Костная патология взрослых - часть 5

Рис. 2.2. Остеомаляция.

а, б — больная 18 лет, рост 112 см, многофакторное метабо-

лическое заболевание скелета, в основе которого D-резис-

тентный рахит; в, г — после комбинированного консерва-

тивного и оперативного лечения.

Наиболее хорошо изучены следующие ее формы:

• синдром Фанкони;

• аутосомно-рецессивная недостаточность витамина D I типа;

• витамин D-зависимая остеомаляция II типа;

• сцепленная с Х-хромосомой гипефосфатемия;

• аутосомно-доминантное гипофосфатемическое поражение костей;

• витамин D-резистентная гипофосфатемическая остеомаляция с гли-

цинурией;

• витамин D-резистентная гипофосфатемическая остеомаляция, выяв-

ленная в 4—5-м десятилетиях;

• витамин D-зависимая кальциепеническая остеомаляция.

Большое количество факторов, взаимодействие различных гормонов,

состояние клеток-мишеней, особенности образующегося белкового мат-

рикса костей, геннообусловленные нарушения настолько сложны, что все

это необходимо изучать, знакомясь со специальными работами.

Клинические проявления различных форм остеомаляций имеют одно-

типные проявления, обусловленные снижением твердости костей. Появля-

ются то незначительно, то ярко выраженные деформации костей: ребер,

грудной клетки, грудины, позвоночника (тела позвонков принимают двоя-

ковогнутую форму), деформация костей таза, бедренных, большеберцовых

костей, зоны перестройки, патологические переломы костей, медленно

срастающихся. На рентгенограммах — Остеопороз, смазанность рисунка,

спонгиозы. Лечение препаратами витамина D; кальций, фосфор, магний —

в больших дозах под контролем биохимических анализов, анализов мочи и

крови в течение всей жизни.

Гиперфосфатазия — наследственное генетическое заболевание с ауто-

сомно-рецессивной передачей. Встречается редко. Характеризуется остео-

маляцией, резким повышением активности щелочной фосфатазы, выра-

женной симметричной деформацией костей. Лечение бифосфонатами.

При нормально протекающих метаболических процессах в организме

регулярные занятия спортом положительно отражаются на развитии костей

у растущих подростков. Это особенно демонстративно проявляется у моло-

дых спортсменов, целенаправленно занимающихся тренировками.

Глава 3

Микроэлементозы

Метаболические процессы являются основой жизни человека. Если

обмен кальция, фосфора, калия и натрия изучается давно и постоянно и

многие заболевания, связанные с нарушением их метаболизма, в настоящее

время довольно успешно лечатся, то особенности метаболизма многих

микроэлементов менее изучены, хотя они практически составляют всю таб-

лицу Д. Менделеева, а 55 из них постоянно обнаруживаются в организме.

В процессе развития живого мира на протяжении миллионов лет в жизне-

деятельности клеток-тканей, организмов все известные элементы нашли

свое место и выполняют специфическую, т.е. характерную только для них,

функцию.

В последние десятилетия ученые все больше убеждаются в том, что в

процессах метаболизма колоссальную роль играют химические элементы,

содержание которых в тканях организма не превышает 10

 3

—10

 п

 % и кото-

рые относят к микроэлементам (МЭ). Хотя отдельные заболевания, связан-

ные с недостатком или избытком МЭ, известны давно, за последние не-

сколько десятилетий появилось так много новых фактов и опубликовано

такое огромное число работ, что наука о МЭ стала одной из важнейших в

биологии и медицине. Россия является родиной целой плеяды ученых, ко-

торые внесли неоценимый вклад в становление и развитие данного раздела

науки. Прежде всего это основатель учения о  б и о с ф е р е ,  г е о х и м и и

и  б и о г е о х и м и и Владимир Иванович Вернадский и его последовате-

ли А.П. Виноградов, В.В. Козловский и др.; во-вторых, большое число оте-

чественных и иностранных ученых, разрабатывающих проблему микроэле-

ментов, и, наконец, это работы А.П. Авцына, А.А. Жаворонкова, М.А. Ри-

ши, Л.С. Строчкова, обогативших эту науку своими открытиями за послед-

ние 20 лет. Именно А.П. Авцын в 1972 г. предложил называть болезни, свя-

занные с МЭ,  м и к р о э л е м е н т о з а м и . Большой вклад в изучение

заболевания костей, вызванных МЭ, сделала В.Н. Кувина. В.И. Вернад-

ским открыт закон, который гласит: элементарный химический состав орга-

низма является отличительной особенностью вида.

