Необходимость обеспечения национальной безопасности в Арктической зоне (Арктика и Субарктика) Российской Федерации (РФ) обусловливает постоянное присутствие там военнослужащих в составе стратегических сил сдерживания в целях недопущения агрессии против РФ и ее союзников. Присутствие военнослужащих также связано и ростом конфликтного потенциала в Арктике, необходимостью развития Северного морского пути в качестве национальной транспортной коммуникации, конкурентоспособной на мировом рынке [1, 2]. А Арктическая зона характеризуется экстремальными погодно-климатическими условиями, недостаточным уровнем инфраструктуры — как транспортной, так и социальной [3, 4].

При выполнении работ в таких условиях возрастает потребность организма человека в микронутриентах (витаминах и минеральных веществах) [5–7]. Недостаточное поступление витаминов и минеральных веществ в организм способствует развитию приобретенных дефицитных состояний, таких как В12- и/или фолиеводефицитная, железодефицитная анемии [8–10]. Дефицит витамина D проявляется в отрицательном влиянии на фосфорно- кальциево-магниевый обмен, иммунный статус, психическое здоровье человека [11–14].

Целью исследования было оценить содержание микронутриентов в организме военнослужащих, проходящих службу в различных климатических поясах России.

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ

Исследование проведено в трех климатических поясах на территории Красноярского края: арктическом (группа 1), субарктическом (группа 2) и умеренном (континентальный климат) (группа 3). Критерии включения в исследование: наличие добровольного информированного согласия, отсутствие противопоказаний для прохождения службы в регионах Крайнего Севера (для арктического и субарктического поясов), 1-я и 2-я группы здоровья, выполнение одинаковых служебных обязанностей военнослужащими, находящимися во всех климатических поясах. Критерии исключения: наличие острого или обострение хронического заболевания, самостоятельный прием витаминно-минеральных комплексов в течение месяца до включения в исследование и в период проведения наблюдения.

В исследовании приняли участие военнослужащие- мужчины. Объем выборок был большим: 54 (группа 1), 57 (группа 2) и 58 (группа 3) человек. Возраст военнослужащих, проходящих службу в Арктике, составил 35,7 ± 0,57 лет, в Субарктике — 34,2 ± 0,9 лет (р1–2 = 0,156), в умеренном климатическом поясе — 35,6 ± 0,79 лет (р1–3 = 0,452, р2–3 = 0,241).

При проведении плановой диспансеризации в летний период года у военнослужащих определяли уровень витаминов D, B12 (кобаламин), В9 (фолиевая кислота), а также минеральных веществ (калий, натрий, кальций общий и ионизированный, фосфор неорганический, магний, железо) в плазме крови.

Насыщенность организма витамином D характеризовал промежуточный продукт его превращения, 25 ОН витамина D, уровень которого определяли с помощью масс- спектрометра AB SCIEX QTRAP 5500 (SCIEX; Германия). Критерии оценки: < 10 нг/мл — глубокий дефицит, 10–20 нг/мл — дефицит, 20–30 нг/мл — недостаточность, 30–100 нг/мл — оптимальный уровень [15, 16].

Уровень кобаламина определяли с помощью иммунохемилюминесцентной автоматизированной системы ARCHITECT i2000 (Abbott; США). Границы нормы — 25–165 пмоль/л. Вместе с тем, уровень сывороточного общего кобаламина < 148 пмоль/л считали дефицитом витамина В12: при таком значении чувствительность диагностики данного дефицита составила 97% [17].

Уровень фолиевой кислоты определяли методом тандемной масс-спектрометрии на приборе AD SCIEX QTRAP 5500 (SCIEX; Германия). Референтный диапазон — 5,0–9,0 нг/мл [9].

Кальций общий, неорганический фосфор, магний, железо исследовали с помощью анализатора AU 5800 (Beckman Coulter; США). Уровень калия, натрия, ионизированного кальция определяли с помощью анализатора электролитов AVL9180 (Roche; США).

Оценивали режим работ.
В условиях Арктики питание осуществлялось по норме № 1 (общевойсковой паек) с дополнительной выдачей продуктов в районах Крайнего Севера [18]. Продукты завозили в период навигации на целый год. Овощи и фрукты были в консервированном и сушеном видах. Для приготовления пищи использовалась талая вода из снега. В условиях субарктического и умеренного поясов оценивали режим питания и частоту потребления пищевых продуктов (метод анкетирования).

