resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)10.31242/2618-9712-2021-26-4-91-102resar-149Research ArticleОбщая биология. ЭкологияGeneral biology. EcologyК вопросу разработки теста отбора вахтовиков для работы на Севере на основе определения метаболомного профиля плазмы крови, на примере работников водного транспортаOn the development of a test for the selection of shift workers for work in the North based on the determination of the metabolomic profile of blood plasma, by the example of workers in water transporthttps://orcid.org/0000-0002-6965-2600КолосоваО. Н.KolosovaO. N.

КОЛОСОВА Ольга Николаевна, доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник

677980, Якутск, пр. Ленина, 41

KOLOSOVA, Olga Nikolaevna, Dr. Sci. (Biology), professor, chief researcher

41 Lenina pr., Yakutsk 677980

kololgonik@gmail.comЗасимоваЕ. З.ZasimovaE. Z.

ЗАСИМОВА Екатерина Захаровна, начальник, лечебно-реабилитационный отдел

677000, Якутск, ул. Белинского, 58

ZASIMOVA, Ekaterina Zakharovna, head of the Treatment and Rehabilitation Department, Sports and Recreation Complex

58 Belinskogo st., Yakutsk 677000

ekazas15@yandex.ruСлепцовИ. В.SleptsovI. V.

СЛЕПЦОВ Игорь Витальевич, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

677980, Якутск, пр. Ленина, 41

SLEPTSOV, Igor Vitalievich, Cand. Sci. (Biology), senior researcher

41 Lenina pr., Yakutsk 677980

neroxasg@mail.ruГольдероваА. С.GolderovaA. S.

ГОЛЬДЕРОВА Айталина Семеновна, доктор медицинских наук, зав. научно-исследовательской лаборатории клеточных технологий и регенеративной медицины

677027, Якутск, ул. Кулаковского, 36

GOLDEROVA, Aitalina Semyonovna, Dr. Sci. (Medicine), head of the Research Laboratory of Cell Technologies and Regenerative Medicine, Clinic of Medical Institute

36 Kulakovskogo st., 677027

hoto68@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8823-3981КершенгольцБ. М.KershengoltsB. M.

КЕРШЕНГОЛЬЦ Борис Моисеевич, доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник

677980, Якутск, пр. Ленина, 41

KERSHENGOLTS, Boris Moiseevich, Dr. Sci. (Biology), professor, chief researcher

41 Lenina pr., Yakutsk 677980

kerschen@mail.ruИнститут биологических проблем криолитозоны ФИЦ ЯНЦ СО РАНРоссияInstitute for Biological Problems of Cryolithozone SB RASRussian FederationИнститут физической культуры и спорта Северо-Восточного федерального университета им. М.К. АммосоваРоссияM.K. Ammosov North-Eastern Federal UniversityRussian FederationКлиника Мединститута Северо-Восточного федерального университета им. М.К. АммосоваРоссияM.K. Ammosov North-Eastern Federal UniversityRussian Federation20211709202126491102Copyright © Колосова О.Н., Засимова Е.З., Слепцов И.В., Гольдерова А.С., Кершенгольц Б.М., 20212021Колосова О.Н., Засимова Е.З., Слепцов И.В., Гольдерова А.С., Кершенгольц Б.М.Kolosova O.N., Zasimova E.Z., Sleptsov I.V., Golderova A.S., Kershengolts B.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/149

