Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ГЕНДЕРНЫЕ РАЗЛИЧИЯ МАССЫ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В КОСТЯХ СКЕЛЕТА В ВОЗРАСТНОМ АСПЕКТЕ

Свешников К.А. 1 Свешников А.А. 1
1 ФГБУ «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. академика Г.А. Илизарова Минздравсоцразвития РФ», Курган
На рентгеновском двухэнергетическом костном денситометре фирмы «GE/Lunar Corp.» (США) обследовали 14141 здоровых людей в возрасте от 3 до 85 лет, из них женщин – 9179, мужчин – 4962. Построены гендерные ряды и в возрастном аспекте проанализированы изменения массы минералов в крупных сегментах скелета. Показано, что наименьшие возрастные изменения массы минералов происходят в костях верхних конечностей. Затем следуют кости нижних конечностей. Существенный вклад в проявление остеопении и остеопороза вносит туловище, где сосредоточена основная масса трабекулярной кости. Сравнение гендерных рядов показало, что остеопения и остеопороз раньше выявляются и степень изменений большая у женщин. Основными факторами, оказывающими влияние на размер и массивность скелета, являются: генетическая код, механическая нагрузка, гормональный статус и питание, недостаточное или длительное (более 10 лет) употребление кальция ниже нормы. Клеточным механизмом, который лежит в основе истончения трабекул, является связанное с возрастом снижение массы матрикса, синтезируемого остеобластами. Это приводит к уменьшению толщины стенки остеона губчатой кости в каждом цикле ремоделирования и, как следствие, к отрицательному костному балансу.
минералы кости
гендерные различия
остеопения
остеопороз
1. Свешников, А.А. Уральская база данных о возрастных изменениях минеральной плотности костей скелета // Современные аспекты реабилитации в медицине: первая Междун. научн. конф. – Ереван, 2005. – С. 190–191.
2. Свешников А.А. Возрастные изменения содержания минеральных веществ в костях нижней конечности здорового человека // Физиология человека. – 1989. – № 1. – С. 148–153.
3. Свешников, К.А. Гендерные различия минеральной плотности костей скелета в возрастном аспекте // Материалы III Российского конгресса по остеопорозу. –Екатеринбург, 2008. –С. 121–122.
4. Fractures, physical activity, and growth velocity in adolescent Belgian boys / C.J.R. Вlimkie et al. // Med. Sci. Sports Exerc. – 1993. – Vol. 25. – P. 801–808.
5. Ilich J.Z., Brownbill R.A., Tamborini L. Bone and nutrition in elderly women: protein, energy, and calcium as main determinants of bone mineral density // Eur. J. Clin. Nutr. – 2003. – Vol. 57, № 4. – P. 554–565.

По вопросу о гендерных (половых) различиях минеральной плотности костей (ПМК) в настоящее время есть всего лишь одна публикация [4]. Малочисленность данных обусловлена тем, что задача изучения остеопороза у мужчин в ближайшие 10 лет поставлена II Российским конгрессом по остеопорозу только в 2005 году. В определенной мере сказывалось и недостаточное число костных денситометров. Нами МПК систематически изучается у здоровых людей уже 33 года. Первая база данных была опубликована в «Физиологии человека» в 1987-1989 гг. [1, 2], а вторая - выполнена по проекту РФФИ в 2006 г. на рентгеновском двухэнергетическом денситометре [3].

Изучение вопроса о гендерных различиях стало возможным благодаря неинвазивному методу - рентгеновской двухэнергетической абсорбциометрии, которая применяется в ФГУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова Росмедтехнологий» с 2002 года.

Цель работы состояла в изучении вопроса о гендерных различиях МПК в возрасте 3-85 лет.

Материал и методы исследования

Нами обследовано 14141 здоровых людей в возрасте от 3 до 85 лет, из них женщин - 9179, мужчин - 4962. Все обследованные были здоровыми людьми, проживающими на территории Уральского региона. Это была случайная выборка людей. В исследование не включались те, кто имел заболевания скелета или применял препараты, влияющие на минеральный обмен.

Измерение МПК проводили на рентгеновском двухэнергетическом костном денситометре фирмы «GE/Lunar Corp.» (США) в стандартных точках: поясничном отделе позвоночника, шейках бедренных костей и во всем теле. В позвоночнике, наряду с МПК (г/см2), определяли суммарное содержание минералов в граммах во всем позвонке и в их сочетаниях.

