Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Свешников А. А., Шарыпова Н. В.,
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Боль в ране после оперативного вмешательства, постоянная импульсация из тканей, растягиваемых в течение длительного времени (несколько месяцев) для уравнивании длины врожденно укороченной конечности, а также ограничение физической активности формируют очаг стойкого возбуждения в коре головного мозга, вызывают ощущение боли, порой сильной, которая нарушает сон, отрицательно воздействует на психику больных. О наличии стрессовой ситуации свидетельствует повышенная концентрация АКТГ, соматотропина, кортикостероидов (кортизол, альдостерон). Подобная ситуация поддерживает возбуждение и лимбической системе, снижает продукцию кортиколиберинов. В результате тормозится деятельность структур гипотоламуса и меньше вырабатывается гонадотропинов. Следствием недостаточной продукции, в частности, ЛГ снижалась деятельность гландулоцитов яичка (клеток Лейдига), продуцирующих тестостерон. Развивался гипогонадотропный синдром (вторичный гипогонадизм), истощались резервные возможности гонад, что было доказано пробой с гонадотропином хорионическим. Аналогичная ситуация была и при увеличении субъективно низкого роста.
Функционирование очага возбуждения в коре головного мозга под влиянием импульсации из растягиваемых тканей, торможение в лимбической системе снижает образование кортикостероидов. В результате тормозится деятельность структур гипоталамуса и меньше вырабатывается гонадотропинов.
В процессе уравнивания длины врожденно укороченной конечности повышение концентрация АКТГ, глюкортикоидов оказывает противовоспалительное действие. Увеличение СТГ стимулирует образование коллагена путем воздействия на биосинтез РНК, ДНК и включение аминокислот в клетки, а также продукцию минералкортикоидов, поддерживающих баланс электролитов и жидкости в организме, поэтому оказывает противовоспалительное действие. Альдостерон переводит избыток натрия в связанную фракцию в костях и сухожилиях. Оба гормона (СТГ и альдостерон) способствуют развитию асептической воспалительной реакции.
В части первой данной монографии нами показано, что следствием недостаточной продукции ЛГ у мужчин в процессе уравнивания длины с врожденно укороченной нижней конечностью явилось снижение деятельности клеток Лейдига. Это приводило к нарушению образования сперматоцитов первого порядка. Сперматогенез страдает и из-за снижения уровня ФСГ – ослабляется активирующее действие ЛГ. В результате развивается гонадотропный синдром (вторичный гипогонадизм), истощаются резервные возможности гонад, что доказано с помощью пробы с хорионическим гонадотропином. Уменьшение концентрации гонадотропинов и половых гормонов наблюдается в течение длительного времени (от 1-2 до 3-5 лет).
В результате уменьшения концентрации гонадотропинов и стероидных гормонов (андрогенов) уменьшается объем эякулята, что указывает на функциональные нарушения в предстательной железе, придатках яичек и семенных пузырьках. Такое заключение подтверждено данными о количестве кислой фосфатазы в эякуляте (она простатического происхождения).
О функциональном состоянии клеток Лейдига мы судили по четырем показателям: количеству фруктозы, образуемой в семенных пузырьках под влиянием тестостерона, величине фруктолиза, характеризующего интенсивность обмена веществ в сперматозоидах и их жизнеспособность. Два других теста – фосфатный индекс и концентрация лимонной кислоты уменьшались в процессе уравнивания врожденно укороченной конечности.
Снижение количества фруктозы нами отмечено при отсутствии признаков изменения со стороны семенных пузырьков – признак нарушения функции клеток Лейдига [23, 24].
При уравнивании длины конечности на 4 см мы наблюдали уменьшение концентрации фруктозы и величины фруктолиза при нормоспермии и морфологических структур сперматозоидов, что также указывало на нарушение функции клеток Лейдига вследствие уменьшения ЛГ и утраты ими способности к использованию фруктозы.
Ухудшает трофику также сочетание андрогенов с довольно высоким содержанием глюкокортикоидов на фоне асептической реакции в месте уравнивания. Под влиянием снижения андрогенов меньше синтезировалось в печени альбуминов, снижался их уровень в крови и изменялся обмен веществ. Больше выводилось азота, калия, кальция, фосфора, креатинина, уменьшалась масса тела, что, естественно, отражалось на скорости роста регенерата и времени его минерализации.
При уравнивании на 4 см мы наблюдали уменьшение концентрации фруктозы и величины фруктолиза при нормоспермии и морфологических сперматозоидов, что также указывает на нарушение функции клеток Лейдига вследствие уменьшения ЛГ и утраты ими способности к использованию фруктозы.
