ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ ДОБАВКИ «ОСТЕИН» У ДЕТЕЙ С ПЕРЕЛОМАМИ ДЛИННЫХ КОСТЕЙ
А.Ф. Левицкий, Д.В. Головатюк, А.Н. Великий, Л.В. Гоменюк Национальный медицинский университет им. А.А. Богомольца, г. Киев Украинская детская специализированная больница «ОХМАТДЕТ», г. Киев Медицинская лаборатория «ДИЛА», г. Киев Резюме. Представлены результаты комплексной оценки эффективности применения биологически активной добавки «Остеин» у 43 детей с переломами костей голени. Пациентам контрольной группы и группы наблюдения проводилось общеклиническое и рентгенологическое обследование, ультразвуковая денситометрия, определялся уровень костноспецифической фосфатазы, остеокальцина и карбокситерминального телопептида коллагена 1 типа сыворотки крови, пиридинолина и дезоксипиридинолина в моче. У детей группы наблюдения отмечалось сокращение времени консолидации перелома и повышение минеральной плотности костной ткани. Выявлено повышение уровня костно!специфической щелочной фосфатазы как маркера остеогенеза. Изменение уровня других маркеров нельзя связать исключительно с приемом биологически активной добавки «Остеин». Резюме. Надані результати комплексної оцінки ефективності застосування біологічно активної добавки «Остеїн» у 43 дітей з переломами кісток гомілки. Пацієнтам контрольної групи та групи спостереження проводилось загальноклінічне та рентгенологічне обстеження, ультразвукова денситометрія, визначався рівень кістковоспецифічної фосфатази, остеокальцину та карбоксітермінального телопептиду колагену 1 типу у сироватці крові, рівень пірідиноліну та дезоксіпірідиноліну у сечі. У дітей групи спостереження визначено скорочення часу консолідації перелому та підвищення мінеральної щільності кісткової тканини. Виявлено підвищення рівня кістковоспецифічної лужної фосфатази як маркера остеогенезу. Зміни рівня інших маркерів не можна пов'язати виключно із застосуванням біологічно активної добавки «Остеїн».
Вступление
При лечении переломов врач-травматолог рано или поздно сталкивается с необходимостью стимуляции репаративного остеогенеза. Особенно остро эта проблема возникает в процессе лечения переломов длинных трубчатых костей, вследствие более длительных сроков иммобилизации и возможности развития постиммобилизационного остеопороза.
Первый пик количества переломов отмечается в возрасте 5–15 лет и обусловлен, по мнению большинства специалистов, значительной двигательной активностью и высокоэнергетическим механизмом травмы (спорт, транспортная травма) [5]. Данный период характеризуется наибольшим увеличением уровня костной массы, который у детей Украины отмечается в возрасте 14 лет и достигает своего пикового значения в 23–24 года у женщин и 25–26 лет — у мужчин. Замедление процесса репаративной регенерации является одним из проявлений остеопенического синдрома [3]. По результатам исследования ИТО АМНУ, распространенность остеопенического синдрома среди школьников составляет 32% [7]. Столь высокий показатель связан в немалой степени с дефицитом кальция в рационе [4].
В настоящее время выбор препаратов для коррекции остеопенического синдрома у детей ограничен. Из него исключены гормональная терапия, дающая сравнительно быстрый прирост уровня костной массы у взрослых, бисфофонаты, препараты фтора. Как результат, в арсенале детских ортопедов оказался сравнительно небольшой выбор препаратов кальция, преимущественно в комбинации с другими микроэлементами и витаминами. Одним из таких препаратов является биологически активная добавка «Остеин», включающая фосфат кальция и аскорбиновую кислоту. Способ получения препарата обеспечивает наиболее полное его растворение в желудочно-кишечном тракте с образованием ионов кальция и фосфат-ионов.
