ON THE STATE OF OXIDATIVE METABOLISM IN THE LOCAL AND NEWLY ARRIVED POPULATION OF THE YAMALO-NENETS AUTONOMOUS OKRUG

СОСТОЯНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО МЕТАБОЛИЗМА У КОРЕННОГО И ПРИШЛОГО НАСЕЛЕНИЯ ЯМАЛО-НЕНЕЦКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА

Научная статья

Корчин В.И.^1, *, Бикбулатова Л.Н.², Корчина Т.Я.³, Угорелова Е.А.⁴

¹ ORCID: 0000-0002-1818-7550;

² ORCID: 0000-0002-1711-6259;

³ ORCID: 0000-0002-2000-4928;

⁴ ORCID: 0000-0002-1903-0483;

^{1, 2, 3} Ханты-Мансийская государственная медицинская академия, Ханты-Мансийск, Россия;

⁴ Окружная клиническая больница, Ханты-Мансийск, Россия

* Корреспондирующий автор (vikhmgmi[at]mail.ru)

Аннотация

Проведен сравнительный анализ показателей состояния окислительного метаболизма у 185 представителей трудоспособного населения Крайнего Севера. Установлено, что выраженный дисбаланс в соотношении прооксиданты/антиоксиданты наиболее часто встречался у пришлого населения, нежели у аборигенов, что обусловлено развитием синдрома «полярного напряжения» на фоне истощения адаптационных ресурсов антирадикальной защиты. Достоин внимания тот факт, что и у коренных жителей, постоянно подвергающихся негативному воздействию загрязняющих веществ в среде их обитания, а также не соблюдающих традиционный уклад жизни, наблюдается снижение резистентности организма из-за недостатка жизненно важных микронутриентов.

Ключевые слова: Крайний Север, витамины - антиоксиданты, селен, цинк, перекисное окисление липидов, система антиоксидантной защиты.

ON THE STATE OF OXIDATIVE METABOLISM IN THE LOCAL AND NEWLY ARRIVED POPULATION OF THE YAMALO-NENETS AUTONOMOUS OKRUG

Research article

Korchin V.I.^1, *, Bikbulatova L.N.², Korchina T.Ya.³, Ugorelova E.A.⁴

¹ ORCID: 0000-0002-1818-7550;

² ORCID: 0000-0002-1711-6259;

³ ORCID: 0000-0002-2000-4928;

⁴ ORCID: 0000-0002-1903-0483;

^{1, 2, 3} Khanty-Mansiysk State Medical Academy, Khanty-Mansiysk, Russia;

⁴ District Clinical Hospital, Khanty-Mansiysk, Russia

* Corresponding author (vikhmgmi[at]mail.ru)

Abstract

The current article carries out a comparative analysis of the indicators of the state of oxidative metabolism in 185 representatives of the able-bodied population of the Russian Far North. The study finds that a pronounced imbalance in the ratio of pro-oxidants/antioxidants was most often found in the newcomer population than in the local population, which is due to the development of the polar stress syndrome against the background of depletion of adaptive resources of anti-radical protection. It is noteworthy that the local population, who are constantly exposed to the negative effects of pollutants in their habitat, as well as those who do not observe the traditional way of life, experience a decrease in the resistance of the organism due to a lack of vital micronutrients.

Keywords: Russian Far North, antioxidant vitamins, selenium, zinc, lipid peroxidation, antioxidant protection system.

Введение

Освоение природных ресурсов на территории Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО) представляет сегодня стратегический интерес России. Для реализации столь грандиозных проектов необходимы значительные инвестиции и миграция трудоспособного населения из других регионов страны. В ходе разработки, добычи и транспортировки нефтепродуктов, газа и других полезных ископаемых промышленными предприятиями, нельзя исключить загрязнение окружающей природной среды, а именно: накопление различных токсикантов в экосистемах (почва, вода, атмосферный воздух), включая пищевые цепи, что, несомненно, предъявляет большой риск для здоровья жителей Арктической зоны РФ [6], [7], [15]. Изучение техногенного прессинга на биологические системы в условиях Крайнего Севера продемонстрировало бедственное экологическое состояние ландшафта на территории нефтедобывающих предприятий [6].

