Введение к работе
Актуальность темы. Последние десятилетия нынешнего столетия ознаменованы значительным увеличением числа людей пожилого и старческого возраста. Изменения в демографической структуре населения экономически развитых стран ставят перед обществом ряд проблем не только экономического, но и медико-биологического и социального плана.
С увеличением продолжительности жизни в структуре заболеваемости возрос удельный вес заболеваний опорно-двигательного аппарата. Наиболее распространенными формами системного поражения костной и хрящевой тканей являются остеопороз и остеохондроз позвоночника. Частота выявления этих заболеваний у людей пожилого и старческого возраста достигает 80 - 92 %, что представляет большую медико-социальную проблему: (Подрушняк Е. П.,1982) Так, по данным Owen R. А. (1980) в США остеопороз проявляется симптоматически у 4 млн пожилых людей и служит предпосылкой возникновения 700 тысяч случаев переломов ежегодно, для лечения которых расходуется 1 млрд долларов.
В возрасте старше 65 лет у 30 % женщин возникают переломы позвоночника. (Lutwak L. et al.,1963; Seeman E. ,Riggs B. ,1985) Количество переломов бедра удваивается каждые 5 лет после 60-летнего возраста ; к 90 годам у 30 % женщин наблюдается эта патология, а 15 7, погибает на протяжении ближайших шести месяцев после перелома. Не менее острой является проблема широкой распространенности остеохондроза позвоночника среди населения. В последнее время наблюдаются "омолаживание" этого заболевания и связанная с ним потеря трудоспособности значительным числом людей, начиная со среднего возраста. (Grane J. et al. ,1983; Broos P. et al. ,1987)
В связи с этим в клинической практике весьма часто возникает необходимость в ранней диагностике дистрофически-деструктивных изменений опорных тканей (до клинических проявлений), разработке мероприятий по профилактике этих состояний, подборе рациональных лечебных комплексов с учетом возраста пациентов, степени выраженности остеопороза (остеохондроза) и контроле за эффективностью их применения.
Решение этой проблемы осложняется тем, что ос'теопороти-ческие изменения костной ткани выявляются клиницистами на поздних этапах развития заболевания, когда уже происходит еначитель-
- 2 -ная резорбция кости, нередко требующая хирургического вмешательства. Все выше изложенное в полной мере относится и к проблеме развития остеохондроза.
В клинической практике остеопороз и остеохондроз диагностируются, как правило, рентгенологически. Однако, изучение механизмов развития 'дистрофически-деструктивных изменений, определение интенсивности процесса и контроль за эффективностью лечения не могут проводиться без биохимических исследований. Вместе с тем клиническая биохимия.в травматологии и ортопедии ограничивается преимущественно определением кальция и щелочной фосфатазы в сыворотке крови (Герасимов A.M., «урцева Л. Н. , 1986) и, несмотря на то, что в развитии остеопороэа признана ведущая роль органического матрикса (Слуцкий Л. И. ,1986), профилактика и лечение чаще направлены на восстановление минерального компонента, а применение препаратов, используемых для этой цели , не приносит желаемых результатов.
В литературе довольно подробно освещены вопросы, имеющие отношение к патологическим изменениям внеклеточного матрикса костной и хрящевой тканей,а, работ посвященных изучению возрастных изменений недостаточно. Сравнительно небольшое количество работ посвящено изучению коллагена опорных тканей (особенно ми-/ нерализованных) в онтогенезе. Нет однозначных данных о изменении-содержания коллагена костной и хрящевой тканей с возрастом. Ряд авторов указывает на накопление коллагена в различных тканях . скелета с возрастом. (Слуцкий Л. И., 1969; Пуриньш И. Ж. ,1978; Ghosh' P. et al. ,1977) Поданным других авторов (Dickson I.R. ,1967; David R. et al. ,1988; Oxlund H. et al. ,1988) содержание коллагена в некоторых тканях (позвоночный диск, губчатая кость) снижается.
В связи с тем, что в метаболизме костной и хрящевой тканей, коллаген служит главным органическим субстратом, изучение содержания его метаболитов и активности коллагенолитических ферментов в биологических жидкостях является весьма актуальным. Это позволит более глубоко осмыслить процессы, происходящие во внеклеточ-. ном матриксе костной и хрящевой тканей и определить их роль в развитии дистрофически-деструктивных изменений данных тканей при старении человека. Кроме .того, знание возрастных особенностей обмена коллагена при наличии остеопороза и остеохондроза позволит использовать биохимические тесты для диагностики и контроля
за лечением.
Формирование волокон коллагена происходит под влиянием компонентов основного вещества соединительной ткани - гликозаминогликанов, их протеогликанов и гликопротеинов. (Heinegard D., Sommarin Y. ,1987). Эти соединения имеют большое физиологическое значение, принимая участие в защитной и механической функциях, в 'регуляции водного и электролитного обменов, в процессах нормальной и патологической кальцификации, морфогенезе и стабилизации структуры коллагеновых волокон. (Mathews, 1955)
Цель работы. Изучить содержание и особенности метаболизма коллагена и гликозаминогликанов в костной и хрящевой тканях при старении и их значимость в развитии остеопороза и остеохондроза; определить биохимические критерии диагностики и контроля за эффективностью применяемых лечебных комплексов при этих состояниях.
Задачи работы. В соответствии с целью настоящей работы поставлены следующие задачи :
-
Изучить количественное содержание и особенности метаболизма коллагена и гликоконьюгатов в костной и хрящевой тканях животных различного возраста.
-
Определить значимость изменений метаболизма коллагена и гликозаминогликанов при старении в развитии дистрофически-деструктивных изменений костной и хрящевой тканей в эксперименте.