Минеральная компонента кости представлена кристаллами гидроксиапатита и аморфного фосфата кальция, соотношения между которыми изменяется в зависимости от возраста и условий питания. В раннем возрасте преобладает аморфная фаза, в зрелом — кристаллический гидроксиаппатит. В метаболических процессах костной ткани активность участия минеральной составляющей зависит от скорости ее резорбции. Согласно законам растворимости и химии поверхностных явлений, аморфный фосфат кальция наиболее растворим и в первую очередь принимает участие в процессах минерального обмена, затем растворяются малые кристаллы апатита, средние же размеры оставшихся кристаллов интегрально возрастают. Поэтому именно аморфные фосфаты минеральной компоненты кости у детей принимает активное участие в обменных процессах. Исходя из этого, применение именно фосфатов кальция для коррекции кальцийдефицитных состояний представляется вполне логичным.
Костная ткань является особым видом соединительной ткани. Особые клетки костной ткани — остеобласты - обладают мощным механизмом белкового синтеза и развитым эндоплазматическим ретикулумом, функция которых состоит в синтезе коллагена, гликозаминогликанов, протеогликанов и ферментов, которые быстро переносятся в межклеточное пространство и формируют перицеллюлярный органический матрикс костной ткани.
Функционально активные гидроксильные и карбоксильные группы коллагена и протеогликанов органического матрикса служат первичными центрами кристаллизации и обеспечивают процесс отложения минеральных составляющих (преимущественно гидроксиаппатита) [9].
Поскольку коллаген составляет до 95% органического матрикса, эффективность его синтеза и формирования трехмерных коллагеновых структур определяет эффективность протекания двух основных фаз остеогенеза — формирования основы органического перицеллюлярного матрикса и его минерализации [8].
Биосинтез полипептидных цепей коллагена в остеобластах сопровождается их ковалентной модификацией — гидроксилированием остатков пролина и лизина с образованием гидроксипролина и гидроксилизина. Известно, что только гидроксилированные цепи формируют правильно ориентированную трехцепочечную спираль тропоколлагена — структурной единицы коллагенового волокна [6].
Реакция гидроксилирования осуществляется специфическими ферментами — пролин- и лизингидроксилазой. Субстратами коферментов являются соответствую щая аминокислота, кислород и альфа-кетоглутарат, кофакторами — аскорбиновая кислота (витамин С) и ионы двухвалентного железа. При недостаточности витамина С в организме тормозятся процессы гидроксилирования тропоколлагена. В структуре коллагена не образуются поперечные сшивки, нарушается формирование третичной структуры коллагеновой сети перицеллюлярного матрикса. Кроме того, снижение количества гидроксильных групп в белке ограничивает связывание фосфат-ионов, в связи с чем значительно замедляется процесс минерализации костной ткани [8]. Сказанное подчеркивает необходимость дополнительного поступления в организм витамина С в периоде репаративного остеогенеза, индуцированного переломами длинных трубчатых костей.
Материал и методы исследований
В отделении ортопедии УДСБ «ОХМАТДЕТ» в течение 6 месяцев под наблюдением находились 43 ребенка в возрасте от 8 до 15 лет с переломами костей голени, которые лечились консервативно. Эти пациенты вошли в состав опытной и контрольной групп. Пациенты опытной группы получали БАД «Остеин» в течение 3 месяцев.
Детям в возрасте 10 лет препарат назначался по 1 капсуле 1 раз в день, от 10 до 14 лет — по одной капсуле 2 раза в день, старше 14 лет — по 1 капсуле 3 раза в день. Пациенты контрольной группы не получали каких-либо препаратов кальция дополнительно. Дети обеих групп не имели каких-либо метаболических нарушений и были соматически здоровы. На момент начала исследования все пациенты находились в циркулярных гипсовых повязках до верхней трети бедра.
