Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Глава 8. ВЛИЯНИЕ СОМАТОТИПА, МАССЫ ТЕЛА, МЫШЦ, СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ И ЖИРОВОЙ ТКАНЕЙ НА МИНЕРАЛЬНУЮ ПЛОТНОСТЬ КОСТЕЙ СКЕЛЕТА
Актуальным представляется изучение вопроса о минеральной плотности костей скелета с учетом типа конституции развития. Отнесение человека к тому или иному типу конституции общепризнанно проводить на основании следующих характерных черт:
1. Астеники – «худой тип», диспропорциональное сложение, высокий рост, слабое развитие мышечной и жировой тканей, плоская и длинная грудная клетка, острый надчревный угол и узкие плечи.
2. Нормостеник – «умеренно упитанный тип»: пропорциональное сложение, хорошее развитие мышечной и жировой тканей, широкие плечи, выпуклая грудная клетка.
3. Гиперстеники – «толстый тип», относительно низкий рост, склонность к избыточному развитию мышечной ткани и накоплению подкожного жирового слоя, короткая выпуклая грудная клетка, тупой надчревный угол.
Механизм формирования минеральной плотности костей у людей с разными типами конституции развития.
Данные о нежировой массы тканей тела (мышечной, соединительной) человека и величине жировой ткани впервые в России стал получать в 1985 году А.А. Свешников на двухфотонном костном денситометре, прообразе сегодняшнего рентгеновского. Этот высокоэффективный метод позволял проводить измерения просто, быстро и неинвазивно. В достаточно полном виде такие материалы были опубликованы в 1999 году [62]. В процессе трудовой деятельности масса измеряемых тканей увеличивается. В пожилом и старческом возрасте начинает медленно уменьшаться, особенно у астеников. Получаемые на денситометре данные отражают:
1) массу всех химически свободных от жира мягких тканей;
2) массу жировых элементов во всем теле.
Подмечено, что есть разница в формировании мышечной, соединительной и жировой тканей у представителей разных соматотипов [67, 104]. В настоящее время в публикациях интенсивно обсуждается вопрос: влияет ли на минеральную плотность костей скелета и крупных его сегментов масса тела, а также мышечной, соединительной и жировой тканей [120].
При изучении этого вопроса в педиатрии подтвердилась гипотеза о том, что у детей и подростков нежировая масса в большей степени определяет суммарное содержание минералов в скелете, чем жировая [327]. Такая зависимость была обнаружена у мальчиков и девочек [120].
При ежегодных измерениях массы костных минералов, нежировой и жировой тканей обнаружен разный прирост их массы у детей. Наибольшим в возрасте 5 лет он был у мальчиков, а у девочек он – в 6,5–7,5 лет. Пиковый прирост во время полового созревания у девочек был в 12 лет, у мальчиков – между 13–14 годами. В это время количество жировой ткани у девочек увеличивалось на 17 %, у мальчиков – на 15 % [151]. В дальнейшем значительных изменений мягких тканей не было обнаружено у девушек после 20 лет, у юношей – после 21–22 годов.
Женский пол. В группе девочек нежировая масса тела и сила мышц в наибольшей мере определяла минеральную плотность всего скелета, поясничного отдела позвоночника, проксимальной трети бедренной кости, а также дальнейшее развитие массы мышц в течение периода роста для достижения пиковой костной массы [108, 213, 283, 342].
У девушек-подростков количество минеральных веществ в наибольшей мере зависело от массы тела [166]. Это же нашло свое подтверждение и в другой работе, но только при исключении массы жировой ткани [119].
У девушек пубертатного периода эстрадиол является важным детерминантом увеличения минералов костной ткани, и ответственным за их уменьшение в позднем периоде полового созревания.
Уровень двигательной активности и степень развития мышечной ткани являются прогностическими благоприятными факторами для достижения пиковой костной массы у девушек в возрасте 16–20 лет [224].
