CC BY
3
ББК 51.28(2Рос-6Хан) УДК 613.95(571.122) П 75
А.Г. ПРИВАЛОВА
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО И БИОХИМИЧЕСКОГО СТАТУСА ДЕТЕЙ КОРЕННОЙ И НЕКОРЕННОЙ НАЦИОНАЛЬНОСТИ, ПРОЖИВАЮЩИХ В ЮГРЕ
A.G. PRIVALOVA
COMPARA TIVE SYSTEM ANALYSIS OF FUNCTIONAL AND BIOCHEMICAL STA TUS OF NATIVE
AND NON-NA TIVE CHILDREN RESIDING IN YUGRA
В последние два десятилетия физическому развитию, функциональному состоянию и рациональному питанию населения посвящено много работ, как в нашей стране, так и за рубежом. В современной литературе существенно повысился интерес к изучению веществ, не являющихся лекарственными средствами, но необходимых для поддержания на адекватном уровне обменных процессов и гомеостаза. К таким веществам относятся в первую очередь витамины и микроэлементы.
In the past two decades a lot of works by domestic and foreign authors has been devoted to physical development, functional status and rational nutrition of the population. In modern literature much attention is paid to the study of non-medical substances essential for supporting an adequate level of metabolism and homeostasis. These substances are primarily vitamins and trace elements.
Ключевые слова: витамины, микроэлементы, коренная и некоренная национальность, дети, системный анализ, корреляция, физическое развитие, Югра.
Key words: vitamin, micronutrient, indigenous and non-indigenous residents, children, systemic analysis, korrelyciy, physical development, Ugra.
Массовые обследования, регулярно проводимые лабораторией витаминов и минеральных веществ НИИ питания РАМН, однозначно свидетельствуют, что в настоящее время наиболее распространенным и опасным отклонением питания от физиологических норм является дефицит витаминов и минеральных веществ среди взрослого и детского населения нашей страны (Спиричев В.Б., 2003; Спиричев В.Б. и др., 2003; Тутельян В.А. и др., 2004; Jahari A.B. et al., 2000). Это связано как с низким уровнем их потребления, переходом к рафинированной, консервированной и термически обработанной пище, богатой углеводами и жирами, бедной витаминами и минеральными веществами, так и высоким расходованием в условиях хронического экологического стресса.
Таким образом, недостаточность сведений о взаимосвязи показателей физического развития, функционального состояния и микронутриентного статуса детей Среднего Приобья определяет значимость выбранного научного направления.
Цель работы: системный анализ функционального и биохимического статуса детей коренной и некоренной национальности, проживающих в северном регионе.
Для достижения цели решаются следующие задачи:
1. Изучить показатели функционального и биохимического статуса организма детей в зависимости от возраста, пола и этнической принадлежности.
2. Провести сравнительный системный анализ показателей микронутриентного статуса детей коренной и некоренной национальности.
3. Установить наличие корреляционных взаимоотношений между индексом функциональных изменений и показателями обеспеченности витаминами и микроэлементами у обследованных учащихся различных групп.
4. Выявить закономерности изменения параметров аттракторов вектора состояния организма человека (ВСОЧ) у детей коренной и некоренной национальности в зависимости от возраста, пола и этнической принадлежности.
Для решения поставленной цели и задач было проведено комплексное изучение функционального и биохимического статуса организма школьников коренной национальности и некоренной национальности в возрасте от 7 до 17 лет. Всего было обследовано 163 школьника коренной национальности (ханты) и 165 - некоренной национальности, проживающих на территории Среднего Приобья.
Физическое развитие детей является одним из показателей состояния здоровья и отражает общие закономерности роста и созревания организма ребенка. Нами проведены измерения антропометрических показателей мальчиков и девочек коренной и некоренной национальности 7-17 лет. Анализ показателей физического развития проводили по возрасту, полу и этнической принадлежности.
