Обеспеченность витаминами А, Е и взаимосвязи их уровней с насыщенными жирными кислотами у девочек-подростков приарктического и арктического регионов

Витамины А и Е относятся к классу жирорастворимых витаминов. Биологические функции этих витаминов в организме достаточно разнообразны. Витамин А принимает участие в образовании белка в тканях, обмене аминокислот, углеводов, гликопротеидов и гликозаминогликанов – соединений, необходимых для построения различных эпителиальных тканей [1]. Производные ретинола – рети-наль и ретиноевая кислота – составляют фотохимическую основу акта зрения, участвуют в регуляции роста и дифференцировке клеток [2]. Витамин Е стимулирует деятельность мышц, способствуя накоплению в них гликогена и нормализуя обменные процессы, повышает устойчивость эритроцитов к гемолизу, замедляет старение тканей организма, оказывает радиопротекторное и гепатопро-текторное действие [1,3]. Он играет активную роль в обмене селена, который является интегральной частью глутатион-пероксидазы, защищающей мембраны от действия пероксидных радикалов [1,4]. Токоферол и ретинол выступают также иммуностимуляторами, активирующими как гуморальный, так и клеточный иммунитет, и повышающими резистентность организма к инфекции, потенциаторами противоопухолевого ответа [1,5].

Помимо этого, витамины А и Е – природные антиоксиданты, неферментативные компоненты ан-тиокислительной системы организма [6]. Они препятствуют чрезмерной активации процессов свободно-радикального окисления (СРО) и накоплению в организме активных форм кислорода, которые оказывают повреждающее воздействие на молекулы липидной, белковой природы и нуклеотиды, обусловливая тем самым развитие патологии [6,7].

Чаще всего витамины А и Е рассматриваются в ассоциации с ненасыщенными жирными кисло- тами, поскольку молекулы этих кислот служат субстратами для СРО. Однако есть данные о том, что производные витамина А повышают способность скелетных мышц, гепатоцитов к окислению жирных кислот (ЖК) [8–10]. Кроме того, в жировой ткани, которая регулирует энергетический гомеостаз и является местом хранения и синтеза производных витамина А, последние усиливают липолиз и истощение липидных запасов в адипоцитах, снижая жировую массу [11,12]. Витамин Е обладает мембранными функциями, которые выражены, помимо прочего, взаимодействием со свободными ЖК и лизофосфолипидами – продуктами гидролиза липидов, которые способны модифицировать структуру мембран [3].

Обеспеченность некоторыми витаминами у детей и подростков РФ не превышает 20–40%. Результаты популяционных исследований свидетельствуют о нарастающих дефицитах витаминов, в том числе и жирорастворимых [13]. Недостаточность микронутриентов приобретает особое значение у детей и подростков вследствие напряженного уровня метаболизма, обеспечивающего рост и развитие и поддерживающего жизнедеятельность организма. В связи с вышеизложенным целью работы стала сравнительная характеристика обеспеченности витаминами А и Е и взаимосвязей их уровней с насыщенными жирными кислотами (НЖК) у девочек-подростков приарктического и арктического регионов.

Материал и методы исследования

Обследованы девочки-подростки в возрасте от 12 до 15 лет, проживающие в приарктическом (ПР) (Приморский и Коношский районы Архангельской области, 131 чел., средний возраст 13,74±0,08 лет) и арктическом регионах (АР) (Чукотский и Ненецкий автономные округа, Северо-Эвенкийский район Магаданской области, Мезенский район Архангельской области, 145 чел., средний возраст 13,86±0,06 лет). АР отличается более суровыми и менее комфортными условиями проживания. Все подростки относились к I–II группе здоровья, на момент обследования они не имели острых заболеваний и хронической соматической патологии. Среди обследованных в АР, кроме европеоидного населения, были представители коренных северных народностей – чукчи, эвены, ненцы, коряки, эскимосы и др., они составили 51% от общего числа девочек-подростков АР.

