Проблема ожирения крайне актуальна для современной медицины и здравоохранения [1, 2]. Особого внимания требует детское ожирение, которое в большинстве случаев в подростковом возрасте прогрессирует и приводит к развитию осложнений уже во взрослом возрасте. В настоящее время установлено, что в развитых странах мира до 25% подростков имеют избыточную массу тела, а 15% страдают ожирением [3, 4]. Проведенные в 2010-2012 гг. биоимпедансные исследования состава тела показали стандартизованную частоту заболеваемости ожирением у детей и подростков 5-17 лет: 6,8% для лиц мужского пола и 5,3% для лиц женского пола [5]. Эксперты Всемирной организации здравоохранения связывают широкую распространенность ожирения в детском возрасте в первую очередь с изменившимися экономическими и социальными условиями жизни в современном обществе, следствием которых являются нездоровое питание и низкий уровень физической активности [6-8].
В последние годы представляется очевидным, что серьезного прогресса в данном направлении можно достичь, лишь изучив молекулярные механизмы формирования ожирения в детско-подростковом возрасте [9-11].
Однако до настоящего времени в их понимании все еще много неясного. Установлено, что одним из ведущих патогенетических механизмов развития метаболических нарушений при ожирении является активация реакций окислительного стресса и снижение мощности системы антиоксидантной защиты (АОЗ) [12-14].
В последнее время при оценке нарушений антиоксидантного статуса наиболее оптимальным считается расчет интегральных показателей [15]. Разработанный в ФГБНУ "Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека" (Иркутск) коэффициент окислительного стресса, оценивающий дисбаланс между системами перекисного окисления липидов (ПОЛ) и АОЗ по соотношению прооксидантов и антиоксидантов, может характеризовать стадию формирования патологического процесса в организме, в том числе при наличии хронического заболевания [16]. Однако оценка окислительного стресса с помощью интегрального коэффициента у подростков с ожирением до сих пор не проводилась. Актуальным представляются исследования данных реакций у мальчиков-подростков, так как отмечено общее увеличение заболеваемости данной категории пациентов [17].
Таким образом, целью настоящего исследования стало изучение изменений в системе ПОЛ-АОЗ у мальчиков-подростков с экзогенно-конституциональным ожирением с помощью интегрального показателя.
Материал и методы
Исследования проведены у 42 мальчиков-подростков в возрасте 13-17 лет, из них 19 был поставлен диагноз "экзогенно-конституциональное ожирение I степени" (средний возраст - 14,4±0,5 года), а 23 подростка составили группу сравнения (средний возраст - 15,1±0,3 года). Обе группы были сопоставимы по возрасту и полу. Всем подросткам проводили обследование, включающее сбор анамнестических данных, объективное обследование, анализ антропометрических данных [измерение массы тела, роста, обхвата талии и бедер, определение индекса массы тела (ИМТ) по стандартной формуле], измерение артериального давления, оценку пищевого статуса и биохимические методы: определение концентрации общего холестерина, триглицеридов, проведение теста толерантности к глюкозе. В работе использовали классификацию ожирения детей и подростков, предложенную В.А. Петерковой, О.В. Васюковой, 2015 [18]. Обследованные не принимали витаминов на момент забора крови. Кровь брали в соответствии с существующими требованиями: утром натощак из локтевой вены.
В работе соблюдали этические принципы, предъявляемые Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации (1964, 2000 ред.). Исследование одобрено Комитетом по биомедицинской этике при ФГБНУ "Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека" (выписка из протокола заседания № 5 от 16.05.2016).
