Bio substrate microelement concentrations in young men — residents of the Far North — under increased physical exercises

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Во время занятий спортом в организме человека происходят адаптивные процессы, которые помогают приспособиться к условиям регулярной физической нагрузки [1–3]. На фоне роста популярности спорта высших достижений исследование минерального обмена спортсменов под воздействием экстремальных природно-климатических, биогеохимических и социально-экономических факторов Севера приобретает особое значение.

Спорт связан со значительными физическими и психоэмоциональными нагрузками. Длительное функционирование организма в таких условиях, особенно в сочетании с несбалансированным рационом питания как основного внешнего источника поступления макро- и микронутриентов в организм, может стать причиной истощения резервных возможностей и вызвать изменения в обмене веществ [4, 5]. Повышенная физическая активность подразумевает интенсификацию энергетических и пластических процессов, что увеличивает потребность не только в субстратах биологического окисления и «структурных блоках», но и в макро- и микроэлементах [6].

Занятия спортом, в первую очередь на профессиональном уровне, оказывают существенное влияние на обмен микроэлементов в организме. С одной стороны, регулярная физическая нагрузка может приводить к активации (стимуляции) обмена химических элементов, что связано с интенсификацией обменных процессов и общим оздоровлением организма. С другой стороны, экстремальные физические нагрузки обусловливают отрицательный баланс некоторых жизненно необходимых микроэлементов, что может сопровождаться целым рядом проявлений их дефицита [7].

Цель настоящего исследования. Комплексный анализ элементного профиля организма юношей г. Магадана, имеющих высокие спортивные разряды, с учётом абсолютного содержания химических элементов в разных биологических средах (волосы, цельная кровь).

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Исследование элементного состава волос проведено в двух группах юношей — уроженцев г. Магадана: 1) группа «спорт» с повышенными физическими нагрузками в ходе регулярной спортивной деятельности, участники которой имели 1-й спортивный разряд либо спортивные звания кандидата в мастера спорта и мастера спорта (n=29, средний возраст — 24,33±1,16 года); 2) группа «контроль» с обычным режимом физической активности (n=22, средний возраст — 20,05±0,47 года).

Протокол обследования одобрен комиссией по биоэтике Института биологических проблем Севера Дальневосточного отделения Российской академии наук (протокол № 001/020). Исследование проведено в соответствии с принципами Хельсинкской декларации (2013) и в соответствии с ФЗ № 323 «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации» от 21.11.2011 г., ФЗ № 152 «О персональных данных» от 27.07.2006 г. До включения в исследование от всех исследуемых получено письменное информированное согласие о добровольном участии в работе.

Забор волос осуществляли на базе Научно-исследовательского центра «Арктика» Дальневосточного отделения Российской академии наук, забор венозной цельной крови — в независимой лаборатории ООО «Юнилаб-Хабаровск». Волосы состригали с затылочной части головы на всю длину в количестве не менее 0,1 г. В образцах волос и цельной крови оценивали содержание 18 макро- и микроэлементов: мышьяка (As), кадмия (Cd), кальция (Ca), кобальта (Co), хрома (Cr), меди (Cu), железа (Fe), йода (I), калия (K), марганца (Mn), магния (Mg), натрия (Na), никеля (Ni), фосфора (P), свинца (Pb), селена (Se), ртути (Hg), цинка (Zn). Кровь в объёме не менее 1 мл брали из локтевой вены в вакуумные пробирки утром натощак (не менее 8–12 ч после последнего приёма пищи) в процедурном кабинете лаборатории, в положении обследуемого «лёжа» или «сидя», в условиях физиологического покоя, с соблюдением правил асептики и антисептики. Никто из добровольцев не применял спортивных или лекарственных препаратов, витаминно-минеральных комплексов как минимум за полгода до проведения обследования. Накануне взятия крови были исключены жирная пища из рациона питания, употребление спиртных напитков, физические нагрузки, стрессовые ситуации, физиотерапевтические процедуры.