Забор крови производился из локтевой вены в вакутайнеры «Bekton Dickinson BP» утром натощак с информированного согласия родителей подростков. Аналитическое определение концентрации биохимических параметров в сыворотке крови выполнялось в лаборатории биологической и неорганической химии ИФПА ФГБУН ФИЦКИА РАН г. Архангельска. Определение содержания жирорастворимых витаминов А и Е проводилось флюоримет-рическим методом на спектрофлюориметре «Флюо-рат-02-АБЛФ» фирмы «Люмекс». Методом газожидкостной хроматографии с предварительной экстракцией липидов из сыворотки крови и последующим получением метиловых эфиров ЖК определя- ли содержание среднецепочечных (СЦ) ундекановой (С11:0), лауриновой (С12:0), тридекановой (С13:0), миристиновой (С14:0), пентадекановой (С15:0), длинноцепочечных (ДЦ) пальмитиновой (С16:0), маргариновой (С17:0), стеариновой (С18:0), арахиновой (С20:0), генэйкозановой (С21:0), бегеновой (С22:0), трикозановой (С23:0), лигноцерино-вой (С24:0) насыщенных ЖК, а также рассчитывали показатели сумм содержания индивидуальных НЖК: СЦ ЖК – ∑СЦ и ДЦ ЖК – ∑ДЦ. Анализ метиловых производных ЖК проводили на газовом хроматографе «ГАЛС-311» (Люмекс) с пламенно-ионизационным детектором (ПИД) на капиллярных колонках BPX-90 SGE (60м∗0.25мм∗0.25мкм). Идентификацию ЖК осуществляли с использованием стандарта «Supelco 37 FAME C4-C24» (USA).

Статистическую обработку данных, определение границ нормального распределения показателей проводили с использованием программ SPSS 13.0 и Statistica 5.0. Критический уровень значимости (p) при проверке статистических гипотез принимался за 0.05. Выполнен дескриптивный анализ (расчет среднего арифметического значения, его стандартной ошибки, медианы, диапазона значений между 25-м и 75-м перцентилями). В большинстве выборок было выявлено неправильное распределение, поэтому использовались непараметрические методы анализа: для сравнения медиан в группах – U-критерий Манна-Уитни, при проведении корреляционного анализа параметров – критерий Спирмена. При оценке значимости различия частот применяли z-критерий для пропорций.

Результаты

При сравнении показателей витаминной обеспеченности установлено, что у девочек ПР содержание витамина А ниже относительно обследованных АР, р<0,001 (рис.1). В соответствии с этим у девочек в ПР выше частота регистрации аномально низких значений относительно физиологического

Рис. 1. Содержание витаминов А и Е в сыворотке крови у девочек-подростков приарктического (ПР) и арктического (АР) регионов.

Fig. 1. The content of vitamins A and E in blood serum in adolescent girls living in the Subarctic (ПР) and Arctic (АР) regions.

норматива – 87,9% в ПР против 61,9% в АР (р<0,001). Частоты регистрации аномально низких значений в содержании витамина Е были достаточно велики и составили 43,4 и 49,2% соответственно в ПР и АР (р=0,387). Значимых различий в зависимости от региона обследования для частот регистрации и концентраций токоферола не установлено (рис.1), но несколько чаще низкие значения отмечались у обследованных в АР.

Для НЖК установлена разнонаправленная динамика изменений в зависимости от территории обследования. Уровни СЦ НЖК С11:0, С13:0, С15:0 выше у девочек АР, и это различие статистически значимо (р=0,004, р=0,003, р<0,001 соответственно) (рис.2А). Содержание еще двух СЦ ЖК – С12:0 и С14:0 у девочек АР ниже, но эти отличия статистически не значимы (р=0,062, р=0,285 соответственно). В результате подобных противонаправленных колебаний концентраций СЦ НЖК показатель суммы ∑СЦ мало различался у обследованных ПР и АР (р=0,683) (рис.2А).

р<0,001), С23:0 (r= –0,36; р=0,002), С24:0 (r= –0,38; р=0,001).

Среди девочек АР связи с содержанием витамина А установлены практически для всех рассмотренных НЖК, исключением стала С22:0, и больше связей средней силы, т.е. с более высокой величиной коэффициента корреляции – с С11:0 (r= –0,49; р<0,001), С12:0 (r= –0,34; р<0,001), С13:0 (r= –0,38; р<0,001), С14:0 (r= –0,22; р=0,020), С15:0 (r= –0,34; р<0,001), С16:0 (r= –0,29; р=0,002), С17:0 (r= –0,34; р<0,001), С18:0 (r= –0,29; р=0,002), С20:0 (r= –0,25; р=0,007), С21:0 (r= –0,51; р<0,001), С23:0 (r= –0,57; р<0,001), С24:0 (r= –0,50; р<0,001). Необходимо отметить, что в обоих регионах обследования самые сильные связи выявлены для ДЦ НЖК с числом атомов углерода в углеводородной цепи более 20.

