Риск развития алиментарно-обусловленных патологических состояний: Оценка, прогноз, управление

Проблема распространенности алиментарно-обусловленных патологических состояний, представленных в разных формах (задержкой роста, дефицитом витаминов и микроэлементов, снижением или избытком массы тела, ожирением и др.), затрагивает большинство развитых стран. Ожирение при этом рассматривается как глобальная эпидемия, представляющая социальную угрозу для здоровья и жизни популяции.

По данным Всемирной организации здравоохранения, избыточную массу тела имеют 2,5 млрд человек в возрасте 18 лет и старше (43 %), из них 890 млн (16 %) человек страдают ожирением. Среди детей младше 5 лет избыточную массу тела имели более 37 млн, от 5 до 19 лет – 390 млн (20 %), из них ожирение – у 160 млн человек (8 %) [1]. По данным официального статистического ведомства наиболее чувствительной группой к возникновению избыточной массы тела в Российской Федерации являются дети 15–17 лет (3683 сл./100 тыс. соответствующего населения). Доля взрослых от 19 лет с предожире-нием и ожирением составила 62,5 % [2]. К 2035 г. прогнозируется рост распространенности ожирения в мире до уровня 35 % от всей популяции, что экстраполируется и на российские показатели [3].

Кирьянов Дмитрий Александрович – кандидат технических наук, заведующий отделом математического моделирования систем и процессов (e-mail: ; тел.: 8 (342) 237-18-04; ORCID: .

Землянова Марина Александровна – доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник– заведующий отделом биохимических и цитогенетических методов диагностики (е-mail: ; тел.: 8 (342) 236-39-30; ORCID: .

Хисматуллин Дмитрий Расулевич – младший научный сотрудник отдела математического моделирования систем и процессов (е-mail: ; тел.: 8 (342) 237-18-04; ORCID: .

К внешнесредовым факторам, вероятно приводящим к накоплению избыточной жировой ткани, относят алиментарные факторы, ассоциированные с избыточной калорийностью (в 2018 г. у 11 % лиц в возрасте 14 лет и старше – до 2250 ккал, у мужчин – до 3031 ккал) и отдельные макронутриенты (жиры: 35,5–41,3 %, углеводы: 44,7–51,6 %), дефицитные по наполнению микронутриентами и минорными биологически активными компонентами; не соответствующие требованиям качества и безопасности по содержанию химических и микробиологических контами-нантов; отклонения в режиме питания на фоне низкого уровня энергозатрат [4]. Несмотря на тенденцию снижения, по данным Федерального информационного фонда, в 2023 г. выявлены нестандартные пробы пищевых продуктов, доля которых по содержанию химических веществ составила 0,12 % (за счет железа – 0,95 %, хрома – 0,11 %, кадмия – 0,04 %), других неза-явленных компонентов, в том числе пестицидов, нит-розаминов, – 0,3 %, микробиологических и паразитологических контаминантов – 3,25 %. Среди групп пищевых продуктов загрязненность выявлена в рыбе, яйцах, птице, грибах и продукции из них [5].

Алиментарный фактор формирует риски для здоровья, связанные с развитием сопутствующих неинфекционных заболеваний (НИЗ), реализация которых обусловливает снижение качества и потерю лет ожидаемой продолжительности жизни (ОПЖ). Согласно оценкам, в 2019 г. превышение оптимальных значений индекса массы тела стало причиной у взрослого населения 5 млн случаев преждевременной смерти в мире от таких НИЗ, как инфаркт миокарда, инсульт, артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца, атеросклероз, диабет, рак, неврологические расстройства и др.1. Избыточная масса тела в детском и подростковом возрасте сопровождается повышением риска и более ранним развитием сахарного диабета 2-го типа и гипертонической болезни с расширением спектра заболеваний в старшем возрасте. В отсутствии мер по решению проблемы в России, согласно прогнозным оценкам, к 2035 г. экономические последствия составят 3 % от ВВП [6].