Аналитическое исследование проведено методами атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой (АЭС-ИСП) и масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой (МС-ИСП) согласно МУК 4.1.1482-03, МУК 4.1.1483-03 на приборах Optima 2000 DV и NexION 300D (PerkinElmer, США) в ООО «Микронутриенты» (Москва). Методика определения в биосубстратах макро- и микроэлементов методом АЭС-ИСП основана на окислительно-кислотной «мокрой» минерализации проб исследуемых биосубстратов и на последующем разложении их на требуемые химические элементы методом АЭС-ИСП с использованием в качестве источника возбуждения высокочастотной индуктивно связанной аргоновой плазмы. Переведение пробы в раствор достигается обработкой её концентрированной азотной кислотой при открытом и автоклавном разложении. Гарантируемая величина пределов обнаружения, достигаемых на оптических спектрометрах с полупроводниковыми детекторами типа CCD (charge-coupled device) и с индуктивно связанной плазмой в качестве источника возбуждения спектров, составляет доли микрограмма на литр. Метод МС-ИСП комбинирует использование индуктивно связанной плазмы в качестве источника ионов с квадрупольным масс-спектрометром, выступающим в роли масс-анализатора (фильтра), и дискретно-динодным детектором, который используется для регистрации отдельных ионов и их потоков. Достигаемые пределы обнаружения (от сотых долей нанограммов до сотен миллиграммов на литр), высокие чувствительность и избирательность метода МС-ИСП позволяют количественно определять во многих биологических и медицинских объектах и материалах до 40–50 элементов в течение 2–3 мин (без учёта времени пробоподготовки). Подготовку образцов биосубстратов к анализу методом МС-ИСП осуществляли методом кислотного разложения («мокрое озоление») с использованием систем микроволновой пробоподготовки. Рабочие стандартные растворы готовили разбавлением стандартных опорных многоэлементных растворов. Опорные стандарты приготавливали, смешивая определённые количества одноэлементных стандартных растворов PerkinElmer для АЭС-ИСП и МС-ИСП. Для получения оперативной информации о качестве анализов и принятия при необходимости оперативных мер по его повышению проводили внутренний контроль качества результатов определения химических элементов (сходимость, воспроизводимость, точность). Оперативный контроль качества осуществляли путём анализа испытуемых проб и стандартного образца, химический состав которого не должен был отличаться от состава испытуемой пробы настолько, чтобы потребовалось изменить методику проведения анализа.

Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием программы Statistics v. 21.0 (IBM SPSS, США). Характер распределения массива значений концентраций химических элементов определяли методом Колмогорова–Смирнова. Для установления различий между двумя независимыми выборками по количественным показателям, распределение которых отличалось от нормального, применяли U-критерий Манна–Уитни. Критическое значение уровня статистической значимости при проверке нулевых гипотез принимали как р <0,05. Параметры описательной статистики для количественных показателей приведены в виде медианы (Me) и интерквартильного размаха (25-й; 75-й процентили). При оценке полученных величин содержания макро- и микроэлементов в биосубстратах спортсменов и юношей контрольной группы использовали диапазоны, предлагаемые А.В. Скальным с коллегами [8, 9], как соответствующие средним значениям концентраций химических элементов в популяции (референсным значениям) в качестве верхней и нижней границ физиологической нормы. Полученные значения также сравнивали с региональными показателями содержания макро- и микроэлементов в организме жителей г. Магадана [10]. Анализ вероятностной связи между макро- и микроэлементами анализируемых биосред в организме проводили с помощью ранговой корреляции Спирмена. Коэффициенты корреляции оценивали следующим образом: менее 0,3 — слабая связь, от 0,3 до 0,5 — умеренная, от 0,5 до 0,7 — значительная, от 0,7 до 0,9 — сильная и более 0,9 — очень сильная.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Значения концентраций большего числа определённых в биосредах элементов статистически значимо различалось в группах сравнения.

Концентрация Ca, Co, Fe, Se, Zn в волосах спортсменов была статистически значимо выше аналогичных значений в группе юношей с обычным режимом физической активности. При этом 75-й процентиль в диапазоне концентраций Ca в волосах у спортсменов был выше аналогичного регионального значения в популяции в 1,4 раза, но у всех юношей независимо от степени физической активности содержание макроэлемента было ниже референсных величин. Медиана концентрации эссенциального Co в волосах спортсменов попадала в региональный диапазон, но содержание элемента было ниже референcных значений. Концентрация Fe в волосах спортсменов соответствовала и референсным центильным интервалам, и региональным, однако в группе «контроль» медиана была ниже референсного 25-го центиля в 1,1 раза, регионального — 1,4 раза. Медиана Se в волосах спортсменов была меньше нижней границы референсного диапазона в 1,5 раза, в контрольной группе — в 2,5 раза, соответствовала при этом значениям регионального коридора.

