Введение к работе
Актуальность исследования. Изучение физиологических основ адаптации человека к специфическим факторам Севера остается одним из приоритетных направлений современной экологической физиологии человека. Важность подобных исследований обусловлена необходимостью решения комплекса медико-биологических проблем сохранения здоровья человека в условиях высоких широт.
К настоящему времени накоплен значительный материал о формировании специфического метаболического типа у жителей Европейского Севера, характеризующийся более напряженной функцией липидного обмена со снижением антиатерогенных и повышением атерогенных фракций липидов, имеющих высокую степень лабильности показателей фракций сывороточного холестерина ижирового обмена в течение года (Седов KIR, Прахин Е.И., 1988; Бойко Е.Р., 2001; Bojko E.R., BichkaevaFA., 2002; Ф.А Бичкаева, А.В.Ткачев и др., 2004). Несмотря на широкий круг исследований приспособительных изменений различных показателей липидного обмена, многие аспекты адаптивных перестроек остаются спорными или недостаточно изученными.
Так, по данным А.Н. Климова (1995), В.И. Васина (1998), СИ. Малявской, И.В. Дворяшиной, В.А Терновской (2004), Т.Н. Трилль (2001) и др. уровни большинства липидных показателей крови детей и подростков Европейского Севера «не укладываются» в общепринятую концепцию, согласно которой повышенное потребление животного жира сопровождается высоким содержанием атерогенных фракций липидов и, в дальнейшем, это может сказаться на раннем развитии атеросклеротических сосудистых изменений (SchiekenR., 1993; БаранчикН.П., RonaldМ, 1993;RocchiniA., 1995;SteinerG., 1997; Коробицин АА, 2002; Добродеева Л. К, Миролюбова О.А, идр., 2002).
Особое место в липидном обмене принадлежитжирнокислотному составу сыворотки крови и системе, обеспечивающей процесс этерификациихолестерина, которая мало изучена у детей и подростков Европейского Севера. В тоже время накопленные данные у взрослого населения Севера позволяют утверждать наличие выраженных особенностей его функционирования, в частности, снижение процессовэтерификациихолестеринаиповышениепоказателейжирового обмена усеверян (Бойко E.R, Бичкаева Ф.А, 1999,2000,2004).
В связи с этим проведение более глубоких исследований жирнокислотного состава и процессов этерификациихолестерина—маркеров основных метаболических путей липидного обмена — представляется актуальным для понимания сложной цепи физиологических процессов, обеспечивающихлипидный гомеостаз в организме человека при адаптации к условиям Севера.
С учетом вышеизложенного несомненный интерес представляют исследования физиологических особенностей жирнокислотлого состава крови, обеспечивающего процесс этерификации холестерина у детей и подростков в зависимости от возраста, стадии полового развития и периода года на Европейском Севере России.
Цель и задачи исследования. Цель работы — установить физиологические особенности жирнокислотного обмена и показателей холестеролового обмена у практически здоровых детей и подростков, проживающих в Архангельской области в зависимости от пола, возраста, стадии полового развития и периода года.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1. Оценить содержание жирных кислот в сыворотке крови (спектр
насыщенных и ненасыщенных жирных кислот) у детей и подростков,
проживающих в Коношском районе Архангельской области в зависимости от
пола, возраста, стадии полового развития и периода года.
2. Выявить физиологические особенности показателей сывороточного
холестерина (общий, свободный, этерифицированный холестерин) и
липидтранспортной системы сыворотки крови у детей и подростков 10—14 и
15—17 лет в зависимости от пола.
Дать сравнительную характеристику показателей фракций сывороточного холестерина и липидтранспортной системы у детей и подростков в зависимости от стадии полового развития.
Установить физиологические особенности фотопериодичности липидного обмена у детей и подростков в зависимости от пола, возраста и стадий полового развития.
Положения, выносимые на защиту.
У практически здоровых детей и подростков Архангельской области, независимо от пола, возраста, стадий полового развития и периода года, выявлено снижение содержания ненасыщенных жирных кислот — пальмитоолеиновой, олеиновой, линолевой, линоленовой и повышение насыщенных жирных кислот — пальмитиновой, стеариновой и арахиновой, но наиболее низкие уровни ненасыщенных жирных кислот регистрируются в период минимума светового дня (декабрь), а повышенные — в период уменьшения светового дня (октябрь).
У практически здоровых детей и подростков Архангельской области установлено понижение резервов антиатерогенной защиты организма, проявляющейся низкими уровнями в периферической крови этерифицированного холестерина, холестерина липопротеидов высокой плотности, ненасыщенныхжирных кислот и повышением уровней свободного холестерина, холестерина липопротеидов низкой плотности, насыщенных жирных кислот, что наиболее выраженно в возрастной группе 10—14 лет (с 11 лету мальчиков, с 13 лету девочек).
Повышение показателей атерогенныхлипидов и насыщенныхжирных кислот у практически здоровых детей и подростков-северян чаще регистрируются среди девочек на 2 и 3-й, а у мальчиков на 3 и 4-й стадиях полового развития. Наибольшая частота регистрации аномально низких концентраций установлены в декабре с последующим постепенным повышением до максимальных уровней в октябре.
Контрастная фотопериодика является одним из важнейших факторов, влияющих на показатели сывороточных фракций холестерина в течение года у детей и подростков. Наиболее отчетливая тенденция накопления атерогенных сыворотчных липидов наблюдается в периоды уменьшения и увеличения светового дня.