В группе молодых женщин-атлеток проводили исследование и выясняли зависимость между массой тела, двигательной активностью и минеральной плотностью (МПК). Женщины были разделены на три группы: первая – большая масса тела; вторая – малая масса тела; третья – средняя масса. У атлеток из первой группы отмечались значительно большие показатели МПК, чем у атлеток из второй группы [229] .
Большая масса тела является прогностическим фактором высокой МПК и гарантом минимального снижения минералов в пожилом возрасте [176, 282. 288].
Пожилые женщины. По сравнению с молодыми у пожилых значительно больше жировой ткани, кожных складок и значительно меньше нежировой ткани, калия и воды во всем теле [179, 284].
Наступление менопаузы означало начало ускоренной потери минералов. Этот период также связан с уменьшением количества нежировой массы, увеличением жирового компонента и массы тела в целом [204, 286].
У женщин в пред- и постклимактерическом периодах существуют различия по относительному влиянию нежировой и жировой массы на МПК [119, 194, 320]. Доказано это путем проведения исследования у 360 женщин в предклиматерическом и 193 постклимактерическом периодах. Установлено, что нежировая масса
тела – существенная детерминанта минерального состава в предклимактерическом периоде, в то время как жировая масса
тела – существенная детерминанта МПК в постклимактерическом периоде [140, 141, 178]. При выяснении вопроса о влиянии массы жировой ткани, мышц и соединительной тканей на величину МПК у женщин установлено, что ежегодные изменения в МПК коррелировали с изменениями в жировой массе в постклимактерическом периоде [195, 284]. Однако в предклимактерический периоде МПК преимущественно зависела от массы мышц по сравнению с жировой тканью. Исключением были женщины, принимавшие эстроген. В этом случае количество жировой и мышечной тканей значительно не были связано с величиной МПК. Эти результаты доказали, что жировая ткань играет большее значение в поддержании минералов кости у женщин, не принимавших эстроген, чем мышечная ткань [121, 129]. Большая МПК у тучных женщин говорит о более высоком уровне у них эстрогенов.
Изучался вопрос: влияет ли тучность на величину МПК у женщин в периоды пред- и постменопаузы. Для этого обследовали 296 тучных женщин в период предменопаузы (первая группа), 233 тучных женщин в период постменопаузы (вторая группа) и пришли к заключению о том, что влияние тучности на величину МПК более заметно у женщин второй группы (в постменопаузе), чем у женщин первой группы (в предменопаузе) [147, 178, 223].
Мужской пол. У мужчин среднего возраста детерминантой МПК являлась нежировая масса тканей [130]. Уменьшение массы тела приводило к потере массы кости. У пожилых мужчин снижение минералов связано с изменениями в соотношении тканей и уменьшенной с возрастом секрецией эндогенных анаболизирующих гормонов [130]. Авторы работы пришли к выводу, что масса тела – определяющий показатель величины минеральной плотности [131]
У 62 здоровых мужчин в возрасте 60–85 лет и у 77 здоровых женщин в возрасте 60–85 лет изучали взаимосвязь между МПК проксимальной трети бедренной кости, массой тела, количеством жировой ткани, мышц и соединительной тканей. Масса тела и количество жировой ткани значительно связаны с МПК проксимальной т рети бедренной кости у обоих полов. Уменьшение массы тела и жировой ткани, отсутствие физической активности могут рассматриваться, как предрасполагающие факторы к увеличившейся с возрастом потери костной массы и развитию остеопороза у представителей как мужского, так и женского пола. Связь между малым количеством жировой ткани и сниженной МПК была особенно заметна у женщин из-за уменьшившейся скорости превращения андрогенов в эстрогены при низком количестве жировой ткани [152].
Нет сомнения, что соотношение тканей тела меняется при старении. Отмечается увеличение количества жировой ткани и как следствие этого высокая масса тела в среднем возрасте, а также снижение величин этих показателей и роста в пожилом воз-
расте [206].