В связи с этим на мировом и национальном уровне научное обоснование модернизации системы государственного регулирования в сфере снижения рисков и причинения вреда здоровью, ассоциированного с нерациональным потреблением пищевых веществ, становится критически важным. Необходимость уточнения пищевого статуса при небезопасном и несбалансированном рационе определяется актуальностью задачи обоснования оптимальных параметров сбалансированного питания как с точки зрения задач государственного регулирования в области здоровьесбережения, так и в контексте улучшения показателей индивидуального здоровья. Эффектив- ность мер, направленных на оптимизацию питания, для поддержания нутриционного статуса путем снижения риска здоровью может быть повышена с использованием современных методов, средств искусственного интеллекта и информационных технологий

Цель исследования – совершенствование методических подходов к анализу риска алиментарно-обусловленных нарушений здоровья и потерь лет ожидаемой продолжительности жизни.

Материалы и методы. Исследование закономерностей формирования риска развития заболеваний, обусловленных алиментарным фактором, осуществлялось поэтапно в двух пространственно-временных масштабах: популяционном и индивидуальном. На популяционном уровне использовали данные региональной госстатотчетности за период 2012–2023 гг. в разрезе 85 субъектов РФ с годовым периодом осреднения.

Для региона, выступавшего в качестве единого объекта наблюдений, проведена оценка безопасности по 212 показателям, потребления пищевых продуктов – по 20 показателям, 108 показателям здоровья населения, включая заболеваемость, смертность и ожидаемую продолжительность жизни (ОПЖ) с учетом половозрастного состава.

На основе количественной оценки риска развития дополнительных случаев алиментарно-зависимых заболеваний выполнен расчет вероятного изменения показателя ОПЖ [7].

Для этого в рамках исследования осуществлен пространственно-динамический анализ с целью установления причинно-следственных связей между потреблением основных пищевых продуктов (учитывая уровни их контаминации и содержание биологически значимых веществ) и показателями первичной заболеваемости и смертности в популяции. Построение моделей зависимости реализовано с использованием метода множественной регрессии в соответствии с критериями статистической значимости и биологической правдоподобности [8].

Качественные показатели моделей оценивали по F -критерию Фишера, коэффициенту детерминации ( R² ) и t -критерию Стьюдента ( р ≤ 0,05). Анализ статистических данных проведен с помощью программного комплекса Statistika 6.0 и авторского программного обеспечения.

Персональный уровень расчета данных представлен на примере выборочных медико-социологических исследований рационов обучающихся общеобразовательных учреждений (300 тысяч респондентов в возрасте 7–14 лет из 85 регионов), проведенных в ходе реализации национального проекта «Демография» в период 2019–2023 гг. Индивидуальный и групповой уровень риска развития заболеваний, связанных с алиментарно-зависимыми факторами при различном их сочетании, спрогнозирован на основе системы при- чинно-следственных связей [9]. В качестве исследуемых факторов выступали параметры школьного питания, пищевых предпочтений, пищевого поведения, социально-экономического статуса семьи, генетической предрасположенности и др.

Моделирование выполнено с применением частного метода машинного обучения – искусственных нейронных сетей (ИНС). Дополнительная вероятность накопления риска алиментарно-обусловленных нарушений в течение жизни легла в основу формирования эволюционных моделей, позволивших провести расчет изменения ОПЖ2.

Результаты и их обсуждение. Согласно пространственно-динамическому анализу первичной заболеваемости по классу болезней эндокринной системы, расстройств питания и нарушения обмена веществ в масштабе субъектов РФ за период 2012–2023 гг. наблюдается тенденция к динамическому росту случаев заболеваний (прирост 32,02 %). Несмотря на достаточно резкое снижение показателей, наблюдаемое в 2020 г., связанное вероятно с отсутствием регистрации из-за пандемии COVID-19, к 2023 г. заболеваемость ожирением составила: у детей – 435 сл./100 тыс. (в 2012 г. – 366,3 сл./100 тыс.), у взрослых – 242,8 сл./100 тыс. (в 2012 г. – 122,5 сл./100 тыс.) соответствующего населения.

