Введение

Процесс заживления переломов представляет собой сложный биологический каскад, включающий пролиферацию клеток, дифференцировку и минерализацию матрицы, организованный остеобластами и остеокластами под влиянием системных биохимических изменений, конечным этапом которого является построение молекулы гидроксиапатита (Ca10(PO4)6(OH)2), структурную составляющую и основу зрелой кости, и завершающую стадию ремоделирования перелома [1-3].

Возможности биомаркеров, участвующих в процессе репарации кости, широко изучаются, известно достаточное количество публикаций, доказывающих роль тех или иных субстанций, таких как определение уровня щелочной фосфатазы, маркеров костного метаболизма (BTMs), проколлагена I типа N – концевого пропептида (P1NP), С концевого телопептида коллагена I типа (CTX), остеокальцина и др., обладающих специфичностью и доказанным участием в консолидации переломов, однако в настоящее время ни один из вышеперечисленных маркеров не получил широкого распространения в практической деятельности [4-6].

Система взаимодействия витамина Д, кальция и фосфора в организме человека и в костной ткани также достаточно освещена в научной литературе, в большей степени ей уделяется внимание в эндокринологии, а относительно опорно-двигательного аппарата - в изучении остеопороза [7; 8]. Препараты кальция, витамина Д используются в качестве средств для профилактики изменения прочности кости и в профилактике переломов скелета у пожилых людей, в постменопаузе и других патологических состояниях [9; 10]. В меньшей степени и достаточно неоднозначно изучен процесс изменения и корреляции уровня данных веществ в процессе репаративной регенерации кости [11]. Учитывая определенную схожесть процессов в физиологической и репаративной регенерации, возможно предположить изменение уровня данных биохимических маркеров в процессе заживления переломов.

Цель исследования - определение содержания кальция, фосфора и витамина D у пациентов с переломами длинных костей нижних конечностей и выявление их диагностической значимости в нарушении консолидации.

Материалы и методы исследования

Работа выполнена согласно этическим принципам, закреплённым в Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (World Medical Association Declaration of Helsinki, 1964, с поправками 2024 года) [12].

Проведено комплексное клиническое исследование 108 пациентов в возрасте от 18 до 44 лет (молодой возраст согласно классификации ВОЗ) с переломами длинных костей нижних конечностей, разделенных на две группы. В группу клинического сравнения (1-я группа) включено 62 пациента в возрасте 34,5 [18; 44] года, без каких-либо осложнений травматической болезни. В основную группу (2-я группа) вошли 46 пациентов, сопоставимых по полу и возрасту (36 [18; 44] лет), у которых зафиксировано развитие замедленной консолидации. Группу контроля (группа 0) составили 92 практически здоровых лица аналогичного возраста (35 [18; 44] лет) и пола.

Критерии невключения в данное исследование: письменный отказ; недостаточное «анатомичное» сопоставление костных отломков при репозиции; прием антирезорбтивной терапии и препаратов кальция; наличие острых и/или хронических сопутствующих заболеваний, хронический алкоголизм, пациенты с заболеваниями или состояниями, так или иначе связанными с изменением обмена исследуемых веществ (гипопаратиреоз, хроническая болезнь почек, злокачественные образования, рахит, беременность и т. д.).

Развитие осложнения устанавливали на основании шкалы RUST (Radiological Union Scale for Tibia) и рентгенологических критериев. Шкала RUST позволяет объективно оценить степень сращения перелома по данным рентгенограмм, присваивая баллы в зависимости от выраженности костной мозоли, степени сращения отломков и других параметров. Полное сращение перелома фиксируют при достижении суммы баллов 10 и более. При анализе рентгенологических данных учитывали ряд характерных признаков. Слабо выраженная периостальная костная мозоль, частично перекрывающая линию излома без обеспечения полного сращения, указывала на замедленную консолидацию [13-15].

Лечение пациентов с переломами костей конечностей осуществляли согласно клиническим рекомендациям Минздрава России [14; 15].

Исследование 25(ОН)D в сыворотке крови осуществляли на иммунохимическом анализаторе ACCESS 2 (США) [16], тогда как уровень Са и Р выявляли фотометрическим, колорометрическим методом на анализаторе ARCHITECT plus c4000 (США). Забор материала осуществляли через 2 месяца после получения травмы.

Статистическая обработка результатов исследования осуществлялась с помощью пакета программ IBM SPSS Statistics Version 25.0. С учетом численности исследуемых групп оценка нормальности распределения признаков проводилась с помощью W-критерия Шапиро – Уилка. Интервальные данные представлены в виде медианы, первого и третьего квартилей (Me [Q1; Q3]). Статистическая значимость различий показателей между группами оценивалась с помощью U-критерия Манна – Уитни и критерия Краскела – Уоллиса. Во всех случаях р<0,05 считали статистически значимым [17].

Результаты исследования и их обсуждение

На рисунках 1-3 представлена графическая визуализация биохимических результатов исследования образцов сыворотки крови пациентов исследуемых групп, где отмечено, что все показатели находились в пределах референсных значений.

