В районах Сибири и Крайнего Севера человек подвергается воздействию экстремальных климатоэкологических факторов, реализующих своё влияние на разных уровнях организации живого [6,9]. Жизнь в огромных городах мегаполисах, расположенных в этих регионах, где окружающая среда интенсивно загрязняется и насыщается, факторами техногенного происхождения, оказывает дополнительное влияние на организм человека. Витаминизация один из способов регуляции механизма повышения естественной резистентности к этим воздействиям [1, 8].
Школьный возраст характеризуется с одной стороны интенсивными темпами роста и развития, с другой – недостаточно высокой сопротивляемостью к воздействию неблагоприятных факторов в этот период. Исследование фактического питания школьников 7–14 лет г. Красноярска и г. Норильска выявило ряд существенных недостатков в виде дефицита микро- и макро- нутриентов, что повышает риск развития многих заболеваний [1, 7, 9]. Иммунная система, как одна из важнейших гомеостатических систем организма вместе с нервной и эндокринной принимает участие во всех адаптационных реакциях. Общеизвестно участие катехоламинов (КА) и серотонина в механизмах адаптационного синдрома, в том числе и к условиям Крайнего Севера [3, 6]. Моноаминергические системы осуществляют своё влияние на иммунные реакции через систему гипоталамус-гипофиз-надпочечники. Известно, что в лимфоцитах происходит также депонирование и синтез моноаминов [10], то и эти, биологически активные вещества оказывают влияние на функциональную активность клеток иммунной системы. Витамины входят в состав активных центров сложных ферментов синтеза и распада моноаминов, а также в виде коферментов участвуют в этих реакциях. Сегодня однозначно выявлена роль питания в формировании и гармоничном функционировании всех органов и систем ребенка Исследований, посвящённых изучению содержания моноаминов в лимфоцитах крови детей младшего школьного возраста при непрерывной, длительной витаминизации в условиях Сибири и Крайнего Севере нет, что определяет актуальность и научную новизну данной работы.
Цель исследования: выявить изменения содержания моноаминов в лимфоцитах крови школьников при длительной витаминизации в условиях Сибири и Крайнего Севера.
Материалы и методы исследования
Под наблюдением находились школьники в возрасте 10-11 лет, проживающие в г. Красноярске (91 человек) и г. Норильске (60 человек). Дети одной школы, регулярно принимавшие в течение 7 месяцев (с сентября по март) отечественный поливитаминный комплекс по 1 драже один раз в день, составили основную группу наблюдения. Дети другой школы, не принимавшие поливитамины, составили группу сравнения. Обе школы находились в районах с одинаковой экологической ситуацией. Критерием включения в исследование было то, что дети были соматически здоровы, не принимали другие лекарственные препараты, не подвергались вакцинации в этот период, Обследование детей проводили по согласованию с администрацией школ, при подписании родителями информированного согласия на проведение данного наблюдения и исследования. Критерием исключения из исследования были отклонения в состоянии детей и несогласие детей и родителей на каждом этапе исследования. В г. Красноярске у детей брали кровь из пальца: через 1 месяц, через 6 месяцев и через 7 месяцев после начала витаминизации. В г. Норильске через 7 месяцев после начала витаминизации. В качестве средства для профилактической витаминизации был использован отечественный поливитаминный комплекс, в котором дозы витаминов близки к рекомендуемым суточным дозам потребления для детей [4]. В состав одного поливитаминного драже входили следующие компоненты: витамины – А -3300 мЕ; В1 – 0,002 г; В2 – 0,002 г; В6 – 0.003 г; В12 – 0,000002 г; РР – 0,02 г; Р – 0,01 г; Е – 0,01 г; С – 0,075 г; фолиевая кислота – 0,00007 г и пантотенат кальция – 0,03 г.
Содержанию моноаминов в лимфоцитах периферической крови определяли люминесцентно-гистохимическим методом Фалька – Хилларпа в собственной модификации для мазков крови [5].Флуоресценцию моноаминов фиксировали на микроскопе «ЛЮМАМ-Р3», сигнал с которого выводился на цифровой мультиметр. Уровень КА и серотонина в лимфоцитах выражали в условных единицах (у.е.).
Полученные результаты обработаны с помощью стандартной лицензионной программы «Statistica v. 6.1». Достоверность различий определяли с помощью критерия Стьюдента при критическом уровне значимости p < 0,05. Данные представлены в виде средней величины, а также стандартной ошибки средней арифметической (М ± m).
Результаты исследования и их обсуждение
Анализируя полученные данные, следует отметить, что после приёма поливитаминного комплекса в течение одного месяца у детей основной группы г. Красноярска содержание серотонина в лимфоцитах снижалось на 37 % (р < 0,05) относительно его уровня в лимфоцитах детей группы сравнения (табл. 1).
Снижение флуоресценции серотонина в лимфоцитах детей основной группы может быть обусловлено разными причинами, и, прежде всего, снижением активности серотонинергической системы ЦНС путём блокады ферментов синтеза серотонина, что будет способствовать активации дофаминергической системы и, как следствие, приведёт к стимуляции иммунных реакций [2, 3].
