Репродуктивное здоровье женщин неразрывно связано с соматическим здоровьем, состоянием гормонального фона, отсутствием хронических инфекционных заболеваний, вредных привычек и, конечно же, адекватным потреблением витаминов, макро- и микроэлементов. Восполнение всех имеющихся у женщины микронутриентных дефицитов посредством соответствующих дотаций витаминов и микроэлементов [1] способствует нормализации менструального цикла, снижает риск эндометриоза, повышает вероятность зачатия и вынашивания ребенка, профилактирует врожденные пороки развития [2], а также программирует соматическое и нервно-психическое развитие детей на долгие годы [3]. Высокая распространенность сочетанных микронутриентных дефицитов у женщин репродуктивного возраста в России и за рубежом [4] делает необходимым применение специальных витаминно-минеральных комплексов (ВМК).
Материалы и методы
В настоящей работе представлены результаты интеллектуального анализа данных выборки женщин репродуктивного возраста 18–35 лет (n=1127), в том числе анализа микронутриентной обеспеченности и соотношений коморбидности между невынашиванием, эндометриозом, нарушениями менструального цикла. Результаты настоящей работы основаны на анализе ИМБД (База Данных Института Микроэлементов) – базы данных разносторонней медицинской информации для нескольких тысяч пациентов, обследованных в рамках исследовательских программ Российского сотрудничающего центра Института Микроэлементов (РСЦ ИМ), ЮНЕСКО.
Для анализа комплексных взаимодействий в сложных биомедицинских данных (несколько тысяч показателей для каждой участницы) были использованы современные методы интеллектуального анализа данных и, прежде всего, топологический [5] и метрический подходы [6–8]. Использование именно этих новейших методов связано с тем, что обычные повсеместно используемые статистические модели и стандартные алгоритмы понижения размерности не позволяют проводить исчерпывающий анализ взаимодействий показателей в больших массивах разнородных признаковых описаний (тысячи биомедицинских параметров).
База данных. База данных ИМБД, разрабатываемая в РСЦ ИМ ЮНЕСКО, содержит медицинскую информацию для нескольких тысяч пациентов, обследованных за последние 18 лет в рамках различных исследовательских программ. Для каждого пациента в ИМБД представлены демографические параметры, род занятий, антропометрия, состояние сердечно-сосудистой системы (оцениваемое клинически, по ЭКГ и кардиоинтервалографии), оценка физической активности, употребление алкоголя и курение, клинический и биохимический анализы крови (в том числе глюкоза, инсулин, С-пептид, гликированный гемоглобин, витамины), уровни макро- и микроэлементов в крови и/или в волосах, медицинский анамнез (в том числе эндокринологический, дерматологический, урологический и др.), коморбидные диагнозы, оценки потребления различных витаминов, макро- и микроэлементов по опросникам и по дневникам диеты.
В ходе проведения настоящего исследования из ИМБД были выбраны данные для 1127 женщин 18–35 лет, проживавших в различных регионах России. Невынашивание (код МКБ-10 N96 Привычный выкидыш) определялось в соответствии с критерием ВОЗ (наличие в анамнезе подряд трех и более самопроизвольных прерываний беременности в сроках до 22 недель). Нарушения менструального цикла (N92 Обильные, частые и нерегулярные менструации) определялись как не связанное с наступлением беременности укорочение или удлинение нормальной длительности цикла, отмеченные у пациентки в течение последних 4 лет. Эндометриоз (код МКБ-10 N80) определялся по клинической симптоматике, результатам кольпоскопии и был подтвержден гистологически.