Анализ полученных данных показал, что в 2023 г. в целом по Российской Федерации число дополнительных случаев заболеваний, предположительно вызванных воздействием химического и микробиологического загрязнения основных групп продуктов питания, составило 958,4 случая на 100 тысяч всего населения, или 1,08 % от общей первичной заболеваемости. Начиная с 2013 г. количество данных заболеваний уменьшилось на 37,9 % с периодическими колебаниями показателя. Дополнительные случаи отдельных инфекционных и паразитарных заболеваний, вызванные нарушениями обязательных требований к безопасности пищевой продукции на потребительском рынке, формируются на уровне 264,44 доп. сл./100 тыс. всего населения. Случаи дополнительных заболеваний органов пищеварения, болезней системы кровообращения и болезней эндокринной системы, ассоциированных с воздействующим фактором, составили 9,41 сл./100 тыс., 219,55 сл./ 100 тыс., 31,96 сл./100 тыс. соответственно.

Прогнозирование распространения дополнительных случаев заболеваний, связанных с загрязнением основных продуктов питания химическими токсикантами, выявленными в результате контрольно-надзорных мероприятий, показало, что в среднем по Российской Федерации потери в продолжительности жизни составляют 1,08 года (рис. 1).

Результаты оценки рационов по содержанию белков, жиров и углеводов подтвердили их регио-

Рис. 1. Прогнозируемые потери лет ОПЖ за счет употребления небезопасной пищевой продукции нальную дифференциацию. Например, расчет суточного потребления жиров выявил, что в среднем за анализируемый период показатель устойчиво возрос (всего на 4,7 %), но не превысил пределы физиологической нормы. Однако порядка 30 регионов имеют сверхнормативное потребление продуктов, богатых растительными и животными жирами. Наибольшие значения зарегистрированы в СевероВосточных, Центральных, Юго-Западных и Западных областях страны. Наблюдается тенденция к снижению потребления углеводов с пищевыми продуктами, за исключением 10 отдельных регионов.

В 2023 г. – относительно показателей 2014 г. – наблюдается снижение количества дополнительных случаев заболеваний обусловленных, вероятно, национальной структурой продуктового набора. Значение показателя дополнительной заболеваемости упало на 21,7 % и составило 2277,2 случая на 100 тысяч всего населения (или 2,7 % от всей первичной заболеваемости). Заболевания органов пищеварения, кожи, костно-мышечной и мочеполовой систем отнесены к приоритетным. Формирование ассоциированной заболеваемости эндокринной системы, несмотря на ее небольшую долю в структуре (в 2023 г. 176,5 сл./100 тыс. всего населения), имеет существенное значение. Установлено превышение рекомендуемых уровней потребления сахара, кондитерских изделий, хлеба и хлебных продуктов.

На рис. 2 представлено значение потерь ОПЖ при отклонении рационов от принципов сбалансированности, составляющих в среднем 2 года. На индивидуальном уровне оценок из 14 видов исследуемых заболеваний получено 12 нейросетевых моделей развития нозологических форм. Наибольшие качественные показатели продемонстрировала модель для ожирения с точностью объективного прогноза 95 %.

Рис. 2. Динамика прогнозируемых потерь лет ОПЖ, вероятностно обусловленных нерациональным питанием населения РФ

Результаты прогнозирования ожирения у школьников показали, что ежедневное потребление картофеля, майонеза, яиц может увеличить вероятность развития заболевания на 3,5–4,0 % (табл. 1).

Эволюционное моделирование накопления риска здоровью при реализации различных сценариев питания показало, что «наихудшие» значения факторов для среднестатистического школьника приводят к снижению ОПЖ на 4,7 года (табл. 2).

