zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2025-65-1-35-41dxsuxzzurniimtpe-3680Research ArticleПРОФПАТОЛОГАМFOR PROFESSIONAL PATHOLOGISTSПерсонифицированный подход к оценке биомаркеров питания на примере рабочих горнорудного предприятияA personalized approach to the assessment of nutrition biomarkers using the example of mining workershttps://orcid.org/0000-0002-8566-2446МажаеваТатьяна ВасильевнаMazhaevaTatyana V.

Ведущий научный сотрудник, заведующий отделом гигиены питания, качества и безопасности продукции, канд. мед. наук

e-mail: mazhaeva@ymrc.ru

Candidate of Medical Sciences, Leading Researcher, Head of the Department of Nutrition Hygiene, Food Quality and Safety

e-mail: mazhaeva@ymrc.ru

mazhaeva@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8008-6024ДубенкоСветлана ЭдуардовнаDubenkoSvetlana E.

Врач-диетолог, канд. мед. наук

e-mail: dubenko@ymrc.ru

Nutritionist at the Department of Nutrition Studies, Foods Quality and Safety Assessment, Cand. of Sci. (Med.)

e-mail: dubenko@ymrc.ru

dubenko@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4248-8118ЧерноваЮлия СавастьяновнаChernovaJulia S.

Младший научный сотрудник отдела гигиены питания. качества и безопасности продукции

e-mail: chernovaus@ymrc.ru

Junior Researcher at the Department of Nutrition Studies, Foods Quality and Safety Assessment

e-mail: chernovaus@ymrc.ru

chernovaus@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1743-7642СутунковаМарина ПетровнаSutunkovaMarina P.

Директор, д-р мед. наук

e-mail: info@ymrc.ru

Director, Dr. of Sc. (Med.)

e-mail: sutunkova@ymrc.ru

info@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6475-7753ГурвичВладимир БорисовичGurvichVladimir B.

Научный руководитель, д-р мед. наук

e-mail: info@ymrc.ru

Scientific Director, Dr. of Sc. (Med.)

e-mail: info@ymrc.ru

info@ymrc.ruФБУН «Екатеринбургский медицинский–научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» РоспотребнадзораРоссияYekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial WorkersRussian Federation2025070220256513541Copyright © Мажаева Т.В., Дубенко С.Э., Чернова Ю.С., Сутункова М.П., Гурвич В.Б., 20252025Мажаева Т.В., Дубенко С.Э., Чернова Ю.С., Сутункова М.П., Гурвич В.Б.Mazhaeva T.V., Dubenko S.E., Chernova J.S., Sutunkova M.P., Gurvich V.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-irioh.ru/jour/article/view/3680Введение

Введение. Использование современных омик-технологий и традиционных методов исследования в персонифицированной нутрициологии позволяет дать интегральную оценку питания и здоровья работающих на промышленных предприятиях для формирования индивидуальных диетологических рекомендаций.

Цель исследования — разработать персонифицированный подход к оценке биомаркеров питания на примере рабочих горнорудного предприятия.

Материалы и методы

Материалы и методы. В исследование были включены результаты медицинского осмотра и анкетирования 40 рабочих предприятия по добыче полезных ископаемых Свердловской области, проведена оценка индивидуального пищевого фенотипа и его клинических проявлений. В моче данных работников исследованы уровни 60 органических кислот методом газовой хроматомасс-спектрометрии (ООО «Хромолаб»), оценён полиморфизм 42 генов (ООО «Базис Генотех»).

Результаты

Результаты. Питание всех обследованных работников предприятия характеризует европейскую модель с использованием большого количества ультраобработанных, высококалорийных продуктов с низкой плотностью витаминов и минеральных веществ. Наличие отклонений в содержании органических кислот в моче свидетельствует об изменении метаболических путей, связанных с обменом углеводов, аминокислот, коэнзима Q10, витаминов группы В, липоевой кислоты. По результатам генетического исследования у более 60% рабочих выявлены высокие генетические риски переедания, нарушения углеводного обмена, повышения уровня триглицеридов, липопротеидов низкой плотности (ЛПНП), артериального давления, нарушения обмена витаминов D и A, непереносимости лактозы, снижения детоксикации. По показателям индекса массы тела (ИМТ), объёма талии, уровню общего холестерина, триглицеридов более трети обследованных имеют метаболический синдром.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Небольшая выборка и частотный метод анкетирования по питанию снижает точность полученных результатов.