Изменение соотношения регуляторных веществ в лимфоцитах, вероятно, активирует определённые транскриптоны и таким способом приводит к избирательному накоплению или снижению рецепторных мембранных структур – адренорецепторных, серотонинорецепторных и т.д.
Изменение уровня серотонина, количества рецепторов, может влиять на активный транспорт ионов через плазматическую мембрану, депонирование моноаминов в гранулах и их синтез в клетке [2, 10]. В связи с тем, что уровень флуоресценции моноаминов зависит от энергетического и пластического обмена клеток [2, 3], то можно думать и об изменении ферментного метаболизма, который является интегральным показателем, отражающим функциональное состояние лимфоцитов, что было показано нами ранее [7].
У детей группы сравнения избыток серотонина, вероятно, тормозит синтез нуклеиновых кислот и белков, а также снижает активность дофаминергической системы, играющей важную роль в процессах памяти [2].
Таблица 1
Содержание моноаминов в лимфоцитах крови у детей двух школ г. Красноярска после профилактической витаминизации (М ± m)
|
Через 1 месяц |
Через 6 месяцев |
Через 7 месяцев |
||||
|
Показатель |
Группа основная n = 9 |
Группа сравнения n = 10 |
Группа основная n = 16 |
Группа сравнения n = 19 |
Группа основная n = 20 |
Группа сравнения n = 17 |
|
КА, у.е. |
36,00 ± 8,04 |
41,16 ± 9,02 |
23,43 ± 1,53 ** |
38,15 ± 4,36 |
29,22 ± 3,45 |
35,33 ± 3,07 |
|
Сер., у.е. |
289,25 ± 38,64* |
453,33 ± 63,17 |
378,37 ± 35,98* |
311,36 ± 18,06 |
278,3 ± 23,68* |
343,0 ± 11,5 |
|
КА/Сер |
0,12 ± 0,02 |
0,10 ± 0,03 |
0,075 ± 0,01 |
0,13 ± 0,02 |
0,10 ± 0,009 |
0,08 ± 0,001 |
Примечание. Достоверность различий между группами детей, принимавших витамины (основная группа) и группой сравнения: * р < 0,05; ** р < 0,01.
Таблица 2
Содержание моноаминов в лимфоцитах крови детей двух школ г. Норильска после профилактической витаминизации (М ± m)
|
Через 7 месяцев |
Через 7 месяцев |
|||||
|
Показатель |
Группа основная n = 30 |
Группа сравнения n = 30 |
Группа основная |
Группа сравнения |
||
|
Девочки n = 15 |
Мальчики n = 15 |
Девочки n = 15 |
Мальчики n = 15 |
|||
|
КА, у.е. |
30,33 ± 2,24*** |
63,06 ± 2,44 |
42,0 ± 3,57** |
24,5 ± 1,9***••• |
62,2 ± 3,99 |
63,93 ± 3,23 |
|
Сер., у.е. |
128,73 ± 10,36*** |
75,53 ± 4,19 |
130,8 ± 21,34 |
127,7 ± 12,51 |
65,86 ± 6,14 |
85,2 ± 5,11• |
|
КА/Сер |
0,28 ± 0,03*** |
0,92 ± 0,06 |
0,42 ± 0,09*** |
0,21 ± 0,02***•• |
1,05 ± 0,11 |
0,8 ± 0,07 |
Примечание. Достоверность различий между группами детей, принимавших витамины (основная группа) и группой сравнения: * р < 0,05; ** р < 0,01; между девочками и мальчиками: • – р < 0,05; •• – р < 0,01; ••• – р < 0,001.
Можно также предположить, что у этих детей после приёма поливитаминов происходит подъём и уровня кортикостероидов, что будет способствовать снижению содержания серотонина [2, 3].
Через 6 месяцев витаминизации в лимфоцитах детей основной группы г. Красноярска снижается флуоресценция КА на 39 % (р < 0,01), а флуоресценция серотонина повышается на 22 % (р < 0,05) относительно показателей детей группы сравнения (табл. 1). Значимость этого факта определяется тем, что серотонин ограничивает возбуждение адренергических центров [2, 3].
Для понимания этого явления, следует иметь в виду, что адаптация детей к многократному воздействию поливитаминного комплекса, вероятно, приводит к снижению чувствительности клеточных мембран к стрессорным медиаторам и гормонам [1, 8].
Явление десенситизации, может быть связано с изменением липидного бислоя клеточных мембран при воздействии витаминов, которые действуют как антиоксиданты [8]. Снижение числа и эффективности функционирования адренорецепторов, то есть адренореактивности, может стать важным фактором повышения резистентности к стрессорным воздействиям окружающей среды у детей основной группы.
С другой стороны, длительная витаминизация вызывала повышение уровня стресс лимитирующей серотонинергической системы, если учесть, что содержание серотонина в лимфоцитах коррелирует с уровнем серотонина мозга [10].
