Laboratory markers of bone metabolism in relation to adaptive reserves and musculoskeletal disorders

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The functions of many bone metabolism markers are crucial to the body’s adaptive responses to stress.

AIM: This work aimed to study laboratory markers of bone metabolism in relation to the state of adaptive reserves and musculoskeletal disorders in employees of the Federal Fire Service of the State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of the Russian Federation.

METHODS: A total of 105 male employees of the Federal Fire Service of the State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of the Russian Federation (mean age, 34.7 ± 0.4 years) were under regular medical checkup. For laboratory assessment, participants were divided into three groups according to the state of the musculoskeletal system and into three groups according to years of professional experience. Serum levels of parathyroid hormone, insulin, and dehydroepiandrosterone sulfate were measured using an Immulite XPi closed-type immunochemiluminescent analyzer (Siemens, USA). Serum cortisol levels and urinary deoxypyridinoline were determined using an Access 2 closed-type immunochemiluminescent analyzer (Beckman Coulter, USA). Serum osteocalcin concentration was measured by enzyme-linked immunosorbent assay (IDS N-MID Osteocalcin). The dehydroepiandrosterone sulfate/cortisol ratio was calculated to assess adaptive reserves objectively, along with the HOMA-IR insulin resistance index and the osteocalcin/insulin index.

RESULTS: Mean values of all studied parameters in all groups were within reference ranges. A decrease in osteocalcin levels (10.89 ± 0.56 ng/mL) was observed in individuals with moderate musculoskeletal disorders compared with the mean level in healthy participants (17.21 ± 1.33 ng/mL). In individuals with a professional experience of 5 years or less, the mean osteocalcin level (18.50 ± 2.15 ng/mL) was comparable to the median of the reference range (19.8 ng/mL) and differed from the lower concentration observed in individuals with a professional experience of 15 years or more. Osteocalcin concentrations were significantly higher in individuals with active depletion of adaptive reserves compared with those whose adaptive reserves were preserved. A decrease in the osteocalcin/insulin index was noted with increasing professional experience and in individuals with musculoskeletal disorders.

CONCLUSION: The results of comprehensive laboratory testing of employees of the Federal Fire Service of the State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of the Russian Federation indicate the absence of pathological changes in bone metabolism markers (exceeding population reference ranges) that are relevant for the diagnosis of clinically manifested musculoskeletal disorders. Nevertheless, the findings confirm the involvement of the musculoskeletal system in multisystem stress adaptation and support the relevance of further investigation of osteocalcin and the osteocalcin/insulin index for early diagnosis of musculoskeletal diseases and for maintaining tolerance to occupational stress in individuals engaged in hazardous professions.

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

Профессия пожарного характеризуется явным риском снижения функциональных резервов организма. Специалисты, чья деятельность связана с воздействием физических и химических факторов и необходимостью находиться в постоянной готовности к немедленным действиям, регулярно и длительно испытывают перенапряжение. При этом снижение концентрации внимания, сопряжённое с суточными и ночными дежурствами, является частой причиной травматизма. Результаты скрининговой оценки состояния опорно-двигательной системы у сотрудников Федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы (ФПС ГПС) МЧС России из числа оперативного состава специальной пожарной части показали, что более 20% обследованных имеют различные жалобы на нарушения функций опорно-двигательной системы и нуждаются в её комплексной оценке с учётом общего физиологического и психофизиологического статуса.

Значительная роль в ранней диагностике и профилактике болезней опорно-двигательной системы отводится лабораторным маркёрам метаболизма костной ткани как участникам общего адаптивного ответа организма на воздействие стрессовых факторов различной природы. Известно, что костная ткань независимо от возраста постоянно подвергается двум механизмам перестройки: моделированию и ремоделированию. Моделирование определяет микроструктуру кости во время её роста. Ремоделирование заключается в резорбции локальных участков и заполнении образовавшихся дефектов вновь сформированной костной тканью. Специфическим маркёром костной резорбции является дезоксипиридинолин в моче, производное пиридина, который служит «молекулярной сшивкой», стабилизирующей структуру фибрилл коллагена. Высвобождение производных пиридина из костной ткани — достоверный показатель распада зрелого коллагена. Фаза резорбции длится до 12 сут, завершается гибелью остеокластов с последующим привлечением остеогенных клеток и их дифференцировкой в остеобласты. Остеобласты синтезируют новый костный матрикс и участвуют в его кальцификации, а затем по мере накопления и пространственной ориентации межклеточного вещества становятся остеоцитами. Полный цикл ремоделирования костной ткани длится 3–6 мес. с преобладанием остеосинтеза над резорбцией. Ремоделирование позволяет адаптировать объём, форму и плотность кости к действующим нагрузкам, корректировать и обновлять микроархитектонику ткани. Этот процесс является также частью системы, обеспечивающей поддержание оптимальной концентрации минералов в биологических жидкостях организма.

