مقدمه

استئوپروز بیماری گران، پرخرج و ناتوان کننده‌ای است که متأسفانه با مرگ و میر و عوارض فراوان همراه می‌باشد و به عنوان بیماری خاموش از طرف انجمن بین‌المللی استئوپروز (IOF ) شناخته شده است(1). از هر 4 زن یک نفر در سنین میانسالی از این بیماری رنج می‌برد (2) و این بیماری بار سنگینی بر دوش ساختار بهداشتی دنیاست. هزینه‌های بیمارستانی و پرستاری در منزل برای بیماران استئوپروز 14 بیلیون دلار در سال تخمین زده‌می‌شود که همچنان رو به افزایش است (3).

ماده اصلی برای استخوان سازی کلسیم است که برای جذب آن وجود ویتامینD ضروری می‌باشد (4). در بررسی‌های انجام گرفته، مشخص شد در دوره‌ای از سال‌های 1951 الی 1972 کل ویتامین D تجمع یافته در بدن افراد مورد مطالعه 15% کاهش یافته است (5). تحقیقات انجام شده در ایران نیز نشان می‌دهد80% مردم در شهرهای تهران، شیراز و مشهد درجاتی از کمبود ویتامینD را دارا هستند. در تهران با شیوع کلی 6/79% ، شیوع کمبود شدید 5/9%، کمبود متوسط 6/57% و کمبود خفیف 2/14% است (6).

مهمترین منبع تأمین کننده‌ این ویتامین، غذاها و نور مستقیم آفتاب می‌باشد. به صورتی که روغن جگر ماهی تنها غذای سرشار از این ماده است و لبنیات و تخم مرغ تنها مقادیر اندکی از این ویتامین را دارا می‌باشند؛ به عنوان مثال تخم مرغ تنها قادر به تأمین 6% نیاز روزانه ویتامین Dمی‌باشد (7-9).

تولید ویتامین D در بدن انسان از طریق تبدیل دهیدروکسی کلسترول به کلسیفرول (ویتامین D3) در پوست، توسط اشعه اولتراویوله B است (7). طی 25 سال اخیر به علت افزایش آلاینده‌های هوا (لایه اوزن قابل استنشاق در سطح زمین)، رسیدن اشعه اولتراویوله B با طول موج nm305-280 که باعث تولید ویتامین D در پوست می‌شود، کاهش یافته است (6،10). میزان رسیدن UV به سطح زمین به عوامل مختلف از جمله زاویه تابش، نزدیکی خورشید به زمین، فصل، روز (برای مثال UV در سطح زمین در اوایل صبح و بعد از ظهر کمترین مقدار و در ظهر بیشترین مقدار را دارد) و نیز به میزان لایه اوزن در اتمسفر که شامل آلاینده‌های معلق است، بستگی دارد (11). انواع زیادی از آلاینده‌های معلق در هوا وجود دارند که از نظر سلامتی و اثرات زیست محیطی، مهم تلقی می‌شوند و قابل اندازه‌گیری می‌باشند (12).

مطالعات مختلفی در دنیا در مورد تأثیر آلودگی هوا با ویتامین D انجام شده که می‌توان به مطالعات انجام شده در ترکیه و عربستان سعودی اشاره کرد. براساس نتایج این مطالعات قرار گرفتن در معرض نور مستقیم آفتاب نتوانسته نیاز به ویتامین D را تأمین کند (14،13) و یا مطالعات انجام شده در برزیل نشان داده‌ است که ساکنین مناطق پاکتر هوا، ویتامین D بیشتری ساخته‌اند (15). مطالعه‌ای در دهلی نشان داده است در کودکان‌ ساکن منطقه پاک‌‌تر میانگین ویتامین D خون بالاتر می‌باشد (7).

در مطالعه ‌سلطانی در تهران که عوامل خطرساز استئوپروز را در زنان یائسه بررسی کرد، ارتباط معنی‌داری بین قرارگرفتن در معرض آفتاب با استئوپروز پیدا نشد (16).

