Мл. науч. сотр. отд. иммунобиологических методов диагностики ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения».
e-mail: alena-osa@bk.ru
Junior researcher, department of immunobiological diagnostic methods, Federal scientific center for medical and preventive technologies for public health risk management.
e-mail: alena-osa@bk.ru
Введение. К настоящему времени накоплены данные, подтверждающие влияние условий школьного обучения на здоровье детей. Доказано, что чрезмерные учебные нагрузки приводят к значительному утомлению школьников. Особенно остро проблема стоит в учреждениях нового типа с углублённым содержанием обучения, когда стресс запускает у обучающихся иммунные, генетически детерминированные негативные сценарии нарушения здоровья.
Цель исследования — провести сравнительный анализ генетического и иммунного статуса школьников начальных классов с различной величиной учебной нагрузки.
Материалы и методы. Группу наблюдения составили дети (n = 93; возраст 7–11 лет), обучающиеся в учреждении с высокой учебной нагрузкой (гимназия). В группу сравнения вошли дети (n = 31; возраст 7–11 лет), обучающиеся в средней общеобразовательной школе с умеренной учебной нагрузкой. У детей изучены методом ПЦР полиморфизмы генов, кандидатных с точки зрения обеспечения толерантности к стрессу, – детоксикации, васкулярной регуляции и циркадного ритма: CYP1A1 (rs1048943), GSTP1 (rs1695), eNOS (rs1799983), MTHFR (rs1801133) и PER2 (rs643159). Показатели цитокинового профиля изучали методом иммуноферментного анализа, CD3+CD8+-лимфоциты – методом проточной цитометрии.
Результаты. У школьников группы наблюдения выявлены значимый дефицит показателей клеточного иммунитета (продуктов экспрессии Th1-лимфоцитов — интерферона-гамма и Т-цитотоксических лимфоцитов CD3+CD8+), отвечающих за противовирусный иммунитет, а также гиперэкспрессия интерлейкина-4 относительно группы сравнения (p < 0,05). Установлена значимая избыточная частотность вариантных аллелей генов CYP1A1, GSTP1, eNOS, MTHFR и PER2 у школьников с высокой учебной нагрузкой относительно группы сравнения (р < 0,05).
Ограничения исследования. Ограничение заключается в применении выявленных маркеров для диагностики иммунных и генетических нарушений, проявляющихся при напряжённости и интенсивности обучения школьников.
Заключение. Повышенная встречаемость минорных аллелей, отвечающих за процессы детоксикации, регуляции тонуса сосудов и бульбарно контролируемой периодичности биоритмов, а также наличие дисбаланса клеточного и цитокинового профиля сопряжены с риском формирования нарушений адаптивных процессов у школьников начальных классов, образовательный процесс которых связан с повышенной учебной нагрузкой.
Соблюдение этических стандартов. Исследование выполнено в соответствии с Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации (пересмотр 2013 г.) и одобрено Этическим комитетом ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Роспотребнадзора.
Согласие пациентов. Каждый участник исследования (или его законный представитель) дал информированное добровольное письменное согласие на участие в исследовании и публикацию персональной медицинской информации в обезличенной форме в журнале «Гигиена и санитария».
Участие авторов: Мазунина А.А. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, статистическая обработка, написание текста; Долгих О.В. — концепция, дизайн исследования, редактирование, ответственность за целостность всех частей статьи; Казакова О.А. — статистическая обработка; Вдовина Н.А. — формирование базы данных; Устинова О.Ю. — формирование обследуемого контингента. Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Поступила: 06.09.2022 / Принята к печати: 03.10.2022 / Опубликована: 30.11.2022
Introduction. By now, substantial scientific data have been accumulated regarding influence exerted by the educational environment at school on children’s health. Excessive educational loads are known to lead to significant fatigue in school children. The issue is especially acute in so called “progressive” schools with profound studies of various subjects that involve elevated stress for school children. This stress induces to immune, genetically determined negative health outcomes.
Aim is to comparatively analyze genetic and immune profiles of primary school children attending schools with different educational loads (exemplified by the Perm region).
Materials and methods. The test group included ninty three 7–11 years children who attended a school with intensified educational loads (a gymnasium). The reference group was made of 31 7–11 years children who attended a secondary school with moderate educational loads. We examined polymorphisms of genes that were candidate regarding provision of tolerance to stress, namely, detoxification, vascular regulation and circadian rhyme genes CYP1A1 (rs1048943), GSTP1 (rs1695), eNOS(rs1799983), MTHFR (rs1801133) and PER2 (rs643159). It was done by using PCR. We analyzed cytokine profile indicators by using ELISA and CD3+CD8+-lymphocytes by using flow cytometry.
Results. The children from the test group had significant deficiency of cellular immunity indicators (product of Th1-lymphocyte expression, interferon-gamma and Т-cytotoxic lymphocytes CD3+CD8+) that were responsible for antiviral immunity and hyperexpression of interleukin-4 against the reference group (p<0.05). We established significant excessive frequency of variant alleles of CYP1A1, GSTP1, eNOS, MTHFR and PER2 genes in children with intensified educational loads (the test group) against the reference group (р<0.05).
Limitations. The limitation lies in the use of the identified markers for the diagnosis of immune and genetic disorders that manifest themselves with the tension and intensity of schoolchildren’s education.
Conclusion. Elevated frequency of minor alleles responsible for detoxification, vascular tone regulation and bulbar-controlled periodicity of biorhythms and imbalanced cellular and cytokine profiles entail risks of impaired adaptation in primary school children who attend schools with intensified educational loads (exemplified by children living in the Perm region).
Compliance with ethical standards. The study was accomplished in conformity with the Declaration of Helsinki by the World Medical Association (revised in 2013) and was approved by the Ethical Committee of the Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies.
Patient consent. Each participant of the study (or his/her legal representative) gave informed voluntary written consent to participate in the study and publish personal medical information in an impersonal form in the journal "Gigiena i Sanitariya (Hygiene and Sanitation, Russian journal)".
Contribution: Mazunina A.A. — the concept and design of the study, the collection and processing of material, statistical processing, writing the text; Dolgikh O.V. — concept, study design, editing, responsibility for the integrity of all parts of the article; Kazakova O.A. – statistical processing; Vdovina N.A. — formation of a database; Ustinova O.Yu. — formation of the surveyed contingent. All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Acknowledgement. The study had no sponsorship.
Received: September 6, 2022 / Accepted: October 3, 2022 / Published: November 30, 2022
The authors declare that there are no conflicts of interest present.