Первичный материал вводили в таблицу MS Excel (Microsoft; США). Электронную таблицу обрабатывали с использованием пакета статистических программ Statistica 6.1 (StatSoft; США). Определяли нормальность распределения выборок, распределение которых по витаминам, калию, ионизированному кальцию и железу отклонялось от нормального, по общему кальцию, фосфору, магнию и натрию соответствовало нормальному. Определяли среднее значение (M) и стандартное отклонение (σ) для параметрических данных, медиану (Me) и межквартильный размах (Q25–Q75) для непараметрических данных. Значимость различий между различными группами военнослужащих определяли по критерию Стьюдента для независимых параметрических (нормальное распределение) данных, по критерию Манна–Уитни для непараметрических (не соответствующих нормальному распределению) данных для вероятности р ≤ 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Средние показатели 25 OH витамина D были в пределах диапазона, оцениваемого как недостаточная насыщенность организма. При этом наименьшее значение было выявлено у лиц в группе 2: оно было значимо меньше, чем в группах 1 и 3, на 11,9 и 26,5% соответственно. Различия между значениями в группах 1 и 3 не были значимыми.

Средние значения витамина В12 были в пределах референтного диапазона. Наименьшее значение, значимо отличавшееся от данных, полученных для групп 2 и 3, было зарегистрировано в группе 1: оно было ниже на 15,8 и 30,3% соответственно. Различия в показателях, определенных у лиц, проходящих службу в субарктическом и умеренном климатическом поясах, были незначимыми.

Среднее значение содержания витамина В9 было в пределах нормы только у лиц, вошедших в группу 3. Этот показатель был статистически значимо больше (на 90,9 и 84,4% соответственно), чем в группах 1 и 2. У лиц из 1-й и 2-й групп средние значения были ниже референтной границы, между ними не было значимых различий. Однако верхняя величина интервала отклонения от среднего в группе 1 указывала на отсутствие, а в группе 2 — на наличие лиц с оптимальным уровнем этого витамина (табл. 1).

Содержание калия в плазме крови было в пределах нормы у лиц во всех трех группах. При этом различия между значениями в группах 1 и 3 были статистически незначимыми, а наибольшее значимо отличавшееся (на 6,1 и на 4,3% соответственно) значение было выявлено у лиц из 2-й группы.

Содержание натрия в группе 1 было в пределах референтного диапазона, в группах 2 и 3 значения выходили за верхнюю границу нормы (146,86 и 146,95 ммоль/л). Средние показатели в группах 2 и 3 значимо превышали таковые в группе 1 (на 2,6 и 2,0%).

По отклонению от среднего значения содержание магния только в группе 2 незначительно выходило за верхнюю границу нормы, в остальных группах все значения были в пределах нормы. Среднее значение содержания магния в группе 2 было наибольшим, оно было значимо выше значений в группе 1 (на 9,6%) и группе 2 (на 7,1%). Показатель группы 3 также был на 2,4% выше показателя группы 1.

Значения содержания ионизированного кальция у лиц в группах 2 и 3 были идентичными, однако они значимо отличались от значения группы 1 (были ниже на 2,6%). Интервалы отклонений от средних величин указывали на присутствие в каждой группе лиц со сниженным уровнем ионизированного кальция в организме.

Наименьший уровень общего кальция был выявлен в группе 1: он был значимо ниже, чем в группах 2 и 3 (на 16,8 и на 7,3% соответственно). Показатель группы 3 был выше показателя группы 1, но при этом значимо ниже показателя группы 2. Верхнее значение отклонения от среднего значения в группе 2 указывало на присутствие лиц с превышающим норму уровнем общего кальция в крови.

Средние показатели содержания фосфора неорганического были в пределах нормы во всех наблюдаемых группах. При этом наименьшее значение было выявлено в группе 1, за ней шла группа 3. Показатель группы 2 был выше показателя группы 1 на 45,0% (р = 0,001), показателя группы 3 — на 11,5% (р = 0,001).

Содержание железа было в пределах границ нормы во всех группах, при этом наименьшее значение было выявлено у лиц в группе 1: статистически значимые отличия от показателей групп 2 и 3 составили 25,7 и 12,0% соответственно. Значение в группе 2 было выше показателя в группе 3 (табл. 2).

Как оказалось, в группах 2 и 3 присутствовали лица, у которых имел место глубокий дефицит витамина D. В целом доли лиц с оптимальным уровнем этого витамина среди проходивших службу в условиях Арктики и Субарктики отличались незначительно, но были в 1,9–2,4 раза меньшими, чем среди проходивших службу в континентальном климате. По содержанию кобаламина и фолиевой кислоты более благополучными выглядели лица из группы 3: доля лиц с уровнем В12 ниже 148 пг/мл была меньше (на 32,8 и 6,4% соответственно), а показатель В9 — на 45,0 и 36,5% меньше, чем в других группах.

