НИИ травматологии и ортопедии Росмедтехнологий» (630091, г. Новосибирск, ул. Фрунзе, 17).

доктор медицинских наук,

профессор Михайлов Сергей Александрович

ведущий научный сотрудник отделения восстановительной хирургии и костной онкологии ФГУ «Российский НИИ травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена Росмедтехнологий» (195427, г. Санкт-Петербург, ул. Академика Байкова, 8).

доктор медицинских наук Воловик Валерий Евгеньевич

заведующий кафедрой травматологии и ортопедии Института повышения квалификации специалистов здравоохранения МЗ Хабаровского края (680009, г. Хабаровск, ул. Краснодарская, 9).

Ведущая организация: Федеральное государственное учреждение «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» имени академика Г.А.Илизарова Росмедтехнологий» (640014, г. Курган, ул. М.Ульяновой, 6).

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В последнее десятилетие выявлены региональные, возрастные, этнические особенности достижения пика костной массы и дальнейшей потери минеральной плотности костной ткани (МПКТ), а также различия в распространенности остеопороза (ОП) и переломов на его фоне (Беневоленская Л.И., 2003; Михайлов С.А., 2003; Родионова С.С., 2004; Ahmed A.I. et al., 1997; Cassidy J.T. et al, 1999). Несмотря на успехи, достигнутые в области диагностики и патогенеза ОП, остаётся нерешённым комплекс вопросов и задач.

Известно, что понимание этиопатогенеза ОП взрослых неразрывно связано с возрастными особенностями минерализации костного скелета у детей (Щеплягина Л.А., Моисеева Т.Ю. , 2003; Dell-Rio L. еt al., 1994), так как у людей, склонных к ОП в зрелом возрасте, определяется низкая МПКТ по сравнению с их возрастной нормой, даже до периода полового созревания (Ferrar L. еt al., 2003). В связи с этим профилактика ОП в детском и подростковом возрасте является актуальной проблемой, от решения которой зависит здоровье наиболее активной части населения трудоспособного возраста.

В России к началу настоящей работы имелись лишь единичные исследования как по оценке показателей минерализации костной ткани у детей и подростков, так и эпидемиологические исследования с использованием унифицированных нормативов и критериев диагностики ОП (Бурдыгина Н.В., 2000; Михайлов С.А., 2003; Родионова С.С., 2005; Щеплягина Л.А. и соавт., 2005; Турилина Е.В., 2007; Короткова Т.А., 2007). Полученные результаты характеризуются большим разбросом данных по уровню распространённости снижения МПКТ в детском, подростковом и юношеском возрасте, обусловленным гипо- и гипердиагностикой ОП в связи с отсутствием адекватной нормативной базы референтных значений МПКТ, характерных для данной территории (Чернова Т.О., 2003; Ahmed A.I. et al., 2004). Поэтому, несомненно, актуальна объективная оценка показателей минерализации костной ткани и распространенности ОП в популяции детей и подростков России.

Формирование полноценного скелета определяется генетическими и внешнесредовыми факторами (Родионова С.С., 2000), среди которых некоторыми авторами рассматриваются особенности климата и загрязнение биосферы химическими веществами (Анохина А.С., 2007; Дедух Н.В., Зупанец И.А., 2002; Вербовой А.Ф., 2002). Однако, роль техногенных факторов риска в возникновении ОП у детей и подростков не определена.

Существуют данные о роли нарушений кальций - фосфорного обмена и снижении костеобразующих функций в костной ткани при ОП в детском возрасте. В последние годы появились данные, что в этиопатогенезе ОП определенную роль играют протеогликаны костной ткани. Предполагают, что строение минерализованного костного матрикса определяется структурой органического, а нарушения в структуре кристаллов гидроксиапатита зависят от условий, в которых сформирован гидроксиаппатит (Grzesik W.J. et al., 2005). Минерализация органического матрикса костной ткани происходит под действием ферментов (Little Ch.B. et al., 2005). Одним из элементов этой ферментной обработки является гидролиз протеогликанов, которые могут подавлять процесс появления минерализованных комплексов (Czupalla C. et al., 2005). Ингибирующая активность ПГ зависит от степени их сульфатирования. Патогенетическая роль этих изменений в настоящее время не изучена.

Сохраняющаяся тенденция к росту заболеваемости остеопорозом среди детского населения разных регионов России свидетельствует о недостаточной эффективности существующих мер профилактики данного заболевания.

Цель исследования: разработать научные основы профилактики остеопороза на популяционном уровне с дифференциацией клинико-гигиенических мероприятий в зависимости от степени морфофункциональных изменений в костной ткани, генетической детерминированности патологического процесса и факторов риска.

Задачи исследования:

1. Изучить распространенность остеопороза для решения проблемы организации его мониторинга на популяционном уровне в детском, подростковом и юношеском возрасте.

2. Установить нормативные показатели минерализации костной ткани в детском, подростковом и юношеском возрасте.

3. Установить взаимосвязь между степенью снижения МПКТ и состоянием кальций - фосфорного обмена, кальций-регулирующей системы и динамикой изменений маркеров ремоделирования костной ткани в детском, подростковом и юношеском возрасте.

4. Изучить взаимосвязь дефицита МПКТ с компрессионными переломами тел позвонков и разной степенью сколиотической деформации позвоночника.

5. Изучить частоту снижения МПКТ на территориях с разным уровнем загрязнения окружающей среды и установить взаимосвязь изменений костной ткани с техногенными факторами риска.

6. Изучить патогенетические механизмы остеопороза при хроническом влиянии техногенного фактора риска при наличии и отсутствии генетической детерминированности его в эксперименте.

7. Обосновать систему дифференцированной профилактики остеопороза на основе оценки прогностической значимости факторов, влияющих на состояние костной ткани, и принципов гигиенической антропопатологии.

