Про- и антиоксидантный статус у подростков - тофов и европеоидов

Шенин Владимир Анатольевич, доктор биологических наук, руководитель лаборатории генетикобиохимических проблем онтогенеза

Дутова Светлана Васильевна, младший научный сотрудник лаборатории генетико-биохимических проблем онтогенеза

Гребенкина Людмила Анатольевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории патофизиологии репродукции

Долгих Мария Игоревна, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории патофизиологии репродукции сбалансированное соотношение прооксидантов и антиоксидантов, колебания которого не выходят за рамки свойственного данному организму физиологического коридора. В связи с несовершенством процессов саморегуляции организм подростка более подвержен влиянию неблагоприятных условий, которые могут ухудшить его здоровье.

Тофалары (тофы) – жители Восточных Саян (Иркутская область), таежной местности, целиком расположенной в высокогорном поясе от 2200 до 2600 м над уровнем моря [4]. Состав населения складывался из коренных и пришлых этносов, что определялось исторически сложившимися условиями. Тофы относятся к малочисленным народам России со статусом народов Севера, проживают в небольших поселках, обособленно, и в основном ведут традиционный образ жизни, занимаясь оленеводством, лесными промыслами, рыболовством [7]. Мишелевка – поселок городского типа Усольского района Иркутской области с населением 8 тыс. человек, расположен на равнинной местности. Г. Иркутск – крупный областной центр, постоянно включаемый в Приоритетный список городов с самым высоким уровнем загрязнения атмосферы. Основной вклад в выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников вносят предприятия теплоэнергетики (69,2%). Ведущее место в загрязнении атмосферного воздуха занимают высочайшие концентрации бенз(а)пирена, формальдегида, диоксида и оксида азота [1]. Несомненную важность имеет изучение закономерностей формирования адаптивных реакций в зависимости от этнической принадлежности подростка и конкретных экологических условий региона проживания.

Целью исследования явилось изучение особенностей про- и антиоксидантного статуса у практически здоровых подростков, проживающих в Тофаларии и европеоидов пос. Ми-шелевка и г. Иркутска.

Материалы и методы. В процессе работы обследовано 54 практически здоровых подростка 12-18 лет, проживающие в поселке Алыгджер Нижнеудинского района Иркутской области (этнические тофы) (25 девушек и 29 юношей) и 69 подростков соответствующего возраста (европеоиды), проживающие в сельской местности (пос. Мишелевка Усольского района Иркутской области) (15 девушек и 16 юношей) и в г. Иркутске (18 девушек и 20 юношей). Этнические группы формировались с учетом длительности проживания на территории Тофаларии (как минимум одно поколение) и генеалогического анамнеза (дети, имеющие в двух поколениях родителей одной национальности). В работе соблюдались этические принципы, предъявляемые Хельсинкской Декларацией Всемирной медицинской ассоциации (World Medical Association Declaration of Helsinki (1964, 2000 ред.)).

Материалом исследования служили сыворотка крови и гемолизат. Забор крови проводили из локтевой вены в соответствии с общепринятыми требованиями. Интенсивность процессов перекисное окисление липидов-антиоксидантная защита (ПОЛ-АОЗ) оценивали по содержанию продуктов – диеновых конъюгат (ДК), кетодиенов и сопряженных триенов (КД-СТ) [12]. Содержание ТБК-активных продуктов ПОЛ определяли флуо-риметрическим методом [3]. Об активности системы антиоксидантной защиты судили по общей антиокислительной активности (АОА) [5], а также по содержанию ее компонентов ( α -токоферола, ретинола [14], активности супер-оксиддисмутазы (СОД) [15]. Измерения проводили на спектрофотофлуориметре SHIMADZU RF-5000. Обработку данных проводили с помощью параметрического критерия Стьюдента.

