Соотношение содержания тиамина, параметров углеводного обмена и фактического питания у работников водного транспорта Северного бассейна

Труд работников водного транспорта характеризуется воздействием на них неблагоприятных факторов. Основу комплекса отрицательных вне -шних производственных факторов составляют шум, вибрация, широкочастотные электромагнитные из -лучения, а также наличие вредных веществ в возду -хе помещений. Кроме того, процесс рейса сопро -вождается качкой, гидродинамическими ударами и другими внешними воздействиями [1, 2]. Причем подверженность воздействию личного состава судна в отношении одних факторов происходит постоянно (микроклимат помещений, условия размещения и т.п.), а других (температурные и электромагнитные излучения, наличие вредных веществ в воздухе) — периодически [3]. Все факторы, которые можно объединить в интегральное понятие «судовая среда», в течение продолжительного времени (на протяжении всего периода их пребывания на судне, которое является ограниченным объектом) оказывают воздействие на организм моряков. Труд плавсостава под воздействием факторов судовой среды вызывает в организме значительное напряжение адаптацион - ных систем с возможным нарушением функционального состояния основных регуляторных систем, приводящим к ухудшению состояния здоровья и снижению трудоспособности [4].

Судить же о процессах приспособления к условиям плавания можно на основании наблюдения за динамикой физиологических параметров, в данном случае параметров углеводного обмена и тиаминовой обеспеченности. В отечественной литературе представлены обширные исследования по динамике психофизиологических показателей плавсостава, и практически отсутствуют новые сведения об изменении углеводного обмена и тиаминовой обеспеченности как по отдельности, так и во взаимосвязи у работников водного транспорта. Зарубежными учеными приведены результаты ряда исследований. Так, исследования показателей углеводного обмена выявили повышенные уровни глюкозы в крови натощак у американских моряков [5, 6], датских [7-9], иранских моряков [10], по сравнению с контрольной группой [11]. В другом исследовании выявлены частые случаи госпитализации германских рыбаков из-за повышенного уровня сахара в крови [12]. При этом не уделяется внимание изучению метаболитов глюкозы. Дефицит тиамина часто встречается среди лиц плавсостава. Так, представлены данные об авитаминозе у рыбаков региона Большого Меконга [13], рыбаков таиландского флота [14], плавсостава голландского и японского флотов [15]. Наряду с этим отсутствуют исследования метаболических показателей в сравнительном плане между разными группами плавсостава в зависимости от специфики работы. Кроме того, практические данные встречаются по такой группе плавсостава, как речники.

Цель настоящего исследования - выявить в адаптации к условиям труда особенности углеводного обмена и обеспеченность организма тиамином у практически здоровых работников плавсостава Северного бассейна.

Материал и методы

Сбор биологического материала проводился во время медосмотра перед выходом плавсостава в рейс ежегодно с 1998 по 2012 гг. в осенний период (сентябрь - октябрь). Были обследованы работники плавсостава в количестве 1032 практически здоровых мужчин и 240 практически здоровых жителей г. Архангельска, работа которых не связана с плаванием (контрольная группа). Работники водного транспорта в зависимости от специфики работы были разделены на три группы: работники Северного речного пароходства (СРП - речники) - 552 чел., работники Архангельского тралового флота (АТФ-рыбаки) - 202 чел. и работники Северного морского пароходства (СМП - моряки) - 278 чел.

Забор крови осуществлялся утром строго натощак (с 8.00 до 10.00) в вакутайнеры «Beckton Dickinson ВР» с согласия волонтеров и в соответствии с требованиями Хельсинской декларации Всемирной ассоциации об этических принципах проведения медицинских исследований (2000 г.). Сыворотку крови сразу отделяли от сгустка центрифуги рованием, фасовали в пробирки эппендорф и сохраняли ее в течение месяца при температуре -20°С до начала анализа.

