Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

МИНЕРАЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ КОСТЕЙ СКЕЛЕТА, МАССА МЫШЦ И ПРОБЛЕМЫ ПРОФИЛАКТИКИ ПЕРЕЛОМОВ

Свешников А. А.,

Глава 19. ВЛИЯНИЕ УПОТРЕБЛЯЕМОГО С ПИЩЕЙ КАЛЬЦИЯ НА МИНЕРАЛЬНУЮ ПЛОТНОСТЬ КОСТЕЙ СКЕЛЕТА ДЕТЕЙ, ПОДРОСТКОВ, ПОЖИЛЫХ И СТАРЫХ ЛЮДЕЙ. Челнакова Л.А., Свешников А.А.

В настоящее время не вызывает сомнения тот факт, что развитие остеопороза в трудоспособном и пожилом возрасте в значительной степени связано с нарушением накопления и формирования массы минералов у детей и подростков. Предполагают, что у лиц, склонных к остеопорозу, можно выявлять сниженную минеральную плотность даже до периода полового созревания, измеряя ее и сравнивая с возрастной группой. Подростковый период играет основную роль в увеличении костной массы. Прирост минералов в период полового созревания является главной детерминантой пиковой костной массы [5, 6]. Поэтому именно в это время должна быть обеспечена эффективная первичная профилактика низкой минеральной плотности [1].

Целью работы было изучение вопроса о том, сколько же минеральных веществ употребляют с пищей дети, подростки, пожилые и старые люди, насколько длительным должен быть период наибольшего употребления кальция, нужно ли пожилым и старым людям назначать повышенные количества минералов.

Материал и методы

Здоровых детей в возрасте 5–20 лет было 9300. Взрослых, пожилых и старых людей в возрасте 21–85 лет – 18600. Всем им один раз в месяц на протяжении 6 месяцев раздавали анкеты, где были перечислены продукты питания и количество в них кальция. Испытуемые должны были указать количество каждого съеденного с пищей продукта, а затем авторы статьи расчитывали сколько получали они за день исследования. У испытуемых измеряли длину и массу тела, площадь скелета Суммарное количество минеральных веществ в скелете и минеральную плотность (МПК) измеряли на костном денситометре в Российского научного центра (ФГБУ) им. академика Г.А. Илизарова Минздрава РФ.

В качестве инструмента вычислений использовали пакет статистического анализа и встроенные формулы расчетов данных компьютерной программы Microsoft ® Excel (2000), дополненные программами непараметрической статистики и оценки нормальности распределения выборок «AtteStat» (И.П. Гайдышев, 2005). Для сравнения в двух группах и подтверждения выводов о различиях между полученными количественными результатами исследований и взаимосвязях между изучаемыми признаками использовали t-критерий Стьюдента (двухвыборочный t-тест с одинаковыми дисперсиями). Для анализа зависимостей использовали коэффициент корреляции Пирсона и коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Статистически значимыми считали различия при p ? 0,05, где p – уровень значимости этого критерия.

Результаты исследования у детей и подростков

1. Женский пол. Количество кальция, употребляемого с пищей в возрасте 5–20 лет.

Наблюдали три группы детей: в одну были включены дети, получавшие с пищей максимально близкое к норме количество минералов (в таблице их данные представлены под словом «максимум»). Во вторую группу были включены данные детей со средней величиной потребления кальция, она представлена под словами «чаще всего». В третью группу включены люди с наименьшими значениями употреблявшего кальция, их данные обозначены словом «минимум».

Сведения о том, сколько дети употребляют кальция в возрасте 5–10 лет, представлены в табл. 19.1. В возрасте до 7 лет количество минералов в пище, наиболее близкое (88–92 %) к норме, рекомендуемой ВОЗ, получали только 11–15 % детей. Большинство же детей (69–78 %) – 75–79 %, а 15–18 % детей – только 65–71 % от нормы. Это, естественно, отражалось на количестве минералов у них в скелете: у тех, кто в возрасте до 7 лет употреблял максимальное кальция, оно составляло 89–95 %, а после 7 лет – 96–98 %. У большинства детей в скелете количество минералов было меньшим нормы (84–87 %) и в дальнейшем практически не изменялось. В группе с наименьшим потреблением кальция с пищей количество минералов в скелете составляло 80–85 %. В 9 лет норма потребляемого кальция, установленная ВОЗ, существенно возрастала. Поэтому дети, получавшие даже до этого 73–78 % кальция, в такой ситуации относились уже к группе с минимальным потреблением (табл. 19.1).

