Профилактика нарушений минеральной плотности кости у подростков с дисплазией соединительной ткани

Прогрессирующее снижение костной массы в единице объема по отношению к нормальному показателю для соответствующего возраста и пола, нарушение микроархитектоники костной ткани, сопровождающееся повышенной хрупкостью костей и увеличением риска их переломов, лежит в основе понимания проблемы остеопороза (ОП) и концептуальной модели его профилактики. К настоящему времени накоплены многочисленные данные о возрастных, региональных, этнических особенностях накопления пиковой костной массы (ПКМ) и дальнейшей ее потери, различиях в распространенности ОП и переломов на его фоне. Все исследователи, занимающиеся этой проблемой, единодушны во мнении, что раскрытие причин и механизмов развития ОП взрослых неразрывно связано с возрастными особенностями минерализации костного скелета у детей, поскольку у людей, склонных к ОП в зрелом возрасте, определяется низкая минеральная плотность костной ткани по сравнению с их возрастной нормой.

Приоритетным направлением ранней профилактики остеопороза является создание оптимальных условий для накопления индивидуальной пиковой костной массы (ПКМ).

Дисплазия соединительной ткани (dis — нарушение; plasio — развитие) — это нарушение развития соединительной ткани в эмбриональном и постнатальном периодах вследствие генетически измененного фибриллогенеза внеклеточного матрикса, с нарушением процессов катаболизма и анаболизма соединительной ткани, приводящее к расстройству гомеостаза на тканевом, органном и организменном уровнях в виде различных морфофункциональных нарушений локомоторных и висцеральных органов с прогредиентным течением [1].

Соединительной тканью (СТ) представлено до 50% всей массы тела, основными разновидностями ее являются хрящ и кость. Другие типы включают ареолярную СТ, скрепляющую органы, и плотную СТ, формирующую связки и сухожилия. Следовательно, фенотипические и органные проявления зависят от того, какая СТ поражена больше — плотная или рыхлая. Поражение плотной оформленной СТ манифестирует скелетными изменениями и включает астеническое телосложение, долихостеномелию, арахнодактилию, килевидную и воронкообразную деформацию грудной клетки, сколиозы, кифозы и лордозы позвоночника, синдром «прямой спины», асимметрию в длине конечностей, плоскостопие и др. [2].

Исследования распространенности снижения МПКТ в подростковом и юношеском возрасте показывают, что в соответствии с референтной базой остеоденситометра снижение МПКТ (по Z-критерию ≤ –2,0 SD и более) у лиц с ДСТ в возрасте 14–20 лет выявляется в 28,7% случаев (против 23,4% — у здоровых сверстников). В связи с чем раскрытие особенностей накопления ПКМ у детей и подростков с ДСТ представляет особый интерес, поскольку позволяет определить основные направления профилактики ОП у этого контингента больных.

Формирование ПКМ происходит в периоды интенсивного роста скелета и достигает максимума к 18–20 годам, хотя известно, что 85–90% костной массы накапливается еще до окончания пубертатного периода [3]. Поэтому воздействие генетических, гормональных и внешнесредовых факторов определяет индивидуальную вариабельность накопления ПКМ.

Существенно, что скорость остеогенеза на этапе возрастного развития отличается высокой вариабельностью, в том числе в отдельных частях скелета. Так, например, плотность костей черепа достигает 70% конечной массы кости у девочек уже к 7–8 годам, у мальчиков к 8–9, а плотность костной массы позвонков к этому возрасту достигает лишь 30% ПКМ [5]. Максимальная скорость остеогенеза в осевом скелете и шейке бедра у девочек отмечается в возрасте 10,5–13 лет и даже раньше (при раннем менархе), у мальчиков — в 12,5–15 лет [4]. В итоге к 17–18 годам у девушек и к 20 годам у юношей накапливается до 90% конечной пиковой костной массы [5]. По нашим данным, у подростков с ДСТ возраст достижения ПКМ отстает от здоровых сверстников в среднем на 2,36 ± 0,42 года. Между тем период, на протяжении которого происходит увеличение МПКТ как в центральном, так и в периферическом отделах скелета, является очень важным для определения прогноза потерь костной массы в будущем [6, 7].