Интенсивность процессов ПОЛ оценивали по содержанию первичных продуктов - диеновых конъюгатов (ДК) и вторичных - кетодиенов и сопряженных триенов (КД и СТ) по методу, основанному на интенсивном поглощении конъюгированных диеновых структур гидроперекисей липидов в области 232 нм [19]. Содержание ТБК-активных продуктов определяли в реакции с тиобарбитуровой кислотой (ТБК) флуориметрическим методом [20]. Оценку общей антиокислительной активности (АОА) проводили по методу Г.И. Клебанова и соавт. [21]. Для оценки общей АОА использовали модельную систему, представляющую собой суспензию липопротеинов желтка куриных яиц, позволяющую оценить способность сыворотки крови тормозить накопление ТБК-активных продуктов в суспензии. ПОЛ индуцировали добавлением FeSO4x7H2O. Определение концентраций α-токоферола и ретинола проводили по методу Р.Ч. Черняускене и соавт. [22]. Этот метод предусматривает удаление веществ, препятствующих определению путем омыления проб в присутствии больших количеств аскорбиновой кислоты и экстракцию неомыляющихся липидов гексаном с последующим флюориметрическим определением содержания α-токоферола и ретинола. При этом α-токоферол обладает интенсивной флюоресценцией с максимумом возбуждения при λ=294 нм и излучения при λ=330 нм; ретинол - при λ=335 и λ=460 нм. Референтные значения для α-токоферола -7-21 мкмоль/л, ретинола - 0,70-1,71 мкмоль/л [23].
Содержание восстановленного и окисленного глутатиона (GSH и GSSG) определяли флюориметрически [24], измерение активности супероксиддисмутазы (СОД) проводили методом H.P. Misra, I. Fridovich [25]. Измерения проводили на спектрофлюорофотометре "Shimadzu RF-1501" ("Shimadzu", Япония), состоящем из 2 блоков: спектрофотометра UV-1650PC и спектрофлюориметра RF-1501. Для более информативной характеристики процессов окислительного стресса рассчитывали коэффициент окислительного стресса (КОС), представляющий собой отношение показателей системы ПОЛ-АОЗ мальчика-подростка с ожирением к среднегрупповым показателям группы сравнения [16].
Статистическую обработку полученных результатов, распределение показателей, определение границ нормального распределения проводили с помощью пакета прикладных программ Statistica 6.1 ("StatSoft Inc.", США; правообладатель лицензии - ФГБНУ "Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека"). Для проверки статистической гипотезы разности средних значений использован критерий Манна-Уитни. Выбранный критический уровень значимости равнялся 5% (0,05).
Результаты и обсуждение
Доказано, что неспецифические биохимические процессы, протекающие в различных компартментах клетки, определяют реактивность данного организма, его адаптивный потенциал при действии различных эндо- и экзогенных факторов [26].
В результате проведенного исследования было установлено, что у мальчиков-подростков с ожирением относительно контрольной группы значимо снижается концентрация первичных продуктов ПОЛ - ДК (в 1,39 раза, p=0,0067) и увеличивается уровень вторичных продуктов - КД и СТ (в 1,65 раза, р=0,0107) при отсутствии статистически значимых изменений в содержании конечных ТБК-активных продуктов (табл. 1).
Полученные результаты отчасти согласуются с многочисленными данными о том, что при ожирении в организме пациентов имеет место стимуляция процессов свободнорадикального окисления, а возникающий при этом окислительный стресс выступает в качестве одного из патогенетических механизмов ожирения, предопределяющих формирование глубоких перестроек со стороны обмена веществ и механизмов его регуляции в тканях внутренних органов [12, 27]. Выявлено, что повышенное содержание продуктов, образующихся на промежуточных этапах перекисного каскада, в частности КД и СТ, может спровоцировать многосторонний повреждающий эффект на биополимеры и клеточные структуры. Приэтом важнейшим показателем, отражающим интенсивность ПОЛ, являются ТБК-активные продукты, в то же время в нашем исследовании статистически значимых различий в их содержании не отмечено. Активацию реакций липопероксидации при ожирении ряд исследователей связывают со снижением поступления в организм экзогенных антиоксидантов наряду с избыточным поступлением жиров и углеводов при недостаточном их расходовании, а также с гипокинезией и ее низким уровнем биологического окисления [12]. Избыточное накопление токсичных продуктов может выступать триггером повреждений, предшествующих появлению характерных сдвигов со стороны обмена веществ [26]. Повышенные уровни продуктов липопероксидации при ожирении также можно связать с высокой активностью липидного метаболизма при данной патологии, тесно коррелирующего с параметрами свободнорадикального окисления [28]. Данное положение также подтверждалось и в нашем исследовании. Так, были получены результаты, свидетельствующие о высоких концентрациях триглицеридов, общего холестерина и холестерина липопротеинов низкой плотности в крови пациентов с ожирением. Данный факт может быть связан с нарушениями пищевого поведения детей, повышенным потреблением насыщенных и недостаточным потреблением ненасыщенных жирных кислот в рационе.
