CC BY
34
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 612.751.1:612.015.31
АНАЛИЗ ВОЗРАСТНОЙ ДИНАМИКИ МИНЕРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ КОСТНОЙ ТКАНИ У ЖИТЕЛЕЙ КАРЕЛИИ
И. Г. Пашкова
ФГБОУ ВО «Петрозаводский государственный университет»
Аннотация
Были проанализированы данные двухэнергетической рентгеновской денситометрии 929 человек (740 женщин и 189 мужчин) — жителей Республики Карелии в возрасте от 20 до 87 лет. Пиковые значения минеральной плотности костной ткани в поясничных позвонках определялись в 22 года, средние величины которых были ниже нормативных значений базы денситометра на 1,6 % — у женщин и на 5 % — у мужчин. Статистически значимое снижение минеральной плотности костей у женщин начиналось в 41-45 лет, у мужчин — в 51-55 лет. В 75 лет данное снижение у женщин составило 20 %, у мужчин — 11 %, в 81-87 лет у женщин — 25 %. Ключевые слова:
минеральная плотность костной ткани, пиковая костная масса, поясничные позвонки, денситометрия.
ANALYSIS OF AGE-RELATED CHANGES OF BONE MINERAL DENSITY OF KARELIAN POPULATION
Abstract
Keywords:
Inga G. Pashkova
Petrozavodsk State University, Petrozavodsk
The age-related changes of mineral density of lumbar vertebrae have been analyzed in 929 (740 women and 189 men) patients aged from 20 to 87 living in Karelia. Bone mineral density was evaluated by dual x-ray absorptiometry. The values of mineral density peak in men were 5 % lower and in women — 1,6 % in comparison with data of densitometer base. Averages of vertebral bone mineral density of women from 20 to 40 years and men up to 50 years had no significant differences. A significant decrease in bone mineral density of women vertebras began at the age of 41-45 years, men — at the age of 51-55 years. Decrease in mineral density was accompanied by increase in width of vertebras of men and women. Demineralization of vertebrae in 75-year-old women was 20 %, in men — 11 % and 81-87-year-old women — 25 %. Analysis of age-related changes in indicators of bone mineral density of lumbar vertebras indicates a high prevalence of osteopenia and osteoporosis in the older age groups.
bone mineral density, mineral density peak, lumbar vertebrae, densitometry.
Введение
Распространенными метаболическими заболеваниями скелета человека являются остеопенический синдром и остеопороз, который среди неинфекционных заболеваний, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), занимает 4-е место после болезней сердечно-сосудистой системы, онкологии и сахарного диабета. Количественное определение минеральной плотности костной ткани (МПКТ) является наиболее значимым в диагностике метаболических заболеваний и методом неинвазивной оценки риска перелома костей при остеопорозе.
Жизнедеятельность человека на Севере имеет определенную специфику, связанную с климатогеографическими особенностями окружающей среды, светового и температурного режима в сочетании с особенностями питания, недостаточным поступлением с пищей и питьевой водой различных микроэлементов. Республика Карелия входит в Северо-Западный федеральный округ России, и большая часть ее территории относится к районам Крайнего Севера. Среди факторов, негативно влияющих на здоровье населения, ведущее место занимают природно-климатические факторы, а также недостаток содержания в воде и почве различных микроэлементов (кальция, магния, йода, фтора, селена и др.) и избыток железа. Все они способствуют формированию у человека специфической для данной территории патологии и снижению функциональных и адаптационных возможностей организма [1].
Первичной защитой от остеопороза является накопление наибольшего количества (пиковой) костной массы в данном участке скелета, максимально возможной в пределах генетической программы индивидуума к завершению ростовых процессов [2]. Это является важным физиологическим моментом, определяющим прочность костей на протяжении всей последующей жизни человека. Уровень накопления пиковой костной массы зависит от взаимодействия многих факторов, среди которых выделяют генетические, определяющие вариабельность МПКТ на 80 %, и на 20 % — другие, в том числе экзогенные факторы, которые могут существенно воздействовать на процессы накопления костной массы [2]. Негативное влияние среды проживания проявляется нарушением формирования пиковых значений МПКТ, что, в свою очередь, рассматривается как причина увеличения заболеваемости остеопорозом [3-6].
