Проектная работа
На тему: ««Уровня витамина D в период минимальной инсоляции у подростков 13-15 лет, постоянно проживающих в г Москве». »
Руководитель учитель биологии ГБОУ гимназии № 1562 имени Артема Боровика Бородина Людмила Дмитриевна
Гипотеза: В период минимальной инсоляции (зимнее время года) у большинства подростков будет наблюдаться сниженный уровень витамина D или его дефицит из-за редкого контактирования кожных покровов с УФ-лучами.
Цель проекта:
Задачи:
Объект исследования: витамин Д
Предмет исследования: учащиеся гимназии
Актуальность исследования:
Тема, выбранная для проекта достаточно актуальная так как, желание застройщика вписать новое сооружение в сложные условия уплотненной застройки может привести к тому, что строительные и санитарные нормы по отношению к тем или иным лицам, могут быть нарушены. Согласующие организации при согласовании тоже могут не заметить нарушения и тем самым допустить техническую ошибку. Кроме того, встречаются случаи, когда застройщик корректирует проект по ходу строительства или выполняет строительство с большими отступлениями от проекта. Так появилось новое здание рядом с гимназией, а это может привести к еще более серьезным последствия для здоровья учеников. Ведь от количества света зависит выработка в организме необходимого витамина Д. Сейчас мы наблюдаем учеников с многочисленными переломами костей.
Что называется инсоляцией?
Инсоляция помещений – попадание прямого солнечного света внутрь помещений.
Инсоляция территории – попадание прямого солнечного света на участки местности.
Почему важна инсоляция?
Солнечные лучи создают комфортные условия для нахождения в помещениях людей, они убивают болезнетворных микробов, препятствуют развитию плесени и выработки в организме витамина Д. Время инсоляции – величина, нормируемая строительными и санитарными нормами для помещений и территорий.
Что вытекает из нормирования времени инсоляции?
Нормирование времени инсоляции напрямую отражается на плотности застройки. Чем меньше нормируемое время инсоляции - тем плотнее допускается застройка. При реконструкции и при строительстве новых строений, нормы требуют выполнения условий инсоляции как для объектов существующей застройки, так и для возникающих новых градостроительных объектов.
Другие критерии, влияющие на плотность застройки.
Кроме инсоляции, критериями, определяющими минимальные расстояния между зданиями и сооружениями являются: пожарные требования, специфические требования (взрывоопасности и или другой опасности, если рядом есть специфические предприятия), возможность поезда пожарных машин и машин обслуживания, нормативные требования по естественной освещенности.
Какие критерии являются самыми важными для защиты граждан от возведения вплотную к ним новых сооружений?
Чаще всего, самым серьезным препятствием для возведения здания перед носом обычного жителя - являются нормативные требования по времени инсоляции помещений и территорий. Расчет по инсоляции имеет четкий физический смысл и поддается точной формализации.
Другие требования позволяют относительно ближе расположить новые строения.
Пожарные и обслуживающие проезды между зданиями, как правило, не велики и позволяют относительно ближе приближать новые объекты. К сожалению, требования по естественной освещенности немного утрачивают свои сдерживающие позиции. Физический смысл данного расчета достаточно сложный – его трудно прочувствовать. В расчете могут быть заложены фасады зданий с хорошими светоотражающими поверхностями, а на деле потом могут это забыть, и покрыть поверхности чем-то другим или не следить за поддержанием нужного состояния поверхностей. Ведутся разговоры о том, что искусственное освещение может компенсировать необходимость естественного. Нет искусственное освещение не может компенсировать естественное освещение.
Способы расчета времени инсоляции
Существуют два способа расчета времени инсоляции: в ручную (с помощью инсоляционного графика) и автоматизировано (с помощью специализированных компьютерных программ). Разумеется, компьютерный способ позволяет быстрее и точнее проводить расчеты, что очень важно в условиях уплотненной застройки. Ручной способ позволяет выполнять расчеты, не претендующие на высокую точность. Компьютерные программы позволяют учитывать нюансы застройки, выполнять и контролировать ввод исходных данных. Например, программа РСЭС-2,0, используемая в лабораториях судебных экспертиз, позволяет учитывать все нюансы застройки и все особенности архитектурных форм (скаты крыш и т.д.), экструзия объектов из сканированной подосновы убыстряет ввод данных, а ее средства 3D моделирования позволяют контролировать правильность введения данных и анализировать расчетную ситуацию.
