Интенсивные физические нагрузки приводят к развитию утомления, приводящего к снижению эффективности тренировочного процесса [6, 7]. Механизм возникновения и развития утомления на сегодняшний день до конца не изучен, что лимитирует разработку новых методов своевременного распознавания этого состояния [4, 5]. В проведенных ранее исследованиях на экспериментальных животных, подвергнутых принудительному плаванию с грузом, показано, что в развитии утомления ключевая роль принадлежит нарушению пуринового обмена, а также сопряженным с ним активацией процессов перекисного окисления липидов и снижением эффективности функционирования антиоксидантной системы [1, 3]. Предположено, что аналогичные биохимические сдвиги возникают и в организме интенсивно тренирующихся спортсменов.
Целью исследования явилась оценка состояния пуринового обмена, перекисного окисления липидов и антиоксидантной системы у спортсменов циклических видов спорта, испытывающих интенсивные физические нагрузки, с целью выявления биохимических маркеров утомления.
Материалы и методы исследования
В выборку вошли 32 спортсмена мужского пола, занимающихся легкой атлетикой и лыжным спортом, в возрасте от 17 до 20 лет. Обследуемые спортсмены имели первый спортивный разряд, разряд кандидата в мастера спорта или мастера спорта. Они были обследованы в подготовительном периоде тренировочного процесса.
Спортсмены, которые по данным анкетирования, спортивного анамнеза и функциональных методов исследования не имели признаков утомления, составили первую группу испытуемых (ИН, n = 32), а имеющие их – вторую (ИН + У, n = 10). Контрольную группу составили лица, не занимающиеся спортом, того же возраста и пола (К, n = 30). При проведении исследования соблюдались требования Хельсинкской декларации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека».
Забор крови у спортсменов проводили натощак через 5–10 минут после завершения тренировки. В сыворотке крови определяли концентрацию лактата и урата унифицированными методами лабораторной диагностики. В эритроцитах исследовали активность глутатионпероксидазы (ГПО), глутатионредуктазы (ГлР), супероксиддисмутазы (СОД) и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ), содержание малонового диальдегида (МДА) и глутатиона методами, описанными в работе [2]. Для биохимического исследования крови использовали реактивы фирм «Ольвекс» (Россия), «Hospitex» (Швейцария, Италия), «Randox» (Великобритания).
Результаты исследования обработаны статистически с использованием критерия Стьюдента и непараметрических методов математического анализа.
Результаты исследования и их обсуждение
Физические нагрузки у спортсменов группы ИН сопровождаются усилением анаэробного гликолиза, о чем свидетельствует увеличение в их крови содержания лактата на 96,3 % по сравнению с контрольной группой (Р < 0,0001). Вместе с тем развившийся у них лактоацидоз не сопровождается катаболизмом пуриновых мононуклеотидов до урата. Содержание мочевой кислоты в крови спортсменов группы ИН лишь на 3,2 % выше, чем в контрольной группе. Это не приводит к активации ксантиноксидазной реакции и сопряженного с ней усиления процессов перекисного окисления липидов и истощению ферментов антиоксидантной системы (таблица).
Показатели, характеризующие окислительные процессы и пуриновый обмен в крови лиц, не занимающихся спортом (К), спортсменов, испытывающих интенсивные физические нагрузки без признаков утомления (ИН) и с признаками утомления (ИН + У), М ± m
|
Показатели |
К, n = 30 |
ИН, n = 32 |
ИН + У, n = 10 |
|
В плазме крови |
|||
|
Лактат, ммоль/л |
2,19 ± 0,15 |
4,30 ± 0,28к |
6,07 ± 0,73к,ин |
|
Урат, мкмоль/л |
345 ± 12 |
356 ± 9 |
409 ± 20к,ин |
|
В эритроцитах |
|||
|
Малоновый диальдегид, мкмоль/л |
274 ± 16 |
244 ± 7 |
381 ± 46к,ин |
|
Супероксиддисмутаза, ед. СОД/мл |
328 ± 18 |
312 ± 15 |
243 ± 20к,ин |
|
Глутатионпероксидаза, МЕ/мл |
29,1 ± 1,0 |
32,1 ± 1,6 |
24,2 ± 1,6к,ин |
|
Глутатион, ммоль/л |
1,043 ± 0,08 |
1,027 ± 0,04 |
0,832 ± 0,03к,ин |
|
Глутатионредуктаза, МЕ/мл |
4,26 ± 0,16 |
4,38 ± 0,16 |
3,55 ± 0,19к,ин |
|
Глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназа, МЕ/л |
99,2 ± 7,7 |
121 ± 8 |
64,8 ± 7,7к,ин |
Примечание. к – различие статистически значимо по сравнению с контролем; ин – со спортсменами группы ИН.
