БИОХИМИЧЕСКИЙ СПЕКТР СЫВОРОТКИ КРОВИ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ АДАПТИРОВАННОСТИ ЖИТЕЛЕЙ ЯКУТИИ К СЕВЕРНЫМ УСЛОВИЯМ

Полный текст

Экологически сбалансированная жизнедеятельность человека на Севере возможна только при условии эффективного восстановления резервов организма, затраченных в процессе адаптации его к длительному воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды [1, 4, 7, 12]. Известно, что организм располагает способами биохимической адаптации разной степени сложности, которые позво 19 Экологическая физиология Экология человека 2015.11 ляют ему успешно приспосабливаться к изменениям окружающей среды и соответствовать потребностям всех функциональных систем организма в данный момент в данных условиях [6, 14, 17]. У коренных жителей Якутии адаптация к суровым северным условиям закреплена генетически, а у приезжих приспособление к климатогеографическим условиям протекает исключительно на фенотипическом уровне, и организм людей, переселившихся в регион сравнительно недавно, в годы интенсивного промышленного освоения Севера (60-е годы ХХ века), испытывает колоссальную нагрузку, так как «полная адаптация происходит при смене 3 5 тысяч поколений» [15]. Если в 70-е годы прошлого века инфаркт миокарда, инсульт встречались лишь среди приезжих, у которых эта патология считалась «платой за адаптацию», то в настоящее время увеличивается число больных сердечно-сосудистыми заболеваниями и среди коренных жителей [2, 5, 8]. Таким образом, эволюционно закрепленные механизмы перестройки энергетического обмена у аборигенных популяций становятся недостаточными в современных социально-экономических условиях жизнедеятельности. В связи с этим для проведения своевременных профилактических мероприятий среди населения Якутии необходимо выявить информативные биохимические методы, характеризующие функциональное состояние организма. Целью настоящей работы явилось выявление изменения биохимических показателей сыворотки крови, характеризующих адаптивные и дизадаптивные реакции организма у коренных и пришлых жителей Якутии. Методы Всего обследованы 1 422 жителя Якутии в возрасте от 18 до 72 лет. Среди них коренных жителей 758 человек (средний возраст (45,0 + 3,5) года), пришлого населения - 664 (средний возраст (43,7 + 2,6) года); женщин 878, мужчин 544 человек. Сформированы две группы: в первую вошли адаптированные к условиям Севера лица, к которым отнесли коренных жителей - якутов, эвенов, эвенков, во вторую - не адаптированные к условиям Севера лица, к которым отнесли пришлых жителей - русских. Критериями исключения из исследования были обострения хронических болезней, наличие онкологических, инфекционных и вирусных заболеваний. Также были исключены лица с ишемической болезнью сердца, перенесённым инфарктом и инсультом в анамнезе. Для оценки объективного состояния был проведен опрос по анкете, разработанной в Учреждении РАМН «Якутский научный центр комплексных медицинских проблем» Сибирского отделения РАМН; получены информированные согласия респондентов на проведение исследований, сдачу крови. Кровь для биохимического исследования забирали из локтевой вены в утренние часы натощак, спустя 12 часов после приёма пищи. Лабораторные исследования проводились в условиях постоянного внутреннего и внешнего контроля качества. Определение активности аспартат- и аланинаминотрансфераз (АсАТ, АлАТ), щелочной фосфатазы, гамма-глутамилтрансферазы (гамма-ГТ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), креатинкиназы, уровней глюкозы, общего холестерина (ХС), холестерина липопротеидов высокой плотности (ХС ЛПВП), триглицеридов проводили энзиматическим методом на автоматическом биохимическом анализаторе «Cobas Mira Plus» фирмы «La Roche» (Швейцария) с использованием реактивов «Biocon» (Германия). Апопротеины - апо А-I и апо В определяли