CC BY
112
Нами изучалась нутриентная обеспеченность и эндогенный баланс биологически активных веществ у организованных детей и подростков, находящихся в единых условиях казарменного проживания, инновационного обучения и общественного питания. Кадеты - особая группа мальчиков 10-17 лет - воспитанники Красноярского кадетского корпуса.
Цель работы: установление взаимозависимости эндогенной и экзогенной обеспеченности биологически активными веществами в условиях адаптационного напряжения.
Методология программы изучения пищевого статуса включала оценку фактического питания, состояния структур организма, клинических и соматометрических показателей, резистентности и адаптационных резервов (иммунологические тесты и биохимические показатели обмена веществ).
Оценка фактического питания. Фактическое питание изучалось на протяжении трех учебных годов. Рацион анализировался по еженедельным меню-раскладкам каждого месяца. Расчеты производились с помощью программного обеспечения в виде индивидуальной компьютерной программы «Анализ пищевых рационов кадет». Оценка фактического питания произведена в сравнении с нормами физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии для различных групп населения [1]. Средняя калорийность рационов питания соответствует рекомендуемым величинам и даже превышает их в возрастных группах 9-Ю и 11-13 лет в среднем на 16,3% и возрастной группе 14-17 лет - на 6,6%. Питание кадет не является рациональным и сбалансированным по химическому составу: количество белков и жиров животного происхождения в рационах занижено до 84,6% от необходимого. Питание является избыточным по углеводному компоненту на 18,4%. Соотношение белки - жиры - углеводы в суточных рационах значительно смещено в сторону углеводов. Потребности в триптофане удовлетворены на 41,0%, в лизине - на 48,9%, в серосодержащих аминокислотах - на 35,6%. Отсутствует регламентированная сбалансированность аминокислот. Калорийность пищи, определенная лабораторным путем, занижена относительно раскладки в каждом третьем рационе, количество белков - в каждом четвертом рационе, жиров и углеводов - в каждом втором рационе. При сопоставлении результатов лабораторного исследования с данными, полученными расчетным методом, установлено, что расхождение составило: по количеству общих белков -68%, общих жиров -5,1%, углеводов -5,2%, энергетической ценности суточных рационов -3,7%, что свидетельствует о недовложении в процессе приготовления пищи и позволяет сделать вывод о более значительном дефиците пищевых веществ в рационах кадет. В питании кадет присутствует дефицит витаминов (С - 26%, А - 69%, Б - 74%, В[ -27%, В2 - 26%, ниацина - 17%, В12 - 13%). Недостаточное поступление микро- и макроэлементов (кальций, фосфор, цинк, медь, железо, селен, иод) составляет от 5,0 до 74,6%. Соотношение кальций - магний и кальций - фосфор не соответствует нормативному.
Физическое развитие. Одним из интегральных показателей детей и подростков является их физическое развитие, по которому можно оценивать влияние различных факторов окружающей среды, в частности школьной среды и питания. Нами проведено комплексное изучение основных антропометрических показателей кадет с учетом влияния фактора питания. С возрастом у кадет выявляется четкая положительная динамика всех изучаемых показателей. Среднюю длину тела имеют 55,5-78,2% кадет. В возрасте 10-12 лет преобладает доля учащихся с ростом высоким и выше среднего (36,1% и 15,4%), и лишь 5,4% и 6,4% из них имеют рост ниже среднего. После 13 лет разброс показателей роста увеличивается, что совпадает с пубертатным периодом у подростков. В целом число кадет, имеющих рост средний, выше среднего и высокий, преобладает во всех возрастных группах и составляет от 94,4 % в возрасте 10 лет до 74% в возрасте 16 лет. Средние показатели массы тела имеют 77,64% кадет, пониженную массу тела имеют 17,5%, повышенную - 4,9%. С возрастом увеличивается число подростков с пониженной массой тела и уменьшается с избыточной массой тела. Активная масса тела (без учета жировой ткани) понижена у 20,4% кадет, из них 13,9% имеют при этом нормальную массу тела и лишь 5,9% - сниженную массу тела. 0,6% кадет имеют избыток массы тела при пониженной активной массе тела. Наибольшее число кадет с пониженной активной массой тела в 1114-летнем возрасте (25-28%), в возрасте 15-16 лет - 10,7%. Относительная мышечная сила правой кисти (отнесенная к массе тела) снижена у 22,6% кадет, из них большинство (18,5%) имеет при этом нормальную массу тела и только 2,9% - пониженную массу тела. Среди кадет с избытком массы тела соответственно 65,6% и 82,2% подростков имеют активную массу тела и абсолютную мышечную силу больше средних возрастных показателей. Таким образом, 89,7% кадет имеют нормальное физическое развитие, а 10,3% - неудовлетворительное (у 7,1% кадет состояние питания дефицитное и у 3,2% - избыточное).
