К вопросу о влиянии биогеохимических факторов на липидный и углеводный обмены

К ВОПРОСУ О ВЛИЯНИИ БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЛИПИДНЫЙ И УГЛЕВОДНЫЙ ОБМЕНЫ

Степанов Р.В., Сусликов В.Л.

ФГОУ ВПО «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова», медицинский институт, кафедра профилактической медицины, г. Чебоксары

Изучение метаболических нарушений при сердечно-сосудистых заболеваниях вызывает интерес к гиперинсулинемии и инсулинорезистентности как возможному фактору риска ишемической болезни сердца (ИБС) и одному из определяющих компонентов метаболического синдрома.

Гиперинсулинемия часто ассоциируется с такими факторами риска ИБС, как избыточная масса, дислипопротеидемия (ДЛП), артериальная гипертензия, гипергликемия.

Многими исследователями было убедительно доказано, что у лиц с нарушением типов ДЛП (чаще у лиц с ДЛП III, IV и V типов) происходит усиленные превращения углеводов в жиры, способствуя тем самым развитию ожирения. В свою очередь ожирение само ведет к повышению уровня атерогенных и к снижению антиатерогенных липопротеидов в крови.

Согласно ряда эпидемиологических исследований, повышенный уровень циркулирующего в крови инсулина, может рассматриваться как независимый фактор риска ИБС [Никитин Ю.П. и др., 2001]. В то же время ряд авторов отводит гиперинсулинемии сравнительно небольшую роль в генезе этого заболевания [Gard A. et al., 1988].

Однако следует отметить, что в этих эпидемиологических исследованиях не учитывались механизмы и закономерности адаптации человека к различным условиям биогеохимической среды. В связи с этим, целью настоящего исследования явилось изучение липидов и липопротеидов, углеводного обмена (иммунореактивного инсулина (ИРИ) и теста толерантности к глюкозе (ТТГ)) в различных биогеохимических субрегионах биосферы Чувашской Республики.

Исследования проводились в соответствии с методическими указаниями «Комплексное изучение причинно-следственных связей хронических неинфекционных заболеваний», утвержденные Научным советом «Гигиены окружающей среды» РАМН в 1980 г. № 12-21а/193.

Для изучения распространенности инфаркта миокарда (ИМ) нами использованы следующие официальные документы:

1) отчетные статистические формы (ф-1,14,30) за 2001-2005гг;

2) справки врачебного свидетельства о смерти от ИМ за 2001-2005гг;

Все имеющиеся статистические материалы были стандартизованы по половозрастному составу и пересчитаны на 10 000 населения.

При эпидемиологических исследованиях главным условием было соблюдение правила метода направленного отбора. Сущность его состоит в определении и отборе наиболее однородной группы единиц наблюдения. В группы обследования отбирались коренные практически здоровые жители (КПЗЖ), одинаковые по возрасту, полу, национальности (чуваши), профессиональной принадлежности (сельскохозяйственные работники), а также по отношению к курению и не имеющие избыточной массы тела (по индексу Кетле, 30 и более) из двух субрегионов биосферы Чувашской Республики - Присурского (ПСБ) и Прикубниноцивильского (ПЦСБ). Отбор проб крови проводился в период экспедиции, определение общего холестерина (ХС), холестерина липропротеидов высокой плотности (ХС ЛПВП), триглицеридов (ТГ) проводилось у 333 КПЗЖ согласно инструкции лаборатории стандартизации биохимических исследований, утвержденных ГНИЦ профилактической медицины МЗ и СР РФ. ХС липропротеиды низкой (ХС ЛПНП) и очень низкой (ХС ЛПОНП) определялись расчетным методом [Dudley E.F. et al.,1969]. Коэффициент атерогенности (КА) определяли по формуле, предложенной А.И. Климовым и Н.Г. Никульчевой (1984), фенотипирование дислипопротеидемией (ДЛП) производили по А.И. Климову и Н.Г. Никульчевой (1984), E.F. Dudley et al., (1969), придерживаясь 1090% отрезных точек границ нормы.

Содержание ИРИ в сыворотке крови было изучено у 40 жителей в возрасте 25-40 лет из сравниваемых субрегионов биосферы с помощью набора рио-ИНС-ПГ125 методом радиоиммунологического анализа. Для изучения состояния углеводного обмена был использован ТТГ, который проведен у 93 КПЗЖ в возрасте 25-40 лет сравниваемых субрегионов биосферы. Глюкоза в периферической крови исследовалась орта-толуидиновым методом [Колб В.Г., Камышников В.С., 1982]. Оценка результатов проводилась с учетом рекомендаций ВОЗ. Для решения поставленной цели проведено натурное хроническое экспериментальное исследование (13 месяцев) на крысах-самцах с начальным весом 145+13г; разделенные на две группы и был организован кормовой рацион и питьевой режим, который моделировал естественные условия сравниваемых биогеохимических провинций. 10 животных I группы (опытная), получали питьевую воду и корм, привозимые из ПСБ, 10 - II группа (контрольная) - из ПЦСБ.