У обследованных ПР зарегистрированы также отрицательные корреляционные связи НЖК с витамином Е: для С11:0 (r= –0,49; р=0,001), С15:0 (r= –0,35; р=0,001), С17:0 (r= –0,27; р=0,014), С20:0

Рис. 2. Содержание насыщенных жирных кислот (А – минорных жирных кислот и показатель суммарного содержания среднецепочечных жирных кислот ∑ СЦ, Б – пальмитиновой, стеариновой кислот и показатель суммарного содержания длинноцепочечных жирных кислот ∑ ДЦ) в сыворотке крови у девочек-подростков приарктического (ПР) и арктического (АР) регионов. В поле рисунка числовыми значениями показана статистическая значимость различий.

Fig. 2. The content of saturated fatty acids (A – minor fatty acids and the total content of medium-chain fatty acids ∑ СЦ, B – palmitic, stearic acids and the total content of long-chain fatty acids ∑ ДЦ) in adolescent girls living in the Subarctic (ПР) and Arctic (АР) regions. In the figure the numerical values show the statistical significance of the differences.

Показатель суммарного содержания ДЦ НЖК ∑ДЦ у девочек АР значимо более высокий по сравнению с обследованными в ПР (р<0,001) за счет высокого уровня таких ДЦ ЖК, как С16:0, С17:0, С18:0, С20:0, С21:0 (р=0,007), С22:0 (р≤0,001), для С23:0 и С24:0 статистически значимых различий не установлено (р=0,385, р=0,338 соответственно) (рис.2А и Б).

В результате использования корреляционного анализа выявлено взаимодействие между жирорастворимыми витаминами и НЖК у девочек как ПР, так и АР, однако с определенными отличиями. У подростков ПР установлены значимые слабые и средней силы отрицательные связи уровня ретинола с НЖК: с С12:0 (r= –0,23; р=0,041), С14:0 (r= –0,29; р=0,008), С15:0 (r= –0,26; р=0,019), С16:0 (r= –0,24; р=0,032), С17:0 (r= –0,24; р=0,030), С18:0 (r= –0,23; р=0,035), С20:0 (r= –0,43; р<0,001), С22:0 (r= –0,45;

(r= –0,44; р<0,001), С22:0 (r= –0,31; р=0,006), С23:0 (r= –0,41; р<0,001), С24:0 (r= –0,31; р=0,007), а у девочек АР значимых связей витамина с НЖК не установлено. Интересно также, что в АР не выявлено значимой связи между концентрациями витаминов, а среди подростков ПР они были взаимосвязаны друг с другом – r= 0,55; р<0,001.

Обсуждение

При проживании человека в северных регионах потребность в жирорастворимых витаминах, естественных антиоксидантах возрастает [7,14]. В условиях Севера часто встречаются гиповитаминозы ретинола и токоферола как среди взрослого, так и детского населения [4,15–18]. При этом выявляются отличия в обеспеченности витаминами у коренного и пришлого населения – у аборигенов чаще регистрируются более высокие уровни токофе- рола, а содержание ретинола может быть как выше, так и ниже [4, 19–21].

Нами исследованием вне зависимости от региона проживания установлена сниженная обеспеченность витаминами А и Е у девочек-подростков. Эти гиповитаминозы могли стать следствием недостаточного поступления витаминов с пищей. Известно, что в рационах питания жителей Севера как коренного, так и пришлого населения, отмечается низкое содержание орехов, недостаточное наличие растительных масел, цельного зерна, которые являются главными поставщиками токоферолов, овощей и фруктов, имеющих достаточно высокое содержание β-каротина и витамина Е [1,14,22–24]. Для традиционного рациона жителей Севера, прежде всего коренных народностей, свойственна бел-ково-липидная направленность питания из-за высокого потребления мяса и рыбы, которые содержат значительные количества витаминов А и Е [23,25]. Однако в последние десятилетия происходит изменение традиционного уклада жизни с утратой пищевых навыков. Вследствие чего структура питания, хотя и сохраняет белково-липидную направленность, все же отмечается тенденция к увеличению доли углеводов в рационе [14, 24–27]. Тем не менее, различие в обеспеченности витамином А среди девочек ПР и АР можно объяснить тем, что в АР более высоко употребление рыбы и рыбопродуктов, рыбьего жира.