В силу длительного воздействия стресс-факторов чрезвычайной интенсивности уменьшался объем эякулята, что указывало на функциональные нарушения в предстательной железе, придактах яичка и семенных пузырьках.
Одновременное определение содержания половых гормонов и минеральных веществ в регенерате и костях скелета показало, что уменьшение гормонов сопровождалось убылью минералов из скелета и замедленной минерализацией регенерата. Такое состояние сохранялось в течение нескольких месяцев, иногда до года и больше в зависимости от величины регенерата для уравнивания длины врожденно укороченной конечности, в то время как при традиционных методах лечения деминерализация скелета после переломов сохраняется у мужчин до 9 лет и больше, иногда остается навсегда, что указывает на стойкие изменения в половых железах. Непонимание этого заставляло высказывать различные предположения о причинах посттравматической остеопении.
Сперматогенез контролируется с помощью гормонов гипоталамо-гипофазарной системы (либеринами и гонадотропинам), а также гормонами надпочечников, щитовидной железы и другими. Но ведущая роль принадлежит гормонам передней доли гипофиза. Их действие не требуются до стадии первичных сперматоцитов, они необходимы и на последующих стадиях созревания. Поэтому установленное нами снижение образования гонадотропинов приводит к изменению сперматогенеза.
Существенные изменения возникали в количестве и качестве сперматогенеза. При уравнивании длины конечности на 8-12 см, а также на аналогичную величину на разных сегментах и уровнях и сводились к уменьшению общего числа сперматозоидов и их подвижности (астенозооспермия), а также к существенному увеличению числа патологических форм (тератоспермия). Через 6 часов после получения число активных сперматозоидов уменьшалось до 30-39 % (в норме более 40 %). При больших удлинениях и в условиях остеомиелита до 16-24 %.
При астеноспермии подвижность сперматозоидов также снижена в связи с уменьшением количества фруктозы и уменьшением ее использования. Такое состояние при уравнивании длины конечности на большие величины дополняется увеличением числа морфологически измененных, дегенеративных форм – более 40 % при общем числе не менее 20 млн/мл. Тератозооспермия нередко бывает причиной недонашивания плода.
При формировании регенерата длиной 8-12 см возникали существенные изменения количества и качества сперматозоидов. Они сводились не только к уменьшению общего количества сперматозоидов, их подвижности (асттенозооспермия), но и существенному увеличению числа измененных форм (тератоспермия).
При обследовании людей после травм и в процессе уравнивания длины врожденно укороченных конечностей осуществление широкого круга клинико-физиологических и других специальных исследований, позволила нам представить описание всего комплекса висцеральных изменений [40] при чрескостном остеосинтезе. Травма предопределяет эволюцию процесса и предопределяет смену его, если своевременно не приняты все необходимые меры профилактики. Травматолог и ортопед, опираясь на результаты исследования функционального состояния внутренних органов, должны понимать сущность процесса регенерации, его состояния и динамику, что поможет им предвидеть развитие органопатологию и своевременно ее устранять. Поэтому в общепатологическом плане место травмы или уравнивания длины врожденно укороченной конечности нельзя рассматривать изолированно от других органов или систем. Место травмы становится составной частью изменений в органах и их синдромов. Это обосновывает принципы общетеоретической стратегии после травм и при уравнивании длины укороченных конечностей. Она по своей сути является патогенетическим обоснованием, создает и оптимизирует условия компенсации нежелательных последствий в органах и системах. В условиях остеосинтеза у мужчин и женщин стала констатироваться задержка минерализации регенерата на несколько месяцев. Причина заключалась в существенно сниженной концентрации половых гормонов [38, 43]. Поэтому и начались всесторонние исследования вначале менструального цикла [3, 26, 27], а затем – половой функции у мужчин [28-30, 32, 33].
У женщин под влиянием боли, бессонницы, нервного перенапряжения возникали расстройства МЦ корково-гипофизарного происхождения. Функциональные нарушения менструальной функции сводились к следующему:
1) при нормальной цикличности выделялось мало крови (гипоменорея);
2) менструации становились короче – от нескольких часов до 1-2 суток (олигоменорея);
3) короткими с малым количеством крови (олигогипоменорея);
4) редкими – свыше 35 дней и до трех месяцев (опсоменорея);
5) короткими и разделенными длительными промежутками свыше 35 дней (опсоолигоменорея, сочетание «гипоолигоопсоменорея» носит название гипоментруальный синдром;
6) у небольшого числа женщин встречалась аменорея гипоталамическая, носящая функциональный характер (на почве стресса и очага возбуждения в коре).
В наших наблюдениях ткань яичников была чувствительной к гонатотропинам, но их концентрация была небольшой, что указывало на первичные изменения в гипоталамо-гипофизарной системе [ 3].
