Анализ поступления с пищей биоэлементов у школьников младших классов Тюменского Севера

Первоочередной задачей государства является забота о здоровье подрастающего поколения, так как оно является будущим трудовым потенциалом нашей страны. В настоящее время около 70% детско-подросткового населения Российской Федерации являются школьниками, в популяции которых фиксируется повышенный уровень заболеваемости. Значительная часть научных работников и педиатров придерживаются мнения, что прирост количества заболеваний среди детско-юношеского населения детерминирован нездоровым и неполноценным питанием, обусловленным несбалансированностью по макронутриентному (белково-липидно-углеводному) составу в комбинации с недостатком поступления с пищей микронутриентов (витаминов и жизненно необходимых химических элементов) [1–6]. Нелишне отметить, что по данным ВОЗ нездоровое питание является базовым фактором риска развития хронических неинфекционных заболеваний [7].

Витамины и биоэлементы обеспечивают реализацию большого количества физиологобиохимических процессов, детерминируют оптимальное функционирование организма человека, теснейшим образом ассоциированы, формируя уникальные метаболические сети для обеспечения обмена веществ [8, 9]. Немало эссенциальных химических элементов входят в состав активного центра ферментов, являются неотъемлемой частью гормонов, ферментов и физиологически активных соединений. Они необходимы для регуляции метаболизма, иммунного статуса, контроля тонуса сосудов, умственной деятельности и в функционировании всех органов и систем на клеточном уровне [10–13]. Регулярное избыточное или недостаточное поступление химических элементов в человеческий организм может повлечь за собой элементный дисбаланс [12], помимо этого патологические состояния у населения определенных территорий могут развиться в результате биогенных характеристик этой местности [14–16]. Дефицит микронутриентов в пищевом ассортименте жителей северных широт может быть спровоцирован долгосрочной транспортировкой плодоовощных продуктов питания и их длительного хранения в сочетании со значительным удельным весом продовольствия, прошедшего интенсивную обработку и консервирование. Это повышает риск развития витаминно-элементного дефицита с последующим снижением эффективности обмена веществ [17].

Одновременно на детское населения Севера и Арктики негативно воздействуют аномальные климатогеографические факторы высоких широт [18–20].

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ : оценить поступление с пищевыми рационами кальция, магния, цинка, меди и селена у младших школьников севера Тюменской области.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Обследовано 117 школьников 1–4 классов (7–10 лет), проживающих в городах Салехард – Арктика (n=52, мальчиков 18 (34,6%), девочек 34 (65,4%)) и Ханты-Мансийск – Субарктика (n=65, мальчиков 21 (32,3%), девочек 44 (67,7%)). Учитывая практически одинаковый набор продуктов и блюд, группы были объединены в одну.

Родители обследуемых детей дали согласие на проведение исследовательской работы и анализ полученных сведений соответственно этическим принципам, зарегистрированным Хельсинкской декларацией.

Критерии включения : проживание на Севере пять и более лет, соответствие потенциального кандидата требованиям исследования, наличие подписанного родителями письменного согласия.

Критерии исключения : проживание на Севере менее 5 лет, несогласие пациента и родителей с условиями исследования и отсутствие подписанного информированного согласия.

С помощью программы «АСПОН-питание» проанализировано поступление с продуктами питания кальция, магния, цинка, меди и селена методом аналитического суточного воспроизведения употребленных продуктов питания и готовых блюд с внесением сведений в персональные анкеты [21]. Оценка пищевых рационов была проведена за три дня, один их которых – нерабочий. Количественно оценивали потребленную пищу при помощи альбома порций и продуктов. Медиану сравнивали с показателями оптимальной физиологической потребности (ФП) соответственно нормам физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации [22].

РЕЗУЛЬТАТЫ

В таблице 1 представлено потребление кальция, магния, цинка, меди и селена в сопоставлении с физиологической потребностью (ФП). Потребность в исследуемых химических элементах у детей младшего школьного возраста (7–10 лет) не зависит от половой принадлежности.

Пищевые рационы младших школьников северных территорий характеризовал дефицит потребления всех изучаемых микроэлементов, но в наибольшей степени это касалось селена.

