CC BY
28
КАФЕДРА ПРЕЗИДИУМА АН РБ
ОСТЕОПОРОЗ: ВЛИЯНИЕ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДНЫХ АЛИФАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ НА МЕТАБОЛИЗМ КОСТНОЙ ТКАНИ*
Остеопороз - системное заболевание скелета из группы метаболических остеопатий, характерные проявления которого - снижение массы костной ткани и нарушение её микроархитектоники (рис. I), - обусловливают снижение прочности кости и повышенный риск переломов [I].
Заболевание развивается постепенно и клинически в основном выявляется после переломов. Это послужило основанием назвать его «безмолвной болезнью», «скрытой эпидемией».
По мнению экспертов ВОЗ, остеопороз сегодня - одно из наиболее распространенных заболеваний. Заболевание стоит в одном ряду с сердечно-сосудистой и онкологической патологией, сахарным диабетом. Ежегодная частота возникновения остеопорозных переломов у женщин больше, чем совокупная частота развития инфаркта миокарда, инсульта и рака молочной железы [2].
Рис. I. Микроархитектоника костной ткани шейки бедра в норме и при остеопорозе
Частота остеопороза повышается с возрастом (рис. 2), и по мере роста продолжительности жизни и числа пожилых людей, особенно женщин, увеличивается частота этого состояния (рис. 3), делая его одной из важнейших проблем современного здравоохранения. Остеопорозом в России страдает более 14 млн человек [3].
70%" 60%-50%-40%" 30%-К" 20%-10%" 0%"
КАМИЛОВ Феликс Хусаинович,
член-корреспондент АН РБ
_ЛШ_
39%
50-59
60-69
70-79
>80
Рис. 2. Частота выявления остеопороза в общей популяции населения в зависимости от возраста
□ Мужчины ■ Женщины
60% 50%-" 40% 30% 20% 10% 0%
30%
22%
25%
10% 9%ГП -5%-™ Я-
ч ги гг
20%
56%
¡ш
—Г
< 40 41-50 61-70 71-80 >80
Рис. 3. Возрастное распределение распространенности остеопороза у мужчин и женщин
: Доклад на заседании Президиума АН РБ 14 декабря 2010 г.
Остопороз: влияние хлороорганических производных...
51
Социальная значимость остеопороза определяется его последствиями и осложнениями - нетравматическими переломами позвоночника и трубчатых костей, прежде всего, шейки бедра и лучевой кости (рис. 4).
Рис. 4. Участки скелета, наиболее часто подвергающиеся остеопоротическим переломам
Это обусловливает подъем заболеваемости, инвалидности и смертности и, соответственно, большие материальные затраты в области здравоохранения.
В европеоидных популяциях у 40% женщин и 13% мужчин в возрасте S0 лет и старше (рис. S) выявляется один клинически выраженный перелом [7].
Рис. 5. Частота остеопоротических переломов в разных возрастных группах
Согласно официальной статистике, ежегодно в России у людей старше SO лет диагностируется в среднем 106 случаев переломов проксимального отдела бедренной кости и 426 -переломов дистального отдела предплечья [S] на 100 000 населения (рис. 6).
Число переломов бедра в 1990 г. в мире составило 1,26 млн случаев, к 202S г. по расчетам оно возрастет до 2,6 млн, а к 20S0 г. -
Рис. 6. Число переломов дистального отдела предплечья (на 100000 населения) в зависимости от возраста
до 4^ млн ежегодно. В России у людей старше S0 лет каждую минуту происходит 7 переломов позвонков и 17 внепозвоночных переломов, каждые S минут - перелом шейки бедра [3]. Смертность в течение первого года после перелома бедренной кости составляет 30%. Из выживших через год после перелома - 78%, а через 2 года 6S,S% нуждаются в постоянном уходе [4].
Президиум Российской ассоциации по ос-теопорозу в 1997 г. принял патогенетическую классификацию остеопороза: А. Первичный
- постменопаузальный (I тип);
- сенильный (II тип);
- ювенильный;
- идиопатический. Б. Вторичный
заболевания:
- эндокринной системы;
- ревматические;
- органов пищеварения;
- почек;
- крови;
- другие заболевания и состояния;
- генетические нарушения.
В развитии остеопороза существенную роль играют и другие факторы: экологические, производственные; действие вибрации, электромагнитных волн, химических агентов и др.