Сравнение полученных результатов осуществляли с учетом методических рекомендаций Международного общества клинической денситометрии (ISCD, 2003, 2005, 2007 гг.).

В качестве инструмента вычислений использованы пакет статистического анализа и встроенные формулы расчетов данных компьютерной программы Microsoft ® Excel (2007).

Результаты исследования и их обсуждение

Темп накопления минеральной массы в 5-7 лет одинаковый у мальчиков и девочек несмотря на то, что у мальчиков в 5-5,5 лет отмечен первый скачок роста, а у девочек он происходил в 6-6,5 лет (табл. 1).

Во время второго скачка роста увеличение МПК у мальчиков отличается от такового у девочек по двум причинам: у мальчиков на два года больше предпубертатный рост из-за более позднего наступления половой зрелости (возраст 14 лет по сравнению с 12 годами у девочек), и длится скачок роста в периоде полового созревания около 4 лет, по сравнению с таковым у девочек, составляющим 3 года. Эти отличия предопределяют более высокие показатели пиковой костной массы у мальчиков.

Таблица 1

Различия в увеличении массы минеральных веществ (г) у детей в возрасте 5-19 лет (М ± SD)

Пол

Возраст (годы)

5-7

8-10

11-13

14-16

17-19

Женский

199,22 ± 13,93

298,14 ± 23,84

426,09 ± 29,82

524,11 ± 41,92

172,09 ± 13,77

Мужской

190,44 ± 13,17

352,31 ± 21,12

615,31 ± 36,9

753,20 ± 52,71

517,05 ± 31,02

Различие: р

> 0,5

< 0,05

< 0,05

< 0,05

< 0,05

Наибольшая величина прироста минералов у девушек и юношей наблюдалась в 14-16 лет. В 17-19 лет прирост МПК у девушек уменьшался в 3 раза, а у юношей на значительно меньшую величину - в 1,5 раза, что связано с тем, что кости у них имеют генетически больший размер, массивность, а также большее количество кальция в кортикальной кости. Пик костной массы наблюдали в 21-25 лет.

В основе возрастной физиологической атрофии костной ткани лежит снижение интенсивности ремоделирования, которая происходит у лиц обоего пола, хотя и существуют различия между мужчинами и женщинами в потере костной ткани,

В возрасте 40-60 лет величина потери за год выше у женщин. В 61-75 лет - процент снижения одинаковый, а в 76-85 - несколько меньший у мужчин.

Отчетливо выраженная остеопения во всем теле у мужчин наблюдалась нами в 66-70 лет (Т-критерий был равен -1,2SD), а остеопороз - в 81-85 лет (Т-критерий составил ‒3,0SD; табл. 3). У женщин остеопения отмечена в 56-60 лет (Т-критерий равен -1,5SD), остеопороз в 71-75 лет (-2,7SD).

В туловище убыль минералов выявлена раньше, чем во всем скелете, и выражена в большей мере (табл. 2). Остеопения у мужчин отмечена в 66-70 лет (-1,6SD), остеопороз - в 81-85 лет -3,7SD. У женщин остеопения появлялась раньше (56-60 лет), а остеопороз был выражен более значительно (-4,7SD).

Во всем позвоночнике у мужчин признаки остеопении были отмечены в 66-70 лет, у женщин в 56-60 лет (табл. 3). В 81-85 лет деминерализация у мужчин составила -3,4SD, у женщин - -4,5SD. В поясничном отделе позвоночника, где позвонки имеют наибольшие размеры и массу минералов, Т-критерий у мужчин в возрасте 71-75 лет был равен -1,2SD, а в 81-85 лет -2,0 SD (табл. 4). У женщин остеопения наблюдалась уже 56-60 лет, а в 81-85 лет Т-критерий был равен -2,7 SD.

В проксимальной трети бедренной кости и шейке у мужчин изменения происходили однонаправленно - появлялись в 66-70 лет, остеопороз впервые констатировался в возрасте 76-80 лет, а в возрасте 81-85 лет Т-критерий был равен -3,5-3,8SD (табл. 4). У женщин остеопения в проксимальной трети бедренной кости обнаружена в 56-60 лет, но проявления остеопороза были большими, чем у мужчин (табл. 4). В шейке бедренной кости у женщин снижение минеральной плотности происходило раньше, чем у мужчин - в 56-60 лет. Остеопороз развивался однонаправленно, только в 81-85 лет Т-критерий был большим у женщин (-4,1SD),
у мужчин составил (-3,5SD).