Уменьшение концентрации женских половых гормонов имеет существенное значение для регенерации: ослаблялся обмен веществ в длинных костях, изменялось функциональное состояние остеогенных клеток соединительной ткани костного мозга [26, 27].
Изложенное показало, что при уравнивании длины врожденно укороченной конечности следует проводить заместительную терапию для профилактики импотенции и корректировки дисбаланса гормонов. Если этого не делать, то может произойти снижение потенции и ослабление репаративного костеобразования [36, 38].
При опросе вступивших в брак после лечения, а также долго не живших половой жизнью установлено, что у них было ослабление сексуально-эротических ощущений, что обусловлено изменениями функции гипоталамических структур. Поэтому составной частью заместительной терапии было не только увеличение концентрации половых гормонов, но и усилия, направленные на ликвидацию очага возбуждения в коре головного мозга.
Гормоны осуществляют внутреннюю регуляцию обменных процессов в кости. Одни из них стимулируют процессы биосинтеза, в частности, кальцитонин, гормон роста и половые гормоны [43,44]. Так, эстрогены регулируют обмен кальция, способствуют повышению активности остеобластов, активируют процессы кальцификации костей, ускоряют созревание кости, усиливают процессы окостенения в зонах роста кости. В результате чего прекращается рост костей в постпубертатном периоде. Паратиреоидный гормон оказывает противоположный эффект – растворение костной ткани.
Эстрогены – действуют как непосредственно на процессы метаболизма в костной ткани, так и на обмен витамина D: в почках стимулируется синтез гормональной формы – кальцитриола (1,25-диоксивитамина D3), являющегося основным регулятором транспорта кальция в кишечнике (у больных остеопорозом концентрация кальцитриола в сыворотке крови снижена). Эстрогены защищают кость от воздействия паратирина благодаря:
1) снижению чувствительности рецепторов к нему;
2) увеличению концентрации кальцитонина, основной физиологической функцией которого является уменьшение резорбции кости;
3) стимуляции гидроксилирования витамина D3 в почках, что способствует повышению кишечной абсорбции кальция и, следовательно, нормализации его гомеостаза [50, 52].
При нарушении менструального цикла возрастает активность щитовидной железы. В крови повышается уровень кальция, неорганического фосфора, повышается значение коэффициента Са/Р. Понижение тиреоидной функции сопровождается уменьшением уровня кальция и неорганического фосфора в крови, усилением проявлений остеопороза позвоночника [55, 56].
При постменопаузном остеопорозе большинство эстрогенов образуется в надпочечниках за счет превращения предшественников андрогенов. Концентрация эстриола и эстрона (в норме они образуются при метаболизме бета-эстрадиола) в это время выше, чем у женщин такого же возраста, но без выраженного остеопороза. Этому способствует более высокий уровень андростендиона в крови. Количество превращения его в эстрон возрастает после наступления менопаузы [56].
При старении снижается в основном остеобластическая функция при сохранении или небольшом уменьшении процессов резорбции. Отмечается параллелизм между уменьшением концентрации половых гормонов и изменениями содержания минеральных веществ в кости [66, 67].
В связи с тем, что у худых женщин в исходном состоянии минералов меньше на 20 %, чем у достаточно полных, уменьшение минералов у худых при менопаузе может быть большим, если на фоне сниженной концентрации эстрадиола мало поглощается кальция и витамина D3.
В результате уменьшения всасывания кальция в кишечнике стимулируется секреция паратирина в результате чего уменьшается МПК скелета.
Угнетение половой функции под воздействием хронического воздействия стресс-факторов чрезвычайной интенсивности имеет определенную биологическую целесообразность, заключающуюся в подавлении способности размножаться в неблагоприятных условиях среды.
Исследование гонадотропной активности гипофиза в сочетании с инкреторной функцией половых желез позволило охарактеризовать механизмы гормональной регуляции репродуктивной системы у мужчин при адаптации к физическим нагрузкам.
Механизм угнетения гормональной функции половых желез в условиях стресса заключается в ее торможении как на центральном уровне (гипоталамус – гипофиз), так и на периферическом (половые железы), с преимущественным нарушением на уровне семенников [70, 71].
Становление и проявление сексуальности во многом определяется соматической характеристикой индивида, получившей в сексологии название половая конституция, которая выражается силой, длительностью и частотой сексуальных реакций. Ее системное описание и интерпретация дана Г.С. Васильченко [60].
С другой стороны, важным детерминирующим фактором в становлении зрелой сексуальности является психологический статус личности, так как сексуальное поведение непосредственно связано с общением. Здесь особую роль играет различная экстравертивная направленность личности. Поскольку экстраверсия связана с меньшей возбудимостью коры головного мозга и, следовательно, с меньшим самоконтролем и эмоциональной сдержанностью. Сексуальное поведение экстравертированных лиц обычно более активно и раскованно, чем у интравертированных [11].