Вместе с тем имеются лишь единичные сообщения о влиянии химических загрязнителей на обмен костной ткани. Так, описано остео-
токсическое действие общих химических загрязнителей в промышленно развитых городах: СО, Х102, ЫН3, ЭО, Э02, Э03, ЭН, бензола, толуола, формальдегида; а также пестицидов, ряда тяжелых металлов, алюминия, фтора, галлия [2]. Характеристика действия на метаболизм костной ткани вредных факторов химической природы и разработка при этом корригирующей терапии остаётся в проблеме остео-пороза наименее изученным. Надо при этом заметить, что на предприятиях химической промышленности заболевания костно-суставной системы среди болезней с временной утратой трудоспособности занимают 3-4-е места [6].
Республика Башкортостан - регион, в котором предприятия химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности представляют ведущую отрасль народного хозяйства.
В этой связи в последние годы наш коллектив (Ф.Х. Камилов, И.А. Меньшикова, Л.М. Мус-таева, Э.Р. Бикметова, Г.В. Иванова) изучает влияние химических соединений, в частности хлорпроизводных низкомолекулярных алифатических углеводородов, на обменные процессы в костной ткани.
Во время плановых профилактических медицинских осмотров работников химического производства - ЗАО «Каустик» г. Стерлитама-ка - нами проведено обследование состояния минеральной плотности костной ткани (МПК). При этом были выделены 2 группы. Основную группу_составили 374 рабочих производственных цехов, в т.ч. 113 мужчин и 261 женщина, которые в процессе трудовой деятельности практически всю рабочую смену контактируют в низких (менее ПДК) концентрациях с такими хлорпроизводными алифатических углеводородов, как гидрохлорид, дихлорэтан, дихлорпро-пан, 3-хлорпропен-1, 3-хлор-1,2-эпоксипропан, 1,2,3-трихлорпропан, эпихлоргидрин, хлорвинил, поливинилхлорид и др. Рабочих этой группы представляли: аппаратчики синтеза, перегонки, адсорбции, пиролиза, сжигания, хлорирования, подготовки сырья, отпуска продукции; слесари-ремонтники; электромонтёры; машинисты компрессорных установок; слившицы-разлившицы; механики, мастера, операторы производственных линий и др.
По содержанию вредных веществ в воздухе рабочей зоны условия труда работников основных профессиональных групп в производствах каустика, винилхлорида и поливинил-
хлорида относятся к вредным (3-й класс 1-11 степени вредности и опасности).
Контрольную группу составили 62 мужчины и 68 женщин - работники административно-управленческого аппарата, бухгалтерии и других служб того же предприятия, - не имеющие производственного контакта с указанными хлорпроизводными.
Рис. 7. Общий вид аппарата «Оттэепэе 70005»
Ультразвуковая костная денситометрия по скорости прохождения ультразвуковой волны позволяет определить состояние костной ткани. Нами были произведены измерения нижней трети лучевой кости и середины диафиза боль-шеберцовой кости на аппарате «Оттвепве 70003» (Израиль) (рис. 7) с использованием общеевропейской программы по Т-критерию или количеству отклонений (ЭО) от стандартных показателей при достижении максимального значения минеральной плотности кости (рис.8).
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 Возраст [годы]
Рис. 8. Денситометрическая картина остеопени-ческого синдрома
Остопороз: влияние хлороорганических производных..
53
Т от +1,0 ЭО до -1,0 ЭО - норма (риск переломов - 1-й уровень, низкий);
Т от - 1,1 эО до -2^ ЭО - остеопения (риск переломов - 2-й уровень, умеренный);
Т от - 2,6 ЭО и ниже - остеопороз без предшествующих переломов (риск переломов -3-й уровень, высокий);
Т от - 2,6 ЭО и ниже с предшествующими переломами (риск переломов - 4-й уровень, очень высокий).
У мужчин основной группы снижение МПК выявлено в целом у 74,7% (рис. 9).
Основная группа
Контрольная группа
22,60%
38,70%
П норма ■ остеопения П остеопороз □ норма □ остеопороз ■ остеопения
Рис. 10. Распространенность снижения костной прочности у женщин - работниц химического предприятия (ЗАО «Каустик», г. Стерлитамак)
С увеличением стажа работы в производстве с вредными условиями труда остеопороз выявляется чаще. У женщин: до S лет - 17,3%, 6 - 10 лет - 18,9%, 11 и более лет - 37,6%. У мужчин: до S лет - 8,4%, 6 - 10 лет - 2S,1%, 11 и более лет - 39^% (рис. 11).
У работников основной группы статистически значимо снижалось в плазме крови содержание Са, Р и Мд, повышалась активность щелочной фосфатазы, что подтверждает нарушения фосфорно-кальциевого обмена и свидетельствует об ускорении резорбции костной ткани.
