Напряженный умственный труд как один из видов стресса приводит к усталости, недомоганию, тревожности, снижению качества и производительности труда, отрицательно влияет на когнитивные функции мозга. Его сила и длительность могут привести к снижению адаптационных резервов организма [1, 2]. Кроме того, он приводит к увеличению потребности организма в нутриентах, в том числе в витаминах и минеральных веществах [3, 4]. Так, недостаточность витамина C обусловливает снижение уровня умственной активности, а ее коррекция повышает мотивацию к работе и концентрацию внимания, положительно влияет на производительность при выполнении когнитивных задач, требующих постоянного внимания [5]. Установлена связь аффективных расстройств с недостаточным потреблением витаминов B₆ и B₁₂ [6]. Выявлена взаимосвязь между психическим здоровьем и потреблением витаминов Е и В₉, магния [7, 8].

Среди направлений сохранения нормальной функции мозга и стрессоустойчивости организма — устранение дефицита нутриентов, вызванного внутренними или внешними факторами [9−11].

Целью работы было оценить эффективность коррекции витаминно-минерального статуса занятых умственным трудом в Субарктике растительным продуктом.

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ

Исследование проведено в Субарктике. Наблюдение вели в двух группах мужчин (здоровых и практически здоровых), по 30 человек в каждой, в летний период года. Мужчины были заняты одинаковым трудом на территории антропо-техногенного загрязнения (г. Норильск). Их возраст составил 34,2 ± 0,92 лет, трудовой стаж на Севере — 6,4 ± 0,6 лет. Были оценены их условия труда [12].

На основании анализа литературы была разработана рецептура многокомпонентного продукта питания (МКП) из растительного сырья для повышения стрессоустойчивости организма. Состав продукта: свекла, овес, красный виноград, скорлупа куриных яиц, сельдерей, петрушка, ламинария. Его производили по критически низкотемпературной технологии [13], которая позволила получать конечный продукт с повышенным содержанием витаминов и минеральных веществ. Их содержание рассчитывали с учетом остаточной доли воды в продуктах после криогенной переработки [14].

С обычным рационом домашнего питания лица основной группы в течение 21 суток во время ужина принимали по 10 г (2 чайные ложки) МКП, внесенного во второе блюдо. Лица группы сравнения рацион домашнего питания в этот период не меняли, витаминно-минеральные комплексы ни до исследования, ни в период наблюдения не принимали. Набор продуктов питания, потребляемых лицами в обеих группах, был одинаковым.

Анализ содержания ряда витаминов и минеральных веществ в плазме крови проводили трехкратно: до курса, по его завершении (на 22-й день) и на 32-й день наблюдения (для подтверждения эффекта).

Содержание в плазме электролитов (кальций общий, магний, фосфор неорганический, железо) определяли с помощью анализатора AU5800 (Beckman Coulter; США), содержание кальция ионизированного, калия, натрия — с помощью анализатора электролитов Roche AVL9180 (Roche Diagnostics GmbH; Германия). Результаты оценивали в соответствии с принятыми стандартами [15].

По уровню 25-ОН витамина D (промежуточный продукт превращения витамина) судили о насыщенности организма витамином D. Исследование проводили на масс-спектрометре AB SCIEX QTRAP 5500 (SCIEX; Германия). Результаты дифференцировали следующим образом: глубокий дефицит (5-10 нг/мл); дефицит (10−20 нг/мл), недостаточность (20−30 нг/мл); оптимальный уровень (30−100 нг/мл) [16].

Уровень цианкобаламина (витамин В₁₂) определяли на автоматизированной системе ARCHITECT® i2000 (Abbott; США). Нормальный интервал: 25−165 пмоль/л. Уровень < 32 пмоль/л считали дефицитом витамина В₁₂ [17].

Уровень фолиевой кислоты (витамин В₉) определяли на жидкостном хромато-масс-спектрометре AB SCIEX QTRAP 5500 (SCIEX; Германия). Нормальные значения: 5−9 нг/мл [18].

При статистической обработке совокупных показателей в таблицах, сформированных в MS Office Excel (Microsoft; США), с помощью программы Statistica 6.1 (StatSoft; США) после определения типа распределения по критерию Колмогорова−Смирнова рассчитывали следующее: при нормальном распределении — средние величины (M) и их стандартные отклонения (σ), при распределении, отличном от  нормального, — медианы (Ме) и интерквантильный размах (Q1−Q3). Значимость различий для парных выборок определяли в первом случае по t-критерию Стьюдента, во втором — по критерию Вилкоксона для вероятности р < 0,05. Помимо этого оценивали динамику отклонений индивидуальных показателей от референтных границ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

По напряженности трудового процесса условия оценены как вредный напряженный труд (класс 3, степень 2). Эмоциональные нагрузки по показателям ответственности за принимаемые решения, вероятный риск для собственной безопасности и безопасности жизни других оценены как вредные (класс 3, степень 2). Интеллектуальные нагрузки и режим работы оценены так же: эвристический тип труда, комплексная оценка информации, контроль и распределение заданий, ненормированная продолжительность работ и несоблюдение регламентированных перерывов. Сенсорные нагрузки были вредными (класс 3, степень 1) в связи с длительной работой за экраном компьютера.

