Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние проблемы остеопороза и процессов репаративного костеобразования при лечении переломов (обзор литературы) 10
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования 25
2.1. Методика изучения минеральной плотности повреждённого сегмента и регенерата после остеотомии у собак в зависимости от точности репозиции и способа лечения 25
2.2. Методика измерения минеральной плотности костей скелета 26
2.2.1. Обследование всего тела 27
2.2.2. Исследование бедренных костей 28
2.2.3. Процедура анализа минеральной плотности 28
2.3. Изучение деминерализации костных отломков и репаративного костеобразования у больных при переломах костей голени 31
2.4. Исследование механических свойств костной ткани 33
2.5. Определение концентрации гормонов и циклических нуклеотидов 36
2.6. Статистическая обработка материала 36
ГЛАВА 3. Изменения минеральной плотности повреждённой большеберцовои кости, регенерата и процессов репаративного костеобразования после остеотомии в зависимости от точности репозиции и способов фиксации (экспериментальные исследования) 38
ГЛАВА 4. Изменения минеральной плотности и процессов репаративного костеобразования у больных при переломах костей голени 46
4.1. Изменения минеральной плотности и массы минералов в возрастном аспекте 46
4.2. Изменения минеральной плотности и процессов репаративного костеобразования при поперечных переломах большеберцовой кости 48
4.3. Изменения минеральной плотности и репаративного костеобразования при косых переломах большеберцовой кости 54
4.4. Изменения минеральной плотности и репаративного костеобразования при винтообразных переломах большеберцовой кости 59
4.5. Влияние минеральной плотности костей скелета на их механические свойства.! 64
ГЛАВА 5. Изменения концентрации гормонов и циклических нуклеотидов при лечении переломов и их роль в репаративном костеобразовании 66
4.1. Изменения концентрации некоторых гормонов стресс группы..66
4.2. Изменение концентрации гормонов, регулирующих костеобразование 68
4.3. Изменения концентрации циклических нуклеотидов 73
Заключение 79
Выводы 91
Практические рекомендации 93
Список литературы 94
- Процедура анализа минеральной плотности
- Изменения минеральной плотности и массы минералов в возрастном аспекте
- Изменения минеральной плотности и процессов репаративного костеобразования при поперечных переломах большеберцовой кости
- Изменение концентрации гормонов, регулирующих костеобразование
Введение к работе
Актуальность проблемы
Остеопороз - самая частая патология скелета у пожилых женщин, 80% из них страдают от происходящих возрастных изменений (Scottish Intercollegiate Guidelines Network 2003; Institute for Clinical Systems Improvement Health Care Guideline, 2004). Мужчины страдают от остеопороза в 6 раз реже, чем женщины, но в связи с увеличением продолжительности жизни, существенные изменения минеральной плотности, костной ткани отмечены и у них (Родионова С.С. и соавт., 2003).
Несмотря на актуальность проблемы, остеопороз относится к числу малоизученных заболеваний. До сих пор окончательно не выяснены многие стороны этиологии и патогенеза, зависимость остеопороза от многочисленных факторов риска, особенности морфологических проявлений в тех или иных случаях (Шехтман А.Г., 2004).
Основным клиническим проявлением остеопороза являются переломы при минимальной травме (Institute for Clinical Systems Improvement Health Care Guideline, 2004). Подавляющее большинство переломов, возникших в возрасте после 50 лет при минимальной травме, относятся к остеопорозным (Тропцова Н.В., 2006). Они имеют ряд особенностей. Главная их черта - возникновение при низкой массе минералов. Переломы появляются при уменьшении минеральной плотности кости на 13,7 — 23% (Родионова С.С., 2002). В возрасте 60 - 80 лет снижение минеральной плотности костной ткани составляет 20 - 25 %. У лиц с переломами в анамнезе эта величина ниже ещё на 10 - 15%. Риск переломов при таком снижении минеральной плотности возрастает в 10-20 раз по сравнению с возрастным контролем (Михайлов Е.Е., 2003). Другой особенностью остеопорозных переломов является локализация, главным образом, в областях с преимущественно трабекулярной костью (Родионова С.С. с соавт., 2003).
