Эндокринный профиль местных и приезжих мужчин жителей г. Архангельска в различные световые периоды года Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК [612.43:613.13](470.11)

эндокринный профиль местных и приезжих МУЖЧИН - ЖИТЕЛЕЙ г. АРХАНГЕЛЬСКА В РАЗЛИЧНЫЕ СВЕТОВЫЕ ПЕРИОДЫ ГОДА*

© 2009 г. А. Э. Аленикова

Институт физиологии природных адаптаций Уральского отделения РАН, г. Архангельск

Определены диапазоны колебаний уровней гормонов в различные световые периоды года у 507 местных и 112 приезжих мужчин - жителей г. Архангельска 20-50 лет, проведено сравнение динамики изменения содержания гормонов по фотопериодам. Установлено, что и у местных, и у приезжих жителей Севера общие закономерности изменения уровней гормонов в периоды минимальной продолжительности светового дня и в переходные периоды года: активизация коры надпочечников и щитовидной железы во время минимального светового дня и возрастание роли анаболических гормонов (тестостерона и инсулина) в переходные периоды. В период максимальной продолжительности светового дня обнаружены наиболее существенные различия в реактивности эндокринной системы у местных и приезжих жителей Севера. У местных мужчин наибольшее напряжение испытывает поджелудочная железа и системы «гипофиз - щитовидная железа», «гипофиз - кора надпочечников», у приезжих - только кора надпочечников. У приезжих мужчин в целом практически во все фотопериоды в большей степени выражена активизация коры надпочечников и щитовидной железы по сравнению с местными.

Ключевые слова: гормоны, местные и приезжие мужчины, Европейский Север, фотопериоды.

Зона Севера — территория, на которой жизнедеятельность населения резко ограничена из-за крайне суровых природных условий (низкие температуры воздуха большую часть года, высокие скорости ветра, частые колебания атмосферного давления, повышенная влажность, а также нерегулярный режим дня и ночи) [3, 13]. Здоровье населения, особенно пришлого, находится под постоянным воздействием характерных факторов риска, что приводит к формированию специфической северной патологии. Адаптация к жизни на Севере протекает у пришлого населения с большим трудом. Успешность такой адаптации к новым климатогеографическим условиям определяется состоянием адаптивных механизмов, ядро которых составляет эндокринная система [10, 13]. Изменения ее реактивности в большей степени изучены в условиях заполярных регионов, где ярче выражен фактор контрастной температуры и фотопериода. Приполярные территории Европейского Севера, которые отличаются по своим климатогеографическим характеристикам от заполярных территорий, изучены в этом плане в меньшей степени. Тем не менее эта территория относится к дискомфортной зоне Севера России и на ней проживает и работает большая часть населения страны, кроме того, остается большой поток мигрантов, приезжающих для проживания и работы на данные территории. Географическое положение Архангельской области особенно сказывается на приходе солнечной радиации. В северной половине области во время летнего солнцестояния солнце уходит за горизонт только на короткое время и на этот период устанавливаются сумеречные белые ночи. Зимой из-за низкого положения солнца над горизонтом и малой продолжительности светового дня приток солнечной радиации незначительный [1]. Исходя из этого можно выделить несколько фотопериодов: минимальной продолжительности светового дня (19 ноября — 25 января), увеличения продолжительности светового дня (26 января — 7 мая), максимальной продолжительности светового дня (8 мая — 8 августа) и уменьшения продолжительности светового дня (9 августа — 18 ноября) [3]. Целью данной работы является определение диапазона колебаний уровней гормонов в различные световые периоды года у местных и приезжих мужчин — жителей Архангельской области, а также сравнение динамики изменения содержания гормонов у данных групп в указанные периоды.

*Работа поддержана грантом по Интегральному проекту фундаментальных исследований, выполняемых в УрО РАН совместно с учеными СО РАН по теме «Исследование репродуктивного потенциала и его гормональной регуляции у мужчин Европейского и Азиатского Севера в связи с изменениями среды обитания» (постановление УрО РАН от 15.01.2009 № 1-3).

Материалы и методы исследования

Были обследованы 507 местных и 112 приезжих мужчин в возрасте от 20 до 50 лет, проживающих на территории 64 — 65° с. ш. (г. Архангельск и близлежащие районы), в различные фотопериоды года. Количество лиц в группах составляло от 14 до 193. Мужчины относились к группе практически здоровых, не имели эндокринной патологии. Местными считались лица, живущие на Севере не менее чем в трех поколениях. Все приезжие мужчины в нашем исследовании находились на второй и третьей стадиях адаптации по классификации А. П. Авцына [9], т. е. проживали на Севере не менее года.

