CC BY
39
УДК [612.39+612.015.32](470.1/.2) DOI: 10.17238/issn2542-1298.2017.5.2.44
СООТНОШЕНИЕ В КРОВИ НАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ И МЕТАБОЛИТОВ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА У22-35-ЛЕТНИХ ЖИТЕЛЕЙ АРКТИКИ1
А.А. Бичкаев*/**, Ф.А. Бичкаева*, Н.И. Волкова*/**, Т.В. Третьякова*, О.С. Власова*, Е.В. Нестерова*, Б.А. Шенгоф*/**, Н.Ф. Баранова*
*Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики РАН (г. Архангельск)
**Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова (г. Архангельск)
В сыворотке крови взрослого населения Приарктического и Арктического регионов Европейского Севера России определены показатели углеводного обмена, уровень насыщенных жирных кислот, рассчитан индекс массы тела (ИМТ). Обследовано 370 человек в возрасте от 22 до 35 лет. С помощью корреляционного и дисперсионного анализа установлена зависимость параметров углеводного обмена от концентрации коротко-, средне- и длинноцепочечных насыщенных жирных кислот в крови, отмечены ее особенности у жителей Приарктического и Арктического регионов. Доказано, что у жителей Приарктического региона основным фактором повышения уровня глюкозы в крови является ИМТ в сочетании с уровнями в крови декановой, ундециловой (С0) короткоцепочечных, тридекановой (С0), миристиновой, пентадекановой среднецепочечных и пальмитиновой (С16.0), маргариновой, арахиновой, генэйкозановой (С21.0) длинноцепочечных жирных кислот (10-15 %), а также комплекс факторов ИМТ*полхС16.0 и полхС130 (5,0-8,6 %). У представителей Арктического региона наибольшее влияние на снижение уровня глюкозы оказывали в отдельности концентрации каприловой, пеларгоновой, ундециловой короткоцепочечных (15-21 %), затем тридекановой среднецепочечной (11,0 %) и пальмитиновой, маргариновой, стеариновой (С18.0), генэйкозановой, бегеновой (С22.0), лигноцериновой длинноцепочечных жирных кислот (6,0-11,0 %), а наименьшее - комплекс полхС180 (8 %). При этом на незначительное снижение активности анаэробных процессов у жителей Приарктического региона отдельно влияли уровни капроновой и генэйкозановой жирных
'Работа поддержана грантом №15-3-4-39 программы Уральского отделения РАН «Фундаментальные науки - медицине».
Ответственный за переписку: Бичкаева Фатима Артемовна, адрес: 163061, г. Архангельск, просп. Ломоносова, д. 249; e-mail: [email protected]
Для цитирования: Бичкаев А.А., Бичкаева Ф.А., Волкова Н.И., Третьякова Т.В., Власова О.С., Нестерова Е.В., Шенгоф Б.А., Баранова Н.Ф. Соотношение в крови насыщенных жирных кислот и метаболитов углеводного обмена у 22-35-летних жителей Арктики // Журн. мед.-биол. исследований. 2017. Т. 5, № 2. С. 44-55. DOI: 10.17238/issn2542-1298.2017.5.2.44
кислот (9,3-15 %), а у жителей Арктического - капроновой, каприловой, пеларгоновой, пентадекановой, пальмитиновой, маргариновой, лигноцериновой жирных кислот (10,4-18,1 %) и комплексы факторов ИМТхполхС22:0 (20 %), ИМТхполхС21:0, ИМТхполхС12:0, полхС11:0 (11-13 %).
Ключевые слова: насыщенные жирные кислоты; коротко-, средне- и длинноцепочечные жирные кислоты; метаболиты углеводного обмена; индекс массы тела; взрослые жители Приарктического региона; взрослые жители Арктического региона.
Насыщенные жирные кислоты (НЖК) - не только источник энергии для человека, но и незаменимый компонент клеточных мембран, синтеза гормонов, усвоения жирорастворимых витаминов и микроэлементов. Следовательно, оптимальное употребление жиров необходимо для нормального функционирования организма. В настоящее время вместо животных жиров значительное число людей отдают предпочтение быстрой пище, насыщенной трансжирами (фаст-фуд). При избыточном употреблении одновременно животных жиров и сложных углеводов НЖК активно откладываются «про запас», повышая индекс массы тела (ИМТ), особенно при низкой физической активности, что способствует увеличению атерогенных свойств крови и развитию гипергликемий. Ряд авторов отмечает, что при повышении содержания НЖК в крови снижается интенсивность утилизации глюкозы (цикл Рэндла) с поддержанием или усилением при этом инсулиноре-зистентности, что активирует липогенез, повышая скорость формирования жира [1-4].
Несмотря на то что специфические особенности углеводного обмена у северян давно установлены, пути метаболизма НЖК и их взаимодействие с углеводами остаются малоизученными, хотя исследование данного вопроса весьма актуально для выявления риска развития метаболически обусловленных заболеваний, ранее не свойственных жителям Арктики [5-8]. Лица 22-35 лет характеризуются наиболее стабильными эндокринно-метаболи-ческими параметрами и оптимальной адаптацией к неблагоприятным факторам внешней среды [6]. В связи с этим цель настоящего ис-
следования - определить уровень в крови НЖК и метаболитов углеводного обмена и выявить характер взаимосвязей между их содержанием у 22-35-летних жителей Арктики.
Материалы и методы. В 2008-2015 годах обследовано 370 человек взрослого населения Арктики, из них 212 - жители Приарктического региона (ПР, приполярные регионы Архангельской области, 64,5° с.ш.), с менее суровыми природными условиями проживания; 158 - жители Арктического региона (АР, пос. Нельмин Нос, с. Несь, д. Совполье, 65,17° - 67,59° с.ш.), с более жесткими природными условиями для жизни. Обследуемыми являлись мужчины и женщины в возрасте от 22 до 35 лет (первый зрелый возраст), постоянно проживающие в ПР и АР, вне периода обострения их хронических заболеваний. Исследования проводили в весенний период. Кровь взята из локтевой вены утром натощак в вакутейнеры фирмы «Becton Dickinson» (США) с согласия обследуемых и в соответствии с требованиями Хельсинской декларации Всемирной Медицинской Ассоциации «Этические принципы проведения медицинских исследований с участием людей в качестве субъектов исследования» (2000 год).