В возрасте старше 45 лет ежегодно в России происходит около 1,3 млн. переломов костей на почве остеопороза (Беневоленская Л.И., 2003). Социальная значимость остеопороза определяется его последствиями — переломами позвонков и костей периферического скелета, обусловливающих значительный рост инвалидности и смертности среди лиц пожилого возраста (Шевцов В.И. и соавт., 2004; Глазырин Д.И., 2006). Среди городского населения России у 24% женщин и 13% мужчин в возрасте 50 лет и старше имеет место в анамнезе, по крайней мере, один случай перелома (Михайлов Е.Е., 2003).
Очень важно, что сочетание нескольких факторов риска остеопороза имеет кумулятивный эффект: при увеличении их числа - риск переломов возрастает (Михайлов Е.Е., 2003, Беневоленская Л.И., 2007). У людей с переломом любой локализации риск последующего перелома в 2,2 раза выше, чем без предшествующего перелома (Михайлов Е.Е., 2003).
Анализ результатов современного" лечения< переломов костей показывает, что осложнённое течение консолидации переломов достигает 70% (Омельченко Н.П., 1996). Неблагоприятные результаты лечения (рецидивы, ампутации, функциональная неполноценность конечностей) достигают 20* — 30% (Mader J.T. с соавт., 2003), что может быть связано с недостаточным кровоснабжением зоны консолидации (Кавалерский Г.М., 2006), выраженным (более 1/3 диаметра кости) смещением отломков, нестабильной фиксацией отломков при консервативной терапии, необоснованной ранней нагрузке после перелома без учёта этапа регенерации кости (Калашников А.В., 2001).
Оптимальные условия для первичного сращения костных отломков после перелома создаёт остеосинтез, но сроки консолидации определяются также процессами эндокринной регуляции костеобразования (Шевцов В.И. и соавт., 2005, 2006). Выяснение взаимодействия гормонов с рецепторами клеток, изменения под их влиянием концентрации циклических нуклеоти-дов в клетках стало возможным благодаря внедрению метода радиоиммуно-
логического анализа. Несмотря на это, остаётся большое количество нерешённых вопросов гормональной регуляции репаративного костеобразования (Ральникова СВ., 2002).
Существенное внимание должно уделяться выявлению начального уменьшения минеральной плотности кости и предсказанию риска возникновения перелома (Шевцов В.И. и соавт., 2004). Благодаря этому в 2 раза уменьшается число переломов (Короткова Т.А., 2004).
Из этого вытекает актуальность данной работы.
Цель работы: изучить изменения минеральной плотности костей нижних конечностей, гормональную регуляцию репаративного костеобразования при лечении переломов у больных остеопорозом.
Задачи исследования
Изучить изменения минеральной плотности болынеберцовой кости и регенерата при репаративном костеобразовании после остеотомии в зависимости от точности репозиции отломков (экспериментальные исследования).
Исследовать зависимость между степенью смещения костных отломков и интенсивностью репаративного костеобразования при лечении переломов у больных остеопорозом.
Изучить влияние минеральной плотности костной ткани на её механические свойства.
Определить динамику изменения гормонов стресс-группы и регулирующих процесс костеобразования, а также циклических нуклеотидов в процессе лечения переломов у больных остеопорозом.
Научная новизна
В результате исследования в эксперименте определена зависимость степени изменения минеральной плотности кости и интенсивности репаративного костеобразования в процессе лечения.
Изучено влияние степени смещения костных отломков на минеральную плотность кости и репаративное костеобразование.
Получены сведения о минеральной плотности кости при наличии диастаза между отломками и нестабильной фиксации.
Показано, что в процессе репаративного костеобразования наблюдается волнообразное изменение концентрации АКТГ, альдостерона, кортизола, ангиотензина II и цАМФ, цГМФ, паратиреоидного гормона, соматотропина, кальцитонина и остеокальцина.
Выявлено, что при уменьшении минеральной плотности кости на 8% наибольшие изменения механических свойств кости возникали в поперечном направлении, что может явиться причиной переломов.
