PECULIARITIES OF THE DISTRIBUTION OF THE DENSITY OF BONE TISSUE MINERAL COMPONENT IN THE RESIDENTS OF THE NORTH-WEST REGION OF RUSSIA

Full Text

Накопление наибольшего количества костной массы в период формирования скелета, максимально возможной в пределах генетической программы индивидуума в конкретном участке скелета, является ключевым этапом возрастного развития костной системы и важным физиологическим моментом, определяющим прочность кости на протяжении всей последующей жизни человека [10]. Пиковая костная масса (ПКМ) определяется как наивысшее ее значение, достигнутое в результате нормального роста и сохраняющееся до момента, когда происходит неизбежная с возрастом потеря костной ткани [3]. Обычно достижение максимальной величины минеральной плотности костной ткани (МПКТ) происходит к завершению ростовых процессов, и независимо от скорости ее накопления 90 % конечной МПКТ у взрослых приобретается к 18 годам у девушек и примерно к 20 годам у юношей [10, 17]. Возраст формирования ПКМ во многом зависит от участка скелета, социальных, расовых и географических факторов. Уровень накопления ПКМ зависит от взаимодействия многих факторов, основную роль среди которых играют генетические, определяющие на 80 % вариабельность МПКТ [14, 15]. Остальные факторы, к числу которых относят и негативное влияние среды проживания, могут существенно воздействовать на процессы накопления костной массы, модифицировать генетическую программу и нарушать процесс формирования ПКМ, что, в свою очередь, рассматривается как причина увеличения заболеваемости остеопорозом у взрослых людей [14]. В число факторов, играющих важную роль в патогенезе данного заболевания и последующих переломов костей, входят низкий уровень ПКМ в молодом возрасте и интенсивная потеря костной ткани в последующие годы жизни. Республика Карелия входит в Северо-Западный регион Российской Федерации и имеет специфические негативные климатические условия, где на организм человека одновременно влияют большое количество неблагоприятных факторов. Кроме того, изменение микроэлементного гомеостаза, обусловленного как недостаточным, так и избыточным поступлением веществ в организм человека, создает предпосылки для прогрессивной костной деструкции, что является причиной снижения МПКТ скелета. Высокая индивидуальная вариабельность ПКМ в одинаковых участках скелета [10], а также возрастные, половые, территориальные особенности степени минерализации костей могут приводить к ошибочной оценке результатов денситометрических исследований. В связи с этим нами был проведен количественный анализ данных минеральной плотности костной ткани поясничных позвонков у мужчин и женщин в возрасте от 20 до 40 лет, жителей Европейского Севера (Республика Карелия) с целью определения сроков формирования пиковой костной массы и уровня накопления костной минеральной плотности. Материал и методы. Методом случайной выборки обследованы 177 человек (131 женщина и 46 мужчин), практически здоровых жителей Республики Карелия (РК) в возрасте от 20 до 40 лет. Все обследованные были разделены на возрастные группы с шагом в 5 лет (21-25, 26-30, 31-35 и т. д.), для определения сроков формирования пиковой костной массы разделение на группы проводили с шагом в 1 год. Из анализа исключали пациентов с патологией, влияющей на метаболизм костной ткани. Исследование проводили с информированного согласия испытуемых и с разрешения Комитета по медицинской этике при Министерстве здравоохранения и социального развития Республики Карелия и Петрозаводском государственном университете (протокол № 30 от 16.06.2014 г.). Определение МПКТ в поясничном отделе позвоночника проводили методом двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (DXA) на аппарате «DPX-NT» фирмы Lunar (США) с готовой нормативной базой. Согласно стандартам, разработанным Международным обществом клинической денситометрии (ISCD), зоной интереса денситометрии являются I-IV поясничные позвонки. Для диагностики используют 4, 3 или 2 поясничных позвонка, за исключением позвонков, имеющих локальные структурные изменения или артефакты, которые чаще наблюдаются в V поясничном позвонке (позвонок чаще смещается, постепенно увеличивая угол отклонения от оси позвоночника). Анализировали показатели содержания