CC BY
354
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ
Для корреспонденции
Еликов Антон Вячеславович - кандидат медицинских наук, доцент кафедры химии ФГБОУ ВО «Кировский государственный медицинский университет» Минздрава России Адрес: 610998, г. Киров, ул. К. Маркса, д. 112 Телефон: (8332) 67-83-58 E-mail: [email protected]
Еликов А.В.1, Галстян А.Г.2
Антиоксидантный статус у спортсменов
V | V
при выполнении дозированной физической нагрузки и в восстановительном периоде
Antioxidant status of sportsmen performing measured physical loading during recreational periods
Yelikov A.V.i, Galstyan A.G.2
1 ФГБОУ ВО «Кировский государственный медицинский университет» Минздрава России
2 ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности», Москва
1 Kirov State Medical University
2 All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Nonalcoholic and Wine Industry, Moscow
Целью работы было изучить состояние антиоксидантного статуса у спортсменов различной специализации и степени тренированности при выполнении дозированной физической нагрузки и в восстановительном периоде. Обследован 71 спортсмен мужского пола в возрасте 18-25лет. Контрольную группу составили 15 практически здоровых нетренированных студентов-добровольцев аналогичного возраста. Физическая нагрузка дозировалась в виде велоэргометрии объемом 13 500-27 000 кгсхм. Кровь брали путем венепункции в состоянии покоя через 5 и 30 мин после работы на биостенде. Биохимические исследования, проведенные в плазме крови и эритроцитах, включали определение содержания аскорбиновой кислоты, а-токоферола, церулоплазмина, антирадикальной активности, интенсивности хемилюминесценции с расчетом общей антиок-сидантной активности, энзиматической активности супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы. Проведен углубленный анализ липопротеиновых фракций с расчетом диагностического коэффициента. Установлена зависимость антиоксидантного статуса от степени тренированности и специализации спортсмена. Так, в состоянии покоя у спортсменов массовых разрядов относительно группы сравнения выявлено более высокое содержание в плазме крови аскорбиновой кислоты (на 23,2% - ациклические виды спорта и на 11,9% - циклические виды спорта). У высококвалифицированных спортсменов циклических видов спорта содержание этого витамина было ниже на 19,6%. Также у спортсменов высоких разрядов установлены более низкие величины активности ферментов-антиоксидантов в эритроцитах. После
Для цитирования: Еликов А.В., Галстян А.Г. Антиоксидантный статус у спортсменов при выполнении дозированной физической нагрузки и в восстановительном периоде // Вопр. питания. 2017. Т. 86. № 2. С. 23-31. Статья поступила в редакцию 17.08.2016. Принята в печать 27.02.2017.
For citation: Yelikov A.V., Galstyan AG. Antioxidant status of sportsmen performing measured physical loading during recreational periods. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2017; 86 (2): 23-31. (in Russian) Received 17.08.2016. Accepted for publication 27.02.2017.
дозированной физической нагрузки и в восстановительный период в разной степени отмечалось снижение содержания в плазме крови аскорбиновой кислоты во всех обследуемых группах и а-токоферола у нетренированных лиц на фоне разнонаправленных сдвигов активности ферментативных антиоксидантов и показателей липопротеинового спектра, характер которых обусловливает эффективность работы системы антиоксидантной защиты. Обоснованы рекомендации применения в спортивном питании витаминов и минеральных веществ антиоксидантного действия.
Ключевые слова: антиоксиданты, антиоксидантная защита, свободноради-кальное окисление, липопротеины, физическая нагрузка
The purpose of the current scientific work was to study the condition of antioxidant status in sportsmen of different specializations and degree of training during measured physical training and recreational periods. 71 male sportsmen (18-25 years old) were studied. The control group included 15 practically healthy student volunteers of the same age who did not train. Physical loading was a cardiac stress test. Blood was taken by means of venipuncture in the condition of rest 5 and 30 minutes after work on a biological display stand in the volume of 13 500-27 000 kgfy.m. Biochemical investigations were performed in blood plasma and erythrocytes. They included measuring of ascorbic acid, a-tocopherol, caeruloplasmin, antiradical activity, intensity of chemiluminescence in consider of general antioxidant activity, enzymatic activity of superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase, and glutathione reductase. Comprehensive analysis of lipoprotein fractions was performed taking into consideration diagnostic rates. Dependence of the antioxidant status of sportsmen on the degree of training and specializations was determined. Thus, at rest higher content of blood plasma ascorbic acid in well-trained sportsmen (more than 23.2% in acyclic kinds of sports and 11.9% in cyclic kinds of sports) was revealed. In highly qualified sportsmen the content of this vitamin was lower by 19.6%. Also the well-trained sportsmen have lower values of erythrocyte antioxidant enzyme activities. a-tocopherol blood plasma level and glutathione peroxidase activity as well as antioxidant enzyme activity in general corresponded with blood plasma content of ascorbic acid. Blood plasma decrease of ascorbic acid in all studied groups and a-tocopherol in non-trained group was noted after dosage physical loading and recreational periods. At the background of changes of various sorts of activity of enzyme antioxidants and indicators of deep analysis of lipoprotein spectrum protection was stressed. Recommendations on sport nutrition enrichment with vitamins and mineral substances of antioxidant action were developed.