В группах 1 и 2 были выявлены лица, у которых уровень калия превышал норму. Что касается превышения нормы по натрию, выделялись группы 2 и 3. Интересными оказались различия в долях лиц с различным уровнем магния. Так, почти у пятой части 1-й группы он был ниже нормы, во 2-й группе выявлены лица с превышением нормы по магнию, а в 3-й — лица, у которых уровень магния был на нижней границе нормы. Существенные различия были выявлены при оценке индивидуальных показателей ионизированного кальция: в субарктическом и умеренном поясах доли лиц с низким уровнем ионизированного кальция были выше таковой в арктическом поясе в 1,7 и 1,5 раза. Если учесть, что у пятой части группы 3 его уровень был на нижней границе нормы (1,15 ммоль/л), то наибольший дисбаланс имел место именно в этой группе. Превышение нормы по общему кальцию было установлено в группе 2; незначительные доли лиц с низким уровнем железа присутствовали в каждой группе, а с низким уровнем фосфора — только в группе 3 (табл. 3).

Режим работ у военнослужащих-мужчин, проходящих службу в арктическом поясе, предполагал суточное дежурство через двое в условиях помещения (напряженный труд). В промежутках между работами в помещении их привлекали для работ на открытой территории в течение 4–5 ч (тяжелый труд). Режим работ в Субарктике и умеренном климатическом поясе представлял собой 5–6-дневную (неофициально) нерегламентированную по времени работу в помещении (напряженный труд), воскресенье было днем отдыха. Время от времени отдых представляли в субботу.

Питание в Арктике было организовано в соответствии с установленной для этих условий нормой [18], дополнительная витаминизация не проводилась. Питание в субарктическом и умеренном климатическом поясах — индивидуальное домашнее и на предприятиях общественного питания (обед у 96,0%). Кратность приема пищи — обед и ужин у 52,7%, завтрак, обед и ужин — у 47,3%. Свежие овощи, зелень, фрукты присутствовали в рационе не чаще трех раз в неделю. Часть опрошенных отметила, что время от времени принимает витаминные препараты по своему усмотрению, при этом предпочтение отдавалось содержащим витамин D препаратам.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Известно, что в условиях Крайнего Севера происходят изменения в составе крови и характеристиках эритроцитов: в ответ на действие холода и гипоксию, которые нарушают легочную вентиляцию, возрастает количество эритроцитов, снижается гемоглобин, развиваются железодефицитные анемии [19, 20]. При этом важную роль в кроветворении отводят витаминам В12 и В9 (они являются взаимосвязанными витаминами), а также железу [21–23]. Следует отметить, что все предыдущие наблюдения проводили в условиях экстремального воздействия холода. Наше исследование было выполнено в летний период, что исключало влияние экстремально низких температур. Кроме того, в доступной литературе отсутствуют данные сравнительного анализа оцененных нами показателей у лиц, осуществляющих деятельность в трех климатических поясах, и у лиц, выполняющих работы на открытой территории и в помещениях, имеющих разный характер питания.

В нашем исследовании уровень кобаламина в плазме крови мужчин из трех групп наблюдения был в пределах референтного диапазона. Вместе с тем, согласно данным литературы, его уровень снижен у значительной доли лиц в каждом климатическом поясе с превалированием в Арктике [17]. Помимо этого у значительной доли лиц выявлен низкий уровень фолиевой кислоты с превалированием в условиях Крайнего Севера.

Полученные данные указывают на роль питания в обеспечении организма указанными витаминами. Так, энергетическая ценность общевойскового пайка, используемого военнослужащими в Арктике, составляет 4466,7 ± 230,7 ккал/сутки. Овощи представлены консервированным картофелем, морковью, капустой (в том числе квашеной), свеклой, луком репчатым, солеными томатами и огурцами. В состав пайка входят плодовые и ягодные соки (яблочный, виноградный, сливовый), овощные консервы (зеленый горошек, кабачковая икра), сушеные фрукты (яблоки, слива, виноград, абрикосы). Однако, как отмечает ряд авторов, одним из проблемных вопросов продовольственного обеспечения является возможный дефицит витаминов в указанных рационах питания. По данным исследований, даже кратковременные физические нагрузки в сочетании с низкой температурой окружающей среды и субкалорийным питанием могут привести к дефициту витамина С в организме. При низких температурах также могут возникнуть нарушения обмена витамина С и комплекса витамина В и микроэлементов [6, 7]. Наше исследование выявило наличие дефицита витаминов В9 и В12 у всех групп военнослужащих. Данные о недостаточности витамина В9 у лиц, проходящих военную службу в условиях Субарктики и континентального пояса, указывают на недостаточное потребление свежей растительной пищи.

