CC BY
11
Гигиена питания
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2010 УДК 613.2:615.32]:616-051
Н. Ф. Кушнерова', С. Е. Фоменко', Ю. А. Рахманин2, Л. Н. Лесникова', В. Г. Спрыгин', Т. В. Кушнерова3, В. Ю. Мерзляков'
БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ДОБАВКИ В ПРОФИЛАКТИКЕ ЗДОРОВЬЯ МЕДИЦИНСКИХ РАБОТНИКОВ
'Тихоокеанский океанологический институт им. В. И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток; 2НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, Москва; 'Институт биологии моря им. А. В. Жирмунского ДВО РАН, Владивосток
Цель работы — использование биологически активной добавки (БАД) "Калифен"для профилактики нарушений метаболических реакций организма медицинских работников в процессе профессиональной деятельности. Обследовали женщин-врачей в возрасте 40—50лет. В 1-ю группу (контрольную) вошли 20 здоровых доноров-женщин сопоставимого с обследуемыми возраста; во 2-ю группу — 27 врачей (анестезиологи и хирурги), подвергающиеся в течение рабочего дня комплексному стрессовому воздействию (химическое, психозмоциона,1Ь-ное, напряженность трудового процесса и др.), которым после биохимического исследования крови предложили ежедневно утром после еды принимать в течение 6 нед по 2,5мл БАД "Калифен", что соответствует профилактической дозе 100 мг общих полифенолов в сутки (2-ю группу после приема БАД рассматривали как 3-ю группу). В плазме крови, исследованной до начала эксперимента, отмечались гипертриглицеридемия и гиперхолестеринемия, подавление этерифицирующей функции печени, дисбаланс фракционного содержания фосфолипидов, истощение антиоксидантной защиты организма, увеличение уровня перекисного окисления липидов и нарушение проницаемости мембран эритроцитов. Профилактический прием БАД "Калифен" позволит снять стрессовые метаболические нарушения и увеличить профессиональное и биологическое долголетие работоспособного населения.
Ключевые слова: биологически активные добавки, "Калифен ", метаболические нарушения, здоровье медицинских работников
N. F. Kushnerova, S. Ye. Fomenko, Yu. A. Rakhmanin, L. N. Lesnikova, V. G. Sprygin, Т. V. Kushnerova, V. Yu. Merzlyakov. - BIOLOGICALLY ACTIVE ADDITIVES IN HEALTH PROPHYLAXIS OF MEDICAL WORKERS
The aim of the investigation was to use the biologically active additive (BAD) Kalifen to prevent metabolic disturbances in medical workers during their occupational activity. Female physicians aged 40-50 years were examined. Group 1 (control) included 20 age-matched healthy female donors. Group 2 comprised 27 female physicians (anesthesiologists and surgeons) daily exposed to stresses (chemical, psychoemotional, work-related, etc.) who were asked after blood biochemical tests to daily take the BAD Kalifen in a dose of 2.5 ml after a meal (they made up Group 3), which is equal to the daily prophylactic dose in 100 mg of total polyphenols. The plasma tested before an experiment showed hypertriglyceridemia and hypercholesterolemia, suppressed hepatic etherifying function, imbalance of the fractional content of phospholipids, exhaustion of the antioxidative system, increased lipid peroxidation, and impaired erythrocytic membrane permeability. The prophylactic use of the BAD Kalifen eliminates stress-induced metabolic disturbances and increases occupational and biological longevity in the able-bodied population.