Научная новизна исследования состоит в том, что:

- впервые установлены нормативные показатели МПКТ, характерные для новосибирской популяции; установлено, что наибольшие темпы прироста МПКТ у здоровых мальчиков и у девочек в возрасте с 9 до 13 лет; показано, что суммарные показатели прироста МПКТ за возрастной период с 6 до 20 лет у мальчиков достоверно превышают аналогичные показатели у девочек;

- впервые зарегистрировано, что распространенность остеопении и ОП у жителей г. Новосибирска в возрасте от 6 до 20 лет составляет 28,6% случаев, из них 11,8% - лица мужского пола и 17,5% - лица женского пола; установлено, что наиболее высокая частота остеопении у девочек отмечена в 16-18 лет и у мальчиков в 11, 18-19 лет; ОП наиболее часто регистрируется у девочек в 12, 17-18 лет, а у мальчиков - в 10-13 и 19-20 лет;

- впервые установлено, что распространенность снижения МПКТ у детей, проживающих на территории высокого техногенного риска в 1,7-2,0 раза выше, чем на менее загрязненной территории;

- впервые установлено, что развитие остеопении и ОП в детском и подростковом возрасте происходит не только на фоне изменений кальций-фосфорного обмена, но и взаимосвязано изменением кальций-регулирующих гормонов; тесная корреляционная связь МПКТ отмечена с уровнем ОКЦ и ПТГ;

- впервые показано, что при снижении МПКТ происходит изменение не только содержания макро- и микроэлементов в костной ткани, но и изменение протеогликанов органического матрикса костной ткани;

- впервые установлено, что с увеличением возраста в группе детей со сколиотической деформацией позвоночника увеличивается процент детей, имеющих снижение МПКТ, и в отличии от группы детей, не имеющих деформацию позвоночника, при ее наличии частота снижения МПКТ в возрастных группах возрастает;

- впервые установлено, что при наличии компрессионного перелома тел позвонков снижение МПКТ по всем регионам скелета регистрируется в 43,9% случаев, причем у юношей чаще, чем у девушек, 16,9% компрессионных переломов тел позвонков происходит на фоне системного остеопороза и 17,5% на фоне регионарной остеопении позвоночника;

- впервые в эксперименте установлено, что при хроническом воздействии техногенного фактора риска на уровне пороговой дозы при наличии генетической предрасположенности к возникновению дефицита МПКТ происходит нарушение косного баланса, обусловленное как снижением остеопластических потенций, так и усилением костной резорбции;

- впервые изучена прогностическая значимость факторов риска остеопении и остеопороза в детском, подростковом и юношеском возрасте и определена тактика его профилактики при разной степени риска снижения МПКТ.

Практическая значимость работы

Проведенные в работе систематизированные данные позволили расширить представления о патогенетических механизмах и распространенности ОП в детском, подростковом и юношеском возрасте. Полученные данные свидетельствуют о высокой частота снижения МПКТ и тесной взаимосвязи с возникновением компрессионных переломов тел позвонков. Данные о патогенетических механизмах развития ОП в детском и подростковом возрасте, а также взаимосвязь компрессионных переломов с низкой плотностью костной ткани позволили определить следующие факторы риска ОП: значение росто-весовых показателей, отягощенный наследственный анамнез, наличие переломов, недостаточное количество в рационе кальций - содержащих продуктов, неблагоприятная экологическая ситуация. Эти данные являются основой для проведения профилактики ОП и выделения групп риска.

Полученные абсолютные значения МПКТ поясничных позвонков, проксимальных отделов бедренных костей и всего скелета у жителей г. Новосибирска могут быть использованы для создания российской нормативной базы данных МПКТ. Возрастные нормативы МПКТ для жителей г. Новосибирска могут служить референтными значениями при оценке изменений минеральной плотности костной ткани относительно возраста в этом регионе, что позволит более адекватно интерпретировать результаты денситометрического исследования при диагностике остеопении и остеопороза у новосибирских жителей при использовании остеоденситометров с американской базой данных. Своевременная диагностика остеопенических состояний позволит проводить своевременную медикаментозную коррекцию патологии, что в свою очередь способствует снижению риска возникновения переломов и уменьшению затрат на лечение.

Положения, выносимые на защиту

1. Актуальность профилактики остеопороза у детей на популяционном уровне обусловлена высокой распространенностью снижения МПКТ в возрасте от 6 до 20 лет во всех половозрастных группах и наличием тесной корреляционной связи с возникновением компрессионных переломов тел позвонков.

2. Изменения в костной ткани в детском возрасте при наличии остеопороза связаны с нарушением минерализации костной ткани, этиопатогенетические механизмы которого обусловлены снижением костеобразующих функций и изменением биохимических особенностей органического матрикса костной ткани, связанных как с генетическими факторами, так и факторами внешней среды.

3. Основными факторами риска остеопороза в детском возрасте являются изменение росто-весовых показателей по сравнению с половозрастной нормой, наличие отягощенного наследственного анамнеза, проживание на экологически неблагоприятной территории, низкое употребление кальций - содержащих продуктов, позднее или раннее начало менструаций, наличие сколиотической деформации позвоночника и компрессионных переломов позвоночника в анамнезе.

4. Решение проблемы профилактики остеопороза в детском, подростковом и юношеском возрасте на популяционном уровне необходимо проводить в рамках методологии гигиенической антропопатологии с учетом патогенетических механизмов остеопоротических изменений в костной ткани и скрининговой диагностики патологии в группах риска и на территориях риска.

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены на научно-практической конференции «Актуальные вопросы лучевой диагностики заболеваний костно-суставной системы» (Барнаул, 2005); на Всероссийской научно-практической конференция молодых ученых и специалистов «Окружающая среда и здоровье» (Суздаль, 2005); на Краевой научно-практической конференция «Инновационные технологии в травматологии и ортопедии» (Хабаровск, 2005); на II Конгрессе по остеопорозу (Ярославль, 2005); на I съезде травматологов-ортопедов уральского федерального округа «Высокие технологии в травматологии и ортопедии: организация, диагностика, лечение, реабилитация, образование» (Екатеринбург, 2005); на Всероссийской научно-практической конференции Краевого Центра по профилактике и борьбе со СПИД и другими инфекционными заболеваниями» (Красноярск, 2005); на I международной научно-практической конференции «Общественное здоровье: инновации в экономике, управлении и правовые вопросы здравоохранения» (Новосибирск, 2005); на IV Всероссийской конференции «Проблемы биологической науки и образования в педагогических вузах» (Новосибирск, 2005); на I международной научно-практической конференции молодых ученых по вертебрологии и смежным дисциплинам «Творческая энергия молодых - прогресс в науке» (Новосибирск, 2005); на III конференции с международным участием «Проблема остеопороза в травматологии и ортопедии» (Москва, 2006); на VI Всероссийской конференция молодых ученых «Проблемы фундаментальной и прикладной медицины в рамках 13 международного конгресса по приполярной медицине» (Новосибирск, 2006); на научно-практической конференции молодых ученых «Молодые ученые: новые идеи и открытия» (Курган, 2006); на международной научно-практической конференции «Остеопороз: эпидемиология, клиника, диагностика, профилактика и лечение» (Евпатория, 2006); на II конференции молодых ученых по вертебрологии и смежным дисциплинам «Молодые ученые в развитии современной науки» (Новосибирск, 2008).