Из всех костей скелета наименьшая деминерализация была в костях верхней конечности: у мужчин остеопения констатировалась в 76-80 лет (табл. 5), а остеопороз (-2,6 SD) - в 81-85 лет. У женщин остеопения раньше появлялась (в 66-70 лет), а остеопороз в 81-85 лет был более выражен (-3,8SD).

В нижних конечностях у мужчин и женщин остеопения обнаружена в 66-70 лет (табл. 5). Остеопороз развивался в 76-80 лет (Т-критерий у мужчин составлял -3,1 SD, у женщин - 3,3SD), а в 81-85 лет критерии был соответственно -3,7 SD и - 4,5SD.

Таблица 2

Гендерные различия массы минеральных веществ (г, М ± SD)
во всем скелете и туловище в возрастном аспекте

Возраст, годы

Мужчины

Т-критерий

Женщины

Т-критерий

Во всем скелете

21-25

3290,3 ± 230,25

-

2618,1 ± 183,27

-

36-40

3273,8 ± 184,26

-

2560,5 ± 179,24

-

56-60

3158,7 ± 252,70

-

2233,2 ± 133,99

-1,5

66-70

2954,7 ± 177,28

-1,2

2158,5 ± 170,28

-1,9

71-75

2819,8 ± 197,39

-1,4

1916,4 ± 134,15

-2,7

76-80

2550,0 ± 153,00

-2,3

1767,2 ± 109,32

-3,3

81-85

2309,8 ± 115,49

-3,0

1573,5 ± 110,14

-4,0

Во всем туловище

21-25

1100,4 ± 77,00

-

877,4 ± 52,64

-

36-40

1090,1 ± 76,31

-

852,0 ± 59,64

-

56-60

1011,3 ± 60,68

-0,8

723,0 ± 43,38

-1,8

66-70

922,9 ± 73,82

-1,6

664,2 ± 46,49

-2,4

71-75

800,8 ± 48,05

-2,7

566,8 ±

-3,5

76-80

732,9 ± 36,65

-3,3

511,5 ±

-4,2

81-85

694,5 ± 33,76

-3,7

463,3 ±

-4,7

Таблица 3

Гендерные различия массы минеральных веществ (г, М ± SD) во всем позвоночнике и его поясничном отделе в возрастном аспекте

Возраст, годы

Мужчины

Т-критерий

Женщины

Т-критерий

Во всем позвоночнике

21-25

294,8 ± 20,64

-

247,4 ± 23,58

-

36-40

300,7 ± 21,05

-

245,42 ± 19,63

-

56-60

291,0 ± 17,46

-

215,97 ± 15,12

-1,2

66-70

256,0 ± 20,48

-1,3

195,94 ± 15,68

2,1

71-75

217,0 ± 13,02

-2,6

165,26 ± 11,57

-3,3

76-80

294,8 ± 17,69

2,9

146,46 ± 8,79

-4,1

81-85

143,4 ± 10,04

-3,4

131,37 ± 9,20

-4,5

В поясничном отделе позвоночника (L2-L4)

21-25

63,4 ± 5,07

-

51,8 ± 4,14

-

36-40

62,8 ± 4,40

-

51,2 ± 3,58

-

56-60

61,6 ± 4,31

-

46,3 ± 2,32

-1,1

66-70

57,2 ± 3,46

-0,9

43,5 ± 2,61

-1,6

71-75

55,7 ± 3,90

-1,2

42,3 ± 2,96

-18

76-80

53,3 ± 3,73

-1,6

41,3 ± 2,07

-2,0

81-85

50,9 ± 3,56

-2,0

37,8 ± 3,02

-2,7

Сравнительно небольшое число сведений о возрастных изменениях массы минералов в различных в костях скелета мужчины не позволяло построить гендерные ряды данных и провести сравнительный анализ. В данной работе на достаточном материале впервые проведено такое исследование. Нами убедительно показано, что наименьшие изменения массы минералов происходят в костях верхних конечностей. Затем следуют кости нижних конечностей. Существенный вклад в проявления остеопении и остеопороза вносит туловище, где сосредоточены основная масса трабекулярной кости. Сравнение гендерных рядов показало, что остеопения и остеопороз раньше выявляются и большая степень изменений у женщин.

