Состояние здоровья современных школьников вызывает обоснованную тревогу ввиду существенного влияния характера питания и образа жизни на их соматическое и когнитивное развитие, а также на качество жизни в долгосрочной перспективе [1]. Особую обеспокоенность мирового научного сообщества вызывает пандемия детского ожирения, рассматриваемая как ключевой фактор риска развития метаболических нарушений и хронических неинфекционных заболеваний во взрослом возрасте. Исследования показывают, что критическими периодами для формирования избыточной массы тела являются ранний детский возраст и подростковый период. Избыточная масса тела, возникшая в детстве, в большинстве случаев персистирует и во взрослой жизни, выступая предиктором не только ожирения, но и преждевременной смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, сахарного диабета 2 типа и ряда других алиментарно-зависимых заболеваний [2–4]. В детском возрасте ожирение оказывает полисистемное негативное воздействие, поражая сердечно-сосудистую, эндокринную, нейрогуморальную системы и приводя к когнитивным нарушениям [5].

В последние годы для оценки влияния алиментарного фактора на состояние здоровья все чаще применяют анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР). Методология анализа ВСР основана на измерении последовательного ряда длительностей сердечного цикла с помощью электрокардиографии или реокардиографии, баллистокардиографии и др. Полученные числовые ряды подвергают математическому анализу с использованием статистических, спектральных и других методов. Результаты математического анализа интерпретируют как медико-физиологические критерии функционального состояния организма [6]. ВСР является интегральным показателем адаптационных реакций организма на внутренние и внешние стимулы, снижение ВСР коррелирует с повышением уровня заболеваемости и смертности. Это позволяет рассматривать ВСР как доступный и информативный маркер воздействия факторов окружающей среды и образа жизни, включая особенности питания [7, 8]. Комплексную характеристику питания позволяет получить интегральная оценка рациона, в частности, расчет индекса качества питания (ИКП), который объединяет показатели потребления как продуктов, так и отдельных нутриентов [9−11].

Учитывая продолжающееся совершенствование методологии оценки качества питания и изучения ассоциированных с ним рисков, особую актуальность приобретают исследования, направленные на поиск неинвазивных методов, позволяющих наиболее точно охарактеризовать структуру питания и ее влияние на организм. Разработка и валидация таких методов открывают перспективы для их интеграции в современные гигиенические подходы к оценке здоровья детского населения.

Целью исследования было выполнить гигиеническую оценку питания обучающихся общеобразовательных организаций г. Екатеринбурга и установить взаимосвязь структуры рациона с показателями индекса массы тела (ИМТ) и функциональным состоянием вегетативной нервной системы (по данным ВСР).

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ

Сбор данных в рамках поперечного исследования проведен на базе общеобразовательных организаций г. Екатеринбурга в апреле 2024 г. Методом случайных чисел из списочного состава учащихся 5–7 классов четырех школ были отобраны 296 человек в возрасте 11–12 лет. Критериями включения были отсутствие хронических заболеваний в стадии обострения, наличие подписанного информированного согласия родителей и полнота заполнения опросных материалов. Из списка обследованных школьников были исключены 94 ребенка. Критериями исключения были выявленные технические ошибки при контроле качества заполнения данных, отсутствие полной даты рождения, а также невозможность достоверного определения доли жировой массы тела (ЖМТ) методом биоимпедансометрии у детей с дефицитом массы тела из-за технических ограничений методики. Окончательный объем выборки составил 202 школьника (43,9% мальчиков и 56,1% девочек), для которых были доступны полные данные по всем изучаемым показателям (антропометрии, биоимпедансометрии, ВСР, фактическому питанию). Средний возраст мальчиков составил 12,2 ± 0,7 лет, девочек — 11,1 ± 0,7 лет.

Фактическое питание изучали полуколичественным методом частотного анализа с использованием опросника и специализированного программного обеспечения «НУТРИТЕСТ–ИП» (ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»; Россия). Опрос проводили в течение трех будних дней и одного выходного дня, после чего данные вносили в программу для расчета среднесуточного потребления продуктов и нутриентов.