Специфическим маркёром остеосинтеза является остеокальцин, кальций-связывающий неколлагеновый белок межклеточного матрикса, который продуцируется зрелыми остеобластами. Остеокальцин составляет до четверти неколлагенового белкового матрикса кости и представлен двумя формами: карбоксилированной и биоактивной субкарбоксилированной. Синтез остеокальцина остеобластами стимулируется витамином D, а концентрация активной формы этого белка регулируется с участием витамина К. При трактовке результатов определения уровня остеокальцина в крови необходимо принимать во внимание, что этот белок выполняет несколько функций. Прежде всего, это белок межклеточного матрикса, его уровень в крови отражает активность остеобластов и интенсивность костеобразования. Однако десятая доля образованного остеокальцина непосредственно поступает в кровяное русло, что необходимо для осуществления его межсистемных адаптивных эффектов, включая влияние на энергетический обмен и нейротрансмиттеры [1, 2]. Так, в настоящее время известно, что остеокальцин обладает гормональной активностью: увеличивает пролиферацию β-клеток поджелудочной железы и секрецию инсулина, повышает чувствительность органов-мишеней к инсулину, стимулирует продукцию тестостерона и кортизола, влияет на проведение импульса пирамидными клетками мозга при модуляции памяти и снижает тревожность [3, 4]. Эффекты остеокальцина при адаптации к физическим нагрузкам реализуются в увеличении мышечной силы за счёт усиления поглощения и катаболизма миофибриллами глюкозы и жирных кислот, а также за счёт роста количества и размеров митохондрий [1, 5]. Биологическая активация остеокальцина стимулируется в процессе резорбции кости, при этом концентрация активной формы остеокальцина, как и маркёров резорбции, удваивается даже после однократной физической нагрузки. Во время аэробных упражнений уровень остеокальцина удваивается в тот момент, когда концентрация инсулина достигает минимума [3]. Увеличение продукции остеокальцина в ответ на стрессовую нагрузку является быстродействующим физиологическим адаптивным механизмом, а относительно костно-мышечной системы этот гормон выступает в роли антагониста кортизола. Следовательно, уровень остеокальцина в крови зависит от преобладания тех или иных механизмов поддержания физиологического равновесия в организме и в пределах референтных значений не служит значимым маркёром тяжести заболеваний костно-мышечной системы.

Большое значение в процессах ремоделирования костной ткани отведено витамину D, который стимулирует выработку остеокальцина, регулирует кальциево-фосфорный обмен и непосредственно влияет на регенерацию кости. Его свободная форма 1,25(ОН)2D3 принимает участие в регуляции процессов резорбции кости, дифференцировке остеогенных клеток, минерализации остеоида и заживлении переломов [6, 7]. Метаболит витамина D (24R,25(OH)2D) рассматривается как «критический катализатор» в стимуляции восстановления кости после травмы [1], поскольку под его воздействием синтезируется сигнальная молекула лактозилкерамид, увеличивающая площадь регенерата. Опубликованы данные популяционного исследования, в котором обнаружена высокая распространённость дефицита (40%) и тяжёлого дефицита (11%) витамина D у взрослых пациентов с переломами [2]. Тем не менее имеются исследования, в которых не подтверждена эта взаимосвязь [6]. Известно также, что дефицит витамина D проявляется не только смещением физиологического равновесия процессов ремоделирования кости, но также фибромиалгическим синдромом, миалгиями и артралгиями.

Таким образом, функции многих маркёров метаболизма костной ткани не ограничиваются опорно-двигательной системой, а играют существенную роль в процессах адаптации организма к стрессовым нагрузкам различной природы: физической, климатической и эмоциональной. При этом кость выполняет функцию гормонопродуцирующего органа и является участником адаптации. Актуальной задачей представляется установление лабораторных критериев истощения кость-опосредованных механизмов адаптации, что может быть важным для профилактики клинически выраженных нарушений опорно-двигательной системы.

Цель исследования. Выявить ранние маркёры адаптации опорно-двигательной системы к воздействию стрессовых профессиональных факторов у сотрудников ФПС ГПС МЧС России.