имму-нотурбидиметрическим методом с использованием реактивов «La Roche». Уровни холестерина липопротеидов низкой плотности (ХС ЛПНП) и холестерина липопротеидов очень низкой плотности (ХС ЛПОНП) рассчитывали по формуле Friedewald et al. [18]. Коэффициент атерогенности рассчитывали по формуле, предложенной А. Н. Климовым [9]: Ка = (ХС -ХС ЛПВП)/ХС ЛПВП. За гиперхолестеринемию принимался уровень общего ХС > 5,0 ммоль/л, повышенный уровень ХС ЛПНП > 3,0 ммоль/л, сниженный уровень ХС ЛПВП < 1,0 ммоль/л у мужчин и ХС ЛПВП < 1,2 у женщин. К гипертриглицеридемии относили уровень ТГ > 1,7 ммоль/л. Исследование было одобрено решением локального этического комитета при Якутском научном центре комплексных медицинских проблем СО РАМН. Статистическую обработку данных проводили с помощью пакета прикладных программ SPSS Statistics 17.0. Нормальность распределения количественных показателей проверялась с использованием критерия Колмогорова - Смирнова. Применяли стандартные методы вариационной статистики: вычисление средних величин, стандартное отклонение. Данные в таблицах представлены в виде M + σ, где M - средняя, σ - стандартное отклонение. Значимость различий между средними показателями оценивали с помощью t-критерия Стьюдента. Вероятность справедливости нулевой гипотезы принимали при p < 0,05. Корреляционный анализ осуществляли по методу Пирсона, где r - коэффициент корреляции, p - значимость результата. Результаты Проведенный анализ показателей липидного обмена у жителей Якутии выявил высокий процент случаев нарушения липидного обмена среди как коренного, так и пришлого населения, особенно в зимний период. При этом частота встречаемости дислипидемии преобладала у пришлого населения (табл. 1). Согласно полученным данным, уровень показателей липидного обмена имел статистически значимые различия в зависимости от этнической принадлежности (табл. 2). Уровень апо А-I у пришлых жителей был в 1,2 раза выше, чем у коренных. Уровень апо В у 20 Экология человека 2015.11 Таблица 1 Частота встречаемости дислипидемии у жителей Якутии, % Жители Триглицериды, ммоль/л (выше 1,77) Холестерин, ммоль/л (выше 5,2) ХС ЛПВП, ммоль/л (ниже 0,9) ХС ЛПНП, ммоль/л (выше 3,0) Всего 17,6 68,4 22,8 72,7 Коренные (n=758) 14,9 64,4 22,3 67,8 Пришлые (n=664) 19,6 71,4 23,1 77,2 исследуемых групп не отличался, хотя наблюдалась некоторая тенденция к повышению у пришлых жителей по сравнению с коренными. Таблица 2 Показатели липидного обмена у жителей Якутии (M ± σ) Показатель липидного обмена Коренные жители (n=758) Пришлые жители (n=664) Значимость различий Общий ХС, ммоль/л 5,54±0,99 6,19±1,21 <0,001 Триглицериды, ммоль/л 1,07 ± 0,49 1,27±0,97 <0,001 ХС ЛПВП, ммоль/л 1,59±0,48 1,48±0,47 0,009 ХС ЛПНП, ммоль/л 3,46±0,95 4,08±1,16 <0,001 ХС ЛПОНП, ммоль/л 0,49±0,24 0,56±0,23 0,009 Коэффициент атерогенности 2,81±1,19 3,48±1,63 <0,001 Апо А, мг/дл 140,95±24,80 172,57±43,85 <0,001 Апо В, мг/дл 61,67±26,68 66,56±29,64 - При анализе зависимости показателей липидного обмена от возраста было выявлено, что с возрастом как у коренных, так и у пришлых жителей уровень общего ХС имел тенденцию к увеличению. Уровень общего ХС среди мужчин пришлого населения был высоким даже в возрастной группе 18-29 лет -(5,43 ± 0,73) ммоль/л. При этом статистически значимое повышение атерогенных фракций холестерина (ХС ЛПНП (3,94 ± 0,73) ммоль/л) у представителей пришлого населения констатирован в молодом (3039 лет) возрасте. У коренных жителей статистически значимые отклонения атерогенных фракций от нормальных величин наблюдались в возрасте от 50 лет и старше. Повышение атерогенных фракций сочеталось с тенденцией к снижению ХС ЛПВП. Данные, полученные при анализе зависимости состояния липидного обмена от длительности проживания на Севере пришлого населения, показали, что наиболее высокое значение общего