Так, достоверные отличия наблюдались по весо-ростовым показателям при сравнении мальчиков и девочек во всех возрастных группах (р<0,05). В ходе исследования нами установлено, что в старшем школьном возрасте длина тела мальчиков превышала длину тела девочек на 5,07 см, в то время как в младшем возрасте наблюдали иную картину: мальчики были ниже девочек на 1,25 см. У девочек прирост длины тела между младшим и средним школьным возрастом составил 13,75 см, а между средним и старшим - 17,04 см. У мальчиков же величина этого показателя была достаточно высокой, хотя и недостоверно значимой, и сохранялась между всеми возрастными группами (18,92 см и 18,19 см соответственно) (р<0,05).
Наряду с определением длины тела детей ханты представляло интерес также исследовать и массу их тела в зависимости от возраста и пола. Так, у мальчиков и девочек коренного населения прирост массы тела между младшим и средним школьным возрастом составил 11,14 кг и 13,14 кг соответственно, а к старшему - величина прироста была с небольшим преобладанием у мальчиков и девочек (11,43 кг и 9,92 кг соответственно) (р<0,05).
Достоверные отличия по длине тела у учащихся наблюдаются во всех возрастных группах к среднему возрасту. Длина тела у мальчиков увеличилась на 18,51 см, в то время как у девочек - на 20,39 см (р<0,05). Следует отметить, что к старшему школьному возрасту ростовая активность у мальчиков
и девочек заметно ослабевает и составляет 20,53 см и 16,8 см соответственно (р<0,05). В то же время у младшей группы половые достоверные отличия не наблюдались.
Увеличение массы тела у детей от младшей до старшей группы составляют 12-19 кг у мальчиков, а у девочек - 13-14 кг. Наиболее интенсивно увеличилась масса тела у девочек в среднем возрасте, в то время как в группе мальчиков - в старшем возрасте. Следует отметить, что у мальчиков в старшей группе нами были отмечены самые высокие прибавки массы тела (до 19 кг).
В ходе исследования установлено, что половые достоверные различия в показателях массы тела выявляются только в средней и старшей группах (р<0,05). В наших исследованиях величина ЧСС у мальчиков ханты значимо уменьшалась от 88,71+2,76 уд/мин в младшем возрасте до 72,5+2,16 уд/мин в старшей группе (р<0,05). У девочек прослеживалось аналогичное достоверное снижение показателей ЧСС: от 91,95+3,6 уд/мин в младшей группе до 78,76+3,13 уд/мин в старшей группе. Наряду с этим, нами была предпринята попытка выяснить наличие половых различий по данному показателю. Было установлено, что во всех возрастных группах между мальчиками и девочками отсутствовали какие-либо достоверные отличия по ЧСС. В наших исследованиях наблюдались достоверные отличия САД и ДАД по возрасту между средней и старшей группами у девочек (р<0,05), в то время как у мальчиков таковых отличий не выявлялось.
Анализ динамики показателей САД школьников обеих половых групп позволил установить незначительное превышение возрастных норм как у мальчиков, так и у девочек. В проведенных нами исследованиях к началу пубертатного периода прирост САД у мальчиков ханты оказался минимальным -2,54 мм рт ст., в то время как у девочек он составил 2,96 мм рт ст. Обращает на себя внимание, что все же нормальных значений САД взрослого человека у мальчиков этот показатель не достигает. Диастолическое артериальное давление у мальчиков ханты с возрастом уменьшалось с 73,11 ±1,9 мм рт ст. по 70,44±1,9 мм рт ст. соответственно, в то время как у девочек ханты наоборот увеличивалось с 67,25±1,75 мм рт ст. по 76,94±1,5 мм рт ст. Достоверные отличия ПД наблюдались в возрастном аспекте (р<0,05).
В младшей группе у детей некоренной национальности обоих полов ЧСС характеризуется наибольшей величиной. С возрастом число сердечных сокращений замедляется и к 17 годам достигает 77-78 уд/мин.
Достоверные различия по частоте сердечных сокращений среди мальчиков и девочек наблюдались по полу только в младшей и средней группах, а по возрасту - практически во всех возрастных группах (р<0,05). Интегральным показателем деятельности сердечно-сосудистой системы является величина артериального давления. Нами установлено, что величина САД и ДАД в обеих группах детей младшего возраста соответствует низким значениям.