Анализ рациона питания и количество потребляемой пищи проводился с помощью частотного и анкетно-опросного методов с использованием альбома порций продуктов и блюд [16, 17], разработанного сотрудниками Института физиологии природных адаптаций ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН (г. Архангельск). В анкету были включены более 100 вопросов, касающихся возраста, антропометрических данных (длина тела и вес), наличия хронических заболеваний, стажа работы, вредных привычек, уровня физической активности, характера питания (рыба и морепродукты, мясные продукты, молочные продукты, мучные продукты, овощи и фрукты и др.).

В сыворотке крови определялось содержание глюкозы (ГЛЮ, норма - 4,2-6,1 ммоль/л), лактата (ЛАК, норма - 1,33-1,77 ммоль/л) и пирувата (ПИР, норма - 0,03-0,1 ммоль/л). Биохимические исследования были проведены на спектрофотометре «Spectronic-700» (Baum-Lomb, США) и биохимическом анализаторе «Mars» с помощью наборов «SigmaDiagnostic». Рассчитывался коэффициент ЛАК/ПИР (норма - до 75 уел. ед.). Обеспеченность организма тиамином оценивали по активности витаминзависимого фермента транскетолазы в гемолизатах эритроцитов. При этом учитывался тиаминдифосфат-эффект (ТДФ-эффект) - коэффициент, рассчитываемый по приросту активности эритроцитарного фермента транскетолазы после добавления тиаминдифосфата. В соответствии с общепринятыми критериями считали, что показатели ТДФ-эффект 1,15 усл. ед. менее свидетельствуют об адекватной обеспеченности организма тиамином, уровень ТДФ-эффекта от 1,16 до 1,25 -маргинальный гиповитаминоз В^ а величина ТДФ-эффекта более 1,25 - выраженный гиповитаминоз. Количественное определение выше перечисленных параметров в крови проводилось в лаборатории биологической и неорганической химии ИФПА ФИЦКИА УрО РАН.

Статистическую обработку результатов осуществляли с помощью программ Statistica 6.0 и SPSS 13.0 for Windows. Результаты исследований представлены в виде: М - среднее арифметическое, SD - стандартное отклонение значений. Достоверность различий между сравниваемыми группами оценивали с помощью U-критерия Манна-Уитни на уровне вероятностей р<0,05.Частота регистрации лиц со значениями показателей, выходящих за пределы норм, рассчитывалась от общего числа лиц в каждой группе (%). Для изучения взаимосвязей рассматриваемых параметров и фактического питания использовался факторный анализ, где в качестве зависимых переменных выступали уровень ГЛЮ, ее метаболиты и тиамин, а независимых - показатели фактического питания. Результаты факторного анализа представлены в виде преобразованной матрицы со значениями факторной нагрузки (нагрузка отражает связь между показателями, являясь подобием коэффициента корреляции) [18].

Результаты и обсуждение

Установлено, что параметры углеводного обмена у представителей плавсостава в целом укладываются в пределы физиологических норм. При этом у моряков в крови выявлены высокий уровень ГЛЮ и низкие уровни ЛАК (р=0,001) и ПИР (р=0,001), а у рыбаков сравнительно низкий уровень ГЛЮ (р=0,001) сочетается с наибольшим содержанием ПИР и ЛАК (табл. 1). Следовательно, у рыбаков частота регистрации значений ГЛЮ ниже физиологической нормы, наибольшая относительно речников (р=0,004) и моряков (р=0,023), а доля высоких значений ЛАК выявляется в 100% случаев (р=0,001) (рис. 1). У речников средние значения ГЛЮ и ЛАК (р=0,001) ближе к морякам, ПИР к рыбакам, а величина индекса ЛАК/ПИР наибольшая [19].