Методы интеллектуального анализа данных
Для стандартной обработки результатов исследования использовались методы математической статистики, включающие расчет числовых характеристик случайных величин, проверки статистических гипотез с использованием параметрических и непараметрических критериев, корреляционного и дисперсионного анализа. Сравнение прогнозируемых и наблюдаемых частот встречаемости исследуемых признаков проводилось с помощью критерия Хи-квадрат, T-критерия Вилкоксона–Манна–Уитни и теста Стьюдента. Использовалась прикладная программа STATISTICA 10.0 и электронные таблицы Microsoft Excel. Помимо стандартных методов статистики, в ходе анализа данных исследования были использованы новые математические подходы для установления интервалов информативных значений численных показателей, нахождение метрических сгущений в пространстве параметров биомедицинского исследования и построения метрических карт [6, 7]. Математическое описание использованного алгоритма анализа данных вынесено в приложение (находится в редакции); математические детали использованных методов (в том числе сравнение с другими подходами и алгоритмами) приведены в нашем цикле работ по метрическому анализу данных [5–9]. Метод анализа метрических сгущений отличается высокой чувствительностью [6, 7] и позволяет детектировать кластеры (сгущения точек), даже если различия в плотности точек не превышают нескольких процентов.
Результаты исследования
В изучаемой выборке женщин репродуктивного возраста (n=1127) из базы данных ИМБД описание данных каждой из участниц представлено вектором значений 3922 показателей. Поскольку анализ клинически неоднородных выборок зачастую приводит к недостоверным результатам, мы провели метрический анализ расстояний между 3922-мерными векторами, описывающими анамнез пациенток. В результате был выделен кластер, формирующий клинически однородную подвыборку участниц (n=623). Все дальнейшие анализы были проведены именно для этой подвыборки участниц исследования.
В рамках выделенной однородной подвыборки участниц был проведен анализ коморбидных взаимодействий у пациенток с невынашиванием (n=51), нарушениями менструальной функции (n=173) и эндометриозом (n=44) в анамнезе, группы женщин без патологии (n=455, рис. 1). Наиболее часто встречались несмешанные формы трех патологий: только нарушения менструации (23,6%, n=135), только невынашивание (5,77%, n=33) или только эндометриоз (3,50%, n=20). Несмотря на то что для эндометриоза характерны нарушения менструальной функции, сочетание эндометриоза с нарушениями цикла наблюдалось у половины пациенток с эндометриозом (3,50% всей клинически однородной выборки, n=20). Сочетание невынашивания и нарушений менструации отмечено у одной трети всех пациенток с невынашиванием (2,80% всей выборки, n=16). Сочетание невынашивания и эндометриоза или всех трех патологий наблюдалось всего у 0,7% всех обследованных (n=4).
Сравнение подгруппы пациенток с невынашиванием и подгруппы пациенток, не страдающих ни одной из трех рассматриваемых патологий (60,14%, n=344), позволило установить достоверные отличия для 203 из 3922 проанализированных показателей, среди которых были результаты общего и биохимического анализа крови, признаки анемии, распространенность деструктивных привычек, анамнестические данные (табл. 1), а также разнообразные показатели микронутриентной обеспеченности (см. далее).
Анализ клинико-лабораторных показателей показал, что пациентки с невынашиванием характеризовались не только сниженными уровнями фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) (P=0,000006) и лютеинизирующего гормона (ЛГ) (P=0,000166) при условии забора крови в первую неделю цикла (референсные значения ФСГ 3,5–12,5 мМЕ/мл, ЛГ 2,4–12,6 мМЕ/мл), но и форменных элементов крови (лимфоцитов, моноцитов, эозинофилов, эритроцитов, все P<0,0001), гемоглобина (P=0,000002), альбумина(P=0,000002).
В ходя анализа роли микронутриентов в формировании невынашивания были подтверждены известные факторы, ассоциированные с повышенным риском невынашивания: нарушения менструации (P=0,0015), более ранний возраст начала половой жизни (P=0,00163), более ранний возраст формирования патологии печени (P=0,0016), употребление алкоголя (P=0,003) и других психоактивных веществ (P=0,0037), более ранний возраст начала курения (P=0,051), анемия (P=0,005), приливы (P=0,033) и эндометриоз (P=0,05).
