Indicators of bone metabolism and bone mineral density in workers of a metallurgical plant

Abstract

The mineral density of bone tissue and phosphorus and calcium metabolism are studied by ultrasound densitometry of the calcaneus using the apparatus “Achilles+” (Lunar, USA) in 99 men working in foundry of the metallurgical alluminium works. The control group consisted of 87 healthy men of similar age. The prolonged effect of aerosols of aluminium, lead, nickel, chromium, manganese, copper is accompanied by more frequent decrease the mineral density of bone tissue, increase of incidence of osteoporosis. Workers of aluminium production are characterised by hyperphosphatemia and hyperphosphaturia resulting in insignificant decrease of parathyroid hormone secretion. The normal level of osteocalcin, alcaline phosphatase in the decreased mineral density of bone tissue shows oppression of the bone-formation process in workers.

Full Text

Проблема ранней диагностики, ле­чения и профилактики метаболических заболеваний скелета, в том числе и ос­теопороза (ОП), занимает четвертое место среди неинфекционных заболева­ний [1—4].

Целью нашей работы являлось изу­чение показателей фосфорно-кальциевого обмена и минеральной плотности костной ткани (МПКТ) у рабочих ме­таллургического алюминиевого завода. В состав сплавов, выпускаемых заводом, помимо алюминия, входят хром, ни­кель, марганец, медь, свинец.

Обследованы 99 мужчин в возрасте от 21 до 60 лет, работающих на метал­лургическом алюминиевом заводе (1-я группа). Контролем служили 87 практи­чески здоровых мужчин того же возрас­та (2-я группа). Все обследованные, в том числе здоровые, по возрасту были разделены на 2 группы: 21—40 лет и 41— 60 лет. МПКТ определяли методом ультразвуковой денситометрии пяточ­ной кости на аппарате “Achilles+” (Lunar, USA). Параметры фосфорно-кальциевого обмена оценивали по кон­центрации кальция (Са) и неорганичес­кого фосфора (Р) в сыворотке крови, а также по уровню их экскреции с мочой натощак по отношению к экскреции креатинина. Также определяли содержа­ние паратгормона (ПТГ) в сыворотке крови, ЛГ, ФСГ, тестостерона. О со­стоянии формирования костей судили по активности щелочной фосфатазы (ЩФ) и уровню остеокальцина (ОК) в сыворотке крови. Эти показатели изучали с помощью биохимического анали­затора “Screen master plus” наборами (Hospitex Diagnostics S.А., Швейцария”). Уровень гормонов и ОК оценивали радиоиммунологическим методом набора­ми фирмы “Cis International” (Франция).

Обследованные работали плавильщи­ками, литейщиками, слесарями-ремонт­никами в непосредственном контакте с парами алюминия, меди, марганца, хрома, свинца, в условиях высокой тем­пературы. Уровни указанных металлов в воздухе рабочей зоны не превышали ПДК: алюминий — 0,3—0,7 мг/м³ (ПДК — 2,0 м/м³), свинец — 0,003 мг/м³ (ПДК — 0,01 мг/м³), марганец—от 0,023 до 0,024 мг/м³ и от 0,04 до 0,08 мг/м³ (ПДК — 0,2 мг/м³), медь — 0,02 мг/м³ (ПДК — 1,0 мг/м³). Температура превышала зону комфорта в 1,5 — 2 раза.

Болевой синдром оценивали в бал­лах от 0 до 4: 0 — отсутствие болей, 1 — их наличие после физической нагрузки, 2 — боли после небольшой физической нагрузки и при длительном пребывании в одном положении, требующие неоднок­ратного отдыха в горизонтальном поло­жении в течение дня, 3 — при переме­не положения тела и в покое, 4 — боли, возникающие при малейшем движении и в покое, прерывающие ночной сон. Во 2-й (контрольной) группе жалоб на боли не было. В обеих группах заболеваний по­чек не выявлено. Уровень креатинина был нормальным во всех группах; со­держание АЛАТ, АСАТ — в пределах нормальных колебаний. Фактов злоупот­ребления спиртными напитками не об­наружено.

Согласно результатам ультразвуково­го денситометрического исследования (показатели Т и Z), среди практически здоровых мужчин до 40 лет (табл. 1) по­ниженная МПКТ имела место у 20,75% и у 23,52% в старшей возрастной груп­пе. Среди рабочих завода (1-я группа) в возрасте 21—40 лет частота сниженной МПКТ практически не отличалась от контроля, но случаев ОП было больше. Только при ОП отмечались боли интен­сивностью 1—2 балла. Из анамнеза вы­явлено, что случаев переломов в этой возрастной группе было в 1,5 раза боль­ше, чем в аналогичной по возрасту груп­пе контроля. В старшей возрастной под­группе частота сниженной МПКТ была значительно выше, причем число слу­чаев с ОП составляло почти половину от всех, имевших пониженную МПКТ. Болевой синдром в 1—3 балла был опре­делен у 2/3 обследованных при снижен­ной МПКТ и у 1/2 при нормальной МПКТ. По числу случаев переломов в старшем возрасте группы не различались друг от друга.

