Сравнительная характеристика обеспеченности витамином D юношей в разных климатогеографических регионах Российской Федерации

Проблема дефицита витамина D в организме человека сохраняет высокую актуальность ввиду ключевой роли этого вещества в поддержании здоровья наряду с правильным питанием и физической активностью [1]. Современные исследования демонстрируют устойчивую связь низкого уровня витамина D с рядом заболеваний, включая аутоиммунные состояния [2], метаболические и сердечно-сосудистые нарушения [3], онкологические заболевания [4], а также повышенную общую смертность [5]. Дефицит 25(OH) витамина D в крови выявляется примерно у ¹/₂ взрослого населения России [6], что делает повышение обеспеченности этим витамином одной из приоритетных задач для системы здравоохранения, а решение этой проблемы способствует укреплению общественного здоровья и снижению уровня заболеваемости [1, 7].

Одним из ключевых факторов, влияющих на развитие нехватки витамина D, являются климатические и географические условия проживания. В регионах, расположенных севернее 35° широты, наблюдается дефицит солнечного света из-за низкого угла падения солнечных лучей и неблагоприятных погодных условий в зимний период, что значительно снижает возможность естественного синтеза витамина D в коже [8]. Дополнительным фактором, оказывающим влияние на сниженные концентрации витамина D в организме, является недостаточный уровень его потребления с пищей [9].

Согласно результатам многоцентрового неинтервенционного регистрового исследования в России, наиболее выраженным дефицитом витамина D характеризуются молодые люди в возрастной подгруппе 18—25 лет (до 72,22% случаев) [10]. Учитывая, что молодежь региона представляет собой его основной трудовой потенциал, определяющий перспективы социально-экономического развития, особую значимость приобретает оценка факторов, влияющих на здоровье указанной когорты. Вышесказанное послужило основанием для сравнительного анализа концентрации 25(OH) витамина D в сыворотке крови у юношей, проживающих в трех различных по климатогеографическим условиям регионах России. В рамках исследования были выбраны следующие локации: Северо-Восток — Магаданская область (Магадан, 59,56° с.ш.) с умеренно муссонным климатом и преобладанием холодных континентальных воздушных масс зимой [11, 12]; Северо-Запад — Мурманская область (Мурманск, 68,97° с.ш.) с субарктическим морским климатом, имеющим черты континентального [13], а также средняя полоса Российской Федерации — Московская область (Москва, 55,75° с.ш.) с умеренно континентальным климатом и выраженными сезонами года [14].

Цель исследования — сравнительный анализ концентрации 25(OH) витамина D в сыворотке крови юношей, проживающих в разных климатогеографических зонах России, и оценка влияния климатических факторов на этот показатель с учетом эффектов их взаимодействия.

В исследовании приняли участие 190 юношей, из которых 97 (средний возраст 20,1±0,2 года) — уроженцы Северо-Востока России (Магадан), 43 (средний возраст 19,3±0,2 года) — представители Северо-Западного региона России (Мурманск) и 50 (средний возраст 19,4±0,1 года) — средней полосы России (Москва). Анализируемые группы были представлены юношами (17—21 год) из числа европеоидов в 1—3-м поколении и характеризовались сопоставимыми условиями жизни.

Критериями соответствия являлись: возраст от 17 лет до 21 года; мужской пол; отсутствие жалоб на состояние здоровья и хронических заболеваний в стадии обострения; постоянное проживание в регионе исследования.

Материалом для исследования послужила сыворотка венозной крови, взятая у испытуемых натощак в вакуумные пробирки. После отделения сыворотку замораживали и направляли в лабораторию ООО «Юнилаб-Хабаровск». Оценку концентрации витамина D в сыворотке крови выполняли на автоматическом иммунохимическом анализаторе (Unicel DxI 800, «Beckman Coulter», США) с использованием технологии ACCESS-ИФА. Для определения недостаточного и дефицитного уровней концентрации 25(OH) витамина D использовали пороговые значения в соответствии с критериями клинических рекомендаций Российской ассоциации эндокринологов (2016). Оптимальным уровнем считали концентрацию 30—100 нг/мл (75—250 нмоль/л), недостаточность определяли при уровне, варьирующем от 20 до 30 нг/мл (от 50 до 75 нмоль/л), а дефицит определяли при концентрации <20 нг/мл (<50 нмоль/л).