Key words: biologically active additives, Kalifen, metabolic disturbances, medical workers' health
На работников медицинской сферы (биохимиков, стоматологов, хирургов, анестезиологов и др.) влияют химические, биологические и физические факторы производственного характера [1]. Они подвергаются также психоэмоциональному воздействию, обусловленному ответственностью за здоровье и жизнь других людей [6]. Таким образом, на врачей различных специальностей в процессе трудовой деятельности действуют сочетанные стрессовые факторы. Биохимический механизм
Кушнерова Н. Ф. — проф., д-р биол. наук, зав. лаб. биохимии ([email protected]); Фоменко С. Е. — канд. биол. наук, вед. науч. сотр. лаб. биохимии (Готепко29@ mail.ru); Рахманин Ю. А. — акад. РАМН, д-р мед. наук, проф., дир. ([email protected]); Лесникова Л. Н. — канд. биол. наук, науч. сотр лаб. биохимии (1е5тко[email protected]); Спрыгин В. Г. — канд. биол. наук, науч. сотр. лаб. биохимии ([email protected]); Кушнерова Т. В. — канд. мед. наук, науч. сотр. лаб. фармакологии (kushnerova83mail.ru); Мерзляков В. Ю. — мл. науч. сотр. лаб. биохимии ([email protected]).
метаболических нарушений в организме при стрессе различной природы имеет универсальный характер [7, 8]. На первом этапе наблюдается напряжение системы антиоксидантной защиты вследствие увеличения индукции свободных радикалов при окислении катехоламинов в печени цитохро-мом Р-450. При хроническом воздействии стресса наступает предел прочности системы и запускается механизм перекисного окисления липидов (ПОЛ), из-за чего нарушаются пространственно-структур-ная целостность мембран, их проницаемость и функционирование мембраносвязанных ферментных комплексов. В итоге истощается резерв адаптации и формируется оксидативный стресс, который обусловливает стрессорные заболевания или болезни адаптации (синдром хронической усталости, язва желудочно-кишечного тракта, гипертоническая болезнь, атеросклероз и др.). Снижение соотношения НАД+/НАДН (окисленной формы ни-котинамидных коферментов к их восстановленной форме) приводит к развитию гиперпротонемии и,
гиена и санитария 3/2010
как следствие этого — нарушению углеводного и липидного обмена, развитию ацидоза. Такие изменения приводят к жировой инфильтрации печени и нарушению ее этерифицируюшей функции. Кроме того, липиды становятся главными источниками энергии, которые транспортируются в печень из жировой ткани в виде свободных жирных кислот (СЖК). При этом роль липидов в энергетике организма в условиях стресса значительно возрастает. Энергетический обмен переключается с "углеводного" типа на "липидный". Это делает актуальным расширение и углубление научных исследований, направленных на разработку здоровьесберегающих технологий, программ для профилактики и воссоздания здоровья в различных сферах профессиональной деятельности. Наиболее перспективным и легкодоступным решением данной задачи является введение в ежедневный рацион биологически активных добавок (БАД) растительного происхождения с высокой антиоксидантной активностью (по-лифенольные соединения), способных корректировать каскады метаболических реакций организма, подвергающегося воздействию неблагоприятных факторов, а также создавать запас анаболических резервов, повышая уровень сопротивляемости в экстремальных условиях. Это природные биологически активные вещества, которые входят в состав растительных продуктов, традиционно употребляемых человеком в пищу, и эволюционно адаптированых для человека (виноград, ягоды, яблоки, какао, вино, сидр и др.). Они имеют крайне низкую токсичность и могут быть отнесены вкка-тегории БАД.
В связи с этим была создана и предлагается к употреблению БАД к пище "Калифен" (свидетельство на товарный знак № 228327, ТУ 9168-079-00480052-07), выделенная из калины (Viburnum sar-gentii Koehne) и запатентованная как средство, обладающее антирадикальной активностью — АРА (патент № 2220614). Химический состав препарата был исследован с помощью жидкостного хроматографа Controller LCC 500 ("Pharmacia"). Калифен — водно-спиртовой экстракт, представляющий композицию различных классов веществ: лейкоанто-цианов, катехинов и их полимерных форм, олиго-мерных танинов, лигнина, флавонолов, органических кислот (фумаровой, аскорбиновой, глицериновой, галактуроновой и др.), свободных аминокислот (гистидина, аргинина, аспарагиновой и глу-таминовой кислот, треонина, серина, глицина, цистеина, метионина, изолейцина, тирозина и др.), Сахаров (сахарозы, рафинозы) и других органических соединений. Полифенолы составляют свыше 60% сухого остатка экстракта.