Известно, что экстремальные климатогеографические условия, северного региона, загрязнение объектов биосферы поллютантами, несбалансированный рацион питания, психоэмоциональное напряжение являются ведущими факторами риска формирования дизадаптационных расстройств и развития окислительного стресса у населения [2], [3], [8], [13]. Принимая во внимание вышеуказанные сведения, мы сочли целесообразным выявить особенности состояния процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и активности системы антиоксидантной защиты (АОЗ) у представителей этнической группы и переселенцев (мигранты 1-2 поколений).

Методы и принципы исследования

В комплексном исследовании приняли участие 185 мужчин трудоспособного возраста, постоянно проживающих на территории ЯНАО (г. Салехард, г. Лабытнанги, п. Аксарка, п. Харсаим), которые были разделены на 2 группы: основная и контрольная. В первую группу вошли 88 человек из аборигенной популяции (ненцы, ханты), занятые традиционным промыслом и хозяйствованием. Средний возраст их составил 31,3±12,2 лет. Вторая группа (контрольная) была сформирована из 97 лиц сопоставимого возраста, профессиональная деятельность которых была связана с тяжелым физическим трудом.

Все клинико-лабораторные исследования были проведены в соответствии с этическими принципами Хельсинской декларации при наличии добровольно полученного письменного информированного согласия обследуемых лиц и решения междисциплинарного этического комитета Ханты-Мансийской государственной медицинской академии. Для анализа состояния системы ПОЛ/АОЗ у всех представителей обеих групп определяли в крови продукты свободнорадикального окисления (СРО): гидроперекиси липидов (ГПл), тиобарбитуровыой кислоты активные продукты (ТБК-АП), используя коммерческие тест-наборы фирмы «BCM Diagnostics» (Германия) и «Агат» (Россия) соответственно. Оценку состояния активности системы АОЗ проводили на основании определения уровня общей антиоксидантной активности (ОАА) и тиолового (глютатионового) статуса (ТС) с помощью наборов фирмы «Cayman Chemical», «Immundiagnostik AG» - Германия на биохимическом анализаторе фирмы «AU – 680 Beckman Coulter» - США. Наряду с этим рассчитывали интегративный показатель – коэффициент окислительного стресса (КОС) по формуле: КОС= ГПл х ТБК-АП / ОААх100 для объективного суждения о соотношении прооксиданты/антиоксиданты в организме.

Концентрацию витаминов-антиоксидантов (А, Е) в сыворотке крови определяли флуоресцентным методом на отечественном приборе «Флюорат 02 – АБЛФ» фирмы «Люмекс», а аскорбиновую кислоту – с помощью коммерческих наборов «Immundiagnostik AG» - Германия на автоматическом анализаторе. Содержание биоэлементов Se и Zn выявляли в цельной крови с помощью метода кислотного разложения и последующего нагревания при температуре 190°С в микроволновой системе «MARS 5» (США), в ходе которых полученный минерализат исследовали с применением атомно-абсорбционной спектрометрии на приборе «КВАНТ-Z» фирмы ООО «КОРТЭК» (Россия).

Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием пакета прикладных программ Statistica v. 10 (StatSoft Inc., США) и Microsoft EXSEL.

Основные результаты

В ходе реализации цели исследования было зарегистрировано у представителей пришлого населения, проживающего на обследованной территории Крайнего Севера, избыточное накопление продуктов ПОЛ, среди которых значимо отличались ТБК-АП, содержание которых превышало в 1,2 раза сравнительно с таковым у местных аборигенов и не соответствовало оптимально допустимым значениям (р=0,039, табл. 1). Уровень общей антиоксидантной активности (ОАА) у коренных жителей был достоверно выше (в 1,3 раза) при сопоставлении с аналогичным показателем у мигрантов, в то время как глутатионовый компонент системы АОЗ (ТС) у них был менее снижен и составлял 488,4±21,5 мкмоль/л против 419,3±34,8 мкмоль/л (р=0,041, табл. 1). О наличии дисбаланса в системе ПОЛ/АОЗ свидетельствовали также средние величины коэффициента окислительного стресса (КОС), которые у пришлого населения превышали в 1,8 раза подобный показатель в этнической группе и в 2,3 раза – физиологические значения.