Результаты и обсуждение. Известно, что особенности течения метаболических процессов являются главным компонентом адаптационно-компенсаторных реакций в организме при воздействии на него природно-климатических условий среды проживания [10, 11, 13]. Важным является тот факт, что детский организм более чувствителен к влиянию вредных факторов внешней среды, что обусловлено интенсивным ростом, высоким уровнем биосинтетической деятельности, физиологической незрелостью ряда регуляторных систем. Результаты исследования процессов ПОЛ-АОЗ у подрост-ков-тофов и европеоидов, проживающих в различных экологических условиях показаны в табл.1, 2. При сравнении показателей сыворотки крови девочек-тофов и их сверстниц-европеоидов, проживающих в пос.Мишелевка было выявлено, что у тофов происходит снижение промежуточных продуктов ПОЛ - КД-СТ в 1,42 раза (p=0,0045), что, вероятно, обусловлено увеличением активности ферментативного звена системы АОЗ в виде роста СОД на 37% (p=0,0000) в данной группе (табл. 1). Сравнение компонентов системы ПОЛ-АОЗ девушек-тофов и девушек-европеоидов, проживающих в г. Иркутске, показало активацию процессов липопероксидации в группе тофов на этапе первичных продуктов в виде повышения концентрации ДК в 1,37 раз (p=0,0082). При этом в данной группе имело место статистически значимое увеличение активности СОД на 19% (p=0,000), а также значений низкомолекулярного антиоксиданта – α-токоферола на 30% (p=0,0445) по отношению к девушкам-иркутянкам. Уровень ТБК-активных продуктов в исследуемых группах не имел статистически значимых отличий.

Тофы проживают в высокогорной местности, что, безусловно, оказывает влияние метаболические процессы. Деструктивное влияние факторов внешней среды реализуется через интенсификацию свободно-радикальных реакций, которые приводят к деградации молекул и тканей. В связи с этим при воздействии вредных факторов увеличивается активность антиоксидантной системы. Обнаруженная нами высокая активность СОД и увеличение α-токоферола у тофов свидетельствовали о надежном функционировании механизмов АОЗ. СОД играет одну из ключевых ролей на первой линии АОЗ организма благодаря способности регулировать уровень супероксида, который является одним из основных прооксидантов в клетке. α-токоферол является липофильной молекулой, способной инактивировать свободные радикалы непосредственно в гидрофобном слое мембран и таким образом предотвращать развитие цепи перекисного окисления.

Между 2 группами девушек-европеоидов также были выявлены статистически значимые различия, которые заключались в увеличении средних значений ДК в 1,56 раз (p=0,0002) и КД-СТ в 1,38 раз (p=0,0080) у девушек пос. Мишелевка (табл. 1). Кроме того, в данной группе снижены значения основного фермента системы АОЗ – СОД на 19% (p=0,0001) и неферментативного показателя – α-токоферола – на 30% в сравнении с европеоидами г. Иркутска

(p=0,0191). Ряд работ, посвященных изучению различных аспектов здоровья сельских жителей, подтверждают влияние многих факторов -экологических, социально-экономических, демографических, территориальных, культурных, характерных для современного сельского социума, на их жизнедеятельность [6]. Метаболические изменения у представительниц пос. Мишелевка в большей степени обусловлены влиянием социальных факторов (повышенный уровень безработицы, алкоголизм родителей, социальное неблагополучие). Чрезмерная активация эмоциональных структур мозга (вследствие социального стресса) через функционирование единой иммунонейро- эндокринной системы организма может привести к нарушению различных биохимических (эффекторных) механизмов, важнейшими звеньями которых является система ПОЛ-АОЗ [6]. Изменения в системе ПОЛ-АОЗ в группе девушек г. Иркутска характеризовались более низкой интенсивностью по сравнению с тофа-ми и европеоидами пос. Мишелевка. Снижение активности ферментов антиоксидантной защиты также может являться неблагоприятным фактором для организма, так как дальнейший окислительный стресс, что характерно для индустриального города, может привести к резкой индукции активных форм кислорода, не компенсированной антиоксидантами.

Таблица 1. Показатели системы ПОЛ-АОЗ у девушек различных этнических групп, M±m.

