Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Глава 6. РОЛЬ ПОЛОВЫХ ГОРМОНОВ В РЕПАРАТИВНОМ КОСТЕОБРАЗОВАНИИ ПРИ ЧРЕСКОСТНОМ ОСТЕОСИНТЕЗЕ

В травматологии и ортопедии роль половых гормонов особенно важна, так как от их концентрации в значительной мере зависит формирование костного регенерата и, следовательно, время сращения перелома, уравнивания длины укороченной конечности и замещения дефекта костной ткани [30]. При стрессе, вызванном самым сильным повреждающим скелет фактором – механическом, нарушаются в организме различные физиологические функции. Среди них – менструальный цикл (МЦ), в фолликуле образуется основное количество женских половых гормонов. Переломы у молодых спортсменок нередко истолковывают как нарушение техники, а на самом деле они обусловлены низким содержанием минералов вследствие недостатка эстрогенов. У мужчин страдает функциональное состояние клеток Лейдига и продукция тестостерона уменьшается на 30 %. Нарушение функций органов и систем при воздействии стрессовых факторов приводит к формированию адаптивных физиологических изменений, направленных на восстановление гомеостаза, синтеза органического матрикса и его минерализацию. Эти изменения должны привлечь внимание клиницистов к тому, что в условиях функционально измененного МЦ и функций других органов репаративная регенерация в любом случае будет протекать слабее, чем хотелось бы [26].

Травма является стрессовым фактором, который вызывает в течение 7-30 дней даже у практически здорового человека нарушение функционального состояния многих органов и систем [25]. Происходят серьезные нарушения различных видов обмена, особенно водно-солевого. Электролитный обмен, являющийся одним из важнейших в организме, находится под контролем сложной системы нейро-эндокринной регуляции. Его показатели в основном зависят от гормонов, принимающих непосредственное участие в адаптогенных реакциях организма [14,15]. В их осуществлении при стрессе принимают участие практически все эндокринные системы – гипоталамо-гипофизарная система, щитовидная и паращитовидные железы, надпочечники, в том числе корковый слой, продуцирующий глюко- и минералокортикоиды, а также мозговой слой, секретирующий катехоламины [10]. Железы внутренней секреции играют большую роль в патогенезе нарушений параметров ионного равновесия.

Наблюдая разные варианты дисменореи, по концентрации половых гормонов можно судить, на каком уровне регулирующей системы произошел сдвиг. Изучение механизма гормональных изменений позволяет избежать перехода функциональных изменений в патологические, вызывающие отклонения не только в гормональном статусе, но и в МПК костно-суставной системы, а также существенно дополнить знания о возможном применении половых гормонов и физических упражнений в лечении больных остеопорозом. Такие исследования имеют большое социально-экономическое значение, так как от остеопороза страдают 80 % пожилых женщин [27].

Материал и методы

Под наблюдением находились 170 женщин и 120 мужчин в возрасте 18-35 лет с травмами, укорочением нижних и верхних конечностей, которые уравнивали в длине со здоровыми по методу Г.А. Илизарова. Полученные данные сравнивали с результатами у 170 женщин и 120 мужчин аналогичного возраста.

У всех больных МПК скелета измеряли на костном денситометре фирмы «GE/Lunar Соrp.» (США). В сыворотке крови с помощью наборов фирмы «Immunotech» (Франция) определяли концентрацию эстрадиола или тестостерона. Подсчет активности и определение концентрации гормонов производили на гамма-счетчике фирмы «Tracor Europa» (Голландия).

Результаты исследований

1. Минеральная плотность костей скелета после травм длинных костей

Через 2 месяца после травмы при нормальной и сниженной концентрации половых гормонов суммарное количество минеральных веществ (СМВ) в скелете было на 4 % меньше, чем в норме, а при нарушенном цикле – 19 % (табл. 6.1). В поясничных позвонках уменьшение составило соответственно на 5 и 10 %. В шейках бедренных костей – 9 и 14 %. В пространстве Варда – 4 и 20 %. В большом вертеле – 14 и 25 %. В диафизе бедренной кости – 6 и 10 %. Во всей проксимальной трети ее – 8 и 14 % (табл. 6.2).

