Существует два типа переломов, вызванных остеопорозом, которые особенно проблематичны у пожилых людей. Первыми являются компрессионные переломы позвоночника, которые вызывают разрушение позвонков и изгибают позвоночник вперед, образуя горб. В этом случае брюшная полость сжимается, что способствует многочисленным проблемам, включая проблемы с дыханием, пищеварением, функцией мочеиспускания, подвижностью и балансом. Второй распространенный тип перелома кости происходит в бедре, обычно в самой узкой части бедренной кости, где она соединяется с тазом (эта область называется шейка бедра). Эти переломы могут вызывать сильную боль и ограничивать подвижность; типичное лечение включает хирургическое введение штифтов/винтов, частичную или полную замену сустава. В дополнение к самой травме и долгой операции пожилые люди сталкиваются с длительным процессом восстановления. 20 % пациентов преклонного возраста с переломом бедра умирают в течение года, а 50 % выживших теряют независимость в жизненном положении и повседневной деятельности. В течение жизни риск развития остеопорозного перелома составляет от 30 до 40 %, что приводит к значительным расходам на здравоохранение.

Миф. О возрастной потере костной массы и остеопорозе нужно беспокоиться только женщинам.

Факт. Женщины в четыре раза чаще болеют остеопорозом. Однако на долю мужчин все равно приходится 20 % случаев заболевания. Более 2 млн мужчин в Соединенных Штатах болеют остеопорозом, а еще у 3 млн обнаружена остеопения.

Что вызывает остеопороз? Причины сложны и многочисленны. Болезнь начинается в юности, когда закладывается масса, плотность и сила кости человека в зависимости от генетики (на которую приходится от 50 до 80 % костной массы), степени активности в детстве и питания. На протяжении всей взрослой жизни важно учитывать факторы питания и образа жизни. Диета с низким содержанием кальция и курение ослабляют кости. Кроме того, физическая нагрузка с весом посредством механотрансдукции, когда клетки преобразуют механический стимул в электрохимическую активность, напрямую влияет на накопление и потерю костной массы. Поскольку у женщин продолжительность жизни больше, чем у мужчин, у них остается больше времени на изнашивание костей, но это лишь одна из причин того, почему женщины в четыре раза чаще заболевают этой болезнью (у двух из трех женщин в возрасте старше 80 есть остеопороз).

Существуют признаки того, что микробы участвуют в развитии остеопороза. Во-первых, люди с воспалительным заболеванием кишечника (ВЗК) подвержены гораздо большему риску остеопороза. Во-вторых, в главе 9 мы узнали, что менопауза характеризуется снижением уровня эстрогена, что способствует снижению костной массы и плотности костей. По мере снижения уровня эстрогена увеличивается количество провоспалительных гормонов, вырабатываемых Т-клетками, таких как TNF-альфа, которые вызывают увеличение остеокластов (клеток, которые разрушают кости). В-третьих, мы знаем, что микробы участвуют в выборе рациона, усвоении питательных веществ и физических упражнениях, и все это может влиять на остеопороз. Роль микробов во всех трех факторах говорит о том, что бактерии имеют отношение к развитию заболевания или предрасположенности к нему.

Ученые официально приступили к изучению того, как микробиом участвует в развитии остеопороза у «стерильных» животных. Полученные ими данные о плотности и массе костей неоднозначны и не позволяют сделать конкретных выводов. Некоторые исследования показали, что у определенной породы стерильных мышей (C57B1/6) были более высокие показатели объема кости, чем у обычных мышей. Когда исследователи подвергали стерильных мышей воздействию микробов, плотность их костей снижалась до уровня обычных мышей. Исследования с другим выводком стерильных мышей (BALB/c) обнаружили обратное: у этих мышей были слабые кости. Длительная колонизация микробами некоторых стерильных мышей привела к увеличению костной массы и обновлению кости. Эти противоречивые результаты можно объяснить различием выводков, пола и возраста животных.