Заболеваемость. Показано, что число абсолютно здоровых кадет (I группа здоровья) составляет 16%, что в 3,2 раза превышает число здоровых детей в других школах-интернатах Красноярского края. Хронические болезни и функциональные расстройства у кадет составляют 2455,1%о- Из них функциональные расстройства составляют до 55,4%. Среди хронических болезней первое место занимают болезни костно-мышечной системы (445,1%о)> второе
- болезни нервной системы и органов чувств (273,5°/оо), третье - болезни эндокринной системы (211,5°/оо), на четвертом месте находятся болезни органов дыхания (83,8%о)> на пятом месте - болезни сердечно-сосудистой системы (33,9%о)- Число кадет, имеющих хроническую патологию и длительно, часто болеющих, в 2,44 раза меньше, чем в других школах-интернатах Красноярского края. Хроническую хирургическую патологию имеют 41,5% кадет, в том числе нарушение осанки
- 16,2%, что превышает в 1,4 раза показатель школ-интернатов, сколиозы - 6,4% (меньше, чем в других интернатных учреждениях края, в 1,3 раза). Нарушение остроты зрения имеют 15,5% кадет (ниже показателя по интернатным учреждениям в 1,13 раза).
Острая заболеваемость в кадетском корпусе достаточно высокая и составляет 2338,87оо- На первом месте находятся болезни органов дыхания, на втором - травмы, болезни желудочно-кишечного тракта занимают третье место.
Заболеваемость органов пищеварения в 2,7 раза выше весной, чем осенью, в том числе гастритов - в 1,45 раза, холециститов - в 5,3 раза. Рост заболеваемости органов пищеварения может свидетельствовать о снижении иммунной резистентности организма. Не исключается фактор несбалансированности питания и дефицитные состояния в питании. Признаком недостаточности микроэлементов и витаминов в питании является выявление донозологических состояний, число которых весной увеличивается. Трещины языка обнаружены у 2,9%, кровоточивость десен - у 0,8%, исчерченность ногтей - у 1,8%, ихтиоз - у 0,79%, хейлит - у 1,59%, «географический язык»
- у 0,99% кадет.
Адаптационный резерв. В качестве интегрального параметра оценки неспецифического иммунного статуса и адаптационного потенциала была выбрана функциональная активность фагоцитов цельной капиллярной крови, осуществляющих немедленный неспецифический стресс-ответ путем генерации активных форм кислорода (АФК) в ходе «дыхательного взрыва». Функциональная активность иммуноцитов оценивалась хемилюминесцентным (ХЛ) микрометодом по Tono-Oka e.a. (1983) в модификации В.М. Земскова с соавт. (1988).
Пробы периферической крови были получены в ходе двух медицинских осмотров детей-кадет (ноябрь 2000 г., февраль 2001 г.). Микрообразцы капиллярной крови вносились в гепаринизированные микропробирки Эппен-дорфа (100 мкл крови в 1 мл среды Хенкса). Реакционная смесь готовилась непосредственно перед измерением АФК Суспензия крови в растворе Хенкса (100 мкл), раствор люминола (Sigma) в физрастворе (концентрация 2,2»10"4 М), суспензия монодисперсного латекса (ВНИ-ИСК СПб; диаметр частиц 2,4 мкм; опсонизирован свежей сывороткой крови человека от 10 доноров) автоматическими микропипетками вносилась в полистереновые кюветы Clinicon в соотношении 2:4:1:1, которые после перемешивания размещалась в барабане хемилюминометра. Регистрацию кинетики хемилюминесцентной реакции осуществляли в течение 90 минут при термостатировании (37 °С). При регистрации спонтанной хемилюминограммы (ХЛГ) латекс не использовался.
Анализируемые параметры включали максимум ХЛ (Imax), время достижения максимума (Ттах), площадь под кривой (S). Особенностью выбранного метода является возможность сопоставления индивидуальных и групповых результатов с «детской нормой» для организованных здоровых детей (п = 72, до 15 лет включительно), обследованных специалистами комиссионно. При ранжировании показателей по типам иммунореактивности обследуемой группы детей-кадет использовалась расчетная методика, согласно которой превышение нормы расчетным показателем на 133% принималось как норморе-активное, на 34-66% - гиперреактивное, более 66% - сверхгиперреактивное. Результаты статистически обрабатывались с использованием программ Llgraf.exe.
Ни в одной из групп не был обнаружен гипореактивный тип иммунного ответа. Напротив, на обоих этапах обследования преобладало достоверное превышение кинетических параметров «детской нормы», что свидетельствует об иммунной недостаточности иной природы, отличной от иммунодефицита. Среди младшей (10-12 лет, п = 30) и старшей (13-16, п = 16) возрастных групп (ноябрь 2000 г.) нормореактивный тип установлен у 21% и 17% детей соответственно, что согласуется с данными медицинского обследования (16% практически здоровых кадет).
