Антиоксидантная система как перспективное направление в оценке состояния и прогнозировании здоровья населения Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

ях техногенного загрязнения окружающей среды. Вестник Брянского государственного университета. 2011; 4: 177-9.

5. Мешков Н.А. Влияние крупных промышленных центров на медико-экологическую ситуацию в регионе. Известия Академии промышленной экологии. 1996; 8: 21-4.

6. Мешков Н.А., Иванов С.И., Вальцева Е.А., Анциферов Б.М. Адаптационное состояние детского организма как индикатор неблагоприятного влияния окружающей среды. Гигиена и санитария. 2007; 5: 52-3.

7. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2012 году: Государственный доклад. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; 2013.

8. Касимов Н.С., ред. Экогеохимия городских ландшафтов. М.: МГУ; 1995.

9. Харламова (Ориничева) Е.Н., Вальцева Е.А., Мануйлов С.И. Гигиенический анализ состояния окружающей среды и здоровья детского населения в городах Томск, Оренбург и Самара. Международный научно-исследовательский журнал. 2013; 7-5 (14): 29-35.

References

1. Baranov A.A., Kuchma V.R., Namazova-Baranova L.S., Sukhareva L.M., Il'in A.G., Rapoport I.K. et al. The strategy "Health and Adolescent development in Russia" (harmonization of European and Russian approaches to the theory and practice of protecting and promoting the adolescents health). Мoscow: Nauchnyy tsentr zdorov>ya detey RAMN; 2010. (in Russian)

2. Sabgayda T.P., Okunev O.B. Trends of incidence and prevalence for the main classes of diseases among Russian child, adolescent

and adult population during the post-soviet period. Sotsial'nye aspekty zdorov'ya naseleniya. 2012; 23 (1): 1-20. (in Russian)

3. Shchepin V.O., Chicherin L.P., Rastorgueva T.I., Proklova T.N., Karpova O.B. Peculiarities of morbidity among adolescents in Russia. Rossiyskaya akademiya meditsinskikh nauk. Byulleten' Natsional'nogo nauchno-issledovatel 'skogo instituta obshchestvennogozdorov'ya. 2013; 2: 313-9. (in Russian)

4. Kuvichkina M.V., Gusarova S.E. Forming of physical health level and morbidity among schoolchildren in the technogenic pollution caused. Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta. 2011; 4: 177-9. (in Russian)

5. Meshkov N.A. Influence of large industrial centers on the medical and environmental situation in the region. Izvestiya Akademii promyshlennoy ekologii. 1996; 8: 21-4. (in Russian)

6. Meshkov N.A., Ivanov S.I., Val'tseva E.A., Antsiferov B.M. Child's adaptation as an indicator of poor environmental influences. Gigiena i sanitariya. 2007; 5: 52-3. (in Russian)

7. On the state of sanitary and epidemiological welfare of population of the Russian Federation in 2012: State report [O sostoyanii sanitarno-epiemiologicheskogo blagopoluchiya naseleniya v Rossiyskoy Federatsii v 2012: Gosudarstvennyy doklad]. Мoscow: Rospotrebnadzor; 2013. (in Russian)

8. Kasimov N.S., ed. Ecogeochemistry of urban landscapes [Ekogeokhimiya gorodskikh landshaftov]. Мoscow: MGU; 1995. (in Russian)

9. Kharlamova (Orinicheva) E.N., Val'tseva E.A., Manuylov S.I. Hygienic analysis of the environmental state and the state of the children's health in Tomsk, Orenburg and Samara. Mezhdunarodnyy nauchno-issledovatel'skiy zhurnal. 2013; 7-5 (14): 29-35. (in Russian)

Поступила 14.02.14 Received 14.02.14

О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2014 УДК 613.2/.8:612.015

Рахманов Р.С., Блинова Т.В., Тарасов А.В., ШумскихД.С.