ХС (6,36 ± 1,43) ммоль/л было у приезжих в первый год жизни в условиях Севера. При этом нормальное значение коэффициента атерогенности было обусловлено увеличением уровня ХС ЛПВП (2,0 ± 0,46) ммоль/л и апо А-I (252,0 ± 41,41) мг/дл. Высокое значение общего ХС и ХС ЛПНП в крови у пришлых жителей Экологическая физиология наблюдалось уже после 5 лет проживания на Севере, при этом увеличение атерогенной фракции ХС сочеталось с тенденцией к повышению уровня апо В. Активность ферментов сыворотки крови в этнических группах жителей Якутии, варьируя в пределах нормальных величин, значимо различалась (табл. 3). Таблица 3 Активность ферментов сыворотки крови в этнических группах жителей Якутии (M ± σ) Биохимический показатель Коренные жители (n=631) Пришлые жители (n=631) Значимость различий АлАТ, Ед/л 22,80±15,08 19,85±12,12 0,005 АсАТ, Ед/л 28,69±21,54 28,92±13,34 0,011 Коэффициент де Ритиса 1,44±0,74 1,70±0,73 <0,001 Гамма-ГТ, Ед/л 44,10±43,57 30,98±28,09 <0,001 Креатинкиназа, Ед/л 103,46±80,65 115,04±63,78 0,001 Лактатдегидро-геназа, Ед/л 366,39±95,14 352,10±82,45 0,004 Щелочная фосфатаза, Ед/л 221,86±93,97 161,77+57,04 <0,001 Во время исследовательских работ нами была выявлена взаимосвязь коэффициента атерогенности с коэффициентом де Ритиса, что позволило нам выявить лиц с признаками дизадаптации. Стандартизованные биохимические показатели (по возрасту и этнической принадлежности) в зависимости от значения коэффициента де Ритиса представлены в табл. 4. В представленных группах коэффициент де Рити-са был сопряжен с коэффициентом атерогенности, который соответствовал норме в первой группе, а значимо превышал норму в третьей группе. Была обнаружена взаимосвязь активности ферментов с показателями липидного обмена: коэффициент атерогенности прямо коррелировал с активностью АлАТ (rp = 0,440, р < 0,001). Были обнаружены корреляционные связи коэффициента де Ритиса с показателями липидного обмена: коэффициент де Ритиса имел положительную связь с уровнем ХС ЛПВП (rp = 0,422, р < 0,001), непрямые связи обнаружены с уровнем ХС ЛПОНП (rp = -0,250, р = 0,043) и коэффициентом атерогенности (r = -0,434, р < 0,001). p Обсуждение результатов Высокая частота встречаемости дислипидемии и гиперхолестеринемии в молодом возрасте у пришлых жителей Якутии является одним из показателей снижения приспособительных реакций организма. В настоящее время установлено, что у приезжих в новых условиях после периода дезорганизации наступает стадия стабилизации и синхронизации регуляторных и гомеостатических процессов, которая продолжается 10-15 лет и характеризуется усилением функционирования и напряжением ряда регуляторных систем. Это напряжение в конечном счете может приводить к 21 Экологическая физиология Экология человека 2015.11 Биохимические показатели крови у жителей Якутии в зависимости от коэффициента де Ритиса (M ± σ) Таблица 4 Биохимический показатель Норма (1 я группа) Выше нормы (2-я группа) Ниже нормы (3-я группа) Коренные жители (n=21) Пришлые жители (n=29) Коренные жители (n=29) Пришлые жители (n=55) Коренные жители (n=28) Пришлые жители (n=29) АлАТ, Ед/л 16,33±8,19 17,14+6,94 16,10+5,97 10,72+3,48* (р<0,001) 26,18 + 12,80*=' (*р<0,001; хр = 0,005) 26,03 + 10,17*= (*р=0,001; хр<0,001) АсАТ, Ед/л 22,52±10,95 23,79+9,47 30,82+11,14* (р = 0,003) 23,67+9,19 23,28+7,46=' (р=0,056) 25,69+9,63 Коэффициент де Ритиса 1,38±0,09 1,38+0,05 1,92+0,38* (р<0,001) 2,23+0,52* (р<0,001) 0,96+0,21*=' (р<0,001) 1,0+0,21*=' (р<0,001) Гамма-ГТ, Ед/л 29,38±21,43 22,64 + 13,50 22,78 + 13,50 20,09 + 14,60 43,61+26,34= (р=0,001) 33,44+20,93= (р = 0,001) Креатинкиназа, Ед/л 94,13±64,67 108,53+57,03 102,34+56,92 129,20+71,43 84,87+50,94 135,31+80,32 ЛДГ, Ед/л 354,10±52,49 340,14+75,27 377,67+85,70 350,11+71,14 374,15+74,38 336,21+64,99 Глюкоза, ммоль/л 4,16±0,41 5,19+0,97 4,17+0,48 5,10+0,59 