Несомненно эволюция животного мира, происходившая в определен-

ных географических районах с характерными геологическими, химически-

ми константами — уровнем содержания всех микроэлементов в воздухе,

воде, растительности и животных, мясо которых употреблялось людьми в

пищу, — определила суточную норму поступления указанных веществ в ор-

ганизм. Развитие организма именно в этих заданных условиях существова-

ния привело в свою очередь к участию микроэлементов в жизнедеятельнос-

ти различных тканей, оболочек, протоплазмы, ядер и более тонких струк-

тур.

А.П. Авцыным с соавт. (1991) была предложена следующая рабочая

классификация микроэлементозов человека.

Микроэлементозы человека

Продолжение

Микро-

элементозы

Ятрогенные

Основные формы

заболеваний

1. Вызванные дефици-

том МЭ

2. Вызванные избытком

МЭ

3. Вызванные дисбалан-

сом МЭ

Краткая характеристика

Быстро увеличивающееся число заболева-

ний и синдромов, связанных с интенсив-

ным лечением (пероральным, парентераль-

ным, чрескожным, ингаляционным) препа-

ратами, содержащими МЭ, а также с под-

держивающей терапией (например, с пол-

ным парентеральным питанием) и с неко-

торыми лечебными процедурами — диа-

лизом, не обеспечивающим организм необ-

ходимым уровнем жизненно важных МЭ

L.A. Loeb, R.A. Zakour (1980) в своих исследованиях показали важную

роль физиологической концентрации — содержания МЭ, так как ионы не-

которых металлов обеспечивают правильность передачи генетической ин-

формации в процессах репликации, транскрипции, биосинтеза белка. По

данным G.L. Eichhorn (1984), ионы металлов обеспечивают структуру хро-

матина, что важно для процессов репликации ДНК и транскрипции РНК.

МЭ входят в состав всех ферментов, многих гормонов, рибосом, участ-

вуют в различных реакциях РНК, стабилизируют ядерные структуры. МЭ,

принимающие участие в самых сложных и важных реакциях, вызывают по-

явление генетических дефектов как у животных, так и у человека, причем

некоторые из них передаются по наследству. Вызывая мутагенные измене-

ния, связываясь с ДНК, некоторые МЭ обладают канцерогенными свойст-

вами, тогда как другие, изменяя обмен, играют роль в лечении некоторых

видов рака и сарком (платина—цисплатина).

Н о р м а л ь н ы й  м е т а б о л и з м костей возможен только при есте-

ственном содержании макро- и микроэлементов в окружающей среде. От-

клонения в содержании хотя бы части из них сказываются на их процент-

ном включении в состав костной ткани, при этом нормальный характер

кости изменяется.

Существуют химические элементы —  ф а к т е м ы и  д и в е р с а н т ы ,

которые, внедряясь в костную ткань, заменяют нормальные ее элементы

(алюминий и др.).

В.Н. Кувина (1990) сообщает о достоверной зависимости частоты дис-

плазий костной системы от уровня концентрации промышленных выбро-

сов в воздухе жилых микрорайонов и от длительности проживания в них

детей. Такая зависимость установлена во всех промыщленных городах. При

количественном определении атомно-абсорбционным методом содержания

некоторых микроэлементов в костях у здоровых людей и у лиц с диспласти-

ческими заболеваниями скелета, автор выявила в костях больных людей

выраженное снижение содержания меди и железа и повышение концентра-

ции стронция (рис. 3.1). Приведенные наблюдения подтверждают тесней-

шую связь между организмом человека и условиями его проживания, т.е.

биогеохимическим окружением (воздух, вода, продукты питания).

МЭ содержатся и в окружающей человека природе. Включившись в ин-

тимные реакции организмов, они обеспечивают их нормальную функцию,

но только при физиологическом количественном содержании; недостаток

МЭ, как и избыток, приводит к тяжелым болезненным состояниям. Оче-

Микро-

элементозы

Природные

эндогенные

Природные

экзогенные

Техноген-
ные

Основные формы

заболеваний

1. Врожденные

2. Наследственные

1. Вызванные дефици-

том МЭ

2. Вызванные избытком

МЭ

3. Вызванные дисба-

лансом МЭ

1. Промышленные

(профессиональные)