Что требуется, чтобы выполнить расчет?
Для выполнения расчета, нужно задать геометрические характеристики расчетного объекта (помещения или участка) и систему затеняющих объектов. Необходимо учесть направления сторон света и широту местности.
Что является результатом расчета времени инсоляции?
Результатом расчета времени инсоляции являются величины, характеризующие инсоляцию (время инсоляции в часах и минутах, количество интервалов инсоляции, процент инсолируемой территории).
Заключение по времени инсоляции
Полученные результаты расчета времени инсоляции должны быть интерпритированы экспертом в экспертном заключении на соответствие нормам. Здесь надо обратить внимание на следующее. Нормы по времени инсоляции иногда меняются. Как правило, это происходит в сторону уменьшения, что позволяет уплотнять застройку. В нормативных и еще действующих документах есть противоречия по требуемой величине времени инсоляции. Требования по нормативному времени инсоляции могут зависеть местного законодательства, от некоторых примечаний в нормативных документах (типа: историческая застройка, центр города и т.д.). Кроме того, нормы содержать неопределенность, например, введен термин "прерывистая инсоляция" и не сказано, что называется перерывом в инсоляции (точнее - какое минимальное время отсутствия инсоляции можно считать перерывом).
Нормативные документы в области инсоляции.
Вопросы инсоляции жилых помещений и территорий регламентируются в различных нормативных документах (вот их не полный перечень):
- СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания.», СНиП 2.07.01-89* «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений.», СП 30-102-99 «Планировка и застройка территорий малоэтажного жилищного строительства.» и СанПиН 2.2.1/2.1.1/1076-01 «Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий.».
В этих документах требования по инсоляции могут отличаться. Из указанных документов наиболее приоритетным на сегодня является: СанПиН 2.2.1/2.1.1/1076-01 «Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий.». На данный нормативный документ, чаще всего надо ориентироваться, чтобы делать выводы об обеспечении инсоляции помещений и территорий.
Противоречия в нормативных документах и работа по их будущей доработке :
-Многие из действующих нормативных документов имеют противоречия по нормируемой величине инсоляции:
-Способ назначения одной расчетной точки при расчете времени инсоляции имеет ряд недостатков, которые необходимо устранять. Например, если все окно инсолируется, а расчетная точка нет - как быть?, или выполнение условий предельных вертикальных и горизонтальных углов - совершенно не означает, что луч будет попадать на расчетную точку (если Солнце находится не напротив окна, то предельный вертикальный угол значительно меньше).
-Термин "прерывистая инсоляция" требует пояснения, какой минимальный отрезок времени отсутствия инсоляции можно считать перерывом. Ведь наличие перерыва в инсоляции требует применения совершенно других нормативных величин.
Среднегодовое количество часов солнечного сияния— 1731 час
Солнечное сияние, часов за месяц | |||||||||||||
месяц | Янв | Фев | Мар | Апр | Май | Июн | Июл | Авг | Сен | Окт | Ноя | Дек | Год |
Солнечное сияние, ч | 33 | 72 | 128 | 170 | 265 | 279 | 271 | 238 | 147 | 78 | 32 | 18 | 1731 |
Продолжительность светлого времени суток
Основная статья: Восход и заход Солнца#Таблица
Продолжительность светового дня
Географическим положением Москвы обусловлена продолжительность дня в течение года. Она колеблется от 7 часов 00 минут 21 декабря до 17 часов 34 минут 21 июня.
В связи с этим вблизи дня летнего солнцестояния (21 июня), солнце не опускается ниже -11,3°. Таким образом астрономическая ночь(высота солнца меньше -18°) не наступает. Тем не менее такого освещения недостаточно для нормальной жизнедеятельности человека, потому-что астрономические сумерки (высота Солнца от -12° до -18°) неотличимы от ночи, и считается, что так называемых белых ночей в Москве нет, хотя небо остаётся синим, а не чёрным, как, например, на юге России. Период таких "светлых" ночей длится с конца мая до середины июля. Хотя световой день начинает сокращаться уже с 25 июня, заметно это становится только в середине августа.