Помимо тестостерона есть еще и другие мужские половые гормоны – андростендион, андростерон в 6-10 раз менее активны, чем тестостерон, а дегидроэпиандростерон и эпитестостерон – в 25-50 раз.
Дополнительным индикатором андрогенной насыщенности организма является фосфатазный индекс (отношение кислой фосфатазы к щелочной). Фосфатазный индекс выше 0,3 соответствует повышенной андрогенной насыщенности, 0,1-0,3 – норме, а величина ниже 0,1 свидетельствует о пониженной андрогенизации.
Объем нормального эякулята в норме составляет 2-4 мл. Уменьшение объема указывает на нарушения в предстательной железе, придатках яичек и семенных пузырьках. Это чаще всего обусловлено недостатком стероидных гормонов (андрогенов), либо гонадотропинов [15].
При большом количестве сперматозоидов цвет эякулята молочный, При малом – прозрачно-голубоватый, водянистый. Для свежего эякулята характерен запах, напоминающий запах каштановых цветов, обусловленный секретом предстательной железы, содержащим спермин [13, 15].
Повышение вязкости свидетельствует о воспалительных процессах в добавочных половых железах. При этом значительно снижалась подвижность сперматозоидов и уменьшалось количество подвижных сперматозоидов [18].
Сперма человека после эякуляции имеет студенисто-желеобразную консистенцию. В течение 20-30 минут происходит разжижение эякулята, то есть вся его масса становится гомогенной. Данные изменения связаны с ферментами секрета простаты – фибронолизина и фиброгеназы. pH спермы имеет слабощелочную среду. Сдвиг в кислую сторону может указывать на воспалительные процессы в предстательной железе и семенных пузырьках или на снижение андрогенной активности [62].
Микроскопические исследования спермы позволяют судить о числе сперматозоидов, характере и интенсивности подвижности, проценте подвижных сперматозоидов. Количество сперматозоидов в эякуляте подвержено большим индивидуальным колебаниям. Нормальный эякулят содержит 20-250 млн сперматозоидов. Показателями нормы эякулята считают: количество сперматозоидов более 40 млн/мл, из них подвижных более 50 %, неподвижных менее 14 % [60, 62, 81].
Увеличение процента малоподвижных и неподвижных форм сперматозоидов обусловлено снижением концентрации фруктозы в эякуляте, которая является для них источником энергии и вместе с тем служит индикатором андрогенной активности яичек.
Косвенным критерием оценки мужской фертильности служат биохимические исследования. Изучение активности фермента простатической кислой фосфатазы в эякуляте может отражать функциональное состояние простаты и являться надежной вторичной характеристикой тестостерона. Между числом сперматозоидов в 1 мл эякулята и активностью кислой фосфатазы в секрете простаты существуют умеренные статистически достоверные прямые корреляционные отношения [12, 13]. Это свидетельствует о тесной взаимосвязи воспроизводства с функцией простаты.
Секреция фруктозы – наиболее важная функция семенных пузырьков. Образование ее стимулирует тестостерон, в придатках яичка – лимонной кислоты и микроэлементов, в предстательной железе – карнитина. Поэтому уровень этих соединений в сперме является косвенным показателем андрогенной активности желез мужской репродуктивной системы. Содержание этих веществ в спермоплазме также обеспечивает поддержание подвижности сперматозоидов [10].
Нормальная концентрация фруктозы в спермоплазме 120–400 мг %. Определение концентрации фруктозы в семени через определенные промежутки времени после эякуляции позволяет судить о быстроте использования ее сперматозоидами и тем самым об их жизнеспособности и подвижности. Снижение жизнеспособности сперматозоидов сопровождается повышением уровня фруктозы в спермоплазме. Снижение уровня фруктозы при нормальном состоянии семенных пузырьков свидетельствует о нарушении клеток Лейдига [13].
Фруктоза в эякуляте является энергетическим субстратом для сперматозоидов, а ее недостаток ведет к снижению их подвижности. Определение фруктозы позволяет судить о функции семенных пузырьков, косвенно – о количестве андрогенов в организме. Целесообразно также проводить определение гормонального фона (гонадотропные, половые гормоны) и резервной функции гонад [14, 15].
Концентрация лимонной кислоты у здоровых мужчин составляет 2,5–3,5 ммоль/л. Она отражает функциональное состояние предстательной железы и эндокринной функции яичек [15].
Существенное влияние на подвижность сперматозоидов и оплодотворяющие свойства эякулята оказывают микроэлементы – ионы цинка и кальция [18].