Первичная экспертиза работы проведена на заседании Ученого совета ФГУ Новосибирский НИИ травматологии и ортопедии СО РАМН Росмедтехнологий 29 февраля 2008 г.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 303 страницах, иллюстрирована 37 таблицами и 49 рисунками. Состоит из списка сокращений, введения, 7 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций. Список литературы содержит 425 источников, в том числе 305 иностранных. В работе имеется 3 приложения. Работа выполнена в соответствии с основным планом НИР ФГУ «Новосибирский НИИТО Росмедтехнологий» (номер государственной регистрации 0120.0504984).

Публикации и сведения о внедрении в практику

По проблеме диссертации опубликовано 40 научная работа, из них 8 статей в рецензируемых ВАК журналах. Получено решение о выдаче патента «Способ формирования групп риска по развитию остеопороза у детей и подростков» (авторы - Фаламеева О.В., Садовой М.А., Храпова Ю.В, Венедиктова А.А., Русова Т.В.) от 01.02.2008 по заявке № 2007111227 (Приоритет от 22.03.2007). Результаты исследования внедрены в работу отделения детской ортопедии и травматолого-ортопедического отделения ФГУ «Новосибирский НИИТО Росмедтехнологий», используются в клинической практике Центра профилактики и лечения остеопороза на базе ФГУ «Новосибирский НИИТО Росмедтехнологий», в педагогической работе на кафедре вертебрологии факультета усовершенствования врачей Новосибирского государственного медицинского университета Росздрава.

Личный вклад автора в работу

Автором лично организовано и проведено эпидемиологическое исследование МПКТ, клинический осмотр, анкетирование пациентов, экспериментальная часть работы, статистическая обработка и анализ полученных данных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во «Введении» обоснована актуальность проблемы, определены цель и задачи исследования, показана научная новизна и практическая значимость работы, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен «Обзор литературы», в котором приведены данные о структурно-функциональных особенностях костной ткани в разные возрастные периоды в детском, подростковом и юношеском возрасте, подробно изложены факторы, влияющие на формирование костной ткани, а также изменения ремоделирования костной ткани при ОП. На основании анализа литературных данных о распространенности и этиопатогенезе остеопении и ОП, выявлены актуальные проблемы диагностики и профилактики снижения МПКТ у детей.

Во второй главе «Материалы и методы исследования» представлены использованные в работе клинические, социально-гигиенические, рентгенологические, остеоденситометрические, морфологические, биохимические и статистические методы, а также экспериментальное моделирование.

Комплексные клинические и лабораторно-инструментальные исследования проведены на базе Центра профилактики остеопороза ФГУ «Новосибирский НИИ травматологии и ортопедии Росмедтехнологий» (руководитель Центра - А.В. Графов).

Работа проведена в шесть этапов согласно разработанной программе (табл. 1). На первом этапе исследования в рамках методологии гигиенической антропопатологии разработана программа исследования с согласованием организационного, информационного и математического обеспечения, установлены цели и задачи, проанализированы литературные источники. На втором и третьем этапах проведен анализ природных и техногенных факторов патогенетического риска на территории г. Новосибирска, организовано и проведено скрининговое исследование детей на территориях с разным уровнем гигиенического риска, сформирован банк данных.

На четвертом этапе проведено исследование факторов риска, групп риска, оценена прогностическая значимость факторов риска и определен характер их взаимосвязи с переломами тел позвонков и деформациями позвоночника у детей. На пятом этапе для установления доказательной базы взаимосвязи патогенетических изменений костной ткани с техногенными факторами внешней среды при хроническом воздействии был применен метод экспериментального моделирования с анализом данных морфологических, денситометрических и биохимических исследований. На шестом этапе, на основании проведенного статистического анализа банка данных установлены направления по профилактике и прогнозированию ОП.

Таблица 1

ПРОГРАММА, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

За период 2004-2005 гг. проведено одномоментное остеоденситометрическое обследование 2124 жителей г. Новосибирска (876 мальчиков и 1248 девочек) в возрасте 6-20 лет, из которых 1524 человека обследованы в результате скринингового исследования методом случайной выборки; 272 человека, обучающиеся в санаторной школе-интернате № 133 для детей, нуждающихся в лечении сколиоза; 224 ребенка, находящиеся на лечении в отделении детской и подростковой ортопедии ФГУ «Новосибирский НИИ травматологии и ортопедии Росмедтехнологий»; 166 детей, находящиеся на консервативном лечении в МУЗ «Детская больница скорой медицинской помощи № 3 г. Новосибирска» по поводу компрессионного перелома позвонков не более 1 месяца.

Средний возраст обследованных 14,1 ± 5,8 лет. Перед проведением скринингового обследования протоколы исследования и информированные согласия были рассмотрены и одобрены на заседании Этического комитета ФГУ «Новосибирский НИИ травматологии и ортопедии Росмедтехнологий». Исследование проводилось с согласия родителей детей и самих обследуемых.

Анкета, предложенная и разработанная в Центральном научно-исследовательском институте травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова для взрослого населения, была адаптирована для детей и подростков. Модифицированная анкета включала следующие разделы: паспортная часть, социально-демографический раздел, жалобы, анамнез, переломы в течение жизни и наличие переломов у родственников, уровень физической активности, особенности питания, наличие и возраст начала менструаций.