Keywords: antioxidants, antioxidant protection, free radical oxidation, lipoproteins, physical activities
^Усимальной мобилизацией всех компенсаторно-при- темы АОЗ, что позволяет сдерживать реакции сво-способительных возможностей организма. Высокая боднорадикального окисления и обеспечивать необхо-двигательная активность сопровождается интенсифи- димую компенсацию приспособительных механизмов. кацией всех видов обмена веществ, что требует не толь- В то же время неконтролируемая интенсификация про-ко дополнительного поступления основных нутриентов, цессов ЛПО и снижение ресурсов АОЗ могут привести но и применения специализированных пищевых продук- не только к значительному увеличению «цены адапта-тов или биологически активных добавок, содержащих ции», но и к поломке всей системы приспособитель-повышенное количество витаминов и микроэлементов ных возможностей организма, срыву адаптационных [1-4]. В ряде исследований показано, что поддержание механизмов и, как следствие, к возникновению пре-высокого уровня адаптации к максимальным и суб- морбидного состояния у спортсмена. Исходя из вышемаксимальным физическим нагрузкам, сопровождаю- сказанного достаточная и своевременная диагностика щим тренировочную и соревновательную деятельность, и коррекция оксидантного баланса у спортсмена являет-приводит к значительной активации процессов липо- ся необходимой составляющей комплексных мероприя-пероксидации (ЛПО) на фоне тенденции к снижению тий по обеспечению его реабилитации и здоровья.
С
порт высоких достижений неизбежно связан с мак- необходимого уровня адаптации имеет состояние сис-
показателей системы антиоксидантной защиты (АОЗ) Цель настоящей работы - изучение состояния антиорганизма [5-8], а чем выше образование свободнора- оксидантного статуса у спортсменов различной специ-дикальных продуктов, тем больше потребность в вита- ализации и степени тренированности при выполнении минах и микроэлементах антиоксидантного действия [9]. дозированной физической нагрузки и в восстановитель-При этом первостепенное значение для поддержания ном периоде.
Материал и методы
Проведено комплексное обследование 71 спортсмена мужского пола в возрасте от 18 до 25 лет. Контрольную группу составили 15 практически здоровых нетренированных студентов-добровольцев аналогичного возраста, занимающихся физической культурой только в объеме вузовской программы, включающей два 2-часовых занятия в течение недели. Обследованные были распределены по группам: 1-я - нетренированные; 2-я - ациклические виды спорта, массовые разряды; 3-я - ациклические виды спорта, высокие разряды; 4-я - циклические виды спорта, массовые разряды; 5-я - циклические виды спорта, высокие разряды. Ко 2-й и 4-й группам были отнесены лица, имеющие квалификацию юношеских и II взрослого разрядов, к 3-й и 5-й - I взрослого разряда, кандидата в мастера и мастера спорта, мастера спорта международного класса. Все исследования проводили в подготовительный период спортивной деятельности, в осенне-зимний сезон. Обследуемые находились на обычном рационе питания. За 1 нед до эксперимента исключали прием поливитаминных комплексов, биологически активных добавок и пищевых продуктов с высоким содержанием витаминов С и Е, превышающим среднюю рекомендованную суточную дозу для данного возраста и пола.
Физическая нагрузка дозировалась в виде велоэр-гометрии в течение 30 мин мощностью 75-150 Вт при частоте педалирования 60 об/мин, что составило у разных групп 13 500-27 000 кгсхм. Кровь из локтевой вены брали до работы на биостенде и спустя 5 и 30 мин после нее. Кровь центрифугировали при 3000 об/мин в течение 15 мин на центрифуге ОПн-3 (АО ТНК «ДАСТАН», Кыргызстан).
Биохимические показатели измеряли в плазме крови и эритроцитах, трижды отмытых 0,85% раствором Ыа0!. В плазме крови исследовано содержание витаминов-антиоксидантов - аскорбиновой кислоты (АК) и а-то-коферола (а-ТФ). Уровень АК определяли колориметрическим методом с динитрофенилгидразином, а-ТФ -с альфа-2-,альфа-2-дипиридилом [10]; содержание це-рулоплазмина (ЦП) - антиоксиданта плазмы крови -определяли модифицированным методом с парафе-нилендиамином [10]. Для определения общей антиок-сидантной активности (ОАА) измеряли интенсивность хемилюминесценции (ХЛ), инициированной пероксидом водорода, в присутствии избытка ионов двухвалентного железа за 30 с (Б30) и 60 с (Б60), а также максимальную вспышку ХЛ (1т) за исследуемое время на хеми-люминометре «ЕтПКе 1105» (В100НЕММА0К, РФ) [11]. ОАА оценивали по отношению уровней максимальной вспышки к светосумме за 30 с (1т/в). Метод определения антирадикальной активности (АРА) основан на обесцвечивании раствора 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила продуктами свободнорадикального окисления [12]. Показатели ХЛ и АРА в эритроцитах измеряли в гептано-вой фазе после экстракции смесью гептан-изопропанол (1:1 по объему).
