Alin4kDoDo
Леди
Актуальность
Остеопороз является проблемой, которая может появиться у женщин в постменопаузальном периоде. Казалось бы, что может быть страшного в снижении минеральной плотности кости (МПК)? Однако, как мы знаем, такие изменения могут иметь неприятные последствия, представляющие собой уменьшение социальной активности женщин, повышенный травматизм и даже угрозу жизни. Согласно данным статьи, в 2011 году более 1,7 миллиона людей были госпитализированы с переломами, ассоциированными с повышенной хрупкостью костей, что привело к 70 млрд. прямых затрат на лечение. Тут же авторы показывают следующие цифры из статистики США: женщины с остеопорозом старше 50 лет имеют повышенный риск развития переломов в последующее десятилетие по сравнению с женщинами с нормальной МПК (3,4% против 6,8%). Если посмотреть на украинскую статистику по остеопорозу, то опубликованы данные, что в нашей стране 13,4% женщин и 2,9% мужчин имеют данную патологию (Поворознюк В.В. и соавт). Другие источники говорят о прогрессировании роста остеопороза в Украине у 20-39% женского населения и 9-23% у мужчин (в зависимости от региона проживания). Риск патологических переломов при этом достигает 10% . Данные International Osteoporosis Fundation свидетельствуют о том, что 7 миллионов женщин Украины (около 28% от общего количества женщин), имеют остеопороз или остеопению. Все мы слышали, что болезни гораздо проще и дешевле предупреждать, чем лечить. Остеопороз у женщин постменопаузального возраста как нельзя лучше иллюстрирует эту истину, поскольку это серьезное заболевание можно ослабить или даже предотвратить правильными физическими нагрузками. При чём начинать их необходимо как можно раньше. Например, в оригинальной статье приводятся данные об отдалении начала остеопороза на 13 лет в случае увеличения костной массы на 10% в период её максимального роста, что в свою очередь возможно осуществить при правильном питании и соответствующем режиме физических нагрузок. В дальнейшем их эффективность снижается, но даже в возрасте 60 лет и старше правильно подобранный комплекс упражнений позволит уменьшить вероятность развития патологического перелома. В Украине группой ученых (Тищенко И.В. и др.) было проведено довольно интересное исследование по информированности женщин о проблеме остеопороза и способам борьбы с ним. У всех 95 респондентов были выявлены основные факторы риска развития остеопороза в виде возраста старше 65 лет, курения, наличия ранней менопаузы, сопутствующей патологии и т.д. Большинство украинских женщин из данной когорты (более 50%) считали необходимым увеличить физическую активность за счет регулярных упражнений, а так же следить за диетой с акцентом на употреблении кальцийсодержащих продуктов.Материал и методы
В данной статье авторы собрали, по их мнению, наиболее яркие примеры доказанного влияния упражнений на состояние костной ткани женщин в разных возрастных группах, обсудили оптимальные сроки начала специфических нагрузок и их длительность и т.д. Также были рассмотрены вопросы реакции кости на механические воздействия и диагностические критерии изучения ответа костной ткани на осевую нагрузку.Сама по себе кость является естественным композитным материалом, который, согласно данным статьи, состоит из 75% солей кальция, 23% коллагена І типа и 2% основного вещества (все цифры даны в пересчёте на сухой вес). Кость, как нам известно, имеет ещё и специфически расположенные трабекулы, которые подобно аркам в инженерных конструкциях позволяют достичь максимальной прочности при минимальной массе. Вышеуказанные факты позволяют костной ткани выдерживать значительные нагрузки. Однако, всему есть своя граница, и при воздействии силы, которая превосходит предел прочности кости, последняя ломается. Очевидно, что точно измерить предел прочности конкретной кости на живом человеке невозможно, но его можно высчитать исходя из размера, толщины, структуры кости и её объёмной минеральной плотности (ОМП) - volumetric bone mineral density (vBMD), которая выражается в гр/см3. С возрастом у человека происходит истончение кортикального слоя и падение ОМП кости, что в свою очередь является причиной снижения её прочности. Для измерения минеральной плотности кости используется рентгеновская абсорбциометрия – dual energy X-ray absorptiometry (DXA). Этот метод позволяет оценить количество минеральной составляющей костной ткани, которая подвергалась исследованию. Поскольку вычисление происходит на двухмерной рентгенограмме, то