Важную роль в защите от повреждающего действия окислительного стресса имеет система антиоксидантной защиты, компоненты которой выступают в качестве стабилизаторов биологических мембран, инактивируют свободные радикалы, препятствуют развитию цепных свободнорадикальных процессов окисления органических соединений, прежде всего ненасыщенных тканевых липидов [29]. Данную функцию в первую очередь обеспечивают специальные антиоксидантные ферменты: СОД, каталаза, ферменты редокс-системы глутатиона, водо- и жирорастворимые витамины [30]. Соотношение про- и антиоксидантных факторов определяет интенсивность метаболизма, адаптационные возможности организма. Срыв АОЗ организма характеризуется развитием синдрома липопероксидации и может привести к ряду негативных для клетки последствий: повреждению мембран, инактивации или трансформации ферментов, подавлению процесса деления, накоплению инертных продуктов полимеризации [12, 27].
В системе АОЗ изменения касались сниженных концентрации α-токоферола (в 1,42 раза, р=0,0158), ретинола (в 1,51 раза, р=0,0025) и активности СОД (в 1,19 раза, р=0,0001) у мальчиков-подростков с ожирением по сравнению с показателями детей без ожирения (табл. 2). Статистически значимых различий в отношении остальных показателей системы АОЗ: общей АОА крови, компонентов (р>0,05) не выявлено.
Установлено, что даже незначительное снижение активности СОД является важным сигналом сдвига метаболизма в сторону превалирования прооксидантных процессов, так как вследствие высокого содержания фермента в эритроцитах его активность при умеренном воздействии не меняется. α-Токоферол и ретинол являются самыми сильными антиоксидантами и необходимыми факторами питания. При этом α-токоферол проявляет мембранозащитную и антимутагенную активность, является важнейшим регулятором окислительного гомеостаза клеток и организма [30]. Антиоксидантная функция ретинола выражается в защите биомембран клеток от повреждения активными формами кислорода, в частности супероксидным радикалом, синглетным кислородом, пероксидными радикалами [31]. Несмотря на сниженные концентрации трех основных антиоксидантных факторов, интегративная величина - общая АОА крови, зависящая от взаимодействия многих компонентов системы АОЗ, у пациентов с ожирением оставалась на уровне контроля. В связи с часто встречающейся разнонаправленностью изменений в системе ПОЛ-АОЗ при развитии различных патологических состояний представляется оптимальным использование показателя суммарной оценки окислительного стресса. С этой целью в исследовании нами была применена формула расчета КОС в собственной модификации [16]:
где индекс i обозначает уровни исследуемых показателей данного пациента с ожирением, n - усредненные уровни показателей для референтной группы (сравнения) условно здоровых лиц того же пола и возраста без ожирения. При КОС>1 регистрируется развитие окислительного стресса.
Данная формула учитывает не только накопление продуктов ПОЛ на различных этапах, но и активность различных звеньев системы АОЗ. Согласно полученным данным, уровень КОС в группе пациентов с ожирением возрастал практически в 7 раз, что подтверждает полученные результаты, свидетельствующие о развитии антиоксидантной недостаточности при данной патологии (см. рисунок).
