Early diagnosis of violation of mineral metabolism, as a way of primary and secondary prevention of fractures Arctic army groupings

Full Text

Введение. История России неотделима от исто- рии освоения арктического пространства и северных территорий. Россия уже несколько столетий является ведущим арктическим государством мира. Актуаль- ность исследуемой темы определяется тем, что Рос- сийская Федерация (РФ) является самой большой в мире по территории приполярной, арктической страной. Основной целью политики государства в данном регионе являются расширение ресурсной базы Арктической зоны РФ, поддержание необхо- димого боевого потенциала группировок войск Во- оруженных сил в регионе, сохранение и обеспечение защиты природной среды Арктики. Это подчеркнуто в «Основах государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2020 года и даль- нейшую перспективу», утвержденных Президентом РФ Дмитрием Медведевым 18 сентября 2008 г. № Пр-1969 [9]. В Постановлении Правительства РФ от 21 апреля 2014 г. № 366 «Об утверждении государ- ственной программы РФ «Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации на период до 2020 года» [5] главная стратегическая цель принадлежит Мурманской области. Важной составляющей обеспечения национальных интересов России в условиях Крайнего Севера является развитие видов медицинской помощи, направленных на сохранение и укрепление здоровья военнослужащих, устране- ние вредного влияния факторов среды обитания, предупреждение возникновения и распространения заболеваний, раннее выявление их причин и условий развития, а также формирование и реализация про- грамм здорового образа жизни. Как известно, около 70% России занимают Се- верные территории, включающие в себя районы Крайнего Севера и приравненные к нему местности [11]. Известно, что в условиях Крайнего Севера, по-прежнему одной из самых актуальных остается проблема нарушения минерального обмена костной ткани. К факторам, вызывающим данные изменения, относятся: низкая температура среды, специфическая для этих широт фотопериодичность, высокая иони- зация воздуха и резкие непериодические колебания напряжения геомагнитного и статического электриче- ского поля, перепады атмосферного давления, низкая парциальная плотность кислорода в воздухе. Небла- гоприятное воздействие на организм перечисленных ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 4 (64) - 2018 45 Клинические исследования факторов приводит к развитию сдвигов основных физиологических процессов, формированию «поляр- ного» метаболического типа обмена [3, 6-8]. Помимо неблагоприятного влияния природно-климатических условий на здоровье военнослужащих, проходящих службу в условиях Крайнего Севера, отрицательное влияние могут дополнять модифицированные факто- ры, такие как курение, гиподинамия, недостаточное потребление кальция, злоупотребление алкоголем. Известно, что усиление жирового обмена в условиях Севера повышает потребность организма в витамине D3, что усугубляется недостаточностью инсоляции в зимний период времени. Дефицит витамина D3 приво- дит к нарушению минерального обмена костной ткани, который приводит к развитию ряда элементозов. У на- селения РФ, проживающих в экстремальных условиях Севера, особенно часто встречаются дефициты ряда эссенциальных микроэлементов [1, 2, 4], приводя к снижению минерализации кости у подростков [12] и ускорению обмена костной ткани у взрослых [14]. Со временем это может способствовать развитию остеопоротических переломов [13]. В 