Цель работы — использование БАД "Калифен" для профилактики нарушений метаболических реакций у врачей в процессе профессиональной деятельности.
Материалы и методы
Обследовали женщин-врачей лечебно-профилактических учреждений Владивостока в возрасте 40—50 лет. В 1-ю группу (контрольную) включили 20 здоровых до-норов-женщин сопоставимого с обследуемыми возраста.
во 2-ю — 27 врачей (анестезиологи и хирурги), подвергающихся в течение рабочего дня комплексному стрессовому воздействию (химическое, психоэмоциональное воздействие, напряженность трудового процесса и др.), которым после биохимического обследования крови предложили ежедневно утром после еды принимать в течение 6 нед по 2,5 мл калифена (2-ю группу после приема БАД рассматривали как 3-ю группу). Доза 2,5 мл соответствует профилактической дозе 100 мг общих полифенолов в сутки [3]. Состояние антиоксидантной системы оценивали по величине АРА крови [16], активности су-пероксиддисмутазы — СОД (КФ 1.15.1.1) [14], глугати-онпероксидазы — ГП (КФ 1.11.1.9), уровню восстановленного глутатиона [9], малонового диальдегида — МДА [5]. Осмотическую резистентность и средний объем эритроцитов определяли общепринятыми методами. Фракционное разделение фосфолипидов осуществляли методом двухмерной тонкослойной хроматографии [17]. Хроматографическое распределение нейтральных липидов и их количественное определение проводили методом одномерной тонкослойной хроматографии [10]. Исследование одобрено Комиссией по вопросам этики Тихоокеанского океанологического института им. В. И. Ильичева ДВО РАН.
Результаты и обсуждение
При первичном биохимическом исследовании плазмы крови врачей (2-я группа до приема калифена) обнаружили более высокую активность СОД (882 ± 5,0 ед. активности на 1 мл крови по сравнению с 822 ± 28 ед. мл в контроле; р < 0,05) и низкую активность ключевого фермента глутатионо-вого звена - ГП (46,05 + 1,44 против 61,70 ± 1,91 нмоль НАДФН/мин/мл плазмы в контроле; р < 0,001). Одновременно отмечалось снижение уровня восстановленного глутатиона на 29% (3,35 ± 0,29 мкмоль на 1 г НЬ против 4,73 ± 0,22 мкмоль на 1 г НЬ в контроле, р < 0,001). Полученные результаты свидетельствуют о напряжении системы антиоксидантной защиты организма, что подтверждается уменьшением величины общей АРА (10,84 ± 0,23 ед. тролокса на 1 мл плазмы против 12,27 ± 0,09 ед. тролокса на 1 мл плазмы в контроле; р < 0,001). Данный факт определяет сниженную защиту мембранных структур клеток от разрушительного действия активных форм кислорода и гидроксил-радикалов, что лежит в основе формирования оксидативного стресса. Увеличение концентрации в крови МДА (3,94 ± 0,29 мкмоль/мл против 2,38 ± 0,08 мкмоль/мл в контроле; р < 0,001) определяет активацию ПОЛ, а также повышение проницаемости мембран. Подтверждением этого является сдвиг порога начала (0,50 ± 0,01% NaCl) и окончания (0,40 ±0,01% NaCl) гемолиза эритроцитов (в норме гемолиз эритроцитов начинается при концентрации 0,45% NaCl, а завершается при 0,35% NaCl), т. е. мембрана эритроцитов обладает пониженной устойчивостью к гемоли-зируюшему агенту. Средний объем эритроцитов был на уровне верхней границы нормы (89,78 ± 0,78 мкм3; в норме 76—90 мкм3), а в ряде случаев и выше (98,00 ± 0,70 мкм3). Увеличение объема эритроцитов замедляет их прохождение в тонких капиллярах и способствует развитию тканевой гипоксии.