2. Соседние с произ-

водством

3. Трансагрессивные

Краткая характеристика

При врожденных микроэлементозах в основе

заболевания может лежать микроэлементоз

матери. При наследственных микроэлемен-

тозах недостаточность, избыток или дисба-

ланс МЭ вызывается патологией хромосом

или генов

Природные, т.е. не связанные с деятельнос-

тью человека и приуроченные к определен-

ным географическим локусам, эндемические

заболевания людей, нередко сопровождаю-

щиеся теми или иными патологическими

признаками у животных и растений
Связанные с производственной деятельно-

стью человека болезни и синдромы, вызван-

ные избытком определенных МЭ и их соеди-

нений непосредственно в зоне самого про-

изводства; по соседству с производством; в

значительном отдалении от производства за

счет воздушного или водного переноса МЭ

Рис. 3.1. Экологически обусловленные изменения костей вследствие воздействия

фтористых соединений.

а — разрежение костной структуры костей области локтевого сустава у больной 7 лет; б —

утолщение кортикальных слоев большеберцовых костей у больного 14 лет (оба наблюдения

любезно предоставлены В.Н.Кувиной).

видно, многие болезни обмена, нарушения функции ферментов связаны

либо с недостатком, либо с избытком МЭ. Многочисленными исследова-

ниями установлено, что микроэлементозы повинны в заболеваниях различ-

ных органов и систем человека.

Организм очень бурно реагирует на изменения содержания в плазме

крови макроэлементов (натрия, калия, кальция, магния, фосфора). Возни-

кают ярко выраженные симптомы: при снижении содержания кальция —

покалывание, онемение языка, губ, пальцев кистей, головная боль, судоро-

ги; при уменьшении калия — тахикардия. Значительные количественные

изменения несовместимы с жизнью.

При изменении содержания МЭ острых клинических состояний не бы-

вает, и хотя МЭ не составляют механическую основу костей, с их помощью

и участием происходят тончайшие интимные, внутренние процессы на мо-

лекулярном уровне. Как указывает G.L. Eichhorn (1984), МЭ обеспечивают

переходы между тремя формами ДНК, поддерживают стабильное состоя-

ние двойной спирали, входя в состав ДНК, видоизменяют ее структуру т е

могут играть роль в наследовании различных признаков. Проникновение

МЭ через плаценту приводит к тератогенным изменениям.

Ряд исследователей установили, что достаточное поступление  с е л е н а

в организм снижает количество заболеваний раком. W. Broghamer и соавт

(1976) в сыворотке 110 больных с карциномами обнаружили более низкое со-

держание селена в сыворотке крови, причем опухоли были как высоко- так

и низкодифференцированными, но при высоком уровне селена опухоли

если и встречались, были высокодифференцированными и редко давали ме-

тастазы. А.П. Авцын и соавт. (1991) установили, что селен оказывает непо-

средственное повреждающее влияние на опухолевые клетки человека — не

только на пролиферирующие клетки, но и на интерфазные. Наблюдая насе-

ление восточной части Финляндии (на территории Карелии), части террито-

рии Германии, Китая, авторы показали, что тяжелые заболевания сердечно-

сосудистой системы обусловлены дефицитом селена и что процесс рассасы-

вания и заживления некротической зоны инфаркта миокарда происходит бо-

лее полноценно и в более короткие сроки при лечении препаратами селена.

Важнейшая роль в развитии костей принадлежит  ц и н к у , хотя биохи-

мически происходящие реакции еще не раскрыты. По данным W.J. Miller и

соавт. (1968), недостаток цинка приводит к уменьшению прочности и раз-

меров бедренных костей у поросят, что, как считает S.J. Henning (1976),

очевидно, является следствием изменений в эпифизарном хряще, в хондро-

цитах которого уменьшается щелочная фосфатаза и нарушаются процессы

кальцификации [Starcher B.C. et al., 1963].

С.К. Ткаченко и соавт. (1989) показали, что у недоношенных наблюда-

ется эндогенный дефицит цинка, обусловленный нарушениями фермента-

тивной активности у плода.

Микроэлементы необходимы для функции ферментов; часть микроэле-

ментов стабилизируют третичную структуру ДНК, различных видов РНК и

ряда структурных белков.

Сравнительно простой метод диагностики появления  ц и н к о в о й

недостаточности в организме под влиянием ртути, свинца, алюминия и

других токсичных металлов, а также таких вредных веществ, как сероводо-

род, меркаптаны и др., вызывающих изменения в костях у детей и взрослых

и явления иммунодефицита, предложили В.А. Ещенко с соавт. (1989). Они

установили возможность использования цитохимического дитизонового

метода исследования гранулоцитов крови в качестве диагностического для

выявления цинковой недостаточности.