Что не менее важно, исследователи сравнили уровни гормонов и костную массу у обычных мышей и стерильных животных. Используя гормон лейпролид для истощения эстрогена у модели-мыши, они обнаружили, что такие стерильные мыши не продуцируют воспалительные цитокины, связанные с образованием остеокластов и потерей костной массы. После изучения мышей в течение первых четырех недель исследователи заселили стерильных мышей микробами. Им удалось наблюдать удивительные результаты: стерильные мыши были надежно защищены от истощения плотности костей, связанной с потерей эстрогена, но у обычных животных наблюдалась повышенная потеря костной ткани, аналогичная состояниям, наблюдаемым у женщин в постменопаузе.

Несколько исследований на людях показали, что микробиом может оказывать большое влияние на ремоделирование кости (естественные процессы остеобластов и остеокластов) и костную массу. В небольшом исследовании из 18 человек участвовали шесть пациентов с остеопорозом, шесть – с остеопенией и шесть – без потери костной массы (нормальные контрольные субъекты). Исследователи обнаружили значительные различия в составе микробиома в каждой группе и могли отличать нормальных контрольных субъектов от людей, страдающих потерей костной массы, только по степени разнообразия микробиомов. Удивительно, но именно у контрольных субъектов обнаружилось самое низкое разнообразие микробов. Когда Джессика увидела эти результаты, она предполагала, что у людей без остеопороза должен быть более разнообразный микробиом. В большинстве случаев, которые мы рассматриваем в этой книге, большее разнообразие, как правило, говорит о здоровье, но это исследование, как и в случае с вагинальным микробиомом, обнаружило обратное. Мы в очередной раз убеждаемся, как много нам еще нужно узнать о сложных отношениях между микробами и болезнями и насколько сильно нам нужны дополнительные исследования, чтобы понять результаты уже состоявшихся исследований. Ученые также обнаружили несколько различных микробных родов у нормальной контрольной группы и группы с остеопорозом.

Почему возникли эти непредсказуемые результаты? Существует несколько различных способов влияния микробиома на плотность и массу кости. Воспаление вызывает образование воспалительных цитокинов, причем некоторые из них запускают выработку остеокластов, разрушающих кости. Мы знаем, что у женщин в менопаузе и у пациентов с ВЗК, а также у людей преклонного возраста уровень воспалительных цитокинов выше из-за микробной активности, которая может дополнительно активировать остеокласты.

Абсорбция кальция является еще одним фактором, который обусловливает плотность костей, и несколько исследований нашли подтверждение того, что микробиом участвует в процессе усвоения этого микроэлемента. Когда микробиота расщепляет пищевые волокна, полученные из пищи, и производит КЦЖК, в кишечнике понижается уровень рН. Низкий уровень рН способствует абсорбции кальция клетками тела. КЦКЖ, особенно бутират, могут модулировать сигнальные пути в кишечнике, что приводит к усилению абсорбции кальция и отражается на плотности костей.

Некоторые из лучших доказательств того, что микробиом влияет на плотность кости, получены в экспериментах с пробиотиками и пребиотиками. Несколько исследований на мышах показывают, что модуляция кишечного микробиома пробиотиками (главным образом, лактобациллами) увеличивает костную массу и может предотвратить потерю костной ткани, опосредованную эстрогенами. Существуют также данные об исследованиях на людях. В исследовании пробиотика Lactobacillus reuteri ученые обнаружили, что он повышает уровень витамина D в крови, который способствует усвоению кальция и укрепляет здоровье костей. Кроме того, состоялось крупное исследование при участии 417 пожилых пациентов со сломанными руками. Некоторым из них исследователи дали пробиотик Lactobacillus casei. Они обнаружили, что переломы заживают быстрее у тех, кто получил пробиотик, чем у тех, кто его не принимал. Также было показано, что у женщин с остеопенией, которые получали пробиотическую смесь из шести микробов в течение шести месяцев, наблюдалось снижение концентрации воспалительного цитокина TNF-альфа. У них увеличились маркеры формирования кости, но исследователи не заметили никакого влияния на плотность костей в течение этого короткого периода времени.