Содержание холестерина (ХС) липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) исследовали в их фракциях по реакции с хлорным железом по методу Злат-киса-Зака после осаждения апо-В-содержащих липопротеинов гепарином в присутствии солей марганца и разделения центрифугированием [10]. Надосадочную жидкость, содержащую ЛПВП, использовали для определения содержания ХС и интенсивности ХЛ. Осадок, содержащий липопротеины низкой плотности (ЛПНП) и липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП), растворяли в 2М растворе сульфата аммония и также использовали для последующего определения содержания ХС и интенсивности ХЛ. На основании биохимических исследований липопротеиновых фракций рассчитывали диагностический коэффициент:
{К} = ХЛ (ЛПНП + ЛПОНП) х ХС (ЛПНП + ЛПОНП)/ (ХЛ (ЛПВП) х ХС (ЛПВП),
где ХЛ (ЛПНП + ЛПОНП) и ХЛ (ЛПВП) - общая све-тосумма интенсивности хемилюминесценции за 60 с фракций (ЛПНП + ЛПОНП) и ЛПВП соответственно, а ХС (ЛПНП + ЛПОНП) и ХС (ЛПВП) - уровень ХС соответствующих фракций.
В эритроцитах спектрофотометрически (спектрофотометр «SHIMADZU 1240», Япония) измеряли активность ферментов-антиоксидантов: супероксиддисмутазы (СОД) (К.Ф. 1.15.1.1) - по ингибированию реакции восстановления нитросинего тетразолия супероксидным анион-радикалом при Х=540 нм после предварительной обработки эритроцитов по методу Е.Е. Дубининой и соавт. [13]; каталазы (К.Ф. 1.11.1.6) - по скорости утилизации пероксида водорода при Х=260 нм; глутатионпероксидазы (ГП) (К.Ф. 1.11.1.9) - по изменению содержания восстановленного глутатиона в пробах до и после инкубации субстрата с дитиобис-нитробензойной кислотой при Х=412 нм; глутатионредуктазы (ГР) (К.Ф. 1.6.4.2.) -по каталитическому НАДФНН+-зависимому преобразованию окисленной формы глутатиона в восстановленную, интенсивность которого оценивали по скорости снижения экстинкции проб при Х=340 нм, на которой раствор НАДФН Н+ имеет максимум светопоглощения (тест Варбурга) [14].
Статистическую обработку результатов проводили с использованием программ Biostat и Statistica 6.0. Нормальность распределения определяли по методу Шапиро-Уилка. После проверки на нормальность достоверность различий оценивали с использованием f-критерия Стьюдента для нормального и нормализованного путем преобразования распределения. Учитывали результаты с уровнем статистической значимости не ниже 95% (p<0,05).
Результаты и обсуждение
Результаты исследования содержания АК в плазме крови у спортсменов различной степени тренирован-
ности и спортивной специализации в процессе выполнения дозированной физической нагрузки и в восстановительном периоде представлены в табл. 1.
В состоянии покоя содержание АК по сравнению с нетренированными лицами у спортсменов 2-й и 4-й групп было статистически значимо выше, у спортсменов 3-й группы достоверно не отличалось, а у спортсменов 5-й группы было значимо ниже (р<0,05). Такое распределение данного показателя между группами, учитывая исключение дополнительного поступления витаминов в виде комплексов, биологически активных добавок, пищевых продуктов с их высоким содержанием, и сезонных, связанных с пищевым рационом колебаний содержания витамина С в организме, можно объяснить повышенным расходом АК у высококвалифицированных спортсменов для адаптации к интенсивной регулярной мышечной деятельности. В то же время занятие физической культурой, по-видимому, оказывает оптимизирующее действие на обмен веществ, повышение эффективности АОЗ организма, чем и можно объяснить более высокое содержание АК у спортсменов массовых разрядов.
После велоэргометрии отмечалось снижение содержания АК во всех группах, однако достоверные сдвиги отмечены лишь у обследуемых 1-й (на 38,7%), 2-й (на 15,8%) и 4-й (на 22,0%) групп. При этом наименьшее содержание АК отмечено у нетренированных лиц. Такое распределение данного показателя по группам мы связываем с более эффективным функционированием ферментативного звена системы АОЗ у тренированного организма, что позволяет достичь определенной экономии неферментативных антиоксидантов, в частности АК.
После 30-минутного отдыха наблюдалось дальнейшее снижение содержания АК во всех группах. Расход АК в восстановительный период можно объяснить компенсацией увеличения интенсивности свободнорадикальных реакций, связанных с усилением кровоснабжения мышцы после выполнения работы. Обращает на себя внимание тот факт, что снижение содержания АК у спортсменов циклических видов спорта в первую очередь идет не-
посредственно после выполнения физической нагрузки и в меньшей степени в восстановительный период. Данное явление можно объяснить наличием у них адекватной гемодинамической реакции на физическую нагрузку, более эффективной работой газотранспортной системы и меньшим «кислородным долгом» во время выполнения физической нагрузки. Все это входит в комплекс механизмов адаптации к регулярной мышечной деятельности.
Различия в содержании а-ТФ и его динамике после выполнения дозированной физической нагрузки и в восстановительный период между обследованными различных групп (см. табл. 1) незначительно отличаются от результатов, полученных при исследовании содержания АК. Однако динамика этих сдвигов была менее выражена по сравнению с АК, что говорит о меньшем участии а-ТФ в адаптации организма к умеренной мышечной работе. Это можно объяснить тем, что АК проявляет антиоксидантные свойства в водной среде, а жирорастворимый а-ТФ в плазме крови находится в составе липопротеинов. В целом результаты исследования содержания АК и а-ТФ у разноадаптированных лиц подтверждают необходимость повышенного включения этих витаминов в рацион спортсменов.
