Нарушения процесса перестройки костей

Нарушения перестройки кости, которые проявляются в средней степени разобщения цикла обменных процессов в структурной многоклеточной единице, в частности в ускорении резорбции по сравнению с образованием костной ткани, наиболее часто наблюдаются при старении и менопаузе. Женщины на протяжении своей жизни могут терять примерно 42 % костной массы позвоночника и 58 % бедренной кости (Rosen, 2003). Удивительно, что у некоторых женщин скорость потери костной ткани на 8-м и 9-м десятилетиях жизни может быть сопоставимой или превышать аналогичный показатель в менопаузальном или постменопаузальном периоде жизни (Lacey et al., 1998; Robey, Bianco, 1999). Причиной этого является разобщение цикла ремоделирования костной ткани у лиц пожилого возраста, приводящее к заметному усилению резорбции костной ткани при отсутствии изменений или замедлении ее образования (Martin, Ng, 1994; Rosen, Donahue, 1998). Вместе с тем механизмы, которые приводят к разобщению процессов резорбции и образования кости, особенно у пожилых людей, еще предстоит выяснить. Вероятнее всего, сильное влияние на скелетную систему оказывают резкие изменения уровня некоторых гормонов (эстроген, тестостерон, соматотропный гормон) самостоятельно или в сочетании с недостаточным рационом питания. Влияние малоподвижного образа жизни на возрастные изменения в скелетной системе остается неясным, однако, вероятнее всего, оно ускоряет резорбцию костной ткани у пожилых людей.

Последние технологические достижения в сфере разработки экспериментальных методов исследований значительно облегчили наблюдение за процессами перестройки костной ткани путем определения изменений специфических маркеров обменных процессов в костной ткани при патологических состояниях, таких, как остеопороз. Изменения обменных процессов в костной ткани могут быть установлены с помощью ряда биохимических маркеров, включая показатели резорбции кости (т. е. содержание в моче или сыворотке N-телопептида, С-телопептида, а также свободного и суммарного дезоксипиридинолина в моче) и маркеров образования костной ткани (например, остеокальцина, пептида проколлагена, костноспецифической щелочной фосфатазы). В целом уровень маркеров обменных процессов в костной ткани значительно выше у лиц пожилого возраста по сравнению с более молодыми женщинами постменопаузального возраста. Кроме того, их содержание обратно пропорционально минеральной плотности костной ткани (Beamer et al., 2000). Например, в исследовании EPIDOS, проведенном среди пожилых женщин европейских стран, самый высокий уровень остеокальцина, N-телопептида, С-телопептида и костноспецифической щелочной фосфатазы наблюдался у лиц с наименьшей плотностью костной ткани бедренной кости (Thissen et al., 1994). Кроме того, повышенный уровень показателей резорбции костной ткани коррелировал с повышенным риском переломов костей, независимо от показателя минеральной плотности костной ткани (Thissen et al., 1994). По данным исследования EPIDOS, для женщин с низкой плотностью и высокой скоростью резорбции костной ткани вероятность перелома костей тазобедренного сустава была выше приблизительно в 5 раз. В случае изучения индуцированных физическими нагрузками изменений в скелетной системе маркеры обменных процессов в костной ткани позволяют оценить роль системных факторов в модулировании адаптивного ответа на нагрузки, в частности в связи с резорбцией костной ткани.

В отличие от однотипного характера изменений показателей усиленной резорбции костной ткани у лиц пожилого возраста, изменения маркеров ее образования у пациентов с остеопорозом более разнообразны. У некоторых пациентов наблюдается повышенный уровень остеокальцина в сыворотке крови, однако это может быть показателем усиления обменных процессов в костной ткани, а не отражать настоящее усиление образования кости (Thissen et al., 1994). Однако, по данным различных исследований, уровень костноспецифической щелочной фосфатазы и пептида проколлагена у пожилых мужчин и женщин может быть высоким, нормальным и низким (Musey et al., 2003). Показатели гистоморфометрических исследований костной ткани у некоторых пациентов также могут варьировать в значительной степени. Таким образом, хотя и получены убедительные доказательства возрастного усиления резорбции костной ткани, характер возрастных изменений процесса образования кости не столь однозначен. Тем не менее, при старении и после наступления менопаузы основные нарушения функции скелетной системы проявляются в разобщении цикла перестройки костной ткани, которое приводит к ее утрате, изменению строения скелета и возрастанию подверженности переломам костей. Эти факторы имеют особо важное значение при рассмотрении воздействия краткосрочных и продолжительных программ двигательной активности на возрастные изменения скелетной системы.