Из-за отсутствия среднесуточных норм потребления пищевых продуктов при неорганизованном питании количественная оценка соответствия возрастным нормам потребления пищевых продуктов была проведена согласно СанПиН 2.3/2.4.3590-20 [12]. Оценку потребления пищевых веществ выполняли в соответствии с нормами физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для детского населения соответствующей возрастной группы по MP 2.3.1.0253–21 [13].

Для интегральной оценки структуры рациона по данным фактического питания школьников рассчитывали ИКП. Методология расчета основана на международных подходах, используемых при вычислении Healthy Eating Index (HEI) и Diet Quality Index (DQI), и расчет проведен в соответствии с ранее опубликованной работой [14]. Расчет ИКП проводили с использованием следующего алгоритма: для каждого из 10 компонентов (хлебобулочные изделия, овощи, фрукты, мясо + рыба + молоко, кондитерские изделия + жиры, полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), пищевые волокна, добавленный сахар, натрий, разнообразие) определяли процент отклонения фактического потребления от рекомендуемой нормы. За норму принимали нижнюю границу для дефицитных показателей и верхнюю для избыточных. Отклонение ≥ 50% оценивали как 0 баллов; при отклонении < 50% балл рассчитывали по формуле: 10 – (% отклонения × 0,1). Для кондитерских изделий и жиров, добавленного сахара, натрия учитывали только превышение верхней границы [14]. Итоговый балл — это сумма баллов по 10 компонентам (максимум 100). Критерии: ≥ 80 — «хороший» рацион, 51–79 — «удовлетворительный», ≤ 50 — «неудовлетворительный» [15].

Измерение длины и массы тела проводили стандартными методами с использованием ростомера и напольных весов Omron BF-511 (Omron; Япония). На основании полученных данных рассчитывали ИМТ. Оценку физического развития осуществляли путем расчета Z-score (standard deviation scores, SDS) ИМТ относительно референсных значений ВОЗ (2007). Результаты интерпретировали в соответствии с классификацией ВОЗ [14]: дефицит массы тела — SDS ИМТ ≤ –2; нормальная масса тела — SDS ИМТ от –1 до +1; избыточная масса тела — SDS ИМТ ≥ +1, но < +2; ожирение —SDS ИМТ ≥ +2.

Определение компонентного состава тела (доли жировой массы, %) выполняли методом биоимпедансометрии с использованием анализатора Omron BF-511 (8-сенсорной системы, которая анализирует данные с расположенных на руках и ногах электродов, возрастной диапазон от 6 до 80 лет). Полученные значения сопоставляли с возрастными нормами [16].

Исследование функционального состояния вегетативной нервной системы проводили с помощью диагностического комплекса «Лотос» (Dynamic Technologies; Россия), включающего в себя сертифицированное оборудование «Динамика» (ТУ 9442-001-50904116-2005) и соответствующее программное обеспечение. Принцип метода основан на регистрации электрокардиограммы с последующим анализом длительности последовательных интервалов R-R (нормальных синусовых циклов). Регистрацию показателей ВСР осуществляли в первой половине дня, в положении сидя, после 5-минутного отдыха для достижения относительной стабилизации гемодинамики. Длительность записи составляла от 5 до 15 минут. Полученные результаты сопоставляли с референсными значениями, заявленными производителем программного комплекса, а также с данными литературы [17, 18]