Для количественной оценки поступления витамина D с пищей (в мкг) был проведен анализ суточных рационов питания. Исследование выполняли в программе АСПОН-питание (Санкт-Петербург) на основании данных дневников питания, которые вели респонденты в течение 3 будних дней. По окончании сбора данных рассчитывали средние показатели среднесуточного потребления витамина D.

Анализ климатических характеристик городов Магадан, Мурманск и Москва был проведен на основе архивных статистических данных за 2024 г. (год проведения исследования), полученных из открытых источников на справочно-информационном портале «Погода и климат» (www.pogodaiklimat.ru). В исследовании использовали такие климатические переменные, как средняя общая облачность в течение года (в баллах) и среднегодовая температура воздуха (°C). Проводили расчет количества солнечных дней, под которыми подразумевались сутки со средней облачностью менее 3 баллов (ясные дни) [15].

Этическая экспертиза. Протокол исследования был одобрен локальным этическим комитетом ФГБУН НИЦ «Арктика» ДВО РАН (заключение №002/021 от 26.11.2021). Исследование было выполнено в соответствии с принципами Хельсинкской декларации (2013). До включения в исследование у всех участников было получено письменное информированное согласие.

Статистический анализ. Полученные результаты были подвергнуты статистической обработке с применением пакета прикладных программ Statistica 7.0. Проверку на нормальность распределения измеренных переменных осуществляли на основе теста Шапиро—Уилка. Результаты исследования представлены как среднее значение и его ошибка (M±m), медиана (Me) и интерквартильный размах в виде 25 и 75 процентилей ([Q₁; Q₃]). При множественном сравнении для выборок с нормальным распределением был использован параметрический однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA). Выявление статистически значимых различий между группами проводили на основе апостериорного анализа с тестом для множественных сравнений Scheffe или при помощи U-критерия Манна—Уитни для непараметрических данных. Разницу долей оценивали по критерию Фишера. Критический уровень значимости (p) в работе принимали <0,05.

Инструмент DeepSeek (версия V3) был использован в работе с целью улучшения читабельности текста, проверки грамматики и орфографии с последующей доработкой авторами.

Для оценки связи уровня витамина D с климатическими факторами был проведен множественный линейный регрессионный анализ. В качестве зависимой переменной выступал уровень витамина D. Независимыми переменными выступили: средняя годовая температура (°C), количество солнечных дней в году, средняя облачность (в условных баллах). Для учета возможных эффектов взаимодействия были созданы две производные переменные: произведение средней температуры и количества солнечных дней (t средн. × солнечные дни) и произведение количества солнечных дней и облачности (солнечные дни × облачность). Оценку параметров модели проводили методом наименьших квадратов. Статистическую значимость отдельных коэффициентов проверяли с помощью t-критерия, значимость модели в целом — с помощью F-критерия. В окончательную модель включали только переменные, продемонстрировавшие статистическую значимость на уровне p<0,05.

Объекты (участники) исследования. Все обследованные юноши характеризовались сопоставимыми соматометрическими характеристиками, что позволяет исключить влияние данных факторов на уровень 25(OH) витамина D, средние значения антропометрических показателей участников исследования приведены в табл. 1.

Таблица 1.Соматометрические показатели юношей различных климатогеографических зон Российской Федерации, Me [Q₁; Q₃]

Основные результаты исследования. В табл. 2 представлены средние значения концентрации 25(OH) витамина D в сыворотке крови у юношей из разных локаций исследования. Частота встречаемости дефицита, недостаточной и оптимальной концентраций витамина D в анализируемых группах отражена в табл. 3. Анализ полученных данных позволил установить, что молодые люди, проживающие в двух северных регионах (Северо-Запад и Северо-Восток РФ), характеризуются значимо более низкими показателями концентрации 25(OH) витамина D по сравнению с юношами из средней полосы России. При этом средняя концентрация витамина D в группе представителей средней полосы России соответствовала критериям недостаточности, тогда как в группах Северо-Запада и Северо-Востока этот показатель находился в диапазоне дефицита. Частота дефицита в северных группах достигала 59—61%, а в средней полосе — 32%.

Таблица 2.Концентрация 25(OH) витамина D в сыворотке крови юношей различных регионов проживания, Me [Q₁; Q₃]

Таблица 3.Частота встречаемости разных уровней 25(OH) витамина D в анализируемых группах юношей, % (абс.)

Дополнительно был проведен анализ суточного рациона питания для оценки фактического потребления витамина D (в мкг) в исследуемых группах. Статистически значимых межгрупповых различий по данному показателю выявлено не было (табл. 4).