Забор крови проводился натощак с 8 до 9 часов утра из локтевой вены. В сыворотке крови определяли уровни следующих гормонов: адренокортикотропный гормон — АКТГ, тиреотропный гормон — ТТГ, общий трийодтиронин — Т3, общий тироксин — Т4, кортизол, инсулин, тестостерон. Уровни данных гормонов определялись радиоиммунным анализом на установке «Гамма-800, НАРКОТЕСТ (ГАММА НТ)». Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0. При проверке полученных данных на нормальность распределения выборок выяснилось, что в большинстве случаев существуют отличия распределения признака от нормального вида, поэтому применяли непараметрические критерии [5]. Пороговое значение уровня значимости принято равным 0,05, тенденцией считали значения при 0,01 > р > 0,05. Достоверность различий между выборками определяли с помощью и-критерия Манна — Уитни. Вычислены медианы и процентили интервалом 25—75 % и 10—90 % для того, чтобы исключить более редкие и выпадающие из общей массы значения концентраций гормонов [11]. Определен процент отклонений значений гормонов от общепринятой нормы. За норму принимались предлагаемые нормативы для соответствующих тест-наборов.

Результаты исследования

Проведя анализ эндокринного профиля по медиане, отметили, что у приезжих мужчин по сравнению с местными статистически значимо выше содержание кортизола, инсулина, Т4 и ТТГ. Уровни АКТГ, Т3 и тестостерона между данными группами статистически значимо не различаются.

Оценивая изменения уровней гормонов в зависимости от периода продолжительности светового дня, выявили, что динамика изменения содержания Т3 (рис. 1) в различные световые периоды у местных и приезжих мужчин сходна: высокие значения в период минимального светового дня и снижение у местных мужчин в периоды увеличения светового дня (р = 0,045), максимальной его продолжительности (р = 0,004) и его уменьшения (р < 0,001); у приезжих мужчин снижение уровня Т3 происходит в период максимальной продолжительности светового дня (р = 0,005 по сравнению с периодом увеличения

Рис. 1. Диапазон колебаний уровней гормонов щитовидной железы у местных и приезжих мужчин — жителей Архангельска в различные фотопериоды года

Примечания для всех рисунков: 1 - период минимальной продолжительности светового дня, 2 — период увеличения продолжительности светового дня, 3 — период максимальной продолжительности светового дня, 4 — период уменьшения продолжительности светового дня'□ — медиана и ее значение, I__I —

диапазон колебаний 25—75 %, _1_ — диапазон колебаний 10—90 %; * — р < 0,05; ** — р < 0,01; *** — р < 0,001 — достоверность различий по сравнению с указанным периодом, Т— тенденция (0,01 > р > 0,05).

светового дня) и в период его уменьшения (р = 0,012 и р = 0,001 по сравнению с периодом минимальной продолжительности светового дня и его увеличения соответственно). Кроме того, у приезжих мужчин содержание Т3 в период увеличения продолжительности светового дня выше, чем у местных (р = 0,027).

Содержание Т3 в диапазоне 10—90 процентилей у приезжих мужчин выше нормы наблюдали в периоды увеличения (количество отклонений составляет 27,8 %) и максимальной продолжительности светового дня (12,0 %), а ниже нормы в периоды минимального (16,7 %), максимального (14,0 %) светового дня и в период его уменьшения (27,3 %); у местных мужчин выход за верхнюю границу нормы происходит также в периоды увеличения (20,0 %) и максимальной (10,2 %) продолжительности светового дня, но за нижнюю — только в период уменьшения светового периода (23,8 %).

Содержание Т4 (см. рис. 1) в сыворотке крови приезжих мужчин достигает наибольших значений в период минимальной продолжительности светового дня, статистически значимо снижается в периоды его увеличения (р = 0,005) и максимальной продолжительности (р = 0,004), а во время уменьшения светового дня снижение наблюдается на уровне статистической тенденции (р = 0,061). У местных мужчин высокие значения Т4 также наблюдаются в период минимальной продолжительности светового дня (р < 0,001 по сравнению с остальными), однако в период максимального светового дня происходит небольшой подъем уровня данного гормона по сравнению с периодом увеличения продолжительности светового дня (р = 0,009) и вновь снижение на уровне

статистической тенденции в период его уменьшения (р = 0,097). Кроме того, у местных мужчин на уровне статистической тенденции содержание Т4 ниже, чем у приезжих в периоды минимального светового дня (р = 0,090) и его увеличения (р = 0,085). У приезжих мужчин 10—90-процентильный диапазон колебаний уровня Т4 более расширен и выходит за верхнюю границу нормы в период минимальной продолжительности светового дня (11,1 %), в то время как у местных данный диапазон более узкий, не выходит за верхнюю границу нормы, однако наблюдается снижение содержания данного гормона за пределы нижней границы нормы в период увеличения продолжительности светового дня (18,1 %).