لذا با توجه به این ‌که تهران یکی از 6 شهر بزرگ جهان است که از نظر آلودگی هوا وضعیت بحرانی دارد و تغییرات سالیانۀ رو به افزایش در تمام آلاینده‌های هوا با توجه به استاندارد اعلام شده از طرف سازمان بهداشت جهانی بیش از حد مجاز و در مقایسه با متوسط سالیانه 4-2 برابر حد مجاز است (12و17)، برای اثر بخشی داروهای ضد استئوپروز و پیشگیری از آن، وجود ویتامین D ضروری است؛ لذا انجام مطالعه‌ای جهت بررسی ارتباط آلودگی هوا با تولید ویتامین D و سایر شاخص‌های شیمیایی خون و استئوپروز ضروری به نظر می‌رسد.

مواد و روشها

جمعیت مورد مطالعه شامل افراد 69-20 ساله ساکن شهر تهران در سال 1379 بودند که در طرح جامع استئوپروز شرکت و در شعاع Km4، شش ایستگاه هواشناسی (تجریش، قلهک، نجات الهی، فرهنگ سرای بهمن، سرخه حصار و پردیسان) زندگی می‌کردند. معیارهای خروج از مطالعه شامل افرادی بود که محل کارشان در محدودة Km4 ایستگاه‌های هواشناسی مذکور نبود و یا افرادی که به علت تغییر آدرس و یا فوت، دسترسی به آنها با 3 بار پی‌گیری حضوری و تلفنی میسر نشد.

این مطالعه مقطعی بر روی ساکنین 14 بلوک که در شعاع 1 تا 4 کیلومتری 5 ایستگاه هواشناسی قرار داشتند، انجام شد. ایستگاه شماره 6 (تجریش) به علت عدم قرار گرفتن هیچ بلوکی در محدودة 4 کیلومتری آن حذف و سپس اطلاعات مربوط به محل کار و محل زندگی از ساکنین 14 بلوک باقی مانده ابتدا از طریق تلفن و سپس با مراجعه به درب منزل و پی‌گیری تلفنی به دست آمد. متغیرهای مورد مطالعه در این پژوهش عبارت بودند از: مقادیر بیوشیمیایی خون شامل ویتامین D، هورمون پاراتورمون، کلسیم، فسفر و آلکالین فسفاتاز، سنجش تراکم استخوان در 2 ناحیه هیپ و مهره‌های دوم تا چهارم کمری (L2-L4)، متغیرهای دموگرافیک شامل جنس، سن، محل سکونت و محل کار و نیز اطلاعات ایستگاه‌های هواشناسی از نظر کل ذرات معلق (TSP) .

میانگین ماهیانه و سالیانه TSP در 6 ایستگاه هواشناسی موجود در سال 1379 در شهر تهران از اداره کل محیط زیست استان تهران (دفتر امور آزمایشگاه‌ها) به دست آمد و سپس با کمک نقشه تهران و با استفاده از خط‌کش بلوک‌های واقع در شعاع Km4 ایستگاه‌ها مشخص شد؛ چرا که ایستگاه‌های محلی نمایانگر حجمی از هوا در فاصله m500 متر تا حدود Km 4 می‌باشد و هدف از احداث این گونه ایستگاه‌ها برآورد غلظت آلودگی در سطح شهر تهران یا منطقه‌ای از شهر، برآورد تأثیر آلودگی بر جمعیت و تعیین زمینه آلودگی است (18). اسکویی نیز در تحقیق خود پیرامون بررسی ارتباط آلودگی هوا با وزن زمان تولد و نسبت نوزاد کم وزن در شهر تهران که در سال 1382 انجام داد، واحدهای مورد پژوهش را در فاصله 5 کیلومتری از هر ایستگاه هواشناسی انتخاب کرد (19).

سنجش ویتامین D به روش رادیوایمونواسی انجام شد و مقادیر کمتر از nM/l35 به عنوان کمبود ویتامین D و مقادیر بالاتر یا مساوی nM/l35 طبیعی در نظر گرفته شد (20).