Таблица 6.1

Рост, масса тела, суммарное количество минералов в скелете, минеральная плотность (МПК) у женщин через 2 месяца после травмы при нормальной и сниженной концентрации половых гормонов(M ± SD)

Состояние МЦ

n

Рост, см

Масса тела, кг

Всего минералов, кг

Площадь скелета, м2

МПК всего скелета, г/см2

Процент убыли МПК

Контроль (возраст
21-25 лет)

13

164,6 ± 2,0

59,4 ± 3,08

2,618 ± 0,133

2,23 ± 0,07

1,174 ± 0,038

-

Через 2 месяца после травмы при нормальном цикле

40

161,3 ± 2,1

66,8 ± 4,41

2,515 ± 0,125

2,21 ± 0,10

1,138 ± 0,033

-4

Через 2 месяца после травмы при нарушенном цикле

46

159,6 ± 1,7

61,9 ± 3,78

2,132* ± 0,094

2,10 ± 0,15

1,015 ± 0,052

-19

Таблица 6.2

Суммарное количество минералов во всем проксимальном отделе бедренной кости, его минеральная плотность (МПК) у женщин через 2 месяца после травмы при нормальной и сниженной концентрации половых гормонов(М ± SD)

Состояние цикла

Проксимальный отдел
бедренной кости слева

Проксимальный отдел
бедренной кости справа

Процент убыли МПК

Минералы, г

Площадь, см2

МПК, г/см2

Минералы, г

Площадь, см2

МПК, г/см2

Контроль (возраст 21-25 лет)

33,327 ± 0,704

30,49 ± 0,74

1,093 ± 0,043

33,338 ± 0,766

30,53 ± 0,74

1,092 ± 0,031

-

Через 2 месяца после травмы при нормальном цикле

30,684* ± 0,562

30,55 ± 0,63

1,004 ± 0,028

30,671* ± 0,419

30,51 ± 0,85

1,005 ± 0,029

-8

Через 2 месяца после травмы при нарушенном цикле

28,657* ± 0,365

30,52 ± 0,57

0,939 ± 0,038

28,669* ± 0,226

30,59 ± 0,58

0,937 ± 0,043

-14

2. Минеральная плотность костей скелета при уравнивании длины укороченной конечности

Оперативное вмешательство для уравнивания длины конечностей также стресс-фактор для организма, так как сопровождается раздражением нервных окончаний, повреждением тканевых элементов, изменениями функционального состояния внутренних органов. Снижается концентрация гормонов [9].

СМВ при нормальном содержании половых гормонов было уменьшено во всем скелете на 22 %, при нарушенном – 31 % (табл. 6.3), в позвоночнике соответственно 9 и 19 %. В шейках бедренных костей – на 4 и 12 %. В пространстве Варда – на 13 и 31 %. В большом вертеле – на 7 и 13 %. В диафизе проксимальной трети бедренной кости – 4 % и 9 %. Во всей проксимальной трети бедренной кости 6 и 17 % (табл. 6.4).

Мы провели также сопоставление МПК и концентрации гормонов. Корреляционный анализ данных показал прямую зависимость между уровнем концентрации половых гормонов и интенсивностью регенерации кости как в месте травмы, так и в уравниваемом сегменте и, следовательно, сроком лечения больных. Приводим два клинических примера, подчеркивающих взаимосвязь между концентрацией гормонов и репаративным костеобразованием.

Больная П., 38 лет. Правая нижняя конечность укорочена на 5 см за счет бедра и голени. Аппарат Илизарова наложен одновременно на бедро и голень. Удлинение бедра продолжалась 1 месяц, голени – 2 месяца. В течение двух месяцев удлинения менструации не было, поэтому концентрация эстрадиола оказалась сниженной в 3 раза. В течение пяти последующих месяцев фиксации менструации были нерегулярными, укороченными.