Таблица 4.Содержание витамина D в суточном рационе питания юношей разных климатогеографических зон Российской Федерации, M±m

В табл. 5 представлены климатические характеристики регионов, включенных в сравнительный анализ: Северо-Восток России, Северо-Запад России и средняя полоса России. Стоит отметить выраженные межрегиональные различия по анализируемым показателям.

Таблица 5.Основные климатические показатели регионов исследования

Для изучения связи уровня витамина D в сыворотке крови с климатическими факторами была построена модель множественной линейной регрессии. В качестве зависимой переменной выступал уровень 25(OH) витамина D, независимых — средняя температура (t ср.), количество солнечных дней (солнечные дни), облачность, а также сочетанные переменные: произведение средней температуры и солнечных дней (солнечные дни × t ср.) и произведение солнечных дней и облачности (солнечные дни × облачность). Результаты регрессионного анализа представлены в табл. 6.

Таблица 6.Коэффициенты регрессионной модели

Анализ полученных данных (см. табл. 2, 3) свидетельствует о наличии статистически значимых различий в уровне 25(OH) витамина D у юношей в зависимости от региона проживания. Установлено, что молодые люди, проживающие в северных регионах (Северо-Запад и Северо-Восток РФ), характеризовались значимо более низкими показателями концентрации 25(OH) витамина D в сыворотке крови по сравнению с показателем юношей средней полосы России (p<0,001). При этом средняя концентрация витамина D у жителей средней полосы соответствовала недостаточности, тогда как в группах Северо-Запада и Северо-Востока данный показатель квалифицировался как дефицит.

Следует отметить, что с позиций популяционной медицины и общественного здравоохранения пороговая концентрация 25(OH) витамина D в сыворотке крови, обеспечивающая профилактику основных ассоциированных патологических состояний, составляет 40 нг/мл [16, 17], тогда как значения ниже данного порога являются неоптимальными для поддержания своих предполагаемых физиологических и биологических функций [18], усугубляя большинство заболеваний, а также повышают восприимчивость к инфекциям и аутоиммунным заболеваниям [19]. Ни в одной из исследуемых групп юношей не был достигнут рекомендованный профилактический уровень 25(OH) витамина D в сыворотке крови.

Несмотря на отсутствие статистически значимых различий между группами по уровню алиментарного потребления витамина D (см. табл. 3), был проведен корреляционный анализ для оценки возможной взаимосвязи между количеством нутриента, поступающего с пищей, и его концентрацией в сыворотке крови. Результаты анализа не продемонстрировали наличия статистически значимой корреляции (p>0,05). При сопоставлении уровня алиментарного потребления витамина D с рекомендованными нормами физиологической потребности для данной возрастно-половой группы (юноши и взрослые мужчины — 15 мкг/сут) [20] установлено, что фактическое потребление витамина D с рационом во всех 3 группах являлось недостаточным. Доля лиц, потребляющих витамин D в количестве, превышающем установленную норму, была незначительной во всех анализируемых группах и составила 5% на Северо-Востоке, 4% на Северо-Западе и 3% в средней полосе России. Столь низкие значения подтверждают выраженный характер дефицита пищевого поступления и объясняют отсутствие корреляций с сывороточным уровнем витамина D.

С целью выявления возможных причин межрегиональных различий в уровне 25(OH) витамина D в сыворотке крови юношей был проведен анализ климатических характеристик локаций исследования. Наименьшие среднегодовые значения температуры зафиксированы на Северо-Востоке (−2,2 °C). В Северо-Западном регионе среднегодовая температура соответствует положительным значениям, однако остается относительно низкой (+2,4 °C). Наиболее высокие температурные показатели были характерны для средней полосы России (+8,0 °C), что согласуется с географическим положением данного региона. Анализ инсоляционного режима выявил, что максимальное количество солнечных дней в году (56 дней) наблюдается в средней полосе России. Северо-Восток характеризуется сопоставимым значением данного показателя (52 дня). Минимальная продолжительность солнечного сияния отмечена на Северо-Западе (25 дней), что существенно ниже значений, зафиксированных в двух других регионах. Различия в количестве ясных дней позволяют предположить наличие региональной специфики в распределении атмосферных процессов и формировании условий освещения прямыми лучами солнца, что создает предпосылки различных уровней 25(OH) витамина D в крови обследованных юношей.

