Синопсис

Механизмите, чрез които затлъстяването засяга остеоартрита, са от голямо значение за изследователите и клиницистите по остеоартрит, които управляват това заболяване. Възпалението и натоварванията на ставите са пътища, за които обикновено се смята, че причиняват или обострят болестния процес. Тази статия прави преглед на физиологичните и механичните последици от затлъстяването при възрастни хора с ОА на коляното; ефектите от дългосрочните упражнения и интервенциите за отслабване, най-ефективното нефармакологично лечение на затлъстяването; и полезността и възможността за превеждане на тези резултати в клиничната практика.

Риск от затлъстяване при развитие на ОА

За първи път документирано през 1945 г. 1, силната връзка между затлъстяването и остеоартрита на коляното (ОА) е широко потвърдена. Лийч и др. 2 установиха, че 83% от техните жени с ОА на коляното са с наднормено тегло в сравнение с 42% от контролната група. В контролирано от случай проучване на 675 съвпадащи двойки, Coggon et al. 3 е установено, че рискът от ОА на коляното при хора с ИТМ ≥ 30 kg/m 2 е 6,8 пъти по-висок от контрола с нормално тегло. Felson et al. 4 показва, че загуба на 5,1 кг телесна маса за 10-годишен период намалява шансовете за развитие на ОА с повече от 50%. Ettinger et al. 5 изследва ефектите на съпътстващите заболявания върху инвалидността и установява, че хората с ИТМ> 30 kg/m 2 са 4,2 пъти по-склонни да имат ОА на коляното, отколкото по-слабите хора. ОА на коляното и затлъстяването бяха значително свързани с по-лоша физическа функция, с коефициенти на съотношение съответно 4,3 и 1,7; когато затлъстяването се комбинира с ОА на коляното, коефициентът на шансове се увеличава до 9,8. Взети заедно, тези проучвания показват, че затлъстяването е основен рисков фактор за ОА на коляното и свързаното с него функционално увреждане. Високият ИТМ също е свързан с по-бързо прогресиране на заболяването 6 .

ОА се намира най-често в малките стави на ръката. За разлика от ОА на коляното, връзката между затлъстяването и ОА на ръката не е силна. Doherty и сътр. 7 направиха преглед на литературата с ОА и стигнаха до заключението, че ИТМ и обиколката на талията не са рискови фактори, особено при възрастни възрастни. По същия начин Каличман и Кобилянски 8 използват наблюдателен дизайн с напречно сечение, за да изследват 745 жени с ОА на ръка и не виждат връзка с ИТМ или обиколката на талията. Авторите предполагат, че затлъстяването може да бъде по-скоро механичен, отколкото системен рисков фактор за ОА, което би обяснило неговата силна връзка с ОА в носещи тежести стави спрямо малките стави на ръката.

Влияние на затлъстяването върху функцията и походката

Проучванията на NHANES I и епидемиологичното проследяване (NHEFS) разкриват, че затлъстяването на изходно ниво е увеличило инвалидността на горната и долната част на тялото през 20 години. 5; 9 Съвсем наскоро Дженкинс 10 установи, че функционалното увреждане при възрастните възрастни се увеличава с ИТМ. В проучването за сърдечно-съдово здраве е установено коригирано съотношение на шансовете от 2,94 за самоотчетени увреждания, свързани с мобилността, за тези с най-висок спрямо най-ниския квинтил мастна маса. 11.

С увеличаване на телесното тегло се увеличава както мастната маса, така и обезмаслената маса. 12 Връзката между масата без мазнини и ИТМ е по-силна при мъжете, което предполага, че повишеният ИТМ при жените се дължи предимно на увеличаване на мастната маса. Въпреки че тези данни изглежда показват, че хората със затлъстяване са по-силни от тези, които не са със затлъстяване, е точно обратното. По-конкретно, когато силата е представена като функция от телесното тегло, както затлъстелите мъже, така и жените са по-слаби, независимо от възрастта. 13 При мъже със затлъстяване на възраст 60–80 години средната сила на коляното е 65% от телесното тегло, в сравнение с 77% за контролите; за женските им колеги средната сила на коляното е 50% от телесното тегло, в сравнение с 62% за неносените жени.