Что касается содержания ТТГ (рис. 2), то у местных мужчин наибольший уровень достигается в период максимальной продолжительности светового дня (р = 0,015 и р = 0,005 по сравнению с периодом минимальной продолжительности светового дня и его увеличения соответственно). Значения данного гормона смещены к нижней границе нормы, но не выходят за нее, а во время уменьшения продолжительности светового дня наблюдается небольшое (12,5 %) превышение нормы. У приезжих мужчин содержание данного гормона укладывается в пределы общепринятых норм, однако значения медианы в период минимальной продолжительности светового дня выше, чем у местных на уровне статистической тенденции (р = 0,070), а диапазоны колебаний ТТГ смещены к нижней границе нормы.

Динамика изменения уровня АКТГ (см. рис. 2) у местных и приезжих мужчин сходна. Низкие значения наблюдаются в период минимального светового дня (р < 0,001 по сравнению с остальными периодами) у местных мужчин и у приезжих (р = 0,011, р = 0,002 и р = 0,036 по сравнению с периодами увеличения светового дня, максимальной его продолжительности и уменьшения). В обеих группах 10-90-процентильный диапазон колебания уровня АКТГ не выходит за допустимые пределы и смещен к нижним границам нормы.

Максимальный уровень кортизола (рис. 3) у местных мужчин отмечается в период минимальной продолжительности светового дня (р < 0,001 по сравнению с остальными), затем его содержание снижается во время увеличения светового дня и снова несколько повышается в периоды максимальной его продолжительности и уменьшения (р < 0,001). У приезжих мужчин также отмечен высокий уровень данного гормона во время минимального светового дня, однако статистически значимое повышение наблюдается в период уменьшения продолжительности светового дня по сравнению с периодом его увеличения (р =

0,043), а по сравнению с периодом максимального светового дня — на уровне статистической тенденции (р = 0,058). Кроме того, у приезжих мужчин зарегистрирован более высокий уровень кортизола, чем у местных в периоды увеличения светового дня

Рис. 2. Диапазон колебаний уровней гипофизарных гормонов у местных и приезжих мужчин — жителей Архангельской области в различные фотопериоды года

(р = 0,004), его максимальной продолжительности (р = 0,028) и уменьшения (р = 0,007). Рассматривая процент значений, превышающих верхнюю границу нормы, можно отметить, что у приезжих он наблюдается во все световые периоды и составляет 21,7 % в период минимальной продолжительности светового дня; 10,5 % в период увеличения его продолжительности; 20,4 % в период максимального светового дня и 41,7 % в период его уменьшения. У местных же мужчин выход за верхнюю границу нормы осуществляется только в периоды минимальной (26,3 %) и максимальной (13,6 %) продолжительности светового дня.

Изменение содержания инсулина (рис. 4) у местных и приезжих мужчин в зависимости от фотопериода сходно. Повышенные значения у местных мужчин наблюдаются в период максимальной продолжительности светового дня (р < 0,001 по сравнению с периодами минимального светового дня и его увеличения) и в период его уменьшения (р = 0,005 и р = 0,006 по сравнению с периодом минимального светового дня и его увеличения). У приезжих мужчин повышение уровня инсулина в период максимальной продолжительности светового дня отмечено на уровне статистической тенденции (р = 0,080 по сравнению с периодом увеличения светового дня). Высокие значения данного гормона, как и у местных мужчин, наблюдаются в период уменьшения светового дня (р =

0,053, р = 0,024 и р = 0,005 по сравнению с перио-

Рис. 3. Диапазон колебаний уровня кортизола у местных и приезжих мужчин — жителей Архангельской области в различные фотопериоды года

Рис. 4. Диапазон колебаний уровней тестостерона и инсулина у местных и приезжих мужчин — жителей Архангельской области в различные фотопериоды года

дами минимального светового дня, его увеличения и максимального соответственно). Диапазон колебаний уровня инсулина у местных мужчин в периоды минимального светового дня и его увеличения смещен к нижней границе нормы, а в периоды максимальной продолжительности светового дня и ее уменьшения значительно расширяется, но за границы норм не выходит. У приезжих мужчин в периоды минимального светового дня и его увеличения нижняя граница 80 % диапазона оказывается ниже нормы (14,3 и 50,0% соответственно). Кроме того, увеличение значения медианы по сравнению с местными в период минимальной продолжительности светового дня практически достигает уровня статистической значимости (р = 0,054).