Таблица 1
Содержание нейтральных липидов в плазме крови обследуемых (в % от суммы всех фракций) (М ± т)
Показатель
1-я группа
2-я группа
3-я группа
ТАГ
СЖК
ЭЖК
ХС
ЭХС
Остаточная фракция
14,63 ± 0,50 15,65 ± 0,40 15,00 ± 0,58 12,96 ± 0,49 30,75 ± 1,37
17,31 ± 0,62*" 17,36 ± 0,43* 16,23 ± 0,77 17,86 ± 0,83"* 21,04 ± 1,00***
11,01 ± 0,52 10,23 ±0,64
**15,17 ± 0,43 ***14,68 ± 0,70 15,60 ± 0,65 ***13,17 ± 0,57 ***30,43 ± 1,73
10,95 ± 1,11
Примечание. Здесь и в табл. 2 различия статистически значимы: * — р < 0,05; **р < 0,01; ***/> < 0,001; звездочки справа - сравнение с контролем: звездочки слева — сравнение со 2-й группой.
В плазме крови обнаружили следующие фракции нейтральных липидов: триацилглицерины (ТАГ), СЖК, эфиры жирных кислот (ЭЖК), холестерин (ХС), эфиры холестерина (ЭХС). Анализ липидного состава плазмы крови врачей до начала эксперимента показал выраженную гипертригли-церидемию (увеличение ТАГ на 18%; р < 0,001) и гиперхолестеринемию (увеличение ХС на 38%; р < 0,001) (табл. 1). Это обусловлено активацией периферического липолиза в жировой ткани в ответ на стрессовое воздействие. Избыток СЖК (увеличение в плазме крови на 11%; р < 0,05) способствует развитию в печени жировой инфильтрации. Угнетение ее этерифицирующей функции замедляет преобразование ХС в этерифицированную форму (снижение ЭХС на 32%, р < 0,001), а ТАГ - в фосфолипиды.
В плазме крови обнаружили следующие фракции фосфолипидов: фосфатидилхолин (ФХ), лизо-фосфатидилхолин (ЛФХ), сфингомиелин (СМ), фосфатидилэтаноламин (ФЭ), лизофосфатидилэ-таноламин (ЛФЭ), фосфатидилсерин (ФС), фос-фатидилинозит (ФИ), дифосфатидилглицерин (ДФГ). Исследование фосфолипидного спектра плазмы крови врачей до приема калифена показало повышенное содержание лизофракций (ЛФХ на 14% и ЛФЭ на 33%; р < 0,01), что обусловлено активированием фосфолипазы А2 под действием стресса (табл. 2). Данный факт коррелирует (г = -0,88; р < 0,05) со снижением основного структурного фосфолипида ФХ на 10% {р < 0,05). Зафиксированы пониженные уровни ФИ (на 20%; р < 0,01), ФС (на 28%; р < 0,05) и ДФГ (на 20%; р < 0,05), являющихся метаболически активными фракциями, необходимыми для функционирования мембраносвязанных ферментов, в частности дыхательной цепи и транспортных АТФаз [2]. Следует отметить увеличение уровня СМ на 22% (р < 0,05), что яаляется защитной реакцией организма на повышение проницаемости мембран. Таким образом, сочетанное влияние производственных факторов на медицинских работников сопровождается выраженной картиной изменений метаболических реакций, характерных для воздействия стресса.
Для сохранения работоспособности и здоровья медицинских работников провели фармакологическую профилактику с помощью калифена, обла-
дающего антиоксидантными и антирадикальными свойствами. Применение калифена в течение 6 нед (3-я группа), сопровождалось восстановлением до контрольных величин (1-я группа) активности СОД (785,43 ± 6,58 ед.), ГП (52,10 ± 3,00 нмоль/ мин/мл), величины восстановленного глутатиона (6,06 ± 0,40 мкмоль на 1 г НЬ), МДА (2,75 ± 0,30 нмоль/мл), АРА (12,35 ± 0,22 ед. тролокса на 1 мл). Начало гемолиза эритроцитов произошло при концентрации 0,45 ± 0,02% №С1, его завершение — при 0,35 ± 0,01% №С1, т. е. границы осмотической устойчивости восстановились до контрольного уровня.