Цель исследования
Определение сроков и уровня формирования пиковой костной массы, а также количественная оценка возрастных изменений МПКТ поясничных позвонков у практически здоровых мужчин и женщин, проживающих в условиях Республики Карелия.
Материал и методы исследования
Оценка возрастной динамики МПКТ изучалась по данным двухфотонной рентгеновской абсорбциометриии (денситометрии) 929 человек (740 женщин и 189 мужчин) в возрасте от 20 до 87 лет. Отбор лиц для анализа данных МПКТ проводился случайным образом, из анализа исключались больные с патологией, влияющей на метаболизм костной ткани, то есть с онкологическими и воспалительными заболеваниями опорно-двигательной системы, с сахарным диабетом, заболеваниями щитовидной железы, и принимающие глюкокортикостероиды. Все обследованные были разделены на возрастные группы с шагом в 5 лет (21-25, 26-30,...81 и старше).
Определение МПКТ проводилось методом двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии на аппарате DPX-NT фирмы Lunar (США) с готовой нормативной базой. Для каждой возрастной группы анализировались: площадь проекции позвонков (Агеа, см2) и содержание в них костного минерала (BMC, г), абсолютные значения проекционной минеральной плотности (BMD, г/см2; МПКТ) поясничных позвонков с первого по четвертый, суммарная плотность для наиболее нагружаемого сочетания позвонков L2-L4. Оценка уровня минеральной плотности позвонков проводилась с использованием T-критерия (молодая норма) и Z-критерия (возрастная норма), выраженных в процентах и в стандартных отклонениях (SD) от норм, которые рассчитаны на основе популяционных выборок (база денситометра). Оценка результатов проводилась с учетом критериев ВОЗ (1994): величина стандартного отклонения (SD) до -1 SD расценивалась как норма, от -1,1 SD до -2,5 SD — остеопения, а остеопороз — при значениях менее -2,5 SD.
120
http://www. kolasc.net.ru/russian/news/vestnik1.html
Статистическая обработка материала осуществлялась с использованием программных продуктов Statistica 6.0 for Windows, Microsoft Excel с предварительной проверкой соответствия переменных нормальному распределению по критерию Колмогорова — Смирнова и Шапиро — Уилкса. Проверку гипотезы о статистической значимости различий двух выборок проводили с помощью непараметрического критерия Манна — Уитни. Корреляционный анализ проводился по Спирмену. Различия значений исследуемых параметров считали достоверными при 95 % пороге вероятности (р < 0,05).
Результаты и их обсуждение
Костная ткань представляет собой динамическую живую систему с высокой чувствительностью к различным регуляторным механизмам, а также к эндо- и экзогенным влияниям. В ней на протяжении всей жизни человека протекают процессы разрушения старой кости и образования новой, что составляет цикл ремоделирования, обеспечивающий структурную адаптацию кости к изменяющимся условиям функционирования. В период роста скелета и в молодом возрасте в губчатой и субпериостальной кости в каждом цикле ремоделирования костный баланс остается положительным [2]. Это выражается в накоплении максимально возможной (пиковой) костной массы, что является важным физиологическим моментом, определяющим прочность костей на протяжении последующей жизни человека.
Северные территории, имея особенности распределения химических элементов в природных средах, представляют собой определенные биогеохимические провинции [7], это существенно влияет на сроки и уровень формирования костной массы. Анализ результатов проведенных исследований показал, что и у женщин, и у мужчин, проживающих в Республике Карелия, пиковые значения МПКТ в поясничных позвонках определялись в 22 года [8]. Был проведен сравнительный анализ полученных результатов с имеющимися в литературе аналогичными данными у жителей других регионов России. Так, в Новосибирске у мужчин МПКТ в позвонках достигает пика к 22-23 годам, у женщин — к 20-21 [4], в Санкт-Петербурге у мужчин — к 21-22 [3], в Москве у мужчин — к 25-26, у женщин — к 18-20 годам [5].