Исследование содержания ферментативного анти-оксиданта плазмы крови - ЦП (см. табл. 1) в состоянии покоя показало, что по сравнению с группой контроля содержание ЦП у спортсменов 3-й и 5-й групп статистически значимо выше соответственно на 19,9 и 34,4%. Подобное изменение данного показателя у высококвалифицированных спортсменов также, по-видимому, входит в систему адаптационных механизмов у обследуемого контингента.
После работы на биостенде содержание ЦП существенно не изменилось. После отдыха содержание ЦП в плазме крови статистически значимо снизилось по сравнению с периодом после выполнения физической нагрузки у обследованных 1-й и 2-й групп соответственно на 40,1 и 25,4%, причем у нетренированных лиц и по сравнению с состоянием покоя на 34,0%. У спортсме-
Таблица 1. Содержание аскорбиновой кислоты (АК), а-токоферола (а-ТФ), церулоплазмина (ЦП) и величина коэффициента {К} в плазме крови до выполнения дозированной физической нагрузки и спустя 5 и 30 мин (М±т)
Группа АК, мг/л а-ТФ, мг/л
до нагрузки через 5 мин через 30 мин до нагрузки через 5 мин через 30 мин
1-я (п=15) 6,82±0,23 4,18±0,17* 3,34±0,15* 10,63±0,56 8,11 ±0,49* 7,56±0,43*
2-я (п=20) 8,40±0,28 7,07±0,26* 4,82±0,21* 11,36±0,67 10,15±0,64 9,93±0,58
3-я (п=19) 6,51 ±0,31 6,11 ±0,24 5,25±0,22* 8,98±0,52 8,05±0,47 7,94±0,49
4-я (п=18) 7,63±0,29 5,95±0,27* 5,62±0,19* 12,20±0,74 11,01 ±0,68 10,45±0,67
5-я (п=14) 5,48±0,30 4,73±0,26 4,57±0,27* 7,53±0,46 7,11 ±0,42 7,23±0,45
ЦП, мг/л Коэффициент {К}
1-я (п=15) 256±12 282±14 169±10* 2,90±0,14 2,76±0,16 3,36±0,16*
2-я (п=20) 248±11 262±16 200±11* 2,40±0,12 2,22±0,10 2,82±0,14*
3-я (п=19) 307±17 319±18 286±13 2,16±0,12 1,56±0,08* 1,76±0,10*
4-я (п=18) 228±12 236±11 214±12 2,20±0,12 1,72±0,08* 1,92±0,12
5-я (п=14) 344±18 351 ±17 338±19 1,02±0,06 1,00±0,04 0,84±0,04*
П р и м е ч а н и е. Здесь и в табл. 2-4: * - статистически значимые различия (р<0,05) от показателя в состоянии покоя.
Таблица 2. Показатели хемилюминесценции (1т, Б30 и общей антиоксидантной активности) и антирадикальной активности в плазме крови до выполнения дозированной физической нагрузки и спустя 5 и 30 мин (М±т)
Группа ХЛ (пик) (1т), кФотон Светосумма за 30 с (830), кФотон
до нагрузки через 5 мин через 30 мин до нагрузки через 5 мин через 30 мин
1-я (п=15) 80,5±2,3 83,2±2,6 84,9±3,2 1104,2±34,1 1183,9±36,1 1374,3±44,0*
2-я (п=20) 78,9±2,6 74,9±3,0 76,7±2,8 1006,2±27,1 989,2±32,5 1045,8±28,7
3-я (п=19) 95,9±3,2 90,1 ±3,6 83,4±3,3* 1167,8±35,6 1139,8±37,9 959,4±31,6*
4-я (п=18) 77,1 ±3,3 79,7±2,8 71,5±2,0 1022,2±33,0 1086,8±23,3 931,7±28,3
5-я (п=14) 86,1 ±2,6 81,7±2,5 92,8±2,5 1056,1±29,5 1010,2±21,8 917,9±27,3*
ОАА (1т/830) АРА,% ингибирования
1-я (п=15) 0,073±0,002 0,070±0,002 0,062±0,002* 51,8±2,6 49,5±2,8 42,5±2,2*
2-я (п=20) 0,078±0,002 0,076±0,003 0,073±0,002 56,3±3,1 53,8±2,9 50,3±2,4
3-я (п=19) 0,082±0,003 0,079±0,003 0,087±0,002 63,2±3,3 60,±3,0 65,7±3,4
4-я (п=18) 0,075±0,003 0,073±0,002 0,077±0,002 57,2±2,9 56,0±2,1 58,5±3,3
5-я (п=14) 0,082±0,002 0,081 ±0,002 0,101 ±0,002* 65,3±2,6 66,4±2,1 74,6±3,0*
Здесь и в табл. 3, 4: расшифровку аббревиатур см. в тексте.
нов 3-й и 5-й групп достоверных изменений содержания ЦП не выявлено. Такое изменение данного показателя по группам коррелирует с общим состоянием системы АОЗ организма и, возможно, связано с окислительной модификацией ЦП, сопровождающейся снижением его активности вследствие увеличения интенсивности сво-боднорадикальных реакций после мышечной работы.