Медианы концентрации Na и P в крови были выше у спортсменов, K, Mg, Co, Fe, Se — в крови юношей из контрольной группы.

Отклонение от нормативных значений в сторону дефицита или избытка химических элементов у лиц с разным режимом физической активности представлено на рис. 1 и будет обсуждаться далее.

 

Рис. 1. Частота отклонения от референсных значений в сторону дефицита или избытка макро- и микроэлементов у юношей с разным режимом физической активности, %: а — группа «Спорт»; b — группа «Контроль».

Fig. 1. Incidence of deviations from reference values towards the elemental deficit or excess in young men with different mode of physical activity, %: а — group "Sport"; b — group "Control".

 

Анализ корреляционных взаимоотношений в системе «элемент–элемент/волосы–цельная кровь» показал наличие статистически значимых связей между изучаемыми показателями (р <0,05). В контрольной группе наибольшая значимая связь на уровне p=0,05 выявлена для Fe (r=0,441) и Se (r=0,438), в группе спортсменов — для Na (r=–0,468) на уровне значимости p=0,05.

Структура взаимосвязей в группах лиц, организм которых испытывает регулярные спортивные нагрузки, и лиц, не испытывающих таких нагрузок, была различна (рис. 2). Общим является в большинстве своём отрицательный характер взаимосвязей элементов в системе, выражающийся обратными корреляционными зависимостями: увеличение/снижение концентрации в одном биологическом субстрате приведёт, напротив, к снижению/увеличению концентрации в другом.

 

Рис. 2. Корреляционные взаимосвязи содержания макро- и микроэлементов в волосах (МЭ) и в крови (МЭ1) у юношей с разным режимом физической активности (прямая линия — прямая корреляционная связь, пунктирная линия — обратная корреляционная связь): а — группа «Спорт»; b — группа «Контроль».

Fig. 2. Correlations between hair and blood macro- and microelements in young men with different mode of physical activity (continuous line is for direct correlation; dotted line is for reverse correlation): а — group "Sport"; b — group "Control".

 

В элементной системе организма юношей контрольной группы Ca цельной крови образует обратную корреляционную зависимость значительной силы с Fe (r=–0,543) в волосах; Co — умеренную обратную связь с Cd (r=–0,484) и Cu (–0,438), значительной силы обратную связь с Fe (r=–0,593); Cu — прямую значительную по силе корреляционную зависимость с K (r=0,518), Na (r=0,667) и умеренной силы — с Se (r=0,456). K и Mn в крови связаны с Ni в волосах умеренной силы обратной связью (r=–0,486), концентрация Mg в крови взаимосвязана с концентрацией Cu в волосах (r=0,442). Se цельной крови умеренно взаимосвязан с Cd (r=0,461) и Cr (r=0,490) в волосах, Zn — c P (r=0,450).

В группе спортсменов Fe цельной крови образует умеренную обратную связь с Na (r=–0,419) в волосах; K — умеренную обратную связь с Co (r=–0,447) и значительную — с Fe (r=–0,515); Mg умеренно взаимосвязан с Co (r=–0,397) и Ni (r=–0,398). Ni в цельной крови обратно связан с Ca (r=–0,408) и Mg (r=–0,425), Pb образует прямую значительную связь с P (r=0,603), Ca — с Se (r=0,400), Zn — c Mn (r=–0,493).

