Арктика — регион с экстремальными условиями обитания. Они негативно влияют на функциональное состояние организма, уменьшая его резервные возможности, усложняют быт и возможности осуществления профессиональной деятельности людей [1]. Для данного климатического пояса характерна неадекватная ультрафиолетовая инсоляция, что является одним из ключевых условий в патогенезе развития D-витаминной недостаточности организма [2–6].

Витамин D выполняет множество важных функций в организме человека; рецепторы, чувствительные к воздействию этого витамина, установлены во многих клетках организма. Он влияет  как на врожденный, так и на адаптивный иммунитет; выявлена роль в регуляции нейрогормональных влияний на развитие мозга, поддержании когнитивной функции, памяти и поведения, связанных с расстройствами психического здоровья [7, 8]. Показана связь его низких значений с повышенным риском развития ряда видов рака и инфекционных заболеваний, сердечно-сосудистых заболеваний, сахарного диабета обоих типов, туберкулеза, бронхиальной астмы, репродуктивной дисфункции, психических расстройств, осложнений беременности [9–11]. Дефицит витамина D усугубляет аутоиммунные заболевания [12, 13], влияет на уровень заболеваемости инфекционными, воспалительными заболеваниями [14–19]. Определена связь между дефицитом витамина D и увеличением числа случаев госпитализации пожилых людей [20]. Он играет важную роль в механизме возникновения окислительного стресса  и повреждения тканей и клеток организма [21, 22]. Система витамина D, с одной стороны, регулируется эпигенетическими механизмами, а с другой стороны, участвует в регуляции эпигенетических событий [23].

Известно, что D-витаминная обеспеченность организма тесно связана с фосфорно-кальциевым обменом [24–26].

Цель работы — оценить насыщенность организма витамином D, кальцием и фосфором военнослужащих, проходящих службу по контракту, в Арктике.

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ

Исследование проводили в летний период года (в июле). Объектом наблюдения были лица мужского пола — военнослужащие, проходящие службу по контракту, осуществляющие профессиональную деятельность в Арктической зоне России (n = 51): мыс Челюскин и остров Диксон.

Возраст лиц группы наблюдения достигал 35,3 ± 0,6 года. Общий срок службы по контракту лиц группы наблюдения составил 12,8 ± 0,76 года, из них военнослужащие, осуществляющие профессиональную деятельность в условиях Арктики, – 5,9 ± 0,36 года. Медиана значения составила 6 лет; квартильные интервалы — от 4 до 7 лет. Профессиональная деятельность осуществлялась посуточно: сутки – работа, сутки (двое) – отдых. В дни работ время нахождения на открытой территории составляло 3–7 ч. В нерабочие дни, за исключением летнего периода года, нахождение на открытой территории было минимальным по погодным условиям.

Питание было организовано в столовых подразделений в соответствии с нормой пайка № 1 с учетом выдачи продуктов, дополнительных в районах Крайнего Севера согласно нормативным документам.

О насыщенности организма витамином D судили по содержанию в пробах крови 25-ОН — промежуточного продукта превращения витамина D (25-OHD). Определение проводили на масс-спектрометре «AB SCIEX QTRAP 5500» (SCIEX; Германия)) методом тандемной масс-спектрометрии. По содержанию 25OHD дифференцировали насыщенность организма: глубокий дефицит (5–10 нг/мл); дефицит (10–20 нг/мл), недостаточность (20–30 нг/мл); оптимальный уровень (30–100 нг/мл) [24, 27].

Определяли кальций ионизированный и кальций общий. Ионизированный кальций представляет собой метаболически активную форму (свободный); общий — не является биологически активной формой — связан с белками и другими молекулами. Ионизированный кальций определяли методом ионоселективной потенциометрии на анализаторе электролитов «AVL9180». Общий кальций и неорганический фосфор определяли с помощью гелийнеонового лазера в полностью автоматическом режиме гематологической системой на анализаторе «AU5800» (Abbott; США).