Перед денситометрическим исследованием у детей проводился тщательный сбор анамнеза на выявление хронических заболеваний, длительный прием препаратов, влияющих на костную ткань, ортопедический осмотр и антропометрические исследования. При опросе особое внимание уделялось осмотру с целью выявления фенотипических признаков дисплазии соединительной ткани, ретроспективному анализу частоты и локализации переломов у обследуемого и его близких родственников, характеру жалоб на предмет выявления болей в спине, чувства усталости и утомляемости.

Антропометрические исследования проводились по унифицированной методике с использованием стандартных измерительных приборов. Росто-весовые показатели измеряли для расчета индекса массы тела (ИМТ), который рассчитывали по формуле: ИМТ = масса тела/ростІ.

Биохимическое исследование показателей кальций-фосфорного обмена и маркеров костной резорбции и костеобразования в сыворотке крови и моче проведено у 91 обследованного (54 девочки и 37 мальчиков). Средний возраст 0,1 ± 3,6 лет. В зависимости от показателей МПКТ детей разделили на три группы. Первую группу составили 57 человек (23 девочки и 34 мальчика) с нормальными показателями МПКТ (Z-критерий > - 2,0 SD); 24 ребенка (5 мальчиков и 19 девочек) с остеопенией (Z-критерий ? - 2,0 SD) и 10 человек (4 мальчика и 6 девочек) с остеопорозом (Z-критерий ? - 2,5 SD).

МПКТ оценивалась методом двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии с использованием остеоденситометра Hologic, DPX, Discovery-A, США, с применением детских программ. У всех обследованных оценивалась МПКТ поясничного отдела позвоночника (фронтальная проекция, L1-L4); проксимальных отделов бедренных костей (программа Dual Hip - оба бедра: по области шейки бедра - Neck, по области в целом - Total Hip); всего скелета (программа Whole Body: оценка скелета в целом - TOTAL и скелета без учета области головы - Subtotal). Уровень минерализации скелета оценивали по показателю МПКТ и Z-критерию (SD). В соответствии рекомендациями Российского общества остеопороза нормальная минеральная плотность регистрировалась при Z-критерии > - 2,0 SD, остеопения - при Z- критерии ? - 2,0 SD, остеопороз - при Z-критерии ? -2,5 SD.

Рентгенологическое исследование проводилось у детей с компрессионными переломами позвоночника и деформациями позвоночника с использованием рентгеновского аппарата «Bacara 90/10». При необходимости уточнения диагноза использовали компьютерную томографию.

Показатели кальций-фосфорного обмена определяли с использованием биохимического анализатора электролитов «Sreеn Master Plus», Швейцария. Концентрацию общего и ионизированного кальция, а так же неорганического фосфора в сыворотке крови исследовали с использованием стандартных наборов реактивов «Bio-la-test calcium C-130» и «Bio-la-test fosfor Р 80», Lahema, Чехия. Референтная норма общего кальция для детей до 12 лет - 2,2 - 2,7 ммоль/л, старше 12 лет - 2,1- 2,55 ммоль/л; ионизированного кальция для детей старше 1 года - 1,15 - 1,27 ммоль/л. Референтные нормы содержания неорганического фосфора в сыворотке крови для детей старше 1 года составляет 1,45-1,48 ммоль/л. Величину экскреции кальция и фосфора определяли по отношению к концентрации креатинина в той же порции мочи набором реагентов «Bio-la-test calcium C-130» и «Bio-la-test fosfor Р 80», Lahema, Чехия. Референтные значения в утренней порции - кальция мочи - 0,07-0,3 ммоль/ммоль креатинина, фосфора мочи - 0,81 - 1,48 ммоль/ммоль креатинина.

Уровень паратиреоидного гормона (ПТГ) в сыворотке крови исследовали методом электрохемилюминесцентного иммуноанализа на аппарате «Elecsys 1010», Roch, Австрия. Референтные нормы для детей 1-17 лет - 1,26-10,0 пмоль/л, 18-22 лет - 1,3-7,6 пмоль/л. Уровень кальцийтонина (КТ) определяли радиоиммунологическим методом с использованием наборов «Cis bio international», Франция. Референтные нормативные значения - 0-5 пг/мл.

Концентрацию ОКЦ в сыворотке крови исследовали методом электрохемилюминесцентного иммуноанализа на аппарате «Elecsys 1010», Roch, Австрия с использованием тест-системы «N-МID Osteocalcin», Roch, Австрия. Референтные значения для детей - 2,8-41,0 нг/мл.

Активность общей ЩФ в сыворотке крови исследовали на биохимическом анализаторе электролитов «Sreеn Master Plus», Швейцария с использованием набора Lahema, Чехия. Норма общей ЩФ 40-170 ЕД/л.

Активность ТРКФ в сыворотке крови определяли спектрофотометрическим методом в модификации, адаптированной к набору реактивов «Sigma» с использованием цитрат-тартратного буфера. Фотометрирование проводили при длине волны 540 нм. Нормативные значения 0-6,5 ЕД/л.

Для определения содержания ПГ и микроэлементов в костной ткани детей и подростков использовали аутопсийный материал, предоставленный Новосибирским Областным бюро судебно-медицинской экспертизы. Протеогликаны из костной ткани выделяли раствором папаина в натрий-ацетатном буфере с добавлением ЭДТА и цистеина с помощью диализования и осаждения ПГ/ГАГ раствором 96% этанола. Количество ГАГ в ПГ определяли по содержанию уроновых кислот (УК) и сульфатных групп в ГАГ (С-ГАГ). Количество белка определяли по методу Бредфорда. Содержание УК определяли карбазоловым методом [Bittner K., 1996]. Содержание С-ГАГ определяли спектрофлюориметрическим методом на спектрофотометре «Shimadzu» (Japan) при длине волны 520 нм. В качестве стандарта использовали хондроитинсульфат С. Качественный состав ГАГ и ПГ исследовали методом электрофореза в 1% геле агарозы. Исследуемые образцы ПГ последовательно обрабатывали хондроитиназами AC и ABC. ²

Объектами экспериментальных исследований являлись крысы-самцы линий OXYS и Wistar в возрасте 2, 6, 8 и 12 месяцев, полученных из лаборатории разведения животных Института цитологии и генетики СО РАН, г Новосибирск. Все животные содержались в виварии в соответствии с санитарными правилами по устройству, оборудованию и содержанию экспериментальных животно-биологических клиник (Приказ МЗ СССР № 163 от 10.03.1966), при естественном освещении, на стандартном рационе при свободном доступе к пище - стандартному гранулированному корму ПК-120-1 (ООО «Лабораторснаб», Россия) и воде.