Заключение

Заключение. Выявленные маркеры несбалансированного питания, а также исследуемые генетические и метаболические (диетологические) профили работающих могут свидетельствовать о высоких рисках истощения энергетических ресурсов организма, влиять на процессы детоксикации, функциональные возможности, повышать индивидуальные риски развития метаболического синдрома, что диктует необходимость разработки персонифицированных диетологических рекомендаций и коррекции корпоративного питания.

Этика

Этика. На исследование получено разрешение локального этического комитета ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора № 5 от 27.12.2021 г. Все обследованные дали добровольное информированное согласие.

Участие авторов

Участие авторов:Мажаева Т.В. — концепция и дизайн исследования;Дубенко С.Э. — сбор, анализ и интерпретация данных, написание текста;Чернова Ю.С. — сбор, анализ и интерпретация данных, написание текста;Сутункова М.П. — редактирование, внесение принципиальных изменений, утверждение окончательной версии статьи;Гурвич В.Б. — редактирование, внесение принципиальных изменений, утверждение окончательной версии статьи.

Благодарности

Благодарности. Авторы выражают благодарность специалистам ООО «Базис Генотех» (BGG), Филиал КДЛ г. Екатеринбурга ООО «КДЛ ДОМОДЕДОВО-ТЕСТ», ООО «Хромолаб» (Chromolab), врачам ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора за помощь в проведении исследования.

Финансирование

Финансирование. Исследование проведено при финансовой поддержке изучаемого предприятия.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления

Дата поступления: 24.12.2024 / Дата принятия к печати: 06.01.2025 / Дата публикации: 07.02.2025

Introduction

Introduction. The use of modern OMIC technologies and traditional research methods in personalized nutrition makes it possible to provide an integrated assessment of the nutrition and health of industrial workers in order to form individual dietary recommendations.

The study aims to develop a personalized approach to the assessment of nutrition biomarkers using the example of mining workers.

Materials and methods

Materials and methods. The study included the results of a medical examination and a survey of 40 workers at a mining enterprise in the Sverdlovsk region, and an assessment of the individual nutritional phenotype and its clinical manifestations was carried out. The levels of 60 organic acids in the urine of these workers were studied by gas chromatography mass spectrometry (LLC Chromolab), and the polymorphism of 42 genes was evaluated (LLC Basis Genotech).

Results

Results. The nutrition of all surveyed employees of the enterprise characterizes the European model using a large number of ultra-processed, high-calorie products with a low density of vitamins and minerals. The presence of deviations in the content of organic acids in urine indicates a change in the metabolic pathways associated with the metabolism of carbohydrates, amino acids, coenzyme Q10, B vitamins, and lipoic acid. According to the results of a genetic study, more than 60% of workers revealed high genetic risks of overeating, impaired carbohydrate metabolism, increased levels of triglycerides, low-density lipoproteins (LDL), blood pressure, metabolic disorders of vitamins D and A, lactose intolerance, and decreased detoxification. According to body mass index (BMI), waist size, total cholesterol, and triglycerides, more than a third of the surveyed have metabolic syndrome.

Limitations

Limitations. A small sample and a frequency-based nutrition questionnaire reduces the accuracy of the results obtained.

Conclusion

Conclusion. The identified markers of unbalanced nutrition, as well as the studied genetic and metabolic (dietary) profiles of employees may indicate high risks of depletion of the body's energy resources, affect detoxification processes, functional capabilities, and increase individual risks of developing metabolic syndrome, which necessitates the development of personalized dietary recommendations and correction of corporate nutrition.

Ethics

Ethics. The study received permission from the local Ethics Committee of the Yekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial Workers of Rospotrebnadzor No. 5 dated 12.27.2021. All the surveyed gave voluntary informed consent.

Contributions

Contributions:Mazhaeva T.V. — research concept and design;Dubenko S.E. — data collection, analysis and interpretation, text writing;Chernova Yu.S. — data collection, analysis and interpretation, text writing;Sutunkova M.P. — editing, making fundamental changes, approving the final version of the article;Gurvich V.B. — editing, making fundamental changes, approving the final version of the article.

Acknowledgment

Acknowledgment. The authors express their gratitude to specialists of Basis Genotekh LLC, Yekaterinburg Branch of the Clinical Diagnostic Laboratory (KDL DOMODEDOVO-TEST LLC), Chromolab LLC, and doctors of the Yekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial Workers for their assistance in conducting the study.