Изложенные материалы свидетельствуют о том, что в настоящее время имеются лишь единичные разрозненные наблюдения о характере влияния не только массы тела, но и в отдельности мышц, соединительной, а также жировой тканей на МПК скелета. Можно высказать суждение, что у детей МПК определяет масса тела. У взрослых людей решающее значение принадлежит мышцам и соединительной ткани. Мышцы, оказывая локальное давление на кость, приводят к большему накоплению минералов в соответствующем участке кости. У женщин в постменопаузе на МПК существенно влияет масса тела и жировой ткани.
Целью нашей работы было выяснение пока еще никем не поднимавшегося вопроса о взаимосвязи типа конституции развития человека и МПК.
Нами обследовали 3300 человек, из них 1100 нормостеников,
1100 – астеников и 1100 – гиперстеников. Все обследованные были здоровыми людьми, проживающими на территории Уральского региона. Измерение МПК скелета проводили на рентгеновском двухэнергетическом костном денситометре фирмы «GE/Lunar» (США) в стандартных точках: поясничном отделе позвоночника, шейках бедренных костей и всем теле. В позвоночнике наряду с МПК (г/см2) определяли суммарное содержание минералов в граммах во всем позвонке, а также массу минералов как в отдельных позвонках, так и в их сочетаниях.
Одновременно измеряли массу мышечной, соединительной и жировой тканей. Сравнение полученных результатов осуществляли с учетом методических рекомендаций Международного общества клинической денситометрии (ISCD, 2003 г. [38]).
Для определения соматотипа использовали индекс Пинье (соматического развития), который рассчитывался по формуле: ИП = L – (P + T), где L – длина тела (см), P – масса тела (кг), T – окружность грудной клетки (см). Значение индекса соматического развития для астеников больше 30, нормостеников – 10–30, гиперстеников – меньше 10, включая знак «минус».
Результаты исследования
Женщины
Масса минералов во всем скелете
У девушек гиперстеников в 16 лет формирование массы минералов в скелете фактически завершено, в то время как у нормостеников минерализация составила 95 %, у астеников – 92 % (рис. 8.1). Полностью скелет минерализован в 21–25 лет. До 45 лет масса минералов оставалась неизменной: у гиперстеников она больше, чем у нормостеников на 14 % (р < 0,01), у астеников меньше, чем у нормостеников – на 25 %. Снижение массы минералов раньше начиналось у астеников – в 46 лет, затем у нормостеников – в 51 год и позже всех у гиперстеников – 56 лет. В 80 лет масса минералов снизилась у гиперстеников на 30 % (р < 0,001), у нормостеников – на 36 % (р < 0,001), у астеников – на 41 % (р < 0,001).
Рис. 8.1. Возрастные изменения массы минералов
в скелете у женщин разного соматотипа
Минеральная плотность поясничного отдела позвоночника
У гиперстеников МПК в период от 16 до 21 года увеличивалась очень незначительно (3 %), у нормостеников – на 7 % (р < 0,05), у астеников – на 10 % (р < 0,05). Далее в возрасте до 41 года величина МПК в каждой группе была постоянной: у гиперстеников на 12 % (р < 0,05) больше по сравнению с нормостениками, а у астени-
ков – на 45 % меньше (рис. 8.2). Деминерализация у астеников начиналась в 41 год, у нормостеников – в 46 лет, у гиперстеников в 51 год. В 80 лет у гиперстеников МПК снижалась (по сравнению с исходной величиной на 23 % (р < 0,01), у нормостеников – на 29 % (р < 0,001), у астеников – на 45 % (р < 0,001).
МПК проксимальной трети бедренной кости
Максимальной величины МПК у всех трех соматотипов достигала в 21 год и далее оставалась на постоянных величинах (рис. 8.3). Тенденция к снижению МПК раньше проявилась у астеников – в 45 лет, у нормостеников – в 51 год, у гиперстеников – 61 год. В 80 лет МПК у гиперстеников была снижена на 27 % (р < 0,001), у нормостени-
ков – на 32 % (р < 0,001), у астеников – на 50 % (р < 0,001).