کلسیم و فسفر سرم به روش کالریمتری اندازه‌گیری شد و محدودة طبیعی کلسیم بین mg/dl 8/10-6/8 و محدودة طبیعی فسفر بین mg/dl 5-3/2 تعیین شد. سنجش PTH سرم به روش رادیوایمونواسی انجام گرفت و مقادیر طبیعی آن بین pg/ml 54-13 بود و آلکالین فسفاتاز نیز با روش کالریمتری بررسی و مقادیر طبیعی آن برابر IU/l 306 تعیین شد(20). BMD به روش DXA با دستگاه لونار بر روی ستون فقرات کمری L2-L4 و هیپ انجام شد و طبق تعریف WHO به مقادیر بیش از 5/2 – انحراف معیار زیر میانگین تراکم استخوانی در بالغین جوان سالم، استئوپروز اطلاق شد.

تمامی اطلاعات بدست آمده در بانک اطلاعاتی نرم‌افزار SPSS (نسخه 5/11) ذخیره و سپس برای مقایسه میانگین مقادیر بدست آمده در گروه‌های مورد بررسی از Student T test، در موارد متغیرهای کیفی از2، در موارد مورد لزوم از آزمون دقیق فیشر، برای مقایسۀ میزان خطر و خطر نسبی از Odds ratio یا Relative risk و برای مقایسه چندین میانگین با هم از آنالیز واریانس استفاده و P کمتر از 05/0 معنی‌دار تلقی‌شد.

در این مطالعه، کلیه ملاحظات اخلاقی با توجه به کسب رضایت‌نامه کتبی و داوطلبانه بودن شرکت در طرح جامع استئوپروز، موردتوجه قرار گرفت.

نتایج

در طرح جامع استئوپروز مجموعاً 1272 نفر از کل شهر تهران وارد مطالعه شدند. با هماهنگی ادارة کل محیط زیست استان تهران (دفتر امور آزمایشگاه‌ها) میانگین ماهیانه و سالیانه TSP در 6 ایستگاه هواشناسی در زمان مطالعه، استخراج شد و مجموعاً 14بلوک‌ واقع شده تا شعاع Km 4 از هر ایستگاه هواشناسی که شامل 280 نفر بود، مورد مطالعه قرار گرفت. از این 280 نفر تعداد 29 نفر محل کارشان یا خارج از تهران و یا خارج از محدودة Km 4، 5 ایستگاه هواشناسی قرار داشت که از مطالعه خارج شدند. از تعداد 251 نفر باقیمانده، 3 نفر فوت شده بودند. 64 نفر نیز تغییر آدرس داشتند و در نهایت تعداد 184 نفر یا به عبارتی 5/72% از افراد قابل دسترسی بودند. مشخصات افراد مورد بررسی در ایستگاه‌های مختلف هواشناسی در جدول شمارة 1 خلاصه شده است.

با توجه به این‌که بین منطقه 1 و 2 و منطقه 1 و 5 اختلاف معنی‌داری وجود نداشت (2/0=P) و از طرفی بین مناطق 1 و 4 اختلاف معنی‌دار بود (008/0P=) بنابراین ایستگاه‌های 1 (پردیسان)، 2 (قلهک) و 5 (سرخه حصار) که اختلاف معنی‌داری از نظر TSP نداشتند و دارای میانگین TSP سالیانه کمتر بودند به عنوان منطقة پاک و مناطق 3 (نجات الهی) و 4 (فرهنگسرای بهمن) که از نظرTSP اختلاف معنی‌داری با هم نداشتند و دارای میانگین سالیانه TSP بالاتر بودند، به عنوان منطقه آلوده در نظر گرفته شد (جدول شمارة 2).

در بررسی تفاوت محل سکونت با محل کار، در 1/89% موارد محل سکونت و محل کار واحدهای مورد پژوهش هر دو در یک منطقة مشابه از نظر آلودگی (TSP) واقع شده بود، تنها در 9/10% موارد محل کار از نظر آلودگی متفاوت با محل سکونت بود. این افراد از لحاظ شاخص‌های بیوشیمیایی خون اختلاف معنی‌داری با افرادی‌ که محل سکونتشان مشابه محل کارشان بود، نداشتند.

شیوع کمبود ویتامینD در زنانی که در منطقه پاک زندگی می‌کردند (7/65%) کمتر از زنان ساکن منطقه آلوده (6/70%) بود؛ اما این رابطه در مردان پیدا نشد که شاید دلیل آن جذب وتولید ویتامین Dاز طرق دیگر باشد (جدول شمارة 3).