Примечание: * - статистически значимые различия с тофами; ** - статистически значимые различия с ев ропеоидами пос. Мишелевка

Результаты оценки про- и антиоксидантного статуса в группах юношей исследуемых групп в целом обнаруживали сходные изменения (табл. 2). Так, в группе юношей-тофов отмечалось снижение концентрации КД-СТ в 1,58 раз (p=0,0000) по отношению к юношам-европеоидам пос. Мишелевка. В системе АОЗ у представителей Тофаларии было зарегистрировано увеличение общей АОА крови на 33% (p=0,0083) и супероксиддисмутазной активности на 14% (p=0,0000). Различия между юно-шами-тофами и европеоидами г. Иркутска касались повышения у тофов промежуточных продуктов ПОЛ - КД-СТ в 1,43 раза (p=0,0109). В системе АОЗ средние значения а-токоферола у юношей-тофов превышали на 36% (p=0,0483) аналогичный показатель европеоидов г. Иркутска. Концентрации ДК и ТБК-активных продуктов в исследуемых группах оставались на неизменном уровне. Сложнейшие процессы развития подростков Тофаларии осуществляются на фоне действия неблагоприятных экологических факторов, которые обуславливают специфическую перестройку обменных процессов в организме. Увеличение активности ферментов антиоксидантной защиты всегда связано с ростом концентрации субстратов для этих ферментов, а именно с повышением уровня активных форм кислорода. Именно они являются сигналом к увеличению синтеза новых молекул антиоксидантов [9]. Возрастание общей АОА с одновременным повышением а-токоферола в группе юношей-тофов можно рассматривать как компенсаторную реакцию организма в ответ на повышенный уровень продуктов липопероксидации.

Различия между европеоидами, проживающими в различных экологических районах (пос. Мишелевка и г. Иркутск) касались ряда показателей системы ПОЛ-АОЗ. Так, в группе европеоидов г. Иркутска уровень промежуточных продуктов ПОЛ - КД-СТ снижался в 2,26 раз (p=0,0000), а-токоферола - на 24% (p=0,0457), при этом средние значения общей АОА и ретинола увеличивались на 24% (p=0,0472) и 33% (p=0,0450) соответственно. Несомненно, данные изменения у подростков - представителей пос. Мишелевка связаны с очевидным воздействием социальных факторов в данном регионе проживания.

Проведенные исследования выявили, что у подростков-представителей коренных народов

Тофаларии имеет место большая выраженность адаптивных механизмов, позволяющих приспосабливать клеточный метаболизм к экстремальным условиям региона. В тоже время обращает на себя внимание изменение метаболических реакций у подростков пос. Мишелев-ка, что, несомненно, необходимо корректировать.

Комплексное исследование состояния про- и антиоксидантного статуса у практически здоровых подростков расширяет представления об адаптации организма к внешним условиям среды обитания и может стать основой для эффективного мониторинга здоровья человека.

Таблица 2. Показатели системы ПОЛ-АОЗ у юношей различных этнических групп, M±m

Примечание: - статистически значимые различия по сравнению с тофами; - статистически значимые различия по сравнению с европеоидами пос. Мишелевка

Выводы:

• 1.    Полученные данные свидетельствуют о специфичности изменений показателей про- и антиоксидантного статуса не только в ответ на длительность влияния климатических факторов, но и принадлежность к различным этническим группам.

• 2.    У подростков-тофов по сравнению с европеоидами пос. Мишелевка на фоне активации ферментативного звена системы АОЗ отмечается снижение уровня промежуточных продуктов ПОЛ, при этом у юношей было выявлено увеличение значений общей АОА крови.

• 3.    В группе подростков-тофов по сравнению с европеоидами г. Иркутска возрастание первичных продуктов липопероксидации сопровождается увеличением супероксиддисмутазной активности и уровня α-токоферола.

• 4.    У подростков пос. Мишелевка выявлена гиперактивация процессов липопероксидации на фоне недостаточности системы АОЗ.