Облачность оказывает существенное влияние на приход солнечной радиации [21]. Показатель средней облачности также имел различия в зависимости от региона исследования: максимальное значение было выявлено на Северо-Западе (7,5 балла), минимальное — в средней полосе (6,7 балла). Северо-Восток занимал промежуточное положение (7,0 балла). Полученные данные свидетельствуют о наибольшей степени облачности в Северо-Западном регионе и относительно более низкой облачности в условиях средней полосы России.

В целом проведенный анализ климатических характеристик выявил их неоднозначное и разнонаправленное возможное влияние на эндогенный синтез витамина D. Наиболее показательным примером является сопоставление данных по двум северным регионам: при практически равной средней концентрации в сыворотке крови 25(OH) витамина D (соответствующей дефициту) в условиях Северо-Востока и Северо-Запада климатические условия формирования инсоляционного режима принципиально различаются. Так, в Северо-Восточном регионе выявлено более чем двукратное превышение количества солнечных дней (52 дня) по сравнению с северо-западным регионом, где данный показатель составил лишь 25 дней в году. Однако температурный режим в этих регионах также имеет разнонаправленный характер: на Северо-Востоке среднегодовая температура находится в отрицательном диапазоне (−2,2 °C), тогда как на Северо-Западе она соответствует положительным величинам (+2,4 °C). Дополнительным значимым фактором выступает облачность: так, в условиях северо-западного региона зафиксирован максимальный уровень средней облачности (7,5 балла), тогда как на Северо-Востоке этот показатель несколько ниже (7,0 балла), а в средней полосе России минимален (6,7 балла). Критический порог облачности, установленный международными исследованиями, составляет 5,5 окта (примерно 6,9 балла по 10-балльной шкале) — при превышении данного значения продукция витамина D в коже значительно снижается [22]. Превышение данного порога характерно для северо-восточных и северо-западных регионов исследования.

В ходе работы выявлено, что связь между климатическими особенностями региона и уровнем витамина D в крови не всегда однозначна, в связи с чем для количественной оценки совместного воздействия таких параметров, как количество солнечных дней, температура воздуха и облачность, был проведен множественный регрессионный анализ.

Результаты регрессионного моделирования подтвердили наличие статистически значимых зависимостей между климатическими характеристиками и концентрацией 25(OH)D в крови. Итоговое уравнение регрессии выглядит следующим образом:

В целом построенная модель оказалась статистически значимой (F(3,214)=8,166; p<0,001), однако доля объясненной дисперсии уровня витамина D составила лишь 12,3% (R²=0,123; p<0,001), что указывает на существенное влияние других, не учтенных в анализе факторов.

При интерпретации коэффициентов регрессии выявлено, что среднегодовая температура воздуха положительно связана с уровнем витамина D (β=0,523; p<0,001): повышение температуры на 1 °C ассоциируется с увеличением концентрации витамина D примерно на 0,523 нг/мл, что согласуется с физиологическим представлением о более интенсивном синтезе витамина D в теплое время года.

При рассмотрении отдельных предикторов были получены парадоксальные результаты: увеличение количества солнечных дней оказалось связано со снижением уровня витамина D (β= −0,8480; p<0,001), а облачность, напротив, демонстрировала положительную связь (β=1,5243; p<0,001). Данный результат является статистическим артефактом, обусловленным структурой модели, однако их противоречивость разрешается при включении в модель эффектов взаимодействия.

Положительный и статистически значимый коэффициент взаимодействия солнечных дней и облачности (β=0,155; p<0,001) свидетельствует о синергичном характере совместного действия данных факторов, где облачность модулирует инсоляцию, создавая при высоких значениях обоих показателей условия, компенсирующие отрицательный главный эффект солнечных дней как отдельного предиктора. Положительный значимый коэффициент взаимодействия солнечных дней и температуры (β=0,006; p=0,05) указывает на усиление эффекта инсоляции в теплый период, вероятно, за счет увеличения времени пребывания на улице и площади открытых участков кожи.

Расчет предсказанных значений для трех регионов исследования с разными климатическими характеристиками подтвердил ожидаемую закономерность: наиболее высокий уровень витамина D прогнозируется для средней полосы России (25,40 нг/мл), характеризующейся оптимальным сочетанием температуры и солнечных дней, минимальный — для северо-западного региона (20,81 нг/мл), промежуточное положение занимает Магадан (22,18 нг/мл). Наибольший прогнозируемый уровень 25(OH) витамина D в средней полосе России обусловлен более высокой средней температурой и значительным количеством солнечных дней, несмотря на относительно невысокую облачность. В условиях Северо-Запада России, при более высокой облачности, отмечены меньшее количество солнечных дней и более низкая температура, что обусловливает минимальный прогноз уровня 25(OH) витамина D. Северо-восточный регион занимает промежуточное положение за счет большого количества солнечных дней и высокой облачности, которые в сочетании с отрицательной температурой дают средний результат.