Таблица 1. Поступление кальция, магния, цинка, меди и селена с пищей у детей 7–10 лет, проживающих в Салехарде и Ханты-Мансийске (ФП %)

Table 1 . Dietary intake of calcium, magnesium, zinc, copper, and selenium in children aged 7–10 years living in Salekhard and Khanty-Mansiysk (FP %)

Химический элемент	Дети северного региона (n=117)
	Ме	% ФП
Кальций, мг	875	79,5
Магний, мг	210	84
Цинк, мг	10,2	85
Медь, мг	0,76	76
Селен*, мкг	16,2	54

Примечание: * – физиологическая потребность в селене, указана в мкг.

Потребление кальция составляло почти 80% от необходимого для детей данного возраста. Кальций является биоэлементом первостепенной важности для костно-суставной системы, выполняющий ведущую функцию в нервно-мышечной передаче импульсов, процессах гемокоагуляции, углеводножирового и энергетического обмена и пр. [23]. Нелишне обратить внимание на наличие умеренного и выраженного дефицита потребления кальция у 10,3% и 3,4% младших школьников Севера (табл. 2)

Таблица 2. Распределение обследованных учащихся Тюменского севера по уровню потребления кальция, магния, цинка, меди и селена (абс /%)

Table 2 . Distribution of surveyed students in the north of Tyumen by the level of consumption of calcium, magnesium, zinc, copper and selenium (abs /%)

Химический элемент	Дети северного региона (n=117)
	Норма	Дефицит 1-2 ст.	Дефицит 3 ст.
Ca	101/86,3	12/10,3	4/3,4
Mg	82/70,1	30/25,6	5/4,3
Zn	98/83,7	14/12,0	5/4,3
Cu	102/87,2	15/12,8	–
Se	72/61,5	39/33,3	6/5,1

По аналогии с кальцием нами установлено недостаточное поступление с пищей второго щелочноземельного металла – магния (табл. 1, 2). Являясь составной частью около 300 ферментных систем и активатором более 500, магний при его недостаточности способен спровоцировать развитие большого числа заболеваний кардиоваскулярной, нервной, эндокринной, опорно-суставной и других систем организма человека, а также явиться активатором окислительного стресса [12, 24, 25].

Доказано, что северные широты отнесены к территориям с повышенной оксидативной нагрузкой [26]. В этой связи несомненный интерес представляла оценка поступления с пищей биоэлементов, входящих в состав ферментов антиоксидантной защиты организма – Zn-Cu, Zn-супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы, глутатионтранс-феразы и др. Нами была зафиксирована умеренная недостаточность потребления школьниками Севера цинка – важнейшего для растущего детского организма биоэлемента (85% ФП, табл. 1).

Вторая составная часть активного центра антиоксидантного фермента Zn-Cu, Zn-супероксиддисмутаза – это медь. Наряду с антиокислительной функцией, этот биоэлемент является обязательным участником гемопоэза, тканевого дыхания, синтеза миелина и коллагена и др. [12, 27].

Самый значимый дефицит поступления с пищей был зафиксирован по отношению к селену, играющему ключевую роль в антиоксидантной защите организма человека и составивший немногим свыше половины от необходимого количества у школьников Севера и Арктики (54% ФП, табл. 1). Подавляющая часть селена поступает в организм с пищей, а примерно 10% покрывает питьевая вода [28].

ОБСУЖДЕНИЕ

В настоящее время Арктика и Субарктика вызывают повышенный интерес как у России, так и у зарубежных стран. Необходимость исследования и обеспечения безопасности северных территорий требует притока значительного количества работников. Это способствует повышению количества населения северных широт, включая детское. В этой связи принципиальное значение приобретает воздействие неблагоприятных факторов внешней среды на здоровье людей, в числе которых первостепенную роль играет здоровое питание [29, 30].

Полноценное питание, воздействуя на множество физиолого-биохимических процессов, создает условия для оптимального развития органов и систем организма ребенка. Доказана пролонгирован-ность последствий болезней, вызванных дефицитом или избытком пищевых веществ, которые впоследствии дают о себе знать физическими, нервнопсихическими и интеллектуальными нарушениями. Нездоровое питание с дефицитом витаминов, макро- и микроэлементов в сочетании с избытком потребления соли, сладостей и фастфуда детерминирует формирование алиментарно-зависимых заболеваний [4].