единицей измерения служит гр/см2. Из полученной цифры рассчитывают МПК. В дальнейшем эти данные используются для вычисления Т-критерия и построения шкалы со стандартными отклонениями в популяции в зависимости от возраста и пола. На такой шкале за ноль принимают значение МПК, соответствующее цифрам, полученным при изучении молодых, здоровых людей. Напомним, что Т-критерий это разница между цифрами МПК у конкретного человека и средними значениями МПК в популяции, учитывая пол и возраст. Согласно информации из статьи, Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) определяет остеопороз как значение Т-критерия – 2,5 и ниже. В сочетании с данными анамнеза Т-критерий может являться предиктором возможного перелома. Несмотря на большой опыт применения, DXA имеет серьёзные ограничение своих возможностей, что связано с её двухмерностью. В связи с этим, на основании компьютерной томографии (КТ) был разработан метод трёхмерного измерения МПК. Он позволят вычислить большее число параметров для оценки состояния кости, но при этом имеет увеличенную лучевую нагрузку и меньшую доступность по сравнению с DXA (рис. 1). Кроме этого, трёхмерный подсчёт МПК позволяет изучать структурные изменения костной ткани, что важно при оценке ответа на применённое лечение.
Результаты и их обсуждение
Поскольку костная ткань является живой, она имеет определённую приспосабливаемость и может изменяться в зависимости от уровня нагрузки на неё (так называемая, функциональная адаптация). Авторы в своей работе выделяют следующие основные признаки прочности кости: значение МПК, площадь наибольшего поперечного сечения и момент инерции. Согласно исследованиям, все эти показатели имеют более высокие значения у людей, занимающихся спортом (гимнастикой). Схожая разница отмечается у теннисистов при сравнении «игровой» и «неигровой» рук. Во время физической нагрузки в кости возникают механические колебания, характеристики которых зависят от силы воздействия, которая в свою очередь может осуществлять как извне (сила тяжести, инерция) так и изнутри (сокращение собственной мускулатуры). Остеоциты улавливают эти изменения и запускают ответ, состоящий из стимуляции остеокластов (для резорбции костной ткани) и остеобластов (для усиления процесса костеобразования). Работа этих групп клеток идёт параллельно и постоянно регулируется в зависимости от нагрузки на кость. Поскольку у непрочных костей при сопоставимых нагрузках возникают намного большие физиологические двигательные деформации, чем у прочных, то и ответная перестройка костной ткани имеет более выраженный характер. Учитывая всё вышесказанное, необходимо понимать, что изменения кости при физических упражнениях носят комплексный характер и зависят не только от состояния костной ткани, но и от особенностей нагрузок: кость будет больше ремоделироваться в тех местах, которые подвержены максимальной нагрузке. В нормальном состоянии ремоделирование кости происходит при согласованном участии остеобластов и остеокластов. Остеокласты ответственны за резорбцию костной ткани, которая регулируется паратгормоном, но, согласно мнению авторов, до конца неизвестно, что заставляет остеокласты резорбировать костную ткань в каком-либо месте больше, чем в другом. Также непонятно, каким образом эти клетки регулируют объём резорбции. Существуют сведения, что воздействия на костную ткань (нагрузки, небольшие повреждения, электромагнитные поля) влияют на места активности остеокластов. Остеобласты, по большому счёту, «работают» в тех же местах, что и их антагонисты. Авторы в своей работе акцентируют наше внимание на том, что скорость образования кости составляет 1 мкм/день, в то время как резорбция осуществляется со скоростью 40 мкм/день. Таким образом, даже относительно небольшой дисбаланс в степени активации остеокластов и остеобластов, приведёт к значительной потере костной массы, что происходит, например, в постменопаузальном периоде, когда сниженный уровень эстрогена не оказывает должного тормозящего действия на остеокласты, в результате чего развивается системный диффузный остеопороз. Кроме физической нагрузки и уровня гормонов на степень адаптивного ответа костной ткани влияет и концентрация витамина Д в крови.