АНТИОКСИДАНТНАЯ СИСТЕМА КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ

ФБУН «Нижегородский НИИ гигиены и профпатологии» Роспотребнадзора, 603950, Нижний Новгород

Исследование сыворотки крови лиц, относящихся к категории населения с высокой и очень высокой физической активностью, выявило усиление выработки гормона стресса кортизола, что свидетельствовало о превалировании в организме катаболических процессов; снижении насыщенности цинком, медью, железом, нарушающем активность ферментного звена, и снижении насыщенности организма витаминами А и Е, обусловливающем ухудшение состояния низкомолекулярного звена антиоксидантной защиты. Значительные физические нагрузки способствовали накоплению продуктов перекисного окисления липидов, приводя к окислительному стрессу, что являлось неблагоприятным прогностическим критерием здоровья. Полученные данные подтверждают, что показатели состояния антиоксидантной системы являются маркером здоровья и критерием качества жизни населения.

Ключевые слова: физические, психоэмоциональные нагрузки; адаптация; стресс; антиоксидантная защита.

Rakhmanov R. S., Blinova T. V, Tarasov A.V., Shumskikh D. S. - ANTIOXIDANT SYSTEM AS A PERSPECTIVE DIRECTION IN THE ASSESSMENT OF THE STATE AND PROGNOSIS OF POPULATION HEALTH

Nizhny Novgorod Research Institute for Hygiene and Occupational Pathology, Nizhny Novgorod, Russian Federation, 603950

The study of blood serum of persons falling under the category ofpeople with high and very high physical activity, revealed the increase of the production of the stress hormone cortisol, that indicates to the prevalence of catabolic processes in the body, the decrease in saturation with zinc, copper, iron, disturbing the activity of enzyme link, and the reduction of the saturation of the body with vitamins A and E that causes the deterioration of the state of low-molecular link of antioxidant protection. Significant physical loads contributed to the accumulation of lipid peroxidation products, by leading to oxidative stress, which was an adverse predictor of health. The obtained data prove that the indices of the state of the antioxidant system are a marker of health and criteria of population life quality

Key words: physical, psycho-emotional loads, adaptation, stress, antioxidant protection

Проблема сохранения здоровья населения России как никогда актуальна и должна быть приоритетом государства. Вместе с тем в существующих социально-экономических условиях оценивать состояние здоровья нации как хорошее не приходится: биологические и социальные механизмы устойчивости организма находятся в состоянии напряжения, что обусловливает снижение жизнеспособности нации прежде всего за счет трудоспособной части населения [1]. Свое неблагоприятное влияние на здоровье оказывают и хронические химические нагрузки, характерные для современной урбанизированной окружающей среды, способствуя развитию синдрома экологически обусловленного снижения резистентности организма [4].

Установлено, что развитие стресса (независимо от его природы) сопровождается чрезмерным развитием процессов свободнорадикального окисления. Они являются биохимическими механизмами феноптоза организма [5]. Состояние антиоксидантной системы организма оценивается по балансу содержания продуктов, образующихся в результате свободнорадикальных процессов и реакций, подавляющих процесс их активации: продуктов перекисного окисления липидов, ферментов анти-оксидантной системы (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза, церулоплазмин) и неферментативному звену (витамины А, Е, С, ß-каротин и другие соединения). Для биосинтеза ферментов антиоксидант-ной системы необходимы микроэлементы (цинк, медь, марганец, железо, селен) [2].

Задачи исследования - оценить состояние системы оксиданты-антиоксиданты у лиц со значительными физическими и психическими нагрузками как критерий прогноза состояния их здоровья и работоспособности.

Состояние антиоксидантной системы оценивали на примере двух групп населения. Объектами исследования были высококвалифицированные спортсмены, занимающиеся спортом 4-5 лет (n = 30), и курсанты высшего военно-образовательного заведения такого же возраста в период адаптации к условиям организованного коллектива (n = 15). Участие было на основе добровольного информированного согласия.