2013 г. вступило в силу новое постановление правительства РФ № 565 «Об утверждении Положения о военно-врачебной экспертизе» [10]. Однако в до- кументе, включающем в себя расписание болезней в соответствии со статьями, отсутствуют прямые данные по освидетельствованию пациентов с нали- чием остеопороза (ОП). В настоящий момент освиде- тельствование военнослужащих, проходящих службу по контракту, с нарушением минерального обмена костной ткани проводится по статье 13 пункт «в» [10], несмотря на то, что в статье отсутствует упоминание о нарушении обмена костной ткани, в частности ОП. В статье 81 [10] военнослужащие, проходящие службу по контракту, при переломах позвоночника, костей туловища, верхних и нижних конечностей признаются негодными к прохождению военной службы только при нестабильных переломах тел двух и более позвонков с клиновидной деформацией II-III степени, при ос- ложненных переломах длинных костей, в остальных же случаях признаются годными к военной службе с незначительными ограничениями. Однако врачами- хирургами, ортопедами не верифицируется причин- ная связь с ОП, в результате чего военнослужащие продолжают проходить службу без адекватной про- филактики остеопоротических переломов. Цель исследования. Оценить нарушения мине- рального обмена костной ткани у военнослужащих, проходящих службу в условиях Севера, выявить взаимосвязь минеральной плотности костной ткани с биоэлементным статусом в пробах волос. Материалы и методы. В 2014 г. сотрудниками кафедры факультетской терапии Военно-медицин- ской академии им. С.М. Кирова по плану Главного военно-медицинского управления Министерства Обороны (МО) РФ с целью оценки нарушений ми- нерального обмена костной ткани обследовано 69 военнослужащих мужчин. В 1-ю группу вошли 29 во- еннослужащих, проходящих службу в условиях Севера (г. Североморск). Для оценки снижения минеральной плотности костной ткани в условиях Севера исполь- зовался метод двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (DEXA). Измерение проводилось с помощью денситометра «Osteometer DTX 200». Для выявления особенностей биоэлементного статуса у военнослужащих, проходящих службу в условиях Се- вера, проведен количественный анализ содержания эссенциальных и токсических элементов в пробах волос. Определение биоэлементного статуса прово- дили с помощью масс-спектрометрии с индуктивно- связанной плазмой на приборе «MS X-Series II». У всех обследуемых определяли содержание 29 биоэлемен- тов (натрия (Na), магния (Mg), фосфора (P), алюминия (Al), кальция (Ca), ванадия (V), хрома (Cr), марганца (Mn), кобальта (Co), никеля (Ni), меди (Cu), цинка (Zn), мышьяка (As), рубидия (Rb), стронция (Sr), серебра (Ag), кадмия (Cd), свинца (Pb), ртути (Hg), селена (Se), йода (I), бора (B), берилия (Be), калия (K), талия (Tl), бария (Ba), лития (Li), цезия (Cs), железа (Fe)). В качестве контрольной группы было обследовано 40 военнослужащих, проходящих службу в условиях Северо-Запада, составивших 2-ю группу. Распреде- ление обследуемых по возрасту, росту, массе тела и курению представлено в таблице 1. Измерение витамина 25(ОН)D3 в сыворотке крови проводилось с помощью хемилюминесцентного анализа на приборе «Immulite 2000». Дефицит витамина D3 определялся как концентрация 25(ОН)D3 менее 50 нмоль/л, недо- статочность - концентрация 25(ОН)D3 51-75 нмоль/л, адекватные уровни - более 75 нмоль/л. Результаты и их обсуждение. При исследова- нии минеральной плотности костной ткани (МПКТ) методом DEXA, среднее значение