МЕТОДЫ

Характеристика групп

Под диспансерным наблюдением в 2023 г. находились 105 сотрудников (мужчин) ФПС ГПС МЧС России от 23 до 45 лет (средний возраст — 34,7±0,4 года). Для лабораторного обследования мужчины были разделены на три группы в зависимости от состояния опорно-двигательной системы по методике «Оценка нарушений опорно-двигательной системы» [8] и на три группы в зависимости от стажа работы. По возрасту группы не различались. Фенотипическая и физиологическая характеристика групп по данным диспансерного обследования приведена в табл. 1. Оценка функционального состояния кардиореспираторной и сердечно-сосудистой систем была основана на пробах с задержкой дыхания на вдохе (проба Штанге) и выдохе (проба Генча). Нижними границами референтного диапазона результатов проб считали 40 с и 35 с соответственно. Индекс массы тела (ИМТ, кг/м2) рассчитывали по формуле: рост (м)/[масса тела (кг)]2 и оценивали в соответствии с референтным диапазоном 18,5–25,0 кг/м2 Всемирной организации здравоохранения. Индекс талии к бёдрам рассчитывали как соотношение объёма талии (м) к объёму бёдер (м) и оценивали в соответствии с границей нормы Всемирной организации здравоохранения для мужчин — 0,9.

 

Таблица 1. Характеристика групп по данным диспансерного наблюдения

Table 1. Characteristics of the groups based on regular medical checkup data

Параметр

Нарушения опорно-двигательной системы

Профессиональный стаж, годы

Критерий формирования группы

Нет

Умеренные

Выраженные

≤5

6–14

≥15

Группа

1-я

2-я

3-я

4-я

5-я

6-я

Количество человек

71

20

14

38

45

22

Возраст, лет

32,2±0,7

34,9±1,2

35,9±1,3

29,8±0,7

32,3±0,5

32,8±2,1

Индекс массы тела

N

Индекс «талия/бедро»

N

N

N

Проба Штанге

N

N

N

N

N

N

Проба Генче

N

N

N

N

N

Примечание. N — соответствует референтному диапазону; ↑ — выше референтного диапазона; ↓ — ниже референтного диапазона.

 

Материал исследования

Уровень всех показателей, за исключением остеокальцина и дезоксипиридинолина, исследовали в пробах венозной крови в первичных вакуумных пробирках в день взятия пробы. Сыворотку крови отделяли центрифугированием 3000 об/мин в течение 10 мин. Для исследования уровня остеокальцина из первичных вакуумных пробирок отбирали аликвоты сыворотки в пробирки типа Эппендорф объёмом 1,5 мл, которые хранили при –20 °С. Размораживание проводили однократно, определение концентрации остеокальцина во всех аликвотах выполняли одновременно. Определение концентрации дезоксипиридинолина проводили во второй порции утренней мочи, взятой в вакуумные контейнеры в день взятия проб крови. Пробы мочи центрифугировали при 3000 об/мин в течение 10 мин.

Методы лабораторного исследования

Перечень исследуемых показателей, использованные аналитические системы и референтные значения представлены в табл. 2.

 

Таблица 2. Перечень исследуемых показателей, использованные аналитические системы и референтные значения

Table 2. List of analyzed parameters, analytical systems used, and reference values

Параметр

Референтный диапазон

Аналитическая система

Паратгормон, пмоль/л

1,2–7,6

Immulite XPi, Siemens, США

Дегидроэпиандростерона сульфат, мкмоль/л

2,2–15,2

Кальцитонин, пг/мл

<18,2

Дезоксипиридинолин, нмоль/ммоль креатинина

2,3–5,4

Кортизол, нмоль/л

185,0–624,0

Access 2, США Beckman Coulter

25-ОН-витамин D, нмоль/л

50,0–75,0 — недостаточный; 75,0–250,0 — достаточный

Остеокальцин, нг/мл

9,6–40,8

IDS N-MID Osteocalcin

 

Ранее нами установлено [9], что отношение концентраций дегидроэпиандростерон-сульфата (DHEAS) и кортизола служит объективной оценкой состояния адаптационных резервов организма. Значение индекса DHEAS/кортизол интерпретировали следующим образом: <1,1 — адаптационные резервы истощены; от 1,1 до 2,1 — адаптационные резервы расходуются; >2,1 — адаптационные резервы сохранены. Индекс инсулинорезистентности (НОМА-IR) рассчитывали по формуле: [инсулин (мкМе/мл)× глюкоза (ммоль/л)]/22,5.

