Введение к работе
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; . 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; . 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:
-
Изучить распространенность остеопороза для решения проблемы организации его мониторинга на популяционном уровне в детском, подростковом и юношеском возрасте.
-
Установить нормативные показатели минерализации костной ткани в детском, подростковом и юношеском возрасте.
-
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.
-
Изучить взаимосвязь дефицита МПКТ с компрессионными переломами тел позвонков и разной степенью сколиотической деформации позвоночника.
-
Изучить частоту снижения МПКТ на территориях с разным уровнем загрязнения окружающей среды и установить взаимосвязь изменений костной ткани с техногенными факторами риска.
-
Изучить патогенетические механизмы остеопороза при хроническом влиянии техногенного фактора риска при наличии и отсутствии генетической детерминированности его в эксперименте.
-
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
-
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.
-
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.
-
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.
-
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