В целом детальное описание каждого из 203 установленных различий между подгруппами женщин (с невынашиванием и без невынашивания) не представляется возможным: ведь 203 показателям соответствует 203×202/2=20 503 парных взаимодействий. Поэтому для адекватного проведения анализа всего массива этих парных взаимодействий был использован метод метрических сгущений и метрических карт.
Метрическая карта исследования представляет собой наглядную диаграмму, на которой каждый из исследованных показателей состояния пациентов представлен точкой на плоскости. Расстояние между каждой парой точек соответствует степени взаимодействия между соответствующими показателями: чем ближе точки, тем сильнее взаимодействуют показатели. Кластеры (сгущения) отражают степень взаимосвязанности между группами показателей. В результате анализа метрических сгущений [6, 7] был выделен единственный кластер коморбидных соотношений невынашивания, включающий два подкластера показателей нутриентной обеспеченности, указывающих на наличие определенных нутриентных дефицитов у пациенток с невынашиванием (рис. 2).
Анализ метрической карты исследования существенно расширяет результаты оценки коморбидных взаимодействий между невынашиванием, нарушениями менструации и эндометриозом и комплексом показателей микронутриентной обеспеченности (табл. 2).
Совместный анализ опросников диеты и оценки поступления витаминов и микроэлементов с ВМК дает более объективную информацию о микронутриентной обеспеченности женщин репродуктивного возраста, чем использование только опросников диеты. Например, диетарное потребление меди было крайне низким у женщин с невынашиванием (0,07±0,06 мг/сут при норме 1,1 мг/сут, группа сравнения: 0,18±0,07 мг/сут, P=0,0452). В то же время потребление меди в составе ВМК, хотя и не достигало нижней границы нормы суточной потребности, было гораздо выше (0,62±0,060 мг/сут, группа сравнения: 0,73±0,071 мг/сут, P=0,04044). Суммарное потребление меди (диета+ВМК) было достоверно ниже у пациенток с невынашиванием (0,69±0,062 мг/сут, группа сравнения: 0,91±0,069 мг/сут, P=0,0527).
Дефицит меди у женщин репродуктивного возраста ассоциирован с дисплазией соединительной ткани и многочисленными осложнениями беременности. И наоборот, более высокое содержание меди в плаценте способствует сниженному риску патологических состояний плаценты, таких, как фибриноидный некроз (р=0,00005), аномалии сосудов плаценты и пуповины (р=0,001), преждевременная отслойка плаценты (р=0,04), гиперплазия и гипоплазия плаценты (р<0,05) [10].
Проведенный анализ метрической карты (рис. 2) показал, что эндометриоз был достоверно ассоциирован со сниженными уровнями лейкоцитов (P=0,00916), тиреоидных гормонов Т4 (P=1,61E-08), Т3 (P=0,000065), пониженной минеральной плотностью кости (P=1,76E-08) и сниженным объемом тромбоцитов (P=0,000001, что является одним из признаков анемии). У пациенток достоверно чаще наблюдались онемение/покалывание конечностей (P=0,00235), боли в икрах (P=6,37E-07), артрит (P=0,03908), отсутствие аппетита (P=0,01853) и более частые приступы паники (P=0,01399). Для пациенток с эндометриозом были характерны: (1) регулярный прием лекарственных препаратов(P=0,02007), в том числе для фармакотерапии депрессии (P=0,000003); (2) наличие папилломавирусной инфекции (P=0,00592) и (3) регулярное курение (P=0,01414).