Референтные величины общего кальция в сыворотке крови составляют 2,02–2,6 ммоль/л, ионизированного кальция — 1,15–1,35 ммоль/л, неорганического фосфора — 0,7–1,8 ммоль/л  [28].

Первичный материал статистически обработали на ПЭВМ с использованием программного пакета Statistica 6.1 (StatSoft; США). Рассчитывали средние величины и ошибки средних (М ± m), медианы и квартильные отклонения (Q₂₅–Q₇₅). Нормальность распределения первичных данных определяли по критерию Колмогорова–Смирнова, достоверность различий для параметрических выборок рассчитывали  по t-критерию Стьюдента для вероятности р ˂ 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Содержание 25-OHD в группе наблюдения находилось в интервале, оцениваемом как «близко к оптимальному» (табл. 1). Однако величина Q25 свидетельствовала о наличии лиц, у которых насыщенность данным витамином была в зоне дефицита.

Средние значения ионизированного и общего кальция, неорганического фосфора выявлены в референтных интервалах.

При оценке содержания 25-OHD  по индивидуальным данным выделили три когорты лиц с различным его уровнем в организме (табл. 2). У основной доли регистрировали либо дефицит содержания 25-OHD, либо его уровень оценивали как недостаточный. Значение данного витамина в когорте с дефицитом были статистически достоверно меньшим в 1,6 раза (р = 0,001), чем в когорте, где оценивалась, как недостаточное, и в 2,2 раза, чем в когорте с оптимальным содержанием (р = 0,0001). Значение 25-OHD в когорте 2 было меньшим, чем в группе 3, в 1,3 раза (р = 0,001).

Среднее значение ионизированного кальция по Q₂₅ составляло 1,14 ммоль/л, т. е. выходило за нижнюю границу нормы (1,15–1,35 ммоль/л). Среднее значение Q₇₅, равное 1,2 ммоль/л, показывало, что эта величина находилась чуть выше медианы (1,18 ммоль/л). По индивидуальным данным практически у одной третьей части группы наблюдения содержание данного минерала было низким; оно было статистически значимо меньшим на 6,7% (р = 0,001), чем в когорте с нормальным уровнем (табл. 3).  У лиц с нормальным уровнем ионизированного кальция значение Q₂₅ всего на 0,01 ед. было выше нижней границы нормы.

Индивидуальные показатели общего кальция варьировали в интервале от 2,1 до 2,27 ммоль/л. Медиана составила 2,2 ммоль/л, интервал Q₂₅–Q₇₅ был в пределах 2,14–2,24 ммоль/л. При этом индивидуальные значения содержания данного минерала в крови лиц обследованной группы были в нижней зоне референтного интервала.

Фосфор неорганический находился в пределах границ нормы. Индивидуальные показатели колебались в границах 0,77–0,9 ммоль/л, медиана составляла 0,83 нг/мл, интервал Q₂₅–Q₇₅ — 0,79–0,85 нг/мл. Значения содержания данного минерала в крови лиц обследованной группы также выявлены в нижней зоне референтного интервала.

Таким образом, на фоне недостаточной насыщенности организма витамином D выявлено снижение содержания ионизированного кальция, что свидетельствовало о нарушении кальциевого обмена [28]. Дефицит данного витамина обусловливал и низкие концентрации общего кальция и фосфора неорганического, находящихся в нижних зонах референтных значений.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Показатели D-витаминной насыщенности организма населения значительно различаются в различных странах, по полу и времени года [29, 30]. Широко распространен дефицит и недостаточность витамина D в Российской Федерации [24].

В регуляции обеспеченности организма витамином D важную роль играет ультрафиолетовое излучение. В коже может синтезироваться до 80% витамина D при достаточной инсоляции поверхности кожи; для его синтеза важно не только количество солнечных дней, но и интенсивность инсоляции УФ области В открытой поверхности тела [2].