Максимальное снижение ожидаемой продолжительности жизни формируется за счет заболеваний сердечно-сосудистой системы (0,9 года при среднем сценарии и 1,23 года при наихудшем), возникновения дефицита массы (0,51 и 1,0 года соответственно), болезней щитовидной железы (0,32 и 0,62 года).

Наиболее значимым фактором, ассоциированным с употреблением высококалорийных продуктов питания, является покупка в вендинговом аппарате / буфете зефира, пастилы, мармелада. Результаты эволюционного моделирования процесса накопления риска функциональных нарушений со стороны критических органов и систем (печени, поджелудочной железы, сосудов), вызванного ненормативным поступлением основных пищевых компонентов при употреблении высококалорийных продуктов питания, позволили провести оценку потерь жизни у детей школьного возраста. Риск возникновения заболеваний эндокринной системы может привести к снижению от одного года до 1,5 лет жизни.

С целью реализации приоритетных задач, поставленных Концепцией здорового питания граждан Российской Федерации3, проводятся регулярные масштабные исследования по оценке риска для здоровья,

Таблица 1

Пример расчета средних вероятностей развития ожирения для групп школьников на основе обработки симуляционной матрицы

Вопрос	Ответ	Среднестатистический школьник	Младшая ступень		Средняя ступень		Старшая ступень
			Ж	М	Ж	М	Ж	М
	Как часто Ваш ребенок дома и в школе употребляет следующие группы продуктов:
Картофель	Каждый день	0,036	0,036	0,035	0,035	0,036	0,035	0,04
	3–4 раза в неделю	0,034	0,033	0,035	0,035	0,034	0,034	0,035
	Один раз в неделю	0,034	0,033	0,036	0,033	0,033	0,034	0,036
	2–3 раза в месяц	0,033	0,032	0,034	0,033	0,034	0,033	0,032
	Один раз в месяц	0,032	0,033	0,032	0,031	0,031	0,03	0,031
	Не употребляет	0,031	0,03	0,031	0,03	0,032	0,03	0,031
Майонез	Каждый день	0,035	0,035	0,035	0,033	0,035	0,034	0,036
	3–4 раза в неделю	0,034	0,034	0,034	0,034	0,035	0,034	0,035
	Один раз в неделю	0,033	0,033	0,034	0,035	0,033	0,033	0,033
	2–3 раза в месяц	0,032	0,031	0,032	0,032	0,034	0,031	0,033
	Один раз в месяц	0,033	0,032	0,033	0,032	0,033	0,034	0,034
	Не употребляет	0,032	0,032	0,035	0,032	0,032	0,031	0,034
Яйца и блюда из яиц	Каждый день	0,033	0,033	0,034	0,033	0,033	0,034	0,035
	3–4 раза в неделю	0,033	0,032	0,034	0,032	0,032	0,033	0,033
	Один раз в неделю	0,033	0,032	0,034	0,033	0,033	0,032	0,034
	2–3 раза в месяц	0,033	0,033	0,032	0,033	0,034	0,033	0,033
	Один раз в месяц	0,034	0,033	0,034	0,032	0,035	0,033	0,036
	Не употребляет	0,034	0,032	0,036	0,033	0,034	0,031	0,034

Примечание: тоном выделены вероятности, отличающиеся от среднегрупповых более чем на 5 % в сторону увеличения (темно-серый) и в сторону уменьшения (светло-серый).