Изучение уровня половых гормонов показало, что у работниц, контактирующих в условиях производства с хлорорганическими компонентами, снижено содержание эстрадиола,
37,0%
17.3%_
ГТ 8.4%_
Ли ■
11 и более лет
38,70%
□ норма ■остеопения Шосгеопороз □ норма ■остеопения Шосгеопороз
Рис. 9. Распространенность снижения костной прочности у мужчин - работников химического предприятия (ЗАО «Каустик», г. Стерлитамак)
У женщин основной группы снижение МПК выявлено у 82,8% (рис. 10).
Основная группа Контрольная группа
Я женщины ■ мужчины
Рис. 11. Зависимость обнаружения остеопороза от стажа работы у работников основных профессий производственных цехов, в %
а у мужчин - тестостерона (рис. 12). Половые гормоны - эстрадиол у женщин и тестостерон -у мужчин оказывают существенное влияние на обмен костной ткани, стимулируя процессы остеообразования и снижая её рассасывание. Снижение среднего уровня тестостерона у мужчин старше 40 лет, работающих в химическом производстве, достигает критического уровня - 12 нмоль/л.
806040-
го-о-
79%
*-
$6% I
71%
эстрадиол
тестостерон
□ 20-40 лет
□ 41-60 лет
Рис. 12. Уровень половых гормонов у работников химического предприятия, имеющих производственный контакт с хлорорганическими углеводородами, в зависимости от возраста (в % к контролю)
Механизм токсического действия большинства хлорпроизводных органических соединений связано с индукцией микросомальных цитохром Р^0-зависимых монооксигеназ, генерирующих значительное количество активных кислородных радикалов. Кроме того, активация свободнорадикального окисления является одним из неотъемлемых компонентов неспецифического звена синдрома стресс-адаптация [2].
Для характеристики состояния процессов свободнорадикального окисления у 98 мужчин и 80 женщин производственных цехов (основная группа) было проведено исследование железоиндуцированной хемилюминесценции и общей антиокислительной активности плазмы крови. У S3,1% мужчин и 4S,0% женщин было
выявлено существенное снижение антиокислительной защиты с одновременным повышением интенсивности радикалообразования. В группе контроля у 14,3% мужчин и 8,8% женщин наблюдалась одновременная активация свободнорадикальных и антиокислительных процессов плазмы крови, свидетельствующая о компенсации течения этих процессов.
В целях исследования возможных механизмов остеотоксического влияния хлорированных производных низкомолекулярных алифатических углеводородов при нагрузке малой интенсивности у работников химического предприятия нами была предпринята серия экспериментов с внутрижелудочным введением дихлорэтана, постоянно присутствующего в воздухе рабочей зоны производственных цехов. Дихлорэтан вводили с оливковым маслом в течение двух месяцев ежедневно в дозах 0,042 мг/100 г и 0,084 мг/100 г массы половозрелых белых крыс. Суммарные дозы дихлорэтана составили, соответственно, 0^ ЛД50 и 0,1 ЛД50. Животные контрольной группы получали ежедневно оливковое масло. При этом изучены:
- относительная масса бедренной, боль-шеберцовой и плечевой кости;
- изменение толщины кортикального слоя этих костей;
- содержание в плазме крови общего и ионизированного кальция, магния, фосфора;
- уровень маркеров ремоделирования костной ткани: С-концевых телопептидов костного коллагена (маркер резорбции) и костной щелочной фосфатазы (маркер остеогенеза);
- содержание в костной ткани свободного оксипролина, белковосвязанного оксипроли-на, гликозаминогликанов;
- включение в коллаген костной ткани радиоактивного 14С-пролина, в неколлагеновые белки - 14С-тирозина;
- железои ндуци рованная хемилюминесцен-ция гомогената костной ткани (оценена интенсивность свободнорадикальных процессов);
- уровень первичных и вторичных продуктов липопероксидации в костной ткани;
- общая антиокислительная активность костной ткани;
- активность в костной ткани антиоксидан-тных ферментов: супероксиддисмутазы, ката-лазы, глутатионпероксидазы;
- уровень половых (эстрадиол, тестостерон) и гонадотропных гормонов: фоллитропи-на, лютропина, пролактина;
- уровень катаболических гормонов: парат-гормона, кортизола;
- метаболическая функция печени;
- гистологическая картина костной ткани.