Провели оценку суточного бюджета времени в каждой группе и рассчитали расходы энергии на все виды деятельности (основной обмен, пищевой термогенез, энерготраты на конкретные виды деятельности).

В сыворотке крови определяли уровни кортизола, витаминов А и Е, минеральных веществ - цинка, меди, железа, а также ее оксидантную и антиоксидативную способность. Уровень оксидативного стресса оценивался на основании измерения уровней пероксидов.

Количественное определение оксидантной и антиок-сидативной способности сыворотки крови проводили с помощью наборов ImAnOx (TAS/TAC) Kit, PerOx (TOS/ TOC) Kit фирмы Immundiagnostik, Германия. Определение общей антиоксидантной активности основано на реакции антиоксидантов, присутствующих в образце, с определенным количеством экзогенной перекиси водорода. Количество оставшейся перекиси определяется фотометрически на микропланшетном ридере. Анти-оксидантная способность рассчитывалась по формуле и выражалась в микромолях разложившейся экзогенной перекиси.

Для корреспонденции: Рахманов Рофаиль Салыхович; raf53@mail.ru

For correspondence: Rakhmanov R., raf53@mail.ru.

Оценка оксидативного стресса проводилась на основании измерения уровней пероксидов (в основном пе-роксидов липидов) путем реакции пероксидазы с перекисями и фотометрическим определением окрашенного продукта.

Степени выраженности антиоксидантной способности сыворотки и оксидативного стресса оценивались на основании данных, предложенных производителями наборов реагентов (низкий стресс - уровень пероксидов менее 180 мкмоль , средний - 180-310 мкмоль/л и высокий - более 310 мкмоль/л; низкая антиоксидантная способность - менее 280 мкмоль/л, средняя - 280-320 мкмоль/л, высокая - более 320 мкмоль/л).

Отбор проб крови проводили троекратно: у спортсменов до начала тренировочного цикла, через 15 и 45 дней; у курсантов в первые дни прибытия в организованный коллектив, через 15 и 45 дней.

Все исследования выполнены на поверенной аппаратуре с использованием сертифицированных методик исследования.

При оценке суточных энергорасходов на все виды деятельности установили, что у спортсменов различной массы тела при обычной тренировочной неделе они составляли 3469,4-5557 ккал. В предсоревновательный период суточные расходы энергии были на 5,8-5,9% ниже, чем при обычных тренировках. У курсантов такой же массы тела суточные энергорасходы не превышали 4035,0 ± 53,9 ккал. Таким образом, по производственной физической активности лица обеих групп относились к 1У-У категории населения с высокой и очень высокой физической активностью.

В группе спортсменов уровень кортизола был в пределах верхней зоны референтных значений: исходно 584,0 ± 20,9 нмоль/л, в конце наблюдения 590,8 ± 29,6 нмоль/л). Только у 6,7% обследованных лиц весь период наблюдения выявлялись явные признаки стресса (содержание гормона достигало 880-920 нмоль/л).

Уровень кортизола в сыворотке крови у курсантов в начальный период адаптации свидетельствовал о наличии в их организме признаков стресса. Достоверных изменений в динамике содержания гормона как в средних (исходно 750,6 ± 47,9 нмоль/л, в конце наблюдения 685,6 ± 28,5 нмоль/л), так и в индивидуальных показателях выявлено не было. При этом превышение референтных границ выявлялось у 50% исходно, у 60% через 15 и у 50% через 45 дней.

У 30,8% спортсменов в пределах референтных границ снижалась обеспеченность организма витамином А (р = 0,004). К промежуточному обследованию у 30,8% в пределах референтных границ было определено достоверное снижение уровня железа: до 10,6 ± 2,8 мкмоль/л против 18,02 ± 1,7 мкмоль/л у остальных спортсменов (р = 0,021). К концу наблюдения достоверная недостаточная обеспеченность организма этим минералом была выявлена у 53,3% обследованных (ф = 2,936). В пределах референтных границ также отмечена тенденция к снижению насыщенности организма цинком на 11,7% (определено у 53,3% обследованных; р = 0,0008). Содержание меди в сыворотке крови было в пределах референтных значений, достоверно не изменялось, однако к концу наблюдения в 38,5% случаев этот уровень был ниже нормы.