-
Изучить количественное содержание коллагена и гликоконьюгатов в костной ткани тел позвонков и хрящевой ткани позвоночных дисков у людей различного возраста; установить зависимость этих показателей от пола и степени выраженности остеопороза и остеохондроза.
-
Изучить возрастные особенности содержания метаболитов коллагена,гликозаминогликанов и активности некоторых ферментов в биологических жидкостях, а также установить связь данных показателей со степенью выраженности остеопороза и остеохондроза у людей стариш, возрастных групп.
-
Установить сеязь между количественными изменениями коллагена и гликоконьргр.тое в костной и хрящевой тканях, содержанием их метаболитов и активностью ряда ферментов в биологических жидкостях при различной степени выраженности остеопороза и остеохондроза.
Я- У -2.9
- 4 .
6. Определить основные критерии для клинико-лабораторной характеристики состояния обмена коллагена и гликозаминогликанов при развитии дистрофически-деструктивных изменений, а также использование данных критериев для ранней диагностики этих изменений и оценки эффективности проведенных лечебно-профилактических мероприятий.
Научная новизна. По данным биохимических исследований крови и мочи установлено фазовое течение остеопороза; определены временные различия начального этапа выраженного катаболизма коллагена как предпосылки развития остеопороза в зависимости от половой принадлежности. Предложены биохимические тесты для определения интенсивности катаболизма коллагена при развитии остеопороза (белковосвязанный гидроксипролин сыворотки крови) и деструкции белково-полисахаридных комплексов при развитии остеохондроза (активность катепсина D). Определение пептидносвязанного гид-роксипролина сьшоротки кроєи можно рекомендовать в качестве одного из показателей биологического возраста.
Показана взаимосвязь между количественными изменениями коллагена и гликоконьюгатов в костной и хрящевой тканях, содержанием их метаболитов и активностью коллагенолитических ферментов и катепсина D в крови у людей при развитии остеопороза и остеохондроза в различные возрастные периоды.
Дано биохимическое обоснование целесообразности использования лечебных комплексов, содержащих биологически активные вещества, как регуляторов обмена коллагена костной ткани при старении и остеопорозе.
Теоретическая значимость работы. Полученные в эксперименте данные позволяют проследить этапность возникновения деструктивных изменений в костной и хряшевой тканях с возрастом; установить видовые различия особенностей содержания и обмена коллагена и гликозаминогликанов у человека и животных при старении. Результаты клинико-экспериментальных исследований метаболизма коллагена и гликозаминогликанов вносят определенный вклад в развитие представлений о биохимических механизмах возрастных изменений костной и хрящевой тканей и их значимости в развитии остеопороза и остеохондроза.
Практическая значимость работы. Данные о содержании метаболитов коллагена в сыворотке крови и моче позволяют выявить ранние изменения обмена коллагена как.предпосылки к развитию остео-
- 5 -пороза, а также позволяют прогнозировать частоту возможного повышения катаболизма коллагена в различные возрастные периоды и при развитии дистрофически-деструктивных изменений костной и хрящевой тканей. Установленное фазовое течение остеопороза показывает необходимость проведения профилактических мероприятий в среднем возрасте для женщин и в пожилом возрасте для мужчин, а также осуществления биохимических исследований перед началом лечения для установления фазы обмена коллагена и в соответствии с этим выбора наиболее рационального лечебного комплекса.
Внедрение результатов исследования в практику. Данные биохимического исследования- крови и мочи пациентов различных возрастных групп с остеопорозом и остеохондрозом используются для проведения дифференциальной диагностики и контроля за эффективностью лечения в отделении клинической физиологии и патологии опорно-двигательного аппарата НИИ геронтологии МЗ Украины. Предложенные биохимические тесты определения уровня обмена коллагена при развитии остеопороза использованы при изучении влияния сильного электрического поля и высокой температуры окружающей среды на состояние опорно-двигательного аппарата рабочих КрАЗа и эффективности применения биологически-активного продукта питания "Космол" в данных условиях.
Апробация работы. Основные положения работы доложены на конференциях молодых ученых (Киев, 1983; 1987; 1988); областной конференции "Стресс и патология опорно-двигательного аппарата" (Харьков,1989); научной конференции института геронтологии (Ки-ев.1990); 4 съезде ортопедов-травматологов (Одесса,1990); научно-практической конференции по проблемам профилактики и лечения остеохондроза (Черкассы, 1991).
На защиту выносятся следующие положения. :
развитие деструктивных процессов в костной ткани тел поз-еонков и хрящевой ткани позвоночных дисков сопровождается количественным изменением содержания коллагена и гликоконьюгатов ;
старение костной и хрящевой тканей человека сопровождается снижением биосинтеза и увеличением катаболизма коллагена;
показателем уровня биосинтеза коллагена является пептид-нопЕЯзашшй гидрсксипрслин;
- содержание белковосвяэанного пздроксипролина в сыворот
ке крови отражает интенсивность катаболизма коллагена;
- изменение обмена коллагена как предпосылка развития
> *
остеопороза носит фазовый характер;
нарушение обмена коллагена у мужнин и женшин происходит в различные возрастные периоды;
при развитии остеохондроза происходит повышенная деструкция белково-полисахаридных комплексов;
_ перед началом лечения при остеопорозе следует определить фазу обмена коллагена;
- применение биологически активного продукта питания
"Космол" в составе лечебного комплекса оказывает стимулирующее
влияние на -биосинтез коллагена и ингибирует его интенсивную
деструкцию при развитии остеопороза.
Обьеем и структура диссертации. Диссертация изложена на 155 страницах машинописного текста и состоит из введения, шести глав', заключения, выводов и списка литературы, содержащего 62 работы отечественных и 163 работы иностранных авторов. Работа иллюстрирована 22 таблицами.