Результаты исследования показали, что
интоксикация дихлорэтаном дозозависимо вызывает у животных следующие изменения:
- снижаются относительная масса и толщина кортикального слоя трубчатых костей;
- снижается уровень в плазме крови общего и ионизирующего кальция, фосфора, а содержание магния повышается;
- в плазме крови более чем в 2 раза увеличивается содержание маркера резорбции кости - С-концевых телопептидов коллагена типа I, а активность костной щелочной фос-фатазы (маркера новообразования кости) повышается незначительно, что свидетельствует о превалировании процессов резорбции;
- в костной ткани содержание свободного оксипролина повышается, а белковосвязанно-го оксипролина снижается, что показывает интенсификацию катаболизма основного белка кости - коллагена;
- уменьшается включение радиоактивных аминокислот 14С-пролина в коллаген, а 14С-ти-розина - в неколлагеновые белки кости, что отражает снижение биосинтетических процессов;
- в трубчатых костях наблюдается дезорганизация микроструктуры с развитием в отдельных участках эпифизов и диафиза деструкции и остеодистрофии, сочетающихся с активацией остеогенеза, заменой костной ткани волокнистой соединительной, нарушением минерализации вновь образованных остеонов;
- в костной ткани наблюдаются интенсификация радикалообразования и накопление первичных и вторичных продуктов перекисно-го окисления липидов;
- снижается как общая антиокислительная активность костной ткани, так и активность основных антиоксидантных ферментов: супе-роксиддисмутазы, глутатионпероксидазы и каталазы;
- уменьшается секреция основных половых гормонов: эстрадиола у самок, тестостерона у самцов животных на фоне колебаний уровня гонадотропных гормонов - фолликуло-стимулирующего, лютеинизирующего - и лак-тикотропина;
- повышается уровень кортизола и пара-тиреоидного гормона, оказывающих катаболи-ческое влияние на обмен костной ткани;
Ocmonopo3: влияние xлopoopгaнuчecкux пpouзвoдныx...
SS
Pиc. 13. Oбщaя cxeмa ocтeoтoкcичecкoгo дeйcтвия xлopпpoизвoдныx низкoмoлeкyляpныx aлифaтичec-киx yглeвoдopoдoв.
АФК - aктивныe фopмы киcлopoдa, CPO - cвoбoднo-paдикaльнoe oкиcлeниe, ПОЛ - пepeкиcнoe o^c-ление липидoв, ПТГ - пapaтгopмoн
- снижается метаболическая и желчевы-делительная функции печени.
На основе полученных результатов составлена обобщенная схема механизмов остеоток-сического действия хлорированных углеводородов (рис. 13).
Литература
1. БеневоленскаяЛ.И. Общие принципы профилактики и лечения остеопороза // Консилиум.2002. № 6; - С. 240-244.
2. Казимирко В.В., Коваленко В.Н., Мальцев В.И. Остеопороз: патогенез, клиника, профилактика и лечение. - Киев; Морион, 2006.
3. Лесняк О.М. Социально-экономическое бремя остеопороза для Российской Федерации // Осте-
опороз и остеопатии. - 2010. № 7 (приложение) -С. 27.
4. Меньшикова Л.В., Храмцова И.А., Ершова О.Б. и др. Ближайшие и отдаленные исходы переломов проксимального отдела бедра у лиц пожилого возраста и их медико-социальные последствия // Остеопороз и остеопатии. - 2002. № 1 - С. 8-11.
5. Остеопороз. Диагностика, профилактика и лечение / Под. ред. О.М. Лесняк, Л.И. Беневоленской - М.: ГЭОТАР - «Медиа», 2010.
6. Шаяхметов С.Ф.,ДьяковичМ.П., МещаковаН.М. Оценка профессионального риска нарушений здоровья работников предприятий химической промышленности // Медицина труда и промэкология. - 2008.
7. MeltonL.J.III. Adverse outcomes of osteoporotic fractures in the general population // J / Bone Mineral Res. - 2003. V. 18 - Р. 1139-1141.
К сведению читателей
Вышла книга:
Алкоголизм и социально-нравственное здоровье общества: материалы межрегиональной научно-практической конференции (Уфа, 9 апреля 2010 г.) / Составители В.П. Афанасьев, Е.М. Минеев. - Уфа: АН РБ, Гилем, 2010. -196 с.
В сборнике представлены материалы межрегиональной научно-практической конференции «Алкоголизм и социально-нравственное здоровье общества». Авторами рассматриваются проблемы алкоголизма среди детей и подростков, его влияние на семейные отношения, духовно-нравственное здоровье общества. Анализируется роль институтов гражданского общества в профилактике алкоголизма.
Издание адресовано социальным работникам, психологам, социологам, демографам, а также представителям органов государственной власти и управления.