Заслуживает внимания тот факт, что с возрастом эти показатели достоверно отличались: в младшей группе мальчиков показатели АД составили 100,94/66,36 мм рт ст., в средней - 109,5/70,6 мм рт ст. и в старшей группе -121,23/77,38 мм рт ст. (р<0,05).
В группе девочек достоверные отличия наблюдаются только по показателям ДАД во всех возрастных группах. В старших группах величина АД достигала границ уровня физиологических колебаний, характерных для данной возрастной группы. Следует отметить, что самые высокие цифры АД опреде-
лялись в группе мальчиков (от 100,94/66,36 мм рт ст. в младшей группе, до 121,23/77,38 мм рт ст. в старшей). Достоверные отличия ПД у детей некоренной национальности наблюдались и в возрастном аспекте в обеих группах, и в половом аспекте - в младшем возрасте (р<0,05).
Принимая во внимание, что уровень адаптационных возможностей сердечно-сосудистой системы напрямую зависит от ряда антропометрических параметров, мы сочли необходимым его исследовать.
Так, средние значения показателя ИФИ у школьников ханты 7-17 лет во всех возрастно-половых группах (кроме мальчиков младшей и девочек старшей группы) укладывались в соответствующие параметры удовлетворительной адаптации. У мальчиков ханты величина адаптационного потенциала к 17 годам снижалась, что обусловлено, по-видимому, нормализацией функционального состояния сердечно-сосудистой системы. У девочек ханты средней и старшей школьных групп адаптационный потенциал имел более высокие значения, чем в соответствующих группах мальчиков ханты.
Величина ИФИ у детей некоренной национальности младшей группы находилась в зоне удовлетворительной адаптации. В период же ростовой активности, когда происходит перестройка физиологических систем, показатели ИФИ находились в зоне напряженных адаптивных реакций. Следует отметить, что в старшем возрасте величина исследуемого показателя продолжала оставаться на высоком уровне. Следовательно, процессы возрастного развития системы кровообращения и вегетативной регуляции у детей некоренной национальности характеризуются, по-видимому, появлением дезадаптационных реакций, которые имели тенденцию к увеличению с возрастом. Обращает на себя внимание тот факт, что наибольшая величина ИФИ определялась в группе девочек.
В ходе исследования было выявлено, что практически у всех учащихся коренной национальности отмечался дефицит витамина А, степень выраженности которого зависела от возраста и пола. Как видно из данных таблицы 5, средние показатели содержания витамина А в крови у детей ханты (младший школьный возраст) были существенно ниже минимального уровня обеспеченности организма.
Так, среди девочек глубокий дефицит был зарегистрирован у 45%, в то время как у мальчиков только у 26% из всех обследованных лиц. У других детей данной возрастной группы наблюдали среднюю и легкую степень гиповитаминоза. Аналогичные результаты были получены и при обследовании следующей группы детей (средний школьный возраст), но уже наметилась тенденция к увеличению числа детей (особенно среди мальчиков), имеющих легкую степень гиповитаминоза. Достоин внимания тот факт, что у детей старшей возрастной группы хотя средние показатели содержания витамина А и были ниже предельно допустимых величин, однако количество школьников с легкой степенью гиповитаминоза значительно возросло и составило уже более 50% от обследуемых лиц.
Концентрация витамина Е в крови учащихся двух возрастных групп (младшая и средняя) соответствовала таковой, присущей лицам наиболее оптимально обеспеченных данным микронутриентом. Так, у мальчиков (ханты) младшего и среднего возраста уровень витамина Е находился в диапазоне физиологических значений и составил 1,23±0,13 мг/дл и 1,24±0,07 мг/дл соответственно. У девочек данных возрастных групп средние показатели обеспеченности витамином Е существенно не отличались от таковых в группе
мальчиков. У большей части школьников старшей возрастной группы концентрация витамина Е была достоверно ниже (у мальчиков), чем в двух других возрастных группах (р<0,05), но не выходила за пределы минимально допустимой.