Таблица 19.1

Возрастные изменения употребления кальция с пищей (мг, М ± SD) девочками 5–10 лет и влияние его на количество минералов в скелете (в каждой возрастной группе представлены данные у 100 детей)

Примечание: здесь, а также в табл. 19.1-19.6, слова «чаще всего» – это количество кальция, которое дети употребляют наиболее часто. «Максимум» и «минимум» – количество минералов по сравнению со значением в группе «чаще всего». «Норма» – суточное потребление кальция, установленное Всемирной Организацией Здравоохранения (ВОЗ). «Процент потребления» – процент от величины, рекомендуемой ВОЗ.

Здесь, а также в табл. 19.1–6, цифрами обозначены: 1 – процент потребления кальция в группах; 2 – процент минералов от установленной нами нормы.

Приближение возраста полового созревания приводило к тому, что увеличивалось число детей со средней величиной потребления кальция и уменьшалось в группе с максимальной величиной (табл. 19.2). Становилась большей насыщенность скелета минералами. В 12 лет различия в потреблении кальция в группах уменьшались, насыщенность скелета минералами возрастала до 84–92 %. В 13 лет потребление кальция девушками начинало уменьшаться и составляло 64–74 %, а насыщенность скелета минеральными веществами даже при таком количестве употребляемого кальция составляла 87–93 %. В 14 лет количество кальция устанавливалась в пределах 53–58 % от нормы, установленной ВОЗ, так как девушки уже считали себя взрослыми и отказывались от молока и многих молочных продуктов (табл. 19.2), которые, по их мнению, пьют «в детском садике».

В 15 лет в еще большей мере выравнивалось различие в употреблении минералов между группами: оно уменьшалось в группе с максимальной величиной, затем со средней. Только в группе с прежней минимальной величиной потребления она становилась несколько больше. Количество употребляемого кальция устанавливалось в пределах 53–58 % от нормы, установленной ВОЗ. Насыщенность скелета минералами составляла 89–95 % от нормальных значений. В 16 лет минералов потреблялось 50–57 %, а количество минералов в скелете составляло 89–94 %. В 17 лет величина употребления кальция во всех группах составляла 50–53 %, а насыщенность скелета минералами – 88–93 %. В 18 лет дальнейших изменений не происходило. В 19 лет норма ВОЗ для употребления кальция уменьшалась, поэтому вновь появлялись отчетливые изменения по группам: в группе с максимальным употреблением кальция она составляла 70 %, в самой большой по числу детей составляла 61 %, с минимальным потреблением – 57 %. Но насыщенность скелета минералами не изменялась и составляла 86-91 %. Аналогичные данные получены нами и в 19–20 лет (табл. 19.2).

Таблица 19.2

Возрастные изменения употребления кальция с пищей (мг, М ± SD) лицами женского пола в возрасте 11-20 лет и его влияние на количество минералов в скелете (в каждой возрастной группе представлены данные у 100 детей)

2. Мужской пол. Количество кальция, употребляемого с пищей в возрасте 5–20 лет

До 7 лет количества минералов, установленное ВОЗ для употребления с пищей, наиболее близко к норме (88–92 %) только у 11–14 % мальчиков (табл. 19.3). Большинство же детей (69–78 %) получают минеральных веществ только 75-79 % от этой нормы, а 15–18 % –
65–71 %. Это, естественно, отражается на содержании минералов у них в скелете: в 5–6,5 лет в группе с наибольшем употреблением кальция это количество составляет 89–95 %, а в 7 лет – 96–98 %.

В возрасте 8 лет величина нормы кальция, установленная ВОЗ, существенно возрастает, но дети не в состоянии съесть столько продуктов. Поэтому в скелете у большинства детей содержание минералов становилось равным 84–87 %, а в группе мальчиков с наименьшим употреблением с пищей кальция содержание минералов в скелете составляло 80–85 % от значений в норме (табл. 19.3).