Крысы линии OXYS использовались как модель для изучения особенностей ремоделирования костной ткани при системном генетически детерминированном остеопорозе, возникающем в молодом возрасте ². В хроническом клинико-токсикологическом эксперименте использовали внутрижелудочное введение водного раствора дибутилдитиофосфорнокислого натрия (ДБФКН) крысам OXYS и Wistar на уровне пороговой дозы 1 ПДК. ДБФКН является одним из основных флотационных реагентов, применяемых в горно-добывающей промышленности и цветной металлургии. Остеотропные свойства ДБФКН описаны при моделировании вертебральной патологии на крысах линии WSS/М (Садовой М.А., 1996). Эвтаназия животных проводилась в соответствии с Приказом МЗ СССР № 775 от 12.08.1977 путем декапитации под легким тиопенталовым наркозом. Костная ткань поясничного отдела позвоночника и бедренных костей для морфологического и исследования фиксировали в 10% формалине, другие фрагменты подвергали биохимическим исследованиям.

Активность катепсина К в костной ткани определялась флюориметрическим методом с использованием субстрата Z-Gly-Pro-Arg-MCA («Sigma», США). Активность катепсина К выражали в нмоль МСА (метилкумариламида)/мг белка в час. Содержание микроэлементов в костной ткани определены методом атомно-эмиссионной спектрометрии с высокочастотным индукционным плазменным разрядом на спектрометре «DURR Jy», Япония ².

Гистологическое исследование препаратов костной ткани проводили методом световой микроскопии с использованием микроскопа Axioskop 40 (Сarl Zeiss, Германия). Костные фрагменты фиксировали в растворе 12% формалина, декальцинировали в растворе 0,5% соляной кислоты, парафиновые срезы окрашивали гематоксилином и эозином. При гистоморфометрическом исследовании использовали пакет программ “Motic Images Plus 2.0 ML” (Микромед, Россия), разработанный специально для морфометрии. Гистоморфометрическую оценку костной ткани проводили при увеличении Ч 100, измеряли: диаметр гаверсова канала в мкм; ширину кортикального слоя в мкм; объем губчатой кости в %; ширину трабекул в мкм; толщину остеоида в мкм; количество остеобластов и остеокластов на 1 мм² трабекулярной поверхности; эрозированная поверхность в %.

Статистическая обработка результатов проведена с применением пакета прикладных программ Statsof Statistica 6.0, с определением средней арифметической величины (М), среднеквадратичного отклонения (у), отклонения среднего арифметического (m). Для оценки различий категорий переменных использовали ч , или метод Фишера. При сравнении средних значений в двух независимых группах применяли t-критерий Стьюдента, в трех независимых группах - ANOVA. Взаимосвязь двух признаков между собой оценивалась с помощью линейного корреляционного анализа по Пирсону с расчетом коэффициента корреляции Пирсона (r), его ошибки (m_r) с оценкой коэффициента достоверности корреляции. Мерой риска являлся показатель отношения шансов (ОШ, 95% доверительный интервал), определяемый с помощью таблиц сопряженности. Качество модели линейной регрессии оценено с помощью R². Различия показателей считались достоверными при p < 0,05.

В третьей главе представлены результаты изучения «Минеральной плотности костной ткани в норме и при остеопорозе». Нормативные показатели минерализации костной ткани у здоровых детей определялись у 1079 человек, из них 621 девочка (57,5%) и 458 мальчиков (42,4%). Установлено, что у мальчиков и девочек в разные возрастные периоды накопление минерального вещества осевого и периферического скелета происходит неодинаково. Анализ МПКТ всего осевого и периферического скелета проводили на остеоденситометре в программе Whole Body по показателям Total body (весь скелет) и Subtotal (скелет без учета МПКТ головы). У мальчиков с 6 до 12 лет МПКТ увеличивается по области Subtotal на 0,150 г/смІ (21,4%) и по скелету в целом (Total body) - на 0,158 г/смІ (19,5%). Основной прирост МПКТ с 12 до 17 лет составляет по Subtotal 0,462 г/смІ (39,7%), по Total body - 0,476 г/смІ (37,0%). В возрасте с 17 до 20 лет скорость накопления костной массы - по области Subtotal 0,190 г/смІ (14,0%) и 0,112 г/смІ (8,0%) по области Total body.

У девочек с 6 до 12 лет МПКТ увеличилась по области Subtotal на 0,144 г/смІ (20,6%) и по скелету в целом (Total body) на 0,127 г/смІ (16,1%). Основной прирост МПКТ отмечен в возрастной период с 12 до 14 лет и составил по Subtotal 0,178 г/смІ (20,2%), по Total body 0,320 г/смІ (28,9%). С 14 до 20 лет скорость накопления костной массы составляла по области Subtotal 0,080 г/смІ (8,3%) и 0,213 г/смІ (16,1%) по области Total body.

Наибольшие темпы прироста МПКТ выявлены у мальчиков и у девочек в возрасте с 9 до 13 лет. У мальчиков за этот возрастной период МПКТ увеличилась по области Subtotal на 0,149 г/смІ (17,5%), по области Total body на 0,170 г/смІ (17,3%), у девочек по области Subtotal на 0,135 г/смІ (16,1%), по области Total body на 0,198 г/смІ (20,1%).

Динамику минерализации позвоночника оценивали в области поясничного отдела позвоночника по суммарному показателю L1-L4 позвонков во фронтальной проекции. При сравнении значений МПКТ L1-L4 позвонков у мальчиков и девочек достоверные различия МПКТ выявлены в возрасте от 12 до 14 лет (р < 0,05), причем, показатели МПКТ у девочек выше, чем у мальчиков.