У курсантов уровень витамина А во все периоды обследования оставался в пределах нормальных значений как по усредненным, так и по индивидуальным показателям. Насыщенность организма витамином Е в

Таблица 1

Количественная оценка уровней оксидативного стресса и антиоксидантной способности сыворотки у курсантов и спортсменов в динамике наблюдения (М ± т)

Таблица 2

Показатели состояния системы оксиданты-антиоксиданты у курсантов в динамике наблюдения

Исследуемые Период наблюдения

начальный через 15 дней через 30 дней

Уровни оксидативного стресса, мкмоль/л Курсанты 457,4±49,8

228,2±11,0

396,0±70,3 р = 0,497*

477,4±55,4 р = 0,789*

188,8±12,8 р = 0,027* (р = 0,000)**

102,7±35,5 р = 0,001* (р = 0,000)**

Спортсмены

(р = 0,000)**

Уровни антиоксидантной способности сыворотки, мкмоль/л

Курсанты 289,4±25,6 269,2±40,7 276,8±39,8

Спортсмены 204,3±10,5 330,2±31,5 349,5±50,2

(р = 0,000)* (р = 0,006)* (р = 0,027)** (р = 0,0257)** (р = 0,281)**

Примечание. * - достоверность относительно исходной величины; ** - достоверность между группами.

исходном состоянии была ниже референтных границ у 40,0%; через 15 дней эта доля увеличивалась до 90,0% (ф = 3,567) и сохранялась практически до конца наблюдения (80,0%, ф = 2,672). Такая индивидуальная динамика определяла и отрицательную тенденцию насыщенности витамином Е: снижение на 12,5% (р = 0,019) через 15 дней, которое сохранялось до конца наблюдения (р = 0,049). По усредненным данным достоверного снижения насыщенности организма медью не происходило. Вместе с тем достоверно возросла доля лиц (от 10,0% в исходном состоянии до 60,0%), у которых произошло снижение содержания этого вещества ниже референтных границ (ф = 4,234). К концу наблюдения сниженное содержание меди в сыворотке крови было выявлено у 30,0% обследованных, но эти данные по отношению к исходной величине были недостоверными (ф = 1,632). По усредненным данным насыщенность организма цинком была в пределах референтных границ; к концу наблюдения снижение насыщенности организма этим минералом отмечено у 50,0% обследованных (р = 0,001).

На этом фоне выявлены значительные изменения в системе оксиданты-антиоксиданты, направленные в сторону снижения антиокислительной защиты против свободных радикалов. Так, уровни образовавшихся перекисей в сыворотки крови у лиц организованного коллектива во все периоды исследования достоверно не изменялись (табл. 1). У спортсменов было определено достоверное снижение образования перекисей от исходного к конечному исследованию: через 15 дней в 1,2 раза, еще через месяц в 2,2 раза.

Величины уровней разложившихся пероксидов у курсантов в динамике наблюдения не изменялись, а у спортсменов достоверно нарастали: через 15 дней в 1,6 раза, к концу наблюдения в 1,7 раза.

При анализе индивидуальных показателей оказалось, что у значительной доли курсантов в первые дни нахождения в организованном коллективе выявлялся высокий уровень окислительного стресса (табл. 2). В динамике отмечено увеличение доли лиц со средним уровнем и уменьшение доли лиц с низким уровнем стресса. Значительно снижалась доля лиц с высокой антиокислительной способностью сыворотки крови (в 3,9 раза) и нарастала доля лиц с низкой способностью (в 4,5 раза).