Проведенное исследование показало определенные особенности изменений в системе липопероксидации -АОЗ у мальчиков-подростков с экзогенно-конституциональным ожирением, заключающиеся в снижении содержания первичных, увеличении уровня вторичных продуктов ПОЛ на фоне уменьшения концентрации жирорастворимых витаминов и активности СОД. Использование коэффициента окислительного стресса подтвердило наличие антиоксидантной недостаточности в данной группе пациентов. В связи с полученными результатами у мальчиков-подростков с экзогенно-конституциональным ожирением рекомендуется проведение коррекционных мероприятий по стабилизации показателей липидного обмена и АОС организма путем увеличения в рационе количества продуктов, содержащих полиненасыщенные жирные кислоты, и назначения комплекса препаратов антиоксидантного действия.
Литература
1. Тутельян В.А., Батурин А.К., Конь И.Я. и др. Распространенность ожирения и избыточной массы тела среди детского населения РФ: мультицентровое исследование // Педиатрия. Журнал им. Г.Н. Сперанского. 2014. Т. 93, № 5. С. 28-31.
2. Колосов Ю.А., Колесников С.И., Анищенко А.П. и др. Избыточная масса тела и ожирение у детей, подростков и взрослых: причины развития и факторы риска // Патогенез. 2016. Т. 14, № 4. С. 9-14.
3. Павловская Е.В., Строкова Т.В., Сурков А.Г. и др. Характеристика пищевого статуса и основного обмена у детей различного возраста с избыточной массой тела и ожирением // Вопр. питания. 2014. Т. 83, № 4. С. 42-51.
4. Zhang Y., Wang S. Differences in development and the prevalence of obesity among children and adolescents in different socioeconomic status districts in Shandong, China // Ann. Hum. Biol. 2012. Vol. 39, N 4. P. 290-296.
5. Соболева Н.П. Биоимпедансный скрининг населения России в центрах здоровья: распространенность избыточной массы тела и ожирения // Рос. мед. журн. 2014. № 4. С. 4-13.
6. Разина А.О., Ачкасов Е.Е., Руненко С.Д. Ожирение: современный взгляд на проблему // Ожирение и метаболизм. 2016. Т. 13, № 1. С. 3-8.
7. Wimalawansa S.J. Controlling obesity and its complications by elimination of causes and adopting healthy habits: "cause-driven" approach // Adv. Med. Sci. 2014. Vol. 3, N 1. P. 1-15.
8. Мартинчик А.Н., Батурин А.К., Кешабянц Э.Э., Фатьянова Л.Н., Семенова Я.А., Базарова Л.Б. и др. Анализ фактического питания детей и подростков России в возрасте от 3 до 19 лет // Вопр. питания. 2017. Т. 86, № 4. С. 50-60.
9. Guenard F., Houde A., Bouchard L. et al. Association of LIPA gene polymorphisms with obesity-related metabolic complications among severely obese patients // Obesity. 2012. Vol. 20, N 10. P. 2075-2082.
10. Светикова А.А., Вржесинская О.А., Коденцова В.М. и др. Витаминный статус и минеральная плотность костной ткани у больных с ожирением и сердечнососудистой патологией // Вопр. питания. 2008. Т. 77, № 3. С. 39-44.
11. Батурин А.К., Сорокина Е.Ю., Погожева А.В. и др. Изучение сочетанного влияния генетических полиморфизмов RS9939609 гена FTO и RS4994 гена ADRB3 на риск развития ожирения // Вопр. питания. 2016. Т. 85, № 4. С. 29-34.
12. Кулешова К., Давыдов В.В. Особенности проявления оксидативного стресса и состояние антиоксидантной системы у подростков разного возраста с ожирением, осложненным инсулинорезистентностью и без нее // Биомед. химия. 2014. Т. 60, вып. 2. С. 264-274.
13. Рычкова Л.В., Колесникова Л.И., Долгих В.В. и др. Использование комплексной оценки перекисного окисления липидов при изучении компенсаторно-адаптационных механизмов организма детей с тенденцией к повышению артериального давления // Бюл. СО РАМН. 2004. № 1. С. 18-21.