Таблица 1– Исследование показателей состояния перекисного окисления липидов и антиоксидантной системы защиты организма населения ЯНАО (M±m)

Показатель	Физиологически оптимальные значения	Население ЯНАО (n=185)		Р
		пришлое n=97	коренное n=88
ГПл, мкмоль/л	225-450	458,5±43,3	413,7±39,5	0,453
ТБК-АП, мкмоль/л	2,2-4,8	5,14±0,36	4,25±0,26	0,039
ОАА, ммоль/л	0,5-2,0	0,96±0,07	1,28±0,11	0,013
ТС, мкмоль/л	430-660	488,4±21,5	419,3±34,8	0,041
КОС, у.е.	9,9-10,8	24,5±2,12	13,7±1,42	<0,001
Вит. А, мкг/мл	0,3-0,8	0,71±0,07	0,25±0,06	0,028
Вит. Е, мкг/мл	5-18,0	4,45±0,58	7,71±0,89	0,004
Вит. С, мкг/мл	4-20,0	7,44±0,85	4,62±0,68	0,012
Цинк, мг/л	0,6-1,2	0,85±0,06	0,72±0,07	0,129
Селен, мкг/мл	46-120	42,3±3,26	76,1±6,15	<0,001

 

Полученные нами результаты указывали на несостоятельность многокомпонентной системы АОЗ противостоять натиску агрессивных продуктов ПОЛ. Исходя из этой предпосылки, следовало выяснить какую роль в этом процессе играют микронутриенты, обладающие антиоксидантными свойствами. Установлено, что в крови у коренного населения наблюдается выраженный дефицит витамина А, средние значения которого были в 2,8 – 3,2 раза ниже таковых по сравнению как с мигрантами, так и с оптимально допустимой величиной (р=0,028, табл. 1). Аналогичная ситуация складывалась и в отношении витамина С, низкое содержание которого также было свойственно обследованным лицам из группы аборигенов. В отличие от этого регистрировали существенный недостаток витамина Е в крови у пришлого населения, концентрация которого составляла 4,45±0,58 мкг/мл и была ниже не только при сравнении с таковой у представителей малых народов Севера, но и с нормативными значениями (р=0,004, табл. 1). В связи с тем, что наряду с витаминами биоэлементы Zn и Se также играют ключевую роль в деятельности системы АОЗ, мы сочли целесообразным исследовать содержание их в крови у представителей обеих групп. Средняя величина уровня Se у пришлого населения достоверно была ниже в 1,8 раза сравнительно с таковым показателем в этнической группе (42,3±3,26 мкг/мл против 76,1±6,15 мг/л, р<0,001, табл. 1). Противоположная картина наблюдалась при анализе концентрации Zn, значения которого достоверно не отличались, но среди лиц коренного населения всё же были ниже, чем у мигрантов. 

Обсуждение

Сравнительный анализ показателей окислительного метаболизма позволил выявить у взрослого мужского населения ЯНАО отличительные особенности, которые были обусловлены прежде всего уязвимостью организма к неблагоприятному влиянию факторов риска. Нельзя исключать и этнические адаптационные возможности, которые демонстрировали представители аборигенного населения, хотя в последние десятилетия их уже не следует считать своеобразным «эталоном», свойственным малочисленным народам Севера. Коренные жители Арктической зоны РФ, у которых на протяжении многих столетий формировался опыт выживания в суровых природных условиях, оказались весьма восприимчивыми к меняющимся социально-экономическим ситуациям, а именно: утрата традиционных способов хозяйствования, нарушение экологического равновесия среды обитания, переход от полярного типа рациона питания к европеоидному [1], [8], [15]. Подтверждением тому является тенденция к изменению метаболической адаптации, выражающейся в уменьшении эффективности детоксикационной способности системы антирадикальной защиты (снижение показателя тиолового статуса, дефицит витаминов А и С).