Также рассчитали соотношение концентраций остеокальцина и инсулина (индекс остеокальцин/инсулин), руководствуясь современными представлениями об остеокальцине как гормоне с анаболическим действием, усиливающем чувствительность органов-мишеней к глюкозе, пик концентрации которого в крови в физиологическом равновесии приходится на минимум концентрации инсулина.

Методы статистического исследования

Статистический анализ проводили с помощью программы «Statistica 10.0» (лицензия AXA009K287210FAACD-B). Распределение данных оценивали с использованием критерия Шапиро–Уилка. При описании полученных данных использовали: медиану (Ме), нижний и верхний квартили (Q1; Q3), среднее арифметическое (М) и стандартную ошибку среднего арифметического (m). Значимость различий между группами оценивали с помощью U-критерия Манна–Уитни с поправкой на множественные сравнения Бонферрони, так как распределение в большинстве групп не было нормальным. Критический уровень значимости (р) при проверке статистических гипотез принимали равным 0,05.

Этическая экспертиза

Протокол исследования одобрен независимым этическим комитетом ФГБУ ВЦЭРМ им. А.М. Никифорова МЧС России (протокол № 3/25 от 30.05.2022).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Средние значения исследованных показателей во всех группах находились в пределах референтного диапазона. Уровень витамина D оценивался как недостаточный, но также находился в границах популяционной нормы.

Основные результаты лабораторного обследования сотрудников ФПС ГПС МЧС России с различным состоянием опорно-двигательной системы представлены в табл. 3; 1, 2, 3-я группы не различались по следующим показателям: ИМТ, паратгормон, кальцитонин, DHEAS/кортизол и дезоксипиридинолин. Выявлено снижение уровня остеокальцина (10,89±0,56 нг/мл) у лиц с умеренными нарушениями опорно-двигательной системы по сравнению с его средним уровнем (17,21±1,33 нг/мл) в 1-й группе. Однако в 3-й группе тенденция к снижению этого маркёра остеосинтеза не сохранялась, что, по-видимому, связано с активацией процессов костеобразования у лиц с выраженной патологией опорно-двигательной системы.

 

Таблица 3. Основные результаты лабораторного обследования сотрудников Федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы МЧС России с различным состоянием опорно-двигательной системы

Table 3. Main results of laboratory examination of employees of the Federal Fire Service of the State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of the Russian Federation with different musculoskeletal system statuses

Параметр

Группа

Уровень значимости различий между 1-й и 2-й; 1-й и 3-й; 2-й и 3-й группами

1-я

2-я

3-я

М±m

Me (Q1; Q3)

М±m

Me (Q1; Q3)

М±m

Me (Q1; Q3)

Остеокальцин, нг/мл

17,21±1,33

15,19 (11,45; 20,47)

10,89±0,56

10,38 (9,25; 12,95)

17,93±2,85

18,99 (9,89; 22,32)

0,004; 0,480; 0,067

Остеокальцин/инсулин, индекс

6,09±0,81

5,05 (1,74; 7,99)

3,00±0,38

2,39 (1,50; 4,70)

3,27±1,10

1,01 (0,68; 5,22)

0,023; 0,058; 0,323

Инсулин, мМЕ/л

5,02±0,55

2,14 (2,00; 6,26)

5,18±1,07

4,13 (2,02; 6,88)

10,20±2,93

7,00 (3,80; 10,83)

0,111; 0,007; 0,127

НОМА-IR, индекс

1,06±0,12

0,48 (0,41; 1,24)

1,45±0,30

1,05 (0,44; 1,70)

2,15±0,62

1,44 (0,72; 2,39)

0,086; 0,007; 0,199

25-ОН-витамин D, нмоль/л

60,80±1,86

58,28 (49,93; 67,96)

53,36±1,82

54,20 (46,48; 58,54)

65,10±4,22

61,51 (57,25; 75,86)

0,062; 0,568; 0,049

 

Основные результаты лабораторного обследования сотрудников ФПС ГПС МЧС России с различным профессиональным стажем представлены в табл. 4. При значимом критерии Краскела–Уоллиса проведены попарные сравнения с поправкой Бонферрони; 4, 5, 6-я группы не различались по следующим показателям: паратгормон, кальцитонин, инсулин, НОМА-IR, DHEAS/кортизол, витамин D и дезоксипиридинолин. У лиц с небольшим стажем (4-я группа) средний уровень остеокальцина (18,5±2,15 нг/мл) был сопоставим с медианой референтного диапазона (19,8 нг/мл) и отличался от более низкой концентрации этого белка у лиц 6-й группы. Снижение индекса остеокальцин/инсулин, в отличие от динамики концентрации инсулина, выявлено не только при сравнении 4-й и 6-й групп, но и 4-й и 5-й групп. Однако корректность оценки этих результатов скомпрометирована значимыми отличиями в ИМТ между группами. Аналогичные изменения в уровне индекса остеокальцин/инсулин были обнаружены и при сравнении 1-й и 2-й групп (см. табл. 3).