В таком случае у детей основной группы высокий уровень серотонина в лимфоцитах выступает в роли модулятора, ограничивающего чрезмерные эффекты КА, содействуя десенситизации, предупреждает стрессорные эффекты и потенцирует действие серотонинергической системы. Однако высокий уровень серотонина может вызывать ингибирование иммунного ответа и тормозить активность дофаминергической системы, связанной с ним морфо-функциональными связями [2, 3].
Следует учитывать, что сложный характер действия поливитаминного комплекса может быть связан не только с эффектом самих витаминов, но и с различными взаимодействиями метаболических систем лимфоцитов, как на уровне ферментов энергетики и синтеза, так и на уровне рецепторной регуляции.
Третье обследование детей (через 7 месяцев) проводили в двух городах: г. Красноярске и г. Норильске (табл. 2) одновременно.
Сопоставление показателей флуоресценции моноаминов в лимфоцитах детей групп сравнения г. Красноярска и г. Норильска показало, что в лимфоцитах детей пришлого населения Севера выше флуоресценция КА на 78 % (р < 0,01) и ниже серотонина в 4,5 раза (р < 0,001) относительно таких же параметров детей группы сравнения г. Красноярска. Уровень моноаминов у детей, проживающих в условиях Севера, вероятно, связан с исходно большим напряжением симпатоадреналовой системы, когда организм ребенка в определенной степени предохраняется от действия их избытка, путём накопления КА преимущественно в форменных элементах крови. У детей г. Норильска величина индекса КА/Сер., оказалась также выше в 11,5 раза (р < 0,001), чем у детей г. Красноярска.
Длительное воздействие поливитаминного комплекса на детей Сибири и Севера, позволило выявить ряд существенных различий по содержанию моноаминов в клетках иммунной системы. После 7 месячной витаминизации у детей основной группы г. Красноярска уровень КА в лимфоцитах не отличался от детей группы сравнения, а у детей основной группы г. Норильска уровень КА снизился на 52 % (р < 0,001).
В отношении серотонина данные были не столь однозначны. В лимфоцитах школьников основной группы г. Красноярска уровень серотонина оказался ниже в 1,2 раза (р < 0,05), а у детей основной группы г. Норильска выше в 1,7 раза (р < 0,001) относительно группы сравнения. У детей основной группы г. Красноярска величина индекса КА/Сер. достоверно не отличалась от показателя группы сравнения (табл. 1), а у детей основной группы г. Норильска этот индекс снизился на 70 % (р < 0,001) относительно детей группы сравнения (табл. 2). Снижение этого соотношения у детей Севера после витаминизации отражает степень торможения формирования условно-рефлекторных связей и переход кратковременной памяти в долговременную, что может свидетельствовать о понижении функциональных возможностей ЦНС [2, 3].
При определении содержания моноаминов в лимфоцитах крови детей двух регионов после витаминизации, нами была выявлена зависимость содержания КА от пола ребенка. Так, у девочек основной группы в г. Красноярске уровень КА снижается в 2 раза. (р < 0,05), а у мальчиков основной группы г. Норильска ещё в большей степени – в 2,6 раза (р < 0,001) относительно групп сравнения. Сами по себе эти факты свидетельствуют о возможном снижении скорости захвата КА лимфоцитами, причем уровень КА в лимфоцитарных клетках можно рассматривать в качестве интегративного маркера скорости захвата КА. С другой стороны биогенные амины характеризуют половой диморфизм реактивности у школьников Сибири и Крайнего Севера.
Заключение
Проведённое исследование показало, что при долговременной адаптации детей Сибири и Крайнего Севера к воздействию комплекса витаминов происходит изменение баланса нейромедиаторов в лимфоцитах, которое может менять функциональную активность этих клеток [5, 6]. Механизмы таких изменений следует искать, прежде всего, в модуляции поливитаминами гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, изменяющей уровень нейротрансмиттеров на каждом этапе витаминизации детей г. Красноярска и г. Норильска.
Сопоставление результатов 7 месячной витаминизации школьников Сибири и Крайнего Севера выявило особенности реагирования клеток иммунной системы на один и тот же по характеристике раздражитель, в зависимости от исходного состояния лимфоидной системы. Снижение уровня серотонина в лимфоцитах детей г. Красноярска, вероятно, обусловлено снижением возбуждения высших регуляторных механизмов. Такой вариант соотношения регуляторных веществ в клетках иммунной системы может быть обеспечен меньшим выделением регуляторных метаболитов.
Снижение уровня КА и увеличение содержания серотонина в лимфоцитах детей г. Норильска после витаминизации, вероятно, связано не только с влиянием поливитаминного комплекса на биохимические механизмы, синтез и распад моноаминов, но и с состоянием регуляторных систем у жителей Севера, определяющих перестройку функций на различных уровнях. Большая амплитуда колебаний исследованных параметров у детей г. Норильска согласуется с законом начального уровня, согласно которому интенсивность ответа биосистемы на внешний фактор, определяется уровнем функции [10].
Клинические наблюдения показали, что после витаминизации у детей г. Красноярска и г. Норильска снизилась общая заболеваемость, улучшились показатели физического развития (по степ-тесту). Несмотря на то, что нами выявлено повышение уровня серотонина в лимфоцитах детей г. Норильска, клинических проявлений аллергических реакций у детей не было.