CC BY
0СОВРЕМЕННЫЕ ВОПРОСЫ MODERN ISSUES OF БИОМЕДИЦИНЫ BIOMEDICINE 2024, T. 8 (2)_2024, Vol. 8 (2)
Дата публикации: 01.06.2024 Publication date: 01.06.2024
DOI: 10.24412/2588-0500-2024_08_02_4 DOI: 10.24412/2588-0500-2024_08_02_4
УДК 613.21; 612.313.1 UDC 613.21; 612.313.1
ОСОБЕННОСТИ ПИТАНИЯ И ОКОЛОСУТОЧНОЙ ДИНАМИКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СМЕШАННОЙ СЛЮНЫ У СТУДЕНТОВ ВЕЧЕРНЕГО ХРОНОТИПА
Р.О. Будкевич1, Е.В. Будкевич1, О.Е. Бакуменко2
1 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северо-Кавказский федеральный университет», г. Ставрополь, Россия
2Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский биотехнологический университет (РОСБИОТЕХ)», г. Москва, Россия
Аннотация. Цель работы - выявление у студентов различных хронотипов особенностей потребления нутриентов, околосуточной структуры питания и уровня кортизола, лептина, мелатонина и суммарной антиоксидантной активности слюны (САОА). Хронотип определяли по опроснику Хорна-Остберга, пищевые дневники обрабатывали с использованием СППР «Питание для здоровья и долголетия» и ПК «Индивидуальная диета 5.0». Иммуно-ферментным методом утром и вечером в смешанной слюне определяли кортизол, мелато-нин, лептин, амперометрическим методом - САОА. Выявлено, что у студентов с вечерним хронотипом, в сравнении с утренним, выше доля лиц без дефицита энергетической нормы и потребления углеводов, прием пищи смещен на вечерне-ночное время (вечернизация питания). В ротовой жидкости повышается среднесуточный уровень кортизола, мелатонина, снижается САОА с изменением утренне-вечерней динамики данных показателей. Выявленные особенности могут служить проявлением доклинических нарушений метаболизма. Ключевые слова: хронотип, питание студентов, хрононутрициология, пищевой статус, кортизол, мелатонин, лептин, суммарная антиоксидантная активность слюны.
FEATURES OF NUTRITION AND CIRCADIAN DYNAMICS OF SALIVA INDICATORS IN EVENING CHRONOTYPE STUDENTS R.O. Budkevich1, E.V. Budkevich1, O.E. Bakumenko2
'North-Caucasus Federal University, Stavropol, Russia
2Russian Biotechnological University (ROSBIOTECH), Moscow, Russia
Abstract. The aim of the study was to investigate the characteristics of dietary intake, circadian nutrition patterns, and levels of cortisol, leptin, melatonin, and total antioxidant activity in saliva from students of different chronotypes. The chronotype was identified with the Morningness-Eveningness Questionnaire, and food diaries were processed using the "Nutrition for Health and Longevity" and "Individual Diet 5.0" computer systems. Levels of Cortisol, melatonin, leptin and total antioxidant activity were identified in mixed saliva in the morning and evening hours. It has been revealed that individuals with an evening chronotype tend to have an increased caloric and carbohydrate intake. The time of their food intake has been shifted towards evening and night (eveningness eating habits). The average daily levels of cortisol and melatonin in saliva increase, and the total antioxidant activity decreases. The morning-evening pattern of the indices also alters. The revealed features could be a sign of pre-clinical metabolic disorders. Keywords: chronotype, student nutrition, chrono-nutrition, nutritional status, cortisol, melatonin, leptin, total antioxidant activity of saliva.
Введение. Современные исследования рассматривают взаимосвязь изучения биологических ритмов и питания в рамках нового научного направления - хрононутри-циологии (англ. С^опопШхШоп / С^опо-ШМюп), чему посвящены ряд обзоров [1-3]. Данные исследования включают околосуточное распределение энергетического
метаболизма, времени приема пищи и его продолжительности, частоты и регулярности [3]. Ранее нами показано негативное влияние наличия эпизодов ночных перекусов на снижение потребления ряда нутриентов в рационе, изменение структуры питания, а также нарушения сна и суточной динамики уровня кортизола и
антиоксидантной активности слюны [4]. Активность в вечернее время и формирование вечернизации образа жизни у студентов связаны с выбором негативных стереотипов пищевого поведения [5]. Хронотип рассматривается как многомерная модель, интегрирующая индивидуальные (биологические и психологические), экологические и социальные факторы [6], а опросник Хорна-Остберга остается наиболее часто используемым инструментом в исследованиях [7].