Содержание витамина С у детей младшего школьного возраста как у мальчиков, так и у девочек находилось в пределах допустимых физиологических границ (0,49±0,06 мг/дл и 0,68±0,08 соответственно), однако адекватно обеспеченных аскорбиновой кислотой можно было считать только 42% у мальчиков и 60% у девочек. В следующей обследованной группе (средний школьный возраст) отмечали у мальчиков заметное снижение уровня витамина С (0,35±0,04 мг/дл), в то время как у девочек он существенно не претерпевал каких-либо изменений - 0,64±0,07 мг/дл. У большей части мальчиков (62%) уровень дефицита аскорбиновой кислоты был наиболее выраженным и составлял в среднем 0,27±0,03 мг/дл. У девочек содержание витамина С не представляло существенных изменений и соответствовало в среднем значению 0,46±0,06 мг/дл, которое значимо отличалось от такового у мальчиков (р<0,05).
В ходе исследования было выявлено, что у мальчиков некоренной национальности младшего и старшего школьного возраста уровень витамина А находился в диапазоне физиологических значений и составил 38,98±3,60 мкг/дл и 37,56±3,37 мкг/дл соответственно. У большей части школьников средней возрастной группы концентрация витамина А была выше (у мальчиков), чем в двух других возрастных группах, но не выходила за пределы максимально допустимой.
Средние показатели содержания витамина Е в крови у детей некоренной национальности (младший школьный возраст) были ниже минимального уровня обеспеченности организма: у мальчиков 0,69±0,05 мг/дл и у девочек -0,53±0,04 мг/дл. Аналогичные результаты были получены и при обследовании следующей группы детей (средний школьный возраст), у которых концентрация витамина Е также не соответствовала физиологическому диапазону значений обеспеченности организма указанным микронутриентом. Содержание витамина Е у мальчиков и девочек некоренной национальности (старшая возрастная группа) составляет 0,67±0,06 мг/дл и 0,52±0,05 мг/дл соответственно и значимо не отличалась от показателей концентрации витамина Е у детей младшей возрастной группы.
Глубокий дефицит аскорбиновой кислоты был обнаружен у 30% учащихся. У оставшихся детей уровень витамина С был либо ниже (35%) минимально допустимой величины обеспеченности, либо в ее пределах (35%). Содержание витамина С у детей среднего школьного возраста как у мальчиков, так и у девочек находилось в пределах допустимых физиологических границ (0,50±0,05 мг/дл и 0,46±0,06мг/дл соответственно). В группе школьников старшей возрастной группы (15-17 лет) концентрация витамина С у мальчиков была значительно ниже физиологических норм и составила 0,34±0,04 мг/дл. У девочек содержание витамина С находилось на нижней границе нормы и соответствовало в среднем значению 0,41±0,05 мг/дл.
Поливитаминный дефицит сочетается с недостаточным поступлением в организм ряда макро- и микроэлементов.
Так, у детей и подростков коренной национальности в подавляющем большинстве содержание кальция находилось в пределах физиологических значений. Исключение составляли лишь учащиеся старшей возрастной группы (мальчики, девочки), у которых в единичных случаях встречался дефицит
этого микронутриента, в то время как в других возрастных группах его концентрация находилась в пределах минимально допустимых величин. Также было установлено, что у школьников обоего пола (младший возраст) и у мальчиков среднего возраста имел место выраженный дефицит йода, который был присущ почти половине обследованных лиц. Концентрация селена во всех возрастных группах не выходила за пределы физиологических величин.
Принимая во внимание полученные в ходе обследования учащихся некоренной национальности данные, можно сделать заключение, что в рационе питания учащихся присутствовало оптимальное количество микронутриентов (Ca и Se), за исключением йода.
Кроме того, исследование корреляционных связей позволило выявить у детей, проживающих в неблагоприятных климатоэкологических условиях урбанизированного Севера, разнонаправленные изменения в содержании микронутриентов и уровня индекса функциональных изменений.