Химический состав используемых питьевых вод и кормового рациона определяли на атомно-абсорбционном спектрометре «Квант-2.ЭТА», йод и фтор определяли ионоселективным методом.

На территории Чувашской Республики были выделены 3 субрегиона биосферы: Присурский, Прикубниноцивильский и Приволжский, не отличающиеся климато-погодными условиями

(биометериологическими показателями жесткости погоды) и антропогенной нагрузкой, а также по состоянию медицинского обслуживания, но существенно отличающихся макро- и микроэлементным составом во всех звеньях биогеохимической цепи и характером проявления биологических реакций живых организмов [Сусликов В.Л., 1981; Степанов Р.В., 1992].

Ретроспективные исследования показали, что заболеваемость ИМ у населения, проживающего ПСБ (западная часть территории Чувашии) на 10 000 населения составил 10,8±3,6, тогда как в ПЦСБ (восточная часть территории) - 3,4±1,3. А смертность в 4,5 раза выше (4,6±0,9) в ПСБ по сравнению с ПЦСБ (1,2±0,3). Данные фенотипирования типов ДЛП представлены на рис. 1.

100%

9080

10 ^ 2 _ 1 т

ПЦСБ ПСБ

4,9 9,2 4,6

2,0 1,3 1,0

1 2 3 4 5 й 7 Рис.1. Норма и ДЛП у практически здоровых жителей из Прикубниноцивильского и Присурского субрегионов биосферы; 1- норма; 2- II а тип гиперлипопротеидемии; 3- II б тип гиперлипопротеидемии; 4- IV тип гиперлипопротеидемии; 5- гипо-альфа-липопротеидемия; 7- гипо-бета-липопротеидемия.

Как видно из рис.1, среди обследованных в ПСБ лиц с нормолипопротеидемией выявлено на 4,6% меньше, а с типом На гиперлипопротеидемией (ГЛП) на 3,6% больше, чем в ПЦСБ. Причем у жителей ПСБ тип Пб ГЛП выявлен в 0,5% случаев при отсутствии в ПЦСБ, а также не встречается гипер-а-липопротеидемия и гипо-Р-липопротеидемия, последняя обнаруживается в 1,3% случаев среди жителей ПЦСБ.

Сравнительный анализ коэффициента атерогенности (КА) у обследованных нами КПЗЖ показал, что у жителей ПСБ он варьирует в пределах от 2,1 до 5,5 ед., в среднем 2,8±0,05 ед., у населения ПЦСБ от 1,0 до 3,2 ед., а в среднем 1,6±0,04 ед. (Р<0,001). Таким образом, следует отметить, что КА у КПЗЖ ПСБ на 76% выше, чем у жителей ПЦСБ.

Обращает на себя также то, что уровни ИРИ в сыворотке крови у жителей ПСБ, которые колеблются в пределах от 1,0 до 35,0 мкед/мл, в среднем 11,2±2,0, у КПЗЖ из ПЦСБ в пределах от 1,0 до 28,0 мкед/мл, в среднем 4,1±1,4 (Р<0,01).

Полученные данные позволили констатировать, что у жителей из ПСБ уровень ИРИ в крови более чем в 2 раза выше, чем у жителей ПЦСБ и дали основание осуществить ТТГ. Результаты ТТГ представлены на рис. 2.

ммоль/л

Динамика изменений —.— пцсб сахара в крови на фоне

— -« — - псб глюкозой

практически здоровых сравниваемых субрегионов биосферы.

Рис. 2. уровня нагрузки у коренных жителей из

2

0

1- натощак; 3- через 1 час; 5 - через 2 часа.

Как видно из данных, представленных на рис. 2, КПЗЖ из ПСБ неадекватно реагируют на дополнительное введение в организм глюкозы, в то время как, физиологическая сахарная кривая характерна для жителей из ПЦСБ.

Раннее нашими исследованиями были показаны, что длительное постоянное воздействие на организм человека аномальных биогеохимических факторов, главным из которых является избыток кремния в сочетании с фтором, кальцием, марганцем, цинком, магнием, медью, предопределяет появление в организме КПЗЖ начальных дисбиотических нарушений, носящих адаптационный характер, а в последующем переходящих дисбактериоз кишечника. Стойкий декомпенсированный дисбиоз организма приводит к изменениям гомеостаза жителей ПСБ [Степанов Р.В., 1992].