У спортсменов группы ИН + У отмечается гиперлакцидемия: концентрация лактата на 177,2 % выше по сравнению с контрольной группой (Р < 0,0001) и на 41,2 % (Р = 0,032) по сравнению со спортсменами группы ИН. Развившийся у спортсменов группы ИН + У лактоацидоз способствует активации ксантиноксидазной реакции, с последующим катаболизмом пуриновых мононуклеотидов, о чем свидетельствует повышение уровня мочевой кислоты в их крови на 18,6 % по сравнению с лицами контрольной группы (Р = 0,028) и на 14,9 % по отношению к аналогичному показателю у спортсменов группы ИН (Р = 0,013).
Катаболизм пуринов у спортсменов группы ИН + У сопряжен с генерированием в ксантиноксидазной реакции активных кислородных метаболитов, оказывающих повреждающее действие на мембранные структуры эритроцитов. Об этом свидетельствует увеличение в эритроцитах последних содержания МДА на 39,1 % (Р = 0,039) и 56,1 % (0,003) по отношению к значению аналогичного показателя в группах К и ИН соответственно. Липопероксидации мембранных структур эритроцитов способствует торможение активности СОД у спортсменов группы ИН + У. Она на 25,9 % и 22,0 % ниже по отношению к аналогичному показателю в группах К (Р = 0,029) и ИН (Р = 0,040) соответственно.
Генерируемые в ксантиноксидазной реакции активные кислородные метаболиты недостаточно эффективно обезвреживаются вследствие снижения активности ГПО. В эритроцитах спортсменов группы ИН + У она на 16,8 % (Р = 0,024) и 24,6 % (Р = 0,004) ниже по сравнению с аналогичным показателем в группах К и ИН соответственно. Торможение активности ГПО связано с развившимся дефицитом глутатиона. Содержание этого трипептида в эритроцитах спортсменов группы ИН + У снижено по сравнению с контролем и спортсменами группы ИН на 20,2 % (Р = 0,015) и 19,0 % (Р = 0,005) соответственно.
Развитие дефицита глутатиона можно связать как с усиленным вовлечением его в реакции инактивации перекисных соединений, так и с недостаточно эффективным восстановлением образующегося при этом глутатиондисульфида в реакции, катализируемой ГлР. Активность последней в эритроцитах спортсменов группы ИН + У снижена на 16,7 % (Р = 0,032) по сравнению с контролем и на 18,9 % (Р = 0,008) относительно аналогичного показателя у спортсменов группы ИН. Торможение ГлР возможно вследствие недостаточной обеспеченности данного энзима НАДФН2, генерируемого в реакциях пентозного цикла. О торможении последнего свидетельствует снижение активности Г-6-ФДГ [на 34,7 % по сравнению с контролем (Р = 0,032) и 46,4 % по отношению к спортсменам группы ИН (Р = 0,001)].
Заключение
Таким образом, метаболические изменения в крови спортсменов, испытывающих интенсивные физические нагрузки и имеющих признаки утомления, схожи с таковыми у экспериментальных животных, подвергнутых принудительному плаванию с грузом. Они характеризуются интенсификацией анаэробного гликолиза с развитием лактоацидоза, инициирующих усиленный катаболизм пуринов до урата. Последнее сопровождается активацией процессов свободнорадикального окисления в эритроцитах вследствие активации ксантиноксидазной реакции с последующей деструкцией их мембран образующимися активными кислородными метаболитами, угнетением компонентов антиоксидантной системы и ферментов пентозного цикла. Эти явления лежат в основе функциональных нарушений, развивающихся при утомлении.
Рецензенты:
Кудря О.Н., д.б.н., доцент кафедры медико-биологических основ физической культуры, ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный университет физической культуры и спорта», г. Омск;
Синдирева А.В., д.б.н., доцент, профессор кафедры экологии, природопользования и биологии, ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина», г. Омск.