Проведено проспективное когортное исследование влияния длительного навигационного периода на метаболомный профиль плазмы крови вахтовых работников (речников) в условиях Крайнего Севера. На основе добровольного письменного информированного согласия в исследовании приняло участие 53 работника водного транспорта Республики Саха (Якутия), прибывших из других регионов России и СНГ. Обследование проведено до навигации (весна) и после (осень). Идентификацию и определение концентрации метаболитов в образцах плазмы крови проводили методом газовой хроматографии с масс-спектрометрией (ГХ-МС). Анализ данных метаболомного профиля плазмы крови проводили на базе платформы MetaboAnalyst (V5.0). Результаты исследований метаболомного профиля плазмы крови у речников выявили достоверные различия как в качественном, так и в количественном составе метаболитов до начала навигации (весна) и после ее окончания (осень). Осенью, после длительной навигации в 1,81 раза увеличивается доля речников со срывом адаптации, что указывает на значительное снижение адаптационных резервов во время навигации. В крови в этой группе речников повышается уровень 5-оксипролина. Повышенное содержание рибоновой кислоты в сыворотке крови весной является свидетельством высокого адаптивного потенциала человека, способности организма отработать длительную вахту на северном речном флоте без истощения адаптационного резерва, т. е. без ущерба для здоровья. Полученные результаты позволяют предложить метаболомный тест, в первую очередь, содержание рибоновой кислоты в плазме крови, в качестве теста отбора вахтовиков для работы в условиях Арктики и Субарктики.

A prospective cohort study of the influence of a long navigation period on the metabolomic blood plasma profile of shift workers (river workers) in the Far North was carried out. On the basis of voluntary written informed consent, 53 water transport workers of the Republic of Sakha (Yakutia), who arrived from other regions of Russia and the CIS, took part in the study. The survey was carried out before (spring) and after (autumn) the voyage. The identification and determination of the concentrations of metabolites in blood plasma samples was carried out by means of gas chromatography with mass spectrometry (GC-MS). Analysis of blood plasma metabolomic profile data was performed using the MetaboAnalyst platform (V5.0). The results of studies of the metabolomic profile of blood plasma in river workers revealed significant differences in both the qualitative and quantitative composition of metabolites before the beginning of navigation (spring) and after its end (autumn). In autumn, after long-term navigation, the proportion of river workers with a breakdown in adaptation increases by a factor of 1.81, which indicates a significant decrease in adaptation reserves during navigation. The level of 5-hydroxyproline in the blood of this group of river workers increases. The increased content of ribonic acid in blood serum in spring is the evidence of the high adaptive potential of a person, the ability of the body to work out a long shift in the northern river fleet without depleting the adaptive reserve, that is, without prejudice to health. The results obtained make it possible to propose a metabolomic test, first of all, the content of ribonic acid in blood plasma, as a test for the selection of shift workers for work in the Arctic and Subarctic.