 

Таблица 4. Основные результаты лабораторного обследования сотрудников Федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы МЧС России с различным стажем работы

Table 4. Main results of laboratory examination of employees of the Federal Fire Service of the State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of the Russian Federation with different durations of service

Параметр

Группа

Уровень значимости различий между 4-й и 5-й; 4-й и 6-й; 5-й и 6-й группами

4-я

5-я

6-я

М±m

Me (Q1; Q3)

М±m

Me (Q1; Q3)

М±m

Me (Q1; Q3)

Индекс массы тела, кг/м²

24,76±0,35

24,60 (23,50; 26,00)

26,97±0,52

26,70 (24,50; 28,95)

28,33±0,81

28,60 (25,55; 31,10)

0,001; 0,001; 0,239

Остеокальцин, нг/мл

18,50±2,15

15,90 (11,03; 22,58)

15,26±1,16

13,92 (10,07; 18,88)

13,10±1,58

10,69 (7,92; 15,59)

0,386; 0,049; 0,133

Остеокальцин/инсулин, индекс

6,47±1,03

5,33 (2,00; 7,53)

4,28±0,59

3,45 (1,55; 6,38)

3,83±0,80

2,29 (1,04; 5,78)

0,049; 0,031; 0,369

Кальцитонин, пг/мл

2,52±0,21

2,00 (2,00; 2,17)

3,29±0,26

2,25 (2,00; 4,27)

4,44±0,52

3,61 (2,00; 6,35)

0,001; 0,001; 0,001

 

Концентрации остеокальцина, независимо от возраста мужчин, были значимо выше у лиц с активным расходованием адаптационных резервов по сравнению с обследованными, чьи резервы адаптации были сохранены (табл. 5). Превышение референтных пределов уровня остеокальцина также было выявлено только у обследованных с индексом DHEAS/кортизол <2,1 — 8% случаев.

 

Таблица 5. Уровень остеокальцина в сыворотке крови сотрудников Федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы МЧС России с различным состояние адаптационных резервов организма

Table 5. Serum osteocalcin levels in employees of the Federal Fire Service of the State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of the Russian Federation with different states of adaptive reserves

Параметр

DHEA-S/кортизол, индекс

Уровень значимости различий

<2,1

>2,1

М±m

Me (Q1; Q3)

М±m

Me (Q1; Q3)

Количество человек

38

67

 

Возраст, лет

32,80±0,60

31,50 (27,00; 38,00)

32,70±0,80

34,00 (29,25; 38,00)

0,594

Остеокальцин, нг/мл

20,15±2,18

17,30 (12,97; 24,22)

13,21±0,66

11,57 (9,32; 17,12)

0,002

 

Поскольку причиной противоречивой динамики уровня остеокальцина в 1–3-й группах могла стать малочисленность 3-й группы относительно 1-й группы, мы объединили лиц с умеренными и выраженными нарушениями опорно-двигательной системы (табл. 6). В ходе сравнения подтвердилась тенденция к повышению уровня инсулина и НОМА-IR на фоне стабильного ИМТ и не были выявлены различия в уровне кальцитонина и остеокальцина. В то же время имелось отчётливое снижение индекса остеокальцин/инсулин у лиц с нарушениями опорно-двигательной системы.