У большинства доноров зафиксирован гиперреактивный тип фагоцитарного ответа, в пределах которого выявлена неоднородность (повышенная, высокая и сверхвысокая продукция АФК). По мере адаптации к условиям проживания (период с ноября по февраль) выявлена положительная динамика распределения иммунотипов: у младших доля нормореактивного ответа увеличилась с 21% до 33% и у старших подростков - 27% против 17%. В старшей группе полностью исчез сверхгиперреактивный тип фагоцитарного ответа, что, возможно, отражает благоприятное влияние упорядоченного режима дня, своевременного питания, стабильного психоэмоционального фона (что существенно для ряда воспитанников, поступивших в кадетский корпус из неблагополучных семей). Однако высокая встречаемость гиперреактивного типа иммунного ответа является неблагоприятным симптомом. Это означает, что 11% и 56% детей младшей и средней возрастных групп, а также 73% старших подростков характеризуются крайне напряженным состоянием неспецифического иммунитета. У обеих разновозрастных групп, «младшей» (10-11 лет, 1-й год обучения, начальный период адаптации) и «старшей» (12-15 лет, 2-3-й годы обучения) совпадал характер кинетики генерации АФК, однако запаздывание фагоцитарного ответа (Ттах) и усиленная эндогенная свободнорадикальная атака (S) были более выражены у старших подростков, особенно при сверхгиперреактивности. Экстремумы и симметрия кинетики стимулированной ХЛ, а также повышенный уровень спонтанной ХЛ-реакции иммуноцитов позволяют предполагать, что возможным механизмом обнаруженного иммунного дисбаланса является антиоксидантная недостаточность, обусловливающая состояние экстрацеллюлярной генерации АФК, при которой фагоцитоз не просто теряет свое защитное значение, но и сам провоцирует эндопатогенез («неэффективный фагоцитоз»).
Эти данные вполне согласуются с описанными выше результатами оценки адекватности питания, указывающими
на дефицит антиоксидантных компонентов (серосодержащих аминокислот, лизина, триптофана; витаминов С, A, D, Bi, Вг, Bi2; микро- и макроэлементов - кальций, фосфор, цинк, медь, железо, йод), неблагоприятное соотношение кальций - магний и кальций - фосфор в питании кадет на фоне повышенных физических нагрузок.
Преобладание гиперергического типа продукции активных форм кислорода у кадет к концу первого года обучения предопределяет регистрацию у них достоверного возрастания от исходного уровня в сыворотке крови малонового диальдегида (р < 0,001), являющегося результатом и интермедиатом прооксидантной агрессии. Эти данные хорошо согласуются с достоверным снижением в сыворотке крови витамина Е от 1,02 ± 0,06 до 0,82 + 0,09 мг% (р < 0,01) наиболее мощного элемента антиоксидантной защиты, участвующего в первоначальных компенсаторных реакциях и, что особенно важно, на фоне его достаточного поступления с пищей. Увеличение содержания церулоплазмина в сыворотке крови от 215,98 ± 13,47 до 310,50 ± 21,13 мг/л (р < 0,01) может отражать нарастающий дисбаланс ионов меди в окислительно-восстановительных реакциях и является первичной компенсаторной реакцией организма. Однако эта компенсация работает с предельным напряжением, о чем можно судить по отсутствию положительной динамики других звеньев антиоксидантной защиты (содержанию в сыворотке крови витамина А, глутатионредуктазы, SH-групп) и недостаточному поступлению с питанием витаминов А, С, D, Bi, Вг, РР, Bi2, минералов и незаменимых аминокислот.
В элементном составе волос установлен дефицит железа, селена, молибдена и кобальта и избыток марганца и цинка. Концентрация меди имела незначительные отклонения от нормы.
Картина аномально высокой спонтанной иммунореа-ктивности указывает на развивающееся истощение антиоксидантной защиты подростков-кадет. Несдерживаемая активность фагоцитов неизбежно будет направлена против собственных клеток организма, что создает основу для постепенного развития заболеваний, в частности аутоиммунных и аллергических, которые в настоящее время неуклонно «молодеют». Феномен исчезновения сверхгиперреактивного типа фагоцитарного ответа в старшей группе может быть связан с антиоксидантным действием половых гормонов, выработка которых стремительно нарастает в период 14-16 лет. Однако без адекватной антиоксидантной поддержки биохимический ресурс гормонов может быть растрачен не по своему прямому назначению, что чревато более или менее отдаленными возрастными нарушениями половой функции.
Избыточность свободнорадикальных цепных реакций является общебиологической основой любой патологии. Их возникновение и течение сдерживается ферментными и неферментативными антиоксидантными системами, эффективное функционирование которых возможно лишь при постоянном пополнении резерва тканевых антиоксидантов, которые в растущем организме расходуются намного быстрее, чем у взрослых. Дисбаланс центрального звена неспецифического иммунитета необходимо предупреждать или купировать путем алиментарной коррекции.