Однако до сих пор остается открытым вопрос об изменении суточной динамики питания во взаимосвязи с изменением гормональных показателей у хронотипов, поскольку прием пищи контролируется уровнем ряда гормонов, включая кортизол и лептин [8] в связи с мелатонином, играющим ключевую роль в ритмичности функций [9].
Цель данного исследования: изучение у студентов вечернего хронотипа в сравнении с утренним особенностей потребления нутриентов и околосуточного ритма питания, а также динамики утренне-вечерних колебаний в слюне кортизола, лептина, мелатонина и суммарной антиоксидантной активности (САОА).
Методы и организация исследования. Исследования проведены у студентов в возрасте от 17 до 23 лет (300 человек). Индивидуальный хронотип (ХТ) определяли по опроснику Хорна-Остберга [7]. В данном исследовании выраженный утренний и утренний типы были объединены в единую группу - «Утренний ХТ» (УХТ), а выраженный вечерний и вечерний ХТ были отнесены в группу «Вечерний ХТ» (ВХТ). Для анализа питания использовали компьютерную систему поддержки принятия решений «Питание для здоровья и долголетия» [10] и компьютерной программы «Индивидуальная диета 5.0» [11], что позволяло оценить норму и дефицит нутриентов на основе пищевых дневников. Для определения кортизола, лептина и САОА забор слюны проводился студентом в утренние часы самостоятельно в течение 15 минут сразу после пробуждения (с 7 до 11 ч) и гигиены полости рта (в соответствии с
инструкцией). Вечерний забор слюны проводился в лаборатории с 16 до 22.00 ч. Особые условия соблюдались при определении мелатонина: манипуляции по сбору слюны проводили при слабом свете (<5 лк) с 21.30 ч до 22 ч с предварительным пребыванием в данных условиях (при слабом свете) с 20 ч до 21.30 ч. Слюну собирали с использованием специализированного набора SaliCaps («IBL International GmbH», Германия). Гормоны определяли методом иммуноферментного анализа с использованием соответствующих наборов («DBC», Канада; «DRG» и «Mediagnost GmbH» Германия; «BÜHLMANN Direct Saliva Melatonin», Швейцария) на мультимодаль-ном ридере (Varioskan Flash, Thermo Fisher Scientific, США) и анализаторе иммунофер-ментных реакций «Униплан» (ЗАО «ПИКОН», Россия). САОА исследовали амперо-метрическим методом по эквиваленту галловой кислоты с использованием прибора «ЦветЯуза 01 -АА» (ЗАО «АП Хи-мавтоматика», Россия). Для обработки хронобиологических данных периоды приема пищи у студентов предварительно объединяли в 3-х часовые интервалы (6-9 ч; 9-12 ч; 12-15 ч; 15-18 ч, 18-21 ч; 21-24 ч; 00-3 ч; 3-6 ч) с оценкой основных параметров околосуточного ритма: амплитуда синусоиды и акрофаза [12] (Cosinor 2.4 for Excel 2000/XP) и построением доверительных интервалов (эллипсов рассеивания) ПО «Cosinor Ellipse» [13]. Полученные данные обрабатывали с использованием ПО «STATISTICA 6.0» с оценкой нормальности распределения по критерию Шапиро-Уилка и сравнения по критерию Манна-Уитни и х2. Данные представлены как медиана (Ме) и интерквартильный размах - значения 25-го и 75-го процентилей, соответственно Ме (X25; X75).
Результаты исследования и их обсуждение. Возраст и антропометрические показатели в группах, разделенных по хроноти-пам, достоверно не отличались (p>0,05), что указывало на однородность данных групп. С учетом рассчитываемых норм потребления у всех студентов выявлено сниженное потребление нутриентов по большинству
показателей, что согласуется с данными последних лет о питании студенческой популяции [14]. При анализе недостаточного пищевого статуса у студентов в группе УХТ (94,1%) отмечался дефицит калорийности питания, а у ВХТ только 56,5%. Показано приближение к норме уровня медианы фактической калорийности питания ВХТ - -5,7% (-47,0%; 28,5%) в сравнении с выраженным недостатком УХТ - -35,8% (-44,0%; 11,2%). Это сопровождалось снижением доли лиц с недостатком потребления углеводов у ВХТ - 86,9% в сравнении со 100% дефицитом у УХТ (р<0,05), свидетельствуя о более калорийном питании с ростом употребления углеводов при предпочтении активности в вечерние часы, что является позитивным фактором для обеспечения организма энергией, но формирует привычку большего употребления углеводов.