Анализ содержания нейтральных липидов в плазме крови обследуемых 1-й и 3-й групп показал, что применение калифена способствовало нормализации соотношения исследуемых фракций. При сравнении фосфолипидного состава плазмы крови после приема калифена и в контроле также отметили нормализующий эффект: количество всех исследованных фосфолипидных фракций не различалось с контрольными величинами.
Для выяснения биохимических механизмов протекторного эффекта калифена сравнили исследованные биохимические параметры до и после приема БАД (2-я и 3-я группы). Так, в плазме крови обследуемых 3-й группы по сравнению с показателями 2-й группы на 5% (р < 0,001) снизилась активность СОД, на 23% (р < 0,001) - ГП, на 39% (р < 0,01) возрос уровень восстановленного глутатиона и на 30% 0? < 0,01) снизился уровень МДА. Прием калифена сопровождался ростом АРА на 14% (р < 0,001). Также различалась осмотическая устойчивость эритроцитов к понижению концентрации N80 до и после приема калифена: в 3-й группе границы устойчивости выросли на 0,05%, что свидетельствует о повышении эластичности мембраны.
Сравнительный анализ количественного содержания фракций нейтральных липидов до (2-я группа) и после приема калифена (3-я группа) показал, что в 3-й группе отмечалось равнозначное достоверное снижение ТАГ и СЖК в среднем на 13% (р < 0,01-0,001), снизился уровень ХС на 26% 0? < 0,001), а количество ЭХС возросло на 45% (р < 0,001).
При сравнении величин фосфолипидных фракций плазмы крови между этими группами отметили достоверные различия. Так, среди холиносодер-
Таблица 2
Содержание фосфолипидных фракций в плазме крови обследуемых (% от суммы всех фракций) (М ± т)
Л,_
Показатель
1-я группа
2-я группа
3-я группа
ФХ ЛФХ
см
ФЭ
ЛФЭ
ФС
ФИ
ДФГ
46,14 11,00 13,00 8,44 6,13 5,00 6,10 6,19
± 1,26 ± 1,12 ± 0,79 ± 0,42 ±0,43 ± 0,32 ±0,13 ± 0,44
41,69 12,58 15,82 8,31 8,17 3,58 4,88 4,97
± 1,16* ± 0,37 ± 0,60* ±0,27 ±0,51** ±0,10* ± 0,13** ± 0,29*
"45,61 ••10,68 •13,63 8,12 •••5,92 •••4,69 *5,35 ••6,00
± 0,60 ± 0,44 ±0,79 ± 0,67 ± 0,40 ±0,12 ± 0,18 ± 0,20
[ена и санитария 3/2010
жащих фракций на 9% (р < 0,01) увеличилось количество ФХ при одновременном снижении ЛФХ (на 15%; р < 0,01) и СМ (на 14%; р < 0,05). Среди аминосодержаших фракций на 28% (р < 0,001) уменьшилось количество ЛФЭ и на 31% (р < 0,001) увеличилось количество ФС. Обращает внимание повышение количества метаболически активных фракций: ФИ на 10% {р < 0,05) и ДФГ на 21% (р < 0,01).
Заключение
Влияние производственных условий на медицинских работников лечебно-профилактических учреждений Владивостока сопровождается выраженной картиной изменений метаболических реакций, характерных для воздействия стресса. Профилактическое использование БАД "Калифен" нормализует каскады метаболических реакций. Биохимический механизм сохранения метаболизма обусловлен тем, что растительные полифенолы, входящие в состав калифена, стимулируют этери-фицирующую функцию печени, подавленную стрессом, и тем самым нормализуют соотношение липидных компонентов в липопротеинах, что подтверждается активацией синтеза фосфолипидов из ТАГ (увеличение ФХ и метаболически активных фракций) и ростом ЭХС (полифенолы активируют фермент лецити н :холестерин-ацилтрансферазу) [4]. Достоверное снижение уровня лизофракций (ЛФХ и ЛФЭ) свидетельствует об ингибировании фосфолипаз полифенолами калифена [11]. Увеличение количества ДФГ, являющегося важной составляющей энергетического обмена, обусловливает, по нашему мнению, отмечаемое испытуемыми повышение работоспособности, общего тонуса и настроения. Кроме того, растительные полифенолы, входящие в состав БАД, имеют способность улавливать свободные оксигенные и пероксильные радикалы, образуя при этом относительно стабильный феноксил-радикал [13]. Это в значительной степени сдерживает процессы ПОЛ и снимает состояние оксидативного стресса [15]. В результате снижается уровень МДА и увеличивается АРА, что свидетельствует об увеличении антиоксидантного статуса. Это оправдывает применение БАД с поли-фенольными комплексами и в профилактических целях до стрессового воздействия, и в качестве терапии в процессе его развития и после завершения. Кроме того, благодаря особенности химического строения полифенолы способны играть роль универсальной буферной емкости, выступая в качестве как донора, так и акцептора электронов и протонов, и снимать состояния гиперпротонемии и тканевой гипоксии [12].