Для установления взаимосвязи между липидным обменом, процессами ЛПО и АОЗ, а также роли ЛПВП в поддержании баланса был исследован химический состав липопротеинов. На основании полученных данных рассчитывали диагностический коэффициент {К}. В состоянии покоя наибольшее значение отмечено у нетренированных лиц (см. табл. 1). С ростом тренированности значения {К} снижаются. Такое распределение {К} мы связываем с особенностями липопротеинового спектра плазмы крови спортсменов. После дозированной физической нагрузки в 3-й и 4-й группах отмечено статистически значимое снижение данного показателя, что можно связать с высвобождением из мышечных систем под влиянием физических упражнений липо-протеиновой липазы, обеспечивающей образование в крови ЛПВП за счет апобелков ЛПОНП, что приводит к увеличению содержания ЛПВП в плазме крови, а следовательно, их сорбционной и дренажной функций.
После отдыха по сравнению с периодом после выполнения дозированной физической нагрузки данный показатель увеличился у обследованных во всех группах, за исключением 5-й группы, где после отдыха по сравнению с периодом после выполнения физической нагрузки величина {К}, наоборот, снизилась на 16,0%.
Анализ полученных результатов определения {К} расширяет представления о роли липидного обмена в адаптации к мышечной деятельности, особенно при комплексном изучении метаболизма. Достоверно более низкие значения данного показателя в состоянии покоя, выявленные у всех групп спортсменов (особенно 5-й группы), а также динамика данного показателя после выполнения физической нагрузки и в восстано-
вительный период позволяют сделать вывод о том, что определение {К} является высокочувствительным и высокоинформативным способом диагностики адаптационного процесса к регулярной мышечной деятельности и может быть рекомендовано для оценки функционального состояния спортсменов.
Результаты определения интенсивности ХЛ и расчетов ОАА в плазме крови представлены в табл. 2. Максимальная вспышка (пик) служит критерием потенциальной возможности перекисного окисления биологической жидкости [15], в то время как на величину светосуммы ХЛ оказывает влияние комплекс соединений, обладающих как прооксидантными, так и антиоксидантными свойствами, т.е. метод позволяет, с одной стороны, оценить потенциальную способность анализируемой биологической системы к процессу ЛПО (наличие субстратов ЛПО - полиненасыщенных жирных кислот, продуктов ЛПО - гидроперекисей и перекисей), а также выраженность компенсаторных механизмов.
Анализ сдвигов показателей ХЛ показал, что, несмотря на более высокие показатели ХЛ (1т) у спортсменов 3-й и 5-й групп в покое, после дозированной физической нагрузки и в восстановительном периоде, наблюдается снижение показателей ХЛ, а это свидетельствует об адекватной работе системы АОЗ. Данные изменения в наибольшей степени выражены у высококвалифицированных спортсменов. Вместе с тем у нетренированных лиц мы наблюдали противоположные изменения. Подобные изменения процессов ЛПО у профессиональных спортсменов отмечены и другими авторами [16].
Изменение ОАА, оцениваемой как отношение пика ХЛ к светосумме за 30 с, зависело от степени тренированности и было разнонаправленным. В состоянии покоя наименьшее значение данного показателя было выявлено у нетренированных лиц, а достоверно наибольшее - у высококвалифицированных спортсменов.
После дозированной физической нагрузки показатель ОАА во всех группах статистически значимо не изме-
Таблица 3. Показатели хемилюминесценции (!гт1, S30 и общей антиоксидантной активности) и антирадикальной активности в эритроцитах до выполнения дозированной физической нагрузки и спустя 5 и 30 мин (М±т)
Группа ХЛ (пик) (Im), кФотон Светосумма за 30 с (S30), кФотон
до нагрузки через 5 мин через 30 мин до нагрузки через 5 мин через 30 мин
1-я (n=15) 36,7±1,0 39,2±1,5 37,8±1,1 356,9±17,8 502,8±26,7* 486,3±25,9*
2-я (n=20) 34,2±0,9 36,1 ±1,2 35,0±0,9 312,3±16,9 391,6±18,9* 368,3±20,1*
3-я (n=19) 43,2±2,1 45,2±2,4 44,9±2,2 440,8±22,2 541,1 ±27,9* 506,8±23,6*
4-я (n=18) 32,1 ±0,9 34,9±1,9 31,8±1,5 283,6±15,2 342,3±17,4* 304,6±16,1
5-я (n=14) 65,7±2,0 71,1 ±2,8 59,6±2,1 764,3±35,7 901,9±38,6* 715,6±32,9
ОАА, Im/S30 АРА, % ингибирования
1-я (n=15) 0,103±0,004 0,078±0,002* 0,078±0,003* 48,9±2,3 39,5±1,9* 37,2±2,0*
2-я (n=20) 0,110±0,004 0,092±0,004* 0,095±0,003* 54,8±2,3 47,4±2,0* 48,7±2,1
3-я (n=19) 0,098±0,003 0,084±0,002* 0,088±0,002* 42,3±1,8 38,4±1,9 40,6±1,5
4-я (n=18) 0,113±0,003 0,101±0,003* 0,103±0,003* 58,6±2,7 52,4±2,5 53,3±2,3
5-я (n=14) 0,086±0,002 0,079±0,002 0,083±0,003 39,2±1,6 37,4±2,1 38,6±1,8
нился. После восстановительного периода у нетренированных лиц наблюдалось достоверное снижение ОАА, в то время как у спортсменов массовых разрядов этот показатель не изменялся, а у высокотренированных лиц, особенно циклических видов спорта, наблюдалось статистически значимое увеличение ОАА.
