BIOCHEMICAL SPECTRUM OF BLOOD SERUM AS INDICATOR OF YAKUTIA RESIDENTS ADAPTEDNESS TO NORTHERN CONDITIONS

Full Text

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.

About the authors

Z N Krivoshapkina

Yakut Scientific Center of Complex Medical Problems

Email: zoyakriv@mail.ru
Yakutsk, Russia

G E Mironova

Yakut Scientific Center of Complex Medical Problems; «North-Eastern Federal University» named after M. K. Ammosov

Yakutsk, Russia

E I Semyonova

Yakut Scientific Center of Complex Medical Problems

Yakutsk, Russia

L D Olesova

Yakut Scientific Center of Complex Medical Problems

Yakutsk, Russia

References

Supplementary files