Funding

Funding. The study was conducted with the financial support of the company under study.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Received

Received: 24.12.2024 / Accepted: 06.01.2025 / Published: 07.02.2025

питаниеорганические кислотыметаболические путиполиморфизм геновметаболический синдромnutritionorganic acidsmetabolic pathwaysgene polymorphismmetabolic syndromeReferencesWitzany G. Chapter 2: Key levels of biocommunication. In: Gordon R., Seckbach J., eds. Biocommunication: Sign-Mediated Interactions between Cells and Organisms. London: World Scientific Publishing Europe Ltd.; 2017: XXVIII-XXXI. (Accessed: October 4, 2024). https://clck.ru/3FeaiPWitzany G. Chapter 2: Key levels of biocommunication. In: Gordon R., Seckbach J., eds. Biocommunication: Sign-Mediated Interactions between Cells and Organisms. London: World Scientific Publishing Europe Ltd.; 2017: XXVIII-XXXI. (Accessed: October 4, 2024). https://clck.ru/3FeaiPRangayyan R.M., Krishnan S. Biomedical signal analysis. 3rd ed. Wiley-IEEE Press; 2024.Rangayyan R.M., Krishnan S. Biomedical signal analysis. 3rd ed. Wiley-IEEE Press; 2024.Hou L., Zhang X., Wang D., Baccarelli A. Environmental chemical exposures and human epigenetics. Int. J. Epidemiol. 2012; 41(1): 79–105. https://doi.org/10.1093/ije/dyr154Hou L., Zhang X., Wang D., Baccarelli A. Environmental chemical exposures and human epigenetics. Int. J. Epidemiol. 2012; 41(1): 79–105. https://doi.org/10.1093/ije/dyr154Furst A. Can nutrition affect chemical toxicity? Int. J. Toxicol. 2002; 21(5): 419–24. https://doi.org/10.1080/10915810290096649Furst A. Can nutrition affect chemical toxicity? Int. J. Toxicol. 2002; 21(5): 419–24. https://doi.org/10.1080/10915810290096649Mathers J.C., Strathdee G., Relton C.L. Induction of epigenetic alterations by dietary and other environmental factors. Adv. Genet. 2010; 71: 3–39. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-380864-6.00001-8Mathers J.C., Strathdee G., Relton C.L. Induction of epigenetic alterations by dietary and other environmental factors. Adv. Genet. 2010; 71: 3–39. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-380864-6.00001-8Karabegović I., Portilla-Fernandez E., Li Y., et al. Epigenome-wide association meta-analysis of DNA methylation with coffee and tea consumption. Nat. Commun. 2021; 12(1): 2830. https://doi.org/10.1038/s41467-021-22752-6Karabegović I., Portilla-Fernandez E., Li Y., et al. Epigenome-wide association meta-analysis of DNA methylation with coffee and tea consumption. Nat. Commun. 2021; 12(1): 2830. https://doi.org/10.1038/s41467-021-22752-6Bush C.L., Blumberg J.B., El-Sohemy A., Minich D.M., Ordovás J.M., Reed D.G. et al. Toward the definition of personalized nutrition: A proposal by the American Nutrition Association. J. Am. Coll. Nutr. 2020; 39(1): 5–15. https://doi.org/10.1080/07315724.2019.1685332Bush C.L., Blumberg J.B., El-Sohemy A., Minich D.M., Ordovás J.M., Reed D.G. et al. Toward the definition of personalized nutrition: A proposal by the American Nutrition Association. J. Am. Coll. Nutr. 2020; 39(1): 5–15. https://doi.org/10.1080/07315724.2019.1685332Могиленкова Л.А., Рембовский В.Р. Роль генетического полиморфизма и различия в детоксикации химических веществ в организме человека. Гигиена и санитария. 2016; 95(3): 255–262. https://elibrary.ru/vtnperMogilenkova L.A., Rembovskiy V.R. Role of genetic polymorphism and differences in the detoxification of chemical substances in the human body. Gigiena i sanitariya. 2016; 95(3): 255–62. https://elibrary.ru/vtnper (in Russian).ung T.T., McCullough M.L., Newby P.K., Manson J.E., Meigs J.B., Rifai N., et al. Diet-quality scores and plasma concentrations of markers of inflammation and endothelial dysfunction. Am. J. Clin. Nutr. 2005; 82(1): 163–73. https://doi.org/10.1093/ajcn.82.1.163Fung T.T., McCullough M.L., Newby P.K., Manson J.E., Meigs J.B., Rifai N., et al. Diet-quality scores and plasma concentrations of markers of inflammation and endothelial dysfunction. Am. J. Clin. Nutr. 2005; 82(1): 163–73. https://doi.org/10.1093/ajcn.82.1.163Batat W. Eating for pleasure: An introduction of the healthy food experience pyramid. Qual. Mark. Res. 2019; 22(4): 530–43. https://doi.org/10.1108/QMR-09-2019-190Batat W. Eating for pleasure: An introduction of the healthy food experience pyramid. Qual. Mark. Res. 2019; 22(4): 530–43. https://doi.org/10.1108/QMR-09-2019-190Драпкина О.