Пришлое население еще в большой степени оказалось более уязвимым к ассоциированному воздействию северных факторов риска, которые способствовали развитию синдрома «полярного напряжения» с присущей ему инициацией свободно-радикального окисления и снижением общей антиоксидантной активности. Особого внимания заслуживают полученные нами данные, указывающие на выраженный дефицит в крови витамина Е и микроэлемента Se, которые входят в состав неферментативного звена системы АОЗ. Вероятно, сформировавшийся у мигрантов дисбаланс в системе ПОЛ/АОЗ обусловлен истощением адаптивных возможностей организма, в основе которых лежат повышенные траты антиоксидантов на обезвреживание липопероксидов, образующихся под влиянием различных ксенобиотиков, эмоционального стресса, дискомфортного климата [4], [5], [14], [16].

Таким образом, изучение основных механизмов негативного влияния комплекса природно-климатических и антропогенных факторов на окислительно-восстановительный гомеостаз сможет предоставить возможность уже на донозологическом уровне выявлять отклонения в метаболическом статусе и своевременно проводить профилактические мероприятии по снижению дизадаптационных расстройств и частоты развития экологически-обусловленных заболеваний у населения Крайнего Севера.

Финансирование Бюджетные средства БУ «Ханты-Мансийская государственная медицинская академия».	Funding Budget funds of the Khanty-Mansiysk State Medical Academy.
Конфликт интересов Не указан.	Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Агаджанян, Н.А. Этнический аспект адаптационной физиологии и заболеваемости населения / Н.А. Агаджанян, И.И. Макарова // Экология человека. – 2014. - № 3. – С. 3-8.
2. Гридин, Л.А. Адаптационные реакции человека в условиях Крайнего Севера / Л.А. Гридин // Политика и общество. – 2015. – Т. 130, № 10. – С.1335-1362.
3. Даренская, М.А. Особенности метаболических реакций у коренного и пришлого населения Севера и Сибири / М.А. Даренская // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. – 2014. – Т. 96, № 2. – С. 97-103.
4. Коденцова, В.М. Витамины и окислительный стресс / В.М. Коденцова, О.А. Вржесинская, В.К. Мазо // Вопросы питания. – 2013. – Т. 82, № 3. – С. 11-18.
5. Колесникова, Л.И. Свободно-радикальное окисление: взгляд патофизиолога / Л.И. Колесникова, М.А. Даренская, С.И. Колесников // Бюллетень сибирской медицины. – 2017. – Т. 16, № 4. – С. 16-29.
6. Корчин, В.И. Корреляционные связи между показателями про – и антиоксидантной активности у трудящихся северного региона с различным уровнем техногенной нагрузки / В.И. Корчин, Т.Я. Корчина // Гигиена и санитария. – 2018. – Т. 97, № 9. – С. 831-834.
7. Маркин, В.В. Здоровье людей в Арктике: социально-пространственный дискурс (на примере Ямало-Ненецкого автономного округа) / В.В. Маркин, А.Н. Силин, И.С. Вершинин // Экономические и социальные перемены: факты, тенденции, прогноз. – 2020. – Т. 13, № 5. – С. 182-199.
8. Панин, Л.Е. Актуальные проблемы арктической медицины/ Л.Е. Панин // Наука в России. – 2013. – № 6. – С. 20-26.
9. Паршукова, О.И. Влияние климатогеографических факторов на содержание селена в сыворотке крови жителей Европейского Севера / О.И. Паршукова // Известия Коми научного центра УрО РАН. – 2010. – Т. 1, № 1. – С. 51-53.