В Карелии средние значения пиковой МПКТ позвонков у женщин составили 1,21 ± 0,13 г/см2 (100,7 % от значений базы денситометра), у мужчин — 1,23 ± 0,18 г/см2 (99 %). Важно отметить, что уровень средних значений пиковой костной массы у мужчин и женщин находится ниже на 5 и 1,6 % соответственно от нормативных значений базы денситометра. В целом по Карелии только у 65 % мужчин и у 75 % женщин в возрасте от 20 до 30 лет уровень пиковой МПКТ достигает нормативных значений пиковой костной массы. Так, у жителей Иркутска 20-29 лет 94 % женщин и 89 % мужчин достигли пиковых значений референтной базы денситометра [9]. Полученные в исследовании данные подтверждают тот факт, что существует вариабельность накопления пиковой костной массы у жителей разных климатогеографических регионов.
Известно, что после достижения пика костной массы до 40-45 лет у женщин и до 50 лет у мужчин наблюдается равновесие между процессами костеобразования и резорбции, после наступления менопаузы у женщин и в течение шестой декады жизни у мужчин процессы костной резорбции начинают преобладать над костеобразованием, что приводит к потере костной массы в позвоночнике около 1 % в год у женщин и 0,5 % в год у мужчин [2, 10].
Возраст является одним из главных факторов, влияющих на снижение уровня МПКТ. У женщин Карелии выявлена более выраженная обратная корреляционная взаимосвязь величины МПКТ позвонков с возрастом (r = -0,45, p < 0,001), чем у мужчин (r = -0,16, p < 0,05).
Кроме того, были получены результаты, отражающие динамику возрастных изменений значений МПКТ поясничных позвонков. До 40 лет у женщин и до 50 лет у мужчин величина МПКТ позвонков не имела значимых возрастных различий, средние значения у женщин составляли 1,20 ± 0,14 г/см2, у мужчин — 1,18 ± 0,19 г/см2 (р = 0,422), средние значения Т-критерия были равны 0,03 SD (99,9 % от пиковой костной массы) и -0,6 8Б (94,2 %), соответственно. На протяжении третьей и даже четвертой декады жизни наблюдалось незначительное увеличение МПКТ позвонков, что у женщин составило 1,7 и 3,4 % к 35 и 40 годам соответственно, у мужчин — 1,7 % к 45 годам.
Статистически значимое (р < 0,05) снижение МПКТ позвонков у женщин отмечалось на 10 лет раньше (в 41-45 лет), чем у мужчин — в 51-55 лет. Половые различия значений МПКТ выявлены в возрасте 56-60 (р < 0,01), 66-70 (р < 0,01) и 76-80 лет (р < 0,05), причем средние значения МПКТ у мужчин были выше, чем у женщин. Снижение МПКТ позвонков у женщин 75-летнего возраста составило 20 %, тогда как у мужчин — 11 %, у женщин 81-87 лет — 25 %.
Возрастная потеря МПКТ позвонков сопровождалась изменением их размеров. Статистически значимых возрастных различий морфометрических параметров тел позвонков у женщин не определялось до 50 лет, однако с 41-45 лет прослеживалась тенденция снижения кранио-каудального размера (высоты) и одновременного увеличения фронтального размера (ширины) позвонков. У женщин статистически значимое (р < 0,05) снижение высоты тел поясничных позвонков на 2,4 % (по сравнению с данными в 21-25 лет) было выявлено в 51-55 лет, в 56-60 лет — на 3,8 % (р < 0,001); у мужчин статистически значимое снижение высоты тел позвонков было выявлено в возрастном интервале 66-70 лет, а статистически значимое (р < 0,05) увеличение фронтальных размеров тел поясничных позвонков определялось в 66-70 и старше. Данные возрастные изменения морфометрических параметров поясничных позвонков можно рассматривать как компенсацию потери их механической прочности, снижающейся в связи с уменьшением количества минералов.
Анализ данных МПКТ поясничных позвонков (по Т-критерию) у обследованных женщин и мужчин разных возрастных групп показал, что 75 % женщин до 50 лет имели нормальный уровень МПКТ позвонков, к 60 годам их число уменьшилось до 44 %, тогда как низкий уровень МПКТ (остеопения и остеопороз) определялся у 56 % женщин. Число женщин с изменениями в костной ткани, соответствующими остеопорозу, в возрасте 71-80 лет составило 42 %, а после 80 лет возросло до 57 %. У 70 % мужчин до 40 лет определялся нормальный уровень МПКТ в позвонках, в возрасте 61-70 лет у 45 % мужчин выявлены изменения в позвонках, соответствующие остеопении, а после 70 лет у 23 % мужчин — остеопороз.