Время суток | янв (ч) | фев (ч) | мар (ч) | апр (ч) | май (ч) | июн (ч) | июл (ч) | авг (ч) | сен (ч) | окт (ч) | ноя (ч) | дек (ч) |
День | 7.9 | 9.7 | 11.9 | 14.3 | 16.3 | 17.4 | 16.8 | 14.9 | 12.7 | 10.5 | 8.4 | 7.2 |
Ночь | 16.1 | 14.3 | 12.1 | 9.7 | 7.7 | 6.6 | 7.2 | 9.1 | 11.3 | 13.5 | 15.6 | 16.8 |
Как витамин D попадает в организм:
Существует 2 пути попадания витамина D в организм. В первом случае холекальциферол(D3) синтезируется в коже под воздействием солнечного или искусственного УФ облучения. Его(D3) источником является предшественник холестерина - 7-дегидрохолестерин. Во втором случае эргокальциферол(D2) вырабатывается в организме из аналогичного растительного или животного стерола, который попадает в организм с помощью продуктов питания. Основным его источником является рыбий жир. Также он содержится в печени трески, сельди атлантической, грибах, крапиве, тысячелистнике, шпинате, в умеренном количестве в говяжьей печени, яичном желтке, сливочном масле и сыре.
Как витамин D влияет на организм. Метаболизм витамина D:
Реализация биологических эффектов витамина D возможна лишь после его метаболических преобразований. Из пищи или вследствие индуцированной ультрафиолетом конверсии он попадает в кровь и соединяется с витамин D-связывающим протеином(ВДСП). Далее в печени происходит его высвобождение от ВДСП и метаболизм в 25-гидроксивитамин D (25(OH)-D) или кальцифедиол. Затем дальнейшие дальнейшие изменения молекулы 25(OH)-D могут пойти по двум путям. Необходимо отметить, что непосредственно витамин D обладает очень низкой биологической активностью.
Классический вариант метаболизма витамина D: Регуляция кальций-фосфорного обмена:
В первом, классическом пути 25(OH)-D превращается в почках в 1.25-дигидроксивитамин D(1.25(OH)2-D или кальцитриол). Кальцитриол циркулирует в крови и с помощью тока крови достигает органов-мишеней. Основной его функцией является регуляция кальций-фосфорного обмена. Достигнув клеток-мишеней метаболит проникает в цитоплазму клетки, где образует комплексы со специфичными для него цитозольными рецепторами. Образовавшийся комплекс проникает в ядро клетки, где иницирует транскрипцию генов, что приводит к образованию специфичных белков. Кальцитриол является самым активным метаболитом витамина D, и по силе действия он приравнивается к гормону. Паратгормон, гипокальцемия и гипофосфатемия стимулируют синтез кальцитриола, тогда как тормозное влияние осуществляется через механизм обратной связи.
Значение кальция в организме велико. Ионы кальция, содержащиеся в плазме крови и кости, необходимы для сокращения скелетных и сердечной мышц, передач нервного возбуждения, регуляции транспорта ионов через мембрану клетки и др. Также кальций принимает участие в поддержании стабильности клеточных мембран, активирует факторы свертываемости крови и обеспечивает процессы минерализации. В присутствии достаточного количества витамина D абсорбция кальция в кишечнике от 30% у взрослых до 60-80% у детей в периоды активного роста. Благодаря действию 1.25(OH)2-D концентрация кальция подерживается на уровне, необходимом для минерализации органического матрикса костной ткани. При дефиците витамина D всасываемость кальция снижается, и нарушается обновление костной ткани, а низкий уровень ионов кальция стимулирует выработку ПТГ(паратгормона), который увеличивает реабсорбцию кальция в почках и повышает активность 1-альфа-гидроксилазы, что стимулирует синтез 1.25(OH)2-D. Однако повышение ПТГ увеличивает потери фосфора с мочой, а уменьшение содержания фосфора и кальция приводят к деминерализации костей. В настоящее время витамин D и его метаболиты рассматривают как основное звено гормональной регуляции обмена кальция и фосфора в организме. Доказано, что кальцитриол и другие метаболиты изменяют функциональную активность фосфолипидного бислоя клеточных мембран энтероцитов, что приводит к увеличению проницаемости их для ионов кальция. Помимо этого, кальцитриол, проникая в ядро энтероцитов, стимулирует синтез кальцийсвязывающего белка, который обеспечивает перенос ионов кальция из энтероцитов в кровь. Кроме этого витамин D стимулирует синтез остеокальцина - основного неколагенного белка костной ткани, без которого невозможно костеообразование и отложение кальция в клетках.