Практическая значимость
Впервые изучено состояние гормональной регуляции репаративного процесса после переломов у больных остеопорозом. В эксперименте и клинике изучено состояние минеральной плотности, как в поврежденном сегменте, так и во всём скелете. Изучены изменения механической прочности костной ткани в зависимости от её минеральной плотности. Эти данные важны для лечения и профилактики переломов у больных остеопенией и остеопорозом.
Основные положения, выносимые на защиту
Сниженная минеральная плотность костей скелета у больных ос- ^ теопорозом приводит к существенным изменениям прочностных и деформационных свойств кости в поперечном направлении. Кость теряет способность противостоять действию нефункциональных нагрузок, что служит причиной спонтанных переломов.
Скорость репаративных процессов, степень деминерализации кости и минерализация формирующегося регенерата зависят от степени смещения костных отломков в момент травмы и устойчивости фиксации.
3. Увеличение концентрации соматотропина и кальцитонина стимулирует костеобразование. О его начале указывает уменьшение отношения цАМФ к цГМФ.
Реализация результатов исследования
Материалы работы внедрены в работу курса травматологии медицинского института Мордовского государственного университета, включены в план чтения лекций для студентов Курганского и Тюменского государственных университетов, использованы при разработке принципов восстановительного лечения больных остеопорозом в клинике ФГУ «РНЦ «ВТО» им. академика Г.А. Илизарова Росмедтехнологий».
Апробация материалов работы
Результаты диссертационного исследования представлены в форме док
лада на следующих конференциях российского и международного уровней:
I Всеросс. симпозиум «Возрастные изменения минеральной плотности кос
тей скелета», Курган, 2002; Всеросс. науч-практ. конф. «Актуальные про
блемы экстренной» медицинской помощи», Якутск, 2002; Междунар. научн.-
практ. конф. «Оздоровительные технологии XXI века», Челябинск, 2002; II
науч-практ. конф. с междунар. участием «Проблема остеопороза в травма
тологии и ортопедии», Москва, 2003; Всеросс. науч.-практ. конф. с между
нар. участием. «Новые биокибернетические и телемедицинские технологии
XXI века», Петрозаводск, 2003; Всеросс. науч.-практ. конф. «Многопро
фильная больница: проблемы и решения», Ленинск-Кузнецкий, 2003; I и II
Российский конгресс по остеопорозу, Москва, 2003, 2005; Всероссийская
науч.-практ. конф. «Актуальные вопросы лучевой диагностики в травмато-
,' логии, ортопедии и смежных дисциплинах», Курган, 2003 г.; XIX съезде
физиол. об-ва им. Павлова, 2004; Междунар. науч.-практ. конф. «Актуаль
ные вопр. ортопед, и травматол. на соврем, этапе», Казахстан, Астана, 2007;
1 Материалы Междунар. конгресса лучевых диагностов «Радиология 2007»,
Москва, 2007; Высокие технологии в медицине: материалы Всерос. науч.-
практ. конф. «Высокие технологии в медицине», Ленинск-Кузнецкий, 2008; Материалы XXXVII научной конференции «Медицинские проблемы жизнедеятельности в норме, патологии и эксперименте», Саранск, 2008; Материалы IV Всероссийской науч.-практ. конф. с междунар. участием «Проблемы остеопороза в травматологии и ортопедии», Москва, 2009.
Работа доложена и обсуждена на совместном заседании кафедры патологической физиологии, госпитальной хирургии с курсом травматологии и ортопедии и нормальной физиологии медицинского института ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» в 2009 г.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, из них 1 в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК МОН; 1 - в электронном журнале, зарегистрированном в «Информрегистре».
Объём и структура диссертации
Диссертация изложена на 122 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, раздела материалы и методы исследования, 3 глав результатов собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, содержащего 243 источника (157 - отечественных, 86 - иностранных). Текст иллюстрирован 9 таблицами и 26 рисунками.