Исследование проводили на базе лаборатории биологической и неорганической химии Института физиологии природных адаптаций Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики РАН. Методом газожидкостной хроматографии с предварительной экстракцией липидов из сыворотки крови [9] и последующим получением метиловых эфиров жирных кислот (ЖК) определяли содержание НЖК: короткоцепочечных (КЦ) -
капроновой (С60), каприловой (С80), пеларгоно-вой (С90), декановой (С10:0), ундециловой (С11:0); среднецепочечных (СЦ) - лауриновой (С120), тридекановой (С130), миристиновой (С140), пен-тадекановой (С150); длинноцепочечных (ДЦ) -пальмитиновой (С160), маргариновой (С170), стеариновой (С180), арахиновой (С20 0), генэйко-зановой (С210), бегеновой (С220), трикозановой (С23 0), лигноцериновой (С24 0). Рассчитывали суммы НЖК, КЦ, СЦ и ДЦ. Анализ метиловых производных ЖК проводили на газовом хроматографе «Agilent 7890A» (пламенно-ионизационный детектор, капиллярная колонка «Agilent DB-23», 60x0,25x0,15, США) в режиме программирования температуры и скорости газа-носителя азота. Идентификацию ЖК осуществляли с использованием стандарта «Supelco 37 FAME C4-C24» (США). Количественный расчет уровня НЖК проводили методом внутреннего стандарта (нонадекановая кислота) в программе «Agilent ChemStation B.03.01» (США). Уровень глюкозы и лактата в крови определяли на биохимическом анализаторе «МАРС» (Россия) с использованием наборов «Chronolab AG» (Швейцария), уровень пирувата - методом Ум-брайта с 2,4-динитрофенилгидразином, рассчитывали коэффициент Лак/Пир (отношение уровня лактата к уровню пирувата), показывающий степень превалирования анаэробных процессов окисления над аэробными. Кроме того, проводили анкетирование и осмотр с определением росто-весовых показателей, рассчитывали ИМТ.
Статистическую обработку результатов осуществляли при помощи компьютерного пакета прикладных программ SPSS 13.0 с использованием непараметрических методов: критериев Манна-Уитни для выявления разности средних значений и Фишера для выявления различий в частоте встречаемости отклонений от физиологической нормы исследуемых параметров. Для выяснения взаимосвязей между параметрами углеводного обмена и уровнем НЖК использовали корреляционный анализ по Кендаллу (коэффициент т-Кендалла). Для выяснения влияния факторов на гомеостаз
глюкозы и ее метаболитов проводили многофакторный дисперсионный анализ, в котором в качестве независимых переменных (факторов) для жителей ПР и АР были выбраны. ИМТ, пол, уровни отдельных НЖК, суммы КЦ, СЦ и ДЦ. Фактор ИМТ имел следующие градации. 1 -менее 18,5 (дефицит массы тела), 2 - 18,5-24,9 (норма), 3 - 25,0-29,9 (избыточная масса тела),
4 - 30,0-34,9 (высокий, ожирение 1-й степени),
5 - 35,0-39,9 (очень высокий, ожирение 2-й степени), 6 - более 40,0 (чрезвычайно высокий, ожирение 3-й степени); фактор «пол». 1 - женщины, 2 - мужчины. Зависимыми переменными являлись метаболиты углеводного обмена (уровень глюкозы, лактата, пирувата, коэффициент Лак/Пир). В качестве ковариат использованы переменные, значительно коррелирующие с зависимой переменной, что позволило сделать более очевидным влияние анализируемых факторов. Значимые влияния межгрупповых эффектов отмечали при статистическом уровне различий р < 0,05 [10].
Результаты. Исследование показало, что средние значения ИМТ у лиц АР значимо выше, чем у представителей ПР (р < 0,001) (см. таблицу). Следует отметить, что у 43,08 % жителей АР и 58,56 % жителей ПР (р = 0,07) ИМТ соответствовал значениям нормы, у 0,77 и 2,76 % жителей АР и ПР (р = 0,21) выявлен дефицит массы тела, а у остальных ИМТ превышал значения нормы и варьировал в зависимости от региона проживания. Так, избыточная масса тела (25-29 кг/м2) установлена у 35,38 и 29,28 % лиц АР и ПР (р = 0,26), а ожирение 1-й (30-34 кг/м2) и 2-й степеней (35 кг/м2 и выше) - у 15,38 и 5,38 % лиц АР и 6,63 и 2,76 % ПР соответственно (р = 0,012 и р = 0,24).