Рисунок №1. Метаболизм витамина D в организме человека.
Аутокринный вариант метаболизма витамина D:
Второй путь превращения витамина D - аутокринный(характерный для веществ (гормонов или факторов роста), оказывающих действие на собственные рецепторы мембраны клетки, из которых эти вещества секретируются). Он был открыт сравнительно недавно, когда стало известно, что различные клетки иммунной системы, как и эпителианые клетки, в состоянии производить 1-альфа-гидроксилазу и содержат рецепторы к витамину D (ВДР). В этих тканях 25(OH)-D конвертируется внутриклеточно в 1.25(OH)2-D, который связывается с ВДР. Далее кальцитриол взаимодействует с различными факторами транскрипции и белками-переносчиками. Таким образом, в своем аутокринном пути 1.25(OH)2-D может включать или выключать гены в большинстве тканей организма путем связывания с ВДР. Каждая ткань контролирует активность процессов самостоятельно, но зависит от адекватного уровня циркулирующего 25(OH)-D. В аутокринных реакциях участвует также фермент витамин D-24-гидроксилаза, разрушающий избыток 1.25(OH)2-D, что предотвращает возможную гиперкальцемию. С помощью витамина D усиливается фагоцитоз и поглощение бактерий макрофагами, подавляется ангиген-презентирующая способность макрофагов и дендритных клеток. В исследованиях на животных моделях неоднократно продемонстрировано, что терапия витамином D эффективна при различных аутоиммунных заболеваниях: энцефаломиелите, коллаген-индуцированном артрите, сахарном диабете 1 типа, воспалительных заболеваниях кишечника, аутоиммунном тиреодите и системной красной волчанке.
Влияние солнечной радиации на снижение риска онкологической смертности впервые было выявлено почти 70 лет назад. Такая взаимосвязь позднее была установлена и доказана для рака груди, прямой кишки, яичников, простаты, желудка, желчного пузыря, пищевода, почек, легких, поджелудочной железы, мочеточников, неходжкинской лимфомы и множественной миеломы. Однако результаты исследования, опубликованнного в апрельском выпуске «International Journal of Cancer” 2008 года позволяют предположить, что терапия эстрогенами может значительно изменить эффекты кальция и витамина D на риск колоректального рака (рака прямой кишки) в худшую сторону.
Новые доказательства позволяют говорить также о влиянии витамиа D на сердечно-сосудистую систему. ВДР представлены в гладкомышечной ткани, эндотелии и кардиомиоцитах. Опыты на грызунах подтверждают, что отсутствие ВДР является причиной нарушения регуляции системы ренинангиотензин, что приводит к развитию гипертензии и гипертрофии левого желудочка. Как показали результаты исследования Third National Health and Nutrition Examinaion, дефицит витамина D также связан с повышением риска артериальной гипертонии и ожирения.
Согласно недавно выдвинутой гипотезе, даже эпидемии гриппа и, возможно, других острых респираторных заболеваний обусловлены сезонным дефицитом витамина D. “В нашем исследовании, включившем 800 молодых финских мужчин, мы обнаружили, что пациенты с низким уровнем витамина D, имеют большую вероятность респираторной инфекции, чем пациенты из группы контроля»,-сказал доктор Илкка Лаакси.