При анализе динамики показателей МПКТ L1-L4 позвонков у мальчиков с 6 до 12 лет ежегодное увеличение костной массы происходит неравномерно - от 0 до 7%. За этот период МПКТ увеличивается на 0,118 г/смІ (18,1%). Наибольшие ежегодные темпы прироста МПКТ отмечены: с 12 до 13 лет - на 0,049 г/смІ (7,0%), с 13 до 14 лет - на 0,092 г/смІ (12,0%), с 14 до 15 лет - на 0,084 г/смІ (8,5%). В возрастной период с 12 до 15 лет у мальчиков МПКТ L1-L4 увеличивается на 0,215 г/смІ (24,8%). После 15 лет темпы прироста костной плотности тел позвонков у мальчиков снижаются и составляют от 1 до 5% в год. В возрастной период от 15 до 20 лет прирост МПКТ у юношей составляет 0,192 г/смІ (18,1%). Увеличение МПКТ поясничных L1-L4 позвонков у девочек в возрасте от 6 до 10 лет и с 14 до 20 лет происходит медленно и практически равномерно и составляет от 0 до 4% в год. Темпы прироста МПКТ поясничного отдела позвоночника у девочек в возрасте с 10 до 11 лет составляют 0,088 г/смІ в год (12,8%), с 12 до 13 лет - 0,097 г/смІ в год (11,7%), с 13 до 14 лет - 0,063 г/смІ в год (7,0%).

За возрастной период с 6 до 10 лет МПКТ поясничного отдела позвоночника у девочек увеличивается в целом на 0,034 г/смІ (5,6%). В возрасте от 10 до 14 лет отмечено максимальное увеличение МПКТ, которое составляет 0,233 г/смІ (33,0%). В следующий возрастной промежуток с 14 лет до 23 лет МПКТ у девушек постепенно увеличивается и составляет 0,128 г/смІ (12,4%).

У мальчиков наибольшие темпы прироста МПКТ позвоночника наблюдаются с 6 до 9 лет, а также с 12 до 15 лет. Максимальные показатели прироста МПКТ позвоночника у мальчиков в 13 и 14 лет (11,6 и 8,5% год соответственно). Затем темпы прироста МПКТ позвоночника после 14 лет у мальчиков снижаются с 5,1% до 1,4% в ежегодно, а после 17 лет постепенно нарастают до 1,6-2,8% в год. У девочек наибольшие темпы прироста МПКТ позвоночника отмечены в возрасте с 10 до 13 лет и составляют 12,8%; 6,1%; 11,7% и 7 % в год соответственно. После 13 лет до достижения возраста 20 лет у девочек темпы прироста снижаются и составляют 0,8-3,5% ежегодно.

Показатели минерализации проксимальных отделов бедренных костей определяли по программе Dual Hip, оценивая показатели МПКТ шеек бедренных костей (Neck) и области бедра в целом (Total Hip). При сравнении показателей МПКТ правого и левого бедра достоверных различий не выявлено ни у мальчиков, ни у девочек.

При сравнении средних значений МПКТ проксимальных отделов бедренных костей у мальчиков и девочек выявлены отличия: по области Neck в возрасте 11 и 12 лет, а также в 16, 17 и 18 лет (p < 0,05); по области Total Hip в 15 и 18 лет (p < 0,05). Отмечено, что с 15 до 20 лет средние значения МПКТ у юношей достоверно выше, чем у девушек как по области шейки бедра (Neck), так и по области в целом (Total Hip). Аналогичная тенденция имеет место и по области шейки бедра (Neck) в 11 и 12 лет: МПКТ у девочек достоверно ниже, чем у мальчиков.

У мальчиков МПКТ шеек бедренных костей (Neck) с 7 до 12 лет увеличивается на 0,133 г/смІ (18,3%), по области в целом (Total Hip) на 0, 120 г/смІ (14,5%). Максимальные темпы прироста плотности наблюдаются с 12 до 15 лет - в шейках бедренных костей на 0,189 г/смІ (20,6%), по области в целом на 0,183 г/смІ (18,1%). С 15 до 23 лет интенсивность накопления минерального вещества у юношей снижается и составляет 0,124 г/смІ (11,9%) и 0,104г/смІ (9,3%) соответственно.

У девочек интенсивное увеличение плотности костной массы в области проксимальных отделов бедренных костей наблюдается в период с 10 до 14 лет и составляет по области Neck 0,216 г/смІ (25,6%), в целом по области бедра в целом (Total Hip) 0,234 г/смІ (24,3%). В возрасте с 6 до 10 лет прирост костной плотности составляет по области шейки бедра 0,066 г/смІ (10,5%), по области в целом 0,057 г/смІ (7,8%). После 14 лет интенсивность накопления МПКТ у девушек остается относительно не высокой и до 23 лет увеличивается на 0,083 г/смІ (8,9%) по области шейки бедра (Neck), на 0,089 г/смІ (8,4%) по области бедра в целом (Total Hip).

Обращает на себя внимание тот факт, что у здоровых детей в возрастной период с 10 до 13 лет прирост МПКТ в области бедренных костей как по бедру в целом (Total Hip), так и по области шейки бедра (Neck) у девочек выше, чем у мальчиков. После 13 лет прирост МПКТ у девочек резко снижается, а у мальчиков отмечено увеличение этого показателя.

У здоровых мальчиков наибольшие ежегодные темпы прироста МПКТ проксимального отдела бедренной кости по области шейки бедра (Neck) и по всему бедру (Total Hip) отмечаются в 8, 10, 12 и 14 лет и составляют 3,2-7,4% в год. У здоровых девочек наибольшие ежегодные темпы прироста МПКТ отмечены в 7, 9 и 11 лет и составляют 1,7-3,1% в год, а также в 19 лет (6,2% в год). При анализе суммарных показателей прироста МПКТ за возрастной период с 6 до 20 лет показано, что темпы прироста МПКТ у мальчиков достоверно превышают аналогичные показатели у девочек.