Масса минералов прежде всего уменьшалась в трабекулярной кости пропорционально возрасту. Убыль минералов является главной, хотя и не единственной причиной медленного истончения трабекулярных пластин. Клеточным механизмом, который лежит в основе истончения трабекул, считается связанное с возрастом снижение массы матрикса, синтезируемого остеобластами. Это приводит к уменьшению толщины стенки остеона губчатой кости в каждом цикле ремоделирования и, как следствие, к отрицательному костному балансу. Толщина стенки остеона является отражением сочетанной деятельности всех остеобластов, которые присутствовали в фазе формирования цикла ремоделирования. Полости резорбции, созданные остеокластами, остеобласты заполняют значительно хуже. Недостаточная пьезоэлектрическая стимуляция ведет к торможению и уменьшению количества остеобластов, а также к усиленной деятельности остеокластов, в результате чего развивается остеопороз.

Таблица 4

Гендерные различия массы минеральных веществ (г, М ± SD) в проксимальной трети бедренной кости и ее шейке в возрастном аспекте

Возраст, годы

Мужчины

Т-критерий

Женщины

Т-критерий

Во всей проксимальной трети бедра

21-25

43,0 ± 3,01

-

33,6 ± 2,69

-

36-40

43,9 ± 2,63

-

33,9 ± 2,37

-

56-60

41,8 ± 2,91

-

28,3 ± 2,58

-1,6

66-70

36,3 ± 1,82

-1,6

25,6 ± 1,78

-2,4

71-75

32,9 ± 2,30

-2,4

23,6 ± 1,65

-3,0

76-80

29,7 ± 1,78

-3,1

20,8 ± 1,46

-3,8

81-85

26,7 ± 2,14

-3,8

18,5 ± 1,36

-4,5

В шейке бедренной кости

21-25

6,5 ± 0,46

-

5,1 ± 0,41

-

36-40

6,6 ± 0,53

-

5,3 ± 0,32

-

56-60

6,2 ± 0,39

-

4,50 ± 0,27

-1,2

66-70

5,4 ± 0,43

-1,7

4,2 ± 0,25

-1,6

71-75

5,0 ± 0,35

-2,3

5,1 ± 0,36

-2,3

76-80

4,7 ± 0,38

-2,8

3,9 ± 0,31

-2,9

81-85

4,2 ± 0,29

-3,5

3,0 ± 0,21

-4,1

Таблица 5

Гендерные различия массы минеральных веществ (г, М ± SD) в верхних и нижних конечностях в возрастном аспекте

Возраст, годы

Мужчины

Т-критерий

Женщины

Т-критерий

В обеих верхних конечностях

21-25

450,5 ± 31,54

 

302,6 ± 18,16

 

36-40

487,4 ± 38,99

-

318,3 ± 22,28

-

56-60

475,7 ± 28,54

-

292,6 ± 23,41

-

66-70

450,5 ± 31,54

-

259,3 ± 15,56

1,4

71-75

440,6 ± 24,03

-0,6

242,4 ± 16,97

-2,0

76-80

398,2 ± 27,84

-1,2

236,3 ± 14,18

-2,2

81-85

334,3 ± 20,60

-2,6

188,2 ± 13,17

-3,8

В обеих нижних конечностях

21-25

1192,3 ± 83,5

 

920,5 ± 64,43

 

36-40

1215,8 ± 72,94

-

923,3 ± 64,63

-

56-60

1155,3 ± 69,32

-

852,4 ± 68,27

-0,7

66-70

1065,9 ± 74,61

-1,1

775,1 ± 46,51

-1,6

71-75

1025,4 ± 73,86

-1,4

729,0 ± 51,03

-2,1

76-80

822,7 ± 53,75

-3,1

617,6 ± 30,88

-3,3

81-85

751,1 ± 42,98

-3,7

503,5 ± 30,21

-4,5

В процессе трудовой деятельности на конечности приходятся наибольшие нагрузки и поэтому в них больше минеральных веществ.