М. и др. Российское общество профилактики неинфекционных заболеваний (РОПНИЗ). Алиментарно-зависимые факторы риска хронических неинфекционных заболеваний и привычки питания: диетологическая коррекция в рамках профилактического консультирования. Методические рекомендации. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2021; 20(5): 273–334. https://doi.org/10.15829/1728-8800-2021-2952Drapkina O.M., Karamnova N.S., Kontsevaya A.V., Gorny B.E., Dadaeva V.A., Drozdova L.Yu., et al. Alimentary-dependent risk factors for chronic non-communicable diseases and eating habits: Dietary correction within the framework of preventive counseling. Methodological guidance. Kardiovasculyarnaya terapiya i profilaktika. 2021; 20(5): 273–334 (in Russian). https://doi.org/10.15829/1728-8800-2021-2952Кобелькова И.В., Коростелева М.М., Никитюк Д.Б., Крикун Е.Н. Частота потребления специализированных пищевых продуктов студентами спортивного вуза и нарушение принципов их введения в рацион питания. Спортивная медицина: наука и практика. 2023; 13(2): 84–92. https://doi.org/10.47529/2223-2524.2023.2.10Kobelkova I.V., Korosteleva M.M., Nikityuk D.B., Krikun E.N. Frequency of consumption of specialty food products by sports university students and violation of the principles of their introduction to the diets. Sportivnaya meditsina: nauka i praktika. 2023; 13(2): 84–92 (in Russian). https://doi.org/10.47529/2223-2524.2023.2.10Xia J., Wishart D.S. Web-based inference of biological patterns, functions and pathways from metabolomic data using MetaboAnalyst. Nat. Protoc. 2011; 6(6): 743–60. https://doi.org/10.1038/nprot.2011.319Xia J., Wishart D.S. Web-based inference of biological patterns, functions and pathways from metabolomic data using MetaboAnalyst. Nat. Protoc. 2011; 6(6): 743–60. https://doi.org/10.1038/nprot.2011.319da Rosa M.S., da Rosa-Junior N.T., Parmeggiani B., Glänzel N.M., de Moura Alvorcem L., Ribeiro R.T., et al. 3-hydroxy-3-methylglutaric acid impairs redox and energy homeostasis, mitochondrial dynamics, and endoplasmic reticulum–mitochondria crosstalk in rat brain. Neurotox. Res. 2020; 37(2): 314–25. https://doi.org/10.1007/s12640-019-00122-xda Rosa M.S., da Rosa-Junior N.T., Parmeggiani B., Glänzel N.M., de Moura Alvorcem L., Ribeiro R.T., et al. 3-hydroxy-3-methylglutaric acid impairs redox and energy homeostasis, mitochondrial dynamics, and endoplasmic reticulum–mitochondria crosstalk in rat brain. Neurotox. Res. 2020; 37(2): 314–25. https://doi.org/10.1007/s12640-019-00122-xHargreaves I., Heaton R.A., Mantle D. Disorders of human coenzyme Q10 metabolism: An overview. Int. J. Mol. Sci. 2020; 21(18): 6695. https://doi.org/10.3390/ijms21186695Hargreaves I., Heaton R.A., Mantle D. Disorders of human coenzyme Q10 metabolism: An overview. Int. J. Mol. Sci. 2020; 21(18): 6695. https://doi.org/10.3390/ijms21186695Золотарева Р.А. Гистидин: общие аспекты метаболизма. Лучшая научно-исследовательская работа. 2016. 2016: 240–243.Zolotareva R.A. Histidine: General aspects of metabolism. In: The Best Research Work — 2016: Collection of articles by the winners of the Fifth International Scientific and Practical Competition. Penza: Nauka i Prosveshchenie Publ.; 2016: 240–3 (in Russian).Гричух Н.Д. и др. Система здорового питания. Теория и методика физической культуры, спорта и туризма: межвузовский сборник научно-методических работ. Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. Санкт-Петербург, 2022: 28–31. https://elibrary.ru/wruaouGrichukh N.D., Rogozhnikov M.A., Blazhennov V.M., Piskovitin V.E. The system of healthy eating. In: Theory and Methodology of Physical Education, Sports and Tourism: Interuniversity Collection of Scientific and Methodological Works. St. Petersburg: Polytech-Press; 2022: 28–31 https://elibrary.ru/wruaou (in Russian).