ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Содержание витаминов в организме городских и сельских школьников и особенности свободнорадикальных реакций в их сыворотке крови

Н. П. Сетко1, С. И. Красиков2, Е. В. Булычева1
Информация об авторах

1 Кафедра гигиены и эпидемиологии, Институт профессионального образования,
Оренбургский государственный медицинский университет, Оренбург

2 Кафедра химии и фармацевтической химии, фармацевтический факультет,
Оренбургский государственный медицинский университет, Оренбург

Для корреспонденции: Екатерина Владимировна Булычева
ул. Советская, д. 6, г. Оренбург, 460000; ur.liam@aninsos-e

Статья получена: 25.09.2015 Статья принята к печати: 09.12.2015 Опубликовано online: 05.01.2017
|

Изменение параметров гомеостаза, в частности уровня свободнорадикальных реакций в организме, может служить индикатором развития стресса у современных школьников — учащихся как городских, так и сельских образовательных учреждений [1, 2, 3, 4, 5]. Известно, что при стрессе происходит активация систем нейрогуморальной регуляции под влиянием «первичного медиатора» [6], роль которого выполняют свободные радикалы и продукты перекисного окисления липидов [7].

Изменение редокс-баланса запускает комплекс защитно-приспособительных реакций в организме, в которых принимают участие витамины с антиоксидантными свойствами [8]. Витамины А (ретинол), Е (токоферол) и С (аскорбиновая кислота) — классические антиоксиданты [9, 10, 11, 12]. В частности, токоферол является универсальным протектором клеточных мембран, занимая в них такое положение, которое препятствует контакту кислорода с ненасыщенными жирными кислотами мембранных липидов и липопероксидации. Благодаря наличию двойных связей в молекуле ретинол способен взаимодействовать с различными активными формами кислорода. Антиоксидантная функция аскорбиновой кислоты обусловлена ее способностью легко отдавать два атома водорода, которые необходимы для обезвреживания свободных радикалов, и в высоких концентрациях этот витамин весьма эффективен [13]. Витамины группы В могут косвенно оказывать влияние на процессы свободнорадикального окисления и работу антиоксидантной системы. Это предположение основано на том, что антиоксидантная система организма включает различные защитные механизмы [14]. К ним относятся и ферменты: супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза и др., — для работы которых важен правильный обмен аминокислот, регулируемый в том числе тиамином (витамин B1), рибофлавином (витамин В2) и пиридоксином (витамин B6).

Цель исследования заключалась в сравнительном анализе витаминной обеспеченности организма городских и сельских школьников и уровней свободнорадикальных реакций в их сыворотке крови.

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ

Были сформированы две опытные группы: в одну включили городских школьников, проживающих в г. Оренбурге (n = 250), в другую — сельских, проживающих в селах, расположенных на территории Оренбургского района (n = 200). В каждой из них выделили возрастные подгруппы: 12–14 лет (n = 150 и n = 100 среди городских и сельских школьников соответственно) и 15–17 лет (n = 100 в обеих группах). В исследование включали учащихся в возрасте 12–17 лет, без хронических заболеваний, не болевших в течение месяца до проведения исследования и проживающих на территории с одинаковой антропогенной нагрузкой (внутри группы). Критериями исключения являлось нежелание школьников или их родителей участвовать в исследовании. Исследование было одобрено этическим комитетом Оренбургского государственного медицинского университета, родители школьников дали письменное согласие на участие детей в эксперименте. Материал для исследования был получен в двух группах одновременно через три месяца после начала занятий в школе.

В качестве биологического материала для исследования использовали венозную кровь и мочу. Кровь отбирали утром натощак в объеме 10 мл в вакуумные пробирки Vacuette (BD, США) без антикоагулянта. Время доставки в лабораторию составляло 2 ч, транспортировку и хранение осуществляли при температуре 18–25 °C. Мочу отбирали утром после сна или не ранее чем через 2–3 ч. после предыдущего мочеиспускания в сухой стерильный флакон в объеме не менее 20 мл. Время транспортировки и хранения составляло 3 ч, транспортировали и хранили биоматериал при температуре 18–25 °C.