Анализ средних значений выявил, что уровень глюкозы у жителей ПР незначимо выше, чем у лиц АР (р = 0,11), а содержание лактата (р = 0,002), пирувата (р = 0,092) и коэффициент Лак/Пир (р = 0,12), наоборот, выше у представителей АР. Вместе с тем аномально низкие концентрации глюкозы были установлены у 6,6 и 18,44 % (р = 0,001), пирувата - у 13,68 и 16,43 % (р = 0,48) лиц ПР и АР соответствен-
СРЕДНИЕ ЗНАЧЕНИЯ ИЗУЧЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ У 22-35-ЛЕТНИХ ЖИТЕЛЕЙ ПРИАРКТИЧЕСКОГО (ПР) И АРКТИЧЕСКОГО (АР) РЕГИОНОВ СЕВЕРА РОССИИ
Параметр Регион n М±т Квартили Р
25-й 75-й
Антропометрические данные
Возраст ПР 216 29,10±0,28 25,25 33,00 0,74
АР 143 28,95±0,34 25,00 33,00
Индекс массы тела (18,5-24,9)* ПР 181 24,40±0,31 21,18 26,72 0,001
АР 130 26,38±0,39 22,82 29,16
Параметры углеводного обмена, моль/л
Глюкоза (3,9-6,1) ПР 212 4,71±0,05 4,25 5,14 0,11
АР 141 4,55±0,07 3,86 5,13
Пируват (0,03-0,1) ПР 212 0,034±0,001 2,27 3,54 0,096
АР 140 0,036±0,001 0,029 0,04
Лактат (0,44-2,22) ПР 195 3,02±0,08 0,03 0,04 0,002
АР 138 3,41±0,10 2,55 3,96
Лак/Пир (до 75,0 усл. ед.) ПР 195 95,21±2,52 67,99 116,31 0,12
АР 138 100,96±3,00 77,83 120,44
Параметры насыщенных жирных кислот (НЖК), мкг/мл
Сумма НЖК (0,09-5,54) ПР 194 506,70±14,57 380,95 575,18 0,471
АР 132 518,97±16,06 384,20 610,50
Сумма короткоцепочечных ЖК (до 5,89) ПР 121 4,54±0,24 2,71 5,74 <0,001
АР 118 3,62±0,36 1,56 4,25
Капроновая, С60(0,09-5,54) ПР 118 1,69±0,15 0,42 2,65 0,21
АР 94 2,05±0,34 0,29 1,92
Каприловая, С80(0,06-2,02) ПР 118 0,89±0,05 0,55 1,06 0,038
АР 98 1,30±0,17 0,35 0,99
Пеларгоновая, С90(0,56-1,64) ПР 113 1,18±0,05 0,86 1,41 <0,001
АР 69 0,75±0,04 0,54 0,92
Декановая, С100 (0,25-1,83) ПР 191 0,97±0,04 0,57 1,18 <0,001
АР 144 0,77±0,06 0,36 0,86
Ундециловая, С11:0(0,068-1,04) ПР 186 0,50±0,03 0,22 0,59 0,72
АР 120 0,53±0,05 0,20 0,47
Сумма среднецепочечных ЖК (до 28,33) ПР 194 22,21±0,88 14,80 26,58 0,07
АР 131 20,63±0,92 13,13 24,46
Лауриновая, С120(1,13-4,07) ПР 193 2,62±0,14 1,36 3,23 0,13
АР 132 2,36±0,19 1,13 2,73
Тридекановая, С130(0,092-1,02) ПР 184 0,74±0,13 0,29 0,59 0,79
АР 121 0,48±0,03 0,32 0,59
Примечания: 1. Обозначения; п - количество обследуемых; М±т - среднее значение показателя и его среднее отклонение; р - уровень значимости различий; * - в скобках указаны значения параметров в норме. 2. Полужирным шрифтом выделены значимые различия между параметрами углеводного и жирового обмена у лиц ПР и АР (р < 0,05).
Окончание таблицы
Параметр Регион п М±т Квартили Р
25-й 75-й
Параметры насыщенных жирных кислот (НЖК), мкг/мл
Миристиновая, С140(5,7-28,3) ПР 194 14,57±0,67 8,76 17,72 0,41
АР 132 13,89±0,73 8,41 16,88
Пентадекановая, С150 (1,88-7,92) ПР 194 3,47±0,12 2,12 4,43 0,72
АР 132 3,62±0,16 2,48 4,56
Сумма длинноцепочечных ЖК (до 577,66) ПР 194 487,38±14,11 364,15 558,24 0,60
АР 132 471,68±15,18 368,63 586,06
Пальмитиновая, С160(217,4-570,3) ПР 194 347,03±10,82 256,42 403,65 0,62
АР 132 337,32±11,47 257,63 413,80
Маргариновая, С170(2,88-9,17) ПР 194 4,43±0,13 3,24 5,03 0,005
АР 132 5,05±0,18 3,60 7,25
Стеариновая, С180(83,44-197,16) ПР 194 124,87±3,14 96,10 144,63 0,99
АР 132 124,53±3,83 95,03 160,58
Арахиновая, С200(0,56-2,86) ПР 194 1,88±0,07 1,20 2,28 <0,001
АР 132 1,44±0,07 0,99 1,93
Генэйкозановая, С210(0,254-1,11) ПР 182 0,93±0,06 0,37 1,09 0,89
АР 128 0,74±0,03 0,57 0,93
Бегеновая, С220(0,10-2,22) ПР 191 1,52±0,07 0,84 2,06 0,001
АР 131 1,17±0,08 0,60 1,70
Трикозановая, С230(0,28-2,46) ПР 174 0,63±0,02 0,40 0,80 0,86
АР 116 0,69±0,04 0,43 0,93
Лигноцериновая, С240(0,46-4,73) ПР 186 1,11±0,06 0,59 1,38 0,67
АР 130 1,12±0,07 0,57 1,52
но, а высокие уровни глюкозы - лишь у 6,13 и 6,38 %, лактата - у 85,13 и 91,3 % (р = 0,09) жителей ПР и АР соответственно. При этом высокие значения коэффициента Лак/Пир были отмечены у 72,31 % лиц ПР и у 79,0 % лиц АР (р = 0,016), что свидетельствует о преобладании в организме жителей обоих регионов анаэробных процессов над аэробными, особенно у лиц АР.
Известно, что НЖК пищи делятся на КЦ (4-11 атомов С), СЦ (12-15) и ДЦ (16 и более) [11, 12]. Выявлено незначительное повышение
суммы НЖК у представителей ПР относительно АР (р = 0,74), с аномально высокими уровнями у 9,28 % лиц ПР и 6,06 % жителей АР (р = = 0,29). Индивидуальный анализ отдельных КЦ ЖК показал, что содержание С60 и С80 у лиц ПР значимо ниже, чем у лиц АР (р = 0,02 и р = 0,038), частота встречаемости аномально высоких уровней С60 и С8.0 больше у жителей АР (9,57 и 21,43 % соответственно), чем у лиц ПР (4,24 и 6,78 %) (р = 0,12 и р = 0,002). При оценке С90 и С10.0 значи-
мо повышенный их уровень был отмечен у лиц ПР относительно АР (р < 0,001 и р < < 0,001), а по содержанию С110 значимых различий у представителей ПР и АР не выявлено (р = 0,72). При этом отклонений от нормы в сторону аномально низких значений С90 было больше у жителей АР (17,39 % против 3,53 % у лиц ПР, р < 0,001), а в сторону высоких - у жителей ПР (25,66 % против 2,9 % у лиц АР, р < 0,001). Кроме того, у жителей АР в содержании С100 был отмечен дисбаланс: у 6,3 % лиц - низкие и у 11,02 % - высокие значения, а у жителей ПР - лишь высокие в 11,52 %. Вместе с тем частота встречаемости высоких уровней С110 у жителей обоих регионов была одинаковой - 13,44 и 14,17 % (р = 0,85) в ПР и АР соответственно.