Арктика — это зона повышенного ультрафиолетового дефицита, что обусловлено изменением высоты стояния солнца над горизонтом. Даже в летний сезон условия для усвоения естественной УФ-радиации минимальны в связи с низкой высотой стояния солнца, значительными потерями в туманные и облачные дни (их число достигает 75–90%) [1].

Известно, что содержание витамина D в организме зависит от ряда обстоятельств: среди них — и сезон года. Например, в Санкт-Петербурге концентрация витамина D летом была выше, чем зимой, в 1,75 раза. Сезонное улучшение насыщенности организма в Самаре определено у 61,4% обследованных лиц против достаточной величины лишь у 23,4% — зимой. В осенне-зимне-весенний периоды года организм не синтезирует достаточного количества данного витамина [3–6, 31].

Несмотря на то что наше исследование было проведено в летний период года, у большей части лиц организованного коллектива насыщенность организма витамином D была недостаточной или дефицитной. Только у одной шестой части обследованных был установлен оптимальный уровень, однако его среднее значение находилось в нижней зоне интервала «оптимальный уровень». Нижнее значение квартильного интервала (Q₂₅) обнаружено близко к верхней границе зоны, оцениваемой как «недостаточность», — 31,75 нг/мл.

Полученные нами результаты согласуются с данными других авторов. Так, у взрослого населения Архангельска (приарктическая территория) в весенне-осенний период года в 29% случаев обнаруживается состояние дефицита и в 41% случаев — недостаточность витамина D, а у студентов соответственно в 40 и 32% случаев (еще у 8% — глубокий дефицит) [5].

Витамин D и его метаболиты являются важной составляющей эндокринной системы, которая контролирует гомеостаз кальция в организме [32, 33]. Активная форма витамина D — важный регулятор кальциево-фосфатного гомеостаза: поддержание гомеостаза кальция и фосфора, осуществление процессов минерализации и ремоделирования костной ткани [23–26].

Кальций, содержащийся в костях, обеспечивает структуру и прочность скелета, а имеющийся в экстрацеллюлярной жидкости и в цитозоле — необходим для поддержания многочисленных биохимических процессов [26].

В нашем исследовании было установлено сниженное содержание ионизированного кальция в крови практически у 30,0% обследованных лиц, а у остальных  — в пределах нижней границы референтного значения. Значит, физиологическая его функция, а именно участие в качестве кофактора в процессе коагуляции, поддержание оптимального количества ионов для минерализации скелета, участие в стабилизации плазматических мембран путем связывания фосфолипидов в липидном бислое и регуляции проницаемости мембран для натрия нарушались. Повышение проницаемости для натрия ослабляет активность всех возбудимых тканей [26]. 

Связанный кальций, а также фосфор неорганический выявлены в пределах границ нормы; у всех наблюдаемых лиц эти величины лежали в пределах нижней границы зоны нормы.

Полученные данные позволяют предположить, что в период полярной ночи будут более существенные изменения D-витаминной и фосфорно-кальциевой насыщенности организма.

Таким образом, негативные сдвиги в балансе данного витамина и минеральных веществ представляют риск для здоровья военнослужащих, длительно осуществляющих свою профессиональную деятельность в Арктике.

Необходимы круглогодичные профилактические меры для компенсации дефицита в организме витамина D и минеральных веществ.

ВЫВОДЫ

В летний период года у военнослужащих, осуществляющих профессиональную деятельность в Арктике 5,9±0,4 года, в 29,4% случаев выявлено состояние дефицита по обеспеченности организма витамином D, в 52,9% - недостаточность и  в 17,7 % - оптимальный уровень.

Низкий ионизированный кальций обнаружен в 29,4% случаях. Результаты 70,59%  исследованных проб, входящих в границы нормы, по Q₂₅ находились на нижней границе нормы. Общий кальций и фосфор неорганический определялись на уровнях нижней зоны  референтной границы.