Нахождение в секрете предстательной железы более 10 лейкоцитов в поле зрения следует рассматривать как явный признак воспалительного процесса. Снижение содержания лецитиновых зерен является косвенным показателем, позволяющим судить о распространении воспалительного процесса. В норме при микроскопии секрета: лейкоциты до 10 в поле зрения, а лецитиновые зерна – сплошь покрывают все поле зрения.
Длительность и сила воздействия стресс-факторов на организм мужчины в конечном итоге могут привести к бесплодию. Таким образом, первичная стимуляция гонад через активацию гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы приводит в дальнейшем (при хроническом стрессорном состоянии) к истощению гонад, снижению продукции тестостерона и развитию на этой основе мужского бесплодия [62, 63, 64].
Избыток пролактина (ПЛ) также оказывает ингибирующее влияние на состояние половых желез, нарушая биосинтез андрогенов путем торможения превращения тестостерона в его активную форму – 5-дигидротестостерон, что приводит к снижению биологической активности андрогенов. Кроме того, пролактин блокирует действие гонадотропинов на половые железы. В некоторых случаях при гиперпролактинемии происходит подавление полового влечения и нарушение эрекции, обусловленное снижением секреции тестостерона [61].
В период угнетения сперматогенеза продуцируется морфологически измененная сперма. В механизме угнетения активности сперматогенного эпителия андрогенами существенную роль играет подавление секреции гонадотропинов. У 25,2 % мужчин, состоящих в бесплодном браке, оли- госпермия, астеноспермия, тератоспермия и азооспермия являются следствием гонадотропной недостаточности [60]. Она с преимущественным дефицитом ФСГ обусловлена регуляторным нарушением на гипоталамическом и гипофизарном уровнях.
Часть вторая данной монографии посвящена изучению у женщин
репродуктивного возраста зависимости минеральной плотности костей (МПК)
от состояния МЦ и концентрации эстрогенов после травм, а также
в процессе уравнивании длины врожденно укороченной конечности. Изучены
изменения МПК и в пред- и постменопаузном периодах (в течение 15 лет).
Такие обстоятельные исследования стали возможны благодаря современному
диагностическому оборудованию – рентгеновскому двухэнергетическому
костному денситометру, позволяющему производить измерения МПК с ошибкой ± 2 %.
У этой проблемы два аспекта – теоретический и практический. Теоретическое значение работы состоит в изучении адаптации скелета к меняющимся концентрациям эстрогенов, в обосновании возможности предупреждения снижения МПК скелета при функциональных изменениях МЦ, организации профилактики переломов, на лечение которых тратятся во всем мире огромные средства. Практическое – в повышении эффективности лечения переломов и в процессе уравнивании длины врожденно укороченных конечностей. Существенные материалы для данных исследования в выполнены в период 2001-2006 годов, когда в Центре выполнялись проекты РФФИ – № 01-04-96422 и 04-07-96030. Их задачи – расшифровка механизма возрастных изменений минеральной плотности костей скелета.
Хронический стресс чрезвычайной интенсивности как фактор, влияющий на МЦ, избран не случайно. Он поддерживает возбуждение в лимбической системе и поэтому снижается концентрация кортиколиберинов. В результате тормозится деятельность структур гипоталамуса и меньше вырабатывается гонадотропинов в гипофизе в силу чего уменьшается выработка половых гормонов и возникают изменения. Сравнивали данные с результатами психического перенапряжение на производстве и в быту.
Мы оценивали степень выраженности стресса по гормонам стресс-группы (АКТГ, кортизол, альдостерон) и цАМФ. Эти наблюдения дополнили определением концентрации гонадотропинов (ФСГ, ЛГ), регулирующих менструальный цикл, а также половых гормонов, концентрация которых определяется содержанием гонадотропинов. Установлено, в частности, что снижение концентрации ФСГ приводило к тому, что фолликулы прекращали свое развитие на разных этапах. Если это происходило вначале МЦ, то фолликул подвергался атрезии с малой продукцией эстрадиола. Если это происходило на более поздних стадиях, то вследствие большего размера фолликула, концентрация была несколько выше нормальной.
При малой концентрации ЛГ фолликул не в состоянии был разорваться, цикл становился ановуляторным с длительным существованием (персистенцией) фолликула, что приводило к длительной продукции эстрогенов, которая сопровождалась гиперплазией эндометрия. Снижение концентрации эстрогенов в процессе персистенции фолликула приводило к более обильному кровотечению. Если фолликул все же разрывался, то формировалось неполноценное желтое тело. В результате укорачивалась продолжительность менструального цикла за счет этой фазы и менструации становились частыми. Эндометрий матки не успевал правильно формироваться и оказывался гипоплазированным. В таких ситуациях до и после кровотечения наблюдались небольшие кровянистые выделения. Определив концентрацию половых гормонов, мы могли сопоставить их с величиной МПК в различных костях скелета и этим доказать участие одного из факторов (эстрогенов) в механизме возникающих изменений. Перед этим мы изучили влияние функционального состояния внутренних органов и нам нужно было найти этот фактор.