Очень большие нарушения наблюдаются в скелете животных при недо-

статке  м а р г а н ц а . Такие заболевания скелета не описаны педиатрами и

ортопедами; по мнению А.П. Авцына и соавт. (1991), это, возможно, объ-

ясняется тем, что указанные явления трактуются неправильно и что необ-

ходимы лабораторные исследования (определение синтеза гликозамино-

гликанов на уровне марганца в тканях и биологических жидкостях). Изме-

нения при недостатке марганца сводятся к нарушению синтеза сульфому-

кополисахаридов и проявляются у животных хондродистрофией, непропор-

циональным ростом, деформацией трубчатых костей, позвоночника, дис-

плазией коленных суставов [Авцын А.П. и др., 1991].

Дефицит или избыток  л и т и я и  с е л е н а , по данным Д.Г. Тагдиси

с соавт. (1989), приводит к резким нарушениям функций иммунной систе-

мы (анафилактический шок, гистаминовый и аллергический бронхоспазм),

подавлению клеточного и гуморального иммунитета.

Многие весьма разнообразные изменения происходят в организме как

при недостатке, так и при избытке селена. Избыток селена в природных

компонентах района обитания отрицательно влияет на оссификацию и

формирование эмали [Hajimarkos D.M., 1973].

Необходимость изучения МЭ обусловлена тем, что, как указывал в 1984 г.

Н.М. Петров, литий увеличивает выработку кальцитонина, а по данным

Т. Christensson (1976), он может вызывать аденому околощитовидных желез

и гиперкальциемию. Хорошо известно, что фторид натрия широко и с успе-

хом применяется при стероидных формах Остеопорозов.

Сложные и негативные последствия возникают при  с в и н ц о в ы х от-

равлениях. Витамин D, способствуя синтезу кальцийсвязывающих белков,

стимулирует всасывание свинца, а повышенное содержание свинца неблаго-

приятно действует на синтез метаболитов витамина D, что отрицательно

влияет на обмен кальция. Очевидно, к многим тяжелым последствиям для

скелета ведет то, что свинец в основном откладывается в костной ткани.

G. Kazautzis (1979), J.D. Blainey и соавт. (1980), М. Kwast (1980) устано-

вили, что  к а д м и й вызывает поражение проксимальных отделов почеч-

ных канальцев, гиповитаминоз D, гиперфосфатурию, гиперкальциурию,

камни почек, и как следствие этого — гипокальциемию, гипофосфатемию

и, наконец, Остеопороз.

Хорошо известна и, к сожалению, широко распространена  а л ю м и -

н и е в а я остеодистрофия, остеомаляция, возникающая вследствие по-

нижения функции остеобластов.

По сообщению F.G. Yang (1989), у людей с болезнью Кашина—Бека (у

которых наблюдается аномалия мембран) уровень селена в эритроцитах,

активность Na

+

-, К

+

-АТФазы, текучесть липидов их мембран отличаются

от тех же показателей у здоровых жителей данного района. В связи с этим

автор считает, что недостаточность селена является одной из причин болез-

ни Кашина—Бека.

Большое значение для развития костей имеет  б о р , оказывающий вли-

яние на обмен кальция, фосфора и магния, а также, очевидно, на функцию

околощитовидных желез — активность паратгормона. Бор является антаго-

нистом фтора, нормализуя строение костной ткани, изменившейся под

влиянием отравления  ф т о р о м [Baer H.P. et al., 1977]. Биологические

свойства фтора известны широким врачебным кругам: его назначают при

лечении больных с Остеопорозами. Более 96 % фтора в организме находит-

ся в костной ткани, где ион фтора замещает ОН-ион. Фтор способен на-

капливаться в костях, поэтому его недостаточность в окружающей среде

может привести к остеопорозу, снижению активности таких важных для

костной ткани ферментов, как щелочная и кислая фосфатаза.

А.П. Авцын и соавт. (1991) предлагают называть заболевания, обуслов-

ленные недостатком фтора, гипофторозом. Наиболее характерным и массо-

вым проявлением заболевания служит распространенный у детей кариес

зубов, однако необходимо тщательно изучать и искать другие нарушения в

организме, к которым может привести гипофтороз.