Результаты исследования интенсивности ХЛ в геп-тановой фазе после обработки эритроцитов смесью гептан-изопропанол [ХЛ (пик) и ХЛ (Б30)] и ОАА представлены в табл. 3.
Обращает на себя внимание более высокая статистическая значимость изменений показателя ОАА в эритроцитах, что, учитывая значимость системы АОЗ в адаптационных перестройках, обусловливает большую ценность исследований процессов адаптации на этом биологическом материале. Установлено, что динамика сдвигов ОАА в эритроцитах после выполнения дозированной физической нагрузки напрямую зависит от степени тренированности обследуемого и его спортивной специализации. С ростом тренированности степень снижения ОАА после велоэргометрии меньше. Особенно это касается спортсменов, тренирующихся в циклических видах спорта, что также связано с более эффективным функционированием у данного контингента системы АОЗ. При этом сравнение данного показателя между группами после работы на биостенде выявило наиболее низкие значения ОАА у нетренированных лиц. После отдыха наименьшие значения ОАА также отмечены у контингента 1-й группы.
Таким образом, ХЛ является интегральным показателем, который можно использовать как скрининговый метод для оценки влияния дозированной физической нагрузки на организм, а следовательно, и на степень адаптированности к ней. Особую ценность этот показатель приобретает при изучении в состоянии покоя, сразу после выполнения нагрузки и в восстановительный период. Информативность данного показателя повышается при его совместном исследовании с содержанием продуктов свободнорадикальных реакций и другими показателями системы АОЗ.
Исследование показателя АРА в плазме крови представлено в табл. 2. В состоянии покоя установлены наименьшие значения данного показателя у нетренированных лиц. У спортсменов массовых разрядов показатель АРА достоверно не отличался, а у высококвалифицированных спортсменов 3-й и 5-й групп он был статистически значимо выше соответственно на 22,0 и 26,1%. Такое различие данного показателя между группами, несмотря на более низкое содержание АК и а-ТФ в плазме крови высококвалифицированных спортсменов по сравнению с нетренированными лицами, можно объяснить большей ролью ЛПВП в поддержании оксидантного баланса у высококвалифицированных спортсменов. Определенную роль также играет более высокое содержание в плазме крови у данного контингента антиоксиданта ЦП.
После работы на биостенде достоверных изменений показателя АРА не выявлено. После отдыха отмечались разнонаправленные сдвиги данного показателя, которые проявлялись в его статистически значимом увеличении у спортсменов 5-й группы и снижении у нетренированных лиц.
Результаты исследования величины АРА в эритроцитах представлены в табл. 3. В целом динамика сдвигов значений АРА коррелирует с другими исследованными нами показателями, что может быть использовано для объективной оценки функционального состояния спортсмена и в качестве скринингового показателя оценки антиоксидантного статуса.
Известно, что эффективность функционирования системы АОЗ во многом определяется ее ферментативным звеном. В эритроцитах разноадаптирован-ных к физическим нагрузкам лиц была определена активность СОД, каталазы, ГП и ГР. При этом вышеперечисленные ферменты можно разделить на 2 системы: система СОД-каталаза и система ГП-ГР. Такое разделение обусловлено тем, что эти ферменты дополняют работу друг друга, поскольку продукт реакции, катализируемой одним ферментом, является субстратом для следующего. Именно синергизм в ра-
боте ферментов и определяет функционирование системы в целом, а следовательно, и системы АОЗ организма.
Результаты исследования системы СОД-каталаза (табл. 4) показали, что в состоянии покоя по сравнению с контролем у спортсменов 2-й и 4-й групп активность СОД существенно не отличалась. В то же время у спортсменов 3-й и 5-й групп активность СОД была статистически значимо (р<0,05) ниже соответственно на 22,3 и 27,7%.
После дозированной физической нагрузки и после отдыха отмечены разнонаправленные сдвиги активности СОД в виде значимого снижения активности у контингента 1-й и 2-й групп и достоверного увеличения у спортсменов 5-й группы. Это можно объяснить как изменением кинетических свойств фермента вследствие повышенного образования свободных радикалов, связанного с физической нагрузкой, так и характером адаптации к мышечной деятельности.
Наибольшая активность каталазы в состоянии покоя обнаружена у нетренированных лиц. У высококвалифицированных спортсменов активность каталазы была статистически значимо ниже, чем у нетренированных обследуемых. Следует отметить, что каталаза является вторым звеном АОЗ, поэтому более низкую активность фермента у спортсменов массовых разрядов можно связать с более эффективной работой первого звена системы АОЗ, в частности СОД и неферментативных антиоксидантов. Значительное снижение активности каталазы у спортсменов высоких разрядов коррелирует с другими показателями системы АОЗ и интенсивностью ХЛ, что, учитывая двоякую роль свободнорадикальных реакций в организме, обеспечивает высокую скорость обновления клеточных мембран.