Для нормального кроветворения также необходимо железо, содержание которого в плазме крови было в пределах нормы у всех обследованных. Вместе тем, в каждой группе были выявлены лица с низким уровнем железа, что указывало на повышенную потребность организма в данном минерале.

Таким образом, среди причин нарушения эритропоэза в условиях Крайнего Севера могут быть недостаточность кобаламина и фолиевой кислоты, возможно, повышенная потребность в железе.

Климатические факторы Крайнего Севера характеризуются недостаточностью ультрафиолетовой инсоляции, которая способствует развитию D-витаминной недостаточности организма [24, 25]. В нашем случае дефицит и недостаточность витамина D выявлены у 82,3 и 86,5% проходящих службу в этих условиях соответственно. Интересно, что в Субарктике доля была выше, чем в Арктике. Кроме того, в Субарктике в 1,8 раза была больше доля лиц с глубоким дефицитом и дефицитом витамина. Вероятно, это было связано с условиями труда: в Арктике военнослужащие значительное время находились на открытой территории, а в Субарктике работы выполняли в помещениях.

В условиях умеренного климатического пояса у 67,2% обследованных также был выявлен недостаток витамина D — вероятно, также обусловленный работой в помещениях.

Обращал на себя внимание тот факт, что во всех трех климатических поясах дефицит витамина D был выявлен в летний период года.

Известно, что D-витаминная обеспеченность организма тесно связана с фосфор-кальций-магниевым обменом [26, 27]. Магний способствует активации витамина D, регулирующего гомеостаз кальция и фосфатов. Все ферменты, метаболизирующие витамин D, нуждаются в магнии, который действует как кофактор в ферментативных реакциях в печени и почках [14]. Наши данные указывают на низкий уровень магния у пятой части лиц в Арктике и низкий уровень ионизированного кальция у третьей части; в субарктическом и умеренном климатических поясах у половины обследованных был определен низкий или на уровне нижней границы нормы уровень ионизированного кальция. Кроме того, дисбаланс содержания в крови калия и натрия выявлен в субарктическом и умеренном климатическом поясах, калия — в Арктике. Вероятно, дефицит магния способствовал дисбалансу калия, а сниженный уровень магния был связан с значительными эмоциональными нагрузками [28]. Среди возможных причин такой недостаточности могло быть использование низкоминерализованной питьевой воды из талого снега. Она содержала необходимые для функционирования человека и участвующие в биологических процессах железо, цинк, медь, молибден в минимальных количествах [29].

Таким образом, наша работа актуализирует направления медицинской профилактики нарушений здоровья у военнослужащих в неблагоприятных условиях труда:
– необходимость оценки витаминно-минерального баланса организма как в экстремальных условиях обитания (Арктика, Субарктика), так и в умеренном климатическом поясе);
– оптимизация питания продуктами белково-растительного/растительного происхождения с повышенным содержанием биологически активных веществ (для организованного питания в Арктике), а также повышение осведомленности военнослужащих по вопросам индивидуального питания (для повышения насыщенности организма витаминами) и приема витаминных препаратов содержащих кобаламин, фолиевую кислоту, витамин D;
– разработка рецептур многокомпонентных продуктов питания для коррекции витаминно-минерального баланса организма в экстремальных условиях обитания.

ВЫВОДЫ

1. В условиях Арктики и Субарктики у 82,3 и 86,5% военнослужащих-мужчин в летний период года диагностированы дефицит и недостаточность витамина D. Условия работ в помещении обусловливают выраженность D-дефицита как в Субарктике, так и в умеренном климатическом поясе (глубокий дефицит и дефицит витамина D выявлен у 51,9 и у 43,1% против 29,4% среди лиц в Арктике, работающих на открытой территории).

2. В условиях Крайнего Севера повышается потребность организма в витаминах В9 и В12, на что указывают дефицит кобаламина у 100,0% военнослужащих в Арктике и 73,6% в Субарктике, а также фолиевой кислоты (у 89,8 и 81,3% соответственно против 67,2 и 44,8% в умеренном климатическом поясе), что служит фактором риска нарушения эритропоэза.

3. Дисбаланс минеральных веществ у военнослужащих, проходящих службу в трех исследуемых климатических поясах, характеризуется низким уровнем ионизированного кальция (у 29,4, 50,0 и 67,2% соответственно), снижением уровня железа (у 2,0, 1,9 и 3,4%), повышенным уровнем калия (у 23,5, 29,6 и 8,6%), превышением нормы по натрию в Субарктике и умеренном климатическом поясе, превышением нормы по общему кальцию в Субарктике.