ОБСУЖДЕНИЕ

Абсолютные значения концентраций макро- и микроэлементов в волосах представлены в табл. 1, в цельной крови — в табл. 2. Известно, что наиболее важными для восстановления физической работоспособности макроэлементами являются Ca, Mg, K [11]. Спортсмены находятся в группе риска развития дефицита Ca, в том числе за счёт усиленного выведения элемента с потом на фоне интенсивных физических нагрузок [12]. Однако в рамках настоящего исследования медиана концентрации Ca в волосах спортсменов Магадана была в 1,9 раза выше, чем в волосах юношей контрольной группы. При сравнении содержания элемента с референсными и региональными значениями установлено, что в обеих группах оно меньше нижней границы референсных величин, но находится в границах региональных значений. Концентрация Ca в цельной крови находится в границах нормативных величин. В частотном отношении дефицит элемента выявлен только в волосах 82% обследованных лиц контрольной группы. В отдельных исследованиях [3] показано, что спортсмены вне зависимости от возраста и пола характеризуются статистически большей концентрацией Ca в периферической крови. А.В. Скальный с соавт. [7] отмечали, что на фоне статистически значимо большего содержания Ca в группе спортсменов нельзя исключать возможность того, что в данном случае высокий уровень элемента является не показателем адекватной обеспеченности, а следствием процессов ремоделирования костной ткани и активности остеокластов под влиянием гормонов, регулирующих фосфорно-кальциевый обмен.

 

Таблица 1. Концентрация макро- и микроэлементов в волосах юношей г. Магадана, мкг/г сухой массы (Ме [25%; 75%])

Table 1. Macro- and microelement concentrations in young men’s hair samples of Magadan city, µg/g dry (Me [25%; 75%])

Элементы Elements	Обследованные группы лиц Examined group		Референсные пределы Reference range		p
	«Спорт» Sport (n=29)	«Контроль» Control (n=22)	Референсные границы физиологической нормы Reference range for physiological norm [9, 10]	Региональные значения [8] Regional level
Макроэлементы Macro elements
Ca	366,0 [304, 0; 472, 0]	194,70 [151, 38; 229, 70]	494–1619	183,80–327,10	0,0003
K	89,03 [48, 79; 291, 0]	84,26 [28, 47; 196, 58]	29–159	45,60–166,70	0,458
Mg	25,42 [20, 83; 31, 43]	18,16 [14, 81; 25, 86]	39–137	20,56–35,63	0,849
Na	199,00 [75, 25; 636, 0]	191,40 [74, 82; 625, 95]	73–331	62,37–414,41	0,985
P	131,00 [120, 50; 153, 50]	131,10 [107, 78; 151, 68]	135–181	143,70 – 173,90	0,518
Эссенциальные и условно-эссенциальные микроэлементы Essential and conditionally essential microelements
As	0,03 [0, 02; 0, 04]	0,09 [0, 04; 0, 13]	0,00–0,56	0,05–0,12	0,0001
Co	0,009 [0, 007; 0, 018]	0,003 [0, 001; 0, 004]	0,04–0,16	0,01–0,02	0,0001
Cu	8,80 [7, 89; 10, 31]	8,76 [8, 01; 9, 88]	9–14	9,85–12,19	0,955
Cr	0,50 [0, 39; 0, 73]	0,75 [0, 49; 1, 08]	0,32–0,96	0,45–1,00	0,016
Fe	18,73 [13, 84; 25, 93]	9,99 [7, 53; 12, 20]	11–24	13,86–27,07	0,0002
I	0,18 [0, 10; 0, 23]	0,30 [0, 30; 0, 46]	Нет данных	0,31–1,12	0,068
Mn	0,30 [0, 17; 0, 45]	0,24 [0, 20; 0, 41]	0,32–1,13	0,27–0,70	0,849
Ni	0,18 [0, 12; 0, 40]	0,14 [0, 11; 0, 22]	0,14–0,53	0,15–0,34	0,057
Se	0,45 [0, 40; 0, 53]	0,27 [0, 11; 0, 42]	0,69–2,20	0,30–0,51	0,0002
Zn	180,00 [171, 50; 207, 50]	160,00 [144, 65; 173, 48]	155–206	166,5–216,90	0,002
Токсичные элементы Toxic elements
Cd	0,013 [0, 009; 0, 042]	0,012 [0, 006; 0, 023]	0,02–0,12	0,01–0,05	0,408
Hg	0,20 [0, 09; 0, 37]	0,09 [0, 03; 0, 13]	0,05–2,0	0,21–0,86	0,004
Pb	0,16 [0, 07; 0, 35]	0,19 [0, 08; 0, 77]	0,38–1,4	0,30–0,92	0,648

 

Таблица 2. Концентрация макро- и микроэлементов в цельной крови у юношей г. Магадана, мкг/мл (Ме [25%; 75%])