 

Таблица 6. Основные результаты лабораторного обследования сотрудников Федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы МЧС России с нарушениями и без нарушений опорно-двигательной системы

Table 6. Main results of laboratory examination of employees of the Federal Fire Service of the State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of the Russian Federation with and without musculoskeletal system disorders

Параметр

Нарушения опорно-двигательной системы

Уровень значимости различий

Нет

Есть

М±m

Me (Q1; Q3)

М±m

Me (Q1; Q3)

Количество человек

71

34

 

Группа

1-я

2-я, 3-я

 

Индекс массы тела, кг/м²

27,74±1,58

25,50 (23,50; 28,03)

26,87±0,54

27,10 (24,30; 29,10)

0,751

Остеокальцин/инсулин, индекс

6,09±0,81

5,00 (1,50; 8,05)

3,31±0,51

2,03 (1,06; 5,18)

0,015

Инсулин, мМЕ/л

5,02±0,56

2,14 (2,00; 6,26)

7,65±1,33

5,50 (2,27; 8,44)

0,026

НОМА-IR, индекс

1,06±0,12

0,48 (0,41; 1,24)

1,72±0,31

1,22 (1,45; 1,82)

0,007

 

ОБСУЖДЕНИЕ

Концентрации дезоксипиридинолина и паратгормона не различались во всех шести группах, что свидетельствует об отсутствии специфических для групп патологических изменений костной резорбции и кальциевого обмена. Обращает на себя внимание и требует дальнейшего изучения возрастание уровня кальцитонина по мере увеличения профессионального стажа (см. табл. 4). Этот факт можно рассматривать в качестве компенсаторного механизма стимуляции остеобластов на фоне снижения остеокальцина, поскольку возможные физиологические колебания уровня кальция в крови не оказывают существенного влияния на секрецию кальцитонина.

По фенотипическим признакам 3-я и 6-я группы характеризовались ожирением абдоминального типа (см. табл. 1), что свидетельствует о наличии высоко значимого фактора риска развития нарушений углеводного обмена у сотрудников ФПС ГПС МЧС России с выраженными нарушениями опорно-двигательной системы и большим профессиональным стажем. Однако при лабораторном обследовании в 4-й группе, по сравнению с 6-й, выявлена более низкая концентрация инсулина и более высокая чувствительность к инсулину, которую характеризует НОМА-IR (см. табл. 4). Не различались по этим показателям 1-я и 3-я группы (см. табл. 3). В целом следует отметить следующую особенность. Если при возрастании профессионального стажа увеличение ИМТ не сопровождалось увеличением НОМА-IR и концентрации инсулина, то по мере ухудшения состояния опорно-двигательной системы наблюдаемый прирост НОМА-IR и уровня инсулина не сопровождался повышением ИМТ. С учётом того, что все выявленные колебания маркёров находятся в пределах референтных диапазонов, можно предположить, что эта особенность также соответствует физиологическим пределам адаптации, а не патологическим изменениям углеводного обмена.

Изменение уровня остеокальцина, характеризующее различие между здоровыми лицами и лицами с наличием патологии опорно-двигательной системы, нуждается в уточнении с учётом статистически незначимой тенденции к повышению его уровня в 3-й группе. С другой стороны, результаты клинико-лабораторного обследования сотрудников ФПС ГПС МЧС России согласуются с современными представлениями об участии остеокальцина в усилении анаболических процессов в фазе напряжения адаптивного ответа. Возможно, физиологическое усиление секреции остеокальцина в системный кровоток является механизмом, который обеспечивает успешную адаптацию сотрудников ФПС ГПС МЧС России к хроническим профессиональным стрессовым нагрузкам. Аналогичную направленность изменений концентрации остеокальцина мы наблюдали в 2009–2011 гг. при диспансерном обследовании профессиональных спортсменов-футболистов. Напротив, снижение концентрации остеокальцина в пределах референтного диапазона можно рассматривать в качестве лабораторного признака истощения резервов адаптации. Полученные результаты также согласуются с данными A.G. Pittas и соавт. [10], которые установили обратно пропорциональную зависимость между уровнем остеокальцина и биохимическими маркёрами метаболического синдрома и ожирения у мужчин старше 65 лет. Так, в нашем исследовании отмечена чёткая тенденция к разнонаправленной динамике концентраций остеокальцина и инсулина, НОМА-IR как при увеличении стажа, так и с развитием нарушений опорно-двигательной системы у сотрудников ФПС ГПС МЧС.

Допустимо предположить, что выявленные изменения уровня остеокальцина обусловлены снижением интенсивности физиологических механизмов остеокальцин-опосредованной адаптации. Важно, что во всех группах индекс DHEAS/кортизол превышал 1,1; истощения адаптационных резервов выявлено не было. Таким образом, лабораторная оценка адаптационных резервов организма характеризует обследованных лиц как устойчивых к стрессовым нагрузкам, что совпадает с результатами функциональных проб, оценивающих резервы кардиореспираторной системы (см. табл. 2).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Лабораторная оценка адаптационных резервов организма сотрудников ФПС ГПС МЧС России совпадает с результатами функциональных проб, выполненных в ходе диспансерного наблюдения за состоянием их здоровья. Оценённые показатели состояния углеводного обмена не выявили метаболических нарушений, ассоциированных с ожирением, что, вероятно, обусловливается сохранёнными резервами адаптации организма мужчин молодого возраста.