4,33+0,48 5,19+0,91 Триглицериды, ммоль/л 1,07±0,55 1,14+0,59 0,80+0,27 0,93+0,52 0,98+0,37 1,28+0,64= (р=0,042) Холестерин, ммоль/л 5,95±1,28 6,01 + 1,34 5,51 + 1,51 5,97+1,11 5,52 + 1,06* (р=0,039) 6,28 + 1,08 ХС ЛПВП 1,59±0,37 1,51+0,43 1,76+0,48 1,88+0,44 1,36+0,48 1,45+0,27= (р<0,001) ХС ЛПНП 3,86±1,19 3,84 + 1,08 3,34 + 1,77 3,73+1,11 3,51 + 1,00 4,24+0,97 ХС ЛПОНП 0,49±0,27 0,64+0,48 0,34+0,16 0,42+0,22 0,52+0,48 0,58+0,27= (р=0,042) Коэффициент атерогенности 2,08±1,01 2,96+1,13 2,13 + 1,18 2,32+0,89 3,12 + 1,43=' (р=0,035) 3,31 + 1,02= (р=0,011) Апо А, мг/дл 151,09+20,29 172,78+73,22 156,17+27,28 178,89+97,89 141,70+42,05 197,28+91,08 Апо В, мг/дл 52,0±26,52 69,0+66,60 62,33+31,79 53,17+41,64 80,18+28,57*х (*р=0,005; =р=0,013) 89,21+46,43= (р=0,008) Примечание: * - значимость различий показателей 1, 2 и 3-й групп; = - значимость различий показателей 2-й и 3-й групп. истощению резервных возможностей и заканчиваться появлением различных заболеваний [10, 11, 15]. Относительно высокое содержание в крови апобелков, связанных с транспортом липидов, у пришлого населения по сравнению с коренными жителями свидетельствует о более интенсивном липидном обмене, необходимом для адаптации организма к суровым условиям Севера. Основная задача организма в процессе адаптации к климатогеографическим условиям высоких широт - мобилизация ресурсов и усиление энергетического обмена в целом, сопровождающееся количественными и качественными преобразованиями ферментных систем, и по активности ферментов, участвующих в метаболических реакциях, можно судить о функциональном состоянии организма [13]. У коренных жителей высокая активность ферментов (см. табл. 3) гамма-ГТ, АлАТ и щелочной фосфатазы, связанных с глюкозоаланиновым шунтом для поддержания уровня глюкозы, сочеталась со значимо более низким уровнем глюкозы, чем у пришлых жителей, (4,62 ± 1,10) и (4,96 ± 1,03) ммоль/л, p < 0,001 соответственно. Гамма-ГТ участвует в транспорте аминокислот, а увеличение в крови щелочной фосфатазы не только обеспечивает дефосфорилирование и выход глюкозы из клетки, но и образует значительное количество неорганического фосфата, влияющего на биоэнергетику в клетке и в организме в целом. Высокая активность ЛДГ обеспечивает более легкую диссоциацию кислорода и гемоглобина, позволяющую субстратам более интенсивно поступать и проходить по метаболическим путям и требующую высокой активности всех ферментов. Высокая активность ЛДГ не только отражает скорость анаэробного гликолиза, но и указывает на приспособленность организма к гипоксии коренных жителей. Статистически значимо более высокая активность креатинкиназы, сопряженная со значимо более высокой активностью АсАТ, у пришлых жителей Якутии по сравнению с коренными свидетельствует о более интенсивном поступлении метаболитов в цикл трикарбоновых кислот (ЦТК). Активность креа-тинкиназы у пришлых жителей, возможно, связана с повышенными затратами аденозинтрифосфата (АТФ), стимулирующего окислительное фосфорилирование в митохондриях, а АсАТ обеспечивает интенсификацию поступления метаболитов в ЦТК. АсАТ присутствует как в цитозоле, так и в митохондриях и осуществляет посредством малат-аспартатной челночной системы транспорт оксалоацетата через мембрану. Установлено, что если функционирует малат-аспартатный механизм, глюкоза утилизируется полностью, т. е. в результате окисления одной молекулы глюкозы 22 Экология человека 2015.11 Экологическая физиология образуется 38 молекул АТФ. Возможно, усиление креатинфосфокиназного механизма образования энергии у пришлых жителей связано со срочной адаптацией организма [3] и необходимостью образования богатых энергией фосфатных связей путем субстратного фосфорилирования. Таким образом, активность указанных ферментов необходима для поддержания гомеостаза у пришлых жителей в экстремальных северных