В суровых климатических условиях Севера проживание человека приводит к перестройкам метаболизма белков, углеводов, липидов, к усилению перекисного окисления последних, это ведет за собой повышение потребности в жирорастворимых витаминах-антиоксидантах [7, 16, 28, 29]. Кроме того, дефициты ретинола и токоферола могут также обусловливаться недостаточностью таких минералов, как селен, марганец, цинк, магний, витамина С, что среди детского населения характерна для многих северных регионов на территории России, за исключением марганца – в биологических субстратах чаще регистрируется избыток этого микроэлемента [1, 4, 30–34].

Обмен жирорастворимых витаминов в организме тесно взаимосвязан с обменом жиров. Поскольку эти витамины являются антиоксидантами, обычно их соотносят с метаболизмом полиеновых ЖК, имеющих двойные связи. В данном исследовании изучалось взаимодействие витаминов с НЖК, которые двойных связей не имеют. При проведении корреляционного анализа отмечены отрицательные взаимосвязи ретинола с НЖК в обоих регионах обследования, витамина Е с ЖК – у девочек только ПР. На фоне сниженной обеспеченности ретинолом может уменьшаться влияние витамина на окисление ЖК, что могло приводить к регистрации обратных связей между уровнями ретинола и НЖК. При этом у подростков АР, для которых установлено более высокое содержание витамина А и ДЦ НЖК в крови, выше коэффициенты корреляции, что говорило о более тесном межсистемном взаимодействии исследуемых параметров. Экспериментальные работы показывают, что при воздействии произ- водных витамина А (транс-ретиноевая кислота) в клетках скелетных мышц, печени происходит усиление β-окисления жирных кислот [8–10]. Mercader J. с соавторами показали, что транс-ретиноевая кислота повышает окислительный метаболизм и термогенез в жировой ткани, и при этом не происходит увеличения количества циркулирующих неэстери-фицированных жирных кислот, что может говорить о том, что жирные кислоты, мобилизованные из жировых запасов, подвергаются окислению либо внутри адипоцитов, либо в других тканях [8, 35]. Подобные результаты получены Berry D.C. и Noy N. [11]. Однако нужно отметить, есть данные, свидетельствующие, что дефицит витамина А вызывает частичный гиполипидимический эффект – уменьшение содержания триглицеридов, фосфолипидов в печени, которое может объясняться сниженной активностью синтеза жирных кислот [10,36].

Для витамина Е не обнаружено различий в зависимости от региона обследования, но среди девочек ПР установлены значимые корреляционные связи токоферола с НЖК, а в АР – нет, при этом также не отмечено связи между витаминами, как и у подростков ПР, где выявлена прямая корреляция. Возможно, взаимодействие витамина Е и НЖК у девочек ПР опосредовано ассоциацией ретинола и токоферола. Известно, что степень усвоения β-каротина, депонирования витамина А в печени напрямую зависит от уровня витамина Е, он участвует в превращении β-каротина в витамин А, а каротин, в свою очередь, способен восстанавливать окисленную форму витамина Е [6,22]. Являясь структурными компонентами биомембран, ретинолы и токоферолы функционально дополняют друг друга и находятся в тесной взаимосвязи. Причем она настолько сильна, что витамин А в отсутствии токоферола окисляется и быстро разрушается [20].

Заключение

Таким образом, в зависимости от территории обследования (приарктический и арктический регионы) у девочек-подростков выявлены определенные особенности обеспеченности жирорастворимыми витаминами и жирнокислотного состава насыщенного ряда. Они выражаются в более высоком содержании в сыворотке крови витамина А, длинноцепочечных и некоторых среднецепочечных ЖК среди обследованных девочек в арктическом регионе на фоне общей сниженной обеспеченности ретинолом и токоферолом, что может оказывать влияние на характер и силу межсистемных взаимодействий этих показателей.