Вместе с тем у лиц плавсостава средние значения ТДФ-эффекта отражают нормальную обеспеченность организма тиамином. При этом тиаминовая обеспеченность организма у представите лей плавсостава достоверно ниже, чем у лиц контрольной группы (табл. 2). Наибольшая обеспеченность организма тиамином у рыбаков, затем у речников, и меньшая, но в пределах нормы, у моряков. Тиамин-дефицитные состояния регистрируются во всех группах плавсостава. Маргинальные тиамин-дефицитные состояния встречаются чаще у речников и моряков, чем среди рыбаков, у которых выше частота встречаемости выраженных тиамин- дефицитных состояний (рис. 2).

Тиамин (тиаминдифосфат) является коферментом пируватдегидрогеназы, регулирующей окислительное декарбоксилирование ПИР до аце-тил-КоА, обеспечивающего полное окисление углеводов. При этом у моряков при максимальном уровне ГЛЮ и тенденции снижения ЛАК и ПИР на фоне низкой обеспеченности организма тиамином, вероятно, повышена активация глюконеогенеза из метаболитов ГЛЮ при недостаточной коферментной активности тиаминдифосфата. Это может быть связа-

Таблица 1

Средние уровни показателей метаболического статуса у работников СВБ (M±SD)

Table 1

A verage levels of indicators of metabolic status in the Northern Basin employees (M±SD)

Рис. 1. Частоты регистрации отклонений от физиологических норм показателей углеводного обмена у плавсостава СВБ в зависимости от специфики работы: □ СРП, ■ АТФ, □ СМП. Уровни значимости (р): по содержанию ГЛЮ между СРП-АТФ - р=0,004, АТФ-СМП - р=0,023, СРП-СМП - р=0,877; по содержанию ЛАК между СРП-АТФ - р=0,001, АТФ-СМП - р=0,001, СРП-СМП - р=0,012.

Fig. 1. The frequency of registration of deviations from the physiological norms of carbohydrate metabolism indicators in the Northern water basin seafarers, depending on the specifics of work: СРП, АТФ, and СМП. Levels of significance (p):in the glucose content between СРП-АТФ - p=0.004, АТФ-СМП - p=0.023,СРП-СМП - p=0.877; in the lactose content between СРП-АТФ - p=0.001, АТФ-СМП - p=0.001, СРП-СМП -p=0.012.

СРП - Northern river shipping company, СМП - Northern shipping company , АТФ - Arkhangelsk trawl fleet.

Группы работников	п	ГЛЮ, ммоль/л	ЛАК, ммоль/л	ПИР, ммоль/л	ЛАК/ПИР, усл.ед.
Общая группа плавсостава	1032	5,02+0,81	2,32+0,32	0,031+0,015	95,23+42,6
Контрольная группа	240	4,74+0,12	2,86+0,9	0,033+0,025	86,66+40,2
СРП	552	4,86+0,78	2,33+0,69	0,032+0,014	93,95+52,38
АТФ	202	4,34+0,65	2,64+0,68	0,033+0,021	78,57+37,59
СМП	278	4,98+0,86	2,07+0,55	0,024+0,011	78,42+35,54
Уровни вероятности межгрупповых различий средних значений	СРП-АТФ р=0,001 СРП-СМП р=0,001 АТФ-СМП р=0,001		СРП-АТФ р=0,001 СРП-СМП р=0,001 АТФ-СМП р=0,001	СРП-АТФ р=0,001 СРП-СМП р=0,001 АТФ-СМП р=0,001	СРП-АТФ р=0,001 СРП-СМП р=0,001 АТФ-СМП р=0,001

Таблица 2

Показатели тиаминовой обеспеченности организма у работников СВБ в зависимости от специфики работы (M±SD) '                                             Table 2

Indicators of thiamine sufficiency of the body in the Northern Basin employees, depending on the work specifics

'             "                            (M±SD)               '                                   '