Мускулната слабост при възрастните възрастни може да има ужасни последици. Това е втората водеща причина за спада при възрастните хора, като тя представлява 17%. 14 Падания са водещата причина за смърт при нараняване при възрастни хора, а 75% от смъртните случаи поради падания се наблюдават при възрастни над 65 години. Само половината от възрастните възрастни, хоспитализирани поради падания, ще останат живи след 1 година. До 2030 г. 280 000 американци ще умират годишно от падания. 15

Загубата на баланс причинява спад, така че мерките за баланс се използват за идентифициране на хора, които са по-податливи. Kejonen и сътр. 16 откриха значителни корелации между лошия баланс и високия ИТМ при жените, но не и при мъжете, още веднъж предполагайки, че мускулната слабост е медиатор на лош баланс и падания. Jadelis et al. 17 установи, че при възрастни възрастни с ИТМ над 30 kg/m 2 и определено количество сила на коляното, колкото по-затлъстели, толкова по-лош е балансът, което предполага, че затлъстяването, независимо от силата, е рисков фактор за лош баланс и падания.

Тогава не без причина затлъстяването е свързано със страх от падане и риск от нараняване. 18; 19 Austin et al. 18 са проследили 1 282 жени, живеещи в общността, на възраст 70–85 години в продължение на 3 години и са установили, че затлъстяването е независимо свързано със страха от падане на изходно ниво и с появата на този страх при жени, които са били без симптоми на изходно ниво. В извадка от над 42 000 възрастни шансовете да получат нараняване са по-големи сред тези с наднормено тегло. Тъй като категорията на ИТМ нараства от наднормено тегло (25,0 kg/m 2 ≤ BMI ≤ 29,9 kg/m 2) до затлъстяване клас III (BMI ≥ 40,0 kg/m 2), шансовете за получаване на нараняване, включително свързаните с падания, нарастват от 15% до 48%. 19.

Затлъстелите възрастни правят корекции, за да помогнат да стабилизират по-голямата си маса и да намалят риска от падане. DeVita и сътр. 20 сравняват възрастни и слаби възрастни и отбелязват, че групата със затлъстяване увеличава въртящия момент на глезена по време на ходене, но не показва разлика в въртящия момент на коляното или бедрата. По-конкретно, плантарните флексори на глезена действат ексцентрично, за да контролират движението на крака напред през цялата стойка, за стабилизиране на телесната маса и при отклоняване на пръстите, за да подпомогнат задвижването. По-голямата им маса изисква повече въртящ момент на плантатора на глезена, за да изпълнява тези задачи.

Затлъстелите хора се опитват да намалят натоварването на коленете си, като съкращават крачката си и намаляват въртящия момент на удължителя на коляното. При затлъстела кохорта, колкото по-голям е ИТМ, толкова по-кратък е кракът и по-нисък въртящ момент на екстензор/флексор на колянната става, всъщност преминаващ от общ въртящ момент на екстензор към доминиращ въртящ момент на флексор при високи ИТМ. Този превключвател води до подколенните сухожилия, а не към квадрицепсите, осигурявайки стабилност на коляното. При слаби субекти не съществува връзка между ИТМ, дължината на крачката и въртящите моменти на коляното, което показва, че по-ниските стойности на ИТМ имат малък ефект върху походката. 20.

Liu и Nigg 21 изследват ефектите на твърдата и меката тъкан върху силите на удара по време на бягане. Те нарекоха трептяща маса на меките тъкани. Техният модел с пружинна амортисьорна маса се състои от твърди и колебливи маси на горната и долната част на тялото. Компютърна симулация установи, че трептящата маса на горната част на тялото не оказва влияние върху силите на удара, но силно влияе върху задвижващия пик. Тъй като масата на колебанията в горната част на тялото се увеличава, задвижващите върхове на вертикалната сила се увеличават, което предполага, че затлъстелите индивиди упражняват по-големи сили по време на походка поради по-голямата си колеблива маса.