Динамика изменения по световым периодам содержания тестостерона (см. рис. 4) у обеих групп также сходна: невысокие значения в период минимальной продолжительности светового дня, повышение в период его увеличения (р < 0,001 и р = 0,003 по сравнению с периодом минимального светового дня у местных и приезжих мужчин соответственно), затем снижение (р < 0,001 у местных и р = 0,003 у приезжих по сравнению с периодом увеличения светового дня) и снова повышение (р < 0,001 и р = 0,022 по сравнению с периодами увеличения светового дня и его максимальной продолжительности у местных мужчин; р = 0,022 и р = 0,017 по сравнению с периодами минимального и максимального светового дня у приезжих). Выход за нижнюю границу нормы наблюдается и у местных (18,9 %), и у приезжих (27,8 %) мужчин в период минимального светового дня, а также в период максимального светового дня (12,6 % у местных и 25,0 у приезжих), однако у местных мужчин также наблюдается превышение нормы в период увеличения светового дня (11,7 %), а у приезжих мужчин значение медианы в период уменьшения продолжительности светового дня выше, чем у местных (р = 0,054).

Обсуждение результатов

В период минимальной продолжительности светового дня выявлена однотипная картина гормональных изменений у местных и приезжих жителей Севера: ак-

тивизация коры надпочечников и щитовидной железы с той лишь разницей, что у приезжих она выражена в большей степени, чем у местных. С этим может быть связан низкий уровень половых гормонов, т. к. повышенные уровни кортизола ингибируют синтез половых стероидов [12, 14]. Кроме того, установлено, что избыточные концентрации Т4 и Т3 угнетают секрецию гонадотропинов [2, 4].

В период увеличения продолжительности светового дня в крови у местных и приезжих жителей Севера снижаются уровни кортизола, что по механизму обратной связи приводит к повышению концентраций АКТГ. Также и у местных, и у приезжих мужчин на фоне снижения уровня кортизола наблюдается увеличение концентрации тестостерона в крови. Отличительными признаками функциональной активности эндокринной системы у приезжего населения является сохранение более высокого уровня активности коры надпочечников и щитовидной железы по сравнению с местными жителями.

В период максимальной продолжительности светового дня выявлены наиболее существенные различия в реактивности эндокринной системы у местных и приезжих жителей Севера. У местных мужчин отмечается одновременное повышение уровней ТТГ, Т4, кортизола и инсулина на фоне снижения концентрации тестостерона. Одновременную активизацию коры надпочечников и поджелудочной железы можно объяснить тем, что кортизол обусловливает повышение уровня глюкозы в крови, что, в свою очередь, приводит к увеличению уровня инсулина [7]. Кроме того, сохраняются повышенными уровни АКТГ и Т3. У приезжих мужчин происходит снижение содержания Т3 и тестостерона, наблюдается тенденция к повышению уровня инсулина. Однако отмечено наличие более высоких концентраций кортизола по сравнению с местным населением.

В период уменьшения продолжительности светового дня у приезжих мужчин повышается содержание кортизола и инсулина, в то время как у местных это произошло в предыдущий период и уровни данных гормонов продолжают оставаться повышенными. У обследованных обеих групп отмечается увеличение концентрации тестостерона, однако у приезжих мужчин это проявляется в большей степени. Повышение уровня тестостерона может быть связано с выработкой его в сетчатой зоне коры надпочечников. Одновременную активацию при стрессе пучковой зоны надпочечников, секретирующей глюкокортикоиды, и сетчатой зоны, продуцирующей надпочечниковые андрогены, показали также в своих исследованиях и другие авторы [6, 8].

Выводы

1. И у местных, и у приезжих мужчин — жителей Севера выявлены общие закономерности изменения уровней гормонов в периоды минимальной продолжительности светового дня и в переходные периоды года: активизация коры надпочечников и щитовидной

железы в период минимального светового дня и возрастание роли анаболических гормонов (тестостерона и инсулина) в переходные периоды.