Table 2. Macro- and microelement concentrations in young men’s whole blood samples of Magadan city, µg/ml (Me [25%; 75%])

Элементы Elements	Обследованные группы лиц Examined group		Референсные пределы Reference range	p
	«Спорт» Sport (n=29)	«Контроль» Control (n=22)
Макроэлементы Macro elements
Ca	59,24 [57,31; 61,86)	56,08 [53, 02; 58, 73]	50–80	0,009
K	1760 [1684; 1889]	2208,75 [2064, 38; 2345, 25]	1500–2000	0,0001
Mg	34,15 [32, 36; 36, 39]	37,69 [36, 20; 41, 21]	30–40	0,0003
Na	2252 [2132; 2367]	1989,25 [1914, 25; 2082, 13]	1300–3000	0,0001
P	434 [415, 50; 452, 50]	400,80 [378, 03; 431, 83]	375–500	0,003
Эссенциальные и условно-эссенциальные микроэлементы Essential and conditionally essential microelements
As	0,03 [0, 01; 0, 04]	0,07 [0, 04; 0, 10]	Нет данных	0,0001
Co	0,0008 [0, 0004; 0, 0009]	0,0013 [0, 0010; 0, 0026]	0,0005–0,0025	0,0004
Cu	0,83 [0, 73; 0, 89]	0,84 [0, 79; 0, 89]	0,75–1,45	0,482
Cr	0,0044 [0, 0043; 0, 0045]	0,0041 [0, 0039; 0, 0043]	Нет данных	0,386
Fe	499 [491, 50; 511]	552,33 [536, 40; 593, 83]	485–550	0,0001
I	0,03 [0, 02; 0, 03]	0,03 [0, 03; 0, 04]	Нет данных	0,601
Mn	0,018 [0, 014; 0, 019]	0,016 [0, 014; 0, 019]	0,007–0,015	0,564
Ni	0,0033 [0, 0029; 0, 0041]	0,0090 [0, 0074; 0, 00137]	<0,01	0,0001
Se	0,12 [0, 11; 0, 14]	0,27 [0, 25; 0, 31]	0,075–0,2	0,0001
Zn	7,56 [6, 95; 8, 64]	6,67 [5, 93; 7, 25]	6–9	0,007
Токсичные элементы Toxic elements
Cd	0,0005 [0, 0004; 0, 0007]	0,0004 [0, 0001; 0, 0008]	<0,001	0,319
Hg	0,0007 [0, 0004; 0, 0011]	0,0007 [0, 0003; 0, 0010]	<0,001	0,402
Pb	0,010 [0, 009; 0, 013]	0,020 [0, 014; 0, 028]	<0,01	0,0001

 

Содержание Mg в волосах спортсменов и в контрольной группе было ниже диапазона сравнения [9], достигало нижней границы регионального диапазона в контрольной группе и чуть превышало её в группе спортсменов, что выражалось в дефиците концентрации Mg в биосубстрате у 77% и 24% обследованных лиц соответственно. Значимых межгрупповых различий в содержании элемента в волосах выявлено не было, в цельной крови концентрация Mg у спортсменов была статистически значимо ниже показателя в контрольной группе. Поскольку дефицита микроэлемента в цельной крови у обследуемого контингента не выявлено (в то время как в волосах он был значительным), можно судить об отсутствии острой гипомагниемии у юношей, но о дефицитном состоянии по Mg на протяжении достаточно продолжительного времени, что является региональной особенностью элементного портрета населения Магаданской области и может быть следствием недостаточного его потребления с питьевой водой и пищей, а также интенсификации экскреции. При этом формирующийся дефицит Mg не только негативно сказывается на работоспособности, но и повышает риск развития соматических заболеваний, существенно ограничивающих физическую активность [7].

Значимых различий в содержании K в волосах юношей-спортсменов и юношей, не испытывающих повышенных физических нагрузок, не выявлено, напротив, в цельной крови концентрация элемента у спортсменов была статистически значимо ниже (p=0,0001). Медиана концентрации K в волосах находилась в границах нормативного референсного и регионального центильных коридоров, однако в волосах юношей контрольной группы выявлен дефицит элемента в 36% случаев и избыток — в 18%, а у спортсменов дефицит зафиксирован в 21% случаев. Содержание элемента в цельной крови соответствовало нормативным величинам. Причины гипокалиемии у спортсменов обусловлены перемещением K из плазмы крови и внеклеточного пространства внутрь клеток. Помимо полноценного отдыха своевременное и полноценное восстановление уровней K и Mg в крови позволит уменьшить негативное влияние последствий стресса и подготовить организм спортсменов к новым нагрузкам [13].