Российский Север отличается экстремальностью климатических и геофизических факторов (кислородное голодание, длительный холодный период в течение года, магнитные возмущения, недостаточность солнечного света, сильные ветры и пр.), предопределяющих возможность развития проблем со здоровьем и препятствующих оптимальной деятельности организма, особенно детского [10, 18, 31]. Комбинированное влияние северо-специфических факторов благоприятствует перенапряжению в деятельности функциональных систем организма человека, вызывая понижение его стабильности и активизируя трансформацию участвующих в процессах адаптации органах и системах [32, 33].

Быстро растущий организм ребенка характеризуется функционально-морфологической незрелостью структурных образований в сочетании с ускоренным развитием, что предопределяет, с одной стороны, приспособляемость организма детей, а, с другой стороны, их уязвимость. В этой связи различные негативные воздействия в период роста и развития ребенка способны служить триггером трансформаций обратимого и необратимого характера в физиологических системах его организма [34].

Исследования показали, что пребывание пять и более лет в условиях северных широт сопоставимо с жизненным процессом, сопряженным с повышенными функциональными нагрузками, что приводит к формированию синдрома полярного напряжения с фундаментальной реорганизацией метаболизма, в том числе активизацию окислительных процессов [18]. Доказано, что развитие детей в экстремальных эколого-климатических условиях Севера, а, особенно, Арктики, влечет за собой понижение уровня их здоровья более быстрыми темпами сравнительно со взрослым населением [35]. Это диктует потребность адекватного обеспечения биоэлементами и витаминами детского населения, проживающего в суровых условиях Севера и Арктики.

Дефицит поступления кальция в организм особенно пагубно сказывается на росте и развитии детей в результате недостаточного количества строительного материала для костей, так как 99% кальция входит в состав костей и зубов [12]. Поступление кальция через пищеварительный тракт обеспечивает пища (главным образом, молочные продукты) и питьевая вода. Молочные и, в особенности, кисломолочные продукты гарантируют поступление 70% кальция в организм человека, к тому же содержащаяся в них лактоза содействует лучшему всасыванию этого биоэлемента в кишечнике [36]. Доказано, что недостаточное употребление молока и молочных продуктов будет способствовать развитию кальцио-пенических состояний в организме с сопутствующими обменными нарушениями [37]. Практически все (95%) находящихся под наблюдением школьников каждый день употребляли молочные продукты в виде сваренных на молоке каш, чаще всего - манной с высоким гликемическим индексом и овсяной, сливочного масла, сыра и йогуртов. Употребление кефира отмечено редко - 0-2 раза за три дня.

Дефицит магния может вызвать расстройства аппетита, сна и снижение продуктивности умственной активности [38]. Важно подчеркнуть, что даже умеренная недостаточность магния в организме способна увеличить риск развития патологий в отсроченном периоде жизни, что имеет немаловажное значение для здоровья подрастающего поколения [39]. Поступление магния в организм обеспечивает- ся преимущественно за счет натуральной пищи: не подвергнутых обработке фруктово-овощной продукции совместно со злаковыми, орехами, семенами, листовой зеленью и др. Учитывая вышеизложенное, недостаточное употребление свежих продуктов питания неминуемо приведет к алиментарному дефициту магния. Вместе с тем, подтверждено, что в настоящее время почти наполовину рационы питания состоят из прошедших глубокую переработку пищевых продуктов с изначально низким содержанием в них магния [40]. Усугубляет ситуацию с обеспеченностью кальцием и магнием их низкая всасываемость (около третьей части) в пищеварительном тракте [37, 41]. Обращает на себя внимание умеренная недостаточность поступления с пищей магния более чем у четвертой части обследованных школьников Тюменского севера. Одновременно у 5 (4,3%) детей была зарегистрирована значительная недостаточность обеспеченности пищевых рационов данным биоэлементом (табл. 2).

Известно тесное взаимодействие кальция, магния и витамина D. Причем этот витамин критически важен для усвоения и функционирования вышеназванных биоэлементов в организме. Исследования, проведенные ранее в Ханты-Мансийском и ЯмалоНенецком автономных округах, позволили выявить повсеместно распространенный дефицит витамина D в сыворотке крови у различных групп проживающего на данных территориях населения, в том числе детского [42-44]. Роль пищи в оптимальной обеспеченности витамином D незначительна, что связано с крайне малым количеством его натуральных источников в ежедневном рационе питания. Главенствующую роль играет аутогенный путь синтеза витамина D, непосредственно связанный с географической широтой региона и солнечной активностью [45]. Установлено, что территории, расположенные в направлении к Северу от 35º северной широты, находятся в зоне слабого солнечного излучения, а исследуемые нами территории расположены существенно севернее и имеют незначительное количество солнечных дней в году и малый угол стояния солнца над горизонтом [42, 43].