در بررسی سنجش تراکم استخوانی در مناطق پاک، میزان تراکم استخوانی در هر دو ناحیه لگن و ستون فقرات کمری بالاتر از مناطق آلوده بود؛ اما از لحاظ آماری این اختلاف معنی‌دار نمی‌باشد (جدول شمارة 4). به نظر می‌رسد در صورت افزایش حجم نمونه بتوان به اختلاف معنی‌دار دست یافت.

در بررسی شیوع استئوپروز در ساکنین ایستگاه‌های هواشناسی، شیوع استئوپروز در مناطق پاک کمتر از مناطق آلوده بوده است. در بررسی فراوانی افراد استئوپروتیک نسبت به افراد غیراستئوپروتیک نسبت‌شانس 26/6 و خطر نسبی 05/3 بود و به نظر می‌رسد که مواجهه با آلودگی هوا می‌تواند خطر ابتلا به استئوپروز را به نسبت بالایی افزایش دهد (جدول شمارة 5).

همچنین در بررسی استئوپروز در ناحیه لگن که با شکستگی استئوپروتیک لگن در ارتباط می‌باشد، این بررسی نشان می‌دهد که در ناحیه آلوده 6% افراد مبتلا به استئوپروز در ناحیه لگن بوده‌اند؛ درحالی‌که در منطقة پاک موردی از استئوپروز در ناحیه لگن مشاهده نشد که اختلاف معنی‌داری را در شیوع استئوپروز در ناحیه لگن در مناطق آلوده و پاک نشان می‌دهد (034/0=P).

در بررسی ارتباط ویتامین D با PTH تغییرات PTH با ویتامین D ارتباط معکوس داشت (008/0=P).

بحث

در این مطالعه شیوع کمبود ویتامین D در مردان و زنان به ترتیب 73% و 8/67% و شیوع کمبود ویتامین D در زنانی که در منطقه پاک زندگی می‌کردند کمتر از زنان ساکن منطقه آلوده بود(7/65% در مقابل 6/70%). در مطالعه لاریجانی در تهران نیز میزان ویتامین D سه منطقه مختلف که دارای بیشترین آلودگی هوا بودند با سه منطقه که آلودگی هوا بسیار اندک بود و تقریباً در تمام ماه‌های سال از هوای پاک برخوردار بودند، مقایسه شد. جهت حذف عامل مداخله‌گر رفت و آمد در سطح شهر به علت شغلی، این مقایسه فقط در زنان خانه‌دار انجام شد. میانگین ویتامین D سرم در زنان خانه‌دار مناطقی از تهران که دارای هوای پاک بود (nmol/L57/598/37) به طور معنی‌داری بیش از زنان خانه‌دار مناطق شدیداً آلوده تهران (nmol/L22/3943/32) بود (05/0P<).

مطالعه Agarwal و همکاران در سال 2000 در دهلی، یکی از آلوده ترین شهرهای جهان، بر روی کودکان پایین شهر دهلی با هوای آلوده و کودکانی با همان شرایط که در قسمت هوای پاک دهلی زندگی می‌کردند انجام گردید و غلظت کلسیم، آلکالن فسفاتاز، پاراتورمون، 25 هیدروکسی ویتامین D و 25 و1 دهیدروکسی ویتامین D اندازه‌گیری شد. درصد آلودگی هوا نیز بوسیله میزان رسیدن اشعه اولتراویوله B به زمین در هر دو منطقه اندازه گیری شد. نتایج نشان داد 25 هیدروکسی ویتامین D در کودکان منطقه آلوده g/ml 4/12 در مقایسه با g/ml 1/27 در بچه‌های هوای پاک بود (001/0P<). میانگین آلکالن فسفاتاز (05/0P<) و میانگین پاراتورمون (001/0P<) نیز بالاتر از بچه‌‌های ساکن در منطقه آلوده بود. متوسط آلودگی هوا در منطقه آلوده بیشتر از هوای پاک بود (05/0P<) که نشان دهندة کاهش میزان اشعه اولتراویوله درسطح زمین در منطقه آلوده بود. در پایان نتیجه گرفتند بچه‌هایی که در منطقه دارای هوای آلوده زندگی می‌کنند در خطر بیشتر کمبود ویتامین D و نرمی استخوان هستند و باید ویتامین D مکمل دریافت کنند (7).