Процедура анализа минеральной плотности
В последние годы появились единичные работы, указывающие на важность изучения магистрального кровотока в конечности после перелома. Высказано предположение, что недостаточность кровоснабжения зоны перелома является основной причиной несращений (Мусалатов Х.М., 2002; Кавалерский Г.М., 2006). Для подтверждения или исключения этого предположения исследовали кровоснабжение в поражённом сегменте непрямыми методами (рео-вазография, допплерография, полярография) у 18 больных (Кавалерский Г.М. и соавт., 2008). Реовазография показала снижение тонуса артерий, ухудшение микроциркуляции в области ложного сустава и дистальнее от него, допплерография — снижение линейной скорости кровотока, полярографические исследования выявили нарушения кислородного режима и диффузии кислорода в тканях не только в зоне ложного сустава, но и на значительном расстоянии- от него. По мнению авторов, эти результаты свидетельствуют о том, что основной причиной осложнённого течения тяжёлых повреждений голени с формированием в итоге инфицированного ложного сустава является неадекватное кровоснабжение зоны перелома.
Представляется важной экспериментальная работа по изучению особенностей регенерации большеберцовой кости в условиях частичного повреждения внутрикостных сосудов (Шевцов В.И. и соавт., 2005). Авторы показали, что снижение костного кровотока в результате повреждения внутрикостных сосудов уменьшает скорость и зону регенерации костной ткани. Это исследование ещё раз подтверждает важность сохранения нормального кровоснабжения кости в условиях патологии.
Эти же авторы показали, что оптимальные условия для первичного сращения костных отломков после переломов создаёт только их стабильная фиксация, но сроки консолидации зависят от характера первичных и послеоперационных циркуляторных нарушений, компенсаторных возможностей сосудистой системы трубчатых костей, эндокринной регуляции костеобразования (Титова Л.В. и соавт., 2000; Шевцов В.И. и соавт., 2005, 2006).
Любое внешнее воздействие, в том числе скелетная травма вызывает изменения во внутренней среде организма, связанные с адаптацией обменных процессов к новым условиям. Важнейшим условием этой адаптации является восстановление адекватного энергетического обмена, как обязательного условия репаративного костеобразования. Максимальная активность костеобразования при лечении закрытых переломов костей голени в нижней трети по методу Г.А. Илизарова приходится на 14-е сутки после наложения аппарата. Высокая активность этих процессов поддерживается за счёт активации биохимических реакции энергообеспечения. При этом выявлено, что наряду с углеводами основными субстратами- энергетического обмена тканей могут являться сывороточные липиды (Лунёва С.Н., 2007).
В последние годы в связи с появлением новых методов диагностики и лечения в ортопедии и травматологии изучается проблема замедления консолидации переломов костей. Диагностика этих нарушений, основанная на учёте клинико-рентгенологических, денситометрических, биохимических, иммунологических, сонографических параметров и сроков предшествующего лечения является общепризнанной. Причинами замедления консолидации переломов являются: выраженное (более 1/3 диаметра кости) смещение отломков, грубые угловые деформации, нестабильная фиксация отломков при консервативной терапии, многооскольчатые переломы, наличие выраженных гемодинамических расстройств (сопутствующая патология сосудов, сахарный диабет и др.), необоснованная ранняя нагрузка после перелома без учёта этапа регенерации кости (Калашников А.В., 2001).
При лечении больных с переломами и замедлением репаративной регенерации остаются нерешённые вопросы: какой метод лечения показан больному в данной время - оперативный или консервативный? Какая методика оперативного лечения является наиболее приемлемой и эффективной? Поэтому исследования особенностей течения репаративной регенерации костей после переломов и методов контроля над этим процессом остаются актуальными и своевременными.
Методы изучения механических свойств трубчатых костей и способы оценки результатов практически не разработаны. В доступной нам литературе последних лет мы, нашли единственную экспериментальную работу, в которой изучена механическая прочность отломков бедренной кости при интрамедул-лярном остеосинтезе (Сахно И.В., Логинов И.И., 2006). Авторы показали, что при интрамедуллярном остеосинтезе механическая прочность в области фиксации высока и подвижность отломков отсутствует, это обеспечивает благоприятный исход остеосинтеза у всех оперированных животных.