Полученная регрессионная модель, несмотря на невысокую объясняющую способность, позволяет выявить статистически значимые эффекты взаимодействия климатических факторов, влияющих на уровень витамина D. Полученные результаты подчеркивают необходимость комплексного анализа климатических факторов с обязательным учетом эффектов взаимодействия. Низкая величина коэффициента детерминации свидетельствует о том, что основная часть вариации зависимой переменной определяется факторами, не включенными в анализ, что определяет перспективы дальнейших исследований. Выводы настоящего исследования согласуются с результатами масштабного исследования, проведенного на территории Российской Федерации [23]. Авторами не установлена зависимость между содержанием 25(OH) витамина D в сыворотке крови и географической широтой проживания, однако выявлены отчетливые сезонные колебания его концентрации: максимум — в летне-осенний и минимум — в зимне-весенний периоды. Кроме того, имеются данные, что одним из факторов, определяющих витаминный статус, может выступать экономическое благосостояние региона [23].

Проведенное исследование позволило установить значимые различия в статусе 25(OH) витамина D у юношей в зависимости от региона проживания. У уроженцев северных регионов (Северо-Запад и Северо-Восток) выявлены статистически значимо более низкие концентрации 25(OH) витамина D по сравнению со сверстниками из средней полосы России (p<0,001). Средние показатели в группах Северо-Запада и Северо-Востока соответствуют критериям дефицита, тогда как в средней полосе фиксируется недостаточность. Частота встречаемости дефицитных состояний в северных группах достигает 59—61%, что статистически значимо превышает аналогичный показатель в средней полосе (32%). При этом во всех исследуемых группах поступление витамина D с пищей ниже физиологической нормы (15 мкг/сут), за исключением 3—5% юношей.

Для оценки вклада климатических факторов был проведен множественный линейный регрессионный анализ, включающий показатели средней температуры, количества солнечных дней, облачности, а также эффекты их взаимодействия. Полученная модель является статистически значимой (p<0,001), однако объясняет лишь 12,3% дисперсии уровня витамина D, что указывает на ограниченную прогностическую способность использованных климатических предикторов. Положительный коэффициент взаимодействия солнечных дней и облачности (β=0,155; p<0,001) и температуры и солнечных дней (β=0,0057; p<0,05) свидетельствует о синергичном характере совместного действия факторов. Наибольший прогнозируемый уровень 25(OH) витамина D отмечен для средней полосы России (25,40 нг/мл), наименьший — для северо-западного региона (20,81 нг/мл).

Таким образом, влияние климатических факторов на уровень витамина D носит сложный, нелинейный характер и требует обязательного учета эффектов взаимодействия. Низкая объясняющая способность построенной модели свидетельствует о необходимости расширения перечня предикторов в последующих исследованиях за счет включения дополнительных индивидуальных факторов (пищевые привычки, образ жизни) и более точных методов оценки инсоляции.

Вклад авторов: концепция и дизайн исследования — Аверьянова И.В.; сбор и обработка материала — Аверьянова И.В., Бредихина О.О.; статистический анализ данных — Аверьянова И.В., Бредихина О.О.; написание текста — Аверьянова И.В., Бредихина О.О.; редактирование — Аверьянова И.В.

Финансирование: Работа выполнена за счет бюджетного финансирования НИЦ «Арктика» ДВО РАН в рамках выполнения темы «Комплексные молекулярно-генетические и морфофункциональные детерминанты адаптационных перестроек в условиях Севера» (рег. номер 1025031800012-3-3.1.8).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Authors contribution: study design and concept — Averyanova I.V.; data collection and processing — Averyanova I.V., Bredikhina O.O.; statistical analysis — Averyanova I.V., Bredikhina O.O.; text writing — Averyanova I.V., Bredikhina O.O.; scientific editing — Averyanova I.V.

Financial Support: The work was carried out with the support of the Arctic Research Center of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences. The research was funded by the topic «Complex Molecular Genetic and Morphological Determinants of Adaptive Reorganizations in the North» (registration number 1025031800012-3-3.1.8).

The authors declare no conflict of interest.