Несмотря на очевидные различия в клинической характеристике подгруппы пациенток с невынашиванием и подгруппы пациенток с эндометриозом, профили микронутриентной недостаточности в обеих подгруппах были достаточно схожи. Так, у пациенток с эндометриозом отмечены сниженные уровни фолатов (12,76±8,1 нг/мл, P=0,002944), ретинола (0,28±0,23 мкг/мл, P=0,000064), витамина В12 (273±100 пмоль/л, P=0,01918) и калия (3,6±0,3 ммоль/л, P=0,000071) в сыворотке крови и более низкие уровни фолатов в эритроцитах (274±106 нг/мл, P=1,99E-09). При сопоставлении с группой сравнения пациентки с эндометриозом потребляли достоверно меньше витаминов С (71±65 мг/сут, группа сравнения: 89,4±79 мг/сут, P=0,000173), B1 (1,3±0,74 мг/сут, группа сравнения: 1,49±0,76 мг/сут, P=0,000148), В2 (0,1±0,08 мг/сут, группа сравнения: 0,14±0,11 мг/сут, P=0,000159), РР (0,72±0,65 мг/сут, группа сравнения: 0,94± P=0,00516), В9 (170±112 мкг/сут, группа сравнения: 193±111 мкг/сут, P=0,000296), В12 (0,18±0,11 мкг/сут, группа сравнения: 0,31±0,22 мкг/сут, P=0,000049), а также магния (126±108 мг/сут, группа сравнения: 150±111 мг/сут, P=0,000078) и микроэлемента Zn (0,41±0,33 мг/сут, группа сравнения: 0,62±0,54 мг/сут, P=0,000017) с пищей. Несмотря на употребление ВМК, у пациенток с эндометриозом установлено недостаточное потребление микроэлементов Fe (10,1±7,9 мг/сут, группа сравнения: 21,8±19,2 мг/сут, P=2,40E-10) и Zn (6,7±5,6 мг/сут, группа сравнения: 10,9±8,4 мг/сут, P=4,06E-08) из ВМК.
Нарушения менструального цикла в анамнезе достоверно ассоциированы с наличием эндометриоза и невынашивания. Для пациенток с нарушениями менструального цикла были характерны сниженные уровни ретинола в крови (0,31±0,19 мкг/мл, P=1,1E-11), недостаточное потребление витамина А, калия (1,7±1,5 г/сут, группа сравнения: 3,7±2,3 г/сут, P=0,001), магния (129±115 мг/сут, группа сравнения: 150±111 мг/сут, P=0,001), микроэлементов Mn (0,58±0,39 мг/сут, группа сравнения: 0,92±0,79 мг/сут, P=0,00008), Mo (12±9 мкг/сут, группа сравнения: 24±19 мкг/сут, P=0,00007) и Se (9±7 мкг/сут, группа сравнения: 15±14 мкг/сут, P=0,0012) из ВМК. В отличие от участниц из подгрупп с невынашиванием или с эндометриозом, для женщин с нарушениями менструального цикла в анамнезе было установлено недостаточное потребление хрома (18±15 мкг/сут, группа сравнения: 39±32 мкг/сут, P=0,00004) и йода из ВМК (29±22 мкг/сут, группа сравнения: 42±36 мкг/сут, P=0,0011).
В целом, с учетом потребления микронутриентов с пищей и в составе ВМК, в исследованной выборке женщин 18–35 лет (n=623) установлено преобладание многочисленных микронутриентных дефицитов (рис. 3). Среди изученных микронутриентов наибольшая обеспеченность была установлена для витамина Е (461/623, т.е. 74% обследованных) и для витамина С (394/623, т.е. 63,2% обследованных). Остальными исследованными микронутриентами (витамины А, В1, В2, РР, B5, В6, фолаты, В12; микроэлементы Fe, Zn, Cu, Se, Mn, I, Cr, Mo) было обеспечено всего лишь от 30% до 50% обследованных, причем, как показано на рис. 3, в зависимости от подгруппы. Например, среди пациенток с невынашиванием достоверно чаще встречалась недостаточная обеспеченность витаминами РР, B5 и микроэлементами Cu, Se, Mn. Среди пациенток с эндометриозом – достоверная недостаточная обеспеченность фолатами, Fe, Zn, а среди пациенток с нарушениями менструального цикла – недостаточная обеспеченность витамином А и микроэлементами Se, Mn, Mo (рис. 3).