Методом индуцированной хемилюминесценции (активация железом) определяли уровень свободнорадикальных реакций в сыворотке крови. Для этого кровь школьников после забора выдерживали в течение 30 мин и затем центрифугировали при 1500 об/мин в течение 15 мин. Полученную сыворотку разводили фосфатным буфером (2,72 г KH2PO4 и 7,82 г КСl на 1 л дистиллированной воды, pH 7,4). Полученный раствор титровали насыщенным раствором КОН до достижения pH 7,45. Регистрацию хемилюминесценции проводили по методике Р. Р. Фархутдинова [15] на приборе «Хемилюминометр–3» («Люмэкс», Россия). Чувствительность прибора составляет ~200 фотонов/с. Калибровку прибора выполняли перед началом работы по эталонному источнику света (люминесцирующее урановое стекло ЖС–19). Определяли высоту быстрой вспышки, светосумму медленной вспышки (S) и тангенс угла наклона заднего фронта импульса излучения хемилюминесценции. Значения показателей привели в относительных единицах, рассчитав их соотношение для опытных и «холоcтых» проб.

Определяли уровень экскреции витаминов группы B и витамина С в моче и содержание витаминов А и Е — в сыворотке крови.

Анализ проб на содержание ретинола и токоферола проводили с помощью анализатора биожидкостей «Флюорат 02–АБЛФ» («Люмэкс», Россия). Пробы готовили следующим образом. В одну пробирку для центрифугирования помещали 1 мл сыворотки крови и 1 мл этанола, во вторую — 1 мл дистиллированной воды и 1 мл этанола (калибровочный образец). Обе пробирки встряхивали в аппарате Vortex в течение 30 с, затем добавляли 5 мл гексана и снова встряхивали в течение 1 мин. После встряхивания пробирки центрифугировали в течение 10 мин при 1500 об/мин. Отделившийся гексановый слой (экстракт) использовали для флуориметрического анализа. Содержание витамина А или Е (Х, мкг/мл) в сыворотке крови вычисляли по формуле, где Cизм — концентрация витамина в экстракте, мкг/мл; Vэ — объем экстракта, мл; Vc — объем сыворотки крови, взятой для анализа, мл; Q — коэффициент, учитывающий разбавление экстракта.

Содержание аскорбиновой кислоты и витаминов группы В определяли по уровню их экскреции с мочой. Для витамина С использовали метод визуального титрования с реактивом Тильманса (2,6–дихлорфенолиндофенолят натрия). В две конические колбы отмеряли по 10 мл мочи, 10 мл дистиллированной воды и 1 мл 10 %-го раствора HCl. Содержимое каждой колбы перемешивали и титровали 0,001 н раствором реактива Тильманса до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 30 с. Содержание витамина С (Х, мг/ч) рассчитывали по формуле, где 0,088 — коэффициент, отражающий количество аскорбиновой кислоты, эквивалентное 1 мл 0,001 н раствора 2,6–дихлорфенолиндофенолята натрия (в мг); А — средняя арифметическая результатов титрования 0,001 н раствором 2,6–дихлорфенолиндофенолята натрия двух проб мочи (в мл); Б — объем мочи, взятый для титрования (в мл); В — среднесуточное количество мочи (для мужчин — 1 500 мл, для женщин — 1 200 мл).

Экскрецию тиамина с мочой определили по методу Ванга и Харриса, рибофлавина — по методу Е. М. Масленниковой и Л. Г. Гвоздевой, пиридоксина — флоурометрическим методом [16].

Оценку фактического питания школьников проводили методом 24-часового воспроизведения питания с помощью опросника [17] с последующим определением биологической ценности рационов по таблицам химического состава пищевых продуктов И. М. Скурихина и В. А. Тутельяна [18] и сопоставлением полученных данных для каждой возрастной группы с физиологическими нормами [19].

Объем выборки рассчитывали по формуле Д. Санетлиева (1968), где n — число наблюдений, t — доверительный коэффициент, p — показатель распространенности, q = 100 % – p, ∆ — доверительный интервал.

Учитывая, что в медицинских исследованиях минимальной доверительной вероятностью является 95 %, чему соответствует доверительный коэффициент t = 1,96, мы взяли p, равное q, то есть 50 %, чтобы произведение p и q было максимальным, а доверительный интервал (∆) приняли за 100 %. Рассчитанный таким образом объем минимальной выборки, обеспечивающей репрезентативность, составил: n = 100. Для выявления статистически значимых различий в опытных группах использовали критерий Стьюдента с последующим расчетом достоверности (р). Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью программного пакета Statistica 5.0 с автоматическим расчетом средних значений, стандартного отклонения, стандартной ошибки среднего.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Содержание ретинола и токоферола в сыворотке крови городских школьников 12–14 лет было меньше физиологической нормы (здесь и далее сравнивали с нижней границей) на 26,7 и 12,8 %, а школьников 15–17 лет — на 20,0 и 9,8 % соответственно (табл. 1). Содержание ретинола и токоферола в сыворотке крови сельских школьников было несколько выше, но также меньше физиологической нормы: на 6,7 и 6,8 % для ребят 12–14 лет и на 10,0 и 9,8 % — для ребят 15–17 лет соответственно. Экскреция витамина С с мочой городских школьников обеих возрастных подгрупп соответствовало нижней границе физиологической нормы, а у сельских школьников этот показатель был ниже нормы на 14,8 и 12,1 % для участников исследования 12–14 и 15–17 лет соответственно.