مطالعه دیگری توسط Kimlin و همکاران در آمریکا به منظور بررسی میزان رسیدن اشعهUV به صورت انسان در 2 منطقه آلوده و پاک انجام شد و ارتباط آن با تولید ویتامین D بررسی گردید. در این مطالعه از روشی استفاده شد که تماس اشعه UV را به پوست صورت به شکل گرافیکی رسم و میزان ویتامین D ساخته شده را بررسی می‌کرد. نتایج نشان داد در آسمان پاک، توانایی خورشید برای ساخت ویتامین D افزایش می‌یابد. در آمستردام درعرض جغرافیایی 25 درجه شمالی در اواخر زمستان تقریباً 20% UV بیشتری برای تولید ویتامین D نیاز است (15).

در سال‌های اخیر مطالعات متعددی در مورد شیوع کمبود ویتامین D انجام شده است؛ اما اکثر این مطالعات منحصر به گروه‌های سنی خاص (اغلب سالخوردگان) می‌باشد. در کشورهایی که غنی‌سازی مواد غذایی با ویتامین D انجام می‌شود (آمریکا و برخی کشورهای اسکاندیناوی) کمبود ویتامین D چندان شایع نیست.

در مطالعات مختلف در این کشورها شیوع کمبود ویتامین D 8/14-6/1% در گروه‌های سنی مختلف گزارش شده است (22،21). در کشورهای اروپایی که غنی‌سازی مواد غذایی با ویتامین D صورت نمی‌گیرد، کمبود ویتامین D شایعتر است. اکثر این مطالعات در گروه‌های سنی میانسالی تا سالخوردگی انجام شده است. در مطالعات انجام شده شیوع کمبود ویتامین D از 14% تا 47% در گروه‌های سنی میانسال تا سالخورده گزارش شده است (24،23). در کشورهای آسیایی شیوع کمبود ویتامین D از این هم بالاتر است. در مطالعه فونسکا و همکاران از 31 زن سعودی تنها 3 نفر دارای ویتامین D بیشتر از ng/ml10 بودند (25). در مطالعات مختلف سدرانی و همکاران شیوع کمبود ویتامین D در عربستان سعودی از 44% تا 100% در زنان جوان با پوشش‌های مختلف متفاوت بود (26). درمطالعه‌ای در دهلی بیش از 40% مردم سالم و بیش ‌از ‌نیمی از بیماران بستری در بخش‌های عمومی بیمارستان کمبود ویتامین D داشتند (7). در مطالعه عزیزی و همکاران در تهران، نیمی از جمعیت مورد مطالعه دارای ویتامین D کمتر از ng/ml18 بودند (27). در مطالعه لاریجانی و همکاران در تهران، 6/79% افراد با کمبود ویتامین D روبرو بودند. شیوع بیماری‌های متابولیک استخوانی نیز در آسیایی‌های مقیم کشورهای اروپایی قابل توجه است (29،28).

با توجه به تأثیر قابل توجه‌ آفتاب در تولید ویتامین D در پوست، شیوع بالای کمبود ویتامین D در کشورهایی مانند عربستان سعودی که در تمام سال دارای آفتاب کافی هستند، غیرقابل انتظار است. عدم قرارگیری در معرض آفتاب، وجود پوشش خاص، هیپرپیگمانتاسیون، عدم دریافت میزان کافی ویتامین D، عدم دریافت میزان کافی کلسیم، افزایش کاتابولیسم ویتامین D و عادات غذایی خاص از فرضیات قابل طرح هستند (30).