Таким образом, у мальчиков за весь возрастной период с 6 до 20 лет МПКТ увеличилась: всего скелета на 0,746 г/см² (53,3%), поясничного отдела позвоночника на 0,525 г/см² (50,3%), по области бедра на 0,407 г/см² (36,5%), по области шейки бедра на 0,446 г/см² (42,9%). У девочек за весь возрастной период с 6 до 20 лет МПКТ увеличилась: всего скелета на 0,660 г/см² (50,0%); поясничного отдела позвоночника на 0,454 г/см² (44,6%); по области бедра на 0,380 г/см² (36,0%); по области шейки бедра на 0,373 г/см² (39,9%).

С целью предотвращения случаев гипо- и гипердиагностики полученные нормативные значения МПКТ сравнили с референтными данными остеоденситометра. При сравнении значений МПКТ у лиц мужского пола в новосибирской популяции с референтными данными остеоденситометра выявлено: в поясничном отделе позвоночника МПКТ до 17 лет разница значений не превышает 3,5-5,0%, после 17 лет этот показатель в новосибирской популяции ниже референтных данных прибора на 7,0- 9,0%; по области бедра в целом у новосибирских юношей после 17 лет МПКТ ниже на 7,8 %, по области шейки бедра ниже во все возрастные периоды не более чем на 6,0%; по скелету в целом в новосибирской популяции в возрасте от 7 до 12 лет МПКТ ниже на 9,6%, после 15 лет - выше на 8,4%.

При сравнении значений МПКТ у лиц женского пола в новосибирской популяции с референтными данными остеоденситометра выявлено: в поясничном отделе позвоночника полное отсутствие различий МПКТ до 15 лет, после 15 лет этот показатель в новосибирской популяции ниже на 7,5%; по области бедра в целом МПКТ с 6 до 9 лет выше референтных данных на 9,0%, после 17 лет ниже референтных значений на 5,5%; по области шейки бедра МПКТ ниже с 10 до 11 лет на 6,0% и с 17 до 18 лет - на 5,4%; по скелету в целом в новосибирской популяции в возрасте от 8 до 12 лет МПКТ ниже на 4,6-13,2%, после 13 лет становится выше на 3,5-11,8%.

При анализе распространенности остеопении и ОП в детском, подростковом и юношеском возрасте» показано, что в соответствии с референтной базой остеоденситометра снижение МПКТ по Z-критерию ? -2,0 SD и более у жителей г. Новосибирска в возрасте 6-20 лет выявляется у 37,6% обследованных (рис. 2), причем у девушек чаще, чем у юношей (59,4% и 40,6%, соответственно). Детальный анализ всех этих обследованных с учетом полученных нормативных показателей МПКТ в новосибирской популяции позволил установить, что частота снижения МПКТ, определяемая как остеопения или остеопороз, составляет 28,6% (рис. 3), из них 60,2% женского пола и 39,8% мужского пола.

Рис. 2. Распределение у жителей г. Новосибирска обоего пола в возрасте 6-20 лет в зависимости от показателей Z-критерия (относительно референтной базы прибора).).

Рис. 3. Частота снижения МПКТ у жителей г. Новосибирска обоего пола в возрасте 6-20 лет (с учетом нормативных показателей).

Остеопения у лиц мужского пола установлена в 10,6% случаев (161 человек), остеопороз в 1,2% случаев (18 человек). Остеопения у лиц женского пола установлена в 13,8% случаев (210 человек), остеопороз в 3,7 % случаев (56 человек). Сравнительный анализ частоты снижения МПКТ у лиц обоего пола в каждой возрастной группе с шагом в один год установил, что наиболее высокая частота остеопении у лиц женского пола в 16, 17 и 18 лет (10,5%, 20,5% и 20,0%, соответственно), а у мужского - в 11, 18 и 19 лет (12,4%, 11,2% и 11,2%, соответственно).

Несколько другие результаты получены в группе детей с остеопорозом: у лиц женского пола в 12, 17 и 18 лет (17,9%, 17,9% и 16,0%, соответственно), а у лиц мужского пола в 10, 11, 12 и 13 лет (11,1%, 16,7%, 22,2% и 11,1%, соответственно), в 19 и 20 лет (16,7% и 18,0%, соответственно).

Обобщение частоты снижения МПКТ и распространенность снижения МПКТ в определенные возрастные периоды позволило выделить четыре основные возрастные группы вне зависимости от пола: I - 6-9 лет, II - 10-13 лет, III - 14-17 лет и IV - 18-20 лет. При этом было отмечено, что в разные возрастные периоды частота снижения МПКТ у мальчиков и девочек существенно различается (рис. 4).

В возрасте 6-9 лет отмечена самая низкая частота установления снижения МПКТ за возрастной период 6-20 лет у лиц обоего пола (3,6% мальчиков и 2,1% девочек), причем этот показатель у мальчиков и девочек достоверно не отличается. В группе детей 10-13 лет показано, что частота снижения МПКТ у мальчиков достоверно выше в 1,7 раза (р < 0,01), чем у девочек этой же возрастной группы и составляет 22,9% против 13,2%. Аналогичное соотношение частоты снижения МПКТ обнаружено в возрастной группе 18-20 лет, однако, эти различия были статистически не значимы. Противоположное соотношение установлено в возрастной группе 14-17 лет. Так, частота снижения МПКТ в этой возрастной группе у девушек составляла 22,4%, что превышало в 3,6 раза распространенность этого показателя у юношей (р < 0,001) (рис. 4).

С целью оценки темпов прироста МПКТ в разные возрастные периоды 6-20-летних новосибирцев были проанализированы показатели МПКТ по всем исследованным регионам осевого и периферического скелета. Показатели МПКТ у девочек с остеопенией в возрасте от 6 до 9 лет по скелету в целом (Total body) увеличиваются на 0,109 г/смІ (20,6%), по поясничному отделу позвоночник (L1 - L4 позвонки) - на 0,065 г/смІ (11,4%), по области бедра в целом (Total Hip) - 0,099 г/смІ (13,9%).

Рис. 4. Частота снижения МПКТ в разных возрастных группах у жителей г. Новосибирска 6-20 лет (%). * р < 0,01; * р < 0,001 по сравнению противоположным полом той же возрастной группы.

