CC BY
113
пациентов, в динамике лечения — контролировать его эффективность и в определенной мере прогнозировать ее.
ЛИТЕРАТУРА
1. Батышева Т.Т., Скворцов Д.В., Труханов А.И. Современные технологии диагностики и реабилитации в неврологии и ортопедии. М.: Медика; 2005. 256.
2. Скворцов Д.В. Клинический анализатор движений. Стабилометрия. М: АОЗТ «Антидор»; 2000. 192.
3. Трэвелл Д.Г., Симоне Д.Г. Миофасциальные боли и дисфункции: Руководство по триггерным точкам. В 2 томах. Т. 2. М.: Медицина; 2005. 656 .
4. Altman R., Alarcon G., Appelrouth D. et al. Arthritis Rheum. 1991; 33: 1601-1610.
5. Altman R., Alarcon G., Appelrouth D. et al. Arthritis Rheum. 1991; 34: 505-514.
6. Kellgren J.H., Lawrence J.S. Ann Rheum.Dis. 1957; 16: 494-501.
Поступила 09.01.2007
УДК 616.71-007.12
ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА КОСТНОЙ ТКАНИ У ЛЮДЕЙ ПОЖИЛОГО ВОЗРАСТА
А.Н. Накоскин
ФГУН «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия имени академика Г.А. Илизарова Росздрава»
На основании исследования 100 образцов компактной и губчатой костной ткани сделан вывод, что компактная и губчатая кость различаются по биохимическому составу и соответственно по механопрочностным характеристикам, что не совпадает с мнением ряда авторов. У людей пожилого возраста увеличивается количество минеральных компонентов и снижается количество коллагена и других органических соединений, обусловленное повышением катаболических процессов в результате изменения кислотности тканевой жидкости.
Ключевые слова: костная ткань, пожилой возраст Key words: osseous tissue, aged
Многократные исследования подтверждают, что у большинства людей в пожилом и старческом возрасте возникают переломы, связанные с остеопорозом. На сегодняшний день это заболевание становится объектом внимания медиков, биологов и других ученых, так как лечение переломов, связанных с сенильным остеопорозом, влечет за собой длительный курс реабилитации и не всегда приводит к полному выздоровлению пациента. Патогенез остеопороза полиэтиологичен и не имеет одинакового механизма течения. Несмотря на многочисленные исследования, невыясненными остаются вопросы биохимического состава костной ткани при остеопорозе.
Цель настоящего исследования — изучение биохимического состава костной ткани у людей пожилого и старческого возраста в сравнении с молодыми людьми.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследование выполнено на 100 образцах компактной и губчатой костной ткани трупов людей в возрасте 21—59 лет (зрелый возраст) и 60—84 года (пожилой и старческий возраст), умерших от травм. Костная ткань выделялась в соответствии с приказом Минздрава № 694 от 21 июля 1978 г. п. 2.24 «Инструкция о производстве судебно-медицинской экспертизы в СССР» из головки бедренной кости и верхней трети диафиза. Обследуемую группу пре-
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
имущественно составили мужчины. В компактной и губчатой костной ткани определяли содержание ионов Ca+ и PO4 после влажного озоления в колбах Кьельдаля. Кальций в озолятах определяли тит-риметрическим методом на анализаторе «Corning
940» (пр-во U.K.). Метод основан на титровании
2+
исследуемого раствора, содержащего ионы Ca , раствором этилендиаминтетраацетета натрия в присутствии флюоресцентного индикатора calcein (кальцеин). Фосфаты определяли колориметрическим методом с малахитовым зеленым. Определение коллагена осуществляли по гидроксипролину в модификации А. Зайдес [3].