В работах по изучению взаимосвязи частоты переломов, и минеральной плотности костной ткани отмечено, чем выше минеральная плотность, тем ниже число переломов и наоборот (Родионова С.С., 2002). Для каждой отдельной части скелета существует зависимость между суммарной величиной минералов во всем скелете и числом переломов. Так, при уменьшении у мужчин суммарного количества минералов на 7 % отмечаются переломы лучевой кости в типичном месте, на 10 % - в позвоночнике, на 16 % - в проксимальном отделе бедренной кости. Переломы чаще всего возникают от незначительных механических воздействий (Глазырин Д.И., 2006). Суммарная величина минералов в позвонке, ниже которой впервые (пороговое значение) происходят переломы у мужчин, составило 20,939 г, ей соответствует минеральная плотность 0,970 г/см2. У женщин эти величины равны соответственно 17,610 г и 0,936 г/см2. Большое число переломов позвонков в 70 — 75 лет возникает в силу того, что механическая прочность трабекулярной кос ти уменьшается в 4 раза, а позвонка в целом - в 2,6 раза (Родионова С.С., 2002). У женщин после 65 лет хрупкие переломы тел верхних поясничных и нижних грудных позвонков, чаще всего возникают при уменьшении их минеральной плотности на 14 - 25%, при дальнейшем снижении на 30 - 40% происходят главным образом клиновидные переломы, поперечных бывает значительно меньше — 14%. При снижении минеральной плотности тел позвонков на 45% переломы отмечены в 48% случаев. Основное число переломов (75%) возникает во 2 - 4-м поясничных позвонках, так как поясничный отдел позвоночника подвергается наибольшей нагрузке и, в то же время, наименее устойчив. Эти повреждения наиболее тяжелые. Число переломов в 7 - 8-м грудных позвонках составляет 12 - 14% (Родионова С.С., 2002).
Изменения минеральной плотности и массы минералов в возрастном аспекте
Параллельно динамике накопления технефора изменяется МП костной ткани. С помощью костного денситометра обнаружена тенденция к понижению МП на 3-й день. Рентгенологически в этот день изменений в костных фрагментах не обнаружено, контуры концов четкие. На 7-й день обнаружено статистически достоверное уменьшение минеральной плотности (табл. 4.4).
В промежутке между отломками образуется органическая основа и происходит ее минерализация, что доказывается измерением минеральных компонентов кости (табл. 4.4). Рентгенологически только на 2-ой неделе обнаруживаются изменения костной ткани в виде деминерализации контуров отломков.
На 3-й неделе рентгенологические признаки деминерализации становились максимально выраженными, что подтверждено измерением плотности минералов. Линия перелома становилась нечеткой. Характер распределения меченого пирофосфата представлен на сканограмме (рис. 4.1). Начиная с 4-й недели, минеральная плотность у концов отломков начинала постепенно увеличиваться, но рентгенологически признаки остеопо-роза не уменьшались до 45-го дня. Между концами отломков происходило интенсивное костеобразование и минерализация органического матрикса (табл. 4.4). Наличие незрелого коллагена в месте регенерации приводило к дальнейшему увеличению накопления меченого технефора, о чём свидетельствует сканограмма на 28-день после перелома (рис. 4.1). И это не случайно, так как он является продуктом биосинтетических процессов в организме человека. Первичным центром связывания технефора служит мало кальцинированная ткань, поэтому усвоение тТс-технефора находится в прямой зависимости от уровня кальция в ткани. Повышенное накопление технефора вновь образующейся костью зависит от количества незрелого апатита, имеющего малые размеры кристаллов.
В течение 1-й недели 2-го месяца накопление меченого пирофосфата при переломах со смещением становится близкой по интенсивности к данным при переломах без смещения (табл. 4.3). Область повышенного накопления все больше сужается, локализуясь непосредственно у места сращения отломков (рис. 4.2).
В конце 2-го месяца при переломах со смещением, в силу формирования большей по размеру костной мозоли, накапливалось большее количество меченого пирофосфата по сравнению с таковым при переломах без смещения.
При отсутствии смещения отломков время максимального накопления меченого пирофосфата составляло 8 недель, при переломах со смещением 9 -10 недель. Затем начиналось снижение накопления препарата, которое свидетельствовало об ослаблении обменных процессов. Минеральная плотность в регенерате в этот период составляло более 60%, что указывало на способ-ность кости выдерживать физиологические нагрузки.