При осуществлении эффективной алиментарной иммунокоррекции в рамках общей стратегии обогащения рациона витаминами, микроэлементами, антиоксиданта-ми и прочими биологически активными веществами необходимо учитывать индивидуальные биохимические особенности и множественность физиологических состояний как в норме, так и при патологии. Нередко прием алиментарных иммуномодулирующих средств не только не приводит к желаемому результату, но, напротив, усугубляет имеющиеся дисбалансы. Этому способствуют как минимум две причины. Первая имеет объективный характер - это биохимический антагонизм отдельных компонентов поливитаминных комплексов. Так, кальций и железо способны снижать усвоение марганца и конкурируют как между собой, так и с цинком. Антагонистические взаимоотношения наблюдаются в системах «аскорбат + медь», «аскорбат + витамины группы В»; «железо + витамин Е». Следовательно, оздоравливающим действием будет обладать не каждый поливитаминный препарат или нутриентный комплекс. Вторая причина имеет субъективный характер: несоответствие алиментарного комплекса конкретному виду нутриентной недостаточности данного организма.
Одним из подходов, позволяющих провести превентивную диагностику совместимости и влияния алиментарного корректора, является исследование динамики генерации АФК иммуноцитами цельной крови конкретного донора под влиянием той или иной пищевой добавки in vitro. Среди широкого спектра пищевых биологически активных добавок, рекомендуемых с целью профилактики иммунных дисбалансов, имеются специфические «детские». Например, фирма Vision (США) выпускает комплекс витаминов и микроэлементов Lifepack Unior: р-каротин, витамины Bi, B2, Bg, B9, В12, С, Дз, Е, Н, РР, минеральные элементы Fe, Mn, Си, Se, Zn, P, Mg, Ca Широкий антиоксидантный набор позволяет предполагать высокую эффективность данного нутриентного биокомплекса. Однако этот набор не является гарантией индивидуальной адекватности (и безопасности) препарата при разнообразных формах алиментарных дисбалансов. С целью оценки возможной индивидуальной адекватности препарата проведено исследование на образцах крови десяти подростков-кадет 11-12 лет. В режиме in vitro наблюдались изменения кинетики активности фагоцитов под влиянием добавки Lifepack Unior, вносимой в пробу в количестве, пропорциональном рекомендуемой дозе однократного приема.
Кинетика генерации АФК под влиянием биодобавки изменялась неоднозначно в зависимости от исходного типа иммунореактивности. В обследованной группе подростков соотношение гиперреактивного и нормореактивного
типов иммунного ответа составило 1:1. При этом реакция иммуноцитов на экзогенный нутриентный комплекс различалась внутри каждой группы.
Чрезмерно высокая интенсивность генерации АФК (превышение нормы по Imax в 2,2 раза, п = 5) под влиянием Lifepack Unior понижалась незначительно (п = 2) либо резко, практически достигая нормы (п = 3), однако без изменения кинетических параметров (время достижения максимума оставалось по-прежнему смещенным вправо, что указывает на запаздывание фагоцитарного ответа). Такой результат свидетельствует о реализации антиоксидантных свойств биодобавки, хотя и в разной степени для разных типов иммунореактивности.
Иная картина наблюдалась в эксперименте с образцами крови при нормореактивном типе иммунного ответа. В четырех случаях из пяти под влиянием препарата кинетика приобрела аномальный характер: интенсивность фагоцитарного ответа возросла в 1,7 раза, отчетливо проявилась бимодельность ХЛ-кривой, слабо обозначенная в контроле, тогда как запаздывание максимального иммунного ответа сохранилось. И лишь в одном случае из пяти кинетика генерации АФК под влиянием препарата максимально приблизилась к норме по светосумме, высоте пика и времени его достижения. Следовательно, по результатам прогноза in vitro только в одном из десяти случаев иммунных дисбалансов ожидается положительный иммуномодулирующий эффект указанного нутриентного комплекса in vivo.
Таким образом, проведенное исследование указывает на существование сложной взаимосвязи между эндогенными и экзогенными биологически активными нутриен-тами, характер которой определяется исходным статусом неспецифической иммунорезистентности конкретного организма и его физиологического состояния. Одним из интегральных параметров адаптационных резервов может служить функциональная активность фагоцитов крови. С помощью этого показателя может быть превентивно оценена и индивидуализирована адекватность и эффективность алиментарной коррекции.
Полученные результаты могут служить обоснованием для введения витаминов и минералов, позволяющих осуществить коррекцию дисбаланса биологически активных веществ.
Работа поддержана РГНФ, грант 01-0б-6б004аД.