Результаты комплекса лабораторного обследования сотрудников ФПС ГПС МЧС России свидетельствуют об отсутствии у них патологических (выходящих за пределы референтных популяционных диапазонов) изменений уровня маркёров костного метаболизма, значимых для диагностики клинически выраженных нарушений опорно-двигательной системы. Тем не менее получены результаты, подтверждающие участие опорно-двигательной системы в полисистемной адаптации к стрессу. Так, концентрация остеокальцина в пределах референтного диапазона была выше у лиц с активным расходованием адаптационных резервов по сравнению с обследованными, чьи резервы адаптации были сохранены. Также отмечено снижение индекса остеокальцин/инсулин у сотрудников ФПС ГПС МЧС России по мере увеличения профессионального стажа и ухудшения состояния опорно-двигательной системы.

Полученные данные определяют целесообразность дальнейшего изучения роли остеокальцина и индекса остеокальцин/инсулин в ранней диагностике опорно-двигательных заболеваний и поддержания толерантности к профессиональным нагрузкам у лиц опасных профессий. Для подтверждения полученных результатов потребуется укрупнение групп, обоснование вмешивающихся факторов и выполнение многофакторного анализа. Маркёры обладают потенциалом для использования в программах профилактических мероприятий, направленных на своевременную коррекцию стресс-индуцированных адаптивных вариаций гомеостаза.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Н.А. Алхутова — планирование и выполнение лабораторных исследований, анализ литературных и экспериментальных данных, формирование научной идеи, написание и редактирование текста; Н.А. Ковязина — планирование и выполнение лабораторных исследований, анализ литературных и экспериментальных данных, формирование научной идеи, написание и редактирование текста; С.С. Алексанин — концепция и дизайн исследования, редактирование текста; В.Ю. Рыбников — концепция и дизайн исследования, редактирование текста; Д.Ф. Магданов — дизайн исследования, характеристика групп. Все авторы одобрили рукопись (версию для публикации), а также согласились нести ответственность за все аспекты работы, гарантируя надлежащее рассмотрение и решение вопросов, связанных с точностью и добросовестностью любой её части.

Этическая экспертиза. Проведение исследования одобрено независимым этическим комитетом ФГБУ ВЦЭРМ им. А.М. Никифорова МЧС России (протокол № 3/25 от 30.05.2022).

Согласие на публикацию. Все участники исследования добровольно подписали форму информированного согласия до включения в исследование.

Источники финансирования. Отсутствуют.

Раскрытие интересов. Авторы заявляют об отсутствии отношений, деятельности и интересов за последние три года, связанных с третьими лицами (коммерческими и некоммерческими), интересы которых могут быть затронуты содержанием статьи.

Оригинальность. При создании настоящей работы авторы не использовали ранее опубликованные сведения (текст, иллюстрации, данные).

Доступ к данным. Редакционная политика в отношении совместного использования данных к настоящей работе не применима, новые данные не собирали и не создавали.

Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.

Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовали два внешних рецензента, член редакционной коллегии и научный редактор издания.

ADDITIONAL INFORMATION

Author contributions: N.A. Alhutova: investigation (laboratory testing), formal analysis, writing—original draft, writing—review & editing; N.A. Koviazina: investigation (laboratory testing), formal analysis, writing—original draft, writing—review & editing; S.S. Aleksanin: conceptualization, methodology, writing—review & editing; V.Yu. Rybnikov: conceptualization, methodology, writing—review & editing; D.F. Magdanov: methodology, data curation. All the authors approved the version of the manuscript to be published and agreed to be accountable for all aspects of the work, ensuring that questions related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved.

Ethics approval: The study was approved by the Independent Ethics Committee of the NIkiforov Russian Center of Emergency and Radiation Medicine of the Ministry of Emergency Situations of the Russian Federation (Minutes No. 3/25 dated May 30, 2022).

Consent for publication: All participants provided written informed consent prior to inclusion in the study.

Funding sources: No funding.

Disclosure of interests: The authors have no relationships, activities, or interests for the last three years related to for-profit or not-for-profit third parties whose interests may be affected by the content of the article.