Анализ структуры питания показал, что если в группе с УХТ преобладало 3-х разовое питание, то у ВХТ снижена медиана числа приемов пищи за сутки - 2,7 (1,0; 4,0) с достоверным (р<0,001) снижением в
периоды 6-9 ч и 18-21 ч, но ростом к 21-24 ч. По данным косинор-анализа, склонность к вечернизации поведения привела к смещению актрофазы на 1,9 ч к более позднему времени суток на 14,8 ч и снижению амплитуды числа приемов пищи до 2 раз (рис. 1). Так, завтрак в данной группе совпадал со временем завтрака утреннего хронотипа с 6-12 ч, но в период 6-9 ч отмечено достоверное снижение частоты употребления пищи (р<0,05). Преобладающий интервал времени обеда и ужина также совпадали, но медианы у ВХТ достоверно снижены (р<0,05) в сравнении с УХТ. При сравнении периодов перекусов у вечерних хронотипов их число снижено утром (9-12 ч), но достоверно повышается вечером (18-24 ч) и в ночные часы (0-3 ч), соответствуя росту общего употребления пищи в 21 -24 ч на хронограмме (табл.).
В группе с утренним хронотипом среднесуточные значения исследуемых показателей достигали для кортизола 7,4 (6,2; 9,5) нг/мл, САОА - 14,8 (13,2; 16,5) мг/л, мелатонина - 2,51 (2,22; 2,85) пг/мл, лептина - 4,75 (3,33; 6,54) ммоль/л.
Рис. 1. Динамика питания у студентов различных хронотипов Примечание: А - употребление пищи по 3-х часовым периодам; Б - эллипсы доверительных интервалов по данным косинор-анализа; пунктирная линия (1) - УХТ, сплошная линия (2) - ВХТ; статистически значимые отличия * - р<0,05
СОВРЕМЕННЫЕ ВОПРОСЫ
MODERN ISSUES OF
БИОМЕДИЦИНЫ 2024, T. 8 (2)
У студентов с ВХТ среднесуточные показатели в сравнении с УХТ достоверно отличались повышением уровня кортизола (р<0,01) и мелатонина (р<0,001), и достоверным снижением САОА (р<0,001). У ВХТ суточная динамика содержания кортизола не выявлена, но в вечернее время уровень гормона достоверно превышал показатели УХТ (р<0,001). Суточная динамика САОА у сравниваемых хронотипов была аналогичной, с ростом утром и снижением к вечеру. Однако значения САОА у ВХТ достоверно были ниже как утром (р<0,001), так и вечером (р<0,001). Концентрация мелатонина имела противоположную структуру с утренним повышением (р<0,001) и вечерним понижением (р<0,01) в сравнении с УХТ (рис. 2).
Заключение. У студентов с ВХТ, в сравнении с УХТ, выше доля лиц без дефицита энергетической нормы и потреблением
BIOMEDICINE 2024, Vol. 8 (2)
углеводов, что формирует привычку большего употребления углеводов. Ежедневно снижено число приемов пищи в утренние-дневные часы, но их рост отмечен в вечерне-ночное время с достоверным фазовым различием при косинор-анализе. Оценка слюны ВХТ по средним значениям выявило повышение кортизола, мелатонина и снижение САОА, при этом утренне-вечерние колебания сохранялись по показателям САОА и мелатонина. В утренние часы, несмотря на повышение мелатонина, снижена САОА, а вечером рост кортизола сопровождается понижением САОА и мелатонина.
У вечернего хронотипа подтверждаются негативные закономерности, связанные с вечернизацией питания. Изменение суточной динамики кортизола, мелатонина и антиоксидантного статуса может являться проявлением доклинических нарушений метаболизма.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Источники финансирования. Работа поддержана грантом РФФИ №19-013-00568.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Funding. This research was supported by the Russian Foundation for Basic Research (RFBR) Grant No 19-013-00568.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Chrono-Nutrition: Circadian Rhythm and Personalized Nutrition / Franzago M., Alessandrelli E., Notarangelo S. [et al] // Int J Mol Sci. - 2023. - Vol. 24. - № 3. - P. 2571. DOI: 10.3390/ijms24032571.