Для оценки структурно-функционального состояния костной ткани пациентам опытной и контрольной групп проводилась ультразвуковая денситометрия обеих пяточных костей. Исследование проводилось 3 раза — до начала приема биологически активной добавки «Остеин», через 1 месяц и после 3 месяцев приема. Для проведения денситометрии использовался ультразвуковой денситометр Achiles+Solo. Определялись скорость распространения ультразвука через пяточную кость (СРУ, м/с), широкополосное ослабление ультразвука (ШОУ, дБ/Мгц) и интегральный индекс жесткости (ИЖ). Также всем пациентам проводилось рентгенографическое исследование.
Производилась оценка маркеров костного метаболизма. С использованием иммуноферментного метода определялись такие маркеры формирования костнойткани, как остеокальцин, костноспецифическая щелочная фосфатаза сыворотки и карбокситерминальный телопептид коллагена первого типа, а также маркеры резорбции — пиридинолин и дезоксипиридинолин мочи. Контроль уровня указанных костных маркеров проводился через 6 и через 12 недель терапии.
Костноспецифическая щелочная фосфатаза. - Костная изоформа фермента продуцируется остеобластами и составляет 35–40% от общей щелочной фосфатазы в зависимости от метаболической активности клеток. Максимальная концентрация в сыворотке наблюдается в период активного роста в грудном и подростковом возрасте, что связано с воздействием половых гормонов на рецепторы остеобластов. Точный механизм действия этого изофермента до сих пор неясен, однако известно, что его физиологическая роль связана с кальцификацией остеоида. Этот костный изофермент катализирует гидролиз органических фосфоэфиров на мембране остеобласта, что повышает локальную концентрацию фосфатов, необходимых для процессов минерализации [5]. Активность фермента возрастает в сыворотке крови в период активного роста костной ткани, а также при следующих патологических состояниях, для которых характерно повышение активности остеобластов, — рахит любой этиологии, болезнь Педжета, гиперпаратиреоз, остеогенная саркома.
Остеокальцин (Gla-белок) — неколлагеновый белок, синтезируемый остеобластами, одонтобластами и хондроцитами, участвующий в регуляции костного обмена; он является высоко специфичным маркером остеобластической активности [6]. Остеокальцин является витамин-К-зависимым протеином, обладающим высоким аффинитетом к гидроксиаппатиту [2].
Повышение количества остеокальцина свидетельствует о высоком уровне костного метаболизма, что наблюдается при гипертиреозе и акромегалии. Снижение уровня остеокальцина отмечается при угнетении процессов костеобразования, что наблюдается при таких заболева_ ниях, как гипогонадизм или гиперкортицизм [6].
Карбокситерминальный телопептид коллагена первого типа является продуктом деградации коллагенапервого типа, составляющего более 90% органического костного матрикса. В настоящее время существуют две категории определения С-концевых телопетидов двух видов. Это два различных домена С-концевой области á1 цепи молекулы коллагена первого типа, которые играют различную роль в процессах костного метаболизма. Так, концентрация сывороточного и уринального СТХ значительно изменяется при назначении антирезорбтивной терапии. Сывороточный ICTP не является чувствительным маркером физиологических процессов костного обмена, но может служить маркером процессов костной деградации при патологических процессах (метастазы в кость, ревматоидные заболевания). В данном исследовании определялся именно уровень СТХ.
Пиридинолин (десмозин) и дезоксипиридинолин (изодесмозин) — это маркеры костной резорбции, которые пришли на смену используемому ранее неспецифическому гидроксипролину и пролину. Пиридинолин и дезоксипиридинолин являются гетероциклическими соединениями — продуктами конденсации четырех модифицированных остатков лизина, которые образуют перекрестные связи, стабилизирующие фибриллярную структуру молекулы коллагена [1]. Дезоксипиридинолин (DPYD) является более чувствительным маркером костной резорбции, поскольку содержится преимущественно в костном коллагене, тогда как пиридинолин (PYD) содержится в соединительной ткани различной локализации [2]. Уровень этих показателей в сыворотке и моче значительно повышается при процессах, связанных с активацией костной резорбции. Значительным преимуществом этих маркеров является возможность их определения в моче, так как они не подвержены метаболизму в печени и выводятся с мочой в неизмененном виде.