Оказалось, что из общего числа нарушений МЦ не все вызывали изменения МПК скелета, а только те, при которых менструации отсутствуют по 1,5-2 месяца и больше, что приводило к снижению концентрации эстрогенов. Изменения МЦ в наших наблюдениях сводились к нарушению ритма менструаций, изменению их продолжительности и количеству выделившейся крови.
Изменение концентрации половых гормонов имеет существенное значение для состояния костной ткани, в частности, для удержания минеральных веществ в скелете. Уменьшение концентрации гормонов приводило не только к замедлению физиологического обновления кости, снижению их минеральной насыщенности, но и сокращению синтеза белка и увеличению выведения азота из организма. Снижалось воздействие на белковую матрицу кости, происходила потеря кальция и фосфора. Ослаблялся обмен веществ в костях и функциональное состояние остеогенных клеток соединительной ткани костного мозга [25].
Полученные нами результаты исключительно важны для расшифровки роли половых гормонов в репаративном костеобразовании, в частности, при разработке схем лечения больных остеопорозом с назначением половых гормонов и физических упражнений.
Патогенетические механизмы, участвующие в развитии остеопороза,
включают повышенную продукцию костномозговыми клетками цитокинов (ФНО-á и интерлейкинов), стимулирующих резорбтивную активность остеокластов [56-58]. Циклы ремоделирования кости связаны с взаимодействием остеобластных и остеокластных клеток, которые регулируются системными гормонами и локальными факторами. Кроме этого важную роль играют
кальций-регулирующие гормоны – ПТГ, 1,25-дигидрокси-витамин D и кальцитонин, а также половые гормоны. Эстрогены – основные ингибиторы резорбции кости как у женщин, так и у мужчин. Андрогены у женщин важны
не только как источник эстрогенов (эстрон, эстриол), образующиеся из андростендиола под влиянием ароматазы, но и своей прямой стимуляцией на формирование кости. Половые гормоны также влияют на секрецию локальных
цитокинов, простагландинов и факторов роста, а также модулируют уровень глобина, связывающего половые гормоны в крови [59-61]. Все формы овариальной недостаточности, составляют группу риска по развитию
остеопороза. Согласно исследованиям последних лет, заболевания опорно-двигательной системы в период менопаузы могут быть обусловлены эндокринными нарушениями, сопровождающиеся абсолютной и относительной гипоэстрогенемией, угасанием функций яичников и исчезновением эстрогенных гормонов. Отмечается параллелизм между уменьшением уровня половых гормонов и изменениями кости. У пожилых людей после введения эстрогенов нормализуется фосфорно-кальциевый обмен, усиливается отложение минеральных веществ в костной ткани. На этом основано утверждение, что гормоны ответственны за старческий остеопороз [62, 64].
Данная работа необходима для объяснения механизма изменений минеральных веществ у здоровых женщин в возрасте 18-80 лет, проживающих на территории Уральского региона. Такую работу мы выполнили по заданию РФФИ и установили возрастные изменения МПК костей скелета, морфометрические параметры участков, наиболее подверженных риску перелома. Эта работа более детально описывает возрастные изменения по сравнению с многочисленные работами преимущественно иностранных авторов показавших, что МПК и суммарное количество минералов на 75 % – 80 % определяет механические свойства костной ткани [65-67]. Риск перелома непосредственно связан с абсолютными значениями МПК позвоночника и шейки бедренной кости, в силу чего данные костной денситометрии – единственного метода, позволяющего установить степень остеопении, – могут служить предикторами перелома. Было установлено, что максимальная скорость снижения костной массы у женщин наступает в период 46-60 лет – возраст пред – и постменопаузы. В первые годы постменопаузы скорость потери костной массы большая в костях центрального скелета, в периферических участках скелета она меньше.
Мы наблюдали достоверное снижение МПК в поясничном отделе позвоночника (L2-L4) у женщин уже в возрасте 46-50 лет. Наш вклад в данном направлении в том, что более детально изучены изменения, в то время, как в работах большинства зарубежных исследователей убыль МПК представляется как некоторая постоянная из года в год величина [68-70]. Наши наблюдения показали, что у женщин в возрасте 50-60 лет в случаях уменьшения синтеза половых гормонов, возникали более глубокие изменения, чем в предыдущие и последующие годы.