Сибирская платформаадаптацияэкстремальные условиявахтовый трудводный транспортметаболомный профиль плазмы кровиметод главных компонентАрктикаГХ-МСadaptationextreme conditionsshift workwater transportblood plasma metabolomic profileprincipal component analysisthe ArcticGC-MSИсследование было проведено в рамках проектов: «Исследование хронофизиологических, молекулярных механизмов адаптации и психоэмоционального напряжения человека в условиях сочетанного действия экстремальных климатических, техногенных факторов в Арктике и Субарктике и пандемии, постпандемии, разработка способов повышения адаптивного потенциала» (№ FWRS-2021-0043 регистрационный номер 121021600269-0) ФИЦ «ЯНЦ СО РАН»; «Физиолого-биохимические механизмы адаптации растений, животных, человека к условиям Арктики/ Субарктики и разработка биопрепаратов на основе природного северного сырья, повышающих эффективность адаптационного процесса и уровень здоровья человека в экстремальных условиях среды» (№ 0297-2021-0025 регистрационный номер АААА-А21-121012190035-9) Института биологических проблем криолитозоны «ФИЦ ЯНЦ СО РАН»; проекта № 6 КНИ-2 «Разработка и внедрение в практическое здравоохранение биогенных методов повышения уровня здоровья и адаптивного потенциала организма человека, его умственной и физической работоспособности в экстремальных условиях природной и социальной среды путем создания биопрепаратов из тканей северных экоформ растений и аборигенных видов животных»; технологического проекта НОЦ Мирового.The research was carried out within the framework of the following projects: «Research of chronophysiological, molecular adaptation mechanisms and psychoemotional stress of a person under the conditions of extreme climatic, technogenic factors in the Arctic and Subarctic and a pandemic, post-pandemic, development of ways to increase the adaptive potential» (No. FWRS-2021-0043 registration number 121021600269-0) Federal Research Center «YSC SB RAS»; «Physiological and biochemical adaptation mechanisms of plants, animals, humans to the conditions of the Arctic / Subarctic and the development of biological products based on natural northern raw materials that increase the efficiency of the adaptation process and the level of human health under extreme environmental conditions» (No. 02972021-0025 registration number AAAA-A21 -121012190035-9) Institute of Biological Problems of Cryolithozone «FRC YSC SB RAS»; project No. 6 KNI-2 «Development and implementation in practical health care of biogenic methods of increasing the level of health and adaptive potential of the human body, its mental and physical performance under extreme conditions of the natural and social environment by creating biological products from the tissues of northern ecoforms of plants and aboriginal animal species»; a technological project of the World Class Scientific and Educational Center: North: Territory of Sustainable Development No. 8 «Biotechnology of deep processing of the unique northern, environmentally friendly, reproducible biological raw materials.»ReferencesFiehn O. Metabolomics – the link between genotypes and phenotypes. // Plant Mol. Biol. 2002. Vol. 48. P. 155–171.Fiehn O. Metabolomics – the link between genotypes and phenotypes. // Plant Mol. Biol. 2002. Vol. 48. P. 155–171.Wishart D.S. Quantitative metabolomics using NMR // Trends Anal. Chem., 2008. Vol. 27. P. 228–237.Wishart D.S. Quantitative metabolomics using NMR // Trends Anal. Chem., 2008. Vol. 27. P. 228–237.Колосова О.Н., Хлебный Е.С., Баишева Н.В. Жирнокислотный профиль сыворотки крови беременных женщин г.Якутска как биомаркер риска невынашивания. // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2020. № 4. С. 100–111.Kolosova O.N., Hlebnyj E.S., Baisheva N.V. Zhirnokislotnyj profil’ syvorotki krovi beremennyh zhenshchin g.YAkutska kak biomarker riska nevynashivaniya // Prirodnye resursy Arktiki i Subarktiki. 