Как было отмечено ранее, костная ткань постоянно проходит процесс ремоделирования, который зависит от возраста, пола, типа физической активности и её продолжительности. Авторы говорят, что основным фактором всё же является возрастной период, в котором началась постоянная физическая нагрузка: препубертатный, ранний пубертатный, подростковый, молодой, зрелый. Согласно данным статьи, у девушек к 16-летнему возрасту формируется 80-90% костной массы, причём около 50% её образовывается в первые четыре года после появления менархе. Максимальная костная масса достигается приблизительно к 18 годам, после чего в течение 30 лет не отмечается каких-либо существенных изменений. Костная ткань ребёнка очень чувствительна к нагрузкам, и в результате правильно подобранных физических упражнений кости хорошо растут и набирают массу. В дальнейшем этот эффект закрепляется и сохраняется на длительный период. По мнению авторов статьи, самыми выгодными в этом плане упражнениями являются те, которые обеспечивают во время выполнения большие по амплитуде деформации костей в короткий временной промежуток. В качестве примера можно привести исследование, в котором отмечался прирост костной массы на 1-6% у девочек-подростков после шести месяцев прыжковых упражнений. Особенностью увеличения костной массы и прочности костей в таком возрасте является сохранение этих результатов на протяжении многих лет после окончания нагрузок. Необходимо отметить, что и без физических упражнений в подростковом и юношеском возрасте происходит рост костной массы, однако он значительно ниже по сравнению с тренирующимися ровесниками. В зрелом возрасте влияние упражнений уже не оказывает такого выраженного и продолжительного воздействия на прочность и форму костей. У людей старше 60 лет никакие упражнения не помогают увеличить костную массу, но могут препятствовать её снижению. В постменопаузальном периоде женщины в среднем теряют около 0,5 % костной массы в год, поэтому дозированная физическая нагрузка является важной составляющей профилактики развития постменопаузального остеопороза. Также обращает на себя внимание пременопаузальный период, в котором, согласно информации из статьи, благодаря силовым упражнениям удаётся увеличить прочность костей от 0,5% до 2,5%, создав таким образом задел для возможной потери костной массы после наступления менопаузы.
Международный фонд остеопороза ((МФО) International Osteoporosis Fundation) рекомендует для профилактики развития хрупкости костей целый ряд упражнений, которые на английском языке именуются «weight-bearing exercises» (WBE). В свободном переводе эту фразу можно трактовать как «упражнения с собственным весом». Под эти термином в англоязычной медицинской литературе, посвящённой остеопорозу, понимают такую нагрузку, при которой занимающийся преодолевает силу гравитации, оставаясь при этом в вертикальном положении. WBE разделяют на «high impact exercises» (с высоким уровнем нагрузки), куда входят прыжки со скакалкой, бег, интенсивная аэробика, большой теннис, танцы и «lower impact exercises» (с низким уровнем нагрузки), включающие в себя ходьбу, йогу, небыстрое катание на велосипеде, использование эллиптических и (или) ступенчатых тренажёров. Для удобства в дальнейшем мы будем именовать первую группу WBEH, а вторую WBEL. Согласно данным предлагаемого нами обзора, самыми эффективными упражнениями для людей с остеопорозом является группа WBEH, которые оказывают положительный эффект на состояние костей в любом возрасте. При проведении небольших исследований было обнаружено, что такие нагрузки достоверно повышают МПК позвонков и бедренной кости у женщин в постменопаузальном периоде. Положительное влияние на прочность костей также оказывают в подростковом и зрелом возрасте упражнения на сопротивление (работа с небольшими весами и спортивными резинками в положении «стоя»). WBEL, обычно рекомендуемые для людей старшего возраста, не оказывают необходимого воздействия на костную ткань. Йога незначительно влияет на МПК только в позвоночнике, катание – на кости нижних конечностей, а плавание имеет иногда и отрицательный эффект, вызывая снижение МПК. Все вышеперечисленные варианты авторы рекомендуют перемежать с силовой нагрузкой, получая при этом сочетанный эффект от разных групп упражнений. В статье обращают наше внимание на то, что нагрузка при выполнении WBEH хоть и обладает наилучшим влиянием на кость, но может отрицательно влиять на состояние суставов. Исходя из этого, для людей с доказанным остеоартрозом (ОА), рекомендуется использовать более щадящий вариант упражнений. Такой подход авторы статьи связывают с тем, что нагрузки на здоровый суставной хрящ приводят к его утолщение и оздоровлению, в то время как аналогичное воздействие на поражённый хрящ приводит к истончению и деградации последнего.