10. Потолицына, Н.Н. Витаминный статус жителей Европейского Севера России и его зависимость от географической шипроты / Н.Н. Потолицына, Е.Р. Бойко // Журнал медико-биологических исследований. – 2018. –Т. 6, № 4. – С. 376-386.
11. Рахманов, Р.С. Антиоксидантная система как перспективное направление в оценке состояния и прогнозирования здоровья населения / Р.С. Рахманов, Е.В. Блинцова, А.В. Тарусов // Гигиена и санитария. – 2014. –Т. 93, № 6. – С. 91-94.
12. Сазонтова, Т.Г. Значение баланса прооксидантов и антиоксидантов – равнозначных участников метаболизма / Т.Г. Сазонтова, Ю.В. Архипенко // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. – 2007. – № 3. – С. 2-18.
13. Хаснулин, В.И. Современные представления о механизмах формирования северного стресса у человека в высоких широтах / В.И. Хаснулин, П.В. Хаснулин // Экология человека. – 2012. – № 1. – С. 3-11.
14. Чанчаева, Е.А. Современное представление об антиоксидантной системе организма человека / Е.А. Чанчаева, Р.И. Айзман, А.Д. Герасев // Экология человека. – 2013. – № 7. – С. 50-58.
15. Чащин, В.П. Социально-экономические и поведенческие факторы риска нарушений здоровья среди коренного населения Крайнего Севера / В.П. Чащин, А.А. Ковшов, А.Б. Гудков // Экология человека. – 2016. – № 6. – С. 3-8.
16. Lushchak, V.I. Free radicals, reactive oxygen species, oxidative stress and its classification / V.I. Lushchak // Chemico-Biological Interactions. – 2014. – Vol. 224. – P. 164-175.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Agadzhanyan, N.A. Jetnicheskij aspekt adaptacionnoj fiziologii i zabolevaemosti naselenij [Ethnic aspect of adaptation physiology and incidence of population] / N.A. Agadzhanyan, I.I. Makarova // Jekologija cheloveka [Human ecology]. – 2014. – №3. – P.3-8. [in Russian]
2. Gridin, L.A. Adaptacionnye reakcii cheloveka v uslovijah Krajnego Severa [Adaptive human reactions in the conditions of the Far North] / L.A. Gridin // Politika i obshhestvo [Politics and society]. – 2015. – Vol.130, №10. – Р.1335-1362.[in Russian]
3. Darenskaya, M.A. Osobennosti metabolicheskih reakcij u korennogo i prishlogo naselenija Severa i Sibiri [Features of metabolic reactions in the indigenous and sedative population of the North and Siberia] / M.A. Darenskaya // Bjulleten' VSNC SO RAMN [Bulletin of the ISTC with RAMS]. – 2014. – Vol.96, №2. – P. 97-103. [in Russian]
4. Kodentsova, V.M. Vitaminy i okislitel'nyj stress [Vitamins and oxidative stress] / V.M. Codnotsova, A. Vrzesinskaya, V.K. Maso // Voprosy pitanija [Food Questions]. – 2013. – Vol. 82, №3. – P. 11-18. [in Russian]
5. Kolesnikova, L.I. Svobodno-radikal'noe okislenie: vzgljad patofiziologa [Free-radical oxidation: path of the pathophysiologist] / L.I. Kolesnikova, MA Darenskaya, S.I. Kolesnikov // Bjulleten' sibirskoj mediciny [Bulletin of Siberian Medicine]. – 2017. – Vol.16, №4. – P. 16-29. [in Russian]
6. Korchin, V.I. Korreljacionnye svjazi mezhdu pokazateljami pro – i antioksidantnoj aktivnosti u trudjashhihsja severnogo regiona s razlichnym urovnem tehnogennoj nagruzki [Correlation bonds between indicators of pro- and antioxidant activity in the working people of the Northern region with different levels of man-made load] / V.I. Korchin, T.Ya. Korchina // Gigiena i sanitarija [Hygiene and Sanitation]. – 2018. – Vol. 97, №9. – P. 831-834. [in Russian]