Так, нами было выявлено, что у детей коренной национальности повышался уровень ИФИ при низком содержании витамина С в крови, особенно у мальчиков младшего и у девочек старшего школьного возраста. Заслуживает внимания и тот факт, что были обнаружены обратные корреляционные взаимосвязи между ИФИ и обеспеченностью организма витамином-антиоксидантом А в крови и селеном, йодом в волосах, что свидетельствует об удовлетворительной адаптации к окружающей среде. У детей некоренной национальности прямые взаимоотношения регистрировались между содержанием водорастворимого витамина С в крови и Se, Ca в волосах, что свидетельствует о наличии в ежедневном рационе питания всех вышеуказанных микронутриентов. Обратные же корреляционные связи были обнаружены между ИФИ и витаминами А, С. Это говорит о том, что чем выше содержание в организме детей и подростков витаминов - антиоксидантов и микроэлементов, тем лучше развиты у них адаптационные возможности организма.
Таким образом, результаты проведенного нами исследования выявили, что низкая обеспеченность витаминами, обладающими антиоксидантными свойствами, эссенциальными микроэлементами, по-видимому, является одной из основных причин напряжения механизмов адаптации детского организма к окружающей среде. На популяционном уровне это свидетельствует о наличии еще одного из факторов ухудшения показателей состояния здоровья детского населения Югры. Представим сравнительные результаты обработки данных в рамках теории хаоса и синергетики, которые демонстрируют успешность последнего подхода. Исследования витаминов-антиоксидантов А, Е, С и микроэлементов Se, J, Ca проводились с помощью метода анализа динамики поведения ВСОЧ в m-мерном фазовом пространстве состояний (ФПС) с использованием зарегистрированной программы.
На рисунках 1, 2 представлены трехмерные параллелепипеды, в которых располагаются некоторое количество точек. В нашем случае это координаты по трем измерениям (биохимические показатели). Графически можно показать только трехмерное фазовое пространство, но ЭВМ внутри себя строит m-мерный параллелепипед, который и располагается в многомерном ФПС.
Выполненный анализ параметров аттракторов в многомерном фазовом пространстве показал, что объем аттракторов пришлого населения (General V value: 50.25) почти в полтора раза превышают таковой для показателей детей ханты (General V value: 39.82). Также значения rX мальчиков некоренной
национальности больше показателей гХ детей ханты (2.99 и 0.17 соответст-
Фазовое пространнее Фазовое пространство
Рис. 1. Показатели параметров аттракторов ВСОЧ в 3-мерном фазовом пространстве состояний (витаминов А Е, С) у детей (мальчики среднего возраста): а - мальчики ханты; б - мальчики некоренного населения
Следует отметить, что параметры аттракторов детского населения (девочки) по показателям трех микроэлементов отличаются существенно (274.47 -некоренное население и 97.23 - ханты). Имеются различия в значениях показателей ассиметрии (6.46 и 3.96 соответственно).
Фазовое пространство ^
Фазовое пространство
Рис. 2. Показатели параметров аттракторов ВСОЧ в 3-мерном фазовом пространстве состояний (микроэлементы Са, J, Se) у детей (девочки среднего возраста): а - девочки ханты; б - девочки некоренной национальности
Увеличение значения объемов аттракторов ВСОЧ для пришлого населения свидетельствует о том, что некоторые испытуемые находятся на грани нормы и патологии. Более того, возможны просто патологические режимы, которые по тем или иным причинам не были идентифицированы. Эти же данные говорят о дезадаптационных процессах.
Основные результаты и выводы.
1. Установлено, что максимальные значения величины тотальных размеров тела присущи детям некоренной национальности, минимальные - детям ханты.
2. Показатели функционального состояния системы кровообращения у детей некоренной национальности отличаются своей изменчивостью как в условиях возрастного развития, так и на воздействие североспецифических факторов, в отличие от детей ханты, у которых они были менее подвержены таковым.
