Введение В современной травматологии и ортопедии значительное внимание уделяется изучению различных факторов, способствующих развитию остеопороза и других заболеваний костной ткани, приводящих к переломам. За последние десятилетия гомоцистеин (Hcy) выделился как важный независимый маркер риска для патологий опорно-двигательного аппарата. Гомоцистеин представляет собой серосодержащую аминокислоту, которая образуется в процессе метаболизма метионина через цикл метилирования. Регуляция его уровня осуществляется преимущественно печенью и почками, при этом концентрация Hcy в плазме крови зависит от наличия необходимых кофакторов — витаминов B6, B12 и фолата.
Нарушение метаболизма гомоцистеина связано с рядом серьезных заболеваний, таких как сердечно-сосудистые, нейродегенеративные расстройства и почечная недостаточность. В последние годы Hcy был также идентифицирован как один из ключевых факторов риска развития остеопороза и увеличения частоты переломов. Остеопороз, характеризующийся снижением минеральной плотности кости и ухудшением ее микроархитектуры, является глобальной медицинской проблемой. Так, расходы на лечение остеопоротических переломов в США увеличились с 13,8 млрд долларов в 1995 году до 22 млрд долларов в 2008 году, что подчеркивает экономическую и социальную значимость данного заболевания [1].
Цель исследования Целью настоящего исследования является комплексный анализ влияния гомоцистеина на состояние костной ткани и механизмы его действия.
Материал и методы исследования Работа основана на систематическом обзоре литературы до 2025 года. Методы включали: 1) анализ влияния Hcy на остеокласты и остеобласты; 2) изучение моделей гипергомоцистеинемии (HHcy) на животных (мыши, крысы, цыплята); 3) оценку клинических данных о связи Hcy с риском переломов.
Результаты исследования и их обсуждение Остеокластогенез и окислительный стресс. Повышенные концентрации гомоцистеина (Hcy) стимулируют образование активных форм кислорода (ROS), что подтверждено результатами многочисленных экспериментов, проведенных как in vivo, так и in vitro. Исследования, выполненные на первичных клетках костного мозга мышей и мононуклеарных клетках периферической крови человека, показали, что Hcy значительно увеличивает внутриклеточные уровни ROS, тем самым способствуя дифференциации и созреванию остеокластов [4]. Функциональная активность остеокластов оценивалась с использованием ряда биохимических маркеров, включая уровень тартрат-устойчивой кислой фосфатазы, который возрастал на 30–40% при концентрации Hcy 100 мкМ, а также повышение активности креатинфосфокиназы и усиление резорбции дентина. Кроме того, Hcy оказывал выраженное антиапоптотическое действие на остеокласты посредством подавления каспаззависимых путей, что приводило к увеличению их выживаемости на 25%. На молекулярном уровне Hcy селективно активировал фосфорилирование p38 митоген-активируемой протеинкиназы в сигнальном пути, зависимом от лиганда рецептора активатора ядерного фактора каппа-B, с увеличением уровня фосфорилирования на 50% в условиях гипергомоцистеинемии, при этом не влияя существенно на фосфорилирование внеклеточных сигнал-регулируемых киназ , N-концевых киназ c-Jun или ингибитора ядерного фактора каппа-B альфа. Одновременно с этим наблюдалось значительное снижение активности остеобластов: при концентрации Hcy 200 мкМ синтез остеокальцина уменьшался на 35%, что указывает на двойственное влияние Hcy на процессы ремоделирования костной ткани [3].
Нарушение минерализации.
Гомоцистеин оказывает ингибирующее воздействие на процессы минерализации, опосредованные хондроцитами, в костной ткани. В микромассовых культурах мезенхимальных клеток, полученных из зачатков конечностей цыплят, добавление Hcy в концентрации 50 мкМ уменьшало образование пиридинолиновых поперечных связей на 30% и снижало поглощение кальция на 25%, что нарушало структурную целостность коллагена. Данные электронной микроскопии подтвердили эти наблюдения, показав нерегулярное отложение коллагена и уменьшение диаметра фибрилл на 20% по сравнению с контрольными образцами. В моделях крыс с умеренной HHcy (индуцированной введением 10 мг/л Hcy в питьевой воде) объем трабекулярной кости сокращался на 15–20%, тогда как гипертрофическая зона пластинки роста увеличивалась на 30% из-за замедления резорбции хрящевой ткани [2]. Кроме того, у крыс, находившихся на диете с высоким содержанием метионина, масса трабекулярной кости уменьшалась на 25–35%, что свидетельствует о значительном нарушении минерализации.
Сосудистые нарушения.
Гипергомоцистеинемия снижала биодоступность оксида азота за счет усиления окислительного стресса. В моделях мышей с HHcy индекс кровотока в большеберцовой кости снижался на 40% по сравнению с контрольной группой, что измерялось с помощью лазерной допплеровской флоуметрии. У мышей с дефицитом цистатионин β-синтазы, ключевого фермента метаболизма Hcy, кровоток уменьшался на 35%, при этом минеральная плотность кости оставалась статистически неизменной (P> 0,05). Механическая прочность костей снижалась на 15–20%, что связывали с развитием локальной гипоксии и активацией остеокластов [5].
Клинические корреляции.
В когортном исследовании женщин в возрасте 58–70 лет высокий уровень общего Hcy в верхнем квартиле (>15 мкМ) коррелировал с потерей минеральной плотности кости (BMD) в области бедра на 2,8% за 4 года, по сравнению с 1,2% в нижнем квартиле. Риск переломов возрастал в 1,9 раза (отношение шансов [OR] = 1,9, P <0,05). Применение витамина B12 (1 мг/день) и фолата (5 мг/день) снижало концентрацию tHcy на 20–30% и уменьшало частоту переломов на 25% (Sato et al., 1994). Статистически значимые корреляции между tHcy и сывороточным кальцием (r = 0,170, P = 0,045) и уровнем дезоксипиридинолина в моче (r = 0,193, P = 0,022) подтверждали влияние Hcy на процессы костной резорбции [1].
Выводы Работа имеет ключевое значение для травматологии, так как переломы при остеопорозе, обусловленные HHcy, требуют адаптации терапевтических подходов. Высокий tHcy связан с замедленным заживлением (снижение жесткости кости на 15% у мышей) и снижением прочности фиксации имплантатов из-за деградации коллагена. Определение уровня Hcy у пациентов с переломами может стать маркером риска осложнений, а его снижение с помощью витаминов группы B — стратегией улучшения регенерации кости и профилактики рецидивов. Это особенно актуально для пожилых пациентов, у которых HHcy чаще сочетается с остеопорозом, увеличивая нагрузку на травматологические службы.