Статистический анализ выполняли с использованием пакетов программ MS Office Excel (Microsoft; США) и SPSS Statistics 20 (IBM; США). Ввиду распределения признаков, отличного от нормального, применяли непараметрические методы статистики. Данные представлены в виде медианы и межквартильного размаха Me [Q1; Q3]. Для сравнения двух групп применяли U-критерий Манна–Уитни, различия считали значимыми при p < 0,05. Сравнение трех и более групп по количественным показателям проводили с использованием непараметрического критерия Краскела−Уоллиса, различия считали значимыми при p < 0,01. Для определения силы ассоциации между факторами рассчитывали отношение шансов (ОШ) с 95%-м доверительным интервалом (95% ДИ). Критический уровень значимости принимали равным p < 0,05. Для выявления однородных групп школьников по характеру фактического питания был применен кластерный анализ. На основании рассчитанного ИКП в качестве классифицирующих переменных использовали количественные показатели потребления основных групп продуктов, макро- и микронутриентов. Оптимальное число кластеров (k = 4) определено методом «локтя» и подтверждено силуэтным анализом (средний коэффициент силуэта 0,72). Для каждой выделенной модели питания проведена сравнительная оценка функционального состояния регуляторных систем по показателям ВСР.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Оценка нутриентного состава рациона питания школьников (n = 202) выявила выраженную гендерную дифференциацию по содержанию макро- и микронутриентов. Так, энергетическая ценность рациона была ниже рекомендуемых значений у 68,3% детей (74,3% девочек и 59,6% мальчиков). Недостаточное содержание белков отмечено у 65,3% (69,9% и 59,3% соответственно), жиров — у 52,0% (54,0% и 49,4% соответственно). Дефицит потребления пищевых волокон выявлен практически у всех обследованных (99,5%), кальция — у 83,7% (85,8% девочек и 79,8% мальчиков), магния — у 64,4% (69,0% и 58,4% соответственно), железа — у 47,5% (61,9% и 29,2% соответственно). Кроме того, в рационе снижено содержание витаминов: B1 — у 83,2% детей (89,4% девочек и 76,4% мальчиков), B2 — у 72,8% (77,0% и 67,4% соответственно), витамина А — у 62,9% (у 59,3% девочек, у 67,4% мальчиков).

Питание детей избыточно по потреблению критически значимых нутриентов: насыщенных жирных кислот (НЖК) (у 95,5% (97,3% девочек, 93,3% мальчиков), добавленных сахаров (у 58,9% (57,5% и 61,8% соответственно)), натрия (у 94,1% (92,0% и 96,6% соответственно)). Данные о различиях в структуре питания мальчиков и девочек обобщены в табл. 1.

Дефицит калорийности питания был более выражен в группе девочек (снижение на 29,3% против 23,2% у мальчиков). В структуре потребления макронутриентов зафиксирован дисбаланс: избыток насыщенных жиров составил в среднем 6,2% от калорийности рациона, а добавленных сахаров — 2,1% от рекомендуемого уровня.

Анализ обеспеченности микронутриентами выявил значимые отклонения в сторону дефицита эссенциальных нутриентов и избыточного потребления натрия, при этом выраженность нарушений различалась (р < 0,001) в зависимости от пола (табл. 1). У девочек наиболее выраженный дефицит установлен для кальция (снижение на 48,2% от нормы), витаминов группы B (B₁ — на 43,1%, B₂ — на 40,0%, B₃ — на 50,0%), магния (на 25,3%) и витамина А (на 16,0%). Одновременно с этим зарегистрировано двукратное превышение рекомендуемого уровня потребления натрия (на 109,1%). У мальчиков структура дефицита характеризовалась недостатком витамина B₃ (на 38,9%), витамина А (на 31,4%), витаминов B₁ и B₂ (на 29,2% и 24,7% соответственно). Содержание кальция в рационе было ниже нормы на 41,6%, магния — на 13,7%. Потребление натрия превышало физиологическую потребность в 2,5 раза (на 154,5%). У всех обследованных школьников выявлено нарушение фосфорно-кальциевого соотношения: установленное отношение Ca : P составило 1 : 1,4, что свидетельствует о преобладании фосфора, способном отрицательно влиять на усвоение кальция в период активного роста скелета.

На основании фактического питания был рассчитан ИКП, результаты представлены в табл. 2.

Анализ распределения ИКП показал, что рацион, соответствующий категории «хороший» (80 баллов и выше), не был зафиксирован ни у одного из обследованных школьников. Доля детей с «удовлетворительным» качеством рациона (от 51 до 80 баллов) составила 32,7% (n = 66). Более чем у половины обследованных (67,3%; n = 136) рацион был оценен как «неудовлетворительный» (менее 51 балла). Выявленная у подавляющего большинства школьников (92,8%) модель питания характеризовалась недостаточным потреблением продуктов — источников сложных углеводов. Сниженное относительно норм потребление овощей зафиксировано у 66,3% детей, фруктов — у 63,9%. У 57,8% респондентов выявлен дефицит в рационе продуктов — источников полноценного белка и незаменимых аминокислот (мясных, рыбных и молочных продуктов). Анализ нутриентной обеспеченности показал недостаточное поступление пищевых волокон у всех обследованных (100%). Почти у половины детей отмечено сниженное потребление ПНЖК. У 59,0% школьников установлена низкая пищевая вариабельность рациона. Наряду с дефицитом эссенциальных компонентов зарегистрировано избыточное потребление нутриентов, ассоциированных с алиментарно-зависимыми заболеваниями: кондитерских изделий и жиров (у 79,5% школьников), добавленного сахара (у 42,2%). Критический избыток натрия в рационе выявлен у 91,6% опрошенных. Сравнительный анализ рационов мальчиков и девочек не выявил значимых различий частоты потребления хлебобулочных изделий, фруктов, а также мясной, рыбной и молочной продукции. При оценке нутриентного состава установлено, что содержание натрия в рационе мальчиков значимо превышало таковое в рационе девочек (p < 0,05).

