Здоров’я кісток; підліток - швейцарський медичний огляд
резюме
Остеопороз та переломи, пов'язані з ним, становлять головну проблему охорони здоров'я. Мінеральна маса та архітектура кісток набуваються в дитинстві та підлітковому віці, щоб досягти піку в кінці статевого дозрівання та зменшитись протягом останньої третини життя. Тому первинна профілактика остеопорозу повинна починатися з оптимізації розвитку кісток. Це головним чином визначається генетичними факторами, проте навколишнє середовище, фізична активність, харчування, хвороби та їх лікування мають певний вплив. Фізична активність та споживання кальцію є факторами, які можуть сприятливо модулювати ріст кісткової тканини, особливо до або на початку статевого дозрівання, але кількість, вік введення, тривалість та взаємодії залишаються визначеними. Встановлені загальнонасельні стратегії профілактики. Також слід посилити профілактику травм, особливо переломів.
Вступ
Остеопороз та переломи, пов'язані з ним, становлять головну проблему охорони здоров'я. Це захворювання характеризується зменшенням мінеральної щільності кісткової тканини (МПК) та зміною архітектури, що призводить до переломів, особливо в області стегна, хребта та дистальної частини променевої кістки. МПК досягає піку в кінці статевого дозрівання і зменшується на третій третині життя. Було підраховано, що збільшення МЩКТ, еквівалентне стандартному відхиленню (10-15%) в кінці росту, може зменшити ризик переломів остеопорозу на 25-50% (рис. 1). Тому первинна профілактика остеопорозу повинна починатися з оптимізації розвитку кісток у дитячому та юнацькому віці.
Епідеміологія остеопорозу
Переломи на основі остеопорозу вражають людей у Європейському Союзі кожні 30 секунд, особливо жінок. У Швейцарії остеопороз є основною причиною госпіталізації жінок та четвертою причиною чоловіків, що призводить до прямих витрат у 600 мільйонів швейцарських франків на рік. Переломи стегна мають особливо серйозні наслідки, оскільки менше двох третин пацієнтів повертаються до своїх початкових умов життя, і кожен четвертий чоловік помирає протягом року після перелому. 1 Кількість переломів стегна в Європі, ймовірно, подвоїться до 2050 року, в другу чергу, внаслідок старіння населення.
Фактори ризику розвитку остеопорозу включають харчові розлади, низьку масу тіла, фізичну бездіяльність або іммобілізацію, переломи в анамнезі, сімейний анамнез остеопорозу, вживання тютюну та алкоголю та деякі лікарські засоби (кортикостероїди тощо).
Методи вимірювання
Стійкість кісток до переломів також визначається геометрією кісток, якістю та мікроархітектурою. Нещодавно ядерно-магнітний резонанс з високою роздільною здатністю (МРТ) застосовується для вивчення макро- та мікроархітектури кісток, а також морфології м’язів. Незважаючи на те, що він пропонує перевагу позбавленості іонізуючого випромінювання, цей метод не вимірює щільність, є дуже дорогим, важкодоступним та має обмежену роздільну здатність (195-500 мкм) для вивчення трабекулярної архітектури.
Кількісне ультразвукове дослідження (QUS) - це метод вимірювання швидкості звуку через кісткову тканину, який відображає МЩКТ, еластичність та скелетну архітектуру. Застосовується в п’яткової кістки, гомілці та зап’ясті. Хоча цей метод не опромінює, є легкодоступним і недорогим, його клінічна корисність для обстеження дітей та підлітків групи ризику все ще є суперечливою.
Придбання кісток
З народження до кінця періоду статевого дозрівання дитина збільшує або збільшує в чотири рази свій зріст і накопичує в кістках понад 1200 грамів кальцію. Існує два типи кісткової тканини: коркова і трабекулярна. Коркова кістка знаходиться в стовбурі довгих кісток, тоді як трабекулярна кістка знаходиться в тілах хребців, плоских кістках і метафізі довгих кісток. Зростання в довжину відбувається за допомогою окостеніння окостеніння на рівні епіфізарної лінії, тоді як ріст ширини кістки відбувається за рахунок періостального відкладання кісткової тканини остеобластами та ендокортикальної резорбції остеокластами (рис. 2). Цей механізм дозволяє обмежити вагу скелета та збільшити момент інерції, який безпосередньо впливає на стійкість до руйнувань.