С 10 до 14 лет отмечены, так же как и в группе здоровых, максимальные темы прироста МПКТ, которые увеличиваются по скелету в целом (Total body) на 0,236 г/смІ (20,9%), по поясничному отделу позвоночника (L1 - L4 позвонки) - на 0,116 г/смІ (14,1%), по области бедра в целом (Total Hip) - на 0,070 г/смІ (7,9%). С 15 до 20 лет у девушек с этой группе прирост МПКТ составляет по Total body - 0,091 г/смІ (8,9%), по поясничному отделу позвоночник (L1 - L4 позвонки) - на 0,029 г/смІ (3,1%), по области бедра в целом (Total Hip) -0,171 г/смІ (16,3%).

Сравнительный анализ темпов прироста МПКТ здоровых девочек новосибирской популяции 6-20 лет и девочек со снижением МПКТ до значений остеопении показал, что накопление костной массы по всем исследованным регионам в 6 лет не имеет статистических значимых различий. Различия появляются после 7-летнего возраста: в группе детей с остеопенией 8-9 лет прирост МПКТ резко снижается. Далее во все возрастные периоды темпы прироста МПКТ у детей с остеопенией снижены по сравнению со здоровыми сверстницами. Так, наиболее значимое отличие показателей накопления МПКТ установлено в группе остеопении 10-14-летних девушек по региону, оценивающему весь скелет в целом (Total body) и характеризующий формирование преимущественно кортикальной кости.

Показатели МПКТ у мальчиков с остеопенией в возрасте от 6 до 9 лет по скелету в целом (Total body) увеличиваются на 0,144 г/смІ, по поясничному отделу позвоночник (L1 - L4 позвонки) - на 0,005 г/смІ (0,9%), по области бедра в целом (Total Hip) - 0,024 г/смІ (3,3%). С 10 до 14 лет установлен прирост МПКТ у подростков с остеопенией по скелету в целом (Total body) на 0,160 г/смІ (17,9%), по поясничному отделу позвоночника (L1 - L4 позвонки) - на 0,155 г/смІ (22,8%), по области бедра в целом (Total Hip) - на 0,105 г/смІ (12,5%). С 15 до 20 лет у юношей с этой группе прирост МПКТ составляет по Total body - 0,069 г/смІ (7,0%), по поясничному отделу позвоночник (L1 - L4 позвонки) - на 0,264 г/смІ (28,7%), по области бедра в целом (Total Hip) -0,139 г/смІ (14,3%).

Достоверные отличия по показателям МПКТ у мальчиков и девочек с остеопорозом установлены в 12 лет по показателям L1- L4 позвонков и в 11 лет - по показателю бедра в целом (Total Hip) (р < 0,03).

Сравнительный анализ темпов прироста МПКТ во все возрастные периоды обследованных девушек с остеопорозом показал, что накопление костной массы по всем исследованным регионам имеют отрицательную тенденцию и снижение темпов по сравнению со здоровыми сверстниками. Наиболее выраженное различие темпов прироста МПКТ у девочек зарегистрировано в 12-13 лет, где вместо прироста МПКТ отмечено снижение на 54,3% по показателю скелета в целом (Total body), а по другим регионам - отрицательная динамика (по поясничному отделу позвоночника L1 - L4 позвонки и бедру в целом Total Hip).

Показатели МПКТ у мальчиков с остеопорозом в возрасте от 10 до 13 лет по скелету в целом (Total body) увеличиваются на 0,157 г/смІ (20,4%), по поясничному отделу позвоночник (L1 - L4 позвонки) - на 0,121 г/смІ (20,5%), по области бедра в целом (Total Hip) - 0,042 г/смІ (5,4%). У юношей в 18 до 20 лет в этой группе прирост МПКТ составляет по Total body - 0,039 г/смІ (5,6%), по поясничному отделу позвоночник (L1 - L4 позвонки) - на 0,064 г/смІ (8,1%), по области бедра в целом (Total Hip) -0,109 г/смІ (10,3%).

В программе нашего исследования было проведено остеоденситометрическое обследование 56 человек (средний возраст 12,9 ± 0,7 лет) в динамике через два года. Все обследованные в динамике были сопоставимы по возрасту, росто-весовым показателям и не получали препараты, влияющие на костную ткань. Основную группу из 56 обследованных составили 46 человек (82,3%), имеющих нормальные показатели МПКТ, 3 обследованных (5,9%) с остеопенией и 7 обследованных (11,8%) - ОП. В динамике через два года нормальные показатели МПКТ были зарегистрированы у 30 обследованных (53,2%), остеопения - у 17 человек (29,9%) и ОП - у 9 человек (16,9%). Эти результаты согласуются с результатами других авторов, утверждающих, что возраст пубертата является дополнительным фактором риска снижения МПКТ.

Методом диагностического скрининга установлено, что распространенность остеопении и остеопороза среди детей и подростков новосибирской популяции не превышает показателя в других регионах России, который составляет в зависимости от возраста 10-30%. В результате проведенного исследования установлено, что с возрастом в группе детей со сниженными показателями МПКТ темпы прироста костной массы более медленны, чем у здоровых детей, причем этот процесс протекает более неравномерно (в зависимости от возрастного периода) и с неодинаковой интенсивностью в различных участках скелета. Прослеживается четкая параллель между динамикой изучаемых показателей, степенью снижения МПКТ и физиологическими этапами роста ребенка.

Проанализированы показатели МПКТ 496 обследованных обоего пола в возрасте 7-16 лет (средний возраст - 12,1±2,5 лет) с наличием сколиотической деформации позвоночника величиной основной дуги от 0 до 157°.

Основным критерием разделения обследованных на группы являлась величина основной дуги деформации (угол Кобба): I группа - до 10°, II группа - до 20°, III группа - до 50°, IV группа - до 100°, V группа - более 100°. Для анализа взаимосвязи изменения МПКТ со степенью сколиотической деформации позвоночника в основную группу были включены 224 человека с величиной основной дуги более 20 ° (171 девочка и 53 мальчика), у которых были проанализированы клинико-рентгенологические и денситометрические показатели.