условиях. Полученные статистически значимые различия активности ферментов свидетельствуют о различной интенсивности адаптивных метаболических процессов в условиях высоких широт в зависимости от этнической принадлежности. В настоящее время ни одно клиническое обследование пациента не обходится без определения активности трансаминаз (АсАТ и АлАТ), которые являются важнейшими ферментами обмена веществ, а их соотношение (коэффициент де Ритиса) при учете остальных показателей дает максимальный объем информации о метаболизме. В сущности АсАТ и АлАТ представляют собой в упрощенном виде общий маркер метаболизма: АлАТ - уровень анаболизма, АсАТ - уровень катаболизма [16]. Метаболическое равновесие достигается в пределах 1,5. Генетически закреплённую устойчивость к экстремальным климатогеографическим условиям Севера у коренных жителей подтверждает метаболическое равновесие (см. табл. 3). В отличие от коренных у пришлых жителей коэффициент де Ритиса превышал норму, что свидетельствует о напряженности энергетических процессов и преобладании катаболических реакций в организме. По показаниям коэффициента де Ритиса были сформированы 3 группы (см. табл. 4). В первую группу вошли лица с нормальным значением коэффициента (норма 1,3-1,5), указывающим на сбалансированность процессов катаболизма и анаболизма (функциональное равновесие). Во вторую группу вошли лица со значимо более высоким коэффициентом де Ритиса, характеризующимся активным поступлением метаболитов в ЦТК и свидетельствующим о напряженности энергетических процессов и преобладании катаболических реакций в организме. Хотя в этой группе дислипидемии не наблюдается, со временем повышенные энергетические затраты, связанные с адаптацией, могут привести к истощению функциональных резервов организма. В третьей группе наблюдалось значимое снижение коэффициента де Ритиса, что свидетельствует об усилении перехода белков в углеводы (глюкозо-аланиновый шунт). Низкий коэффициент де Ритиса был сопряжен с высоким коэффициентом атерогенности, свидетельствующим об истощении функциональных резервов организма, и является признаком дизадаптации. Со строго биохимической точки зрения организм можно считать здоровым, если многие тысячи реакций, протекающих внутри клеток и во внеклеточной среде, идут в таких условиях и с такими скоростями, которые обеспечивают максимальную жизнеспособность организма и поддерживают физиологически нормальное (не патологическое) состояние. Таким образом, этнические различия активности ферментов сыворотки крови у практически здоровых людей, проживающих в Якутии, связаны прежде всего с различными потребностями организма в энергии в зависимости от степени адаптированности к климатогеографическим условиям региона. Для выявления групп риска развития заболеваний и разработки профилактических мероприятий по восстановлению резервов организма при проведении диспансеризации населения необходимо обращать внимание на активность ферментов сыворотки крови. Одним из критериев оценки приспособительных реакций организма к неблагоприятным экологическим факторам, в том числе климатогеографическим, при проведении углублённого медицинского обследования может служить коэффициент де Ритиса.

Об авторах

Зоя Николаевна Кривошапкина

Якутский научный центр комплексных медицинских проблем

Email: zoyakriv@mail.ru
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биохимических механизмов адаптации 677019, Республика Саха (Якутия), г. Якутск, Сергеляхское шоссе, 4, С1-01

Г Е Миронова

Якутский научный центр комплексных медицинских проблем; Северо-Восточный федеральный университет имени М. К. Аммосова

г. Якутск

Е И Семёнова

Якутский научный центр комплексных медицинских проблем

г. Якутск

Л Д Олесова

Якутский научный центр комплексных медицинских проблем

г. Якутск

Список литературы

Дополнительные файлы