О сращении перелома свидетельствовали результаты и других исследований: рентгенологически зона периостальных наслоений значительно уменьшалась и в большинстве случаев мозоль уже была равна по плотности окружающей кости. Периостальная мозоль, как правило, была выражена слабее интермедиарной. При переломах нижних конечностей больные ходили с костылями или тростью с полной нагрузкой на ногу. Отек мягких тканей отсутствовал. Не было подвижности костных фрагментов в поврежденном сегменте. На основании учета всех этих показателей делалось заключение о завершении сращения и возможности снятия аппарата Г.А. Илизарова.
С помощью костного денситометра впервые удалось определить минеральную плотность в формирующемся регенерате на 7-й день. Другие иссле дователи (Смотрова Л.А., 2001) минеральные компоненты определили на 10-й день. Это различие объясняется тем, что наши исследования проведены в условиях компрессионного остеосинтеза по Г.А. Илизарову, обеспечивающего полную неподвижность отломков и наилучшие условия для регенерации тканей. Поэтому полную минерализацию регенерата мы наблюдали через 125 дней, а в условиях нестабильной фиксации (гипсовая повязка) - через 150 дней (Смотрова Л.А., 2001).
Изменения минеральной плотности и процессов репаративного костеобразования при поперечных переломах большеберцовой кости
При смещении отломков на 1/3 поперечника репаративное костеобразо-вание вначале развивалось в месте соприкосновения отломков (рис. 4.6). Затем активное течение обменных процессов отмечалось в проксимальном и дисталь-ном фрагментах, включая прилежащий метафиз (при переломах в нижней трети голени). После этого РФП локализовался непосредственно в месте перелома, достигая максимальных значений на 42-й день. В дальнейшем наблюдалось постепенное ослабление накопления РФП, особенно заметное на 9-й неделе (рис. 4.7).
При смещении отломков установлена общая закономерность в развитии репаративного процесса: чем больше смещение, тем слабее развивалось косте-образование в течение 1-го месяца. На 2-ом месяце, наоборот, оно выражено в большей мере. Максимальное содержание РФП отмечалось позднее: при смещении на 1/3 поперечника регистрировалось на 42-й день; на 2/3 - на 49-й и на поперечник - на 63-й день (рис. 4.5).
При исследовании минеральной плотности установлена закономерность: чем больше смещение отломков, тем сильнее деминерализация кости; и тем длительнее последующее восстановление минеральной плотности (табл. 4.7).
Таким образом, в процессе исследований установлено, что в поврежденном сегменте происходят закономерные изменения обменных процессов, лежащих в основе репаративного костеобразования. Сразу после травмы начинался процесс деминерализации костных отломков, это статистически достоверно выявлялось на костном денситометре с 7-го дня после травмы. В поврежденном сегменте ускорялось кровообращение, благодаря этому создавались максимально благоприятные условия для регенерации, в частности, для быстрого образования белковой матрицы и накопления остеотропных соединений. После инъекции радионуклиды концентрируются на поверхности кристаллов с первых минут. Зона наиболее интенсивного обмена находится на расстоянии 5 - 7 см от конца проксимального и дистального отломков. При повреждении в нижней трети голени в процесс вовлекался и дистальный метафиз. По мере сращения костных отломков зона ускоренного обмена все более суживалась, локализуясь непосредственно в месте перелома.
При сопоставлении результатов исследования репаративного костеобра-зования при переломах без смещения и со смещением костных отломков отмечено, что общая продолжительность сращения сильно варьирует и возрастает тем больше, чем хуже сопоставлены концы отломков, чем ниже устойчивость их фиксации, чем хуже и позже в отломках происходит компенсация кровообращения нарушенного при травме.
Несмотря на то, что механические свойства кости интересовали исследователей еще в XIX веке, целенаправленное изучение сопротивляемости костной ткани механическим нагрузкам началось сравнительно недавно (20 - 25 лет назад). Это связано, с развитием учения об остеопорозе. Остеопороз приводит к качественным изменениям в костной ткани, она становится хрупкой, нарушается ее опорная функция. Спонтанные переломы кости являются завершающим этапом в этом процессе.
Начальные нарушения механических свойств могут быть обнаружены при непосредственных испытаниях. Однако вопрос о влиянии минеральной плотности на механические свойства костной ткани человека в возрастном аспекте остаётся не изученным.