У женщин быстрее теряются минералы трабекулярной кости, а после 60 лет присоединяется и медленная убыль кортикальной кости. Уменьшение ее объема является результатом двух процессов: истончение кортикального слоя и увеличение кортикальной порозности. Порозность усиливается в результате изменений, связанных с возрастом. Оба процесса приводят к уменьшению радиальной скорости заполнения остеонов и снижению толщины стенки остеона, увеличению диаметра гаверсова канала и увеличению числа единиц ремоделирования, которые прекращают свое развитие после фазы реверсии, что приводит к образованию пустых лакун резорбции. Все эти изменения можно объяснить прогрессирующей с возрастом несостоятельностью остеобластов вследствие как уменьшения образования новых клеток, так и снижения способности образовывать матрикс.

Выявить гендерные различия удалось потому, что основными факторами, оказывающими влияние на размер и массивность скелета, являются:

  1. генетический код, реализуемый во время роста;
  2. механическая нагрузка;
  3. гормональный статус и питание;
  4. недостаточное или длительное (более 10 лет) употребление кальция ниже нормы.

Большое количество факторов питания определяет, насколько эффективно будет заложена основа и реализована генетическая программа построения кости. Эти факторы включают в себя источники калорий, белки, витамины и минеральные вещества. Дефицит любого из этих веществ приводит к уменьшению либо размера кости, либо ее массивности и, таким образом, уменьшает величину пиковой костной массы, которую способен достигнуть индивидуум. Кроме того, в отличие от других элементов питания, таких как белок, количество удержанного в организме кальция всегда существенно ниже количества, поступившего с пищей. Это происходит из-за относительно низкой эффективности абсорбции даже в период роста, а также из-за ежедневных потерь кальция с частицами кожи, ногтей, волосами, с потом, с мочой, а также с нереабсорбируемыми пищеварительными ферментами [5]. Низкое потребление кальция не ограничивает рост кости в длину и ширину. Это объясняется тем, что формирующие кость участки не «видят» диету. Они находятся под влиянием только уровней циркулирующего кальция, фосфора и кальциотропных гормонов. Несколько меньшее потребление кальция женщинами может приводить к образованию кости с более тонким кортикальным слоем и с меньшим числом тонких трабекул [6]. Если количество требуемого кальция меньше оптимального, то эндостально-трабекулярная резорбция усиливается, а баланс между костеобразованием и резорбцией, в норме положительный во время роста, снижается в направлении нулевого значения. Это приводит к формироанию скелета с низкой массой при нормальной форме и размере. Эндостальное расширение может возрастать в условиях недостаточного потребления кальция, выходя за пределы требований генетической программы. Необходимо также учитывать и тот факт, что МПК - разная у представителей каждой популяции, исходя из географических факторов, образа жизни, включая подверженность стрессам и степень изменения психологического состояния, физической активности и вредных факторов окружающей среды. У мужчин причиной снижения МПК может быть уменьшенная концентрация свободного тестостерона в крови, а также эстрадиола, недостаточный уровень 25-гидроксивитамина D в крови, нарушение всасывания кальция в кишечнике (мальабсорбция), конституциональные факторы (астеническое телосложение), при этом замедляется интенсивность костеобразования и ускоряется резорбция кости, то есть стимулируется развитие остеопороза.

Заключение

В результате обследования 14141 здоровых людей в возрасте от 3 до 85 лет, из них женщин - 9179, мужчин - 4962 удалось построить гендерные ряды и в возрастном аспекте проанализировать изменения массы минералов в крупных сегментах скелета. Показано, что наименьшее возрастное снижение массы минералов происходит в костях верхних конечностей. Затем следуют кости нижних конечностей. Существенный вклад в проявление остеопении и остеопороза вносит туловище, где сосредоточена основная масса трабекулярной кости. Сравнение гендерных рядов показало, что остеопения и остеопороз раньше выявляются и степень изменений большая у женщин.

Рецензенты:

  • Колпаков В.В., д.м.н., профессор, зав. кафедрой нормальной физиологии, ГОУ ВПО «Тюменская госмедакадемия» Мин­здравсоцразвития РФ, г. Тюмень;
  • Кузнецов А.П., д.б.н., профессор, зав. кафедрой анатомии и физиологии ГОУ ВПО «Курганский государственный университет», г. Курган.

Работа поступила в редакцию 20.02.2012.


Библиографическая ссылка

Свешников К.А., Свешников А.А. ГЕНДЕРНЫЕ РАЗЛИЧИЯ МАССЫ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В КОСТЯХ СКЕЛЕТА В ВОЗРАСТНОМ АСПЕКТЕ // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 5-1. – С. 110-114;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=29856 (дата обращения: 18.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074