МПК в регенерате на бедре через один месяц фиксации – 0,312 г/см2,через 2,5 месяца – 0,400 г/см2, через 5 месяцев – 0,488 г/см2.
На голени эти цифры составили соответственно: 0,254; 0,377 и 0,410 г/см2. Все указанные величины в три раза меньше, чем при формировании регенерата в условиях нормальной концентрации эстрадиола. В последующие три месяца менструации стали регулярными, нормализовалась концентрация гормона и существенно возросла плотность минералов: на бедре стала равной 1,068 г/см2, на голени – 1,072 г/см2, то есть составляла 63 % от значений в норме.

Таблица 6.3

Рост, масса тела, суммарное количество минералов в скелете, минеральная плотность (МПК) его у женщин через 3 месяца уравнивания длины укороченной конечности при нормальной и сниженной концентрации половых гормонов (M ± SD)

Состояние МЦ

n

Рост, см

Масса тела, кг

Всего минералов, кг

Площадь скелета, м2

МПК скелета, г/см2

Процент убыли минералов

Контроль (возраст 18 лет)

40

165,1 ± 4,0

56,2 ± 2,5

2,376 ± 0,104

2,12 ± 0,10

1,118 ± 0,047

-

Через 3 месяца при нормальном цикле

40

156,3 ± 2,0

62,1 ± 4,3

1,845* ± 0,094

1,97 ± 0,11

0,937 ± 0,028

-22

Через 3 месяца при нарушенном цикле

44

156,6 ± 2,0

61,9 ± 3,8

1,639* ± 0,084

1,94 ± 0,12

0,844 ± 0,275

-31

Таблица 6.4

Суммарное количество минералов во всем проксимальном отделе бедренной кости, его минеральная плотность (МПК) у женщин через 3 месяца дистракции при нормальной и сниженной концентрации половых гормонов (М ± SD)

Состояние МЦ

Проксимальный отдел бедра слева

Проксимальный отдел бедра справа

Процент убыли минералов

Минералы, г

Площадь, см2

МПК, г/см2

Минералы, г

Площадь, см2

МПК, г/см2

Контроль (возраст 18 лет)

30,375 ± 0,258

29,1 ± 0,71

1,045 ± 0,077

30,273 ± 0,147

29,1 ± 0,56

1,042 ± 0,044

-

Через 3 месяца при нормальном цикле

28,553* ± 0,556

28,8 ± 0,63

0,910 ± 0,038

28,536* ± 0,765

32,1 ± 0,79

0,889 ± 0,037

-6

Через 3 месяца при нарушенном цикле

25,213* ± 0,704

29,2 ± 0,48

0,863 ± 0,023

25,198* ± 0,737

28,4 ± 0,62

0,785 ± 0,042

-17

Больной П., 30 лет. Врожденное укорочение руки на 22 см. Концентрация тестостерона до операции 3,24 нг/мл. Произведено одновременное удлинение плеча и предплечья. На 10-й день удлинения концентрация гормона уменьшилась в 2 раза. На 60-й день удлинения уровень гормона был еще ниже – 1,35 нг/мл. МПК в регенератах в этот день – 0,404 г/см2. Через 1,5 месяца окончательного формирования регенерата уровень тестостерона упал до 0,89 нг/мл
(в 4,7 раза). Вместо характерного для этого периода увеличения МПК, произошло дальнейшее уменьшение МПК еще в два раза
(до 0,182 г/см2). У больного, таким образом, была замедленная минерализация регенератов. Минерализация завершилась 6 месяцев после уравнивания длины конечности.

Обсуждение результатов

Приведенные данные показывают, что между концентрацией половых гормонов и активностью костеобразования существует четко выраженная взаимосвязь. Поэтому в условиях дистракционного остеосинтеза необходимо следить за содержанием половых гормонов, так как длительное время сниженная концентрация половых гормонов замедляла репаративный процесс.

В наших наблюдениях прослежена четкая взаимосвязь между концентрацией эстрогенов и МПК в костях скелета. Наиболее четко она проявлялась в трабекулярной ткани (позвоночник, большой вертел), где активно протекают обменные процессы. В процессе остеосинтеза снижалась не только МПК, но и уменьшался синтез белка, и увеличивалось выведение азота из организма. Ослаблялось воздействие эстрогенов на белковую матрицу кости, ослаблялся обмен веществ и функциональное состояние остеогенных клеток костного мозга. На это указывают наши предыдущие исследования [25].