Z-критерия для военнослужащих, проходящих службу в условиях Се- вера, составило 0±1,8 SD. Изменения костной массы, соответствующие Z-критерию ≤ -2 SD, регистрирова- лись у 9 (31,03%), нормальные показатели выявлены у 20 (68,97%) человек. В то же время у военнослужа- щих, проходящих службу в условиях Северо-Запада среднее значение Z-критерия составило 1,1±1,1 SD. Нормальные показатели Z-критерия регистрирова- лись у 37 (92,5%), Z-критерий ≤ -2 SD у 3 (7,5%) во- Таблица 1 Характеристика исследуемых, включенных в исследование, M±m 46 4 (64) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Клинические исследования еннослужащих. Распределение обследованных лиц по группам в зависимости от МПКТ в дистальном отделе предплечья представлены на рисунке 1. При исследовании сыворотки крови среднее значение витамина D3 у военнослужащих, проходя- щих службу в условиях Севера, составило 27±10,93 нмоль/л. Дефицит витамина D3 наблюдался у 28 (96,5%) человек, недостаточность у 1 (3,4%) человека. В то время как у военнослужащих, проходящих службу в Северо-Западном регионе, дефицит витамина D3 выявлен у 30 (75%), а недостаточность у 10 (25%) чело- век, среднее значение составило 46,5±10,78 нмоль/л. Результаты анализа уровня содержания витамина D3 представлены на рисунке 2. Биоэлементный анализ волос выявил отклонения от референтного интервала у 100% военнослужащих, проходивших службу в условиях Севера. Статисти- ческие показатели содержания эссенциальных эле- ментов в пробах волос обсследуемых представлены в таблице 2. Таким образом, по результатам оценки содержа- ния эссенциальных элементов у военнослужащих, проходящих службу в условиях Севера, регистриро- валось снижение уровня кобальта у 25 (86%) человек, селена у 34 (85%), магния у 16 (55,1%), ванадия у 16 (55,1%) (p<0,05), достоверное повышение бария на- блюдалось у 27 (93,1%), бора у 29 (100%), мышьяка у 15 (51,7%). Несмотря на то, что уровень кальция находился в пределах референтного интервала, нами наблюдалось достоверное снижение содержания кальция у военнослужащих, проходящих службу в условиях Севера. Рис. 1. МПКТ в дистальном отделе предплечья Рис. 2. Содержание витамина D в сыворотке крови ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 4 (64) - 2018 47 Клинические исследования Таблица 2 Содержание эссенциальных элементов в пробах волос обследуемого контингента, Ме (q25-q75), мг/кг Элемент Группа Референтный интервал Элемент 1-я 2-я Референтный интервал Li 0,0 (0,0-0,0) 0,007 (0,0-0,012) 0,00-0,25 B 1,15** (1,03-1,53) 1,96** (1,69-2,74) 0,005-0,5 Na 317,1 (294,2-409,9) 392,6 (304,8-506,8) 38-800 Mg 23,8* (19,5-41,4) 60,63 (35,11-80,2) 25-140 P 100,5 (89,2-109,7) 100 (90,7-115,9) 50-200 K 172,9 (143,8-291,7) 172,4 (135,2-237,6) 30-460 Ca 483,8 (455,0-592,9) 689,4 (599,3-833,7) 300-1700 V 0,01 (0,00-0,11) 0,24 (0,18-0,38) 0,005-0,5 Cr 1,13 (0,69-1,54) 0,46 (0,36-0,66) 0,15-2 Mn 0,69 (0,30-0,82) 0,21 (0,15-0,32) 0,1-1 Fe 23,7 (16,2-31,5) 24,34 (18,49-30,55) 10-50 Co 0,004* (0,000-0,011) 0,007* (0,004-0,013) 0,05-0,5 Cu 7,35 (5,92-10) 6,28 (5,23-8,24) 5,7-15 Zn 98,89 (80,93-135,6) 115,5 (86,75-144,1) 75-230 As 0,10** (0,06-0,16) 0,007 (0,000-0,08) 0,001-0,1 Se 0,007* (0,000-0,13) 0,22* (0,12-0,4) 0,5-2,2 Cd 0,04 (0,02-0,08) 0,024 (0,009-0,078) 0,01-0,25 I 0,05* (0,03-0,07) 0,08* (0,05-0,1) 0,1-4,2 Ba 8,59** (6,62-9,93) 0,62 (0,54-0,75) 0,2-5 Примечание: * - значения медиан находится ниже референтного интервала; ** - выше референтного интервала. Статистические показатели