До статевого дозрівання поверхневий показник МЩКТ подібний між статями. 2 Збільшення поверхневої МЩКТ зумовлене насамперед за рахунок збільшення кісток за рахунок надкісткового розширення, 3 що супроводжується мінімальними змінами об’ємної МЩКТ. 4 Варіабельність поверхневої МЩКТ особливо помітна в період статевого дозрівання. 5 Пік поверхневої МЩКТ, як правило, досягається в кінці другого десятиліття у дівчат і лише на початку третього десятиліття у хлопчиків, причому період видобутку корисних копалин довший. 2,5,6 Нещодавнє дослідження припускає, що надкісткове розширення передпліччя є більшим у хлопчиків, тоді як у дівчаток спостерігається зменшення медулярної порожнини 7, що мало б менший вплив на механічний опір кістки. Також повідомлялося про відмінності на основі етнічного походження. Чорні підлітки мають вищу об'ємну МЩКТ і середню поперечну область стегнової кістки, ніж кавказькі. 8
Засвоєння кісткової мінеральної маси в скелеті (г × рік -1) є максимальним приблизно через рік після піку зростання (см × рік -1), близько 11-12 років у дівчат та близько 13-14 років у хлопчики, особливо в поперековому відділі хребта та шиї стегна. 5,9 Цей період відповідає початку статевого дозрівання (стадії P2-P3). Тому існує затримка між зростанням довжини та ширини кісток, що призводить до тимчасової крихкості, 2,5,9,10, що може пояснити збільшення частоти переломів під час статевого дозрівання.
Певні патології пов'язані з аномальним розвитком кісток: 1) первинні захворювання кісток (остеогенез недосконалий, наприклад, ахондроплазія); 2) вторинні захворювання кісток (метаболічні захворювання, рахіт, муковісцидоз, наприклад, діабет 1, 3 типу) та побічні ефекти при лікуванні (кортикостероїди, наприклад).
Детермінанти росту кісток
Кілька факторів впливають на розвиток кісток: генетичні фактори, раса, стать, вага тіла, ендокринні фактори (естроген, інсуліноподібний фактор росту I, кальцитріол), фізична активність, хвороби харчування та опромінення або їх лікування (рис. 3). 11 Генетичні фактори відіграють ключову роль, хоча конкретні гени ще не визначені. Спадковість мінеральної маси кісток була задокументована дослідженнями у дітей та їх батьків, або порівнянням одно- та бівітеллінових близнюків. Дочки матерів з остеопорозом мають низький показник МЩКТ. Ця асоціація присутня вже до статевого дозрівання і зберігається протягом періоду статевого дозрівання12, що припускає, що мінливість МЩКТ зумовлена генетичними факторами, які вже задіяні на ранніх стадіях життя. 2.5
Генетичні дослідження у дітей та підлітків головним чином зосереджені на зв'язку між поверхневою МЩКТ та генами-кандидатами. Виявлено кілька генних поліморфізмів, пов’язаних із ростом кісток. Це гени, що кодують рецептор вітаміну D (VDR), інсуліноподібний фактор росту I (IGF-I) та рецептор естрадіолу (ER). Але їх вплив можна сплутати під впливом інших генів або чинниками навколишнього середовища. Розвиток кісток включає зміни в МЩКТ, але також у розмірах, товщині кори та трабекулярній мікроархітектурі. Залежності між розвитком кісткового скелета на різних стадіях дозрівання, гормонами, з одного боку, та поліморфізмами генів, з іншого боку, у складних моделях ще слід визначити. Зараз ми зосередимося на детермінантах, які потенційно можуть бути модифіковані з метою оптимізації розвитку кісток.