В исходном состоянии у большей части спортсменов окислительный стресс был среднего и низкого уровня

Показатель Период наблюдения

начальный через 15 дней через 45 дней

Доля лиц с различным уровнем окислительного стресса, % Высокий 66,4 71,4 50

Средний 14,9 23,8 50

Низкий 18,5 4,7 0

Доля лиц с различной антиоксидантной активностью сыворотки, % Высокая 48,2 15,3 12,5

Средняя 40,7 23 37,5

Низкая 11,1 61,5 50

(табл. 3). В этот период антиокислительная способность сыворотки крови у большей части спортсменов сохранялась на низком уровне.

Высокий окислительный стресс у спортсменов при третьем измерении не выявлялся; у большей части спортсменов преобладала высокая антиокислительная активность сыворотки.

Таким образом, проведенные исследования показали, что в условиях адаптации и значительных физических нагрузок во все периоды наблюдения организм курсантов находился в состоянии напряжения. Выявленные различия в динамике показателей общей окислительной и антиокислительной активности сыворотки у обследованных лиц обусловлены, по-видимому, разными стресс-факторами и характером стресса. Если у спортсменов фиксировался стресс, который в большей мере обусловлен значительным физическим напряжением (хотя эмоциональную составляющую исключить нельзя), то у курсантов в большей степени в начале исследования преобладал эмоциональный стресс (хотя присоединялась и физическая составляющая).

Выводы

1. Значительные физические нагрузки приводят: к усилению выработки гормона стресса кортизола, что свидетельствовало о превалировании в организме ка-таболических процессов; снижению насыщенности организма цинком, медью, железом, нарушающему активность ферментного звена антиоксидантной защиты; снижению насыщенности организма витаминами А и Е, обусловливающему ухудшение состояния низкомолеку-

Таблица 3

Показатели состояния системы оксиданты-антиоксиданты у спортсменов в динамике наблюдения

Показатель Период наблюдения

начальный через 15 дней через 45 дней

Доля лиц с различным уровнем окислительного стресса, % Высокий 23,3 17,3 0

Средний 50,0 21,7 16,7

Низкий 26,7 60,8 83,3

Доля лиц с различной антиоксидантной активностью сыворотки, % Высокая 26,6 52,1 69,2

Средняя 3,3 47,9 23

Низкая 73,4 0 7,7

лярного звена антиоксидантной защиты.

2. Значительные физические нагрузки способствовали накоплению продуктов перекисного окисления липи-дов, приводя к окислительному стрессу, что являлось неблагоприятным прогностическим критерием здоровья.

3. Полученные данные подтверждают, что показатели состояния антиоксидантной системы являются маркером здоровья и критерием качества жизни населения. Контроль ее состояния, отдельных компонентов, в частности, в ходе диспансеризации, обращения в лечебно-профилактические учреждения, центры планирования семьи, центры здоровья, позволит оценить популяцион-ный и индивидуальный уровень. Это даст возможность своевременно принимать меры для восстановления системы оксиданты-антиоксиданты с использованием средств неспецифической индивидуальной профилактики, предупреждать развитие многих заболеваний, а также возможность для разработки новых лечебных препаратов.

4. Методы оценки состояния окислительного стресса и антиоксидантной защиты организма должны внедряться в систему гигиенического мониторинга здоровья населения.

Литер ату р а

1. Величковский Б.Т. Жизнеспособность нации. Взаимосвязь социальных и биологических механизмов развития демографического кризиса и изменении состояния здоровья населения России. 2-е изд. М.: Типография «Наука»; 2012.

2. Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Мазо В.К. Витамины и окислительный стресс. Вопросы питания. 2013; 3 (82): 11-8.

3. Кулиненков О.С. Фармакологическая помощь спортсмену:

коррекция факторов, лимитирующих спортивный результат. М.: Советский спорт; 2007.

4. Рахманин Ю.А., Литвинов Н.Н. Научные основы диагностики донозологических нарушений гомеостаза при хронических химических нагрузках. Гигиена и санитария. 2004; 6: 48-50.