С нашей точки зрения, путем комплексного исследования минеральной плотности и механических свойств (модуль упругости, относительная деформация разрушения, предел прочности, относительная упругая деформация) можно получить объективные данные о прочностных и деформационных свойствах костной ткани, как в норме, так и при патологии.
Минеральная плотность исследуемых образцов костной ткани в группе 40 - 50 лет составляла 1,71±0,09 г/см2, в 70 - 80 лет - 1,58±0,09 г/см2 (р 0,05), таким образом, снижение минеральной плотности составило 8±0,2% (р 0,05). Анализ исследования механических свойств показал, что снижение минеральной плотности образцов в 70 - 80 лет приводит к серьезным изменениям как прочностных, так и деформационных свойств кости. В наибольшей мере изменялись модуль упругости и относительная деформация разрушения. Модуль упругости в продольном направлении уменьшался на 20% (р 0,001), а в поперечном - на 30% (р 0,001). Относительная деформация разрушения образцов костной ткани в группе 70 - 80 лет в продольном направлении снижалась на 36% (р 0,001), в поперечном - на 45% (р 0,001). Предел прочности снижался соответственно на 15% и 18,6% (для 0 и 90), а относительная упругая деформация - на 10% и 16% (для 0 и 90).
Таким образом, снижение минеральной плотности кости после 70 лет приводит к глубоким изменениям её механических свойств, снижению области функциональных нагрузок на кость. Причём наибольшие изменения биомеханических свойств возникали на поперечном направлении. Они указывали на то, что кость теряет способность выдерживать нефункциональные нагрузки. С возрастом прочность костной ткани уменьшалась однонаправлено с величиной минеральной плотности.
Изменение концентрации гормонов, регулирующих костеобразование
В течение 60 — 70-х годов XX века многие исследователи пытались судить о возрастных изменениях во всем скелете косвенно, путём определения минеральной плотности лучевой кости, содержащей в диафизе 96% компактного вещества. Коэффициент корреляции между весом минералов в золе и при измерении на денситометре оказался достаточно высоким. Аналогичен он между минеральной плотностью в осевом скелете и минеральной плотностью в пяточной кости. Однако точно определить возрастные сдвиги в каждом отделе скелета позволил лишь метод рентгеновской двухэнергетической абсорбцио-метрии (Шехтман А.Г., 2004).
Результаты наших исследований показали, что у женщин минеральная плотность костной ткани достигает максимальных значений в возрастной-группе 20 — 25 лет и остаётся практически неизменной до 40 лет, а после этого уменьшается. У мужчин минеральная плотность костной ткани достигает максимальных значений в 26 - 30 лет и сохраняется на постоянных значениях до 45 лет, после этого начинает уменьшаться.
Потеря костной массы у женщин составляет 0,86 — 1,21% в разных участках скелета в год, в то время как у мужчин только 0,04 - 0,90% (Brown J.P., 2002). Достоверное уменьшение минеральной плотности у обоих полов выявлено в возрасте 66 - 70 лет и старше, причем у женщин суммарная величина массы минералов снижалась в это время на 19 %, у мужчин — на 14 %. В 50-60 лет основной причиной быстрого снижения минералов у женщин является менопауза и ослабление двигательной активности, у мужчин - уменьшение двигательной активности, массы мышечной и соединительной тканей (Власова И.С., 2003). Поэтому определение величины минеральной плотности скелета и механической прочности кости представляется важным для оценки вероятности возникновения переломов. При любой механической травме развиваются общие и местные реакции (Гаркави Л.Х. и соавт., 1990). Одной из основных общих реакций является стресс - общий адаптационный синдром. Болевое («разрушительное» по И.П. Павлову) раздражение через рецепторы периферической нервной системы вызывает активацию преимущественно симпатического отдела вегетативной нервной системы. В силу этого в структурах гипоталамуса возникает стойкое возбуждение, длительно поддерживающее гиперпродукцию рилизинг-факторов, которые усиливают секрецию в передней доле гипофиза адренокор-тикотропного гормона, тиреотропного гормона и соматотропного гормона. В коре надпочечников- АКТГ стимулирует секрецию кортикостероидов (кортизо-ла, кортикостерона и др.), обладающих адаптивными эффектами (Кулин-ский В.И., 2005). Таким образом, формируется сложный комплекс нейрогумо-ральных и эндокринных изменений. Основным результатом, активации стресс-системы является мобилизация функций органов и тканей, ответственных за адаптацию стрессу. Одновременно с повышением в крови уровня кортикостероидов и катехоламинов,происходит усиление продукции кальцитонина, пара-тиреоидного гормона, глюкогона, снижение секреции половых гормонов, инсулина, а также ряд других гормональных перестроек. Мобилизуется ренин-ангиотензин-альдостероновая система (Швед СИ. и соавт., 2007). В последние годы показано, что в стресс-реакцию, кроме кортикостероидов и катехоламинов вовлекаются другие вещества, в частности, ангиотензин II. Главной функцией ангиотензина II признаётся увеличение секреции альдостерона (Алекбе-ров Д.А., 2005; Карабаева А.Ж., 2006). На активности репаративного остеогене-за отражается весь указанный комплекс нейрогуморальных и эндокринных изменений.