14. Функциональная активность мозга и процессы перекисного окисления липидов у детей при формировании психосоматических расстройств / под ред. С.И. Колесникова, Л.И. Колесниковой. Новосибирск : Наука, 2008. 200 с.
15. Колесникова Л.И., Гребенкина Л.А., Долгих В.В. и др. Оценка процессов липопероксидации у подростков с эссенциальной артериальной гипертензией с помощью интегрального показателя // Клин. лаб. диагностика. 2012. № 6. С. 29-31.
16. Колесникова Л.И., Семенова Н.В., Гребенкина Л.А. и др. Интегральный показатель оценки окислительного стресса в крови человека // Бюл. экспер. биол. 2014. Т. 157, № 6. С. 680-683.
17. Колесникова Л.И., Сутурина Л.В., Лабыгина А.В. и др. Состояние репродуктивного здоровья, процессов перекисного окисления липидов и антиоксидантной системы у подростков, проживающих в крупном промышленном центре Ангарск // Бюл. ВСНЦ СО РАМН. 2005. № 5. С. 42-47.
18. Петеркова В.А., Васюкова О.В. К вопросу о новой классификации ожирения у детей и подростков // Пробл. эндокринологии. 2015. Т. 61, № 2. С. 39-44.
19. Волчегорский И.А., Налимов А.Г., Яровинский Б.Г. и др. Сопоставление различных подходов к определению продуктов перекисного окисления липидов в гептан-изопропанольных экстрактах крови // Вопр. мед. химии. 1989. Т. 35, № 1. С. 127-131.
20. Гаврилов В.Б., Гаврилова А.Р., Мажуль Л.М. Анализ методов определения продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови по тесту с тиобарбитуровой кислотой // Вопр. мед. химии. 1987. № 1. С. 118-122.
21. Клебанов Г.И., Бабенкова И.В., Теселкин Ю.О. и др. Оценка АОА плазмы крови с применением желточных липопротеидов // Лаб. дело. 1988. № 5. С. 59-60.
22. Черняускене Р.Ч., Варшкявичене З.З., Грибаускас П.С. Одновременное определение концентраций витаминов Е и А в сыворотке крови // Лаб. дело. 1984. № 6. С. 362-365.
23. Ребров В.Г., Громова О.А. Витамины и микроэлементы. М. : АЛЕВ-В, 2003. 670 с.
24. Hisin P.J., Hilf R. Fluorоmetric method for determination of oxidized and reduced glutathione in tissues // Anal. Biochem. 1976. Vol. 74. P. 214-226.
25. Misra H.P., Fridovich I. The role of superoxide anion in the autoxidation of epinephrine and a simple assay for superoxide dismutase // J. Biol. Chem. 1972. Vol. 247. P. 3170-3175.
26. Колесникова Л.И., Даренская М.А., Гребенкина Л.А. и др. Состояние антиоксидантного статуса у детей разного возраста // Вопр. питания. 2013. Т. 82, № 4. С. 27-33.
27. Болотова Н.В., Аверьянов А.П., Захарова Н.Б. и др. Состояние перекисного окисления липидов и антиоксидант-ной защиты у детей с ожирением // Педиатрия. 2006. № 4. С. 11-15.
28. Бекезин В.В. Окислительный стресс на фоне ожирения - ранний маркер метаболического синдрома у детей и подростков (обзорная статья) // Смолен. Мед. альманах. 2016. № 3. С. 6-13.
29. Осипова Е.В., Петрова В.А., Долгих М.И. и др. Показатели компенсаторно-адаптационных механизмов детей в условиях информационного стресса // Бюл. ВСНЦ СО РАМН. 2003. № 3. С. 69-72.
30. Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Мазо В.К. Витамины и окислительный стресс // Вопр. питания. 2013. Т. 82, № 3. С. 11-18.
31. Дадали В.А., Тутельян В.А., Дадали Ю.В. и др. Каротиноиды. Биологическая активность // Вопр. питания. 2011. Т. 80, № 4. С. 4-18.