Выводы
У жителей Карелии выявлены более поздние сроки достижения пиковых величин МПКТ поясничных позвонков — в 22 года. У 25 % женщин и 35 % мужчин в возрасте от 20 до 30 лет уровень накопления пиковой костной массы остается недостаточным в сравнении с нормативными значениями, заложенными в базу денситометра. По-видимому, это объясняется не только генетическими факторами, но и отличительными особенностями образа жизни, питания, географией региона проживания и воздействием экологических факторов на организм, влияние которых отражается на уровне накопления костной массы. В связи с этим возникает необходимость создания региональных возрастных норм для денситометрической оценки состояния костной минеральной плотности.
122
kolasc.net.ru/russian/news/vestnik1.html
Анализ возрастных изменений показателей МПКТ поясничных позвонков у жителей Карелии свидетельствует о высокой распространенности остеопении и остеопороза в старших возрастных группах, что требует активного проведения профилактических мероприятий среди населения уже в молодом возрасте для достижения более высоких значений пиковой костной массы и профилактики ее возрастного снижения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Карапетян Т. А., Доршакова Н. В., Никифорова Н. А. О необходимости изучения формирования патологии на северных территориях // Световой режим, старение и рак: материалы II симп. с междунар. участием. Петрозаводск, 2013. С. 147-154. 2. Риггз Б. Л., Мелтон III Л. Д. Остеопороз: пер. с англ. СПб.: БИНОМ: Невский диалект, 2000. 560 с. 3. Малинин В. Л. Эпидемиологические аспекты остеопении у подростков и юношей Санкт-Петербурга // Травматология и ортопедия России. 2006. № 2. С. 192. 4. Минеральная плотность костной ткани позвоночника у здорового населения детского, подросткового и юношеского возраста / О. В. Фаламеева [и др.] // Хирургия позвоночника. 2008. № 1. С. 58-65. 5. Щепелягина Л. А., Моисеева Т. Ю. Проблемы остеопороза в педиатрии: научные и практические задачи // Рос. педиатр. журн. 2004. № 1. С. 4-11. 6. Cooper C., Westlake S., Harvey N. Review: developmental origins of osteoporotic fracture // Osteoporosis International. 2006. Vol. 17, No. 3. P. 337-347. 7. Горбачев А. Л., Луговая Е. А. Возрастные перестройки микроэлементной системы человека как биохимический механизм старения // Северо-Восточный науч. журн. 2010. № 1. С. 54-62. 8. Пашкова И. Г., Алексина Л. А. Показатели костной минеральной плотности у жителей Карелии в возрастном аспекте // Ученые записки СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова. 2013. Т. ХХ, № 4. С. 31-35. 9. Максикова Т. М., Меньшикова Л. В. Проспективное изучение формирования пиковой костной массы в популяции г. Иркутска // Сибир. мед. журн. 2008. Т. 80, № 5. С. 56-59. 10. Беневоленская Л. И. Клинические рекомендации. Остеопороз. Диагностика, профилактика и лечение. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. 272 с.
Сведения об авторе
Пашкова Инга Геннадьевна — доктор медицинских наук, заведующий кафедрой анатомии, топографической анатомии и оперативной хирургии, патологической анатомии, судебной медицины Медицинского института Петрозаводского государственного университета E-mail: pashk@onego.ru
Author Affiliation
Inga G. Pashkova — Doctor of Sciences (Medical), Head of Department of Anatomy, Topographic Anatomy, Operative Surgery, Pathological Anatomy and Forensic Medicine at Medical Institute of Petrozavodsk State University
E-mail: pashk@onego.ru Библиографическое описание статьи
Пашкова, И. Г. Анализ возрастной динамики минеральной плотности костной ткани у жителей Карелии / И. Г. Пашкова // Вестник Кольского научного центра РАН. — 2017. — № 4 (9). — С. 119— 123.
Reference
Pashkova Inga G. Analysis of Age-Related Changes of Bone Mineral Density of Karelian Population. Herald of the Kola Science Centre of the RAS, 2017, vol. 4 (9), pp. 119-123. (In Russ.).