В 9 лет у обследованных нами мальчиков величина употребления кальция с пищей также не возрастала: всего 9 детей из 100 обследованных, получали 73–78 % от нормы ВОЗ. Увеличивалось число детей в группе с минимальным потреблением (табл. 19.3)

Таблица 19.3

Возрастные изменения употребления кальция с пищей (мг, М ± SD)и его влияние на количество минералов в скелете у мальчиков в возрасте 5–10 лет (в каждой возрастной группе представлены данные у 100 детей)

У мальчиков 11–12 лет, в отличие от девочек, потребление кальция было следующим: некоторые дети употребляли кальция 82–83 % от нормы, большинство – 72–74 % и в группе с минимальным потреблением – 65–66 %. В 13–15 лет был выше процент употребления с пищей кальция и величина накопления минералов в скелете (табл. 19.4). В 16 лет наблюдалась тенденция к меньшему употреблению минералов в основном за счет молока и молочных продуктов («все уже стали взрослыми»). Но тенденция к дальнейшему накоплению кальция в скелете сохранялась. В 17–18 лет только небольшая группа мужчин употребляла с пищей 77–80 % минералов. Большинство же – 64–65 % от норматива ВОЗ, а наименьшее число (третья группа) еще меньше – по 55–57 %. В 19–20 лет лишь отдельные мужчины употребляли с пищей 71–75 %, большинство – 59–60 % от нормы и наименьшая груп-
па – 51–52 % (табл. 19.4). Насыщенность скелета минералами зависела от количества длительно употреблявшихся с пищей минералов.

Таблица 19.4

Возрастные изменения потребления кальция с пищей (мг, М ± SD) и его влияние на количество минералов в скелете у молодых людей в возрасте 11–20 лет (в каждой возрастной группе данные
собраны у 100 детей)

Результаты исследований у пожилых и старых людей

Женщины. В группе из 100 человек в возрасте 21–25 лет, употреблявших с пищей 68 % от суточной нормы кальция, рекомендованной ВОЗ, было всего 8, а большинство (62 женщины) употребляли кальция 60 %. Остальные 30 женщин (из 100) получали с пищей только 52 % кальция. Это привело к тому, что количество минералов в скелете у них находилось в пределах 83–89 %. В 26–50 лет количество употреблявшегося кальция в этих группах не изменялось, но накопление минералов в скелете в небольшой группе с наибольшей величиной потребления было на несколько процентов больше и составляло 91–95 %.

В возрасте 51–55 лет разница в употреблении кальция с пищей у большинства наблюдавшихся нами женщин уравнивалась и составляла 51–53 %. Но в скелете у женщин, употреблявших в молодые годы больше минералов, количество кальция было больше – 93 %, а у остальных – 88–89 %. В 56–60 лет происходит дальнейшее уменьшение до 42–46 % потребления кальция с пищей. Но это еще не влияло на содержание минералов в скелете. Из скелета минералы начинали убывать в 61–65 лет (табл. 19.5). В 66–70 лет употребление кальция не уменьшалось, но несмотря на это усиливалась убыль его из скелета. Такой же ситуация была и в 71–80 лет. В 81–85 лет в группе с максимальным употреблением кальция составляла всего 53 %, а в остальных двух группах – 45–48 % (табл. 19.5).

Таблица 19.5

Возрастные изменения потребления кальция c пищей (мг, М ± SD) и его влияние на количество минералов в скелете у женщин в возрасте 21–85 лет (в каждой возрастной группе данные представлены
у 100 женщин)

Мужчины. У взрослых мужчин окончательно величина потребления кальция с пищей устанавливалась в 30 лет (табл. 19.6). В скелете наибольшее накопление минералов (86–89 %) наблюдалось в группе, где мужчины употребляли самое большое количество минералов. В группе со средней величиной потребления кальция максимальная величина накопления минералов в скелете составляло 63–67 %, а с наименьшей величиной потребления – 52–54 %. Такое состояние оставалось неизменным до 65 лет. Первые признаки уменьшения потребления кальция мужчинами появлялись в 66–70 лет только в группах со средней и малой величиной употреблявшегося с пищей кальция, а в группе с максимальной величиной – только в возрасте 81–85 лет.

Наиболее существенная деминерализация наблюдалась после 70 лет (табл. 19.6) и в 85 лет содержание минералов в группе с наибольшим потреблением кальция составляло 56 %, в остальных двух группах до 35-38 %.

Таблица 19.6

Возрастные изменения потребления кальция с пищей (мг, М ± SD) и его влияние на количество минералов в скелете у мужчин в возрасте 21–85 лет (в каждой возрастной группе представлены данные
у 100 мужчин)

Обсуждение результатов

В проведенной нами работе удалось не только рассчитать количество кальция, которое употребляют с пищей люди разного возраста, но и определить коррелирует ли оно с содержанием минералов в скелете. Установлено, что на употребление кальция влияет тип конституции развития и площадь скелета [2]. Люди мужского пола больше, чем женского, употребляют с пищей кальция, поэтому у них в костях скелета минералов больше на 25–30 % процентов. Очень важно подчеркнуть, что только при регулярном и длительном потреблении близких к норме количеств минеральных веществ увеличивается содержание минералов в костях скелета. Этот процесс ускоряется в подростковом возрасте под влиянием нарастающей концентрации половых гормонов и поэтому в периоде полового созревания достигается пиковая костная масса [3]. Интенсивная физическая культура также несколько увеличивает количество кальция в скелете [4].