Корреляционный анализ показал, что на тенденцию к снижению уровня глюкозы с большей встречаемостью аномально низких ее значений у жителей АР значимое влияние оказывали повышенные уровни С60 (г = = -0,26, р = 0,006), С80 (г = -0,25, р = 0,008) и С110 (г = -0,20, р = 0,016). Кроме того, КЦ ЖК, пределы колебаний которых расширены (С100) или смещены в сторону низких значений (С90), не оказывали значимого влияния на содержание глюкозы. При этом на тенденцию к увеличению уровня пирувата в корреляционных взаимосвязях этой группы отмечено влияние почти всех рассматриваемых нами КЦ ЖК (г = 0,24-0,27, 0,001 <р < 0,01), за исключением С110, а на значимое повышение концентрации лактата и тенденцию к увеличению Лак/Пир -влияние С60 (г = 0,6, р < 0,001 и г = 0,29, р = 0,003) и С8 0 (г = 0,61, р < 0,001 и г = 0,26, р = 0,005). В ПР корреляционная структура взаимосвязей между показателями углеводного обмена и КЦ ЖК менее насыщенна и отражает взаимосвязь лишь уровня лактата, коэффициента Лак/Пир с содержанием С60 (г = 0,19, р = = 0,05 и г = 0,27, р = 0,005) и уровня С90 со значением Лак/Пир (г = 0,20, р = 0,046). 9
Сумма СЦ ЖК у жителей ПР значимо выше (р = 0,007), чем у лиц АР (см. таблицу). Индивидуальный анализ показал, что содержание
С120 у лиц ПР было незначимо выше, чем у представителей АР (р = 0,13), предел колебаний ее значений был расширен относительно нормы в обоих регионах - как в сторону высоких, особенно у лиц ПР (15,54 % в ПР и 11,36 % в АР, р = 0,28), так и низких значений, особенно в АР (9,33 % в ПР и 16,67 % в АР, p = 0,048). В содержании С130, С140 и С150 значимых различий у участников исследования не выявлено (р = 0,78, р = 0,41 и р = 0,72 соответственно). При этом аномально высокие уровни С130 у лиц ПР отмечены в 9,78 %, у лиц АР - в 10,74 % (р = 0,76) и аномально низкие уровни С15 0 -у 9,28 и 7,58 % жителей ПР и АР (р = 0,59). :
Корреляционный анализ показал, что у лиц АР незначимое снижение уровня С12:0 оказывало стимулирующее влияние на содержание пирувата (г = 0,36, р < 0,001), а тенденция к снижению содержания С13 0 - инги-бирующее влияние на уровень глюкозы (г = = -0,27, р = 0,001). У жителей ПР, наоборот, незначимое повышение С130 стимулировало уровень глюкозы (г = 0,27, р < 0,001) и анаэробные процессы (г = 0,23, р = 0,003) инги-бировали образование пирувата (г = -0,22, р = 0,003). При незначительном расширении пределов колебаний С140 в крови у лиц обоих регионов слабая связь ее содержания с уровнем пирувата отмечена у представителей ПР (г = 0,22, р = 0,002), а сильная - у лиц АР (г = 0,52, р < 0,001). Кроме того, у жителей АР выявлена прямая зависимость уровней глюкозы (г = 0,18, р = 0,029) и пирувата (г = 0,17, р = 0,041), обратная - коэффициента Лак/Пир (г = -0,22, р = 0,008) и содержания С150.
Установлено незначимое повышение суммы ДЦ ЖК (см. таблицу) у жителей ПР относительно АР (р = 0,6) при одинаковой частоте встречаемости аномально высоких значений у лиц ПР и АР (33,5 и 35,6 %, р = 0,69). По уровню С16^ С180 С21^ С23:0 и С24:0 У жителей ПР и
АР значимых различий не выявлено. Вместе с тем в содержании С160 и С180 установлен дисбаланс у лиц ПР и АР: ниже нормы (С16:0 - в 7,21 и 8,33 %, р = 0,71; С18 0 - в 6,18 и 11,3"6 %, р = 0,09), выше нормы (С160 - в 9,28 и 6,06 %,
р = 0,29; С180 - в 9,28 и 11,36 %, р = 0,54); в содержании С21.0 - лишь аномально высокие значения у 27,47 и 11,72 % лиц ПР и АР (р = 0,001) и в уровне С24 0 - только аномально низкие у 11,83 и 3,84 % соответственно (р = 0,01). Содержание С20 0 и С22 0 у жителей ПР было значимо выше, чем у лиц АР (р < 0,001 и р = 0,001), а С17 0 -ниже (р = 0,005). При этом частота значений С20 0 и С220 выше нормы у лиц ПР была больше, чем у представителей АР (36,6 и 18,94 %, р = = 0,001; 26,7 и 12,21 %, р = 0,002).
Согласно результатам корреляционного анализа в поддержании уровня глюкозы у жителей обоих регионов ДЦ ЖК играли незначительную роль. При этом у представителей АР на тенденцию к снижению уровня глюкозы в корреляционных взаимосвязях отмечено влияние лишь уровня С18.0 (г = 0,18, р = 0,03), а у лиц ПР значимых взаимосвязей не выявлено. Кроме того, у жителей АР содержание С22.0, пределы колебаний которого смещены в сторону высоких значений, не оказывало значимого влияния на уровни метаболитов углеводного обмена, а у лиц ПР уровень С24.0, пределы колебаний которого смещены в сторону низких значений, оказывал ингибирующее влияние на коэффициент Лак/Пир (г = -0,19, р = 0,013). При этом у лиц АР уровни С160 (г = 0,49, р < 0,001), С17.0 (г = 0,17, р = 0,04), С18.° (г = 0,37, р < 0,001), С200 (г = = 0,30, р < 0,001), а у лиц ПР - уровни С160 (г = 0,23, р = 0,001) и С18Ю (г = 0,16, р = 0,03) оказывали прямое влияние на тенденцию к снижению содержания пирувата и С21.0 и на повышение уровня лактата (г = -0,17 иг = = -0,18, р = 0,03 и р = 0,033). Повышенная активность анаэробных процессов у лиц АР связана с влиянием уровня С160 (г = -0,21, р = 0,01), Сп.0 (г=-0,25, р = 0,002), С18Ю (г = -0,25, р = 0,003), а у жителей ПР - с влиянием содержания С16 0 (г = -0,19, р = 0,011), С18.0 (г = -0,18, р = 0,016), С2,0 (г = -0,23, р = 0,003), С24.0 (г = = -0,19, р = 0,013).