2. Circadian rhythms, gut microbiota, and diet: Possible implications for health / Lotti S., Dinu M., Colombini B. [et al] // Nutr Metab Cardiovasc Dis. - 2023. - Vol. 33. - № 8. - P. 1490-1500. DOI: 10.1016/j.numecd.2023.05.009.
3. Chrono-nutrition: From molecular and neuronal mechanisms to human epidemiology and timed feeding patterns / A. Flanagan, D.A. Bechtold, G.K. Pot, J.D. Johnston // J Neurochem. - 2021. -Vol. 157. - № 1. - P. 53-72. DOI: 10.1111/jnc. 15246.
4. Влияние ночного употребления пищи у студентов на некоторые их физиологические показатели / Р. О. Будкевич, О. Е. Бакуменко, И. А. Евдокимов, Е. В. Будкевич // Вопросы питания. - 2014. - Т. 83. - № 3. - С. 17-24.
5. Chronobiological traits predict the restrained, uncontrolled, and emotional eating behaviors of
female university students / R. O. Budkevich, A. A. Putilov, E. L. Tinkova, E. V. Budkevich // Chrono-biol Int. - 2021. - Vol. 38. - № 7. - P. 1032-1041. DOI: 10.1080/07420528.2021.1903483.
6. Beyond sleep: A multidimensional model of chronotype // Chauhan S., Norbury R., Faßbender K.C. [et al] // Neurosci Biobehav Rev. - 2023. -Vol. 148. - P. 105114. DOI: 10.1016/j.neubio-rev.2023.105114.
7. Horne, J. A. A self-assessment questionnaire to determine Morningness Eveningness in human circadian rhythms / J. A. Horne, O. Ostberg // Int J Chronobiol. - 1976. - Vol. 4. - № 2. - P. 97-110.
8. Adverse metabolic and cardiovascular consequences of circadian misalignment / F. A. Scheer, M. F. Hilton, C. S. Mantzoros, S. A. Shea // Proc Natl Acad Sci USA. - 2009. - Vol. 106. -№ 11. - P. 4453-4458. DOI: 10.1073/pnas.0808 180106.
9. Circadian Rhythms and Melatonin Metabolism in Patients With Disorders of Gut-Brain Interactions / Fowler S., Hoedt E. C., Talley N. J., [et al] //Front
Neurosci. - 2022. - Vol. 16. - P. 825246. DOI: 10.3389/fnins.2022.825246.
10. Информационная структура и алгоритмы компьютерной системы «Питание для здоровья и долголетия» / Мамиконова О. А., Крутько В.
H., Потемкина Н. С. [и др.] // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2009. - № 1. - С. 121-129.
11. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Интернет платформа для автоматической генерации персонализированных многодневных рационов питания (Автоматизированное рабочее место диетологов и специалистов по питанию «Индивидуальная диета 5.0». Профессиональная версия): N 2021617735, опубл. 19.05.2021 / Баландин М. Ю., Генералов В. С.
12. Шереметьев, С. Н. Травы на градиенте влажности почвы (водный обмен и структурно-функциональная организация) / С. Н. Шереметьев. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2005. - 271 с.
13. Корягина, Ю. В. Cosinor Ellipse 2006 № 2006611345 / Ю. В. Корягина, С. В. Нопин // Программы для ЭВМ... (офиц. бюл.). - 2006. -№ 3 (56). - С. 42.
14. Пищевой рацион - основа для разработки продуктов функционального питания / О. Е. Ба-куменко, И. В. Щерба, Р. О. Будкевич [и др.] // Пищевая промышленность. - 2021. - № 3. -С. 59-62.
REFERENCES
I. Franzago M., Alessandrelli E., Notarangelo S., Stuppia L., Vitacolonna E. Chrono-Nutrition: Orcadian Rhythm and Personalized Nutrition. Int J Mol Sci, 2023, vol. 24, no. 3, pp.1490-1500.
2. Lotti S., Dinu M., Colombini B., Amedei A., Sofi F. Circadian rhythms, gut microbiota, and diet: Possible implications for health. Nutr Metab Cardio-vasc Dis., 2023 vol. 33, no. 8, pp. 1490-1500.
3. Flanagan A., Bechtold D.A., Pot G.K., Johnston J.D. Chrono-nutrition: From molecular and neuronal mechanisms to human epidemiology and timed feeding patterns. J Neurochem., 2021, vol. 157, no. 1, pp. 53-72.
4. Budkevich R.O., Bakumenko O.E., Evdokimov I.A., Budkevich E.V. Effects of nighttime snacking
in students on their physiological parameters. Problems of Nutrition, 2014, vol. 83, no. 3, pp. 17-24. (in Russ.)