Уменьшение МПК скелета после 16 лет может быть причиной низкоэнергетических [4]. Поэтому именно в это время должна быть обеспечена эффективная первичная профилактика низкой минеральной плотности [1]. Один путь в этом направлении состоит в изучении вопроса о том, сколько же минеральных веществ должны употреблять с пищей дети и подростки, какой должна быть продолжительность наибольшего употребления с пищей кальция [5, 6]. Важно знать снижается ли в пожилом и старческом возрасте количество минеральных веществ в рационе и будут ли эффективными дополнительно (помимо пищи) назначаемые препараты, так как в норме всасывается лишь 10?15 % от количества, употребляемого с пищей [9]. Препараты кальция должны использоваться только в том случае, если точно установлено, что открыт весь путь поступления минералов к костным клеткам. Для исключения плохого всасывании в тонкой кишке и недостатка витамина D3 кальций вводят внутривенно, а вот для перемещения его из интерстициального пространства к костным клеткам нужна энергия от микровибрации мышечных волокон. А если она очень слабая? В этом случае кальций будет оставаться в интерстициальном пространстве и вызывать кальцинацию сосудов, что наносит вред здоровью человека. Поэтому мы и поставили перед собой задачу: какие количества кальция получают взрослые люди и нужно ли назначать им повышенные количества кальция, особенно пожилым и старым людям, больным остеопорозом, когда налицо слабость мышц и низкая двигательная активность.

Нами установлено, что только при длительной, близкой к норме для данного возраста и региона проживания, величине потребления кальция с пищей содержание его в скелете приближается к нормальным значениям [9]. Cегодня это число еще меньше, так как все больше становится характерной тенденция к занятию компьютерной и телевизионной техникой, кроме этого определяется склонность человека в определенной нравящейся пище.

Нами обнаружено более высокое потребление кальция с пищей лицами мужского пола. У них также больше площадь скелета.

У взрослых мужчин окончательно величина кальция в скелете устанавливалась в 30 лет, так как физическая работа повышает ее. Наибольшее накопление минералов по сравнению с нормой
(86–89 %) наблюдалось в группе, где мужчины с пищей количества их. В группе со средней величиной потребления кальция максимальная величина накопления минералов составляло 63–67 %, а с наименьшей величиной потребления – 52–54 %. Такое состояние оставалось неизменным до 65 лет. Первые признаки уменьшения количества минералов в скелете мужчин появлялись в 66–70 лет и только у тех, кто на протяжении жизни употреблял с пищей среднюю и малую величину кальция. В группе с максимальной величиной употребления кальция на протяжении жизни деминерализация обнаружена только в возрасте 81–85 лет.

Наши многолетние наблюдения [5, 7, 8] показали, что пожилые и старые люди способны строго соблюдать постоянную величину употребления дополнительно назначенного количества минералов не более 3–4 месяцев. Поэтому началась тенденция вводить кальций внутривенно один раз в месяц, один раз и три месяца, а в последнее время – один раз в год. Но такой способ маловероятно можно назвать удачным, так как остается не решенным вопрос о состоянии пути доставки кальция (как и питательных веществ) из интерстициального пространства к костным клеткам. Кальций, введенный в больших количествах и находящийся у сосудистых стенок, начинает их кальцинировать. В итоге вместо пользы наносится непоправимый ущерб здоровью. Исходя из этого, вытекает вывод о том, что необходимо стимулировать микровибрацию мышечных волокон с помощью простых устройств. Такие приборы уже созданы и используются для печени, почек и позвоночника.

Следует обратить внимание на то, что количество кальция у обследованных нами людей никогда не достигало значений, рекомендованных ВОЗ. Максимально близкая величина у жителей в нашем регионе (Курганская, Челябинская и Тюменская области) составляла 80–85 %. Это обусловлено тем, что люди живут в разных географических, климатических, экологических и экономических условиях.