После велоэргометрии наблюдались разнонаправленные сдвиги активности этого фермента. Увеличение активности каталазы у высококвалифицированных спортсменов, тренирующихся на выносливость, после физической работы мы считаем важным показателем эффективности функционирования АОЗ в организме. Известно, что интенсивная мышечная деятельность
сопровождается резким увеличением потребления кислорода, что неизбежно связано с образованием его активных форм и, как следствие, усилением сво-боднорадикальных процессов, особенно в эритроцитах. Все это приводит к снижению содержания неферментативных антиоксидантов и компенсаторному увеличению активности ферментативных. Кроме того, исходя из химизма реакции, которая катализируется каталазой (распад пероксида водорода на воду и кислород), происходит реутилизация активных форм кислорода с образованием метаболитов, необходимых для мышечной деятельности. Кислород необходим для энергообеспечения, а вода - для поддержания осмотического давления и предотвращения гемокон-центрации.
После отдыха по сравнению с периодом после физической нагрузки у нетренированных лиц активность каталазы имела тенденцию к снижению и достигала уровня статистически значимого отличия по сравнению с состоянием покоя, что, видимо, связано с окислительной модификацией белковой молекулы фермента под влиянием активных форм кислорода, образующихся после восстановления кровообращения и поступления дополнительных количеств кислорода для ликвидации «кислородного долга». У спортсменов подобных статистически значимых изменений активности каталазы не выявлено.
Результаты исследования другой ферментативной антиоксидантной системы ГП-ГР также представлены в табл. 4. В состоянии покоя по сравнению с нетренированными лицами у спортсменов 2-й группы активность ГП была статистически значимо выше на 22,1%, у спортсменов 4-й группы не отличалась, а у спортсменов 3-й и 5-й групп активность фермента была статистически значимо ниже соответственно на 21,8 и 38,6%.
После велоэргометрии, на фоне незначительного снижения активности ГП у нетренированных испытуемых и спортсменов массовых разрядов, наблюдалось статистически значимое увеличение активности данного фермента у спортсменов высоких разрядов. Подобные сдвиги активности ГП у спортсменов высоких разря-
Таблица 4. Активность ферментов-антиоксидантов в эритроцитах до выполнения дозированной физической нагрузки и спустя 5 и 30 мин (М±т)
Группа СОД, % ингибирования Каталаза, ммоль/мл в минуту
до нагрузки через 5 мин через 30 мин до нагрузки через 5 мин через 30 мин
1-я (п=15) 53,4±3,8 40,6±2,8* 36,9±2,1* 4,67±0,31 4,19±0,24 3,52±0,21*
2-я (п=20) 56,1 ±4,2 44,7±3,3* 45,2±2,9* 4,22±0,27 4,63±0,23 4,50±0,20
3-я (п=19) 41,5±2,7 47,3±3,0 44,3± 2,4 3,36±0,31 3,70±0,24 3,31 ±0,26
4-я (п=18) 58,2±3,5 49,4±3,1 53,6±3,2 3,75±0,33 4,38±0,28 3,79±0,27
5-я (п=14) 38,6±1,8 45,7±2,3* 48,8±2,6* 1,96±0,17 2,80±0,28* 2,20±0,15
ГП (мкмоль/минхмл ГР (мкмоль/минхмл
1-я (п=15) 3,94±0,23 3,63±0,27 3,11 ±0,19* 0,78±0,04 0,83±0,05 0,70±0,03
2-я (п=20) 4,81 ±0,26 4,47±0,31 4,28±0,24 0,84±0,05 0,96±0,05 0,92±0,04
3-я (п=19) 3,08±0,18 3,96±0,21 3,27±0,23 0,73±0,04 1,02±0,07* 1,05±0,08*
4-я (п=18) 4,36±0,25 4,15±0,27 4,02±0,16 0,82±0,04 0,91±0,05 0,86±0,06
5-я (п=14) 2,42±0,15 4,16±0,32* 3,54±0,22* 0,68±0,05 0,95±0,07* 1,16±0,09*
дов позволяют не только эффективно поддерживать оксидантный баланс во время мышечной деятельности, но и «экономить» неферментативные антиоксиданты.
После отдыха, по сравнению с периодом после выполнения дозированной физической нагрузки, наблюдалась тенденция к снижению активности ГП в эритроцитах у обследованных во всех группах, что также связано с усилением свободнорадикальных реакций в краткосрочный восстановительный период. Исходя из вышесказанного потенцирование ГП, в частности, применением в питании спортсмена содержащих селен диетических добавок-нутрицевтиков должно обеспечивать более качественное восстановление после физических нагрузок.
Различия в активности ГР в состоянии покоя мы связываем с активностью ГП. ГР поставляет субстрат для ГП в виде восстановленной формы глутатиона, что, видимо, и лимитирует активность ГП. После работы на биостенде прослеживается динамика к увеличению активности ГР во всех группах, что связано с увеличением образования окисленной формы глутатиона при функционировании ГП и свидетельствует о компенсированной реакции системы АОЗ на физическую нагрузку. Однако, если у нетренированных лиц и спортсменов массовых разрядов статистически значимые изменения активности ГР отсутствовали, то у спортсменов 3-й и 5-й групп активность увеличилась достоверно, причем одинаково - на 39,7%.
После отдыха по сравнению с периодом после выполнения дозированной физической нагрузки также отмечались разнонаправленные сдвиги активности ГР -достоверное снижение у нетренированных лиц на 15,7%, несущественное изменение активности у спортсменов 2, 3 и 4-й групп и тенденция (р<0,10) к увеличению активности у спортсменов 5-й группы.