5. Budkevich R.O., Putilov A.A., Tinkova E.L., Budkevich E.V. Chronobiological traits predict the restrained, uncontrolled, and emotional eating behaviors of female university students. Chronobiol Int. 2021, vol. 38, no. 7, pp. 1032-1041.
6. Chauhan S., Norbury R., FaBbender K.C., Ettinger U., Kumari V. Beyond sleep: A multidimensional model of chronotype. Neurosci Biobehav Rev., 2023, vol. 148, no. articles 105114.
7. Horne J.A., Ostberg O. A self-assessment questionnaire to determine morningness-eveningness in human circadian rhythms. Int J Chronobiol., 1976, vol. 4, no. 2, pp. 97-110.
8. Scheer F.A., Hilton M.F., Mantzoros C.S., Shea S.A. Adverse metabolic and cardiovascular consequences of circadian misalignment. Proc Natl Acad Sci USA. 2009, vol.106, no.11, pp. 4453-4458.
9. Fowler S., Hoedt E.C., Talley N.J., Keely S., Burns G.L. Circadian rhythms and melatonin metabolism in patients with disorders of gut-brain interactions. Front Neurosci., 2022, vol. 16, no. articles 825246.
10. Mamikonova O.A., Krutko V.N., Potyomkina N.S. The information structure and the algorithms of the computer system "Nutrition for health and longevity". RUDN Journal of Ecology and Life Safety, 2009, no. 1, pp. 121-129. (in Russ.)
11. Balandin M.Yu., Generalov V.S. Internet platform for automatic generation of personalized multi-day diet (Automated workplace of nutritionists and nutrition specialists "Individual diet 5.0". Professional version). Certificate for the computer program registration RU 2021617735, 2021. (in Russ.)
12. Sheremetjev S.N. Grasses on the soil moisture gradient (water exchange and structural and functional organization). Moscow: Association of Scientific Publications of the KMK, 2005. 271 p. (in Russ.)
13. Koryagina Yu.V., Nopin S.V. Cosinor Ellipse 2006 No. 2006611345. Computer programs ... (official bulletin), 2006, no. 3 (56), 42 p. (in Russ.)
14. Bakumenko O.E., Shcherba I.V., Budkevich R.O., Budkevich E.V., Ionova K.S. Food diet - the basis for the development of functional food. Food processing industry = Pischevaya promyshlennost'. 2021, no 3, p. 59-63. (in Russ.)
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Роман Олегович Будкевич - кандидат биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории пищевой и промышленной биотехнологии, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет», Ставрополь, e-mail: rbudkevich@ncfu.ru. Елена Владимировна Будкевич - кандидат медицинских наук, доцент кафедры биохимии, молекулярной биологии и медицины, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет», Ставрополь, e-mail: evbudkevich@ncfu.ru.
Олеся Евгеньевна Бакуменко - доктор технических наук, доцент, профессор кафедры Конструирование функциональных продуктов питания и нутрициологии, ФГБОУ ВО «Российский биотехнологический университет (РОСБИОТЕХ)», Москва, e-mail: bacumenko@rambler.ru.
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS:
Roman O. Budkevich - Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Leading Researcher at the Research Laboratory of Food and Industrial Biotechnology, North-Caucasus Federal University, Stavropol, e-mail: rbudkevich@ncfu.ru.
Elena V. Budkevich - Candidate of Medical Sciences, Associate Professor of the Department of Biochemistry, Molecular Biology and Medicine, North-Caucasus Federal University, Stavropol, e-mail: evbudkevich@ncfu.ru.
Olesya E. Bakumenko - Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of the Department of Design of Functional Food Products and Nutritional Sciences, Russian Biotechnological University (ROSBIOTECH), Moscow, e-mail: bacumenko@rambler.ru.
Для цитирования: Будкевич, Р. О. Особенности питания и околосуточной динамики показателей смешанной слюны у студентов вечернего хронотипа / Р. О. Будкевич, Е. В. Будкевич, О. Е. Бакуменко // Современные вопросы биомедицины. - 2024. - Т. 8. - № 2. DOI: 10.24412/2588-0500-2024_08_02_4
For citation: Budkevich R.O., Budkevich E.V., Bakumenko O.E. Features of nutrition and circadian dynamics of saliva indicators in evening chronotype students. Modern Issues of Biomedicine, 2024, vol. 8, no. 2. DOI: 10.24412/2588-0500-2024 08 02 4