содержания токсиче- ских элементов в пробах волос обсследуемых пред- ставлены в таблице 3. Результаты проб волос у военнослужащих, про- ходящих службу в условиях Севера, показали повы- шенное содержание уровня цезия в пробах волос у 26 (89,6%) военнослужащих. Данный элемент наблюдал- ся у 13 (32,5%) военнослужащих, проходящих службу в условиях Северо-Западного региона (p<0,05). Для выявления взаимосвязи элементного статуса и МПКТ обследуемые были разделены также на 2 группы в зависимости от МПКТ: 1-я группа - воен- нослужащие, проходящие службу в условиях Севера, Z-критерий ≤ -2,0 SD (9 человек), 2-я группа - воен- нослужащие, проходящие службу в условиях Северо- Запада, Z-критерий ≥ -2,0 SD (37 человека). Наиболее значимые результаты содержания эссенциальных и токсических элементов в пробе волос у данных во- еннослужащих представлены в таблицах 4 и 5. В обеих группах, у 100% обследуемых в пробах волос регистрировалось снижение уровня кобальта, селена и йода ниже границ референтного интервала, при этом по результатам анализа уровня содержания селена и йода достоверных межгрупповых различий не выявлено. У 9 (100%) военнослужащих, проходящих службу в условиях Северо-Запада, со снижением Таблица 3 Содержание токсических элементов в пробах волос обследуемого контингента, Ме (q25-q75), мг/кг Элемент Группа Референтный интервал Элемент 1-я 2-я Референтный интервал Hg 0,14 (0,1-0,16) 0,12 (0,06-0,2) 0,01-2 Tl 0,0 (0,0-0,0) 0,0 (0,0-0,0) 0,0-0,02 Pb 1,07 (1,01-1,33) 0,12 (0,06-0,22) 0,1-5 Be 0,0 (0,0-0,0) 0,001 (0,0-0,001) 0,0-0,01 Al 8,09 (4,82-11,89) 8,16 (5,53-11,88) 6,0-30 Ni 0,96 (0,78-1,29) 0,49 (0,34-0,72) 0,1-2 Rb 0,05 (0,04-0,07) 0,009 (0,001-0,048) 0,001-1,5 Sr 0,82 (0,49-1,42) 0,54 (0,39-0,66) 0,3-5 Ag 0,02 (0,01-0,05) 0,01 (0,007-0,053) 0,001-0,3 Cs 0,006* (0,004-0,007) 0,0 (0,0-0,001) 0,0-0,0 Примечание: * - значения медиан находится выше референтного интервала. 48 4 (64) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Клинические исследования Содержание эссенциальных элементов в пробах волос в зависимости от МПКТ, мг/кг Таблица 4 Элемент Z-критерий ≤ -2 SD (1-я группа) Z-критерий ≥ -2 SD (2-я группа) Референтный интервал p Li 0,0 (0,0-0,0) 0,0 (0,0-0,01) 0,0-0,25 p>0,05 B 1,53** (1,42-1,63) 1,98** (1,69-2,86) 0,005-0,5 p<0,05 Mg 29,11 (19,56-37,45) 65,94 (36,8-81,46) 25,0-140,0 p<0,05 P 105,1 (97,3-106,1) 97,9 (90,7-117,3) 50,0-200,0 p>0,05 Ca 477,2 (446,7-554,0) 692,3 (648,6-832,2) 300,0-1700,0 p<0,05 V 0,08 (0,01-0,11) 0,26 (0,23-0,39) 0,005-0,5 p<0,05 Cr 1,13 (1,06-1,54) 0,45 (0,32-0,62) 0,15-2 p<0,05 Mn 0,32 (0,17-0,74) 0,205 (0,148-0,293) 0,1-1 p<0,05 Fe 30,5 (15,2-47,24) 23,78 (17,24-27,91) 10-50 p>0,05 Co 0,01* (0,0-0,3) 0,006* (0,003-0,013) 0,05-0,5 p<0,05 Cu 9,31 (7,5-9,5) 6,24 (5,23-7,95) 5,7-15 p<0,05 Zn 122,1 (95,0-125,1) 101,1 (86,3-142,1) 75-230 p>0,05 As 0,16 (0,04-0,17) 0,007 (0,0-0,049) 0,001-0,1 p>0,05 Se 0,13* (0,0-0,31) 0,22* (0,12-0,4) 0,5-2,2 p>0,05 Cd 0,07 (0,03-0,13) 0,021 (0,009-0,067) 0,01-0,25 p>0,05 I 0,07* (0,03-0,16) 0,08* (0,05-0,09) 0,1-4,2 p>0,05 Ba 6,58** (6,52-6,65) 0,62 (0,54-0,71) 0,2-5 p<0,05 Примечание: * - значения медиан находится ниже референтного интервала; ** - выше референтного интервала. МПКТ Z-критерий ≤ -2,0 SD уровень бария находился выше границ референтного интервала и достоверно (p<0,05) отличался от группы с нормальными показа- телями МПКТ. В группе со снижением МПКТ также вы- явлено достоверное (p<0,05) снижение бора, магния, кальция, ванадия (p<0,05) и