костного минерала (СКМ, г), площадь проекции позвонков (см2), средние значения минеральной плотности поясничных позвонков с I по IV (LI-LIV) и суммарную МПКТ для наиболее нагружаемого сочетания позвонков LII-LIV (г/см2), а также - Т-критерия (сравнение с нормальной пиковой костной массой базы денситометра) и Z-критерия (возрастной нормы). Полученные данные ПКМ сравнивали с пиковыми значениями МПКТ в популяционных выборках разных регионов РФ (по литературным данным). Статистическую обработку материала осуществляли с использованием программных продуктов Statistica 6.0 for Windows, Microsoft Excel. Данные представлены в виде средних значений: М±SD. Проверку гипотезы о статистической значимости различий двух выборок проводили с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни. Различия значений исследуемых параметров считали значимыми при 95 % пороге вероятности (p<0,05). Результаты исследования. В величинах абсолютных значений МПКТ поясничных позвонков (LII-LIV) в группе обследованных мужчин и женщин в возрастном диапазоне от 20 до 40 лет не выявлено значимых половых различий (p=0,422). Так, средние значения МПКТ поясничных позвонков у женщин были равны 1,20±0,14 г/см2 (Т-критерий - 0,03 SD, что составило 99,9 % от пиковой костной массы базы денситометра), у мужчин - 1,18±0,19 г/ см2 (Т-критерий - 0,6 SD; 94,2 %). Нами получены данные, что в группе обследованных у 5,6 % женщин и 4,8 % мужчин показатели МПКТ поясничных позвонков находились ниже возрастной нормы (Z-критерий ≤-2,0). Максимальные значения МПКТ в поясничных позвонках (LII-LIV) определялись у женщин в 22-25 лет, у мужчин - в 22-26 лет. Средние значения ПКМ у мужчин составили 1,23±0,18 г/ см2 (99,0 % от пиковой костной массы базы денситометра), у женщин - 1,21±0,13 г/см2 (100 %) [9]. Суммарная масса минералов в позвонках (LII-LIV) у женщин составила 49,5±9,2 г, проекционная площадь позвонков - 41,5±4,5 см2, у мужчин - 56,2±11,7 г и 48,3±3,6 см2 соответственно. Обращает на себя внимание тот факт, что в обследованной выборке жителей РК в возрасте от 20 до 30 лет недостаточный уровень МПКТ поясничных позвонков (по Т-критерию) имеют 25 % женщин и 35 % мужчин (рис. 1). Установлено неравномерное накопление МПКТ в отдельных поясничных позвонках (рис. 2). Наиболее низкие значения МПКТ как у мужчин, так и у женщин отмечались в I поясничном позвонке, в направлении от LI до LIV определялся положительный градиент величины значений минеральной плотности. Максимальные значения МПКТ в позвонках у девушек в 22-25 лет были равны в LI - 1,08±0,13 г/см2 (-0,41 SD), в LII - 1,18±0,15 г/см2 (-0,16 SD), в LIII - 1,20±0,16 г/см2 (0 SD), в LIV - 1,15±0,18 г/см2 (-0,41 SD). У мужчин в возрасте 22-26 лет величины МПКТ составили в LI - 1,16±0,17 г/см2 (-0,09 SD), в LII - 1,25±0,16 г/см2 (-0,07 SD), в LIII - 1,24±0,18 г/см2 (-0,04 SD), в LIV - 1,16±0,08 г/ см2 (-0,7 SD). Таким образом, наиболее высокие показатели МПКТ определялись в LII- и LIII-позвонках (p<0,001) в сравнении со значениями в LI и LIV. Проведенный нами сравнительный анализ имеющихся в литературе данных по срокам формирования ПКМ у жителей разных регионов России (таблица) не противоречит данным зарубежных авторов о существовании большой вариабельности в возрасте достижения пика костной массы, которые находятся в диапазоне от 17-18 [16] и до 35 лет [17]. К примеру, величина МПКТ поясничных позвонков достигает пиковых значений у жителей г. Новосибирска к 20-21 годам у женщин, к 22-23 годам у мужчин [11], в популяции жителей Москвы у женщин - к 18-20 годам [13], у мужчин - в 25-26 лет [7], у петербуржцев - к 23-25 годам [6], у мужчин и женщин, проживающих в Уральском регионе, - в 21-25 лет [12]. По американским реферативным базам, заложенным в денситометр, ПКМ достигается к 22-23 годам. Обсуждение полученных данных. Максимальное накопление костной массы у девочек, по данным Л. В. Щеплягиной и соавт. [13], наступает на 2 года раньше, чем у мальчиков в результате более раннего начала у них полового созревания [11]. В нашем исследовании не выявлены половые различия в сроках накопления, а также в величинах максимальных значений МПКТ поясничных позвонков, что может свидетельствовать о более позднем окончании пубертатного периода у девушек, проживающих в условиях Севера. По