Недавно было высказано предположение, что витамин D предотвращает реактивацию скрытой туберкулезной инфекции: «Витамин D применялся для лечения туберкулеза в предантибиотическую эру»,-пишут доктор Эдриан Р. Мартине с соавторами (Queen Mary’s School of Medicine and Dentistry, London). Однако ученые считают, что для подтверждения этой гипотезы необходимы клинические исследования.
Результаты лабораторных исследований получили подтверждение на практике. Например, распространенность перечисленных заболеваний зависит от степени инсоляции в регионе, их риск развития имеет обратную взаимосвязь с уровнем витамина D, а впервые выявленные пациенты с этими заболеваниями имеют низкий уровень 25(OH)-D по сравнению со сверстниками.
Доказательства, что дополнительно к классическому эндокринному пути витамин D имеет широкий спектр биологической активности, привели к пониманию его важности в целом. Также было опубликовано, что прием холекальциферола значительно снижает общую смертность.
Критерии недостаточности витамина D:
Тяжелый дефицит витамина D по мнению ряда исследователей развивается в том случае, если уровень 25(OH)-D не привышает 5 нг/мл. Однако существуют работы, продемонстрировавшие, что при более высокой концентрации 25(OH)-D (до 8 нг/мл) 86% детей имеют рахит, а 94% - гипокальцемию.
Дефицит (или недостаточность) витамина D многие авторы рекомендуют диагностировать, когда концентрация 25(OH)-D не превышает 15 нг/мл, однако рентгенологически подтвержденный рахит выявляется уже при уровне 25(OH)-D 16-18 нг/мл, а концетрация щелочной фосфатазы (ЩФ) повышается, если уровень 25(OH)-D ниже 20 нг/мл.
У взрослых точка отсчета поднята немного выше, некоторые эксперты считают, что нижняя граница нормы равна 30 нг/мл, другие предлагают перенести эту отметку на 40 нг/мл. Это обусловлено тем, что снижение абсорбции кальция и изменени минеральной плотности костной ткани (МПКТ) выявляются у взрослых при уровне 25(OH)-D ниже 32 нг/мл, для оптимизации абсорбции кальция требуется 34 нг/мл, а снижение риска смертности от онкологических заболеваний ассоциировано с уровнем 25(OH)-D, превышающим 40-50 нг/мл. В настоящий момент необходимы новые исследования по выявлению ассоциаций уровня ЩФ, абсорбции кальция и МПКТ с уровнем 25(OH)-D у детей, новорожденных и подростков для уточнения норм нижних границ в данных возрастных группах.
В качестве верхней границы нормы принят уровень 25(OH)-D, поревышающий 100 нг/мл, так как при достижении этого уровня в результате солнечного облучения или приема препаратов каких-то симномов интоксикации витамином D не наблюдалось. Более того, доказано, что гиперкальцемия ассоциирована с уровнем кальцитриола, превышающим 150 нг/мл.
Причины дефицита витамина D:
Прямые:
1. Получение ультрафиолета в малых дозах (редкое пребывание на солнце, повышенная загрязненность атмосферы, высокие широты, зимне-весенний период, употребление солнцезащитного крема)
2. Темный цвет кожи
3. Употребление продуктов с содержанием эргокальциферола (D2) в малом количестве
4. Генетический дефект метаболизма витамина D.
5. Пожилой возраст (из-за снижения у пожилых людей способности преобразовывать провитамины в витамин D вдвое.
Косвенные:
1. Муковисцидоз (наследственное заболевание, поражающее слизистые органы)
2. Воспалительная болезнь кишечника
3. Прием минеральных слабительных
4. Недостаток витамина E
5. Кортикостероидные гормоны, антациды
6. Редко: неонатальный гепатит, цитомегалия, артрезия желчных протоков
7. Расстройства печени
Признаки гиповитаминоза:
Потеря аппетита, снижение веса,ощущение жжения во рту и в горле, бессонница, ухудшение зрения, в более тяжелых формах дефицита витамина D - рахит, остеомаляция (размягчение костной ткани), остеопороз.