Немаловажной причиной развития деминерализации при травме и уравнивании длины укороченной конечности является функциональная иммобилизация. В результате уменьшения двигательной активности ослаблялось прямое влияние на кость, изменялся диаметр кровеносных сосудов и скорость тока крови в них, нарушалась проницаемость сосудов. За счет развития отека тканей из циркуляции выключалась часть плазмы (3-4,7 % от массы тела или более 30 % объема циркулирующей крови). Была тенденция к артериальной гипертензии и дистрофии миокарда. Изменения в центральной гемодинамике приводят к тому, что внутренние органы хуже снабжаются кислородом, наблюдаются отклонения в слизистом и подслизистом слоях кишечника. Уменьшалась масса мышц в конечности и отмечалась атрофия жировой ткани. Травмированная мышечная ткань через несколько часов после восстановления кровотока теряет 75 % миоглобина и фосфора, 70 % креатинина, 66 % калия. Токсины травмированных тканей усиливали спазм сосудов и ишемию коркового вещества почки, приводили к дистрофическим изменениям эпителия извитых канальцев, крайне чувствительных к длительной гипоксии [11, 12].

При продолжительной иммобилизации в плазме уменьшалась концентрация соматотропина, кальцитонина, глюкагона, катехоламинов, тиреостимулирующего гормона и паратирина. Иммобилизационный фактор усиливал гиперкальциемию, которая подавляла секрецию паратгормона. Это приводило к снижению витамина D и вторичному уменьшению кишечной абсорбции кальция [10].

Изучение концентрации половых гормонов применительно к чрескостному остеосинтезу необходимо потому, что циклические изменения в системе нейрогуморальной регуляции функции яичников и гормонально зависимых от них органах сопровождались колебаниями функционального состояния нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой и других систем организма, от которых зависит, в частности, синтез коллагена и активность других слагаемых репаративного процесса [26]. Снижалось образование половых гормонов, активность остеобластов, уменьшалось количество минеральных веществ в кости [27]. МЦ нередко нарушался и менструации отсутствовали в течение 1,5-2 месяцев иногда больше.

В течение длительного времени сниженная концентрация половых гормонов приводила к деминерализации скелета. Наиболее четко она проявлялась в трабекулярной ткани (позвоночник, пространство Варда, большой вертел), где активно протекают обменные процессы. Изменялась не только МПК, но и уменьшался синтез белка, увеличивалось выведение азота из организма [29].

Следует подчеркнуть, что полученные нами данные весьма важны для проблемы остеосинтеза – не только лечить переломы, как симптомы остеопороза, но и заниматься их профилактикой. Нарушение цикла приводит к исключению природных колебаний функционального состояния нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой и других систем организма, от которых зависит, в частности, синтез коллагена и активность других слагаемых репаративного процесса [13]. В процессе остеосинтеза необходима нормальная концентрация эстрадиола, усиливающего биосинтез белков, растворимых липидов костного матрикса, а также фосфолипидов. Эстрадиол способствовал дифференцировке клеток [10]. Столь подробное изучение данной проблемы – прямой выход на профилактику нарушений МЦ, остеопении и остеопороза, установление оптимальных дней для проведения оперативных вмешательств, при которых были бы минимальными гормональные изменения на уровне гипоталамус-гипофиз и, следовательно, был оптимальный вариант активности репаративного процесса.

Выводы

1. Возникающие под влиянием стресс-факторов снижения концентрации половых гормонов приводят к изменению минеральной плотности костей скелета.

4. Через 2 месяца после травмы конечностей при нормальной концентрации половых гормонов суммарное количество минералов во всем скелете было ниже нормы на 4 %, при сниженной уменьшена на 19 %. В поясничном отделе позвоночника – на 5 и 10 %, в шейках бедренных костей – на 9 и 14 %. В пространстве Варда деминерализация составила соответственно 4 и 20 %. В большом вертеле изменения более заметные – 14 и 25 %. В проксимальном отделе бедренной кости уменьшение МПК было на 8 и 14 %.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074