Масса мышечной, соединительной и жировой тканей во всем теле
После 25 лет на протяжении трудоспособного возраста масса мягких тканей продолжала увеличиваться по сравнению с возрастом 21 год. У представителей обследованных соматотипов это происходило в разное время и на разную величину: у гиперстеников – в 21–60 лет – на 11 % (р < 0,05; рис. 8.4) у нормостеников – в 26–60 лет – на 9 % (р < 0,05; рис. 8.5), у астеников в 31–51 год – на 3 % (р > 0,2; рис. 8.6). После 60 лет начиналось уменьшение массы мышечной ткани при одновременном увеличении жировой. В итоге в 80 лет по сравнению с пиковой массой тканей у астеников их меньше на 17 % (р < 0,01), у нормостеников – на 14 % (р < 0,05), у гиперстеников на 12 % (р < 0,05).
Рис. 8.2. Возрастные изменения минеральной плотности поясничного отдела позвоночника у женщин разного соматотипа
Рис. 8.3. Возрастные изменения минеральной плотности проксимальной трети бедренной кости у женщин разного соматотипа
Рис. 8.4. Возрастные изменения массы мягких тканей у женщин гиперстенического типа конституции
Рис. 8.5. Возрастные изменения массы мягких тканей у женщин нормостенического типа конституции
Рис. 8.6. Возрастные изменения массы мягких тканей у женщин астенического типа конституции
Мы изучили также изменения мягких тканей и в отдельных сегментах тела и представляем их на примере нижних конечностей, где наибольшая масса мышц и соединительной тканей. Масса у гиперстеников увеличивалась в трудоспособном возрасте (21–60 лет) на 23 % (р < 0,01), у нормостеников – на 11 % (р < 0,05), у астеников – на 7 % (р = 0,05). Уменьшаться масса мягких тканей (по сравнению с пиковой величиной) начинала соответственно в 66, 61 и 56 лет (рис. 8.6). В 80 лет снижение у гиперстеников составило 24 % (р < 0,001), у нормостеников – 28 % (р < 0,001), у астеников – 36 % (р < 0,001).
Мужчины
Масса минералов во всем скелете
В 18 лет у гиперстеников минерализация скелета практически завершалась (96 %, р > 0,2). У нормостеников в этом возрасте сумма минералов составляла 94 % (р = 0,05), а у астеников – 90 % (р < 0,05). У гиперстеников масса минералов в 25-61 лет находилась на постоянных значениях, затем начинала медленно снижаться и в 80 лет деминерализация была равна 10 % (р < 0,05). У нормостеников масса минералов оставалась на постоянных величинах до 56 лет (рис. 8.7). В 80 лет деминерализация составила 14 % (р < 0,05). У астеников тенденция к снижению массы отмечена в 51 лет, в 80 лет она была снижена на 20 % (р < 0,01).
Рис. 8.7. Возрастные изменения массы минералов в скелете у мужчин разного соматотипа.
МПК поясничного отдела позвоночника
В 18 лет МПК у гиперстеников составляла 97 % (р > 0,2), у нормостеников 95 % (р > 0,05), у астеников – 94 % (р = 0,05). МПК у гиперстеников была на постоянных величинах до 56 лет, у нормостеников до 51 года, у астеников – до 46 лет (рис. 8.8). В 80 лет у гиперстеников МПК была снижена на 11 % (р < 0,05), у нормостени-
ков – на 19 % (р > 0,01), у астеников – на 28 % (р > 0,001).
МПК всей проксимальной трети бедренных костей
В 18 лет у гиперстеников минерализация составляла 97 % (р > 0,2), у нормостеников – 95 % (р = 0,05), у астеников 92 % (р < 0,05). Устойчивая величина у гиперстеников сохранялась до 56 лет, у нормостеников – до 51 года, у астеников – до 46 лет (рис. 8.9). В 80 лет МПК снижена у гиперстеников на 10 % (р < 0,05), у нормостеников на 25 % (р < 0,001), у астеников на 38 % (р < 0,001).