Обсуждение результатов
Метрический анализ данных настоящего скринингового исследования указал на обширный комплекс взаимосвязей между невынашиванием, нарушениями менструации и эндометриозом и показателями нутриентной обеспеченности. Результаты анализа позволяют утверждать, что информация о нутриентном статусе обследуемых, устанавливаемая только на основании опросников диеты, не всегда позволяет установить факт недостаточной (или достаточной) обеспеченности конкретной пациентки микронутриентами. Действительно, биоусвояемость микронутриентов зависит от кислотности желудочного сока, состояния печени, характеристик желчи, микробиоты, скорости кишечного транзита. Внешние факторы, такие как переохлаждение, прием алкоголя, жирной пищи и другие, резко снижают биоусвояемость различных микронутриентов. Поэтому с практической точки зрения для оценки микронутриентной обеспеченности важно использовать не только дневники диеты, но и определение концентраций микронутриентов в крови и, конечно же, оценки потребления микронутриентов в составе ВМК.
Например, по данным опросников диеты, у пациенток с невынашиванием потребление витамина А составило приблизительно 790 мкг рет. экв./сут, что достоверно не отличалось от оценки потребления в группа сравнения (833 мкг/сут). В то же время уровни ретинола в крови у пациенток с невынашиванием были достоверно ниже (0,39±0,12 мкг/мл при норме 0,33–0,78 мкг/мл, табл. 2), чем в группе сравнения (0,49±0,16 мкг/мл, P=1,2E-8). Данному различию в обеспеченности витамином А соответствовало достоверно более частое ежедневное (P=0,0034) и ежемесячное (Р=0,0521) употребление алкоголя в группе пациенток с невынашиванием в анамнезе (табл. 1, рис. 2).
Оценки потребления микронутриентов в составе ВМК также существенно дополняют картину микронутриентной обеспеченности женщин репродуктивного возраста. Например, в соответствии с данными опросников диеты, у пациенток с невынашиванием отмечено достоверно сниженное (по сравнению с группой сравнения) потребление витаминов В1, В2, РР, фолатов, а также Zn и Cu. В то же время оценки потребления микронутриентов в составе ВМК были достоверно более низкими для витаминов РР, В5, В8 и микроэлементов Mg, Cu, Mn, Se – существенно отличного списка микронутриентов.
Также подчеркнем, что недостаточная обеспеченность исследованными микронутриентами была характерна и для группы сравнения женщин 18–35 лет без невынашивания, без эндометриоза и без нарушений цикла (n=344). Обеспеченность каждым из микронутриентов была, конечно же, выше для участниц в группе сравнения (см. рис. 3, в среднем по всем микронутриентам – 45,9% участниц), чем в остальных группах: невынашивание – 35,7%, эндометриоз – 38,4%, нарушения менструального цикла – 40,6%. Тем не менее столь высокая распространенность недостаточной обеспеченности микронутриентами в группе сравнения соответствует повышенному риску соматической патологии, в том числе артериальной гипертонии, тромбофлебита вен, снижения иммунитета, бронхита, бронхиальной астмы, патологий суставов и др. [11], что требует использования специальных ВМК для компенсации этих дефицитов.
В России используются самые различные ВМК, направленные на решение разных задач нутрициальной поддержки беременности (табл. 3). К комплексам для беременных и кормящих с максимальным покрытием микронутриентов относятся «Элевит Пронаталь», «Витрум Пренатал Плюс» и «Мать и Дитя» Ренесcанс, зарегистрированный в соответствии с потребностями в микронутриентах российских женщин. «Мать и Дитя» производится на современных производственных площадях завода «Марбиофарм» из субстанций производства DSM (Швейцария) и BASF (Германия); содержит витамины Е, D, С, В1, В2, РР, B5, В6, В9, В12, биотин и микроэлементы Fe, Zn, Cu, Se, Mn, I, Cr, Mo в дозах, находящихся в пределах суточной потребности, не превышая установленные нормы потребления микронутриентов, принятые для России и стран Таможенного Союза (Белоруссия, Киргизия, Казахстан, Узбекистан, Армения) [12, 13]. ВМК «Мать и Дитя» Ренесcанс, как и все другие комплексы для беременных, рекомендуется начинать принимать еще на этапе планирования беременности.