Результаты дисперсионного анализа в основном повторяли результаты корреляционного, но с некоторыми отличиями. Так, у представителей ПР на тенденцию к повышению
уровня глюкозы оказывал влияние ИМТ совместно с содержанием КЦ ЖК - С100 (п2 = = 0,13, р = 0,034), Сп.0 (п2 = 0,11, р = 0,027); СЦ ЖК - С^ (п2 = 0,11, р = 0,015), См.0 (п2 = = 0,11, р = 0,045), С15.0 (п2 = 0,15, р = 0,0041); ДЦ ЖК - С16.0 (п2 = 0,13, р = 0,01), СП.0 (п2 = 0,095, р = 0,03), С20.0 (п2 = 0,11,р = 0,045), С21.0 (п2 = 0,13, р = 0,026), а также комплексы ИМТхполхС160 (п2 = 0,086, р = 0,026) и полхС13.0 (п2 = 0,047, р = 0,038). У лиц АР на тенденцию к снижению уровня глюкозы оказывали влияние уровни тех же НЖК, что и в корреляционном анализе. КЦ - С80 (п2 = = 0,15, р = 0,003), СП.0 (п2 = 0,21, р < 0,001); СЦ - С13Ю (п2 = 0,11, р = 0°004); ДЦ - С18Ю (п2 = 0,11, р = 0,004). Помимо перечисленных НЖК в тенденцию к снижению уровня глюкозы существенный вклад вносил уровень КЦ - С9.0 (п2 = 0,15, р = 0,003), менее значимый - уровень ДЦ. С160 (п2 = 0,064, р = 0,04), СП.0 (п2 = 0,11, р = 0,003), С2,0 (п2 = 0,067, р = 0,045), С22.0 (п2 = 0,084, р = = 0,015), С24.0 (п2 = 0,096, р = 0,007), а также комплекс полхС18.0 (п2 = 0,084, р = 0,016).
У представителей ПР, в отличие от корреляционных взаимосвязей, на тенденцию к снижению уровня пирувата наибольшее влияние оказывали комплексы факторов ИМТ с уровнями КЦ ЖК - С6.0 (п2 =
= 0,21, р = 0,006), С,0 (п2 = 0,2, р = 0,006), С^ (п2= = 0,23, р = 0,004), С^.0 (п2 = 0,32, р < 0,001), СЦ - С^ (п2 = 0,26, р < 0,001), С15.0 (п2 = 0,28, р < 0,001) и ДЦ - С16Ю (п2 = 0,26, р < 0,001), С^ (п2 = 0,26, р < 0,001), С18Ю (п2 = 0,25,р < < 0,001)), а наименьшее - отдельно содержание С20.0 (п2 = = 0,04, р = 0,04). У представителей АР, наоборот, на тенденцию к повышению уровня пирувата с наименьшим вкладом индивидуально влияли концентрации почти всех рассмотренных нами НЖК. КЦ - С80 (п2 = 0,09, р = 0,042), СП.0 (п2 = 0,08, р = 0,022); СЦ - С^ (п2 = 0,12, р = 0,002), С14Ю (п2 = 0,09, р = 0,009;), ДЦ - С16Ю (п2 = 0,08, р = 0,019), С18Ю (п2 = 0,06, р = 0,047), С20.0 (п2 = 0,07, р = 0,029), С22, (п2 = = 0,08, р = 0,0140), С2ЗЮ (п2 = 0,11, р = 0,005), а также комплекс полхС8.0 (п2 = 0,09, р = 0,042), а с наибольшим - комплексы ИМТхС16.0 (п2 = 0,24,
р < 0,001) и ИМТхполхС180 (п2 = 0,21, р = = 0,004). При этом на повышение уровня лактата у лиц АР наибольшее влияние оказывали отдельно содержания КЦ ЖК: С60 (п2 = 0,45, р < 0,001), С^ (п2 = 0,43, р < 0,001), а наименьшее - СЦ ЖК: С140 (п2 = = 0,08, р = 0,021), С150 (п2 = 0,09, р = 0,014); ДЦ: С200 (п2 = 0,08, р = 0,016), С^ (п2 = 0,07, р = 0,0444), С220 (п2 = 0,11, р = 0,004), С240 (п2 = = 0,09, р = 0,01), а также комплексы ИМТхС15 0 (п2 = 0,16, р = 0,021) и ИМТхС16:0 (п2 = 0,15), р = 0,021); у жителей ПР - лишь фактор пола (п2 = 0,03, р = 0,024), уровень С240 (п2 = 0,05, р = = 0,036) и комплекс полхС100 (п2 = 0,08, р = 0,005).
Следует отметить, что у лиц ПР, при меньшей встречаемости высоких значений Лак/Пир, наибольший индивидуальный вклад в его значение вносили уровни С60 (п2 = 0,15, р = 0,001), С210 (п2 = 0,09, р = 0,001), наименьший - С90 (п2= = 0,08, р = 0,048), С130 (п2 = 0,05, р = 0,034). У представителей АР, с большей встречаемостью высоких значений Лак/Пир, на этот показатель отдельно влияли уровни КЦ ЖК - С6:0 (п2 = 0,18, р = 0,002), С80 (п2 = 0,11, р = 0,023), С90 (п2 = 0,13, р = 0,048), СЦ ЖК - С150 (п2 = = 0,11, р = 0,003), ДЦ ЖК - С160 (п2 = 0,06, р = = 0,049), С170 (п2 = 0,10, р = 0,004), С24Ю (п2 = 0,10, р = 0,006), а также комплексы ИМТхполхС220 (п2 = 0,20, р = 0,004), ИМТхполхС210 (п2 = 0,13, р = 0,018), ИМТхполхС120 (п2 = 0,122, р = 0,046) и полхС11:0 (п2 = 0,11, р = 0,009).