Результаты исследований и их обсуждение
В опытной группе не отмечалось побочных эффектов при приеме «Остеина» в течение всего периода наблюдения. Рентгенологически отмечалась более ранняя консолидация переломов в опытной группе за счет периостального и эндостального окостенения. Средняя продолжительность иммобилизации гонитной гипсовой повязкой составила в основной группе 76±7 дней, в контрольной — 93±10 дней. Полное восстановление функций поврежденной конечности в опытной группе наступило через 100±14 дней, в контрольной — через 120±10 дней. Отечный и болевой синдромы у пациентов, принимавших «Остеин», купировался на 7–8 сутки после перелома, у пациентов контрольной группы — на 14–16 сутки.
При денситометрии обеих пяточных костей достоверных различий между значениями индексов плотности костной массы в группах не отмечалось.
По данным денситометрии, у всех пациентов обеих групп структурно-функциональное состояние костной ткани к моменту начала исследования было в пределах до -0,81±0,5 SD по сравнению с нормативными показателями соответствующей половой и возрастной группы.
У 16 из 23 детей опытной группы наблюдалась тенденция к увеличению плотности костной ткани: за 3 месяца приема препарата интегральный показатель плотности костной ткани (stiffness) у них увеличился на 0,2 SD по сравнению с половозрастной нормой (М0=-0,77±0,09 SD, M3 мес.=-0,57±0,12; р>0,05). У 7 человек опытной группы не было отмечено положительной либо отрицательной динамики показателей структурно-функционального состояния костной ткани (табл.1).
В контрольной группе повышение значения индексов костной массы через 3 месяца было отмечено лишь у одного больного (М0=-1,12 SD, M3 мес.=-0,89 SD). У 9 детей наблюдалось снижение денситометрических показателей через 3 месяца иммобилизации кости в пределах 0,35 SD по сравнению с нормативными значениями соответствующей половой и возрастной группы (табл.2). Во избежание влияния циркадных ритмов на концентрацию маркеров костного метаболизма у всех детей забор крови и мочи с целью их определения проводился с 8:00 до 8:30.
В обеих группах показатели костной резорбции (PYD, DPYD, СТХ) через 3 месяца после травмы возрастали. Однако достоверных различий в их концентрации при сравнении между детьми одной половозрастной группы, получавшими и не получавшими «Остеин», выявлено не было. Из полученных данных следует, что абсолютные значения показателей резорбции имеют тенденцию к увеличению в более старших возрастных группах.
Наиболее выраженная динамика среди определявшихся маркеров резорбции была выявлена для пиридинолина и дезоксипиридинолина, что связано с активной костной резорбцией в рамках процесса посттравматического ремоделирования, которая имеет место через 3 месяца после травмы. Динамика СТХ при сравнении показателя между группами детей не была столь выразительной. Для изучения динамики СТХ необходимо провести его измерение через 6, 9 и 12 месяцев. Можно предположить, что изменение его уровня происходит позднее.
При анализе данных, полученных в ходе исследования, установлено, что прирост изменения уровня PYD, DP YD и СТХ в обеих группах детей максимален в 9 лет и минимален в 14 лет, промежуточные значения прироста получены у тринадцатилетних детей.
При сравнении маркеров костного формирования в обеих группах детей оказалось, что наиболее показательна динамика такого маркера, как костноспецифическая щелочная фосфатаза (табл.3,4). Абсолютные значения активности фермента достоверно возрастали у тринадцатилетних детей по сравнению с девятилетними в обеих группах. Также установлено, что прирост уровня костноспецифической щелочной фосфатазы был достоверно выше в опытной группе. Процессы костного новообразования связаны с синтезом остеоида и наличием достаточного количества кальция и фосфатов для закладки гидроксиапатита и минерализации остеоида. Для этого процесса необходима секретируемая остеобластами костная щелочная фосфатаза. По_видимому, активность ее повышается после травмы в связи с развитием патологического процесса асептического воспаления и увеличения концентрации ионов кальция и фосфора.