7. Markin, V.V. Zdorov'e ljudej v Arktike: social'no-prostranstvennyj diskurs (na primere Jamalo-Neneckogo avtonomnogo okruga) [Health of people in the Arctic: Socio-spatial discourse (on the example of the Yamalo-Nenets Autonomous Okrug)] / V.V. Markin, A.N. Silin, I.S. Verchinin // ekonomicheskie i social'nye peremeny: fakty, tendencii, prognoz [Economic and Social Changes: Facts, Trends, Forecast]. – 2020. – Vol. 13, №5. – P. 182-199. [in Russian]
8. Panin, L.E. Aktual'nye problemy arkticheskoj mediciny [Actual problems of Arctic medicine] / L.E. Panin // Nauka v Rossii [Science in Russia]. – 2013. – № 6. – P. 20-26. [in Russian]
9. Parshukova, O.I. Vlijanie klimatogeograficheskih faktorov na soderzhanie selena v syvorotke krovi zhitelej Evropejskogo Severa [The effect of climatogeographic factors on the content of selenium in the blood serum residents of the European North] / O.I. Parshukova // Izvestija Komi nauchnogo centra UrO RAN [News of the Komi Scientific Center URO RAS]. – 2010. – Vol.1, № 1. – P. 51-53. [in Russian]
10. Potoleitsyna, N.N. Vitaminnyj status zhitelej Evropejskogo Severa Rossii i ego zavisimost' ot geograficheskoj shiproty [Vitamin status of residents of the European North of Russia and its dependence on geographic shirot] / N.N. Potoleitsyna, E.R. Boyko // Zhurnal mediko-biologicheskih issledovanij [Journal of Medical and Biological Research]. – 2018. – Vol. 6,№ 4. – P. 376-386.
11. Rakhmanov, R.S. Antioksidantnaja sistema kak perspektivnoe napravlenie v ocenke sostojanija i prognozirovanija zdorov'ja naselenija [Antioxidant system as a promising direction in the assessment of the state and forecasting the health of the population] / R.S. Rachmanov, E.V. Blyntsova, A.V. Tarusov // Gigiena i sanitarija [Hygiene and Sanitation]. – 2014. – Vol. 93, №6. – P. 91-94.
12. Sazontova, T.G. Znachenie balansa prooksidantov i antioksidantov – ravnoznachnyh uchastnikov metabolizma [The value of the balance of prooxidants and antioxidants - equivalent participants of metabolism] / T.G. Sazontova, V. Archipenko // Patologicheskaja fiziologija i jeksperimental'naja terapija [Pathological physiology and experimental therapy]. – 2007. – №3. – P. 2-18. [in Russian]
13. Hasnulin, V.I. Sovremennye predstavlenija o mehanizmah formirovanija severnogo stressa u cheloveka v vysokih shirotah [Modern ideas about the mechanisms for the formation of northern stress in humans in high latitudes] / V.I. Hasnulin, P.V. Hasnulin // Jekologija cheloveka [Human ecology]. – 2012. – №1. – P. 3-11. [in Russian]
14. Changchaeva, E.A. Sovremennoe predstavlenie ob antioksidantnoj sisteme organizma cheloveka [Modern view of the antioxidant system of the human body] / E.A. Changchaeva, R.I. Aizman, A.D. Gerasev // Jekologija cheloveka [Human ecology]. – 2013. – № 7. – P. 50-58. [in Russian]
15. Chashin, V.P. Social'no-jekonomicheskie i povedencheskie faktory riska narushenij zdorov'ja sredi korennogo naselenija Krajnego Severa [Socio-economic and behavioral risk factors for health violations among the indigenous population of the Far North] / V.P. Chashin, A.A. Kovshov, A.B. Gudkov // Jekologija cheloveka [Human ecology]. – 2016. – № 6. –3-8. [in Russian]
16. Lushchak, V.I. Free radicals, reactive oxygen species, oxidative stress and its classification / V.I. Lushchak // Chemico-Biological Interactions. – 2014. – Vol. 224. – P. 164-175.