Группы обследованных лиц	п	ТДФ-эффект, усл. ед.	Статистический уоовень значимости между сравниваемыми группами (р)
Общая группа плавсостава	1032	0,983±0,16	р=0,007
Контрольная группа	240	0,991 ±0,18
СРП	552	0,981 ±0,13	СРП-АТФ р=0,043.
АТФ	202	0,961 ±0,17	СРП-СМП р=0,006,
СМП	278	1,012±0,21	АТФ-СМП р=0,003

Рис. 2. Частоты регистрации тиамин-дефицитных состояний у плавсостава СВБ в зависимости от специфики работы: □ СРП, ■ АТФ, □ СМП. Уровни значимости (р): по маргинальному гиповитаминозу между СРП-АТФ - р=0,090, АТФ-СМП - р=0,264, СРП-СМП - р=0,368; по выраженному гиповитаминозу между СРП-АТФ-р=0,591. ‘

Fig. 2. Frequency of registration of thiamine-deficient states in the Northern water basin seafarers depending on the specifics of work: СРП, АТФ, and СМП. Levels of significance (p): in the marginal vitamin deficiency between СРП-АТФ - p=0.090, АТФ-СМП - p=0.264, СРП-СМП - p=0.368; in severe hypovitaminosis between СРП-АТФ-p=0.591. ~

СРП - Northern river shipping company, СМП - Northern shipping company, АТФ - Arkhangelsk trawl fleet но с действием комплекса факторов судовой среды и, как следствие, повышением в организме уровней гормонов стресса, стимулирующих глюконеогенез. У речников и особенно рыбаков при минимальном содержании ГЛЮ и тенденции увеличения ЛАК и ПИР повышена тиаминовая обеспеченность,что, видимо, свидетельствует о возрастании активности пируватдегидрогеназного комплекса и усилении аэробного гликолиза, сильнее выраженного у рыбаков, занятых более тяжелым физическим трудом и повышенной физической активностью [20].

Однако, несмотря на более высокий уровень физической активности, у рыбаков относительно выше обеспеченность организма тиамином, чем у моряков и речников, что, вероятно, также связано с особенностями фактического питания (рис. 3).

Так, у рыбаков с преобладанием в фактическом питании рыбы, молочных и мучных продуктов, овощей и фруктов, уровень ГЛЮ ниже по сравнению с моряками, у которых в питании преобладают молочные продукты, жиры животного происхождения и мясные продукты, что сопровождается повышением уровня ГЛЮ. Питание речников сходно с рыбаками, но отмечаются значимо более высокие уровни ГЛЮ. При этом уровни ПИР и ЛАК выше у лиц с преобладанием в питании овощей и фруктов, то есть у рыбаков. Следует учитывать некоторые различия в употреблении рыбопродуктов у речников и рыбаков. Речники по специфике своей работы в первую очередь, вероятно, употребляют речную рыбу, тогда как рыбаки на промысле - морскую и океаническую. Учитывая, что некоторые сорта рыбы и морепродуктов богаты содержанием тиамина [21, 22], то более высокое их потребление может способствовать повышению тиаминовой обеспеченности у рыбаков.

Считается, что преобладание жиров животного происхождения в рационе питания оказывает, с одной стороны, положительный эффект в энергообеспечении организма, с другой - снижает витаминную обеспеченность организма, в частности тиамина, что выявлено у моряков и в меньшей степени речников.

Факторный анализ подтвердил наличие ранее установленных взаимосвязей между параметрами углеводного обмена и характером питания. Как видно из табл. 3, у речников на статистически значимое увеличение уровня ПИР наибольший вклад внес комплекс факторов «мучные продукты* рыба и мо-репродукты*овощи*фрукты*молочные продукты» и наименьший - «мучные продукты». В то время как у рыбаков содержание ЛАК, тиамина и величина ЛАК/ПИР зависят лишь от фактора потребления «мучные продукты», а уровень ПИР - «мучные про-дуктьГпродукты животного происхождения*молоч-ные продукты». При этом у моряков на максимальные уровни ГЛЮ и низкие ПИР вносит значимый вклад комплекс факторов «мучные продуктьГжиры

Рис. 3. Частота употребления продуктов в рационе питания за последний год у плавсостава СВБ с учетом специфики работы: ПСРП, ■ АТФ,П СМП.