Обработку результатов исследования проводили методами непараметрической статистики. Для исследования нормальности распределения совокупности использовали критерий Шапиро-Уилка, сравнение групп проводили, опираясь на критерий Вил-коксона для несвязанных выборок. Результаты представлены медианами, 0,25 и 0,75 процентилями.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В основе многих теорий патогенеза сениль-ного остеопороза лежат дефицит кальция и нарушение гормонального статуса. Однако роль этих факторов дискутируется в научной литературе [1]. По полученным нами данным существуют достоверные различия количества неорганических компонентов компактной и губчатой кости (таблица). Данное обстоятельство вполне объяснимо, так как компактное и губчатое вещество имеют разную структуру и выполняют в организме человека несколько разные биомеханические задачи. Компактная кость, являясь механически более прочной, имеет плотную упаковку, а губчатая — трабекулярную структуру. Вследствие большей минерализации компактное вещество является более твердым и
менее упругим. Губчатая кость содержит меньше минеральной составляющей и больше коллагена, что увеличивает ее упругость. Вследствие этого содержание неорганических веществ закономерно больше в компактной кости. Наряду с данными многих авторов [6,8, 12,13] нами обнаружено, что у людей молодого возраста содержание кальция и фосфатов несколько ниже, чем у пожилых. При старении и в компактной и в губчатой кости происходит накопление минеральных веществ, в частности, из-за увеличения размеров гидроксиапатита.
По полученным данным, содержание коллагена в компактной костной ткани человека составило 15,6 г/100 г сухой обезжиренной ткани. С возрастом количество коллагена уменьшается до 14,9 г/100 г, что скорее всего связано с снижением интенсивности синтетических возможностей остеобластов. В губчатой ткани содержание коллагена практически не изменяется с возрастом и составляет 18,4 г/100 г. По данным J.W. Smith, с ростом кристаллов гидро-ксиапатита происходит вытеснение органического матрикса кости [12,13]. Так как губчатая кость менее минерализована и содержит большее количество коллагена, процессы вытеснения органической составляющей проявляются слабее.
Интересной особенностью является то, что отношение кальция к фосфату достоверно не изменяется в молодом и старческом возрасте и в зависимости от вида костной ткани.
Для более полной оценки состава костной ткани нами рассчитан индекс состава костной ткани:
ИК =
c( Ca2+).c(PO; )
c ( коллагена)
Содержание неорганических ионов и компонентов органической матрицы кости
Возраст Неорганический фосфат, г/100 г Кальций, г/100 г
компактная кость губчатая кость компактная кость губчатая кость
Зрелый Пожилой 17,49 < 19,34*$ < 22,13 19,67 < 22,55* < 23,90 16,65 < 17,64# < 18,75 17,56 < 18,47 < 21,67 25,09 < 26,28s < 34,19 25,11 < 27,18* < 39,31 18,75 < 20,66й < 25,15 19,92 < 23,94 < 35,72
и старческий
Гексозамины, ммоль/100 г Коллаген, г/100 г
Зрелый Пожилой 1,94 < 2,11* < 2,63 1,81 < 2,18 < 2,76 2,07 < 2,75 < 3,35 1,94 < 2,29 < 3,19 14,19 < 15,61#$< 17,67 12,97 < 14,92$ < 16,54 16,63 < 18,68 < 20,74 16,43 < 18,32 < 19,91
и старческий
Уроновые кислоты, ммоль/100 г Сиаловые кислоты, ммоль/100 г
Зрелый Пожилой 0,39 < 0,45 < 0,49 0,45 < 0,50 < 50,60 0,82 < 1,07 < 1,37 0,84 < 1,13 < 1,38 0,34 < 0,37 < 0,44 0,30 < 0,36$ < 0,40 0,32 < 0,39 < 0,48 0,37 < 0,41 < 0,49
и старческий
Примечание. # — Отмечены группы, отличающиеся от пожилого и старческого возраста с уровнем значимости р < 0,05; $ — отмечены значения показателей компактной кости, отличающиеся от губчатой с уровнем значимости р < 0,05.
где c(Ca2+)
содержание кальция в костной
3
ткани в г/100 г; с(РС > 4 ~) — содержание фосфатов в костной ткани в г/100 г; с(коллагена) — содержание коллагена в г/100 г.
Коллаген — основной органический компонент кости, а Са2+ и РО3 — основные неорганические компоненты. Следовательно, их отношение будет указывать на соотношение органических и неорганических составляющих кости. В молодом возрасте данный индекс составляет 26,30, а в старческом — 37,02. Повышение индекса свидетельствует о том, что накопление неорганических компонентов в костной ткани с возрастом опережает органические. В результате этого происходит разбалансиров-ка компонентов кости — одна из причин возникновения переломов в старческом возрасте.