Таблица 2

Вероятностное снижение ОПЖ при возникновении алиментарно-обусловленных заболеваний у среднестатистического школьника

Алиментарно-зависимое заболевание Сокращение ОПЖ, лет Средний сценарий Наихудший сценарий Болезни сердечно-сосудистой системы 0,90 1,23 Дефицит массы 0,51 1,0 Болезни щитовидной железы 0,32 0,62 Нарушение осанки 0,27 0,51 Плоскостопие 0,13 0,23 Сахарный диабет 0,14 0,24 Ожирение 0,12 0,23 Пищевая аллергия 0,12 0,22 Избыточный вес 0,11 0,20 Болезни органов дыхания 0,05 0,08 Болезни органов пищеварения 0,04 0,07 Анемия 0,03 0,05 Всего 2,74 4,68 вызванного несбалансированным и недостаточным питанием в условиях нарушений гигиенических нормативов по санитарно-химическим показателям. Научные разработки в этой области, основанные на прорывных технологиях и ИИ-решениях, могут стать основой создания новых пищевых продуктов, формирования общероссийской системы образования в сфере здорового питания, актуализации вопросов нормативно-правовой базы [10–13]. Исследование закономерностей и механизмов развития алиментарно-обусловленных заболеваний включает в себя анализ влияния на здоровье человека как отдельных биологически значимых веществ, так и общих стратегий питания [14, 15]. Согласно данным современных зарубежных и отечественных исследований, приверженность принципам здорового питания является модифицируемым фактором, ассоциированным со статистически значимым снижением вероятности развития метаболического синдрома, кардиоваскулярной патологии, сахарного диабета 2-го типа и отдельных нозологических форм злокачественных новообразований [16–19].

Повышение эффективности государственного регулирования в области питания населения предполагает проведение системного анализа этиологии и паттернов нерационального пищевого поведения с количественной оценкой его негативных последствий, оперируя показателем снижения ожидаемой продолжительности жизни [9]. Проведенная индивидуальная и популяционная оценка распространенности алиментарно-зависимой патологии выявила ее значительную территориальную вариабельность. Наиболее выраженная дифференциация наблюдается в случае ожирения – заболевания, относящегося к классу болезней эндокринной системы, расстройств питания и нарушений обмена веществ. Формирование этих заболеваний напрямую связано с такими факторами, как санитарно-эпидемиологическая обстановка, этнокультурные особенности питания, пищевые предпочтения и др., что находит подтверждение в научных исследованиях [20]. Данные по влиянию высококалорийной пищи на развитие заболеваний обмена веществ коррелируют с результатами ряда авторов, которые показывают негативное влияние ежедневного употребления картофеля, увеличивающего вероятность накопления избыточной жировой ткани на 10,7 %. Среди детей с наличием ожирения регулярное употребление картофеля характерно для 18,0 % [21–23]. Необходимость совершенствовать методы оценки индивидуального рациона подчеркивается в других исследованиях [24]. Это позволит повысить объективность результатов, полученных для различных групп населения.

Комплекс научно-методических подходов к анализу риска здоровью на популяционном и индивидуальном уровне способствует решению ряда практических задач, нацеленных на обоснование групповых и персонифицированных сбалансированных рационов, с возможностью выделения отдельных категорий населения.

Выводы. Предложенная методология и аналитический инструментарий позволили получить количественные оценки влияния качества и безопасности питания на здоровье населения, отражающие основные тенденции и региональные особенности. Меры государственного регулирования, касающиеся вопросов обеспеченности, доступности, контроля и надзора за качеством и безопасностью продуктов питания, должны быть основой для решения задач популяционного уровня управления риском для здоровья.

Благодаря внедрению административных мер регулирования ожидаемая результативность выражается в увеличении значения ОПЖ в среднем на 3 года. Управление риском здоровью с учетом индивидуальных особенностей в представленных условиях воздействия алиментарного фактора (пищевое поведение, социально-экономический статус, генетическая предрасположенность и др.) должно быть ориентировано на индивидуальную коррекцию рационов модульного типа. Согласно прогнозным оценкам, полученным с помощью эволюционного моделирования, предотвратимые потери продолжительности жизни только от нарушений со стороны эндокринной системы составляют от одного года до 1,5 лет.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.