Емпиричните данни поддържат модела на Liu и Nigg. Messier et al. 22 откриха силна положителна връзка между ИТМ и пиковите сили на земната реакция (r = 0,76, p = 0,0001) при възрастни възрастни с ОА на коляното. Проучване на Браунинг и Крам 23 установи, че хората със затлъстяване упражняват 60% по-големи сили на вертикална реакция на земята в сравнение с хората с нормално тегло (Фигура 2).

заболяването

Затлъстелите упражняват 60% повече сила от хората с нормално тегло.

От: Браунинг и Крам, MSSE. 2007 г.

Ненормалната походка е характерна за затлъстелите хора. Messier et al. 24 са установили, че населението със силно наднормено тегло е ходило с двустранно отвлечени предни крака или позиция, която е била с 276% по-изпъстрена от тази на група с нормално тегло. Ходера и Левел 25 предполагат, че стъпалата имат различни функции, като по-отвлеченото предно стъпало отговаря за равновесието, а по-малко отвлеченото стъпало отговаря за посоката. При тежко затлъстели хора количеството на отвличането е значително по-голямо и в двата крака спрямо нормалната група за контрол на теглото, което предполага, че балансът е по-важен от посоката. 24

В допълнение към по-големите ъгли на предните крака, тежко затлъстелите хора имат повече движение на задните крака: обикновено по-голям ъгъл на допир, по-голям обхват на пронация и по-бързо пронация. Това прекомерно движение на задната част на краката може да причини нараняване и дискомфорт и да повлияе негативно на подвижността.

Плантарният фасциит и болката в петата често се свързват със затлъстяването. В контролирано от случая проучване, затлъстелите лица са имали 5 пъти по-голяма вероятност да имат болка в петата, отколкото техните неносебни колеги, с коефициент на съотношение 5,6. 26 По същия начин мъжете и жените със затлъстяване упражняват по-силен плантарен натиск, докато стоят и ходят. 27 - 31 Hills et al. установи значителна корелация (r = 0,81) между пиковото налягане в средата на краката и BMI 28 (Фигури 1А и 1В). Gravante и сътр. 32 са открили по-голяма зона на носене на тежест в средата на краката при затлъстели мъже и жени спрямо контрола. Допълнителният натиск върху медиалната надлъжна дъга може да има неблагоприятен ефект върху плантарните връзки, причинявайки тяхното срутване. Като се има предвид, че медиалната надлъжна дъга е от решаващо значение за разпределението на натоварванията както на задното, така и на предното стъпало, не е изненадващо, че заболяванията на краката са често срещани сред затлъстелите.

О: Максимално налягане по време на ходене

B: Пиково налягане в средата на крака

От: Hills et al. Int J Obes Relat Med Disord, 2001

В обобщение, затлъстелите възрастни упражняват по-големи сили от възрастните с нормално тегло по време на походка. Тъй като затлъстяването се влошава, те се опитват да минимизират тези натоварвания, като съкращават крачката си. Въпреки това, регулирането на механиката на походката без намаляване на телесното тегло не елиминира вредното въздействие на затлъстяването върху долните крайници.

Не е ясно каква роля играе затлъстяването в дегенеративния процес. Многофазният характер на ставния хрущял му позволява да издържа на натиск до 20 MPa или 3000 lb/in 2. 33 Плътно плетена колагенова фибриларна мрежа, вода (обикновено 34 35 Пиковите сили на сгъстяване на коленните стави при хора по време на бягане на дълги разстояния варират между 10–14 пъти телесното тегло. 36 Въпреки тези високи сили, повечето проучвания не показват връзка между бягане и ОА.37 Компресивните натоварвания по време на ходене са по-малко от половината от тези, установени по време на бягане.38 Следователно кумулативният ефект на затлъстяването върху натоварванията на коленните стави по време на ежедневните дейности трябва да играе решаваща роля в болестния процес.