Пониженное содержание Ca, Mg характерно для элементного профиля организма «северного» типа, что является биогеохимической особенностью Магаданской области и было описано нами ранее в ряде научных исследований [14–16]. Особое значение при этом принадлежит нормальному содержанию этих макроэлементов, играющих важную роль в реализации в организме основных физиологических и биохимических процессов на фоне повышенных физических и психоэмоциональных нагрузок в спорте высших достижений. Обращает на себя внимание тот факт, что в группе спортсменов дисбаланс биоэлементов не так ярко выражен, как в группе юношей, не испытывающих значительных физических нагрузок, что говорит о внимательном отношении к поддержанию элементного гомеостаза самих спортсменов, а также тренерского состава.

Среди эссенциальных микроэлементов наиболее выраженному изменению при физической нагрузке подвержен гомеостаз Fe, Cu, Se, Co, Mn и Zn [17].

Концентрация Fe в волосах и цельной крови обследованных лиц из обеих групп статистически значимо различалась (p=0,0001). Содержание элемента в волосах юношей из группы «контроль» было ниже референсных и региональных величин. Дисбаланс Fe представлен дефицитом концентрации в волосах у 59% и избытком в крови — у 23% обследованных лиц в контрольной группе, однако сочетанный дефицит в волосах и избыток в крови выявлен только у 9% юношей из выборки. Дефицита элемента в биосредах спортсменов не обнаружено.

Медиана концентрации Cu немногим меньше нижней границы референсных диапазонов в волосах и находится в границах референсов в крови. Различия в содержании элемента в биосредах спортсменов и лиц с обычным режимом физической активности не имели статистической значимости. Однако в частотном отношении дефицит выявлен в контрольной группе у 86% юношей в волосах и у 32% — в крови, в группе спортсменов — у 55 и 32% соответственно. Одномоментный дефицит Cu обнаружен у 27% человек в контрольной группе и у 17% — в группе спортсменов. Результаты исследования демонстрируют снижение обеспеченности организма Cu у всех испытуемых, что выражается в значительном дефиците элемента в биоиндикаторных субстратах. При этом важно отметить, что повышенная потребность организма в Cu может быть связана с её биологическими функциями, такими как участие в тканевом дыхании, антиоксидантной защите, транспорте и всасывании железа [7].

Концентрация Se была статистически значимо выше в волосах и ниже — в цельной крови у спортсменов. Медиана концентрации в волосах у спортсменов укладывалась в диапазон региональных значений, но была меньше нижней границы диапазона сравнения, в контрольной группе медианное значение было ниже референсных границ физиологической нормы и региональных диапазонов. Концентрация элемента в цельной крови спортсменов соответствовала нормативным показателям и была несколько выше значения в контрольной группе. Дисбаланс представлен дефицитом концентрации в волосах и избытком — в цельной крови у 32% лиц из контрольной группы, при этом дисбаланс в волосах и крови был выявлен у разных людей.

Концентрация Co в волосах обследованных юношей была меньше нижней границы референсного и регионального диапазонов, в цельной крови — в целом укладывалась в референсный коридор. Медиана концентрации элемента статистически значимо различалась в анализируемых биосредах: содержание элемента в волосах у спортсменов было выше и, напротив, ниже в цельной крови (p=0,0001). При этом в процентном отношении дисбаланс представлен в контрольной группе дефицитом элемента в волосах у 82% и в цельной крови — у 36% юношей, в группе спортсменов — у 59 и 32% соответственно. Дефицит Co в целом — проблема регионального характера вне зависимости от пола и возраста, он зачастую достигает 90% в волосах жителей Магаданской области. В то же время имеющаяся в научной литературе теоретическая база позволяет предположить, что истощение в организме депо кобальта связано с высокой степенью интенсивности физических нагрузок и на фоне этого — со снижением работоспособности [7].