В отечественной и зарубежной литературе дискутируется факт роли геохимических особенностей в развитии сердечно-сосудистых заболеваний. Однако, эти данные весьма противоречивы. Нами проведены специальные исследования по изучению влияния различных биогеохимических факторов на липидный и углеводный обмены в эксперименте на животных.

Характеристика химического состава кормового рациона и питьевого режима, изучаемых на животных, представлены в табл. 2 и 3. Таблица 2

Химический состав кормов (пшеница, картофель, свекла и морковь) из ПСБ и ПЦСБ

Элемент, мг/кг ПСБ ПЦСБ

Cd 0,014 0,013

Со 0,038 0,024

Си 0,972 0,813

Мо 0,041 0,031

гп 5,627 6,089

Si 35,53 30,01

Se 0,072 0,111

I 7,13 7,05

F 2,8 2,1

Таблица 3

Химический состав питьевой воды из ПСБ и ПЦСБ

Элемент, мг/л ПСБ ПЦСБ

Fe 0,6 0,7

Мп 0,02 0,01

F 1,3 0,7

Са 86,0 110,0

Mg 9,0 32,0

Sr 0,7 0,36

№ 46,0 4,0

К 6,7 1,0

Li 0,0095 0,0085

гп 0,05 0,04

Со 0,06 0,2

Си 0,07 0,06

Cd 0,05 0,04

№ 0,07 0,04

Сг 0,6 1,0

Si 14,6 3,0

Аs 0,0013 0,0011

Se 0.2 0.2

В таб.2 и 3 представлены данные, указывающие на наличие разницы в содержании многих макро- и микроэлементов (Са, М^ К, Si, F, Со, Se).

Данные по липидному и углеводному статусу, полученные у экспериментальных животных, полностью коррелируют с таковыми, полученными при обследовании КПЗЖ ПСБ и ПЦСБ, которые изображены на рис. 3 и 4.

ИРИ, мкед/мл

40

опытная

контрольная

30 -

20 -

10 -

0

Рис. 3. Уровни иммунореактивного инсулина и показатели теста толерантности к глюкозе у экспериментальных животных.

Глюкоза, ммоль/л

8 1

контрольная опытная

7 -6 -5 -

4 -

3 -

2 -I-1-1

0 1 2

0- натощак, 1- через 1 час, 2-через 2 часа

Рис.4. Показатели теста толерантности к глюкозе у экспериментальных животных

Как видно из приведенных данных на рис. 3 и 4 под действием водного режима и кормового рациона из опытной группы у животных произошло увеличение ИРИ более чем в 4 раза по сравнению с контрольной группы. Динамика накопления сахара в крови при нагрузке глюкозой, у крыс опытной группы свидетельствует о предпатологических нарушениях углеводного обмена. В работах [Карышев П.Б. и др., 1999], показано, что патоморфологические нарушения островкового аппарата поджелудочной железы удается проследить при острой и хронической затравке животных высокой концентрации кремния в воде. По всей вероятности изменения островкового аппарата поджелудочной железы реализуется через сложный микробиотический механизм, связанный с нарушением эндоэкологии, в частности увеличением условно-патогенной флоры, способных выделять различные эндотоксины (липополисахариды).

Результаты экспериментальных исследований липидного обмена представлены в табл. 4. Таблица 4

Содержание липидов и липопротеидов в сыворотке крови животных,

употреблявших питьевую воду и корм из ПСБ и ПЦСБ_

Группы животных Р

Показатель,ммоль/л Опытная Контрольная

М+т М+т

ХС 12 1,85+0,13 15 1,51+0,08 < 0,05

ХС ЛПВП 12 0,87+0,07 15 1,26+0,9 < 0,01

ТГ 12 0,37+0,01 15 0,38+0,08 > 0,05

ХС ЛПНП 12 0,96+0,16 15 0,22+0,06 < 0,01

ХС ЛПОНП 12 0,09+0,03 15 0,08+0,02 > 0,05

КА 12 1,12+0,03 15 0,19+0,04 < 0,001

Как видно из табл. 4, у животных I группы (опытной) было отмечено, что содержание ХС, ХС ЛПВП, ХС ЛПНП в сыворотке крови значительно отличается от аналогичных показателей животных. Обращает на себя внимание

снижение ХС ЛПВП (Р<0,001), повышение ХС и ХС ЛПНП и увеличение КА (Р<0,001) по сравнению с животными II (контрольной) группы.

Таким образом, нарушение ТТГ и ДЛП у экспериментальных животных и при эпидемиологических исследованиях у КПЗЖ, проживающих в условиях ПСБ Чувашской Республики, свидетельствует о существующей причинно-следственной связи ИБС с биогеохимическими характеристиками данной местности. Высокая распространенность ИМ среди населения ПСБ, вероятна, может быть объяснена выявленной причинной связью.