Statement of originality: No previously published material (text, images, or data) was used in this work.

Data availability statement: The editorial policy regarding data sharing does not apply to this work, as no new data was collected or created.

Generative AI: No generative artificial intelligence technologies were used to prepare this article.

Provenance and peer-review: This paper was submitted unsolicited and reviewed following the standard procedure. The peer-review process involved two external reviewers, a member of the Editorial Board, and the in-house science editor.

×

About the authors

Natalya A. Alkhutova

The Nikiforov Russian Center of Emergency and Radiation Medicine

Email: nalhutova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6268-8969
SPIN-code: 8732-2680

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Saint-Petersburg

Nadezhda A. Koviazina

The Nikiforov Russian Center of Emergency and Radiation Medicine

Author for correspondence.
Email: nakovzn@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0482-0802
SPIN-code: 4158-6606

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint-Petersburg

Sergei S. Aleksanin

The Nikiforov Russian Center of Emergency and Radiation Medicine

Email: medicine@nrcerm.ru
ORCID iD: 0000-0001-6998-1669
SPIN-code: 1256-5967

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences

Russian Federation, Saint-Petersburg

Viktor Yu. Rybnikov

The Nikiforov Russian Center of Emergency and Radiation Medicine

Email: rvikirina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5527-9342
SPIN-code: 3720-0458

MD, Dr. Sci. (Medicine), Dr. Sci. (Psychology), Professor

Russian Federation, Saint-Petersburg

Denis F. Magdanov

The Nikiforov Russian Center of Emergency and Radiation Medicine

Email: magdanov74@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-5403-8888
SPIN-code: 3922-6243
Russian Federation, Saint-Petersburg

References

  1. Povoroznyuk VV, Dedukh NV, Bystrytska MA. Vitamin D in bone regeneration: from experimental research to clinical practice. Surgery News. 2020;28(4):428–438. doi: 10.18484/2305-0047.2020.4.428 EDN: ICNQUY
  2. Guney G, Sener-Simsek B, Tokmak A, et al. Assessment of the relationship between serum vitamin D and osteocalcin levels with metabolic syndrome in non-osteoporotic postmenopausal women. Geburtshilfe Frauenheilkd. 2019;79(3):293–299. doi: 10.1055/a-0767-6572
  3. Diaz-Franco MC, Franco-Diaz de Leon R, Villafan-Bernal JR. Osteocalcin — GPRC6A: an update of its clinical and biological multi-organic interactions (Review). Mol Med Rep. 2019;19(1):15–22. doi: 10.3892/mmr.2018.9627
  4. Karsenty G. Osteocalcin: a multifaceted bone-derived hormone. Annu Rev Nutr. 2023;43:55–71. doi: 10.1146/annurev-nutr-061121-091348
  5. Mera P, Ferron M, Mosialou I. Regulation of energy metabolism by bone-derived hormones. Cold Spring Harb Perspec Med. 2018;8(6):a031666. doi: 10.1101/cshperspect.a031666
  6. Saldaña L, Vallés G, Bensiamar F, et al. Paracrine interactions between mesenchymal stem cells and macrophages are regulated by 1,25-dihydroxyvitamin D3. Sci Rep. 2017;7(1):14618. doi: 10.1038/s41598-017-15217-8
  7. Martineau C, Naja RP, Husseini A, et al. Optimal bone fracture repair requires 24R,25-dihydroxyvitamin D3 and its effector molecule FAM57B2. J Clin Invest. 2018;128(8):3546–3557. doi: 10.1172/JCI98093
  8. Magdanov DF, Aleksanin SS, Rybnikov VYu, Gudz YuV. Evaluating musculoskeletal disorders in nearly healthy subjects (the EMERCOM of Russia employees): methods, results, and disorders. The Department of Traumatology and Orthopedics. 2024;(3):17–24. doi: 10.17238/2226-2016-2024-3-17-24 EDN: ICVROI
  9. Patent RUS No. 2679906. 14.02.2019. Bull. № 5. Alkhutova NA, Kovyazina NA. Method of assessment of adaptation reserves of human body. Available from: https://elibrary.ru/download/elibrary_37356655_32513406.PDF EDN: VHTLGF
  10. Pittas AG, Harris SS, Eliades M, et al. Association between serum osteocalcin and markers of metabolic phenotype. J Clin Endocrinol Metab. 2009;94(3):827–832. doi: 10.1210/jc.2008-1422

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2026 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 78166 от 20.03.2020.