достоверное повышение хрома, марганца и меди. В результате количественного исследования токсических элементов в пробах волос в группе со снижением МПКТ Z-критерий ≤ -2,0 SD обнаружено достоверное (p<0,05) повышение ртути, рубидия, стронция и цезия. Для выявления основных показателей, влияю- щих на состояние костной ткани у военнослужащих, проходящих службу в условиях Севера, был про- веден корреляционный анализ (табл. 6) с помощью непараметрических методов статистики наиболее значимых корреляционных взаимоотношений по- казателей МПКТ с клиническими и лабораторными показателями. Выявленная корреляционная связь Z-критерия с уровнем витамина D3, показателями ИМТ и динамо- метрией отражает закономерный процесс снижения минеральной плотности костной ткани в условиях пониженной инсоляции и ограниченной физической активности у всех категорий обследуемых. Наличие данной взаимосвязи может определить точку воздей- ствия и один из путей контроля эффективности прово- димой профилактики остеопоротических переломов. В целом нарушения минерального обмена костной ткани являются основной причиной возникновения остеопоротических переломов позвоночника, шейки бедренной кости и дистального отдела предплечья, которые определяют тяжесть этого заболевания, при- Содержание токсических элементов в пробах волос в зависимости от МПКТ, мг/кг Таблица 5 Элемент Z-критерий ≤ -2 SD Z-критерий ≥ -2 SD Референтный интервал p Hg 0,28 (0,111-0,388) 0,12 (0,06-0,17) 0,01-2 p<0,05 Tl 0,0 (0,0-0,0) 0,0 (0,0-0,0) 0,0-0,02 p>0,05 Pb 1,01 (0,13-1,02) 0,12 (0,05-0,2) 0,1-5,0 p>0,05 Be 0,0 (0,0-0,0) 0,000 (0,000-0,001) 0,0-0,01 p>0,05 Al 11,23 (4,54-11,71) 7,48 (5,47-10,53) 6,0-30,0 p>0,05 Ni 0,87 (0,77-1,21) 0,46 (0,34-0,66) 0,1-2 p>0,05 Rb 0,057 (0,04-0,23) 0,008 (0,001-0,018) 0,001-1,5 p<0,05 Sr 0,81 (0,33-1,65) 0,53 (0,38-0,64) 0,3-5 p<0,05 Ag 0,04* (0,01-0,05) 0,012 (0,007-0,05) 0,001-0,3 p>0,05 Cs 0,005 (0,0-0,005) 0,0 (0,000-0,001) 0,0-0,0 p<0,05 Примечание: * - значения медиан находится ниже референтного интервала, ** - выше референтного интервала. ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 4 (64) - 2018 49 Клинические исследования Таблица 6 Корреляционные взаимосвязи между клиническими и лабораторными показателями Группа 1-я группа 2-я группа Показатель r p r p DEXA & динамометрия 0,694890 0,000029 0,525700 0,000495 DEXA & D3 0,946335 0,000001 0,720511 0,000001 DEXA & ИМТ 0,613296 0,000404 0,497343 0,001095 водящего к инвалидизации и смертности пациентов. На протяжении многих лет большинство исследований оте- чественных и зарубежных авторов были направлены на изучение проблемы остеопороза и остеопоротических переломов как патологии, характерной для женщин в постменопаузе и мужчин пожилого возраста. Это объяс- няет, почему данной проблеме уделялось недостаточное внимание среди мужчин пола молодого возраста. Выявленное методом DEXA снижение МПКТ (Z-критерий ≤ -2,0 SD) у военнослужащих и граж- данских лиц, проживавших в условиях Севера, до- стоверно (p<0,05) отличается от данных, полученных при проведении денситометрического исследования у военнослужащих, проходящих службу в условиях Северо-Западного региона. Таким образом, выяв- ленные нарушения элементного статуса у военнослу- жащих, проходящих службу в условиях Севера, носят многокомпонентный характер. На фоне повышенного содержания эссенциальных элементов в ряде случа- ев выявлено повышенное содержание токсических элементов. Практически все вышеперечисленные элементы как напрямую, так