Прирост активности костноспецифической щелочной фосфатазы также максимален у девятилетних и минимален у пятнадцатилетних. Эти данные коррелируют с приростом маркеров резорбции и подтверждают факт большей интенсивности процессов ремоделирования у детей младшей возрастной группы. Клинически это соответствует более быстрому заживлению переломов у младших детей.
Динамика изменения уровня остеокальцина не коррелировала с динамикой других маркеров. Исходя из полученных данных, можно предположить, что положительный его прирост также наступает раньше у младших детей, у детей же старших возрастных групп положительная динамика наступает позже, через трехмесячный период.
Выводы
1. Установлено, что при приеме биологически активной добавки «Остеин» отмечалось уменьшение сроков консолидации переломов и улучшение клинико-рентгенологической симптоматики.
2. Наиболее показательным биохимическим маркером формирования костной ткани при сравнении двух групп является костноспецифическая щелочная фосфатаза. Уровни маркеров резорбции также увеличились (в наибольшей степени пиридинолина и дезоксипиридинолина), однако этот феномен нельзя однозначно объяснить приемом препарата, его можно объяснить процессами физиологического ремоделирования костной ткани в период репаративного остеогенеза как последствия травмы, так и гормональными изменениями пубертатного периода.
3. Результаты исследования показывают, что наибольшая интенсивность процессов ремоделирования костной ткани наблюдается у детей младшего возраста — 8–9 лет.
4. Биологически активная добавка «Остеин» способствовала повышению минеральной плотности костной ткани, однако наблюдавшаяся положительная динамика изменения индексов минеральной плотности костной ткани не была достоверной. В связи с этим показано повторное исследование через полгода и год после приема препарата.
5. Для более детального изучения роли биологически активной добавки «Остеин» в лечении переломов необходимо продолжить исследование на больших по количеству и более однородных по половому и возрастному составу детей группах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ленинжер А. Основы биохимии: В 3 т. — М.: Мир, 1985. — 367с. 2. Остеопороз: эпидемиология, клиника, диагностика, профилактика и лечение: Монография / АМНУ; Под ред. Н.А. Коржа, В.В. Поворознюка, Н.В. Дедух, И.А. Зупанца. — Х.: 3олотые страницы, 2002. — 648с. 3. Поворознюк В.В., Виленский А.Б., Григорьева Н.В. Остеопенический синдром у детей и подростков: факторы риска, диагностика, профилактика: Метод. пос. — К., 2001. — 28с. 4. Поворознюк В.В., Виленський А.Б., Григорьєва Н.В. Фізичний розвиток, стан фактичного харчування та структурно функціональний стан кісткової тканини у дітей та підлітків України // Проблеми остеології. — 2002. — Т.5, №1. — С.3–13. 5. Ригз Б.Л., Мелтон Л.Д. Остеопороз. Этиология, диагностика, лечение: Пер. с англ. — М.$СПб.: ЗАО «Из$во Бином», «Невский диалект», 2000. — 560с. 6. Рожинская Л.Я. Системный остеопороз: Практ. рук$во. — изд. 2-е,перераб. и доп. — М.: Издатель Макеев, 2000. — 196с. 7. Рой І.В., Зінченко В.В., Гайко О.Г. Структурно-функціональний стан кісткової тканини у дітей шкільного віку // Проблеми остеології. — 2003. — Т.6, №4. — С.82. 8. Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и функция белков. — М.: ВШ, 1996. — 335с. 9. Тарасенко Л.М., Непорада К.С., Григоренко В.К. Функциональная биохимия. — Полтава, 2000. — 216с.
Ключевые слова: дети, перелом, биологически активная добавка «Остеин», маркеры остеогененза и резорбции Ключові слова: діти, перелом, біологічно активні добавки, біологічно активна добавка «Остеїн», маркери остеогенезу та резорбції Key words: children, fracture, biologically active additive «Ostein», marker of osteogenesis and resorption.