Медиана концентрации Mn в волосах была ниже референсного центильного диапазона, но укладывалась в границы региональных нормативов, частота дефицита в волосах спортсменов при этом составила 25%. Среднегрупповое содержание элемента в цельной крови соответствовало нормативам, но в частотном отношении избыток выявлен у 76% спортсменов. Сочетанный дефицит в волосах и избыток в цельной крови обнаружен у 27% спортсменов. Значимых различий в группах сравнения не выявлено ни в одной биологической среде. По данным О.И. Гараевой [18], снижение концентрации марганца в волосах спортсменов можно связать с тем, что элемент, активируя глутаминсинтетазу, играет важную роль в процессах детоксикации аммиака, концентрация которого значительно увеличивается в процессе интенсивных физических нагрузок. Кроме того, в качестве причины высокой частоты выявленного дефицита можно предположить индуцированную повышенными физическими и психоэмоциональными нагрузками экскрецию элемента, соответственно перераспределение его в организме, что подтверждается обнаруженной избыточной концентрацией в цельной крови спортсменов.

Концентрация Zn была статистически значимо большей в волосах спортсменов и имела тенденцию к повышению в цельной крови. Медианы элемента укладывались в референсные границы в обеих группах исследования. У 12% спортсменов в крови выявлен дефицит и у 16% — избыток элемента. В контрольной группе дефицит Zn выявлен в волосах у 32% юношей, избыток — в 14% случаев.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Из представленных в работе данных нельзя сделать однозначный вывод о спорт-индуцированном изменении микроэлементного профиля организма. Содержание Ca, Co, Fe, Se, Zn в волосах спортсменов было выше, чем в группе юношей с обычным режимом физической активности. Медиана концентрации Na и P в крови была выше у спортсменов, K, Mg, Co, Fe, Se — в крови юношей из контрольной группы. В крови лиц контрольной группы также выявлена бόльшая частота встречаемости дефицита Co, Cu, Zn, Fe, избыток Mg и Se, в группе «спорт» чаще встречается избыток Mn. В некоторых случаях элементный портрет спортсменов схож с элементным портретом жителей Магадана с характерными чертами «северного типа», с выраженным дефицитом эссенциальных минералов, при этом частота встречаемого в биосредах дефицита зачастую выше в биосредах юношей, не испытывающих повышенных нагрузок. Интерес представляют закономерные взаимозависимости концентраций ряда элементов в разных биосубстратах, преимущественно отрицательного характера, выражающиеся обратными корреляционными связями.

Особое значение в выявлении элементных нарушений в организме спортсменов имеет персонализированная диагностика элементного статуса с использованием различных индикаторных биологических субстратов, позволяющая разработать индивидуальные схемы коррекции выявленных нарушений, в соответствии с которыми будут рационально восполнены дефициты отдельных минералов. Элементсодержащие добавки должны применяться лишь после тщательного клинико-лабораторного обследования ввиду возможности реализации токсического действия металлов при их избытке.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ / ADDITIONAL INFORMATION

Вклад авторов: Е.М. Степанова — сбор и анализ данных, статистический анализ, интерпретация результатов, подготовка обзора литературы, подготовка первого варианта статьи; Е.А. Луговая — подготовка протокола исследования, правки текста, окончательная редакция статьи. Оба автора подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).

Author contributions: E.M. Stepanova — collected and analyzed the data, performed statistical analysis and interpretation of results, prepared the literature review, prepared the initial draft of the article; E.A. Lugovaya — prepared the study protocol, edited the text, prepared the final revision of the article. Both authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

Финансирование исследования. Исследование выполнено при финансовой поддержке Правительства Магаданской области в рамках реализации конкурса «Грант губернатора молодым учёным».

Funding sources. This research was financially supported by the Government of Magadan region as part of implementation of the "Governor’s Grant competition for young scientists".

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Competing interests. Authors declare the absence of any potential conflict of interests.

About the authors

Evgenia M. Stepanova

Research Center "Arktika" of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: at-evgenia@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2223-1358
SPIN-code: 4972-0152

Research Associate

Russian Federation, Magadan

Elena A. Lugovaya

Research Center "Arktika" of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: elena_plant@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6583-4175
SPIN-code: 5825-7122
Scopus Author ID: 56728609500

Cand. Sci. (Biol.), Associate Professor

Russian Federation, Magadan

References

Supplementary files