Интенсивность ремоделирования костной ткани сопряжена с высокими темпами линейного роста, что делает костную ткань чрезвычайно уязвимой в отношении неблагоприятных воздействий. Несоответствие между темпами роста и скоростью минерализации кости (на фоне недостаточного поступления кальция) объясняет повышенную ломкость костей в этом возрасте. Поэтому, очевидно, максимум переломов костей приходится на возраст 13–14 лет.

Характер питания в периоды жизни, отличающиеся интенсивными процессами остеогенеза, оказывает решающее влияние и на уровень ПКМ, и на скорость ее накопления [8]. Безусловно, речь идет об обеспеченности питания макро- и микроэлементами, витаминами (D, С, К, В₂, В₆, А), белком, полиненасыщенными жирными кислотами [9].

Значимую роль играет обеспеченность организма кальцием — одним из основных биологически активных минералов костной ткани. Наиболее интенсивное воздействие кальция на кость отмечается в препубертатном периоде [8]. Принципиально, что низкое потребление кальция с пищей вовсе не ограничивает рост кости в длину и ширину, но сопровождается образованием недостаточно качественной кости, с более тонким кортикальным слоем и с меньшим количеством тонких трабекул [10]. В условиях сниженного потребления кальция (меньше оптимального) наблюдается сдвиг равновесия между протекающими процессами костеобразования и резорбции кости в сторону усиления резорбции. В пубертатном периоде баланс кальция продолжает увеличиваться, хотя значительно большее влияние на костную ткань начинают оказывать половые гормоны. Тем не менее, при достаточном (порядка 1500 мг/сут) потреблении кальция подростками наблюдается существенный прирост пиковой костной массы, а при недостаточном его потреблении (менее 900 мг/сут) — адекватного набора пиковой костной массы не отмечается [11]. У молодых женщин с уже завершившимся линейным ростом, умеренное увеличение потребления кальция также положительно влияет на ПКМ, но при условии адекватного потребления белка [12]. Хотя вопрос положительного влияния кальция на процессы костеобразования в последнее время подвергается сомнению. Причиной тому противоречивые данные, полученные в ходе нескольких эпидемиологических исследований. Показано, что у взрослых с высоким уровнем поступления кальция риск перелома шейки бедра удваивается или даже утраивается. Вероятно, проблема кроется в подавлении высокими дозами кальция биологических эффектов витамина D. Есть мнение, что по мере увеличения потребления кальция конечное количество массы кости способно прирастать до тех пор, пока резорбция не станет определяться только генетической программой, регулирующей рост, и не будет находиться под влиянием потребностей тела в кальции. Поскольку известно, что дальнейшее увеличение потребления кальция выше этого уровня не приводит к дальнейшему накоплению массы кости.

Как бы то ни было, многочисленными исследованиями показано низкое потребление кальция детьми и подростками. Суточное потребление кальция по литературным данным составляет 40–50% возрастной нормы. Не более 25% мальчиков и 10% девочек ежедневно употребляют достаточное количество кальция [9, 12–14].

Нами, при определении суточного содержания кальция в пищевом рационе у подростков с ДСТ и их здоровых сверстников, также выявлено недостаточное его потребление. Так, среднесуточное потребление кальция у лиц с ДСТ составляло 444 ± 56 мг, у здоровых сверстников — 458 ± 63 мг (р = 0,054), при нормативах суточной потребности в возрасте 10–18 лет 1200 мг. Причем выраженный дефицит кальция у пациентов с ДСТ подтверждается существенным его снижением в утренней порции мочи до 1,6 ± 0,04 ммоль/л (р = 0,044). Можно только догадываться о масштабах последствий недостаточного поступление кальция в условиях роста и наращивания плотности костной ткани.

Фактором, способствующим повышению всасывания кальция в кишечнике, является активный метаболит витамина D кальцитриол (1,25(OH)₂D₃), который образуется из витамина D за счет двухступенчатой метаболизации в организме. Кальцитриол действует как истинный гормон. Механизмом функционирования эндокринной системы витамина D является его взаимодействие со специфическими рецепторами (VDR), локализованными в ядрах клеток тканей и органов [15].