Обсуждение. Проблема сохранения здоровья человека в условиях Арктики определяет необходимость изучения как метаболических, так и антропометрических показателей, в частности ИМТ - фактора риска развития метаболического синдрома (МС), выраженность которого зависит от избыточной массы тела и степени ожирения [5, 11, 13]. Анализ наших данных показал, что у 22-35-летних северян вне зависимости от региона проживания высока встречаемость избыточной массы тела и ожирения 1-й и 2-й степеней. В АР лиц с нормальными значениями массы тела меньше, чем в ПР, для многих характерны избыточная масса и ожирение 1-й и 2-й степеней [4, 13]. У жите-
лей АР, вследствие минимизации углеводного звена в метаболизме при адаптации к более суровым условиям проживания, содержание глюкозы установилось на более низком уровне, что соответствует результатам ранее проведенных исследований [5, 6]. При этом «негативные» последствия адаптации в виде повышенного содержания пирувата, лактата и увеличенного коэффициента Лак/Пир у лиц АР также более выражены, чем в ПР. Развитие признаков гипогликемии у северян, особенно в АР (18,44 % против 6,6 % в ПР), происходит, скорее всего, в результате снижения роли углеводов в энергообеспечении и повышения роли жиров, на что указывает выявленная нашим исследованием более высокая сумма НЖК за счет ДЦ при незначительном снижении уровней КЦ и СЦ, что, вероятно, связано с более активным использованием КЦ и СЦ в качестве энергосубстрата [1, 5, 12]. Выявленные высокие содержания лакта-та и значения Лак/Пир у лиц обоих регионов, особенно ПР, могут быть обусловлены более частой регистрацией у них в крови высоких уровней КЦ. С одной стороны, этот тип НЖК может быстро окисляться с образованием энергии и кетоновых тел, с другой - избыточное их поступление может повышать использование кислорода и усиливать метаболический ацидоз [1, 5]. Рост средних значений уровней С90, С100 в ПР, С60, С80 в АР и С110 в равной степени в обоих регионах, вероятно, связан с увеличением активности анаэробного и снижением аэробного метаболизма. Из этого следует, что КЦ ЖК могут выступать маркерами повышения уровня лактата и снижения уровня пиру-вата у северян, отмеченных нами и другими исследователями [4-6]. Кроме того, выявленные нами дефицитные состояния С90 и С100, особенно у лиц АР, могут быть факторами, снижающими иммунологические и защитные механизмы организма у северян, изменяя активность микрофлоры и целостность слизистой кишечника [14].
Еще одним фактором, влияющим на уровень глюкозы и ее метаболитов, является содержание СЦ и ДЦ ЖК, способных влиять на Р-клетки
поджелудочной железы, изменяя секрецию инсулина [12, 13, 15]. В отличие от ДЦ, СЦ ЖК меньше включаются в состав липопротеинов, что ассоциируется со снижением риска развития соматических заболеваний. СЦ ЖК также привлекают внимание как активная часть диеты, поскольку способность к окислению у них значительно выше, чем их этерификация. При этом абсорбция и перенос СЦ ЖК происходят с венозной кровью, а не с лимфой, как у ДЦ ЖК. Статистически значимых различий в содержании рассматриваемых нами СЦ и ДЦ ЖК у жителей ПР и АР не выявлено. Вместе с тем результаты корреляционного анализа показали зависимость содержания метаболитов углеводного обмена от уровней С120, С13:0 и С140 в крови жителей АР, что может указывать на увеличение у них антиатерогенной защиты и снижение риска развития сахарного диабета второго типа. Результаты оценки ДЦ ЖК показали, что несмотря на более низкие уровни СЦ ЖК у лиц АР частота встречаемости высоких уровней ДЦ ЖК (С20:0, С21:0 и С22:0) выше, чем в ПР, что
подтверждает наличие риска развития соматических заболеваний, ранее не свойственных для них.
Полученные впервые данные свидетельствуют о необходимости дальнейших исследований с целью разработки комплекса мер по коррекции уровня глюкозы и ее метаболитов с учетом индивидуальной реактивности НЖК (КЦ, СЦ и ДЦ) на современном этапе.
Исходя из вышесказанного, можно отметить следующее:
1. Среди 22-35-летних жителей АР меньше лиц с нормальными значениями массы тела, чем в ПР, выше встречаемость избыточной
массы тела и ожирения 1-й и 2-й степеней, что повышает риск развития МС.
2. Тенденции к снижению уровня глюкозы у лиц АР относительно ПР сопровождаются значимым увеличением уровня пирувата, тенденцией к повышению содержания лактата и значения Лак/Пир.
3. Значимое повышение суммы КЦ ЖК у лиц ПР относительно АР сопровождается увеличением уровней С9:0, С10:0 и снижением содержания С60, С80. Частота встречаемости аномально высоких концентраций С60 и С8:0 больше у жителей АР, С9:0, С10:0 - у лиц ПР, а высоких концентраций С11:0 - в равной степени
у лиц обоих регионов.
4. В содержании СЦ ЖК (С12:0, С13:0, С14:0,
С15:0) у 22-35-летних жителей ПР и АР значимых различий не выявлено, значимое повышение суммы СЦ ЖК у лиц ПР связано с незначительным увеличением уровней С12:0, С13:0.
5. Тенденция к повышению суммы ДЦ ЖК у лиц ПР относительно АР сочетается с увеличением уровня С20:0, С22:0; в содержании С16:0, С18:0, С210, С23 0, С240 не выявлено значимых различий.
6. На тенденцию к снижению уровня глюкозы в крови у жителей АР, с большей встречаемостью ее аномально низких значений, наибольшее влияние оказывают уровни следующих ЖК: КЦ (С60, С80, С110), затем СЦ (С130, С15:0) и ДЦ (Сц0), а у лиц ПР - лишь СЦ (С^Д Повышенная активность анаэробных процессов у представителей АР связана в большей степени с содержанием следующих ЖК: ДЦ
(С16:0, С17:0, С18:0
), затем КЦ (С6:0, С8 0) и СЦ а у лиц ПР - в большей степени с уровнем ДЦ
(С16:0, С18:0, С21:0, С24:0) и в равной степени с содержанием КЦ (С9:0) и СЦ (С13:0).