Показания к применению витамина D:
Рахит, переломы костей, остеопороз, гипокальцемия, гипофосфатемия, остеомиелит (воспаление костного мозга), остеомаляция, замедленное образование костной мозоли, хронические энтериты, гастриты, энтероколиты, хронический панкреатит с секреторной недостаточностью, туберкулез, прием во время беременности и кормления для предупреждения рахита у детей.
Также витамин D полезен при артрите, при различных кожных заболеваниях (псориазе, поллинозе, геморрагическом диатезе), в пери- и постменопаузе, для повышения иммунных свойств организма.
Противопоказания к применению витамина D:
Активные формы туберкулеза, органические поражения сердца, гиперкальцемия, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, острые и хронические заболевания печени и почек.
Основные болезни костной ткани, связанные с дефицитом витамина D и гипокальцемией:
Рахит:
Рахит-заболевание, обусловленное дефицитом витамина D. Слово «рахит» в переводе с греческого означает «хребет, позвоночный столб». Рахит- заболевание, обусловленное дефицитом витамина D. Это заболевание было известно с древности, хотя впервые было описано лишь в 1650 году в Англии, жир печени трески начал использоваться в Северной Европе с конца 16 века. Только в 1922 году медицинское сообщество пришло к предварительным выборам о профилактике и лечении рахита. Часто рахит возникает у детей в возрасте до 3 лет, хотя бывают случаи заболевания рахитом и у детей старшего возраста, и у взрослых. На начальной стадии заболевания у детей до года отмечается снижение аппетита, повышенная потливость, беспокойство, ухудшение сна, облысение затылка. Через несколько недель после начальной стадии, если вовремя не начать лечение, наступает период разгара заболевания. Нна этой стадии начинаются костные деформации: изменение формы черепа, деформация грудной клетки, X- или О- образные искривления ног, сужение таза, появление костных наростов. Также замедляется рост зубов, ухудшается работа сердца, желудочно-кишечного тракта, происходят вегето-сосудистые изменения. У детей, перенесших рахит, последствия этой болезни могут остаться на всю жизнь в виде искривленных ног, неправильной формы черепа и узкой формы таза, что особенно вредно для девочек-будущих мам, так как это может плохо повлиять на роды. Поэтому нужно проводить профилактику рахита с первых дней жизни. Она включает в себя кормление грудным молоком, введение в рацион желтка, сливочного масла, печени, мяса, коррекцию нарушений кишечной микрофлоры, прием поливитаминных препаратов, массаж и гимнастику.
Рисунок №2. Рентенограмма. Искривление ног при рахите.
Остеопороз:
Я считаю, плохая экологическая обстановка в большинстве крупных городов, а в частности загрязненная атмосфера, ведет к тому, что УФ-лучи не проходят через нижние ее слои, следовательно в коже образуется очень мало витамина D. К тому же, высокие нагрузки школьников, а вследствие чего сидячий образ жизни, препятствуют провождению подростков на открытом воздухе времени, достаточного для выработки оптимального для организма количества 25(OH)-D. Из-за неосвещенности в данном вопросе, неуделении ему должного внимания и несоблюдении простых правил профилактики у подростков могут возникнуть заболевания, не свойственные для их возраста. Я думаю, что памятка, разработанная мной как продукт проекта, сможет помочь школьникам в сохранении их костного здоровья.
Проектная работа
На тему: «Уровня витамина D в период минимальной инсоляции у подростков 13-15 лет, постоянно проживающих в г Москве»
Гипотеза: В период минимальной инсоляции (зимнее время года) у большинства подростков будет наблюдаться сниженный уровень витамина D или его дефицит из-за редкого контактирования кожных покровов с УФ-лучами.
Цель проекта:
Задачи:
Объект исследования: витамин Д
Предмет исследования: учащиеся гимназии
Методы исследования лабораторные исследования крови, социологический опрос.
Социологический опрос:
If yes, how many multivitamin tablets do you take daily?
If so, how many IU per day?___
Результаты исследования:
Выводы:
Что делать чтобы не допустить дефицита витамина D в организме:
Плавает ли канцелярская скрепка?
Сказка "12 месяцев". История и современность
Три коробки с орехами
Злая мать и добрая тётя
Лиса и волк