Связь полиморфизма генов VDR и
Colla1
с потерей костной массы
после космических полётов длительностью 5-7 мес.
Сопоставление профилей изменений
МПК в скелете космонавтов
после двух последовательных экспедиций
измененияМКС(%) .
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
череп |
позвонки L1-4 шейка бедра |
таз |
всё тело |
измененияМКС(%) .
участки тела
череп |
позвонки L1-4 шейка бедра |
таз |
всё тело |
10
5
0
-5 -10
-15 -20
-25
-30
участки тела
КОЭФФИЦИЕНТ КОРРЕЛЯЦИИ |
КОЭФФИЦИЕНТ КОРРЕЛЯЦИИ |
р=0,949 |
р=0,986 |
Динамика восстановления МПК
в разных сегментах скелета
при плацебо-контролируемом лечении постменопаузального остеопороза (n=107)
%
*
время (годы)
Направленность и величина изменений костной массы (КМ) в разных сегментах скелета человека коррелирует с их весовой нагруженностью в условиях Земли (r=0,904)
Существующий в норме (на Земле) положительный гравитационный градиент минеральной плотности костей (МПК) в поясничных позвонках сглаживается и потери КМ нарастают в направлении их большей весовой нагрузки
В периоде реадаптации скорость восстановления КМ в поясничных позвонках хорошо коррелирует (r=0,89) с величиной её потерь в полёте
В модельных условиях (постельный режим) у отдельных индивидов также наблюдается сглаживание положительного градиента в поясничных позвонках
В этих же условиях при компьютерная томография выявляет потерю КМ в антеромедиальной зоне поперечного сечения большеберцовой кости, которая имеет высокую предварительную напряжённость и испытывает наибольшую нагрузку при локомоциях
ГИПОТЕЗА: одним из главных факторов риска остеопении в невесомости является недостаток механической нагрузки на костную систему
I. Внутрикостный уровень
Начальная (пусковая) реакция обусловлена активацией остеоцитарного комплекса (лакунарно-каналикулярная сеть) как основного элемента механосенсорной системы кости »
[Родионова, Оганов, 2002]
Экспериментальо подтверждается (в полёте и моделях) нарушение связи органического и минерального компонентов (разобщение связи «коллаген-кристалл») [Оганов, Брик, 2001]
Торможение остеобластического гистогенеза на начальных стадиях дифференцировки
остеобластов [Roberts et al., 1981]
Локальные факторы предупреждают остеопению лучше, нежели системные регуляторы [Morey-Holton, Globus, 1998]
II. Внекостный (тканевый) уровень
Снижение Са-связывающей способности белков сыворотки крови [Ларина, 2000]Снижение абсорбции Са в кишечнике и реабсорбции в почечных канальцах [Моруков и соавт., 1998]
III. Внекостный (системный) уровень
Транзиторное повышение содержания костных минералов в костях верхней половины
скеклета отражает перераспределение жидкостных сред организма в краниальном направлении и возникающие при этом изменения в системах волюмо- и ионорегуляции могут провоцировать
остеокластическую резорбцию через активацию паратгормона [А.Григорьев и соавт., 1994]Потеря костной массы отмечается предпочтительно в губчатых структурах костей (нижней половины скелета), имеющих более высокую метаболическую активность
ГИПОТЕЗА.
В основе потерь костной массы в невесомости лежит: активация остеоцитарного остеолизиса, разобщение связи органического и минерального компонентов, адаптивное торможение ремоделирования (угнетение дифференцировки остеобластов) и вторичная активация остеокластической резорбции, спровоцированная перераспределением жидкостных сред организма в краниальном направлении.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
1.Многолетние исследования влияния невесомости на костную систему человека (орбитальная станция – ОС Мир, международная космическая станция – МКС) показали, что теоретически ожидаемые потери костной массы (КМ) не достигают уровня, квалифицируемого по регламенту ВОЗ как остеопороз.
2.Потеря КМ закономерна в трабекулярных структурах костей нижней половины тела (поясничные позвонки, проксимальный эпифиз бедра, кости таза) и в целом коррелирует с вектором гравитации на Земле (r=0,904).
3.В костях верхней половины скелета (череп, рёбра, руки) выявлена отчётливая тенденция к увеличению содержания костных минералов (СКМ), что объясняется временным перераспределением жидкостных сред организма и электролитов в краниальном направлении и сопутствующими изменениями в системах волюмо- и ионорегуляции и эндокринного контроля кальция.
4.Анализ результатов позволил сформулировать гипотезу об основных механизмах изменений костной системы в невесомости у человека как модели быстро развивающейся, но обратимой остеопении, демонстрирующей функциональную адаптацию костной ткани к меняющимся механическим нагрузкам [Оганов, 2003].
5.Предлагается следующая трактовка наблюдаемых изменений:
1)Векторная зависимость потерь КМ в разных зонах скелета может быть связана с эволюционно предопределённой локально специфичной экспрессией генов костного метаболизма.
2)Высокая индивидуальная вариабельность изменений КМ отражает генетический полиморфизм [Баранов и соавт., 2000].
3)Установлена ассоциация быстрой потери КМ с генотипом ТТ по гену рецептора витамина D (VDR) и носительством неполноценного аллеля «s» гена коллагена (Col1a1) [Оганов, Баранов и соавт., 2008].
4)Индивидуально специфичная стабильность соотношения изменений КМ в разных сегментах скелета может быть связана с фенотипическими особенностями локального костного метаболизма [Корнилов, Аврунин, 2001].
6.Наблюдаемая через 1,5-2 мес реадаптации транзиторная вторичная остеопения как реакция костной ткани на «возвращённую» механическую (весовую) нагрузку требует особого внимания при проведении реабилитационных мероприятий.