В 66–70 лет употребление кальция с пищей женщинами не уменьшается, но убыль из скелета минеральных веществ увеличивается. Такой же ситуация остается и в 71–80 лет. В 81–85 лет в скелете людей с наибольшим потреблением кальция с пищей на протяжении жизни остается в пределах 53 %, со средней величиной 45–48 %, а с самой низкой – 35–38 %. Из этого вытекает вывод, что основная причина деминерализации скелета состоит в снижении двигательной активности, уменьшении массы мышц. Ослабляются процессы всасывания в кишечнике. Нарушается функциональное состояния почек, что ведет к уменьшению образования витамина D3. Недостаточная микровибрация мышечных волокон, за счет энергии которой происходит перемещение питательных веществ и кальция к костным клеткам. У женщин практически полностью прекращается синтез половых гормонов. Для чего же в такой ситуации назначать повышенные количества кальция? Поэтому и не существует параллелизма между количеством употребляемого с пищей кальция и минеральной плотностью костей скелета.

Выводы

1. В процессе употребления с пищей кальция четко выделяются три группы людей:

1) люди (их 10–14 %) с наибольшей величиной употребления кальция;

2) люди (60–68 %) со средним значением;

3) люди (15–18 %) с малым употреблением кальция с пищей кальция на протяжении всей жизни. Поэтому в скелете у них также разная величина накопления минералов.

2. Количество накопившихся в скелете минеральных веществ зависит:

1) от площади скелета и, в частности, позвоночника;

2) концентрации половых гормонов;

3) двигательной активности человека и силы мышц;

4) микровибрации мышечных волокон, энергия которых перемещает питательные вещества и минералы из интерстициального пространства к костным клеткам.

3. Максимальное количество минералов в скелете бывает
в 21–25 лет, но в трудоспособном возрасте, если работа физическая, отмечен дальнейший небольшой прирост количества минералов.

4. Количество употребляемого с пищей кальция у обследованных людей, живущих в Курганской, Челябинской и Тюменской областях никогда не достигало значений, рекомендованных ВОЗ. Чаще всего эта величина составляла 80–90 %

5. Указание ВОЗ о необходимости употребления с пищей разных количеств кальция в зависимости от возраста не могут в полной мере найти практического применения, так как человек привыкает к определенному режиму питания и изменить его практически невозможно. Поэтому быстрые переходы от одной дозы потребления к другой – не эффективны.

6. Содержание кальция в скелете приближается к соответствующим нормативным значениям только при длительном употреблении кальция с пищей, так как в процессе всасывания кальция в кишечнике участвует витамин D3, синтезируемый в почках. Для перемещение кальция из интерстициального пространства к костным клеткам необходима энергия от микровибрации мышечных волокон. В силу этого в скелете кальция усваивается не более 10–15 %, от употребляемого с пищей.

7. В возрасте 60–70 лет употребление кальция с пищей не уменьшается, однако, несмотря на это, усиливается убыль минеральных веществ из скелета. В 81–85 лет в скелете людей, всегда употреблявших с пищей максимальное количество кальция, его остается 53 %, у тех, кто употреблял средние количества – 45–48 %, при небольших количествах – 35–38 %. Из этого вытекает вывод, что основная причина деминерализации скелета состоит в снижении двигательной активности, развитии слабости мышц и слабой их микровибрации, необходимой для перемещения кальция и питательных веществ из интерстициального пространства. Важно и то, что у мужчин существенно снижена концентрация половых гормонов, а у женщин они практически полностью отсутствуют.

Практические рекомендации

1. Для предупреждения переломов, как симптомов остеопороза, целесообразно проводить денситометрическое обследование костей скелета. При оценке результатов необходимо учитывать соматотип, так как количество накопившихся в скелете минеральных веществ зависит от его площади и, в частности, позвоночника.

2. При остеопении следует назначать не только кальций, но и альфакальцидол – регулятор фосфорно-кальциевого обмена, который способствует сохранению костного гомеостаза. Это же относится к экстремальным ситуациям.

3. При организации питания важны молочные продукты, содержащие кальций и витамин D3. Необходимо достаточное количество белка (20–40 г. или 200 г мяса без костей, сухожилий и фасций), фосфора, магния, цинка, витаминов С и К. Низким должно быть содержание фосфатов, поваренной соли и клетчатки.

4. Следует помнить, что содержание кальция в скелете приближается к соответствующим нормативным значениям только при постоянном длительном употреблении кальция с пищей, так как обычно усваивается не более 10–15 %.

5. Для всех возрастов необходима умеренная физическая нагрузка, ходьба и активный образ жизни, поддерживающие достаточную силу мышц, так как энергия микровибрации мышечных волокон перемещает питательные вещества и минералы из интерстициального пространства к костным клеткам.

6. В 60–70 лет употребление кальция с пищей не уменьшается. Поэтому с большой осторожностью следует назначать повышенные дозы минеральных веществ, так как может происходить кальцинация стенок артерий.