Нарушения синтеза гормонов в яичниках сопровождаются колебаниями функционального состояния нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой и других систем организма. [71-74], что особенно важно учитывать при лечении больных после травм.
Есть наблюдения [75-77], в которых установлено, что при сохраненном менструальным цикле увеличение уровня ФСГ на 18-й день цикла и следующее за ним увеличение уровня лютеинизирующего гормона (ЛГ) на 2-5-е дни усиливало выработку эстрогенов. Обычно один фолликул становится доминантным и увеличивает выработку эстрогенов, которые по механизму отрицательной обратной связи подавляют секрецию ФСГ. Концентрация эстрогенов в крови может соответствовать размеру доминантного фолликула. Как только концентрация ЛГ достигает максимума, концентрация эстрогенов начинает снижаться [78-81]. Поскольку кость принято считать третьим органом–мишенью для эстрадиола [82-85], менопауза расценивается причиной возрастного снижения минералов.
По результатам исследований [86-89], до 50 лет колебания МПК и концентрации эстрадиола остаются в пределах нормы (на 12-й день цикла составляет 218,4 ± 21,36 пг/мл, Т-критерий в L2-L4 равен -1,0 SD, в шейках бедренных костей -0,2 SD). Предменопаузные колебания концентрации эстрадиола отражаются на МПК в первую очередь в позвоночнике (Т-критерий -1,5SD). К 56-60 годам при низкой концентрации эстрогенов активность остеобластов уменьшается, замедляется образование кости, усиливается резорбция и деминерализация [90, 91]. Подобные изменения проявляются в шейках бедренных костей остепенией – Т-критерий -1,3SD.
В пожилом возрасте у 75-летних женщин скорость потери костной массы в периферическом и осевом скелете оказывается примерно одинаковой, из чего следует, что быстрая потеря костного вещества в первые годы постменопаузы со временем замедляется. Наши данные подтверждают исследования других авторов [92]. Есть указание на то, что суммарная величина минералов в позвоночнике, при которой впервые (пороговое значение) происходят переломы у женщин равна 17,610 г, МПК – 0,936 г/см2 [93]. Для Т-критерия уменьшение на одно стандартное отклонение от нормы повышает риск возникновения перелома в 2-3 раза [94].
Исследованиями [24, 59] показано, что в возрасте 80 лет Т-критерий в позвоночнике составлял величину -2,6SD при МПК 0,995 г/см2. Поэтому у многих женщин имелся значительный риск возникновения перелома. Точное значение пороговой величины МПК в участках костной ткани, наиболее подверженных переломам, целесообразно определять у женщин после 45 лет. В 65 лет 50-84 % женщин имели МПК в позвоночнике ниже нормы, а в 85 лет – фактически все.
Изученные особенности механической прочности трабекулярной кости тела позвонка характеризуют динамику снижения жесткости в различных возрастных периодах: 80 лет в 4 раза, а позвонка в целом в 2,6 раза. Соответственно хрупкие переломы у женщин в возрасте 51-60 лет чаще всего возникают (главным образом клиновидные переломы) в позвоночнике [95]. Подобное свидетельствует о возможности использования МПК как непрямой показатель изменения компрессионной прочности [96].
По результатам исследований [97-99], в возрасте 60 лет снижение МПК в первом позвонке составляет – 16-18 %, 66-70 лет – 21-22 %, в 76-80 лет – 23-24 % (данные достоверно отличны, p < 0,05), относительно возраста сформированной пиковой костной массы (21-25 лет)). Аналогичные изменения минералов происходят и во втором-четвертом позвонках, где возникает основное число переломов в соответствии с наибольшей нагрузкой, которой подвергается поясничный отдел позвоночника.
Характерная динамика изменений показателей МПК позвоночника состоит в том, что у молодых людей трабекулярная ткань несет 50 % нагрузки. У стариков эта величина снижается до 30 %. По данным отечественных авторов, прочность позвонков у здоровых людей довольно сильно (на 50-60 %) зависит от минеральной плотности трабекул [97]. В условиях уменьшенной массы трабекулярной кости прочностные характеристики определяются целостностью компактного слоя, окружающего тело позвонка. Полноценная компактная кость увеличивает жесткость в 4 раза [93].
Механическая прочность костной ткани зависит не только от суммарной массы минералов. Значительная роль отводится сохраненной микроархитектонике. Факторами риска переломов, не связанными с МПК, являются: пожилой возраст, отягощенная наследственность, чрезмерная подверженность падениям и анамнез перенесенных переломов в возрасте старше 40 лет [95].
Первые признаки уменьшения МПК выявлены в пространстве Варда в возрасте 31-35 лет, причем значения суммарной массы и МПК были несколько ниже слева, чем справа.