Список литературы
1. Титов В.Н., Лисицын Д.М. Жирные кислоты. Физическая химия, биология и медицина. М., 2006. 670 с.
2. Бахтина З.Э., Стрелкова А.В., Бичкаева Ф.А., Зыкова Т.А. Особенности метаболизма глюкозы в условиях пищевого стресса у молодых женщин с функциональной гиперандрогенией г. Архангельска // Экология человека. 2006. № 4. С. 16-19.
3. Титов В.Н. Фундаментальная медицина: функциональная роль инсулина как фактора обеспечения энергией биологической функции локомоции // Клин. лаб. диагностика. 2004. № 9. С. 75а-75.
4. Бичкаева Ф.А., Жилина Л.П., Власова О.С., Третьякова Т.В. Резервные возможности эндокринно-метаболических показателей у жителей Европейского Севера в условиях глюкозотолерантного теста в зависимости от фотопериода // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2009. Т. 95, № 4. С. 417-429.
5. Бичкаева Ф.А. Эндокринная регуляция метаболических процессов у человека на Севере. Екатеринбург,
2008. 303 с.
6. Ткачев А.В., Бойко Е.Р., Губкина З.Д., Раменская Е.Б., Суханов С.Г. Эндокринная система и обмен веществ у человека на Севере. Сыктывкар, 1992. 156 с.
7. Матаев С.И., Василькова Т.Н. Метаболический синдром на Крайнем Севере. Тюмень, 2011. 131 с.
8. Чанчаева Е.А. К вопросу об адекватности питания аборигенного населения Сибири. Обзор литературы // Экология человека. 2010. № 3. С. 31-34.
9. Folch J., LeesM., Sloane Stanley G.H. A Simple Method for the Isolation and Purification of Total Lipids from Animal Tissues // J. Biol. Chem. 1957. Vol. 226, № 1. P. 497-509.
10. НаследовА.Д. SPSS 15: профессиональный статистический анализ данных. СПб., 2008. 416 с.
11. Бичкаева Ф.А., Типисова Е.В., Бичкаев А.А. Особенности жирно-кислотного состава и гормонов поджелудочной железы у аборигенного и местного русского населения Заполярья // Вестн. Урал. мед. акад. науки. 2014. № 2. С. 116-119.
12. Титов В.Н. Среднецепочечные жирные кислоты: содержание в пище, физиология, особенности метаболизма и применение в клинике // Вопр. питания. 2012. Т. 81, № 6. С. 27-36.
13. ГинзбургМ.М., КозупицаГ.С., Крюков H.H. Ожирение и метаболический синдром. Влияние на состояние здоровья, профилактика и лечение. Самара, 1999. URL: http://www.tinlib.ru/zdorove/ozhirenie_i_metabolicheskii_ sindrom_vlijanie_na_sostojanie_zdorovja_profilaktika_i_lechenie/p1.php (дата обращения: 06.04.2017).
14. Добродеева Л.К., Бичкаева Ф.А., Типисова Е.В., Поскотинова Л.В., Губкина З.Д. Экологическая зависимость физиологических функций человека. Архангельск, 2006. 299 с.
15. Hoeks J., MensinkM., HesselinkM.K., Ekroos K., Schrauwen P. Long- and Medium-Chain Fatty Acids Induce Insulin Resistance to a Similar Extent in Humans Despite Marked Differences in Muscle Fat Accumulation // J. Clin. Endocrinol. Metab. 2012. Vol. 97, № 1. P. 208-216.
References
1. Titov V.N., Lisitsyn D.M. Zhirnye kisloty. Fizicheskaya khimiya, biologiya i meditsina [Fatty Acids. Physical Chemistry, Biology and Medicine]. Moscow, 2006. 670 p.
2. Bakhtina Z.E., Strelkova A.V, Bichkaeva F.A., Zykova T.A. Osobennosti metabolizma glyukozy v usloviyakh pishchevogo stressa u molodykh zhenshchin s funktsional'noy giperandrogeniey g. Arkhangel'ska [Features of Glucose Metabolism in Conditions of Alimentary Stress in Young Women with Functional Hyperandrogeny in Arkhangelsk]. Ekologiya cheloveka, 2006, no. 4, pp. 16-19.
3. Titov V.N. Fundamental'naya meditsina: funktsional'naya rol' insulina kak faktora obespecheniya energiey biologicheskoy funktsii lokomotsii [Fundamental Medicine: Functional Role of Insulin as a Factor of Supply with Energy of Biological Locomotion Function]. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika, 2004, no. 9, pp. 75a-75.
4. Bichkaeva F.A., Zhilina L.P., Vlasova O.S., Tret'yakova T.V Rezervnye vozmozhnosti endokrinno-metabolicheskikh pokazateley u zhiteley Evropeyskogo Severa v usloviyakh glyukozotolerantnogo testa v zavisimosti ot fotoperioda [Reserve Capacities of Endocrine-Metabolic Parameters in the Inhabitants of the European North During the Glucose-Tolerance Test Depending on the Photoperiod]. Rossiyskiy fiziologiheskiy zhurnal im. I.M. Sechenova,
2009, vol. 95, no. 4, pp. 417-429.
5. Bichkaeva F.A. Endokrinnaya regulyatsiya metabolicheskikh protsessov u cheloveka na Severe [Endocrine Regulation of Metabolic Processes in Humans in the North]. Yekaterinburg, 2008. 303 p.
6. Tkachev A.V., Boyko E.R., Gubkina Z.D., Ramenskaya E.B., Sukhanov S.G. Endokrinnaya sistema i obmen veshchestv u cheloveka na Severe [The Endocrine System and Metabolism in Humans Living in the North]. Syktyvkar, 1992. 156 p.
7. Mataev S.I., Vasil'kova T.N. Metabolicheskiy sindrom na Kraynem Severe [Metabolic Syndrome in the Far North]. Tyumen, 2011. 131 p.
