Компонентный состав тела и стресс-индуцированные особенности секреции лептина у девушек с различным индексом массы тела

Введение. Энергетический гомеостаз реализуется через регуляторную ось гипоталамус – гипофиз – жировая ткань, в котором главным медиатором является лептин [22, 23]. К основным его физиологическим эффектам относят регуляцию аппетита и затрат энергии, жирового обмена, термогенеза, процессов роста и развития, модуляцию репродуктивной функции [4, 5, 7, 9, 13]. Уровень содержания этого гормона отражает количество жировой ткани в организме [6, 19–21]. Результаты исследований показывают, что концентрация лептина в сыворотке крови прямо пропорционально коррелирует с размерами адипоцитов: крупные жировые клетки секретируют гораздо большее количество гормона, чем мелкие адипоциты [4, 14]. Гиперлептинемия ассоциируется с атерогенными изменениями профиля липидов, что позволяет считать этот пока- затель значимым проатерогенным маркером [10, 18].

Индекс массы тела (ИМТ) является эпидемиологически значимым индикатором риска заболеваемости и смертности. Однако использование индексов на индивидуальном уровне приводит к ошибкам при оценке степени ожирения из-за варьирования компонентов состава тела в широких пределах. Для этого необходимо проведение комплексного исследования с целью исключения ложной трактовки статуса энергетического гомеостаза [8, 11].

Отдельные параметры состава тела соотносятся с риском развития ряда заболеваний и патологических состояний, обусловленных выходом за границы нормальных значений одного или нескольких компонентов, что позволяет использовать их в качестве диагностических маркеров [2, 11, 16]. Так, жировой компонент ассоциируется с ожирением, истощением, нарушением обмена веществ, сахарным диабетом, синдромом артериальной гипертензии, нарушением работы щитовидной и половых желез, что закономерно приводит к снижению фертильности [1, 3, 9, 15].

Таким образом, особенности секреции лептина и корреляция его с морфологическими параметрами требуют дальнейшего изучения, что поможет расширить представления о механизмах метаболических нарушений.

Материалы и методы исследования. Исследование проводилось на базе лаборатории «Физиология экстремальных состояний» кафедры анатомии и физиологии человека ФГБОУ ВО «Курганский государственный университет».

В исследовании принимали участие 111 девушек-студенток в возрасте 18–22 лет. На основании антропометрии и биоимпедан-сометрии были сформированы три группы девушек, которые имели различное значение ИМТ: первую группу составляли девушки с ИМТ < 18,5 кг/м2 – дефицит массы тела (ДМТ), вторую – с ИМТ от 18,5 до 24,9 кг/м² – нормальная масса тела, в третью были отнесены девушки с ИМТ более 25 кг/м², что соответствует избыточной массе тела.

Для характеристики энергетического гомеостаза в полученной выборке определялась концентрация лептина как в фоновых условиях (период повседневной учебной нагрузки), так и при эмоциональном стрессе (экзаменационная сессия). Модель экзаменационного стресса довольно часто используется для изучения влияния эмоционального напряжения на различные системы организма [12, 17, 22]. Концентрация лептина в сыворотке крови в ходе ИФА на каждом этапе определялась с помощью набора реагентов DRG (США) на анализаторе CHEM-7. Композитный состав тела определялся методом биоимпедансомет-рии на биоимпедансном анализаторе состава тела «АВС-01 МЕДАСС», подключенном к персональному компьютеру с установленным программным обеспечением.

Статистический анализ проводили с помощью компьютерной программы Statistica-6. Полученные результаты представлены в виде M ± m, где М – среднее выборочное значение, m – ошибка средней. Проверка на нормальность распределения произведена с использованием теста Колмогорова – Смирнова. Для сравнения количественных признаков трех независимых групп использовали критерий Краскела – Уоллиса. Для выявления величины и направленности связи между исследуемыми показателями проводился корреляционный анализ по Спирмену. Вероятность ошибки по пороговой величине традиционно устанавливалась на уровне равном 0,05 (вероятность не менее 95 %).

Результаты. В ход исследования состава тела было выявлено, что основные его компоненты – жировая, тощая, активная и скелетно-мышечная массы, а также показатели водного обмена – имеют достоверные различия в подгруппах, дифференцированных по значению ИМТ с увеличением в ряду ДМТ→НМТ→ИзбМТ. При этом жировой компонент в группах лиц с нормальной и избыточной массой тела находится в интервале высоких значений признака, указывающем на повышенный риск развития ожирения и ассоциированных с ним заболеваний.