5. Скулачев В.П. Феноптоз: запрограммированная смерть организма. Биохимия. 1999; 64 (12): 1679-88.

References

1. Velichkovskiy B.T. Viability of nation. Association of social and biological mechanisms of development of demographic crisis and changes in health status of population of Russia [Zhiznesposobnost' natsii. Vzaimozvyaz' sotsial'nykh i biologicheskikh mekhanizmov razvitiya demograficheskogo krizisa i izmenenii sostoyaniya zdorov'ya naseleniya Rossii]. 2nd ed. Moscow: Tipografiya "Nauka"; 2012. (in Russian)

2. Kodentsova V.M., Vrzhesinskaya O.A., Mazo V.K. Vitamins and oxidative stress. Voprosy pitaniya. 2013; 3 (82): 11-8. (in Russian)

3. Kulinenkov O.S. Pharmacological aid to sportsmen: correction of factors limiting sportive results [Farmakololgicheskaya pomoshch sportsmenu: korresktsiya faktorov, limitiruyushchikh sportivnyy resultat]. Moscow: Sovetskiy sport; 2007. (in Russian)

4. Rakhmanin Yu.A., Litvinov N.N. The scientific bases of diagnosis of prenosological homeostatic disorders in case of chronic chemical loads. Gigiena i sanitariya. 2004; 6: 48-50. (in Russian)

5. Skulachev V.P. Phenoptosis: programmed death of organism. Biokhimiya. 1999; 64 (12): 1679-88. (in Russian)

Поступила 24.01.14 Received 24.01.14

О СОСЕДОВА Л.М., 2014 УДК 614.87-092.9

Соседова Л.М.

НЕКОТОРЫЙ ОПЫТ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

ФГБУ «Восточно-Сибирский научный центр экологии человека» СО РАМН, 665827, г. Ангарск

В материалах представлены особенности методических подходов при выполнении экспериментальных исследований по изучению воздействия факторов окружающей среды на организм человека. Показаны результаты собственных экспериментов, проведенных в институте, при моделировании биологических эффектов антимикробных нанобиокомпозитов с частицами наносеребра, токсической энцефалопатии, изучении соче-танного действия факторов биологической и химической природы. Доказана значимость внутриклеточной протеомики при оценке эффектов действия наночастиц и наноматериалов на организм. Выявлены ключевые звенья прогредиентного течения ртутной интоксикации в отдаленном периоде.

Особый раздел посвящен изучению отдаленных эффектов воздействия антропогенных факторов окружающей среды на последующие поколения. Приведены результаты, свидетельствующие о нарушении функционального состояния ЦНСу крыс в первом и втором поколениях, родители которых подвергались воздействию нейротоксикантов. Доказана отягощающая роль пренатальной гипоксии в развитии интоксикации у крыс в половозрелом возрасте. Экспериментальное биомоделирование направлено на прицельные, патогенетически обоснованные лечебно-профилактические мероприятия: первоначально в экспериментальных условиях, а в дальнейшем и при реабилитации больных или пострадавших.

Ключевые слова: факторы окружающей среды; моделирование; лабораторные животные; токсическая энцефалопатия; потомство белых крыс; пренатальная гипоксия белых крыс; нанобиокомпози-ты; биологический, химический фактор.

Sosedova L.M. - METHODOLOGICAL APPROACHES TO THE EXPERIMENTAL STUDY OF THE IMPACT OF ENVIRONMENTAL POLLUTION ON THE HUMAN BODY

Angarsk Branch of East-Siberian Scientific Center of Human Ecology, Angarsk, Russian Federation, 665827

In the materials there are presentedfeatures of methodological approaches in the performing of experimental studies concerning of the investigation of the impacts of environmentalfactors on the human body. There were shown the results of our experiments performed at the Institute, in the modeling of biological effects of antimicrobial nanobiocomposites with nanosilver particles, toxic encephalopathy, in the study of the combined effect of the factors of biological and