Затлъстяване и възпаление

Затлъстяването се характеризира с излишък на хранителни вещества и инсулинова резистентност, които са тясно свързани с прекомерното производство на възпалителни цитокини, наблюдавано при хронично възпаление. 39 Излишъкът от хранителни вещества произвежда реактивни видове кислород, което води до оксидативен стрес, който уврежда клетките и предизвиква възпалителна реакция. Повишеното възпаление блокира защитното действие на инсулина, който обикновено стимулира целевите клетки да поемат хранителни вещества. За съжаление, тъй като се консумират прекомерни хранителни вещества, съседните клетки и тъкани, които остават чувствителни към инсулин, са изложени на риск. С напредването на инсулиновата резистентност възпалението се изостря, инициира цикъл на прекомерен прием на хранителни вещества/инсулинова резистентност/възпаление. 40 В някои клетки излишъкът от хранителни вещества нарушава функцията на ендоплазмения ретикулум и ускорява натрупването на производни на мастни киселини, които също стимулират възпалението. 39

Широкият възпалителен отговор, характерен за затлъстяването, е демонстриран за първи път от Hotamisligil et al. 41 през 1993 г. Те показаха, че възпалителният цитокинов тумор некротизиращ фактор алфа (TNF-α) е свръхекспресиран 5 до 10 пъти при затлъстели в сравнение с слаби мишки. TNF-α активира каскади за предаване на сигнали, които водят до инсулинова резистентност. Изглежда, че възпалителният отговор се задейства и пребивава предимно в мастната тъкан, която секретира различни хормони, известни като адипокини. Дерегулацията на тези протеини е свързана с прекомерно наддаване на тегло, възпалително състояние и различни хронични заболявания, включително ОА на коляното. 42

Възпаление и ОА

Няма експериментални проучвания при хора, които показват, че загубата на тегло предотвратява ОА на коляното. Въпреки това, Felson et al. 4 демонстрира, че загуба от 5,1 кг за 10 години намалява шансовете за развитие на ОА на коляното с над 50% в наблюдение. Hartz et al. 54 предполага, че силната връзка между затлъстяването и ОА на коляното е свързана с допълнителното механично натоварване на коленете. От това следва, че загубата на тегло трябва да облекчи този механичен стрес, да подобри функцията и да намали болката в засегнатото коляно. В контролирано от случая проучване съотношението на шансовете за разпространение на ОА в коляното с ИТМ ≥ 30 kg/m 2 е 6,8 в сравнение с референтна група с ИТМ между 20,0–24,9 kg/m 2. Авторите прогнозират, че 24% от хирургичните процедури за ОА на коляното могат да бъдат избегнати чрез контролиране на затлъстяването. 3 Възпалението и натоварванията на ставите са важни механизми в патогенезата на остеоартритното заболяване; точните им роли в процеса и връзката им със затлъстяването обаче остават неясни.

Управление на телесното тегло

Като се има предвид важното влияние на затлъстяването в патогенезата на ОА, намесата в този модифицируем риск е критично важна цел за общественото здраве. Това каза, Wadden et al. 55; 56 отбелязват, че хората със затлъстяване имат трудности да постигнат трайна загуба на тегло. Успешните програми за отслабване и поддържане включват внимание на редица фактори, включително стратегии за промяна на поведението, продължително лечение, увеличени часове на интервенционен контакт, спазване на строга диета, упражнения и включване на значими други. 57; 58 Wing подобрено отслабване с увеличена продължителност и интензивност на лечението. 59 Въпреки че поддържането на загуба на тегло е предизвикателство, индивидуалното внимание към стратегиите за справяне и увеличените усилия за намеса по време на фазата на поддържане са довели до успех. Приблизително 80% от клиентите с умерено ограничение на калориите ще останат на лечение в продължение на 20 седмици, а приблизително 50% ще загубят 9,1 кг или повече. Очаква се средна седмична загуба от 0,4 до 0,5 kg, като средно 33% се възстановяват 1 година след лечението.

Поддържането на загуба на тегло изглежда изисква строги последващи контакти. Perri et al. 60 показаха, че участниците в 20-седмична програма за поведенческа терапия, последвана от 18-седмична програма за поддържане с двуседмичен контакт, поддържат загуба от 13,15 кг. Esposito et al. 61 са довели до загуба от 14,7% за 2-годишен период при жени след умерено ограничена диета от 1300 kcals/ден за 1-ва година и 1500 kcals/ден за 2-ра година. Тази интервенция използва образование, индивидуално поставяне на цели, самоконтрол и структурирана програма за упражнения. В най-продължителното (3 години) и най-голямото (n = 1032) проучване до момента, Svetkey et al. 62 установиха, че участниците, рандомизирани на лична контактна интервенция, възвръщат по-малко тегло по време на 30-месечната фаза на поддръжка, която следва 6-месечния период на загуба, отколкото участниците в интерактивна технологична намеса или самоуправляема контролна група. Личният контакт изглежда е жизненоважен компонент на успешните, дългосрочни диетични програми за отслабване.