8. Chanchaeva E.A. K voprosu ob adekvatnosti pitaniya aborigennogo naseleniya Sibiri. Obzor literatury [To the Issue of the Adequacy of Nutrition of Siberian Aboriginal Population. Literature Review]. Ekologiya cheloveka, 2010, no. 3, pp. 31-34.
9. Folch J., Lees M., Sloane Stanley G.H. A Simple Method for the Isolation and Purification of Total Lipids from Animal Tissues. J. Biol. Chem., 1957, vol. 226, no. 1, pp. 497-509.
10. Nasledov A.D. SPSS 15: professional'nyy statisticheskiy analiz dannykh [SPSS 15: Professional Statistical Analysis of Data]. St. Petersburg, 2008. 416 p.
11. Bichkaeva F.A., Tipisova E.V., Bichkaev A.A. Osobennosti zhirno-kislotnogo sostava i gormonov podzheludochnoy zhelezy u aborigennogo i mestnogo russkogo naseleniya Zapolyar'ya [Aspects of Fatty Acid Profile and Pancreatic Hormones in Aboriginal and Local Russian Population from Polar Region]. Vestnik Ural'skoy meditsinskoy akademicheskoy nauki, 2014, no. 2, pp. 116-119.
12. Titov VN. Srednetsepochechnye zhirnye kisloty: soderzhanie v pishche, fiziologiya, osobennosti metabolizma i primenenie v klinike [Middle-Chain Fatty Acids: Their Dietary Content, Physiology, Specific Metabolism and Clinical Application]. Voprosypitaniya, 2012, vol. 81, no. 6, pp. 27-36.
13. Ginzburg M.M., Kozupitsa G.S., Kryukov N.N. Ozhirenie i metabolicheskiy sindrom. Vliyanie na sostoyanie zdorov'ya, profilaktika i lechenie [Obesity and Metabolic Syndrome. Their Effect on Health, Prevention and Treatment]. Samara, 1999. Available at: http://www.tinlib.ru/zdorove/ozhirenie_i_metabolicheskii_sindrom_vlijanie_na_sostojanie_ zdorovja_profilaktika_i_lechenie/p1.php (accessed 6 April 2017).
14. Dobrodeeva L.K., Bichkaeva F.A., Tipisova E.V, Poskotinova L.V., Gubkina Z.D. Ekologicheskaya zavisimost' fiziologicheskikhfunktsiy cheloveka [Dependence of Human Physiological Functions on the Environment]. Arkhangelsk, 2006. 299 p.
15. Hoeks J., Mensink M., Hesselink M.K., Ekroos K., Schrauwen P. Long- and Medium-Chain Fatty Acids Induce Insulin Resistance to a Similar Extent in Humans Despite Marked Differences in Muscle Fat Accumulation. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2012, vol. 97, no. 1, pp. 208-216.
DOI: 10.17238/issn2542-1298.2017.5.2.44
Artem A. Bichkaev*!**, Fatima A. Bichkaeva*, Natal'ya I. Volkova*/**, Tat'yana V. Tret'yakova*, Ol'ga S. Vlasova*, Ekaterina V. Nesterova*,
Boris A. Shengof */**, Nina F. Baranova*
*Federal Research Centre for Integrated Studies of the Arctic, Russian Academy of Sciences (Arkhangelsk, Russian Federation)
**Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov
(Arkhangelsk, Russian Federation)
THE RATIO OF BLOOD LEVELS OF SATURATED FATTY ACIDS AND METABOLITES OF CARBOHYDRATE METABOLISM IN RESIDENTS OF THE ARCTIC AGED 22-35 YEARS
The study involved 370 adults from the Subarctic (SR) and Arctic (AR) regions of the European North of Russia aged between 22 and 35 years. The parameters of serum carbohydrate metabolism, level of saturated fatty acids (SAFA) and body mass index (BMI) were determined. Using the correlation and variance analysis we identified the dependence of the parameters of carbohydrate metabolism
on the concentration of short- (SC), medium- (MC) and long-chain (LC) SAFA in the blood of SR and AR inhabitants. It was proven that in SR residents the prime factor of increasing glucose level is BMI in combination with decanoic and undecylic (C110) sC SAFA, tridecanoic (C130), myristic and pentadecanoic MC, palmitic (C160), heptadecanoic, arachidic and heneicosanoic (C210) LC SAFA (1015 %), as well as a set of factors BMIxsexxC160 and sexxC130 (5.0-8.6 %). In AR residents the largest effect on the decrease in glucose level was produced by caprylic, pelargonic and undecylic SC SAFA (1521 %), then tridecanoic MC SAFA (11.0 %), and palmitic, heptadecanoic, stearic (C180), heneicosanoic, behenic (C220) and lignoceric LC SAFA (6.0-11.0 %); the smallest effect was produced by the complex sexxC180 (8.0 %). A slight decline in the activity of anaerobic processes in Sr residents was caused separately by caproic and heneicosanoic SAFA (9.3-15 %), while in AR residents by caproic, caprylic, pelargonic, pentadecanoic, palmitic, heptadecanoic and lignoceric SAFA (10.4-18.1 %) and complexes BMIxsexxC220 (20.0 %), BMIxsexxC210, BMIxsexxC120, and sexxC110 (11-13 %).
Keywords: saturated fatty acids; short-, medium- and long-chain fatty acids; metabolites of carbohydrate metabolism; body mass index; adult residents of the Subarctic region, adult residents of the Arctic region.
Поступила 05.11.2016 Received 5 November 2016
Corresponding author: Fatima Bichkaeva, address: prosp. Lomonosova 249, Arkhangelsk, 163061, Russian Federation; e-mail: [email protected]
For citation: Bichkaev A.A., Bichkaeva F.A., Volkova N.I., Tret'yakova T.V., Vlasova O.S., Nesterova E.V., Shengof B.A., Baranova N.F. The Ratio of Blood Levels of Saturated Fatty Acids and Metabolites of Carbohydrate Metabolism in Residents of the Arctic Aged 22-35 Years. Journal of Medical and Biological Research, 2017, vol. 5, no. 2, pp. 44-55. DOI: 10.17238/issn2542-1298.2017.5.2.44