В диафизе бедренной кости МПК оставалась на постоянных величинах до 50 лет. К 56-60 годам потеря минералов в правом диафизе стала интенсивней и к 75-80 годам составила слева – 13,932 ± 1,659 г, Т-показатель был равен -1,6 SD, справа – 13,902 ± 1,786 г, Т-показатель – 1,8 SD.
Снижение МПК кости после 70 лет приводит к глубоким изменениям механических свойств костной ткани – уменьшается модуль упругости, предел пропорциональности и относительная упругая деформация, то есть снижается область функциональных нагрузок на кость. Существует непосредственная зависимость между модулем упругости, характеризующим жесткость кости, и пределом прочности [94]. В работах по изучению механических свойств кости установлены пороговые значения МПК, ниже которых кость не выдерживает физиологические нагрузки. Однако в указанных возрастных группах снижение модуля упругости и предела прочности не было прямо пропорциональным. Это указывает на то, что происходят и качественные изменения коллагена, костного связующего вещества – мукополисахаридов, а также структурные изменения в кости [93].
Наибольшие изменения биомеханических свойств происходили при действии силы в поперечном направлении. Они указывали на то, что кость теряет способность противостоять действию нефункциональных нагрузок (действующих не вдоль кости, а поперек ее), что может быть причиной спонтанных переломов [92]. Существует зависимость между суммарной величиной минералов и числом переломов в отдельных частях скелета. Так, например, при уменьшении суммарного количества минералов во всем скелете на 7 % отмечаются переломы лучевой кости в типичном месте, на 10 % – в позвоночнике, на 16 % – в проксимальном отделе бедренной кости. У женщин они появляются при значительно меньшем значении минералов и на 10 лет раньше [91].
По результатам изучения механических свойств костной ткани сделан вывод, что одной из причин деминерализации считают снижение двигательной активности. Изменения в мягких тканях имеют прямое отношение к тем сдвигам, которые возникают в скелете. Уменьшение давления мышц на кости ведет к снижению пьезоэлектрического потенциала, обменных процессов и деминерализации костной ткани [90].
В подтверждение данного аргумента изучены особенности накопления мышечно-жирового компонента состава тела. Масса мышц и соединительной ткани достигала максимальных значений в 41-45 лет и практически не изменялась до 56 лет. В 56-60 лет начинает очень медленно снижаться, достоверные различия получены только в возрастной группе 76-80 лет – на 5 %. В 21-25 лет у женщин жировая ткань распределяется следующим образом: голова и шея – 5,3 %, туловище – 41,7 %, нижние конечности – 20 %, верхние – 15 %. Максимальные значения жировой тканей отмечены в 56-60 лет. В дальнейшем ее масса начинала медленно снижаться.
Масса мягких тканей (мышцы и соединительная ткань) во всех возрастных группах составляет 76-81 % от веса тела. В 50-60 лет достоверных различий не выявлено, но тенденция уменьшения сохраняется на 2 %, в 70 лет – на 5 %. В 80 лет снижение составляет 11 %.
При старении происходит уменьшение массы мышц. Оно обусловлено уменьшением воды в мышечных клетках, определенная часть их гибнет. С возрастом увеличивается количество липидов в мышцах в среднем на 16 % [89].
Снижение массы мышц происходит более интенсивно, чем массы тела в целом. Уменьшение массы мышц нижних конечностей мы выявили в 36-40 лет. Это согласуется с результатами других исследователей установивших, что трехглавая мышца голени стареет к 40 годам, мышцы бедра – к 50 годам: уменьшается диаметр отдельных волокон. Диаметр мышечного волокна грудной мышцы в 50 лет уменьшается вдвое, в 70 лет – в 4 раза [88].
Результаты наших измерений позволили выявить минимальные изменения МПК в таких сегментах, как поясничный отдел позвоночника, ребра, проксимальная треть бедренной кости, кости таза. Первые признаки деминерализации скелета соответствующие остеопении выявляются впервые в 41-45 лет. В 50-60 лет снижение минералов у женщин происходит на фоне уменьшения концентрации эстрадиола. Наибольшее число случаев деминерализации у женщин отмечено в возрастной группе 46-70 лет. До 70 лет изменения в виде остеопении локализуются в основном в позвоночнике, после 70 лет – в проксимальном отделе бедренной кости. Встречался в основном остеопороз.
Таким образом, под влиянием таких мощных стресс-факторов как переломы и уравнивание длины врожденно укороченной конечности возникают существенные изменения в нервно-эндокринной системе, которые влияют на минеральную плотность костей скелета. Их следует учитывать при лечении переломов и формировании дистракционных регенератов.