Значительно лучше изучена клиника избыточного поступления фтора в

организм — флюороза, которому была посвящена солидная монография

R. Roholm (1937). Оказалось, что наиболее развитые в промышленном от-

ношении страны первыми стали страдать от токсичных веществ, выбрасы-

ваемых с предприятий. Одним из таких веществ стал фтор. Элемент фтора

был открыт в 1886 г. Moissan. Как указывает R. Roholm, итальянский химик

Dominico вместе с Гей Люссаком нашел фтор в клыках современных сло-

нов и зубах людей. В 1846 г. шотландский химик Georg Wilson обнаружил

присутствие фтора в воде источников и в океане, в овощах, в крови и моло-

ке животных.

Rabutean (1867) и Tappeinner (1890) отметили токсическое действие

фтора в эксперименте на животных. В 1912 г. Bartolucci наблюдал заболева-

ние крупного рогатого скота в окружности итальянского завода, изготавли-

вающего суперфосфаты, однако на это обратили внимание лишь после

того, как подобное заболевание скота было обнаружено в Швейцарии.

В 1934 г. хроническое отравление фтором зафиксировано в Норвегии

рядом с алюминиевым заводом, а впервые симптомы отравления с пораже-

нием костей описаны в 1932 г. Флеммингом (приведено по R. Roholm,

1937). С тех пор вопросы загрязнения среды обитания стали повсеместно

изучаться. Напомним, что В.И. Вернадским и его школой исследовались

природный фон, количество содержащихся в разных регионах земли мик-

роэлементов.

К сожалению, с развитием индустриализации, химизации загрязнение

воздуха, воды, почв и, следовательно, растительных продуктов питания,

молока, яиц и мяса и в нашей стране достигло в некоторых районах катас-

трофических величин. От выбросов алюминиевых и некоторых других заво-

дов страдает все население, но особенно тяжело это отражается на бере-

менных женщинах и детях. Этой проблемой особенно глубоко занимается

В.Н. Кувина, обследовавшая тысячи жителей поселков и городов, побли-

зости от заводов, трубы которых выбрасывают десятки тонн ядовитых ве-

ществ. В.Н. Кувина изучала также клинико-рентгенологическую картину,

патогенез, морфогенез и вопросы, связанные с лечением таких больных.

По данным В.Н. Кувиной, «на начальной стадии интоксикации реак-

тивное воспаление интимы сужает просвет сосудов, что вызывает ишемию,

сопровождающуюся болевым синдромом с характерными кровоизлияния-

ми в толщу кожных покровов. Одновременное нарушение кровообращения

локального участка спонгиозы приводит к его деструкции и некрозу с пос-

ледующим отграничением защитным валом фиброзной, а затем и склерози-

рованной ткани по периферии очага. Защитная реакция организма, на-

правленная на локализацию и нейтрализацию токсического влияния омер-

твелого участка костной ткани, одновременно с изоляцией исключает воз-

можность восстановления кровообращения пораженного участка. На ко-

нечных стадиях заболевания образуется замкнутая полость, кровоснабже-

ние которой нарушено или отсутствует. Наложение жгута усиливает веноз-

ный стаз, локальная ишемия возрастает, в связи с чем усиливается болевой

синдром. Образуются очаги, рентгенологически напоминающие остеоидос-

теому».

Работами В.Н. Кувиной (1989) и других авторов показано, что воздейст-

вие среды, загрязненной техногенными химическими веществами в райо-

нах Восточной Сибири, Дальнего Востока, Дальневосточного Севера, обу-

словливает выраженные патологические изменения костей, о чем свиде-

тельствует возрастание частоты переломов у детей и взрослых. Прочность

трубчатых костей снижается в 1,5—2 раза в результате резкого нарушения

соотношений между микроэлементами кости, что приводит к нарушению

обмена оксипролина, кальция, фосфора, изменению уровня щелочной

фосфатазы. Морфологически выявляется «...усиленное образование кост-

ного матрикса без выраженных признаков обызвествления». Процессы ос-

теогенеза периостом принимают патологические формы, остеобласты на-

чинают формировать не костный матрикс, а фиброзный костный мозг.

В.Н. Кувина пишет, что изучение патогенеза этих «микроэлементозов при-

родного и техногенного происхождения» поможет в разработке патогенети-

чески обоснованных способов лечения и профилактики этой группы орто-

педических заболеваний. Что касается лечения данных заболеваний при-

родного происхождения, с автором можно согласиться, но в отношении

техногенных микроэлементозов мы считаем, что нужно не лечить последст-

вия отравления людей, а уничтожать причины, вызывающие хроническое

отравление.

Давно известно вредное воздействие на организм фторидов, фтористого

водорода и солей фтора, содержащихся в воздухе цехов и даже жилых райо-

нов алюминиевых, криолитовых и плавикошпатовых комбинатов и заво-