Нами установлено, что в ответ на травму, прежде всего, следовала реак-ция-со стороны гипаталамо-гипофиз-адреналовой системы и отмечалось увеличение активности паращитовидных желез. Под влиянием гормоновэтих желез в мембранах клеток активировалась аденилатциклаза. В результате этого возрас тало образование цАМФ, что отражало напряжение адренергических механизмов и являлось одной из первых ответных реакций организма на травму.
Нуклеотид цАМФ осуществляет функцию посредника действия гормонов белковой природы (АКТГ, адреналин, глюкагон и др.) внутри клетки. Эффект же действия этих гормонов зависит от соотношения в клетке концентраций цАМФ и цГМФ (Агаев Б.А., 1979; Долгих В.Т. и соавт., 2007).
Нами установлено, что вслед за первоначальным повышением, концентрация цАМФ к концу 1-х суток и в последующие дни снижается. Это приводит в движение клеточный пул, стимулирует пролиферацию клеток костного мозга. В период образования органического матрикса цАМФ осуществляет положительную регулирующую роль в реакции стволовых клеток-предшественников костного мозга (Офицерова Н.В. и соавт., 1989).
Уменьшение концентрации цАМФ и одновременное повышение концентрации цГМФ, то есть подключение холинергических механизмов, указывало на устойчивость организма к такому острейшему воздействию, как травма. В итоге, отношение этих нуклеотидов становилось ниже нормы, и именно в это время начиналась интенсивная клеточная пролиферация. Индукторы пролиферации стволовых клеток, взаимодействуя с рецепторами мембран, усиливают транспорт ионов кальция внутрь клетки. Количество цГМФ прямо зависит от концентрации кальция, поэтому и происходит повышение его уровня. Противоположная зависимость цАМФ от содержания кальция обусловливает реци-прокные отношения между этими циклическими нуклеотидами. Таким образом, определение концентрации циклических нуклеотидов, их соотношение может лежать в основе диагностических и прогностических критериев степени тяжести состояния после травмы, выраженности компенсаторных реакций и эффективности лечения (Офицерова Н.В. и соавт., 1989; Патраков В.В., 2008).
В условиях травмы в ответ на происходящие изменения срабатывают нервно-рефлекторные механизмы регуляции водно-солевого обмена. Так, при повышении содержания хлорида натрия в области плотного пятна нефрона ин формация передается в гипоталамус, в юкстагломерулярном аппарате выделяется: ренин - протеолитический энзим. Увеличение выработки ренина происходит при уменьшении объема внеклеточной жидкости.из-за кровотечения после травмы, при активации симпато-адреналовой системы и под влиянием катехо-ламинов(Кулинский В.И., 2005).
На уровне надпочечников дефицит ионов натрия вызывает уникальный эффект — ускоряет превращение:кортикостеронаїв.альдостерон. Эта трансформация- происходит в присутствии ионов; кальция.. Альдостерон вызывает задержку воды и натрия; вместе с кортизолом повышает прессорную-чувствительность сосудов к ангиотензину II, что в конечном итоге приводит к повышению АД. Эти изменения функции почек и кровообращения» приводят к усилению резорбции кости (Карабаева А.Ж., 2006).