Расчетные данные содержания витаминов и минеральных веществ в МКП представлены в табл. 1 и табл. 2. Кроме того, 100,0 г МКП содержали 17,62 г пищевых волокон.

Первоначально значения Q1 уровня витамина В₉ в каждой группе находились в зоне «пониженный уровень». В основной группе в динамике наблюдения он повышался на 3,2−3,8%, достигая референтных границ, а в группе сравнения, наоборот, снижался на 3,7−3,9%. По индивидуальным показателям в основной группе уровень фолиевой кислоты первоначально был ниже нормы у 30,0%, после приема продукта — у 13,3%, в конце наблюдения — у 10,0%. В группе сравнения до начала наблюдения уровень витамина В₉ был ниже референтной границы у 25,0% обследованных лиц. На 22-й день было определено снижение в пределах нормы у 35,7%. На 32-й день сниженный уровень В₉ зарегистрирован у 28,6%; кроме того, снижение в пределах нормы произошло у 28,6%.

В группах наблюдения значимой динамики содержания витамина В₁₂ не было, оно было оценено как норма. Однако в основной группе на 22 и 32 дни наблюдения у 36,7% и у 46,7% обследованных лиц отмечено увеличение уровня данного витамина в плазме крови. В группе сравнения, напротив, снижение уровня отмечено у 23,3% и у 36,7%.

Что касается баланса 25-ОН витамина D, имели место разнонаправленные изменения. В основной группе к концу приема продукта значимых изменений не произошло. Вместе с тем, на 32-й день наблюдения его уровень был выше исходного на 3,0%. Отмечена положительная динамика за счет лиц, у которых регистрировали дефицит: их доля снизилась с 60,0 до 40,0%. При этом на 10,0% увеличилась доля, оцененная как «близко к дефициту». В группе сравнения, напротив, увеличилась доля лиц с дефицитом и снизилась доля лиц в состоянии недостаточности; на 22-й и 32-й дни снижение достигло 3,3% (табл. 3).

Уровень ионизированного кальция в крови лиц обеих групп был между нижней границей нормы и недостаточным уровнем. В основной группе после приема продукта он увеличился на 7,0%, а к концу наблюдений стал выше исходного значения на 6,5%, то есть в пределах референтного диапазона. По индивидуальным данным установлено повышение уровня данного вещества у 73,3% обследованных, которое сохранялось до конца наблюдения у 70,0%. В группе сравнения уровень снизился у 50,0−53,3%; на всех этапах наблюдения он был ниже нормы у 40,0% лиц.

К концу приема продукта было отмечено значимое повышение уровня железа (на 3,1%); его уровень вырос у 80,0% обследованных. На 32-й день наблюдения он оставался таким же у 66,7% лиц. В основной группе снижение уровня железа выявлено у 30,0−10,0%.

Незначительно (на 0,9%), но статистически значимо вырос уровень натрия: на 22 и 32 дни наблюдения эффект был установлен у 46,7–60,0% обследованных лиц. В группе сравнения уровень натрия снизился у 23,3% и у 26,7%.

Для других минеральных веществ по усредненным данным значимых изменений не отмечено; их показатели соответствовали референтным границам. Вместе с тем в группах сравнения по индивидуальным показателям определены разнонаправленные изменения. Так, у 46,7% лиц основной группы повысился уровень калия, а в группе сравнения он снизился у 23,3%. Кальций общий был выше исходного значения у 36,7−40,0%, в группе сравнения — ниже у 20,0−30,0%. Повышение уровня неорганического фосфора зарегистрировано у 33,3−40,0%, при этом в группе сравнения у 16,7−23,9% он понизился. Уровень магния был выше первоначальных показателей у 56,7−60,0% лиц основной группы, в группе сравнения он был ниже у 23,3−13,3% обследованных лиц (табл. 4).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Норильск — самый проблемный город в Арктическом макрорегионе,
где на здоровье населения влияет совокупность природных и экологических факторов [19]. В условиях антропо-техногенной нагрузки и вредного напряженного умственного труда показатели витаминно-минерального баланса организма указывали на наличие отклонений от нормальных значений, способных отрицательно повлиять на когнитивные функции обследованных лиц. В частности, первоначально были снижены уровни витамина В₉ и D (по 25-ОН), а также ионизированного кальция. В динамике наблюдения в группе сравнения зарегистрирована отрицательная динамика уровней определяемых витаминов и минеральных веществ.