Для характеристики углеводнобелковых комплексов исследовали содержание уроновых, сиаловых кислот, гексозаминов. Общеизвестно, что эти углеводные компоненты входят в состав гликозаминогликанов костной ткани человека и животных. Основным гликопротеином костной ткани является хондроитин-сульфат (хондроитин-4-сульфат и хондроитин-6-суль-фат), включающий в себя остаток глюкуроно-вой кислоты и сульфатированный в положение 4 или 6 ^ацетилглюкозамин. Кроме него в костной ткани обнаружены другие гликозами-ногликаны: гиалуроновая кислота, состоящая из остатка уроновой кислоты и остатка глюкоз-амина, кератан-сульфат, состоящий из остатка глюкозы и 6-сульфо-^ацетилглюкозамина. Эти углеводные компоненты являются частью сложных гликопротеинов и (или) протеогликанов, составляющих высокомолекулярные агрегаты, биологическая роль которых изучена недостаточно. Однако многими авторами отмечается причастность их к процессам минерализации [10]. Одни авторы отмечают повышение содержания глюкозаминов с возрастом и при остеопорозе [5], другие — не находят достоверных изменений [11].
Общепринятым считается, что определение уроновых кислот и гексозаминов отражает содержание в ткани кислых гликозаминогликанов и общих гликопротеинов соответственно. Полученные нами данные указывают на то, что в зрелом возрасте количество гексозаминов в компактной кости меньше, чем в губчатой. В компактной кости количество гексозаминов не отличается в зрелом и пожилом возрасте, а в губчатой имеется тенденция к снижению их
количества (см. таблицу). Количество уроно-вых и сиаловых кислот больше в губчатой ткани, нежели в компактной, и имеется тенденция к их накоплению с возрастом. Гексозамины по своей физико-химической природе являются основаниями, в то время как уроновые и сиа-ловые кислоты проявляют кислотные свойства. Отмечено, что у пожилых людей при неизменном количестве гексозаминов происходит накопление уроновых и сиаловых кислот, что, на наш взгляд, может менять кислотность тканевой жидкости кости. Вследствие этого может увеличиваться активность лизисных ферментов, таких, как кислая фосфатаза, коллаге-наза, что приведет к деструкции костного вещества, в частности органической его составляющей. При этом губчатая кость содержит большее количество органических веществ и коллагена, что подтверждается многими исследованиями. Количество компрессионных переломов позвонков, представленных в основном губчатой костью, у пожилых людей и страдающих остеопорозом больше, чем переломов трубчатых костей [2,4,7].
ВЫВОДЫ
Таким образом, компактная и губчатая кость различаются по биохимическому составу и соответственно по механопрочностным характеристикам, что не совпадает с мнением A.C. Lawson и J.D. Cinty [7,9].
У людей пожилого возраста увеличивается количество минеральных компонентов и снижается количество коллагена и других органических соединений, обусловленных повышением катаболических процессов в результате изменения кислотности тканевой жидкости.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аврунин А. С. Морфология. 2001; 6: 7-12.
2. Верткин А.Л.,Алексанян Л.А., Ткачева О. НРМЖ. 2003; И; 27: 1498.
3. Зайдес А.Л. Ростехиздат 1960; 71.
4. Осипенкова Т.К. Российский биомедицинский журнал 2003; 4: 79-80.
5. Хромяк, Е.Т. Геронтология и гериатрия 1980; 30-34.
6. Akkus O. Bone. 2004; 34: 443-453.
7. Currey J.D. Proc. Inst. Mech. Engrs. 1998; 212; PartH: 399-411.
8. Jowsey J. 1960; 17:210-217.
9. Lawson A.C. Proc. Instn. Mech. Engrs. 1998; 212; Part H: 413-425.
10. Prince C.W. 1984; 224; 3: 941-945.
11. Shinomura T. 1992; 267; 2: 1265-1270.
12. Smith J. W. 1963; 45-B; 4: 761-769.
13. Smith J. W. 1964; 46-B; 3: 553-556.
Поступила 10.01.2007