Фізична активність
Фізична активність пов’язана зі збільшенням МЩКТ та розмірами кісток у дитинстві та підлітковому віці. 13 Механічні сили, що діють на скелет під час фізичних вправ, стимулюють проліферацію клітин або індукцією електричних полів, або витісненням рідин. 14 Навпаки, тривала іммобілізація пов’язана з втратою мінеральних речовин у кістках. У підлітків, які мали перелом нижньої кінцівки протягом попередніх двох років, знижується МЩКТ у стегні порівняно зі здоровою стороною. 15
У загальній популяції підлітки, які регулярно активні, досягають на 9% та 17% вищої пікової кісткової маси у дівчат та хлопчиків відповідно, ніж у тих, хто сидить. 9 Спортивні навантаження (на обох ногах) видаються особливо корисними порівняно з плаванням або їздою на велосипеді, 16 особливо заходи, що включають сильний та багаторазовий вплив (наприклад, гімнасти, бігуни). 16,17 Ці адаптації, здається, зберігаються в довгостроковій перспективі, оскільки дорослі, які були активними під час росту 18, мають більш високий показник МЩКТ, ніж сидячі особи. Однак ще не доведено, що ризик переломів остеопорозу в довгостроковій перспективі зменшується. 19
Кілька рандомізованих контрольованих досліджень продемонстрували ефективність фізичних вправ, що несуть вагу, у дітей та підлітків і нещодавно були розглянуті. 20,21 Сім-дев'ять місяців тренувань зі стрибків та бігу тричі на тиждень (10-45 хвилин) викликали значне збільшення поверхневої МЩКТ у дівчат та хлопців на 1,5-3,5%, особливо в стегнах. У період до менархе кістка здається більш чутливою до фізичних вправ; однак жодних досліджень у хлопчиків під час статевого дозрівання не проводилось. Залишається визначити оптимальну частоту, інтенсивність та тривалість вправи залежно від стадії дозрівання.
Харчування
Кальцій
Надходження мінералу в скелет, зокрема до або на початку статевого дозрівання, та пік кісткової маси пов'язані з надходженням кальцію. 22 Запропонована модель з двома пороговими показниками: 1) низький поріг 400-500 мг споживання кальцію на добу, нижче якого взаємозв'язок між споживанням кальцію та накопиченням кісток є позитивним, оскільки кальцій є субстратом, необхідним для побудови кісткової тканини; 2) високий поріг 1600 мг, вище якого сприятливий ефект кальцію може бути обумовлений іншим досі невідомим механізмом. Два пороги можуть змінюватися залежно від стадії дозрівання.
Сім рандомізованих контрольованих досліджень, що тривали від дванадцяти до тридцяти шести місяців, продемонстрували ефективність добавки кальцію у суб'єктів допубертатного та перипубертатного періоду. 21,23 Результати різняться залежно від типу використовуваної добавки: фосфокальцинові добавки, видобуті з молочних продуктів, спричиняють збільшення не тільки МЩКТ, але й товщини кістки та розміру висоти. Інші дослідження показали ефективність прикорму молока або молочних продуктів у дівчат-підлітків. Під час статевого дозрівання ефекти ефективніші на осьовий скелет, ніж на аппендикулярний, тоді як зворотний ефект спостерігався у дітей перед пубертатом. Скелет здається особливо чутливим до статевого дозрівання, особливо у осіб, які споживають низький вміст кальцію. Незрозуміло, чи будуть ці наслідки зберігатися у дорослому віці та чи запобігатимуть переломам остеопорозу. Bonjour та ін. повідомили про стійкість ефектів через 12 місяців, а потім через 3,5 роки після втручання. 24 З іншого боку, інші автори, які застосовували різні добавки кальцію (цитрат або карбонат кальцію), не підтвердили цих результатів. 25
Вітамін D
Білок
Здається, споживання білка пов’язане з метаболізмом фосфокальцину, МЩКТ або ризиком переломів остеопорозу у дорослих. У тварин ізольований дефіцит білка призводить до зменшення мінеральної маси та міцності кісток. Важкі порушення харчування в підлітковому віці пов’язані з порушенням засвоєння кісток, проте важко продемонструвати причинно-наслідковий зв’язок із ізольованими поживними речовинами. Нестача білка може мати негативний вплив на скелет через зменшення продукції IGF-I та його анаболічної активності в кістці. Дійсно, IGF-I має пряму дію на епіфізарний хрящ і на формування кісток в окісті. Досі не проводилось рандомізоване контрольоване втручання у дітей та підлітків.
Травми
Висновки
Набуття мінеральної маси та архітектури кісток - це процес, який починається на ранніх стадіях життя, прискорюється на стадії пубертату Р2-Р3 і закінчується наприкінці другого десятиліття у дівчаток та на початку третього десятиліття у дівчаток. Генетичні фактори відіграють головну роль, але діють і інші біологічні чи екологічні фактори. Втручання, спрямовані на зміну фізичної активності або споживання кальцію, є ефективними для оптимізації розвитку кісток у короткостроковій перспективі, але стійкість довгострокових ефектів досі невідома. Ідеальне дозування, вік початку, тривалість втручання та взаємодія з іншими факторами ще не визначені для реалізації стратегій на загальному рівні популяції. Також слід проводити конкретні втручання у підлітків групи ризику (розлади харчової поведінки, хронічні захворювання, фізична бездіяльність), щоб запровадити цільові стратегії.