Физиологическая роль 1,25(OH)₂D₃ заключается в стимуляции всасывания кальция в кишечнике до уровня, необходимого для минерализации органического матрикса костной ткани. Об эффективности данного механизма свидетельствует тот факт, что без участия витамина D лишь 10–15% пищевого кальция и 60% фосфора абсорбируются в кишечнике. Взаимодействие между D-гормоном и рецепторами к витамину D повышает эффективность кишечной абсорбции Са²⁺ до 30–40%, т. е. в 2–4 раза, а фосфора — до 80%. Сходные механизмы действия активной формы витамина D лежат в основе осуществляемой под его влиянием реабсорбции Са²⁺ в почках. При дефиците активной формы витамина D нарушается образование аморфного фосфата кальция и кристаллов гидроксиапатита в органическом матриксе, что приводит к рахиту или остеомаляции.

Кроме того, 1,25(OH)₂D₃ усиливает резорбцию костной ткани. В костях D-гормон связывается с рецепторами на остеобластах (ОБ), вызывая повышение экспрессии ими лиганда рецептора-активатора ядерного фактора кВ (RANKL). Рецептор-активатор ядерного фактора кВ (RANK), являющийся рецептором для RANKL, локализованным на преостеокластах (преОК), связывает RANKL, что вызывает быстрое созревание преОК и их превращение в зрелые ОК. В процессах костного ремоделирования зрелые ОК резорбируют кость, что сопровождается выделением кальция и фосфора из гидроксиапатита и обеспечивает поддержание уровня кальция и фосфора в крови. В свою очередь, адекватный уровень кальция (Са²⁺) и фосфора необходим для нормальной минерализации скелета. Известно, что 1,25(OH)₂D₃ подавляет секрецию ПТГ.

Согласно результатам исследований, среди значительного числа детей (48–52%) и молодых взрослых (32–48%) наблюдается недостаточная обеспеченность витамином D (25(ОН)D), причем независимо от географии проживания [15]. Нами, при определении обеспеченности витамином D подростков в зимнее время, было выявлено, что лишь 27,1% подростков с ДСТ и 25,6% здоровых сверстников имеют оптимальный уровень 25(ОН)D, т. е. выше 30 нг/мл (75 нмоль/л).

В формировании ПКМ важную роль играет достаточное потребление магния. Одним из многочисленных эффектов, оказываемых магнием, содержание которого в скелете составляет до 59% общего содержания в организме, является улучшение качества кости за счет стимулирующего воздействия на минерализацию органического костного матрикса, рост кристаллов гидроксиаппатита, коллагенообразование и функциональное состояние костных клеток. Уровень магния связан с эффективностью воздействия витамина D на костную ткань. Магний необходим для внутриклеточной передачи сигнала от рецепторов витамина D, что способствует более эффективному усвоению кальция в кости. Вообще, прочность и качество костной ткани определяется балансом кальция и магния. При нормальном уровне кальция, но дефиците магния, активность металлопротеаз, усиливающих деградацию коллагеновых волокон, возрастает в разы, что особенно значимо для пациентов с ДСТ. Хотя важно особо подчеркнуть, что избыточная дегенерация коллагеновых волокон при дефиците магния происходит вне зависимости от других причин, вызвавших какие-либо аномалии в структуре соединительной ткани [2].

Важную роль как в формировании ПКМ, так и в поддержании массы кости на протяжении жизни играет физическая активность [16–19]. Безусловно, воздействие нагрузки сопровождается увеличением ПКМ. При этом действие физического напряжения на скелет может быть разным. В период максимального набора ПКМ, у девочек в возрасте 10,5–13 лет, у мальчиков — в 12,5–15 лет, кость наиболее чувствительна к физическим упражнениям. Накапливание массы кости в условиях регулярных физических нагрузок протекает более емко, обеспечивая дополнительно к основному прирост массы кости 7–8% в год [20]. Принципиально важно, что оптимальный уровень остеогенной активности кости обеспечивается относительно высоким уровнем динамической, но не статической (!) нагрузки. У подростков с недостаточно развитой мускулатурой или ведущих малоподвижный образ жизни отмечается низкая механическая стимуляции костеобразования. Соответственно, гиподинамия оказывает негативное влияние на набор ПКМ [10].