Маматов А.У. и др. Несбалансированное питание и его роль в развитии сердечно-сосудистых заболеваний. The Scientific Heritage. 2021; 65(2): 55–64.Mamatov A., Orozmatov T., Satybaldieva A., Stamkulova A., Zhailoobaeva G. Unbalanced nutrition and its role in the development of cardiovascular diseases. The Scientific Heritage. 2021; (65-2): 55–64 https://doi.org/10.24412/9215-0365-2021-65-2-55-64 (in Russian).Abiri B., Valizadeh M., Nasreddine L., Hosseinpanah F. Dietary determinants of healthy/unhealthy metabolic phenotype in individuals with normal weight or overweight/obesity: A systematic review. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2023; 63(22): 5856–73. https://doi.org/10.1080/10408398.2021.2025036Abiri B., Valizadeh M., Nasreddine L., Hosseinpanah F. Dietary determinants of healthy/unhealthy metabolic phenotype in individuals with normal weight or overweight/obesity: A systematic review. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2023; 63(22): 5856–73. https://doi.org/10.1080/10408398.2021.2025036Данилина К.С., Стеблецова Н.И., Поселюгина О.Б. Артериальная гипертония, осложнённая хронической болезнью почек (обзор литературы). Верхневолжский медицинский журнал. 2020; 19(3): 9–15. https://clck.ru/3FecRhDanilina K.S., Stebletsova N.I., Poselugina O.B. Arterial hypertension complicated by chronic kidney disease (literature review). Verkhnevolzhskiy Meditsinskiy Zhurnal. 2020; 19(3): 9–15 https://clck.ru/3FecRh (in Russian).Курилова О.В. и др. Шкалы для оценки генетического риска развития сахарного диабета 2-го типа. Профилактическая медицина. 2021; 24(12): 115–22. https://doi.org/10.17116/profmed202124121115Kurilova O.V., Kiseleva A.V., Meshkov A.N., Sotnikova E.A., Ershova A.I., Ivanova A.A., et al. Scales for assessing the genetic risk of developing type 2 diabetes mellitus. Profilakticheskaya Meditsina. 2021; 24(12): 115–22 (in Russian). https://doi.org/10.17116/profmed2021241211115Boonma T., Navasumrit P., Parnlob V., Waraprasit S., Ruchirawat M. SAM and folic acid prevent arsenic-induced oxidative and nitrative DNA damage in human lymphoblast cells by modulating expression of inflammatory and DNA repair genes. Chem. Biol. Interact. 2022; 361: 109965. https://doi.org/10.1016/j.cbi.2022.109965Boonma T., Navasumrit P., Parnlob V., Waraprasit S., Ruchirawat M. SAM and folic acid prevent arsenic-induced oxidative and nitrative DNA damage in human lymphoblast cells by modulating expression of inflammatory and DNA repair genes. Chem. Biol. Interact. 2022; 361: 109965. https://doi.org/10.1016/j.cbi.2022.109965Dominguez-Salas P., Moore S.E., Cole D., da Costa K.A., Cox S.E., Dyer R.A., et al. DNA methylation potential: Dietary intake and blood concentrations of one-carbon metabolites and cofactors in rural African women. Am. J. Clin. Nutr. 2013; 97(6): 1217–27. https://doi.org/10.3945/ajcn.112.048462Dominguez-Salas P., Moore S.E., Cole D., da Costa K.A., Cox S.E., Dyer R.A., et al. DNA methylation potential: Dietary intake and blood concentrations of one-carbon metabolites and cofactors in rural African women. Am. J. Clin. Nutr. 2013; 97(6): 1217–27. https://doi.org/10.3945/ajcn.112.048462Gibney M.J., Walsh M.C. The future direction of personalised nutrition: My diet, my phenotype, my genes. Proc. Nutr. Soc. 2013; 72(2): 219–25. https://doi.org/10.1017/S0029665112003436Gibney M.J., Walsh M.C. The future direction of personalised nutrition: My diet, my phenotype, my genes. Proc. Nutr. Soc. 2013; 72(2): 219–25. https://doi.org/10.1017/S0029665112003436O’Donovan C.B., Walsh M.C., Nugent A.P., McNulty B., Walton J., Flynn A., et al. Use of metabotyping for the delivery of personalised nutrition. Mol. Nutr. Food Res. 2015; 59(3): 377–85. https://doi.org/10.1002/mnfr.201400591O’Donovan C.B., Walsh M.C., Nugent A.P., McNulty B., Walton J., Flynn A., et al. Use of metabotyping for the delivery of personalised nutrition. Mol. Nutr. Food Res. 2015; 59(3): 377–85. https://doi.org/10.1002/mnfr.201400591

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