Как видно из табл. 2, показатели Т и Z в группе обследованных с нормальной плотностью костной ткани достоверно не отличались от контроля. Анализ по­казателей фосфорно-кальциевого обме­на показал достоверное повышение уровня Р в крови у всех обследованных независимо от возраста и состояния костной ткани. Повышенное содержание Р в сыворотке крови сопровождалось уве­личенной потерей его с мочой. Содер­жание Са в сыворотке крови имело тенденцию к снижению во всех груп­пах, но достоверно отличалось от конт­роля только в группе молодых, причем как с нормальной, так и с пониженной МПКТ. Увеличение кальциурии статис­тической значимости не имело. При имеющихся изменениях концентрации в крови Са можно было бы ожидать по­вышения содержания ПТГ, однако он не только не был увеличен, но даже имел тенденцию к снижению. Можно предположить, что торможение его сек­реции связано с повышением содержания Р в крови [5]. Гиперфосфатемия, кроме того, может вести к снижению продукции 1,25(OH)2D3, что, в свою очередь, уменьшает почечную реабсорб­цию Р [6]. Длительное поливалентное воздействие аэрозолей алюминия, свин­ца, хрома, никеля, марганца, меди на организм работающего приводит к ука­занным биохимическим сдвигам с на­рушением костеобразования. Уровни ще­лочной фосфатазы и остеокальцина при сниженной МПКТ оставались в преде­лах нормы.

Таблица 1

Характеристика обследованных по возрасту, стажу работы и МПКТ

Группы обследованных	Возраст, лет	Стаж	Число обследо­ванных	Остеопения		Остеопороз		Частота пониженной  МПКТ, %
				абс.	%	абс.	%
1-я	21-40	7,75+0,80	56	9	16,07	3	5,36	21,43
	41-60	17,75±1,65	43	8	18,60	7	16,28	34,88
2-я	21-40	—	53	10	18,87	1	1,88	20,75
	41—60	—	34	7	20,59	1	2,94	23,52

Таблица 2

Показатели МП КТ и кальциево-фосфорного обмена

Группы обследо­ванных	Возраст, лет	Стаж	т	Z	Са кр., ммоль/л	Р кр., ммоль/л	птг, МЕд/л	ок, МЕл/л	ЩФ,  МЕд/л	Са/Кр	Р/Кр
С нор­мальной МПКТ	21-40	7,75± ±0,80	0,80± ±0,15 Р>0,05 n=27	1,31± ±0,15 Р>0,05 n=27	1,97± ±0,15 Р<0,05 n=27	1,27± ±0,06 Р<0,05 n=27	7,92± ±3,20 Р>0,05 n=8	19,7± ±3,07 Р>0,05 n=8	49,41± ±2,64 Р=0,05 п=27	0,17± ±0,05 Р>0,05 п=27	1,45+ ±0,22 Р<0,05 п=27
	41-60	17,75± ±1,65	0,86± ±0,20 Р>0,05 п=44	1,89± ±0,19 Р>0,05 п=44	1,90± ±0,02 Р>0,05 п=27	1,39± ±0,05 Р<0,05 п=27	12,27± ±4,02 Р>0,05 п=8	21,24± ±2,77 Р>0,05 п=8	48,65± ±2,51 Р>0,05 п=27	0,16± ±0,04 Р>0,05 п=27	1,95± ±0,47 Р<0,05 п=27
Со сни­женной МПКТ	21-40	11,36± ±1,90	-1,53+ ±0,19 Р<0,01 п=11	0.98± ±0,18 Р<0,01 п=11	1,90± ±0,08 Р<0,01 11=9	1,43± ±0,08 Р<0,01 11=11	6,72± ±1,55 Р>0,05 п=8	23,76± ±2,67 Р>0,05 п=8	5336± ±5,31 Р>0,05 п=11	0,12± ±0,03 Р>0,05 п=8	1,79± ±0,24 Р<0,05 n=1І
	41-60	19,17± ±1,91	-2,11± ±0,18 Р<0,01 п=15	-1,77± ±0,18 Р<0,01 п=15	1£4± ±0,03 Р>0,05 п=14	139± ±0,12 Р<0,01 п=14	530± ±297 Р>0,05 п=8	18,06± ±1,28 Р>0,05 п=8	51,43± ±2£7 Р>0,05 n=14	0,08± ±0,03 Р>0,05 п=10	093±  ±0,42 Р>0,05 п=10
Конт­рольная	21-40	—	1,11± ±0,15 n=42	1,44± ±0,15 n=42	2,15± ±0,03 n=29	0,89± ±0,03  n=29	13,58± ±1,99 n=12	24,34± ±2,04 п=12	56,9± ±2,71 п=29	0,08± ±0,01 п=32	0,46± ±0,03  п=32
	41-60	—	0,46± ±0,17 п=27	1,49± ±0,17 п=27	1,90± ±0,08 п=14	0,96± ±0,09 п=14	13,58± ±2,64 п=26	20,49± ±2,66 п=26	50,80± ±4,73 п=14	0,10± ±0,01 п=14	0,67± ±0,11  п=14