3. Выявлено, что у детей ханты (мальчики младшего и девочки старшего возраста) значения показателей ИФИ свидетельствовали о напряжении механизмов адаптации, в то время как у остальных учащихся данной этнической группы они соответствовали параметрам удовлетворительной адаптации сердечно-сосудистой системы. У школьников некоренной национальности с возрастом удовлетворительный уровень адаптации неуклонно снижался за счет прироста числа детей с напряжением механизмов адаптации, что обусловлено, по-видимому, чрезмерным уровнем расходования их функциональных резервов.
4. Доказано, что экстремальные климатогеографические условия северного региона могут усугублять нарушения метаболических процессов, обусловленных нерациональным питанием. Так, отмечается выраженный дефицит витаминов-антиоксидантов А и С у детей коренной национальности, а Е и С -некоренной национальности, который указывает на снижение активности системы антиоксидантной защиты организма.
5. Отмечено, что в обеих этнических группах содержание йода в организме учащихся находилось на минимальном уровне, другие химические элементы (Са и Se) были в пределах оптимальных значений.
6. Обнаружена у мальчиков ханты старшего школьного возраста прямая значительная корреляционная связь между двумя жирорастворимыми витаминами А и Е, а у девочек младшего возраста таковая была между микроэлементами йодом и селеном, что свидетельствует об удовлетворительной адаптации растущего организма к окружающей среде. Обратные значительные взаимосвязи были обнаружены у них между ИФИ и обеспеченностью организма витаминомами-антиоксидантами А и С в крови и селеном, йодом в волосах. У детей некоренной национальности прямые умеренные и значительные взаимоотношения между содержанием водорастворимого витамина С в крови и селеном, кальцием в волосах. Полученные данные свидетельствуют о наличии в рационе питания всех вышеуказанных микронутриентов, а также о дополнительном приеме учащимися поливитаминных комплексов.
7. Анализ параметров аттракторов вектора состояния (ВСОЧ) организма человека в 3-мерном фазовом пространстве показал, что объем аттракторов у всех мальчиков по показателям витаминов-антиоксидантов (А, Е, С) уменьшался с возрастом (от 39.82 до 14.95 - дети ханты и от 50.25 до 28.33 пришлое население). У девочек же объем Vx менялся с каждым возрастом.
По показателям микроэлементов (Ca, J, Se) у детей ханты значения параметров с возрастом увеличиваются (от 86.45 до 277.84 - мальчики и от 64.36 до 168.98 - девочки), а у детей некоренной национальности объем Vx варьировал с возрастом.
Литература
1. Скальный, А.В. Физиологические аспекты применения макро- и микроэлементов в спорте [Текст] / А.В. Скальный. - Оренбург: ИПК ОГУ, 2005. - С. 176-210.
2. Скальный, А.В. Биоэлементы в медицине [Текст] / А.В. Скальный, И.А. Рудаков. - М.: «ОНИКС 21 век»; Мир, 2004. - С. 37-67.
3. Сетко, А.Г. Дисбаланс микроэлементов как критерий донозологической диагностики состояния здоровья детей [Текст] / А.Г. Сетко, Н.П. Сетко // Вестник ОГУ. - 2006. -№ 12. - С. 222-224.
4. Спиричев, В.Б. Что могут и чего не могут витамины [Текст] / В.Б. Спиричев. - М.: Изд-во «Милош», 2003. - С. 178-200.
5. Спиричев, В.Б. Обогащение пищевых продуктов микронутриентами: научные подходы и практические решения [Текст] / В.Б. Спиричев, Л.Н. Шатнюк, В.М. Позняковский // Пищевая промышленность. - 2003. - № 3. - С. 10-16.
6. Тутельян, В.А. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ [Текст] / В.А. Тутельян, А.К. Батурин, А.В. Васильев и др. - Оренбург: РИК ГОУ ОГУ, 2004. - 35 с.
7. Jahari, A.B. Effects of an energy and micronutrient supplement on motor development and motor activity in undernourished children in Indonesia [Text] / A.B. Jahari, C. Saco-Pollitt et al. // Eur. J. Clin. Nutr. - 2000. - V. 54. - P. 8-60.