Показатели, характеризующие водный обмен, а также тощая и активная клеточная масса находятся в интервалах низких значений признака у девушек с нормальной и недостаточной массой тела, что можно объяснить недостаточным поступлением белка с пищей или пониженным статусом питания. Дефицит скелетно-мышечной массы – важнейшего структурного элемента адаптационного резерва организма – наблюдался во всех выделенных группах, что свидетельствует о дисгармоничности физического развития, обусловленной влиянием средовых факторов или генетической предрасположенностью (рис. 1, 2).

Исследование процентной доли жира в общей массе тела девушек в зависимости от ИМТ показало, что количество лиц, имеющих избыточный вес и ожирение, достоверно возрастало в ряду НМТ→ИзбМТ (p < 0,05). Формированию такой тенденции могла способствовать в том числе высокая активность окислительно-восстановительных реакций в мышечной ткани, наибольшее достоверное количество которой наблюдалось в группах с нормальной массой тела и ее дефицитом и обусловило сжигание подкожного жира.

Превышение нормальных значений жирового компонента по данным биоимпедан-сометрии у обследованных девушек (62,5 % случаев) на фоне избыточного питания в сочетании с пониженной физической активностью может привести к повышенному высво-

*

Рис. 1. Показатели компонентного состава тела у студенток с различным значением ИМТ: * p < 0,05, различия достоверны относительно группы ДМТ;

^ p < 0,05, различия достоверны относительно группы НМТ

Fig. 1. Indicators of body component composition in female students with different BMI:

* p < 0.05, differences are significant relative to the BMD group;

^ p < 0.05, differences are significant relative to the NBM group

Рис. 2. Показатели водного обмена у студенток с различным значением ИМТ: * p < 0,05, различия достоверны относительно группы ДМТ;

^ p < 0,05, различия достоверны относительно группы НМТ

Fig. 2. Indicators of water metabolism in female students with different BMI:

* p < 0.05, differences are significant relative to the BMD group;

^ p < 0.05, differences are significant relative to the NBM group

бождению свободных жирных кислот, обладающих липотоксичными эффектами и вызывающих развитие инсулинорезистентности – одного из ключевых факторов развития метаболического синдрома. При этом в группе девушек с избыточной массой тела отсутствовали лица, относящиеся к категориям «истощение», «фитнес-стандарт» и «норма». В группе лиц с дефицитом массы тела 17 % студенток имеют истощение по процентной доле жировой массы.

Особый интерес представляла группа девушек с нормальной массой тела, в которой 64,41 % обследованных имели превышение процентной доли жирового компонента. Таким образом, развитие метаболических нарушений, обусловленных избыточным накоплением жировой ткани, может наступить не только при избыточном весе и ожирении, но и у лиц, имеющих нормальную массу тела, что указывает на необходимость использования показателей компонентного состава тела в качестве маркеров нарушения энергетического гомеостаза.

Для оценки уровня метаболических процессов у обследованных студенток в ходе биоимпедансометрии была определена величина фазового угла. Фазовый угол представляет собой специфичную только для биоим-педансной технологии оценки состава тела величину, связанную со скоростью метаболических процессов в организме [17]. Наибольшее значение данного показателя (7,06 ± 0,11 град.) наблюдалось в группе лиц, имеющих нормальную массу тела, что характеризует адекватный уровень интенсивности обмена веществ и достаточную скорость течения метаболических процессов (p < 0,05) (рис. 3).

При этом в группе девушек с дефицитом массы тела у 3,41 % по величине фазового угла определены признаки повышенного белкового катаболизма – сочетание низких значений фазового угла при нормальном или низком значении процента жировой массы. Во всех группах отмечается наличие лиц, имеющих низкие значения фазового угла и нормальные величины жирового компонента, что свидетельствует о гиподинамии обследованных девушек.

Нами определено, что у 32 % лиц исследуемой нами выборки наблюдается повышенное значение индекса талия/бедра (ИТБ), слу- жащего маркером накопления висцерального жира. Избыток в организме последнего может привести к нарушению регуляции секреции адипокинов, в том числе повышение уровня плазменного лептина, изменению чувствительности тканей к инсулину, что является звеньями патогенеза метаболического синдрома.

В этой связи произведена оценка риска развития метаболического синдрома на основании значений ИТБ и процентной доли жирового компонента. При этом высокому риску соответствовало сочетание повышенного значения ИТБ и доли жирового компонента в градации «ожирение», повышенному риску – соблюдение одного из этих условий, низкому риску – одномоментное несоблюдение обоих условий [17]. Исходя из этого, у половины обследованных студенток с различным статусом энергетического гомеостаза наблюдается риск развития метаболического синдрома (рис. 4).

Стресс-индуцированная динамика выделения лептина представляла интерес с точки зрения его роли в регуляции энергетического гомеостаза. В условиях фоновой нагрузки концентрация лептина в плазме крови положительно коррелировала со значением ИМТ и зависела от количества жирового компонента. Такая зависимость сохранялась и в условиях эмоционального стресса (табл. 1).