Установлено, что невесомость в условиях космического полета вызывает наиболее быструю и интенсивную утрату костной ткани по сравнению с любыми другими патологическими состояниями (Neuman, 1971). Этот процесс является следствием ускоренной резорбции кости и одновременного подавления образования костной ткани, которые начинаются сразу после исчезновения силы тяжести. Несмотря на то что гормональное замещение позволяет частично ослабить такие потери, восстановление нормальной костной ткани возможно только в условиях нормальной силы тяжести. Роль низкого уровня двигательной активности в развитии остеопороза, не связанного с невесомостью или постельным режимом, изучена гораздо хуже. В нескольких исследованиях показано, что у здоровых людей постельный режим может быть ассоциирован с разобщением образования и резорбции костной ткани, при котором происходит усиление резорбции и подавление образования (Chappard ct al., 1995). Подобные процессы могут происходить после перелома костей бедренного сустава, когда соблюдение неподвижного состояния играет важную роль и потеря костной массы конечности, расположенной на противоположной от травмированного сустава стороне тела, может быть очень большой даже за относительно небольшой промежуток времени (Sato et al., 2001).

Значительно меньше внимания уделялось изучению роли, которую может играть в нарушениях перестройки поверхность надкостницы, а также прямого влияния на этот участок гормональных и локальных факторов. Проведенное недавно в Швеции проспективное исследование постменопаузальных женщин на протяжении 20 лет показало, что утрата костной ткани, выраженная в виде уменьшения радиуса кости, составляет в среднем около 2 % в год. В то же время у тех же женщин происходило существенное увеличение толщины периоста (рис. 28.4), так что момент инерции поперечного сечения — показатель прочности кости — в действительности возрастает (Ahlborg et al., 2003). Эго свидетельствует о том, что в ходе утраты внутренней части кости в результате старения или гормональной недостаточности периост старается компенсировать это снижение, чтобы сохранить прочность кости (Duan et al., 2001). В настоящий момент неизвестно, каким образом происходит утолщение надкостницы в ответ на утрату внутренней части кости и какие сигналы, стимулируют этот процесс (рис. 28.4) (Beck et al., 2000; Nelson ct al., 2000). Вместе с тем следует отметить, что два наиболее значимых регулятора роста надкостницы — это мышечная активность и системный ИФР-I. Поскольку мышечная активность также может стимулировать образование ИФР-I на локальном уровне в надкостнице и скелетных мышцах, этот пептид может играть критическую роль в компенсаторном ответе скелетной системы при старении (Adams, Haddad, 1996). И действительно, данные исследований на трансгенных и нокаутных мышах показывают, что ИФР-I в крови имеет важное значение для формирования скелета и стимулирует его оптимальный рост, в частности в медиально-латеральном измерении (Biklc et al., 2002). Поскольку периост имеет хорошо развитую сосудистую систему, а перициты могут дифференцироваться в остеобласты, не будет столь радикальным предположить, что гормональная система СТГ— ИФР-I, на которую может оказывать прямое и непрямое воздействие двигательная активность, является определяющим медиатором данного отдела скелетной системы. Дальнейшие исследования, направленные на проверку данной гипотезы, в настоящий момент проходят проверку в нескольких лабораториях. Они позволят создать прочную основу для изучения взаимодействия между двигательной активностью, системными гормональными регуляторами и перестройкой костной ткани.

⇐ Предыдущая64656667686970717273Следующая ⇒

Поделиться: