CC BY
118
УДК 636.1.083.38:591.1 АКТИВНОСТЬ ТРАНСАМИНАЗ И ЛАКТАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ КАК
ПОКАЗАТЕЛИ МЕТАБОЛИЗМА У ЛОШАДЕЙ СПОРТИВНОГО
НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ А.В. Андриичук', аспирант; Г.М. Ткаченко2, кандидат биол. наук; И.В. Ткачова1, кандидат с.-х. наук; Н.Н. Кургалюк2, доктор биол. наук 1 Институт животноводства,
Национальная Академия Аграрных Наук Украины, г. Харьков, Украина 2Department of Zoology and Animal Physiology, Institute of Biology and Environmental Protection, Pomeranian University, Stupsk, Poland
UDC 636.1.083.38:591.1
ACTIVITIES OF TRANSAMINASES AND
LACTATE DEHYDROGENASE AS
INDEXES OF METABOLISM IN SPORT
HORSES
Andriichuk A.1
Tkachenko H.2, Cand. Biol. Sci.
A
Tkachova I.', Cand. Agr. Sci.
Kurhaluk N.2, Cand. Biol. Sci.
'Institute of Animal Breeding, National
Academy of Agrarian Sciences of Ukraine,
Kharkov, Ukraine
2Department of Zoology and Animal Physiology, Institute of Biology and Environmental Protection, Pomeranian University, Slupsk, Poland
Изучены активности аминотрансфераз и лактатдегидрогеназы, а также концентрации лактата и пирувата в крови лошадей украинской верховой и голштинской пород, которые используются в конном спорте. Установлены существенные различия исследуемых биохимических
показателей между породами лошадей. Аминотрансферазы в метаболизме спортивных лошадей, очевидно, играют важную роль в перераспределении субстратов для оптимального энергообеспечения организма.
Ключевые слова: аминотрансферазы, лактатдегидрогеназа, лактат, пируват, спортивные лошади, метаболизм
The aim of this study was to compare the biochemical parameters in equine athletes, Ukrainian Warmblood and Holstein breeds of horses used in equestrian sport. In horses of both breeds, significant changes in aminotransferases and lactate dehydrogenase activities, lactate and pyruvate levels were found. Aminotransferases play obviously an important role in the redistribution of energetic substrates in the metabolism sport horses.
Key words: aminotransferases, lactate dehydrogenase, lactate, pyruvate, sport horses, metabolism
of
Довольно существенными диагностическими показателями физического состояния организма является содержание метаболитов и активность ключевых ферментов, которые четко отражают "скрытые" первичные тенденции и направление биохимических изменении в организме. К таким ферментам относятся лактатдегидрогеназа (ЛДГ) и аминотрансферазы: аланинаминотрансфераза (АЛТ) и аспартатаминотрансферазы (АСТ), которые участвуют в переносе аминогрупп с аминокислот на кетокислоты [1, 2]. Изменения активности этих ферментов в динамике физических нагрузок отражают специфические преобразования в структуре метаболизма лошадей призового и спортивного направления работоспособности [3].
Известно, что одним из ведущих факторов, которые приводят к снижению спортивной работоспособности лошадей, является локальная мышечная усталость, обусловленная уменьшением внутримышечных резервов энергетических веществ и закислением внутримышечной среды в результате образования молочной кислоты [4]. Большие по объему и интенсивности физические нагрузки зачастую являются причиной перетренировки спортивных лошадей [4, 5]. Поэтому определение концентрации лактата в крови лошадей спортивного направления позволяет диагностировать срочный и отдаленный эффекты соревновательно-тренировочных нагрузок, отражающие интенсивность гликолиза в процессах энергообеспечения, а также скорость течения восстановительных процессов при утилизации лактата [4, 6, 7].
Целью работы было определение и сравнение активности аминотрансфераз (АЛТ, АСТ) и ЛДГ, а также количественных изменений лактата и пирувата в крови лошадей украинской верховой и голштинской пород, которые используются в классических видах конного спорта.
Объектом исследований было 15 спортивных лошадей украинской верховой породы (УВП) и 17 лошадей голштинской породы (кобылы, жеребцы, мерины) 6-12-летнего возраста. Все животные были клинически здоровы, без наличия признаков патологии. Лошади УВП содержались на базе ДЮСШ по конному спорту "Буревестник" (г. Львов, Украина) и принимали активное участие в конно-спортивных соревнованиях разных уровней. Лошади голштинской породы содержались в условиях конно-спортивного клуба "Wechta" (Rosnowko, Польша) и также принимали активное участие в соревнованиях по преодолению препятствий местного и международного уровней.
Кровь животных отбирали из наружной яремной вены в стерильные пробирки с антикоагулянтом (K-EDTA, MedLab) утром, в состоянии покоя. Для получения плазмы цельную кровь центрифугировали в течение 10 мин при 3000 об./мин. Активность аминотрансфераз определяли в реакции с 2,4-динитрофенилгидразином [8]. Активность ЛДГ определяли в реакции окисления L-лактата в пируват в щелочной среде в присутствии добавленного НАД+ [8]. Активность ферментов АЛТ, АСТ, ЛДГ выражали в ммоль пирувата ч-1 л-
л
'. Концентрацию лактата и пирувата определяли неферментативным методом в каждой пробе цельной крови [9]. Содержание лактата определяли в реакции с гидрохиноном, пирувата - с р-диметиламинобензальдегидом. Результаты выражали в ммоль/л. Все лабораторные исследования проводили на кафедре зоологии и физиологии животных Института биологии и охраны среды Поморской Академии (г. Слупск, Польша) в рамках международного сотрудничества.
Полученные результаты статистически проанализировали с помощью пакета программы STATISTICA 10.0 (StatSoft, Poland). При
статистической обработке данных, после процедуры анализа нормальности всех выборок с помощью критериев Шапиро-Уилки и Лиллифорса (р<0,05), рассчитывали среднее арифметическое значение и погрешность. Достоверность различий между группами животных до и после физической нагрузки определяли по критерию Вилкоксона (р<0,05) [10].
Систематические физические нагрузки разной интенсивности обусловливают биохимические изменения не только в мышцах, но и в крови и внутренних органах. Поскольку все реакции обмена веществ осуществляются ферментами, регуляция метаболизма в процессе тренировочных нагрузок сводится в итоге к регуляции активности ферментов. Одним из надежных показателей тренированности лошадей в классических видах конного спорта является активность ферментов. В результате исследований нами установлено, что у спортивных лошадей УВП и голштинской пород наблюдаются разнонаправленные изменения активности ферментов плазмы крови (рис. 1).
9
8
—i—
• 1
; ,4V* И .¡. г: v-w'
УВП Голштинская АЛТ УВП Голштинская лет УВП Голштинская ЛДГ
Рисунок 1 - Активность аланинаминотрансферазы (АЛТ), аспартатаминотрансферазы (АСТ) и лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в крови лошадей УВП и голштинской пород
Примечание - статистически существенные различия (р<0,05) между породами лошадей
В частности, активность АЛТ у лошадей голштинской породы в состоянии покоя была существенно выше — на 3% (р=0,038), зато активность АСТ ниже на 28% (р=0,000) по сравнению с лошадьми УВП. Исходя из полученных нами данных, можно сделать вывод о приоритетах в использовании субстратов для окисления и энергетического обеспечения мышечной деятельности при систематических тренировках. Очевидно, в организме лошадей голштинской породы направленность реакции трансаминирования приводит к образованию значительного количества аланина, который с кровью поглощается гепатоцитами печени и используется как субстрат глюконеогенеза для восстановления запасов глюкозы, а значит, и главного кумулирующего ее источника - гликогена. Принимая участие в глюкозо-аланиновом цикле, АЛТ выводит излишки аммиака из мышц и поставляет в печень пируват, который используется в процессах
аэробного ресинтеза АТФ при выполнении физической работы и в глюконеогенезе в период восстановления [1]. Высокая активность АСТ у лошадей УВП, по сравнению с голштинской породой, указывает на несколько иную направленность процессов трансаминирования и разрушения гликогенных аминокислот, в данном случае аспарагиновой кислоты, которая окисляясь до а-кетокислоты оксалоацетата, обеспечивает также синтез субстратов для глюконеогенеза.
Важным информативным показателем энергообеспечения мышечной деятельности является активность ЛДГ, которая катализирует обратное окисление L-лактата в пируват, используя НАД+ в качестве акцептора водорода и обеспечивая этим дальнейшую утилизацию продуктов распада глюкозы [1]. Соответственно, рост уровня энергообеспечения мышц сопровождается значительными изменениями активности ЛДГ. При этом накопление лактата, которое происходит в режиме анаэробного энергообеспечения, прямо стимулирует рост активности ЛДГ. Активность ЛДГ характеризует объемы образования лактата, интенсивность анаэробных нагрузок и общую способность организма к утилизации молочной кислоты [1].
В результате проведенных нами исследований установлено, что активность ЛДГ у лошадей УВП была существенно выше — на 182% (р=0,000) по сравнению с лошадьми голштинской породы (рис. 1). Значительно более высокую активность ЛДГ в крови лошадей УВП вызывает и увеличенное содержание продуктов реакции, в частности, лактата (на 50%, р=0,000) и пирувата (на 123%, р=0,000) по сравнению с лошадьми голштинской породы (рис. 2).
Рисунок 2 - Содержание молочной и пировиноградной кислот в крови лошадей украинской верховой и голштинской пород
Примечание - см. рис. 1.
Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что у лошадей украинской верховой и голштинской пород систематические физические нагрузки обусловливают разнонаправленные специфические механизмы использования и утилизации энергетических субстратов. Высокие показатели активности ЛДГ, молочной и пировиноградной кислот у лошадей УВП обусловлены, очевидно,
интенсивностью и продолжительностью тренировочных нагрузок, а также и определенной их спецификой, в основном отражающей доминирование анаэробных механизмов энергообеспечения мышечной деятельности. Зато у лошадей голштинской породы высокая активность АЛТ рядом с более низкими концентрациями лактата и пирувата в крови и активностью ЛДГ указывает на значительную роль реакций переаминирования в организме, которые способствуют утилизации пирувата и аммиака, что обусловливает высокую интенсивностью цикла мочевины и глюконеогенеза [1]. Систематические физические нагрузки у лошадей голштинской породы обеспечиваются преимущественно аэробными механизмами энергообеспечения мышечной деятельности и свидетельствуют о наличии значительных резервов к повышению тренировочных нагрузок. Аминотрансферазы, очевидно, играют важную роль в перераспределении энергетических субстратов в метаболизме спортивных лошадей. Повышение активности трансаминаз связано с необходимостью обновления энергетических запасов в период восстановления после напряженных физических тренировок.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Герасимов, И.Г. Неферментативное определения лактата и пирувата в одной пробе крови / И.Г. Герасимов, А.Н. Плаксина // Лаб. диагностика. - 2000. - №2. - С.46-47.
2. Губский, Ю.И. Биологическая химия: Учебник / Ю.И. Губский // - Киев-Тернополь, 2000.
3. Камышников, В.С. Справочник по клинико-биохимическим исследованиям и лабораторной диагностике / В.С. Камышников // Справочник. - М., 2004.
4. Левченко, В.И. Ветеринарная клиническая биохимия: Учебник / В.И. Левченко, В.В. Влизло, И.П. Кондрахин // под ред. В.И. Левченко. - Белая Церковь, 2002.
5. Нероденко В. Биологические основы тренировки в конном спорте: Учебно-методическое пособие / В. Нереденко //- Ч., 2009.
6. Davies, R. Blood lactate as a measure of work intensity in Standardbred horses in training / R. Davies, D.W. Pethick // Australian Veterinary Journal. - 1983. - N 60. - P. 280-281.
7. Lindholm A., Saltin E. The physiological and biological response of standardbred horses to exercise of varying speed and duration / A. Lindholm, E. Saltin // Acta Veterinaria Scandinavica. - 1974. - N 15. - P. 310-324.
8. McGowan, C.M. Effects of prolonged training, overtraining and detraining on skeletal muscle metabolites and enzymes / C.M. McGowan, L.C. Golland, D.L. Evans, D.R. Hodgson, R.J. Rose // Equine Vet. J. - 2002. - Vol. 34.- Р. 257-263.
9. Padalino, B. Training versus overtraining: evaluation of two protocols / B. Padalino, G. Rubino, P. Centoducati, F. Petazzi // Journal of Equine Veterinary Science. - 2007. - Vol. 27(1). - P. 28-31.
10.Zar, J.H. Biostatistical Analysis. 4th ed. New Jersey: Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, 1999.