и опосредованно уча- ствуют в метаболизме костной ткани, в связи с чем выявленные нарушения биоэлементного статуса тре- буют коррекции минерального обмена костной ткани. Представленные данные убеждают в необхо- димости продолжения клинических исследований особенностей нарушения минерального обмена костной ткани у военнослужащих, проходящих службу в условиях Севера. Выявленное наличие признаков снижения МПКТ на фоне дисбаланса биоэлементного состава и проб во- лос у военнослужащих, проходящих службу в условиях Севера у молодых мужчин (возраст 38±4,55 лет), на- ходится в достоверной положительной корреляции со снижением уровня витамина D3, ИМТ и показателями мышечной силы. Полученные результаты указывают на необходимость обеспечения сбалансированного уровня микроэлементов с целью профилактики нару- шения минерального обмена и потери костной массы. Метод DEXA, позволяющий диагностировать сни- жение МПКТ на ранних этапах, не получил массового распространения в РФ. Недостаток рентгеновских костных денситометров и их сконцентрированность в крупных городах, приводит к запоздалой диагностике, и как следствие, отсутствию адекватной профилакти- ки остеопоротических переломов. Выводы 1. У 31% военнослужащих, проходящих службу в условиях Севера, выявлено снижение минеральной плотности костной ткани, что достоверно (p<0,05) отличается от минеральной плотности костной ткани военнослужащих, проходящих службу в условиях Се- веро-Западного региона. 2. Уровень витамина D3 у военнослужащих, прохо- дящих службу в условиях Севера, достоверно (p<0,05) ниже значений витамина D3 военнослужащих, проходящих службу в условиях Северо-Западного региона. 3. Определено пониженное содержание комплекса эссенциальных и повышение токсических элементов в пробах волос у военнослужащих, проходящих службу в условиях Севера. 4. При сниженной минеральной плотности кост- ной ткани у военнослужащих, проходящих службу в условиях Севера, выявлено достоверное значимое снижение бора, магния, кальция, кобальта и ванадия и повышение бария, хрома, марганца и меди, по срав- нению с военнослужащими, проходящими службу в условиях Северо-Западного региона группой контро- ля (p<0,05), что является патогенетическим фактором нарушения минерального обмена костной ткани. Предложения 1. При наличии факта совершившегося перелома позвоночника и шейки бедренной кости, а также при наличии данных за низкоэнергетический перелом всем военнослужащим необходимо проводить денси- тометрическое обследование и определение уровня витамина D3. 2. Оснащение медицинской службы ВС РФ, костными денситометрами, позволит своевременно и эффективно проводить диагностику нарушений минерального обмена костной ткани, а диспансерно- динамическое наблюдение врача позволит своевре- менно проводить мониторинг МПКТ и адекватную антиостеопоротическую терапию. 3. Военнослужащим, проходящим службу в усло- виях Севера, с целью профилактики снижения ми- неральной плотности костной ткани целесообразно проводить медикаментозную коррекцию дефицита витамина D3. 4. Необходимо внести дополнение к пункту «в» статьи 13 Постановления Правительства РФ от 04.07.2013 № 565 «Об утверждении Положения о воен- но-врачебной экспертизе» - нарушения минерального обмена костной ткани.

About the authors

V V Tyrenko

Email: vmeda-nio@mil.ru

D S Aganov

Email: vmeda-nio@mil.ru

M M Toporkov

Email: vmeda-nio@mil.ru

E N Tsygan

Email: vmeda-nio@mil.ru

S G Bologov

Email: vmeda-nio@mil.ru

References

Supplementary files