Иначе воздействуют на кость спортивные нагрузки. У атлеток интенсивные упражнения, опосредованно воздействуя на гипоталамо-гипофизарно-гонадную регуляцию синтеза эстрогенов, могут отрицательно влиять на плотность костной ткани [21, 23]. Перетренерованность спортсменов-мужчин может сопровождаться низким уровнем тестостерона и закончиться развитием ОП [22]. Причем систематическое интенсивное физическое напряжение способствует неравномерному накоплению ПКМ на различных участках скелета. Локализация и степень выраженности прироста ПКМ определяются, с одной стороны, нормой реакции скелета на механические нагрузки, а с другой — особенностями биомеханики основного движения и интенсивностью физической нагрузки. Например, преимущественная нагруженность верхних конечностей сопровождается максимальным накоплением ПКМ в звеньях скелета верхних конечностей. У спортсменов, сильно нагружающих нижние конечности, отчетливая аккумуляция массы кости наблюдается в нижних конечностях [24, 25].

Популярность занятий физической культурой у подростков и лиц молодого возраста находится на достаточно высоком уровне. Интересно, что основными мотивами для занятий выступили желание поддерживать физическое здоровье и высокую работоспособность (62,3%), тогда как молодые люди с ДСТ (причем независимо от пола) среди причин, по которым они занимаются различными видами физической активности, чаще указывали на стремление иметь красивую фигуру, а также повышение самооценки (66,7%).

Между тем при изучении физической активности установлено, что занимаются физическими упражнениями регулярно лишь незначительная часть молодых лиц с ДСТ и их здоровых сверстников (41,7% и 46,% соответственно, р > 0,05). Подавляющее большинство из них (83,6% и 80,9%) занимаются только физкультурой в рамках занятий в учебном заведении, не чаще 1–2 раз в неделю.

Таким образом, различий в распространенности внешнесредовых факторов, потенциально влияющих на метаболизм костной ткани и ее минеральную плотность у подростков с ДСТ и их здоровых сверстников, не получено. Более высокая частота снижения МПК у подростков с ДСТ связана с особенностями метаболизма костной и соединительной ткани, который, по-видимому, определяются комплементарным эффектом генетической программы, гормонального статуса, характера питания, механической нагрузки на скелет, реализованным в течение периода интенсивного роста. В связи с вышесказанным перспективным направлением дальнейших исследований представляется изучение особенностей костного обмена, накопления МПКТ у пациентов разного возраста с проявлениями ДСТ, установление связей фенотипических проявлений ДСТ с нарушением костного метаболизма и МПКТ и возможностей профилактики этих нарушений.