Низкий уровень экскреции тиамина с мочой в сравнении с нормой был установлен только для сельских школьников обеих возрастных подгрупп (табл. 2). Недостаточность экскреции с мочой рибофлавина была отмечена у всех школьников, кроме сельских в возрасте 15–17 лет (14,2 ± 0,24 мкг/ч — соответствие нижней границе физиологической нормы), пиридоксина — только у сельских школьников: в группе ребят 12–14 лет экскреция витамина B6 была ниже нормы на 5,2 %, 15–17 лет — на 6,5 %.

Анализ суточных рационов школьников показал, что в рационах городских и сельских школьников особенно велик недостаток витаминов А и Е (табл. 3). В возрастной подгруппе 12–14 лет содержание ретинола в рационе было ниже нормы на 88,3 и 66,7 % у городских и сельских школьников соответственно, а в возрастной подгруппе 15–17 лет — на 78,0 и 83,0 %. Дефицит токоферола составил 59,2 и 71,7 % у городских и сельских школьников в возрасте 12–14 лет и 66,0 и 70,7 % — в возрасте 15–17 лет. Содержание аскорбиновой кислоты в рационах всех групп было в пределах нормы. Недостаток тиамина был выявлен у городских и сельских школьников 15–17 лет, рибофлавина — во всех группах, кроме группы городских школьников 12–14 лет, пиридоксина — во всех группах. Значения всех показателей хемилюминесценции были достоверно выше для обеих возрастных подгрупп городских школьников (p < 0,05). Так, значение высоты быстрой вспышки в сыворотке крови городских школьников 12–14 и 15–17 лет было соответственно в 4,3 и 5,9 раза выше в сравнении с сельскими школьниками, что свидетельствует о более высоком содержании гидроперекисей липидов в сыворотке крови городских школьников; значение светосуммы (интенсивность перекисного окисления липидов) — в 2,2 и 4,2 раза выше; значение тангенса угла наклона заднего фронта излучения хемилюминесценции (скорость окисления липидов) — в 3,8 и 7,6 раза (табл. 4).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Пониженное содержание витаминов в организме современных школьников подтверждено и другими исследователями [21, 22, 23]. Выявленная разница в уровне свободнорадикальных реакций в сыворотке крови городских и сельских школьников согласуется с полученными данными об их витаминной обеспеченности: обеспеченность городских школьников «антиоксидантными» витаминами А и Е несколько ниже, чем сельских, и уровень свободнорадикальных реакций в их сыворотке крови выше.

Как правило, рацион городских детей более сбалансирован, чем рацион детей сельских. По данным И. Б. Ушакова и Н. В. Соколовой [5], около 70 % городских школьников употребляют в зимний период сливочное масло, сыр, мясо птицы, рыбу, сырые овощи и фрукты почти каждый день или 2–3 раза в неделю, а среди сельских школьников доля таковых не превышает 40 %. Наличие огорода и подсобного хозяйства у сельских жителей определяет преобладание картофеля, свинины и молока в рационе подростков. Это объясняет соответствие содержания витамина С в сыворотке крови городских школьников физиологической норме и его недостаток в организме сельских школьников. В то же время, по данным О. Я. Лещенко, 53,5 % городских школьников питаются всего 1–2 раза в день (доля таковых среди сельских школьников — 35,5 %) [24]. Такая кратность приема пищи не способна обеспечить организм достаточным количеством витаминов, чем можно объяснить тот факт, что даже при более разнообразном питании обеспеченность учащихся городских школ витаминами А и Е оказалась ниже.

ВЫВОДЫ

В сыворотке крови городских и сельских школьников выявлен дефицит витаминов А и Е, но их недостаточность более выражена у городских школьников. По всей вероятности, это определило более высокое содержание продуктов окисления в их сыворотке крови, что подтверждается значениями показателей хемилюминесценции, которые в 2,2– 7,6 раза выше в сравнении с таковыми у сельских школьников. Анализ рационов подтвердил полученные данные: был установлен дефицит витаминов А, Е и пиридоксина в рационах всех групп школьников, тиамина — в рационах школьников старшего возраста. Вышесказанное обусловливает необходимость корректировать питание в школах.

КОММЕНТАРИИ (0)