данным ряда авторов [1], у жителей северных регионов низкий уровень костной массы регистрировался в 31,03 % случаев. Проведенный нами сравнительный анализ денситометрических данных по формированию ПКМ в поясничных позвонках у девушек РК с аналогичными данными у людей, проживающих в других регионах РФ, выявил более поздние сроки накопления максимальной МПКТ у карельских девушек (в среднем на 1-2 года). Следует особо отметить, что в возрасте от 20 до 30 лет недостаточный уровень МПКТ поясничных позвонков (по Т-критерию) имеют 25 % женщин и 35 % мужчин, а в группе обследованных у 5,6 % женщин и 4,8 % мужчин величина МПКТ в поясничных позвонках находится ниже возрастной нормы (по Z-критерию). Недостаточное накопление и более поздние сроки формирования ПКМ в поясничных позвонках у жителей Европейского Севера могут быть связаны с воздействием на организм разнообразных факторов окружающей среды. Имеющиеся в Карелии особенности содержания в воде и почве микро- и макроэлементов могут вызывать биоэлементный дисбаланс в организме, который приводит к нарушению минерального обмена костной ткани. Проведенные исследования по изучению фторидного статуса водных объектов РК [2] показали очень низкое содержание фторид аниона (0,15 мг/л) в природных водах, концентрация которого в 4 раза меньше по сравнению с минимально регламентированной Всемирной организацией здравоохранения, что свидетельствует об очень низком уровне поступления фтора с водой в организм жителей Карелии. Фтор оказывает стимулирующее действие на формирование костей, воздействуя на органическую матрицу и минерализацию. В раннем возрасте фтор необходим для лучшей и своевременной минерализации зубов и скелета, а в последующем он способствует предупреждению остеопороза за счет сохранения и стабилизации костной ткани [2]. Можно полагать, что важным фактором, влияющим на снижение минерализации костей, является недостаточная инсоляция региона в осенне-зимний период, которая снижает естественный синтез витамина D в коже. Исследования уровня обеспеченности витамином D жителей Северо-Западного региона РФ показали, что недостаток и дефицит витамина D в г. Петрозаводске был диагностирован у 90,4 % женщин и 93,0 % мужчин (в среднем у 91,6 % взрослого населения) [4]. Основная роль витамина D заключается в поддержании уровня кальция и фосфора в сыворотке крови в узких физиологических границах, что достигается за счет стимуляции всасывания кальция и фосфора в тонкой кишке, реабсорбции этих элементов в почечных канальцах и их мобилизации из костной ткани [2]. Таким образом, в 5-6 % наблюдений у жителей Республики Карелия, входящей в Северо-Западный регион РФ, по данным двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии, отмечаются замедленные темпы накопления минеральной плотности костной ткани в поясничных позвонках LI-LIV, что, по-видимому, обусловлено воздействием негативных факторов Европейского Севера. Работа выполнена при поддержке государства в лице Минобрнауки России (идентификатор - RFMEFI57717X0264). Вклад авторов: Концепция и дизайн исследования: И. В. Г. Сбор и обработка материала: И. Г. П. Статистическая обработка данных: И. Г. П., С. А. К. Анализ и интерпретация данных: И. Г. П., И. В. Г., С. А. К., В. В. В. Написание текста: И. В. Г., И. Г. П., С. А. К. Авторы сообщают об отсутствии в статье конфликта интересов.

About the authors

I. G. Pashkova

Petrozavodsk State University

Email: pashk@onego.ru
Department of Anatomy, Topographic Anatomy and Opera tive Surgery, Pathological Anatomy, Forensic Medicine 33 Lenin Av., Petrozavodsk, Republic of Karelia 185910

I. V. Gaivoronskiy

S. M. Kirov Military Medical Academy; St. Petersburg State University

Email: i.v.gaivoronsky@mail.ru
Department of Normal Anatomy; Department of Morphology 6 Academician Lebedev St., St. Petersburg 194044

V. V. Vapirov

Petrozavodsk State University

Email: vapirov@petrsu.ru
Department of General Chemistry 33 Lenin Av., Petrozavodsk, Republic of Karelia 185910

S. A. Kudryashova

Petrozavodsk State University

Email: s_kudr65@mail.ru
Department of Anatomy, Topographic Anatomy and Opera tive Surgery, Pathological Anatomy, Forensic Medicine 33 Lenin Av., Petrozavodsk, Republic of Karelia 185910

References

Supplementary files