Установлено, что коррекцию нервно-психического напряжения при напряженном умственном труде позволяют обеспечить нутриенты пищи [20, 21]. В связи с этим был создан многокомпонентный продукт с целью детоксикации (свекла, овес), повышения антиоксидантной защиты (красный виноград) и резистентности организма за счет насыщения организма витаминами и минеральными веществами (все растительные составляющие), выведения тяжелых металлов (яичная скорлупа [22]). С учетом того что среди населения и в данной группе людей зарегистрирована высокая заболеваемость по классу «Болезни мочеполовой системы», в рецептуру ввели петрушку и сельдерей [23].

Ламинария использована в связи с тем, что в условиях Севера у людей регистрируют выраженный йодный дефицит. Йодная недостаточность, в свою очередь, способствует снижению когнитивных функций и развитию вторичного иммунодефицитного состояния [24].

МКП содержал и минорные, и биологически активные вещества:

- свекла: бетаин, органические кислоты, органические антиоксиданты;

- овес: бета-каротин, бетаин, лютеин, зеаксантин, камедь, бета-криптоскантин, метилметионинсульфоний, фитостеролы;

- красный виноград: каротиноиды, лютеин, зеаксантин, бетаин, фитостеролы, антиоксиданты, эфирные масла, фенольные соединения;

- сельдерей: бета-каротин, лютеин, зеаксантин, метилметионинсульфоний, фитостеролы;

- петрушка: гамма-токоферол, бета-каротин, бетаин, метилметионинсульфоний, фитостеролы, флавоноиды, антиоксиданты, ликопин;

- ламинария: бета-каротин, фукоксантин.

Указанные вещества выполняют «функции экзогенных регуляторов метаболизма и играют важную роль в адаптационных реакциях организма, поддержании здоровья» [25]. Они положительно влияют на выносливость при умственном труде, стимулируют деятельность нервной системы [26−32].

При оценке потребления некоторых микронутриентов оказалось, что лица основной группы дополнительно получали до 20,3% витамина С в день, до 12,0%  витамина А, до 25,7% йода, до 29,0% меди, до 23,1% железа, до 14,2% марганца, до 10,6% цинка. Доля пищевых волокон достигала 8,8% суточной потребности [25].

В нашем исследовании включение в рацион питания представленного продукта позволило повысить насыщенность организма цианкобаламином практически у половины участников исследования. Известно, что недостаточность витамина В₁₂ может отрицательно влиять на кроветворение, энергетический обмен организма, на состояние нервной и антиоксидантной систем при экстремальных воздействиях. Можно предположить, что в группе сравнения такие изменения нарастали: снижение уровня витаминов (В₉, В_12, 25-ОН витамина D), статистически значимое снижение уровня минеральных веществ (Са ионизированный, Fe, Na).

У 20,0% лиц основной группы показатели фолиевой кислоты к концу наблюдения находились в референтных границах; исходно были ниже этих границ у 30,0%. В группе сравнения отклонения от нормы нарастали. Витамин В₉ участвует в кроветворении и регенерации, повышает анаболические и адаптационные процессы организма. Благодаря участию в синтезе нуклеиновых кислот он влияет на нормальное развитие и функцию мозга не только во время беременности и после рождения, но и позднее на протяжении жизни.

Несмотря на то что исследование проводили в летний период года, у значительной доли обследованных выявлен недостаток витамина D, что подтверждено определением промежуточного продукта его превращения. Витамин D связан с регуляцией нейрогормональных влияний на мозг, поддержанием когнитивной функции, памяти и поведения. Он играет важную роль в механизме возникновения окислительного стресса, регуляции фосфорно-кальциевого обмена [33]. Исследование показало увеличение насыщенности организма данным витамином — несмотря на то, что его содержание в МКП было незначительным. Вероятно, оно было связано с ростом уровня связанных с обменом витамина D минеральных веществ (кальций, фосфор, магний) у значительной доли обследованных.

Кроме микронутриентов, минорных и биологически активных веществ, в продукте содержались важные для микробиоты кишечника пищевые волокна.

ВЫВОДЫ

Результаты исследования показали, что экологическое неблагополучие и напряженный умственный труд приводят к повышению потребности организма в микронутриентах. Это доказывает необходимость оптимизации питания в подобных условиях. Использование многокомпонентного продукта с учетом условий труда и среды обитания подтверждает перспективность данного направления профилактики витаминно-минеральной недостаточности организма.