Следует подчеркнуть, что применение микронутриентов закреплено в нормативных документах Министерства здравоохранения России [12], в том числе: «Стандарт медицинской помощи женщинам с нормальным течением беременности, приказ МЗ РФ №662 от 14.09.06 г.» (в котором прописаны рекомендуемые наборы продуктов для питания беременных женщин, кормящих матерей и детей до 3 лет), приказ № 395н «Об утверждении норм лечебного питания» от 21.06.2013, в ГОСТе 58040-2017 «Комплексы витаминно-минеральные. Общие технические условия» (приказ № 2094-ст от 26 декабря 2017), в методических рекомендациях «О применении специализированных продуктов и витаминно-минеральных комплексов в лечебном питании» и др. [13, 14]. Отметим, что приказы № 662 и 395н зарегистрированы в Минюсте РФ и являются нормативными правовыми актами, исполнение которых обязательно всеми медицинскими учреждениями РФ. В этих и других нормативных актах подчеркивается, что композиционный состав комплексов и доз, включенных в него микронутриентов, должны одновременно обеспечивать их эффективность и безопасность [15].
Заключение
Представлены результаты анализа выборки россиянок репродуктивного возраста 18–35 лет (n=1127). Выделен кластер пациенток, формирующий клинически однородную подгруппу (n=623), в рамках которого был проведен анализ коморбидных взаимодействий невынашивания, нарушений менструального цикла и эндометриоза. В анамнезе пациентки с невынашиванием характеризовались нарушениями менструации (P=0,0015), более ранним возрастом формирования патологии печени (P=0,0016), начала половой жизни (P=0,00163), курения (P=0,051), употреблением алкоголя (P=0,003) и психоактивных веществ (P=0,0037), анемией (P=0,005), приливами (P=0,033). Для пациенток с невынашиванием установлено более низкое потребление витаминов А, D, Е, всех витаминов группы В (в том числе фолатов), калия, магния, кальция, микроэлементов Zn, Fe, Se, Cu, I, Mn, Mo и более низкие уровни соответствующих метаболитов в плазме крови. Анализ метрической карты исследования указал на два подкластера показателей нутриентной обеспеченности, указывающие на наличие нутриентных дефицитов у пациенток с невынашиванием. Невынашивание и недостаточная обеспеченность микронутриентами ассоциированы со сниженными уровнями гормонов ФСГ (P=0,000006), ЛГ (P=0,000166), форменных элементов крови (лимфоцитов, моноцитов, эозинофилов, эритроцитов, все P<0,0001), гемоглобина (P=0,000002), альбумина (P=0,000002). В целом по выборке, даже с учетом потребления микронутриентов из диеты и ВМК, недостаточная обеспеченность каждым из 19 исследованных микронутриентов была установлена для 30–70% обследованных женщин. Поскольку недостаточная обеспеченность микронутриентами наблюдалась не для 1–2, а для 19 микронутриентов (витамины А, В1, В2, РР, B5, В6, В9, В12,D,С, Е; микроэлементы Fe, Zn, Cu, Se, Mn, I, Cr, Mo), то нутрициальная поддержка беременности обязательно должна включать использование ВМК, включающих эти микронутриенты. Необходимо иметь в виду, что многие ВМК зарубежного производства, как правило, не учитывают особенности дефицита микронутриентов и особенно ультрамикроэлементов (марганец, селен, молибден) у российских женщин. Таким образом, эти ВМК не могут восполнить имеющийся дефицит микронутриентов и обеспечить нормальное течение физиологической беременности и полноценное развитие плода.