По результатам антропометрических измерений и биоимпедансометрии распространенность избыточной массы тела в обследованной выборке составила в среднем 17,8% (как среди мальчиков, так и среди девочек). Установлены гендерные различия в структуре нарушений пищевого статуса: ожирение чаще диагностировали у мальчиков (на 26,8% по сравнению с девочками), тогда как дефицит массы тела преобладал в группе девочек (табл. 3).

Анализ показателей биоимпедансометрии выявил значимые гендерные различия ЖМТ. Нормальные значения процентного содержания жира у девочек регистрировали на 27,7% чаще, чем у мальчиков (p < 0,001). В то же время у мальчиков значимо чаще наблюдалась как избыточная (на 1,7%; p < 0,05), так и очень высокая (на 7,0%; p < 0,05) ЖМТ.

Установлена прямая зависимость между избыточной массой тела и содержанием жировой ткани: у 85,9% детей с повышенной массой тела выявлена избыточная ЖМТ. Обращает на себя внимание тот факт, что среди девочек с нормальным ИМТ у 8% также диагностирована избыточная жировая масса, что свидетельствует о наличии феномена «скрытого ожирения» в данной группе.

Средние суммарные баллы ИКП в группах школьников с различным статусом питания значимо не различались и составили: при дефиците массы тела — 39,0 баллов, нормальной массе тела — 46,4 балла, избыточной массе тела — 39,8 балла, ожирении — 43,1 балла. Однако анализ отдельных компонентов ИКП выявил значимые различия. Школьники с нормальным ИМТ характеризовались более высоким потреблением пищевых волокон по сравнению со сверстниками, имеющими избыточную массу тела (средний балл 3,6 против 2,7 соответственно; p < 0,05).

При сравнении групп, сформированных на основании ИКП, установлено, что дети с «неудовлетворительным» качеством рациона (менее 51 балла) имели значимо более высокие показатели ИМТ (21,6 против 19,8; p < 0,05) и процент жировой массы тела (24,7% против 19,2%; p < 0,05) по сравнению со сверстниками, чей рацион был оценен как «удовлетворительный».

Расчет ОШ показал значимую ассоциацию между низким качеством питания и нарушением пищевого статуса (ОШ = 5,5; 95% ДИ: 2,2–13,6; p < 0,05). Исходом считали наличие избыточной массы тела или ожирения (SDS ИМТ ≥ 1) и/или высокого содержания жировой массы (> 85-го перцентиля по возрасту и полу). Среди детей с неудовлетворительным ИКП (n = 136) данный исход наблюдался у 48 человек (35,3%), тогда как среди детей с удовлетворительным ИКП (n = 66) — только у 6 (9,1%).

Показатели ВСР, отражающие состояние вегетативной и нейрогуморальной регуляции, адаптационных резервов и психоэмоционального статуса обследованных школьников в зависимости от качества питания и статуса питания, представлены в табл. 4.

Анализ показателей ВСР выявил, что средние значения большинства параметров регуляторных систем обследованных школьников находятся в пределах физиологической нормы (нормативные значения — 60–100% по используемой шкале). Наиболее низкие значения зарегистрированы для показателя нейрогуморальной регуляции (C), составившего в среднем 59,0 [54,4; 61,8]%, и показателя психоэмоционального состояния (D), составившего 61,0 [56,0; 63,5]%. Значения остальных интегральных показателей также были приближены к нижней границе нормы, о чем может свидетельствовать напряжение адаптационных механизмов у части обследованных.