Научная новизна исследования. Впервые проведено исследование состояния метаболизма сывороточных фракций холестерина и жирнокислотного состава у детей и подростков, проживающих на Европейском Севере России — в Коношском районе Архангельской области. Показано, что у детей и подростков Архангельской области наблюдаются увеличения уровней свободного холестерина, холестерина липопротеидов низкой плотности и снижения уровней этерифицированного холестерина, холестерина липопротеидов высокой плотности. Жирнокислотный состав периферической крови характеризуется существенным понижением содержаний ненасыщенных (пальмитоолеиновая, линолевая и линоленовая) и повышением насыщенныхжирных кислот (пальмитиновая, арахиновая).
Впервые у детей и подростков Архангельской области установлено, что при одинаковой регистрации частоты отклонений от лимитов норм по содержанию общего холестерина у девочек и мальчиков, уровень свободного холестерина у девочек 10—14 лет в 25%, а у 15—17-летних в 19,1% случаях превышает норму; у мальчиков в 21,4% и 38,0% случаях соответственно. У мальчиков отмечены более существенные отклонения в сторону увеличения концентраций пальмитиновой (23,4%) и арахиновой жирных кислот (15%), ау девочеклишь пальмитиновой жирной кислоты (36,2%).
Впервые установлено, что у девочек в динамике полового созревания наиболее значительные изменения в показателях фракций сывороточного холестерина происходят в период появления вторичных половых признаков от 2-й к 4-й стадии полового развития и сопровождаются снижением в крови
уровней этерифицированного холестерина, холестерина липопротеидов
высокой плотности и повышением свободного холестерина, холестерина липопротеидов низкой плотности. У мальчиков статистически значимые изменения в показателях сывороточных фракций холестерина начинаются от 3-й к 4-й стадии полового развития.
Уровни всех анализируемых ненасыщенных жирных кислот на всех стадиях полового развития были ниже уровней физиологических норм, в то же время концентрация эйкозеновой кислоты на протяжении всего исследования соответствовала верхним уровням нормы, особенно на 4—5-й стадиях полового развития.
Выявлено, что в переходные периоды года (март, октябрь) наблюдаются признаки наибольшего напряжения в фракциях сывороточного холестирина, в показателях насыщенных жирных кислот, а наиболее скоординированный холестериновый профиль в периферической крови регистрируются в период минимума и максимума светового дня. Низкие уровни ненасыщенных жирных кислот установлены в периоды минимального светового дня и повышения продолжительности светового дня, более выражено—вгруппе 10—14 лет.
Научно-практическая значимость исследования. Полученные результаты позволяют описать особенности метаболизма жирных кислот и эфиров холестерина у детей и подростков Архангельской области, установить связь этих особенностей с повышением атерогенных сывороточных фракций липидов.
Данные исследования могут быть использованы для донозологической диагностики сердечно-сосудистых заболеваний, при планировании профилактических мероприятий в отношении дислипидемий и нарушений обмена веществ. Полученные результаты могут быть положены в основу для разработки региональных вариантов норм с учетом стадий полового развития и возраста, методических рекомендаций для практического здравоохранения.
Диссертационное исследование выполнено в соответствии с планом НИР в рамках темы научных исследований ИФПА УрО РАН «Физиологические границы функциональной активности систем организма человека на Севере» (№ госрегистрации 01.2.00101811), при поддержке грантов конкурса молодых ученых и аспирантов УрО РАН 2004 (грант «Эндокринно-метаболические особенности у детей и подростков, проживающих на Европейском Севере России», Постановление Президиума УрО РАН от 15.01.04№ 1-3).
Результаты исследования используются в учебном процессе по курсу физиологии человека на кафедре биомедицинской химии СГМУ (акт внедрения от 14.04.2005 г.); на кафедре нормальной физиологии Коми филиала Кировской государственной медицинской академии (акт внедрения 17.03.2005 г.); в практической деятельности врачами-педиатрами Архангельской областной детской клинической больницы для постановки диагнозов и назначений лечебных и профилактических мероприятий (акт внедрения от 02.02.2005 г.).
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на заседаниях ученого совета Института физиологии природных адаптации УрО РАН (Архангельск, 2004, 2005); Международной молодежной
конференции «Экология 2003» (Архангельск, 2003); Международном экологическом форуме «Окружающая среда и здоровье человека» (Санкт-Петербург,2003); Международной конференции «Город в Заполярье и окружающая среда» (Воркута, 2003); Международной научной конференции «Вопросы сохранения и развития здоровья населения Севера и Сибири» (Красноярск, 2003); VII Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2004); The complete Works of international Ecologic Forum «Environment and human health» (Petersburg, 2003); Симпозиуме «Проблемы адаптации человека к экологическим и социальным условиям Севера» (Сыктывкар, 2004); XIX съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Санкт-Петербург, 2004); Всероссийской конференции с международным участием «Биологические аспекты экологии человека» (Архангельск, 2004); Всероссийской научной конференции для молодых ученых и студентов «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных исследований в регионах» (Краснодар, 2004); Международной научной конференции «Медико-биологические и экологические проблемы здоровья человека на Севере» (Сургут, 2004); Международной юбилейной конференции «Физиология развития человека» (Москва, 2004).
По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 123 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов и практическихрекомендаций. Работа иллюстрирована 17 таблицами и 25 рисунками. Библиография включает 141 отечественную и 41 зарубежную публикации.