2. В период максимальной продолжительности светового дня обнаружены наиболее существенные различия в реактивности эндокринной системы у местных и приезжих жителей Севера. У местных мужчин наибольшее напряжение испытывает щитовидная железа и системы «гипофиз — щитовидная железа», «гипофиз — кора надпочечников», а у приезжих — только кора надпочечников.

3. В целом у приезжих мужчин практически во все фотопериоды в большей степени выражена активизация коры надпочечников и щитовидной железы по сравнению с местными.

Список литературы

1. Агроклиматические ресурсы Архангельской области. — Л. : Гидрометеорологическое издательство, 1971.

— 136 с.

2. Алешин Б. В. Роль гормонов щитовидной железы в функционировании системы гипофиз-надпочечники-гонады у кроликов / Б. В. Алешин, Л. А. Бондаренко // Проблемы эндокринологии. — 1984. — № 4. — С. 49—52.

3. Атлас Арктики / под ред. А. Ф. Трешникова. — М. : Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР, 1985. - 204 с.

4. Гладкова А. И. Взаимодействие тиреоидной и половой функций в мужском организме / А. И. Гладкова, Н. А. Карпенко // Проблемы эндокринологии. — 1991.

— № 3. — С. 56—59.

5. Лакин Г. Ф. Биометрия : учебное пособие для биол. спец. / Г Ф. Лакин. — М. : Высшая школа, 1990. — 352 с.

6. Обут Т. А. Андрогены в адаптации организма: биологическая значимость надпочечниковых андрогенов / Т. А. Обут. — Новосибирск : ИПП «Ай^епие», 2004.

— 104 с.

7. Общая гормонология. Определение, значение, свойства и механизмы действия гормонов / В. И. Кулин-ский, Л. С. Колесниченко. — Иркутск : Изд-во ИрГУ, 2005. — 143 с.

8. Овсюкова М. В. Анксиолитический и лимитирующий стресс-реактивность эффекты дегидро-эпиандростерон-сульфата: участие р-опиоидных рецепторов : автореф. дис. ... канд. биол. наук / М. В. Овсюкова. — Новосибирск,

2005. — 21 с.

9. Патология человека на Севере / А. П. Авцын, А. А. Жаворонков, А. Г. Марачев и др. — М. : Медицина, 1985. — 416 с.

10. Раменская Е. Б. Характеристика гормональных показателей у мигрантов на Севере / Е. Б. Раменская //

Вестник Поморского университета. Серия «Медицинские и психолого-педагогические науки». — 2002. — Вып. 2.

- С. 16-22.

11. Реброва О. Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA / О. Ю. Реброва. - М. : Медиа Сфера,

2006. - 310 с.

12. Физиологические основы здоровья человека / под ред. Б. И. Ткаченко. - Архангельск ; СПб. : Изд-во СГМУ, 2001. - 727 с.

13. Эндокринная система и обмен веществ у человека на Севере / А. В. Ткачев, Е. Р. Бойко, З. Д. Губкина и др. - Сыктывкар : Коми научный центр УрО РАН, 1992.

- 156 с.

14. Quigley M., Yen S. // J. Clin. Endocrinol. Metab. -1983. - Vol. 57, N 3. - P. 671- 673.

ENDOCRINE STATUS AT ARCHANGELSK LOCAL AND NOT LOCAL HABITANTS IN DIFFERENT DAY LIGHT DURATION YEAR PERIODS A. E. Alenikova

Institute of Environmental Physiology Ural Branch RAS, Arkhangelsk

The range of hormonal levels in different day light duration year periods were determined at 507 local and 112 not local Arkhangelsk men 20-50 years. It’s compared of hormonal changes in dependent from day light duration. The patterns of hormonal changes in minimal day light duration and transient period were determined. The activization of adrenal cortex and thyroid gland were in minimal day light duration. In transient period the role of anabolic hormones (testosterone, insulin) increases. The most differences of endocrine system reactivity were revealed in maximal day light duration. At local habitants maximum stress were undergone pancreas thyroid and adrenal cortex, but at not local habitants - just only adrenal cortex. The activization of adrenal cortex and thyroid gland in all seasons was more expressed in not local habitants than in local men.

Key words: hormones, local and not local habitants, European North, day light duration.

Контактная информация:

Аленикова Александра Эдуардовна - аспирант Института физиологии природных адаптаций Уральского отделения РАН

Адрес: 163061, г. Архангельск, пр. Ломоносова, д. 249

Тел. (8182) 28-67-14, факс (8182) 65-29-95

E-mail: alenikova_a@mail.ru

Статья поступила 23.04.2009 г.