Бег может улучшить состояние сердечно-сосудистой системы и мышечную силу, но зачастую он сочетается с высоким риском развития травм суставов. Вместе с тем, при проведении метаанализа 17 исследований, в которых участвовали более 100000 человек, было обнаружено, что только у 3,5% бегунов-любителей отмечался ОА, в то время как у людей, ведущих сидячий образ жизни, эта цифра достигала 10,2%. Обращает на себя внимание то, что наибольший процент развития ОА был в группе профессиональных бегунов – 13,3%. Эти цифры указывают на необходимость соблюдать рациональный подход при использовании бега и трезво рассчитывать свои возможности. В противном случае ожидаемый эффект оздоровления может смениться ухудшением здоровья. По мнению авторов, аналогичная ситуация сопровождает и тех людей, которые решают взять бег на вооружение в качестве инструмента улучшения состояния своей сердечно-сосудистой системы. Как бы то ни было, перед тем, как начать любую физическую деятельность в пожилом возрасте, необходимо провести обстоятельную консультацию с врачом.
Одной из основных проблем, с которой сталкиваются учёные при исследовании нагрузок на кость является сложность получения точных данных, показывающих степень влияния на костную ткань определённых физических упражнений. Если речь идёт о работе с животными, то забор биоматериала представляется возможным. Во время проведения исследований на людях такой вариант исключается, поэтому был предложены несколько альтернатив. Так, в 1975 году учёные устанавливали в проекции костей тензометрические датчики, с помощью которых производилась регистрация изменений в кости при различных типах нагрузок. Небольшое отступление от редакции. Тензометрический датчик – специальное устройство, позволяющее переводить вычисление степени деформации конструкции, к которой прилагается определённая сила, и представлять её в виде исчисляемых значений (цифр). Самый распространённый датчик такого типа бытового назначения – весы. Как можно догадаться, этот метод имеет два значительных ограничения. Во-первых, измерение возможно только в местах с незначительной толщиной мягких тканей. Во-вторых, из-за относительной громоздкости приспособлений установка их на длительный срок крайне затруднительна. В дальнейшем была разработана специальная техника, позволяющая измерять деформацию большеберцовой кости при нагрузках, используя специальные шурупы, которые вкручивались в периостальный слой. По точному измерению степени смещения головок шурупов можно было получать точные данные о нагрузках на кость. Такая техника точна, но, как верно отмечается в статье, в клинических исследованиях неприменима. В своей работе авторы решили прибегнуть к комбинации методов: применение датчиков, измеряющих силу и подсчёт согласно модели конечных элементов (МКЭ). МКЭ – специальный метод в прикладной физике, позволяющий с помощью решения интегральных и дифференциальных уравнений изучать механику деформируемого твёрдого тела. Таким образом удаётся рассчитать степень деформации кости в зависимости от прикладываемых к ней нагрузок. Авторы с помощью волонтёров изучали деформации костей верхних конечностей, возникающие при упоре ладонью. При этом необходимо было достигнуть определённой силы давления. Кроме измерения приложенной силы, с помощью МКЭ, основанной на КТ, вычисляли деформацию лучевой, полулунной и ладьевидных костей. В результате своего исследования авторы обнаружили, что у женщин предменопаузального возраста имеющих нормальную МПК, при одинаковых нагрузках возникают разнообразные деформации, которые, соответственно, по-разному влияют на перестройку кости. По нашему мнению, такие результаты показали высокий уровень индивидуальности в организме человека, которая в данном случае зависит от анатомических особенностей верхних конечностей исследуемого. Учитывая вышеизложенное, авторы статьи выражают надежду, что в будущем специалисты, занимающиеся этими вопросами, смогут разработать методики измерения нагрузок на кость, позволяющие с максимальной возможностью учесть все обнаруженные анатомические нюансы.