Применение экстрактов растительного происхождения полифенольной природы при воздейст-
вии стрессовых факторов является перспективным направлением. Профилактический прием БАД "Калифен" позволит эффективно бороться с последствиями воздействия на организм неблагоприятных факторов различной природы, что, безусловно, увеличит профессиональное и биологическое долголетие работоспособного населения.
Л итература
1. Бектасова М. В., Шепарев A. A., JIacmoea Е. В., Потапенко А. А. // Медицина труда и пром. экология.
- 2006. - № 12. - С. 18-20.
2. Бурлакова Е. Б. Влияние липидов мембран на ферментативную активность // В кн.: "Липиды. Структура, биосинтез, превращения и функции" / Отв. ред. акад. С. Е. Северин. Изд-во: Наука. М., 1977. — С. 16-27.
3. Венгеровский А. И., Маркова И. В., Саратиков А. С. II Ведомости фарм. комитета. — 1999. — N° 2. — С. 9-12.
4. Гаскина Т. К., Курилович С. А., Горчаков В. Н. // Вопр. мед. химии. - 1989. - Т. 35, № 4. - С. 24-28.
5. Гончаренко М. С., Латинова А. М. // Лаб. дело. — 1985. - № 1. - С. 60-61.
6. Измеров Н. Ф. // Медицина труда и пром. экология.
- 2007. - № 12. - С. 4-8.
7. Кушнерова Н. Ф., Спрыгин В. Г., Фоменко С. Е., Рах-манин Ю. А. // Гиг. и сан. - 2005. — № 5. — С. 17— 21.
8. Кушнерова Н. Ф., Фоменко С. Е., Рахманин Ю. А. Ц Гиг. и сан. - 2007. - № 4. - С. 47-49.
9. Новгородцева Т. П., Эндакова Э. А., Янькова В. И. Руководство по методам исследования параметров системы "Перекисное окисление липидов — анти-оксидантная защита" в биологических жидкостях. — Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 2003. - С. 45-48.
10. Amenta J. S. I I J. Lipid. Res. - 1964. - Vol. 5, N 2. -P. 270-272.
11. Lindahl M. // Inflammation. - 1997. - Vol. 21, N 3.
- P. 347-356.
12. Losso J. N., Bawadi H. A // J. Agric. Food Chem. — 2005. - Vol. 53, N 10. - P. 3751-3768.
13. Morel I., Abalea V., Sergent O. et al. I I Biochem. Pharmacol. - 1998. - Vol. 55, N 9. - P. 1399-1404.
14. Paoletty F., Adinucci D., Mocali A., Caparrini A. // Analytical biochemistry. — 1986. - Vol. 154. — P. 536— 541.
15. Pignatelll P., Ghiselli A., Buchetti B. et al. I I Atherosclerosis. - 2006. - Vol. 188. - N 1. - P. 77-83.
16. Re R., Pellegrini N., Proteggente A. et al. //Free Radic. Biol. Med.-1999. - Vol. 26, N 9-10. - P. 1231-1237.
17. Vaskovsky V. E., Kostetsky E. Y, Vasenden I. M. //J. Chromatography. - 1975. - Vol. 114, N 1. - P. 129-141.
Поступила 22.02.10