Литература

1. Нечаева Г. И., Викторова И. А. Дисплазия соединительной ткани: терминология, диагностика, тактика ведения пациентов. Омск: Бланком, 2007. 188 с.
2. Нечаева Г. И., Яковлев В. М., Громова О. А. Дисплазия соединительной ткани у детей и подростков. М., 2009. 96 с.
3. Theintz G., Buchs B., Rizzoli R. et al. Longitudinal monitoring of bone mass accumulation in healthy adolescents: evidence for a marked reduction after 16 years of age at the levels of lumbar spine and femoral neck in femail subjects // J. Clin. Endocrinol. Metab. 1992. Vol. 75. № 4. P. 1060–1065.
4. Ouyan F., Wang B. // Arch. Osteopor. 2007. Vol. 2. P. 29–43.
5. Bonjour J. P., Thentz G., Buchs B. еt al. Critical years and stages of puberty for spinal and femoral bone mass accumulation during adolescence // J. Clin. Endocrinol. Metab. 1991. Vol. 73. P. 555–563.
6. Cooper C., Fall C., Egger P. et al. Growth in infancy and bone mass in later life // Ann. Rheum. Dis. 1997. Vol. 56. Р. 17.
7. Duppe H., Cooper C., Gardsell P., Johnell O. The relationship between childhood growth, bone mass, and muscle strength in male and female adolescents // Calcif. Tissue Int. 1997. Vol. 60. Р. 405.
8. Baily D. A., Martin A. D., Mc Kay H. A. et al. Calcium accretion in girls and boys during puberty: a longitudinal analysis // J. Bone Miner. Res. 2000. Vol. 15. P. 2245–2250.
9. Спиричев В. Б. Роль витаминов и минеральных веществ в остеогенезе и профилактике остеопении у детей // Вопросы детской диетологии. 2003. Т. 1, № 1, с. 40–49.
10. Kanis J. A. In: Osteoporosis. Blackwell Science, London. 1994: 22–55.
11. Matkovic V., Heaney R. P. Calcium Balance During Human Growth: Evidence for Threshold Behavior // Am. J. Clin. Nutr. 1992. V. 55: р. 992–996.
12. Recker R. R. et al. Bone Gain in Young Adult Women // JAMA. 1992. V. 268, № 17: p. 2403–2408.
13. Saggese G., Baroncelli G. I., Bertelloni S. Osteoporosis in children and adolescents: diagnosis, risk factors and prevention // J. Pediatr. Endocrinol. Metab. 2001; 14 (7): 833–859.
14. Van der Sluis I. M., de Muinck Keizer-Schrama S. M. Osteoporosis in childhood: bone density of children in health and disease // J. Pediatr. Endocrinol. Metab. 2001; 14 (7): 817–832.
15. Шварц Г. Я. Витамин D и D-гормон. М.: Анахарсис, 2005. 152 с.
16. Bass S. L., Saxon L., Daly R. M. et al. The effect of mechanical loading on the size and shape of bone in pre-, peri-, and postpubertal girls: a study in tennis players // J. Bone Miner. Res. 2002. Vol. 17. Р. 2274.
17. Forwood M. R., Baxter-Jones A. D., Beck T. J. et al. Physical activity and strength of the femoral neck during the adolescent growth spurt: a longitudinal analysis // Bone. 2006. Vol. 38. Р. 576.
18. Janz K. F., Burns T. L., Levy S. M. et al. Everyday activity predicts bone geometry in children: the iowa bone development study // Med. Sci. Sports Exerc. 2004. Vol. 36. Р. 1124.
19. Linden C., Ahlborg H. G., Besjakov J. et al. A school curriculum-based exercise program increases bone mineral accrual and bone size in prepubertal girls: two-year data from the pediatric osteoporosis prevention (POP) study // J. Bone Miner. Res. 2006. Vol. 21. Р. 829.
20. Matkovic V. Badenhop N. E., Landoll J. E., Mobley S. L. Calcium, hormones and bone health. Osteoporosis Int. Suppl. 2000; 4: 1–11.
21. Wolman R. L. Osteoporosis and exercise // BMJ. 1994; 309: 400–403.
22. Gillooly J. J. The relationship between cycle training, hormone levels, mood state, bone mineral density and fracture incidence in male road cyclists MSC Thesis in Sports Medicine, Trinity College Dublin, 2002; 66–67.
23. Grinspoon S., Miller K., Coyle C. et al. Severity of osteopenia in oestrogen deficient women with anorexia nervosa and hypothalamic amenorrhea // J Clin Endocrinol Metab. 1999; 84: 2049–2055.
24. Riggs B. L., Wahner H. W., Dunn W. L. et al. Differential changes in bone mineral density of the appendicular and axial skeleton with ageing // J. Clin. Investigations. 1981: 67: 328–335.
25. Rubin C. T., Lanyon L. E. Regulation of bone formation by applied dynamic loads // Journal Bone Joint Surgery. 1984; 66: 397–402.

М. И. Шупина¹, кандидат медицинских наук
Г. И. Нечаева, доктор медицинских наук, профессор

ГБОУ ВПО ОмГМА МЗ РФ, Омск

¹ Контактная информация: mshupina@mail.ru