На основании соотношения показателей уровня адаптации (А), нейрогуморальной (С) и психоэмоциональной регуляции (D) проведена оценка сбалансированности регуляторных систем (оптимальный диапазон соотношений — 60–80%). Установлено, что большинство школьников (65,0%) имеют сбалансированную и устойчивую регуляцию. Однако лишь у 18,1% детей регуляция может быть охарактеризована как оптимальная. У 16,9% обследованных выявлены неустойчивая регуляция и повышенная степень перенапряжения регуляторных систем, что указывает на снижение адаптационного резерва.

Среднее значение показателя нейрогуморальной регуляции (C) в выборке составило 59,0 [54,4; 61,8]% при норме 60–100%, что укладывается в допустимые границы, однако близко к нижнему порогу. Частота встречаемости неустойчивого нейрогуморального баланса и его нарушений достигла 30,1%. Поскольку показатель C отражает эффективность работы эндокринной системы и состояние энергетических ресурсов, можно констатировать, что неоптимальное функционирование эндокринной системы и нерациональное использование энергетических ресурсов характерны для 28,9% школьников.

Интегральный показатель энергетического баланса у обследованных оказался ниже оптимального уровня (среднее значение 0,9 при норме 1,0). Низкие значения данного показателя зарегистрированы у 67,5% детей. Нарушение баланса между временем энергетических затрат и временем восстановления выявлено у 18,1% школьников, что может свидетельствовать о хроническом утомлении и недостаточности восстановительных процессов.

На основе результатов кластерного анализа выделены четыре типа питания школьников, для которых проведена сравнительная оценка регуляторных систем по показателям ВСР. Первый тип питания встречался у школьников с высоким потреблением ПНЖК, клетчатки, овощей, фруктов и низким потреблением добавленного сахара. Второй тип питания имели школьники с умеренным потреблением всех групп пищевых продуктов, а также с потреблением добавленных сахаров и жира в пределах нормы; для третьего типа характерны избыточное потребление кондитерских изделий, добавленного сахара, насыщенных жирных кислот, поваренной соли и высокая энергетическая ценность. Четвертый тип питания школьников отличался низкой энергетической ценностью и низким потреблением всех групп продуктов. Наивысшие значения ВСР, отражающие оптимальное функциональное состояние регуляторных систем, зарегистрированы в группе школьников с первым типом питания (16,8%). Учащиеся, придерживающиеся сбалансированного (второго) типа питания (28,7%), продемонстрировали хорошие средние показатели ВСР. В то же время у детей, избыточно потребляющих критически значимые нутриенты (третий тип питания ― 20,8%), отмечены наихудшие значения ВСР, ассоциированные с дисрегуляцией вегетативной нервной системы. Сниженные показатели ресурсов организма и адаптационного потенциала выявлены у школьников с низкокалорийным (четвертым) типом питания (33,7%). Значимость различий показателей ВСР подтверждена на уровне p < 0,001, что свидетельствует о существенном влиянии характера питания на функциональное состояние регуляторных систем детей подросткового возраста.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

При оценке фактического питания и ИКП у большинства школьников выявлен дисбаланс макро- и микронутриентов: избыток насыщенных жиров, добавленных сахаров и натрия при дефиците пищевых волокон, полноценного белка, витаминов группы B, A, кальция и магния. Формирование такого паттерна питания обусловлено двумя разнонаправленными тенденциями: избыточным потреблением продуктов — источников жиров и добавленных сахаров, а также дефицитом хлебобулочных изделий, круп, овощей и продуктов, являющихся источниками полноценного белка и незаменимых аминокислот (мясных, рыбных, молочных продуктов). Полученные результаты согласуются с данными российских и зарубежных исследований, выполненных с использованием иных инструментов оценки, таких как HEI-2015 и различные модификации DQI [19–23], что свидетельствует о типичности выявленных нарушений структуры питания для детской популяции в современных условиях.

При сопоставлении качества питания с антропометрическими показателями установлено, что школьники с «неудовлетворительным» ИКП характеризуются значимо более высокими значениями ИМТ и процентного содержания жировой массы по сравнению со сверстниками, имеющими «удовлетворительный» рацион. Данная закономерность подтверждает роль алиментарного фактора в формировании нарушений пищевого статуса уже в детском возрасте.