Уровни значимости (р): СРП - 1-3=0,001, 1-5=0,001, 1-6=0,002, 1-7=0,001; 2-3=0,001, 2-5=0,001, 2-6=0,001,2- 7=0,001; 3-4=0,001, 3-5=0,005, 3-6=0,001; 3-7=0,001, 4-5=0,001, 4-6=0,004, 4-7=0,001, 5-6=0,001, 5-7=0,006. АТФ - 1-3=0,001, 1-4=0,027,1-5=0,001,1-7=0,001, 2-3=0,006, 2-5=0,001, 2-7=0,001, 3-6=0,001, 3-7=0,004, 4- 5=0,017, 4-6=0,003, 4-7=0,001, 5-6=0,001, 5-7=0,039. СМП - 1-3=0,007, 1-4=0,001, 1-7=0,001, 2-3=0,021, 2-5=0,001, 2-7=0,001, 3-5=0,016, 3-6=0,001,3-7=0,001, 4-5=0,001, 4-6=0,017, 4-7=0,001, 5-6=0,001, 5-7=0,044.

Fig. 3. Frequency of food consumption in the diet of the Northern Basin seafarers over the past year, taking into account the work specifics.

СРП - Northern river shipping company; СМП - Northern shipping company; АТФ - Arkhangelsk trawl fleet.

Таблица 3

Матрица факторных нагрузок между показателями питания и метаболитами у плавсостава СВБ

Table 3

Matrix of factor loads between nutrition indicators and metabolites in the Northern Basin seafarers

Показатели СРП АТФ СМП Мучные продукты 0,148 0,107 0,113 0,108 0,206 -0,108 -0,189 Жиры животного происхождения 0,128 0,135 -0,202 -0,326 Мясные продукты 0,214 Рыба и морепродукты -0,110 0,631 0,381 -0,176 -0,150 -0,180 0,738 Овощи 0,770 0,607 -0,209 0,136 0,233 Фрукты 0,657 0,559 0,151 0,292 Молочные продукты 0,120 0,431 0,207 0,212 ГЛЮ 0,402 ЛАК 0,755 -0,472 -0,152 ПИР 0,339 0,370 0,776 0,115 ЛАК/ ПИР 0,913 ТДФ-эффекг 0,108 0,109 0,316 животного происхождения», кроме того, на содержание ПИР - «овощи*фрукты», а на обеспеченность тиамином наибольший вклад внесли «морепродукты» и наименьший - «овощи*фрукты*молочные продукты». Следовательно, отмечается существенная роль тиамина в обеспечении углеводного обмена у рыбаков и моряков при разнонаправленности гомеостаза ГЛЮ и ее метаболитов. У речников повышенные уровни ПИР могут метаболизироваться в ЛАК, что отражается на увеличении величины ЛАК/ПИР и преобладании анаэробного гликолиза в отличие от рыбаков, для которых более характерно преобладание процессов аэробного распада ГЛЮ над анаэробными. У моряков влияние комплекса факторов «мучные продуктьГжиры животного происхождения» может способствовать активации биосинтеза ГЛЮ не только из ее промежуточных продуктов (ЛАК и ПИР), но и жирных кислот.

Выводы

Таким образом, у рыбаков превалируют процессы аэробного распада ГЛЮ при более высокой тиаминовой обеспеченности по сравнению с речниками и особенно моряками, что, вероятно, связано с преобладанием в рационе питания тиаминсодержащих продуктов, включая морепродукты. У моряков и в меньшей степени речников пониженная тиаминовая обеспеченность организма, а также высокая активность гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы в условиях длительного стресса [23], по нашему мнению, стимулируют глюконеогенез и анаэробные процессы.