Масса мышечной, соединительной и жировой тканей во всем теле
Масса продолжала возрастать после 18 лет в течение трудоспособного возраста: у гиперстеников до 56 лет, у нормостеников – до 51 года и у астеников до 46 лет (рис. 8.10). За это время масса тканей у гиперстеников увеличивалась на 5 % (р = 0,05), у нормостени-
ков – на 11 % (р < 0,05), у астеников – 10 % (р < 0,05). В 80 лет у гиперстеников масса тканей уменьшалась на 19 % (р < 0,01), у нормостени-
ков – на 18 % (р < 0,01), у астеников – на 12 % (р < 0,05).
Рис. 8.8. Возрастные изменения минеральной плотности поясничного отдела позвоночника у мужчин разного соматотипа
Рис. 8.9. Возрастные изменения минеральной плотности проксимальной трети бедренной кости у мужчин разного соматотипа
Рис. 8.10. Возрастные изменения массы мягких тканей у мужчин разного соматотипа
Масса мягких тканей в нижних конечностях
Быстрее формировалась у гиперстеников – в 18 лет и составляла 95 % (р > 0,1), достигала максимума в 56 лет, затем оставалась на постоянных величинах до 61 года, после этого начинала медленно снижаться (рис. 8.11). В 80 лет процент уменьшения массы тканей составил 14 % (р < 0,05). У нормостеников в 18 лет масса тканей составляет 93 % (р = 0,05). Наибольшая масса была в 51 год, оставалась неизменной до 61 года. В 80 лет уменьшена на 19 % (р < 0,05). У астеников была в 46 год, затем оставалась неизменной до 51 года, после этого снижалась и в 80 лет составляла 29 % от величины в 51 год (р < 0,05).
Обсуждение результатов
Современное диагностическое оборудование дало возможность проводить принципиально новые исследования, в частности, решить вопрос о том, насколько различается минеральная плотность у нормостеников, гиперстеников и астеников, как меняется с возрастом масса мягких тканей. Существенное значение имеет факт снижения МПК после 60 лет у представителей разных соматотипов. Оказалось, что у гиперстеников в ближайшие годы после полового созревания (девушки в 16 лет, юноши в 18 лет) скелет минерализован на 97 %, у нормостеников на 95 % и у астеников на 92 %. В связи с этим процесс достижения пиковой костной массы у нормостеников и астеников затягивается до 21–25 лет. Масса мышц и соединительной ткани продолжала увеличиваться в трудоспособном возрасте, причем пропорционально степени нагрузки на соответствующий сегмент. Наибольший прирост мягких тканей наблюдался у гиперстеников и наименьший – у астеников. У астеников раньше (в 51 год) начинала убывать масса мышц. Масса жировой ткани достигала наибольших значение в 56–66 лет у нормостеников и гиперстеников
Рис. 8.11. Возрастные изменения массы мягких тканей в нижних конечностях у мужчин разного соматотипа
В возрасте 80 лет МПК у женщин гиперстеников была снижена на 30 % от пиковой костной массы, у нормостеников – на 36 % и у астеников – на 41 %. У мужчин эти показатели составили соответственно 11, 17 и 20 %.
Таким образом, метод рентгеновской двухэнергетической абсорбциометрии позволяет не только точно охарактеризовать изменения МПК скелета, но и массу мягких тканей в возрастном аспекте. Эти данные важны с теоретической и с практической точек зрения, когда ставится вопрос об активности репаративного костеобразования после переломов и уравнивания длины конечностей, о степени восстановления трудоспособности по массе мышечной и соединительной тканей.
Исходя из полученных данных, можно сделать вывод о том, что при создании региональных баз данных о МПК скелета необходимо учитывать тип конституции развития человека.