Анализ показателей ВСР выявил преобладание симпатического отдела вегетативной нервной системы, что свидетельствует о напряжении регуляторных механизмов у обследованных школьников. Согласно современным представлениям, ВСР отражает нейрогуморальные влияния на сердечную деятельность и служит информативным неинвазивным маркером функционального состояния организма, баланса симпатического и парасимпатического отделов, а также активности надсегментарных структур регуляции, включая гипоталамус и лимбическую систему [24, 25]. Выявленное в ходе настоящего исследования снижение адаптационного потенциала (низкие показатели функционального состояния зарегистрированы у 42,2–48,2% детей) сопоставимо с результатами других авторов [26, 27] и указывает на высокую распространенность вегетативной дисфункции в детской популяции.

Особого внимания заслуживает тот факт, что у 28% школьников зафиксирован неоптимальный уровень нейрогуморальной регуляции (показатель С), характеризующий эффективность работы эндокринной системы и использование энергетических ресурсов. Выявленная дисрегуляция может быть связана с несбалансированностью рациона, низкой энергетической ценностью питания и дефицитом белка, что способствует формированию замкнутого круга: нарушения питания усугубляют дисфункцию нейроэндокринных осей, изменения в иммунной системе, что, в свою очередь, может приводить к сложной сердечно-сосудистой дисрегуляции. В настоящее время появляется все больше доказательств того, что снижение ВСР является предиктором широкого спектра патологических состояний, включая сахарный диабет и сердечно-сосудистые заболевания, причем изменения, зафиксированные в детском возрасте, могут предсказывать психологическую и физиологическую заболеваемость в отдаленной перспективе [28].

Полученные нами данные о значимых различиях показателей ВСР у детей, придерживающихся сбалансированного питания, и их сверстников с дефицитными моделями рациона (p < 0,001) согласуются с результатами международных исследований. Так, средиземноморская диета, высокое потребление рыбы, овощей, фруктов, поливитаминов, а также снижение массы тела ассоциированы с повышением ВСР, тогда как диета с высоким содержанием жиров и трансжиров приводит к ее снижению [29]. Что касается микронутриентной обеспеченности, наиболее убедительные доказательства влияния на ВСР получены для витаминов D и B₁₂, хотя обсуждается также роль витаминов C, E, цинка, магния и железа [30].

Таким образом, выявленные в ходе настоящего исследования ассоциации между неудовлетворительным качеством питания, нарушениями пищевого статуса и снижением показателей ВСР у школьников г. Екатеринбурга вписываются в общемировую картину распространенности алиментарно-зависимых нарушений у детей. Представленные данные о риске для здоровья и возможности его коррекции посредством оптимизации питания могут служить обоснованием для разработки профилактических программ и мотивационной основой для формирования более здоровых пищевых привычек у родителей, педагогов и самих обучающихся.

Однако следует отметить, что настоящее исследование имеет ряд ограничений: поперечный дизайн не позволяет установить причинно-следственные связи; оценка питания основана на самоотчете, что может сопровождаться систематической ошибкой; выборка ограничена одним городом и возрастной группой, что сужает обобщение результатов; отсутствуют данные о физической активности и наследственной предрасположенности; аппараты для биоимпедансного анализа и вариабельности сердечного ритма различаются по относительной точности измерения состава тела у детей и могут иметь расхождения в точности измерений. Тем не менее, полученные результаты согласуются с данными других исследований и могут служить основой для дальнейших проспективных наблюдений.

ВЫВОДЫ

Исследование подтвердило, что нарушения структуры питания школьников ассоциированы с антропометрическими отклонениями (ожирение, дефицит массы тела) и напряжением регуляторных систем. Гендерные особенности требуют целенаправленных профилактических мер: снижения потребления натрия и контроля веса у мальчиков, коррекции микронутриентного статуса у девочек. Показатели вариабельности сердечного ритма предложены в качестве маркера для гигиенической оценки влияния питания на здоровье школьников, что открывает перспективы для внедрения персонализированных оздоровительных стратегий.