Определение ответа на краткосрочное лечение остеопороза может помочь не только скорректировать дальнейшую терапию, но оптимизировать необходимые физические нагрузки. Для объективной оценки авторы рекомендую применять несколько маркеров, которые определяются в моче и сыворотке крови. Несмотря на большое количество разнообразных анализов, определяющих различные маркеры, Международный фонд остеопороза (МФО) предлагает использовать всего два: определение уровня пропептида и С-концевого телопептида коллагена ІІ типа в сыворотке крови, которые служат хорошим инструментом для контроля процесса костной резорбции и костеобразования. Кроме вышеуказанный показателей, авторы обращают наше внимание на склеростин, изменение уровня которого изучалось в качестве ответа на механическую нагрузку на кость. Являясь эндогенным ингибитором Wnt/β сигнального пути, склеростин подавляет образование костной ткани за счёт снижения активности остеобластов и усиления активности остеокластов. Согласно информации из статьи, во время исследований на животных была выявлена связь между механической нагрузкой и уровнем склеростина в крови. Таким образом, авторы считают, что при изучении влияния упражнений на костную ткань измерение уровня склеростина может стать одним из объективных критериев эффективности выбранных физических нагрузок.
Поскольку в основе лечения остеопороза лежит изменение ремоделирования кости, направленное на усиление деятельности остеобластов и уменьшение функциональной активности остеокластов, возникло предположение, что, сопровождая фармакологическую терапию физической нагрузкой можно улучшить эффективность проводимого лечения. Авторы приводят результаты семи рандомизированных исследований, в которых проводили сравнение двух групп пациентов. Первую лечили с применением гормональной терапии (эстрогенсодержащие препараты) и антирезорбтивной терапии (алендронат или ризедронат) в сочетании с физической нагрузкой, а вторую только с помощью медикаментов. В результате обнаружили, что первая группа пациентов по сравнению со второй показала достоверно больший рост МПК в поясничных позвонках. При этом отмечалось отсутствие таких результатов в дистальной части бедренной кости, что связали со спецификой комплекса физических упражнений.
Выводы
Физическая активность является одной из важнейших составляющих здоровой кости. Основываясь на проведённых исследованиях, авторы приводят ряд рекомендаций, которые помогут правильно сформировать необходимые физические нагрузки:- В препубертатном и подростковом периоде рекомендовано выполнять упражнения с высоким уровнем нагрузки на кость. Такая практика не только позволит максимально улучшить рост костной массы, но и может предупредить развитие переломов в будущем.
- Среди упражнений с высокой нагрузкой на кость наиболее эффективными, по мнению автора, являются прыжки и подскоки в комбинации с упражнениями на сопротивление.
- Длительность каждого занятия – около получаса. Согласно полученным данным, при занятиях менее 30 минут происходят изменения только в шейке бедренной кости. Если необходимо улучшить МПК в позвоночнике, то длительность каждого занятия должна составлять более 30 минут. Кратность – от 2 до 4 раз в неделю в зависимости от группы риска, в которой находится занимающийся человек. При этом необходимо помнить про регулярность таких нагрузок. Также, согласно данным исследований, представленным в статье, длительность занятий должна составлять не менее 16 лет.
- Для женщин старшей возрастной группы рекомендовано применение упражнений из группы WBEL. Отмечается, что ходьба может в положительном ключе влиять только на МПК в шейке бедренной кости, да и то не всегда. Несмотря на это, передвижения пешком актуальны с позиции улучшения равновесия, что уменьшает вероятность падения и, как следствие, вероятность перелома.
Рисунок 1. Методы измерения прочности кости и риска развития переломов. (А) Рентгеновская абсорбциометрия - dual energy X-ray absorptiometry (DXA) предплечья с измерением МПК. (В) 3D-изображение КТ-скана дистальной части лучевой кости с (С) коронарной проекцией, на которой красной пунктирной линией отмечен уровень поперечного среза, с последующим формированием КТ-изображение (D). (E) 3D-изображение КТ высокого разрешения дистальной трети лучевой кости (F).