Рис. 1. Содержание витамина Д (25(OH)D) в исследуемых группах (нг/мл).

Составлено авторами в программе SPSS

Рис. 2. Содержание кальция (общий Ca) в исследуемых группах (ммоль/л).

Составлено авторами в программе SPSS

Рис. 3. Содержание фосфора (неорганический Р) в исследуемых группах (ммоль/л). Составлено авторами в программе SPSS

При анализе полученных результатов в процессе исследования установлено отсутствие статистической значимости различий концентрации 25(OH)D в сыворотке крови между группами (табл. 1).

Таблица 1

Результаты статистического анализа исследуемых показателей

Примечание: составлено авторами на основе полученных данных в ходе исследования; p-value – статистическая значимость различий при р<0,05.

Напротив, при определении содержания кальция у пациентов второй группы спустя 2 месяца после получения травмы зафиксировано его снижение в сыворотке крови на 1,8% относительно значений, зафиксированных в группе 1. В группе контроля уровень кальция регистрировался на 2,8% ниже аналогичного значения группы 1 (табл. 1).

Концентрация фосфора в сыворотке крови у пациентов группы 2 превышала на 7,6% аналогичный показатель группы 1. В контрольной группе уровень фосфора в сыворотке крови через два месяца после травмы не продемонстрировал статистически значимых отклонений относительно показателей пациентов группы с неосложненным течением (табл. 1).

Кроме того, в работе произведен расчет интегрального показателя - кальций-фосфорного произведения (рис. 4).

Рис. 4. Кальций-фосфорное произведение (Ca × P) в исследуемых группах (усл. ед.). Составлено авторами в программе SPSS

При анализе Ca × P произведения установлено его снижение в группе контроля на 5,5% по сопоставлению с группойклинического сравнения. Напротив, у пациентов основной группы показатель Ca × P превышал аналогичный параметр группы1 на 7,3% (табл. 2).

Таблица 2

Результаты статистического анализа Ca × P (усл. ед.)

Примечание: составлено авторами на основе полученных данных в ходе исследования; p-value – статистическая значимость различий при р<0,05.

Проведенное исследование позволило выявить значимые изменения в метаболизме кальция и фосфора у пациентов с переломами длинных костей нижних конечностей и отсутствие статистической значимости различий концентрации 25(OH)D в сыворотке крови между группами. Полученные данные согласуются с результатами других авторов, в частности Voulgaridou G. и соавт. (2023) не выявили значимые изменения уровня витамина Д в плазме крови [8], однако показано, что витамин Д играет важную роль в поддержании гомеостаза кальция и фосфора и является связующим звеном между системой иммунитета и гомеостазом костной ткани [2].

Уровень кальция в сыворотке крови демонстрирует отчетливые различия между исследуемыми группами. Наблюдается снижение концентрации кальция у пациентов с замедленной консолидацией переломов (вторая группа) относительно группы с неосложненным течением (первая группа). Это может свидетельствовать о повышенном потреблении кальция в зоне перелома при замедленной регенерации костной ткани [18; 19].

Концентрация фосфора демонстрирует противоположную динамику: у пациентов второй группы отмечается статистически значимое повышение уровня фосфора по сравнению с первой группой. Данный факт может указывать на нарушение процессов резорбции и отложения фосфорно-кальциевого компонента в костной ткани при замедленной консолидации [20].

Особенно важным представляется анализ кальций-фосфорного произведения, которое отражает интегральный показатель минерального обмена. Выявленные различия между группами подтверждают наличие дисбаланса в системе минерального обмена при нарушении процессов консолидации переломов. Немаловажно отметить, что для процесса формирования гидроксиапатита необходимыионы Ca и P одновременно. Если один из них снижен, минерализация невозможна даже при нормальном уровне другого. Таким образом, чтобы получить достоверные данные для оценки минерального потенциала костной ткани, необходим расчет кальций-фосфорного произведения, которое является интегральным показателем, отражающим совместное насыщение исследуемых ионов в сыворотке крови [21; 22].

Примечательно, что все исследуемые показатели оставались в пределах физиологической нормы, что свидетельствует о компенсаторных механизмах организма в ответ на травму. Однако выявленные межгрупповые различия указывают на существование специфических особенностей минерального обмена при различной динамике заживления переломов. Полученные результаты согласуются с современными представлениями о том, что процесс заживления переломов представляет собой сложный биологический каскад, включающий пролиферацию клеток, дифференцировку и минерализацию матрицы [23].

Таким образом, установленные изменения в метаболизме кальция и фосфора могут служить маркерами качества репаративной регенерации костной ткани.

Заключение

Достоверных отличий содержания 25(OH)D в исследуемых группах не зафиксировано. Напротив, кальций-фосфорный интегральный показатель является дополнительным интегральным маркером, который доказывает важное значение фосфорно-кальциевого обмена в патогенезе замедленной консолидации переломов. Полученные результаты обосновывают необходимость оценки фосфорно-кальциевого обмена у пациентов с переломами костей конечностей, а также возможность его использования в качестве дополнительного маркера нарушения процессов репаративной регенерации для осуществления необходимой коррекции в периоде реабилитации.