Рис. 3. Величина фазового угла у студенток с различным значением ИМТ

Fig. 3. The magnitude of the phase angle in female students with different BMI

Рис. 4. Риск развития метаболического синдрома у девушек с различным статусом энергетического гомеостаза Fig. 4. The risk of metabolic syndrome development in female students with different energy homeostasis

Таблица 1

Table 1

Стресс-индуцированная динамика лептина у девушек с различным значением ИМТ Stress-induced dynamics of leptin in females with different BMI

(М ± m) (n = 111)

Показатель Parameter	Период исследования Stage	ДМТ / BMD (n = 15)	НМТ / NBM (n = 77)	ИзбМТ / OvBM (n = 19)
Лептин, пг/мл	Фон / Normal conditions	4,87 ± 0,29	13,09 ± 0,51*	19,01 ± 1,21*/**
Leptin, pg / ml	Стресс / Stress	8,07 ± 0,94^	11,4 ± 0,48*^	18,93 ± 0,69*/**

Примечание. * p < 0,05, различия достоверны относительно группы с дефицитом массы тела; ** p < 0,05, различия достоверны относительно группы с нормальной массой тела; ^ p < 0,05, различия достоверны относительно фона.

Note . * p < 0.05, differences are significant relative to the BMD group; ** p < 0.05, differences are significant relative to the NBM group; ^ p < 0.05, differences are significant relative to normal conditions.

Эмоциональный стресс вызывает существенные изменения в содержании многих гормонов, особенно гормонов гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси [17, 22]. Их воздействие делает доступными энергетические субстраты (глюкозу и жиры) для клеток организма.

Определено, что в группе девушек с дефицитом массы тела уровень плазменного лептина при стрессе возрастал, а при нормальной массе тела снижался (p < 0,05). Повышение уровня лептина в группе с дефицитом массы тела способно тормозить утилизацию глюкозы клетками, создавая условия для более длительной ее циркуляции в крови и увеличения ее доступности в качестве энергетического субстрата. В группе лиц с избыточной массой тела развитие лептинорезистент-ности, имевшей место в фоновых условиях, сохранялось при действии стресса, что продолжало блокировать энергетический сигнал на уровне ядер гипоталамуса.

Анализ корреляционных связей показывает зависимость выделения лептина в плазме крови от компонентного состава тела как в фоновых условиях, так и в ходе реализации стресс-реакции (p < 0,05). Наиболее тесная прямая связь прослеживается между лептином, показателем жировой массы, водным и основным обменом. Обратные связи определены с содержанием безжировой (тощей) массы (табл. 2).

Полученные нами данные подтверждают тот факт, что жировая ткань, являясь активным эндокринным органом, обладает нейро-гуморальной активностью и участвует в регуляции энергетического обмена, прежде всего за счет секреции лептина. Кроме того, она играет роль своеобразного депо воды в организме: при расщеплении жира выделяется большое количество воды, что объясняет более тесную взаимосвязь концентрации плазменного лептина и показателей водного обмена в условиях эмоционального напряжения.

Таблица 2

Table 2

Корреляционные связи между уровнем лептина и показателями состава тела у девушек в условиях эмоционального стресса

Correlation between the level of leptin and body composition in females under stress conditions (M ± m) (n ± 88)

Показатель / Parameter	Период исследования / Stages of study
	Фон / Normal conditions	Стресс / Stress
Жировая масса, кг / Fat mass, kg	0,5	0,4
Тощая масса, кг / Lean mass, kg	–0,3	–0,4
Активная клеточная масса, кг / Active cell mass, kg	0,2	0,3
Скелетно-мышечная масса, кг / Musculoskeletal mass, kg	0,2	0,2
Общая жидкость, кг / Total body water, kg	0,3	0,4
Внеклеточная жидкость, кг / Extracellular fluid, kg	0,2	0,3
ИТБ / Hip/waist ratio	0,1	0,2
Фазовый угол, град / Phase angle, degrees	0,2	0,2
Основной обмен, ккал/сут / Basic metabolism, kcal / day	0,4	0,4

Заключение. У лиц с нормальной массой тела в условиях эмоционального напряжения гормон жировой ткани лептин имел отрицательную динамику, что является адекватной адаптивной физиологической реакцией на стресс. Девушки с дефицитом массы тела имеют достоверно высокую положительную динамику лептина, а у девушек с избыточной массой отсутствуют значимые сдвиги его концентраций.

Вместе с тем результаты оценки компонентного состава тела отражают негативную ситуацию в отношении риска развития метаболического синдрома, ожирения и ассоциированных с ним хронических заболеваний. Это обстоятельство указывает на необходимость изучения факторов, модулирующих композитный состав, в том числе генетический, уровень физической активности, пищевое поведение, факторы образовательной среды.