В момента се обсъжда дългосрочната ефективност на диетите с ниско съдържание на мазнини и ниско съдържание на въглехидрати. Мета-анализите не са ги намерили по-ефективни от нискокалоричната диета за намаляване на теглото и подобряване на сърдечно-съдовите рискови фактори. 63; 64 Все по-популярните диетични напитки, заместващи храненето, са проучени като допълнение към диетите с намалена калория. Heymsfield 65 извърши мета- и обединени анализи на шест клинични проучвания, които сравняват частичното заместване на храненето с плановете за диета с ниско съдържание на калории и откриват по-голяма загуба на тегло, намалени рискови фактори и по-нисък процент на отпадане с плана за частично заместване на храненето, малък брой опити ограничени заключения.

Рандомизираните клинични изпитвания (RCT), които изследват загуба на тегло при възрастни над 65 години, не съобщават за разлика в смъртността в сравнение с групите, които не са отслабнали. 70; 71 Diehr et al. 72 предполагат, че за възрастното население качеството на живот и годините на здравословен живот могат да бъдат по-подходящи резултати. Тези мерки имат важни последици за общественото здраве за заболеваемостта и ежедневните дейности. Освен това за по-възрастните възрастни с ОА на коляното намаляването на болката и подобрената подвижност са важни резултати.

Загубата на костна и мускулна маса е проблем в програмите за отслабване за възрастни хора. Загубата на тегло е свързана с намалена костно-минерална плътност, 73; 74 увеличава костния обмен, 74 и увеличава честотата на фрактури. 75; 76 Fiatarone Singh 77 отбелязва, че комбинирането на хипокалорични диети с аеробни упражнения при възрастни възрастни води до загуба на чиста маса, което тренировките за съпротива обикновено компенсират. Janssen et al. 78 не откриват загуба на постна тъкан, когато диетата се комбинира с резистентност или аеробно обучение при жени в пременопауза. За разлика от него, Wang et al. 79 установи, че 6-месечна интервенция за отслабване, включваща частични заместители на храненето и аеробни упражнения и упражнения за съпротива при възрастни затлъстели възрастни с ОА на коляното, е довела до 8.1% загуба на тегло, от които 19.9% ​​е чиста маса. Обучението с упражнения обаче подобри силата на разтегателя на коляното с 37% в сравнение с 1% загуба на сила в контролна група със стабилно тегло. Тези резултати показват, че умишлената загуба на тегло, когато се комбинира с аеробни тренировки и упражнения за съпротива, подобрява силата на разгъвачите на коляното въпреки загубата на чиста телесна маса.

Интервенции за упражнения

Въпреки че пациентите с ОА често избягват активност, физическите упражнения са ефективно нефармакологично лечение. Няколко проучвания показват, че болката, физическата функция и разстоянието на ходене подобряват средно съответно 26%, 31% и 15% при краткосрочно упражнение. 80; 81 Освен това дългосрочните програми за ходене и тренировки за устойчивост са направили значителни, макар и скромни, подобрения във функцията за самоотчитане (1–11%), забавяйки спада на физическата функция, често срещан при тази популация с увреждания (Фигура 3). 82 - 84 Участници в изпитанието за фитнес за артрит при възрастни хора (FAST), които бяха рандомизирани на 18-месечни аеробни или тренировъчни интервенции, показаха дозов отговор на упражнение, като по-високото съответствие постигна по-добра функция, по-малко болка и по-дълги 6-минутни разстояние за ходене и подобни печалби, открити и в двете групи в сравнение с група за контрол на вниманието. 82 Наскоро групата с упражнения в нашето проучване ADAPT показа статистически значими и клинично значими (16%) дългосрочни печалби в мобилността, ефективно забавяйки увреждането, често срещано при по-възрастната OA популация. 66