با وجودی‌که آفتاب نقش اساسی در تولید ویتامین D دارد؛ میزان نقش آن در کمبود ویتامین D در آسیایی‌ها به خوبی تعیین نشده است. تهران در عرض شمالی N “21 و“ 36 قرار داشته به طور متوسط در ماه اسفند 8 ساعت در روز دارای آفتاب است (31). در مطالعه هولیک و همکاران میزان تولید ویتامین D در پوست آسیایی‌ها در پاسخ به اشعه ماورای بنفش مشابه با اروپایی‌ها بود. اما آسیایی‌ها برای ایجاد این پاسخ نیاز به زمان بیشتری قرارگیری در معرض آفتاب داشتند (32). در مطالعات دیگر، میزان افزایش 25 هیدروکسی ویتامین D در ماه‌های تابستان در آسیایی‌ها مشابه اروپایی‌ها گزارش شده است (33). علل مختلفی همچون پوشش خاص، هیپرپیگمانتاسیون و وجود آلودگی هوا برای توجیه عدم تأثیر نسبی آفتاب در آسیایی‌ها عنوان شده است. در مطالعه لاریجانی و همکاران پوشش افراد در موارد کمبود ویتامین D تفاوت معناداری با گروه دارای ویتامین D طبیعی نداشت. در مطالعه سدرانه ارتباط انواع مختلف پوشش افراد سعودی با شیوع کمبود ویتامین D مورد بررسی قرار گرفت، در این مطالعه نشان داده شد که خانم‌های با پوشش معمولی با در معرض آفتاب قرار گرفتن صورت و دستها و افراد با پوشش کمتر تفاوت معنی‌داری به لحاظ شیوع کمبود ویتامین D طبیعی نداشتند. پس فرضیه دیگر در مورد علت شیوع بالای کمبود ویتامین D، ممانعت آلـودگی هـوا از رسیـدن اشعه مـاورای بنفش به پوست است (26).

در بررسی ارتباط ویتامین D با هورمون پاراتیرویید (PTH)، در این مطالعه تغییرات PTHبا ویتامینD ارتباط معکوس داشت(008/0=p). درمطالعات Aaron و Villareal نیز در اثر کمبود ویتامینD کاهش تراکم در ناحیه ستون فقرات کمری با افزایش PTH همراه بوده است (35 ،34).

در تحقیق حاضرمیزان استئوپروز در رده‌های سنی 20تا 69 سال در ناحیه لگن 4/2% و در ناحیه ستون فقرات کمری L2,L4 ,1/4% بوده است. بر اساس مطالعاتی که در آمریکا انجام شده است، اغلب زنان کمتر از 50 سال دارای تراکم استخوانی طبیعی در لگن و ستون مهره ها می‌باشند واستئوپروز در آنها نادر است اما با افزایش سن گروه بزرگی دچاراستئوپروز یا استئوپنی می شوند(18). شیوع استئوپروز در زنان بالای 50 سال کانادایی 8/15% است (1). شیوع بیماری‌های متابولیک استخوانی حتی در آسیایی‌های مقیم کشورهای اروپایی نیزقابل توجه است (29، 28). متأسفانه در کشور ما شیوع ‌این ‌بیماری ‌بسیار‌بالا بوده و حدود 70% زنان و 50% مردان بالای 50 سال، مبتلا به این بیماری ‌می باشند(4‌،2). مطالعه لاریجانی در سال1381 در تهران نشان داد که حداکثر تراکم استخوان در تمام رده های سنی شهر تهران پایین‌تر از استاندارد بوده و این در حالیست که سرعت کاهش این تراکم با استاندارد یکسان بود.این کاهش از 40 سالگی شروع و در 69-60 سالگی میزان استئوپروز لگن به 9/5% در زنان و 1/3% در مردان رسیده بود (3).

با توجه به اینکه در این تحقیق هیچ موردی از استئوپروز در ناحیه لگن در منطقه پاک دیده نشد و در مقابل 0/6% افراد ساکن منطقه آلوده، استئوپروز در ناحیه لگن داشتند، این اختلاف معنی‌دار (034/0=p) در میزان استئوپروز در منطقه آلوده و پاک نشان می‌دهد که مواجهه با آلودگی هوا می‌تواند خطر ابتلا به استئوپروز را به نسبت بالایی افزایش دهد. از طرفی شیوع بالای کمبود ویتامین D در مناطق آلوده لزوم یافتن و اجرای راهکارهای مؤثر (همانند غنی‌سازی مواد غذایی با ویتامین D) جهت حل این معضل را خاطر نشان می‌سازد چرا که با افزایش امید به زندگی وبالا رفتن سن، استئوپروز به صورت یک مشکل جهانی بـرای نیـمه دوم قرن حاضر به ویژه آسیا و کشـور ما ایران در آمده است.