2020. No. 4. P. 100–111.Симонова Н.Н. Адаптация к работе вахтовым методом в экстремальных условиях Крайнего Севера: учеб. пособие. Архангельск: ИД САФУ, 2014. 170 с.Simonova N.N. Adaptaciya k rabote vahtovym metodom v ekstremal’nyh usloviyah Krajnego Severa: ucheb. posobie. Arhangel’sk: ID SAFU, 2014. 170 p.Трансковский Д.Е. Условия труда и профессиональная заболеваемость работников водного транспорта в Приморском крае // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2013. № 4(58). С. 111–113.Transkovskij D.E. Usloviya truda i professional’naya zabolevaemost’ rabotnikov vodnogo transporta v Primorskom krae // Shchdorov’e. Medicinskaya ekologiya. Nauka. 2013. No. 4(58). P. 111–113.Евстафьев В.Н. Эргономическая оценка рабочих мест и психофизиологическая характеристика функции зрительного анализатора у плавсостава //Актуальные проблемы транспортной медицины. 2008. № 2(12). С 65–69.Evstaf’ev V.N. Ergonomicheskaya ocenka rabochih mest i psihofiziologicheskaya harakteristika fcnkcii zritel’nogo analizatora u plavsostava // Aktual’nye problemy transportnoj mediciny. 2008. No. 2(12). P. 65–69.Хугаева С.Г. Особенности адаптации моряков рыбопромыслового флота к экстремальным условиям плавания в условиях арктического Севера //Военно-медицинский журнал. 2012. Т. 333, № 2. С 64–65.Hugaeva S.G. Osobennosti adaptacii moryakov rybopromyslovogo flota k ekstremal’nym usloviyam plavaniya v usloviyah arkticheskogo Severa // Voennomedicinskij zhurnal. 2012. Vol. 333, No. 2. P. 64–65.Мамаенко Ю.В., Черненко Е.В. Психофизиологические корреляты профессиональной адаптации моряков // Актуальные проблемы транспортной медицины. 2010. № 1(19). С. 31–36.Mamaenko Yu.V., Chernenko E.V. Psihofiziologicheskie korrelyaty professional’noj adaptacii moryakov // Aktual’nye problemy transportnoj mediciny. 2010. No. 1(19). P. 31–36.Петрова Т.Б., Бичкаев Я.И., Бичкаева Ф.А., Власова О.С., Третьякова Т.В., Жилина Л.П. Изменение параметров углеводного обмена у плавсостава Северного водного бассейна // Экология человека. 2009. № 8. С. 12–18.Petrova T.B., Bichkaev Ya.I., Bichkaeva F.A., Vlasova O.S., Tret’yakova T.V., Zhilina L.P. Izmenenie parametrov uglevodnogo obmena u plavsostava Severnogo vodnogo bassejna // Ekologiya cheloveka. 2009. No. 8. P. 12–18.Людинина А.Ю., Потолицына Н.Н., Есева Т.В., Солонин Ю.Г., Осадчук Л.В., Васьковский В.Е., Бойко Е.Р. Влияние образа жизни и характера питания на профиль жирных кислот плазмы крови уроженцев Европейского Севера // Изв. Самарского НЦ РАН. 2012. № 5(2). С. 557–560.Lyudinina A.Yu., Potolicyna N.N., Eseva T.V., Solonin Yu.G., Osadchuk L.V., Vas’kovskij V.E., Bojko E.R. Vliyanie obraza zhizni i haraktera pitaniya na profil’ zhirnyh kislot plazmy krovi urozhencev Evropejskogo Severa // Izvestiya Samarskogo NC RAN. 2012. No. 5(2). P. 557–560.Ефимова Л.П., Кудряшова В.Е. Показатели липидного обмена у аборигенов Севера Сибири // Профилактическая и клиническая медицина. 2009. № 1 (30). С. 66–69.Efimova L.P., Kudryashova V.E. Pokazateli lipidnogo obmena u aborigenov Severa Sibiri // Profilakticheskaya i klinicheskaya medicina. 2009. No. (30). P. 66–69.Севостьянова Е.В. Особенности липидного и углеводного метаболизма человека на Севере (литературный обзор) // Бюллетень сибирской медицины. 2013. № 1 (12). С. 93–100.Sevost’yanova E.V. Osobennosti lipidnogo i uglevodnogo metabolizma cheloveka na Severe (literaturnyj obzor) // Byulleten’ sibirskoj mediciny. 2013. No. 1 (12). P. 93–100.Петрова Н.В., Сазанова К.В., Медведева Н.А., Шаварда А.Л. Особенности метаболомного профиля на разных стадиях онтогенеза Prunella vulgaris (Lamiaceae) при выращивании в климатической камере // Химия растительного сырья. 