Наряду с этим сложность в обеспечении кальцием и магнием для жителей Ханты-Мансийска и Салехарда усугубляется ежедневным потреблением ультрапресной питьевой воды с очень низким содержанием в ней вышеназванных биоэлементов [14]. К тому же небольшое число солнечных дней на протяжении года (около 85) и малый угол стояния солнца над горизонтом (50°) препятствуют синтезу витамина D3 в коже, что создает существенные препятствия усвоению и оптимальному функционированию непосредственно связанных с этим витамином кальция и магния [18]. Однако минеральный состав питьевой воды не учитывается при анализе поступления химических элементов с пищей.

Эссенциальный химический элемент цинк участвует в метаболизме макронутриентов, ДНК и РНК; критически важен для процессов роста и формирования организма, а также умственной деятельности; является ключевым биоэлементом иммунной системы, синтеза андрогенных гормонов и инсулина и пр. [12, 27]. Цинк большей частью содержат животные продукты: мясные, куриные, рыбные, но особенно много данного элемента в морепродуктах. Нами ни разу не было отмечено потребление продукции морей, о потреблении рыбы будет сказано ниже, а мясо домашних животных и птицы присутствовало в рационах питания ежедневно, но зачастую в виде переработанных мясопродуктов (сосиски, колбасы и пр.).

Главный продукт, являющийся источником меди – это печень различного происхождения, а также субпродукты и морепродукты. Из растительной продукции медь присутствует в орехах, семенах, бобовых – крайне редко используемых в пищу школьниками изучаемых территорий. Значимо больше дети потребляют менее богатые этим биоэлементом пищевые источники: яблоки, морковь, кукурузу, огурцы, капусту, картофель, шоколад [22]. Тем не менее недостаточное присутствие в пищевых рационах вышеназванной продукции детерминирует дефицит меди в организме, составляющий в нашем исследовании только 76% от физиологической нормы (табл. 1).

Селен содействует устойчивости организма к развитию кардиоваскулярных, онкологических, иммунных заболеваний, является активатором фертильной функции и умственной деятельности и др. [28, 46]. Важно отметить ключевую роль селена в оптимальном функционировании гормонов щитовидной железы за счет синергических взаимоотношений с йодом – ключевым микроэлементом для интеллектуальной деятельности. К тому же дефицит селена и цинка в питании детей способен спровоцировать переутомление и когнитивные расстрой- ства [47]. Высокое содержание селена зафиксировано в мясе (потребление которого описано ранее), злаковых, молочных продуктах, грибах, чесноке и др. Фрукты, овощи, ягоды и свежеприготовленные из них соки обеспечивают минимум поступления селена за счет незначительной концентрации в них белков. В то же время самые лучшие пищевые источники селена – это рыба, морепродукты и орехи [48]. В рационах питания находящихся под наблюдением школьников Севера рыба, половина из которой была представлена морской рыбой (семга, форель, горбуша), наличествовала в пищевых рационах 2-5 раз за три дня, в то время как на использование в пищу орехов учащиеся северных регионов указывали редко – 0-2 раза за трехдневный период исследования.

Таким образом, в нашем исследовании выявлена недостаточность потребления с пищей кальция, магния, цинка, меди, а в наибольшей степени селена у школьников, проживающих в северных городах Ханты-Мансийск и Салехард.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Решение проблемы оздоровления организма детей северных регионов в сочетании с повышением индекса развития человеческого потенциала должно основываться на программе мероприятий по оптимизации питания и персональном подходе. Приоритеты продовольственного обеспечения населения северных территорий, особенно детского, детерминированные негативными климатическими, геофизическими и техногенными условиями в совокупности с финансовыми реалиями должны учитывать, наряду с макронутриентной рационализацией и витаминно-элементную оптимизацию совместно с внедрением специальных пищевых продуктов с профилактическим спектром действия. Следует доносить до сведения детей и их родителей информацию о принципах здорового питания, факторах риска развития алиментарно-зависимых заболеваний и необходимости дополнительного приема биоэлементов в виде витаминно-минеральных комплексов.