2018. № 3. С. 139–147Petrova N.V., Sazanova K.V., Medvedeva N.A., Shavarda A.L. Osobennosti metabolomnogo profilya na raznyh stadiyah ontogeneza Prunella vulgaris (Lamiaceae) pri vyrashchivanii v klimaticheskoj kamere // Himiya rastitel’nogo syr’ya. 2018. No. 3. P. 139–147.Williams J.D., Kamath V.P., Morris P.E., Townsend L.B. D-Ribonolactone and 2,3-Isopropylidene(D-Ribonolactone) // Wiley Online Library. 2005. Vol. 82. https://doi.org/10.1002/0471264229.os082.12Williams J.D., Kamath V.P., Morris P.E., Townsend L.B. D-Ribonolactone and 2,3-Isopropylidene(D-Ribonolactone) // Wiley Online Library. 2005. Vol. 82. https://doi.org/10.1002/0471264229.os082.12Kurpad A.V., Regan M.M., Raj T., Gnanou J.V. Branched-chain amino acid requirements in healthy adult human subjects // The Journal of Nutrition. Vol. 136, Iss. 1. P. 256–263.Kurpad A.V., Regan M.M., Raj T., Gnanou J.V. Branched-chain amino acid requirements in healthy adult human subjects // The Journal of Nutrition. Vol. 136, Iss. 1. P. 256–263.Meguid M.M., Matthews D.E., Bier D.M., Meredith C.N., Soeldner J.S., Young V.R. Leucine kinetics at graded leucine intakes // Am. J. Clin. Nutr. 1986. Vol. 43. P. 770–780.Meguid M.M., Matthews D.E., Bier D.M., Meredith C.N., Soeldner J.S., Young V.R. Leucine kinetics at graded leucine intakes // Am. J. Clin. Nutr. 1986. Vol. 43. P. 770–780.Young V.R., Marchini J.S. Mechanisms and nutritional significance of metabolic responses to altered adaptation in humans // Am. J. Clin. Nutr. 1990. Vol. 51. P. 270–289.Young V.R., Marchini J.S. Mechanisms and nutritional significance of metabolic responses to altered adaptation in humans // Am. J. Clin. Nutr. 1990. Vol. 51. P. 270–289.Young V.R., Borgonha S. Nitrogen and amino acid requirements; the Massachusetts Institute of Technology amino acid requirement pattern // J. Nutr. 2000. Vol. 130. P. 1841–1849.Young V.R., Borgonha S. Nitrogen and amino acid requirements; the Massachusetts Institute of Technology amino acid requirement pattern // J. Nutr. 2000. Vol. 130. P. 1841–1849.Balzola F.A., Boggio-Bertinet D. The metabolic role of glutamine // Minerva Gastroenterol. Dietol. 1996. Vol. 42(1). P. 17–26.Balzola F.A., Boggio-Bertinet D. The metabolic role of glutamine. // Minerva Gastroenterol. Dietol. 1996. Vol. 42(1). P. 17–26.de Vasconcelos M.I., Tirapegui J. Nutritional importance of glutamine // Arq Gastroenterol. 1998. Vol. 35(3). P. 207–215.de Vasconcelos M.I., Tirapegui J. Nutritional importance of glutamine // Arq Gastroenterol. 1998. Vol. 35(3). P. 207–215.Turczynowski W., Szczepanik A.M., Garlicki J. Mocny G. Glutamine – its metabolic role and possibilities for clinical use // Przegl. Lek. 1998. Vol. 55(12). P. 659–662.Turczynowski W., Szczepanik A.M., Garlicki J. Mocny G. Glutamine – its metabolic role and possibilities for clinical use // Przegl. Lek. 1998. Vol. 55(12). P. 659–662.Roth E., Spittler A., Oehler R. Glutamine: effects on the immune system, protein balance and intestinal functions. // Wien Klin Wochenschr. 1996. Vol. 108(21). P. 669–676.Roth E., Spittler A., Oehler R. Glutamine: effects on the immune system, protein balance and intestinal functions // Wien Klin Wochenschr. 1996. Vol. 108(21). P. 669–676.Duewall J.L., Fenves A.Z., Richey D.S., Tran L.D., Emmett M. 5-Oxoproline (pyroglutamic) acidosis associated with chronic acetaminophen use // Proc. Bayl Univ. Med. Cent. 2010. Vol. 23(1). P. 19–20.Duewall J.L., Fenves A.Z., Richey D.S., Tran L.D., Emmett M. 5-Oxoproline (pyroglutamic) acidosis associated with chronic acetaminophen use // Proc. Bayl Univ. Med. Cent. 2010. Vol. 23(1). P. 19–20.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.