Такие отличия в динамике сдвигов активности ГР мы связываем в том числе и со скоростью образования НАДФНН+, необходимого для функционирования этого фермента. Общеизвестно, что основным источником НАДФНН+ является окислительная стадия пентозофос-фатного пути окисления глюкозы. Кроме того, НАДФНН+ необходим для «ремонта» клеточной стенки эритроцита, которая неизбежно повреждается вследствие интенсификации у спортсменов высоких разрядов процессов ЛПО. Следует отметить, что пентозофосфатный шунт относится к аэробным путям обмена глюкозы, роль которых усиливается с ростом тренированности, особенно
Сведения об авторах
в циклических видах спорта. Это объясняет зависимость активности ГР от тренированности и спортивной специализации обследуемых. На основании изложенного мы считаем, что увеличение активности ГР в процессе выполнения мышечной работы говорит о компенсированной стрессовой реакции на нее и адекватности физической нагрузки.
Таким образом, сдвиги активности исследуемых фер-ментов-антиоксидантов являются важным показателем тренированности обследуемого и его устойчивости к выполнению физических нагрузок.
В целом эффективность функционирования системы АОЗ у спортсменов выше не только при непосредственном выполнении мышечной деятельности, но и в период отдыха. Тем самым обеспечиваются качество восстановительного периода и готовность спортсмена к выполнению дальнейших физических нагрузок. Это особенно важно в период интенсивной тренировочной и соревновательной деятельности.
Резюмируя результаты исследования, можно сделать следующие выводы:
1. Адаптация к регулярной мышечной деятельности, выполнение дозированной физической нагрузки и восстановительный период во многом обеспечиваются ресурсами АОЗ организма, что проявляется повышенным расходом неферментативных антиоксидантов (витаминов С и Е), сдвигами активности ферментативных анти-оксидантов и перераспределением липопротеинового спектра в сторону увеличения содержания ЛПВП.
2. С ростом тренированности при выполнении дозированной физической нагрузки и в восстановительный период возрастает эффективность функционирования системы АОЗ, что обеспечивается более высокими показателями активности ферментов-антиоксидантов и содержанием ЛПВП. Этот механизм должен частично компенсировать повышенный расход неферментативных антиоксидантов при высоком уровне регулярной двигательной активности у спортсменов.
3. Показатели, характеризующие состояние окси-дантного баланса: интенсивность ХЛ, ОАА, АРА, содержание АК, а-ТФ, ЦП, активность СОД, каталазы, ГП и ГР являются надежными критериями для оценки функционального состояния спортсменов.
4. Природные антиоксиданты: витамины С и Е, а также селен, являющийся кофактором ГП, в адекватных количествах - необходимые компоненты спортивного питания.
Еликов Антон Вячеславович - кандидат медицинских наук, доцент кафедры химии ФГБОУ ВО «Кировский государственный медицинский университет» Минздрава России E-mail: [email protected]
Галстян Арам Генрихович - член-корреспондент РАН, профессор РАН, доктор технических наук, заведующий межотраслевым научно-техническим центром мониторинга качества пищевых продуктов ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности» (Москва)
E-mail: [email protected]
Литература
1. Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Никитюк Д.Б. Витамины 8. в питании спортсменов // Вопр. питания. 2009. Т. 78, № 3.
С. 67-77.
2. Коденцова В.М., Вржесинская О.А. Витамины как обязательный 9. компонент сбалансированного питания спортсменов // Лечебная физкультура и спортивная медицина. 2013. Т. 112, № 4.
С. 4-10.
3. Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Никитюк Д.Б. Применение 10. витаминов в питании спортсменов // Журнал РАСМИРБИ. 2010.
№ 3. С. 36-46.
4. Никитюк Д.Б., Клочкова С.В., Рожкова Е.А. Спортивное питание: 11. требования и современные подходы // Вопр. диетологии. 2014.
Т. 4, № 1. С. 40-43.
5. Дорофеева О.Е. Бюх1м1чш показники кров1 спортсмешв високого класу як критерИ адаптацИ до значних ф1зичних навантажень // 12. Ф1зюлопчий журнал. 2004. Т. 50, № 3. С. 65-70.
6. Goldhammer E., Goldberg Y., Tanchilevitch A. et al. The impact oxygen free radical activity (oxidative stress) on anaerobic threshold VO2max, peak heart rate, and peak power output in highly 13. trained competitive athletes // European College of Sport Science: Book of abstracts of the 6<h annual Congress of the European College of Sport Science, 15th Congress of the German 14. Society of Sport Science. Köln : Sport and Buch Strauss, 2001.
P. 994. 15.
7. Grousserd C., Rannou F., Machefer G. et al. Changes in plasma antioxidant status following a brief and intense anaerobic exercise // 16. European College of Sport Science: Book of abstracts of the 6th annual Congress of the German Society of Sport Science. Köln : Sport and Buch Strauss, 2001. P. 453.
Hsu T.G., Hsu K.M., Lin H.Y., Hsiek S.S. The effect of moderate intensity running on lipid peroxidation // 2000 Pre-Olympic Congress. Brisbane, Australia, 2000. P. 52.
Гаппаров М.М. Роль биохимии и физиологии в оценке потребностей современного человека в пищевых веществах и энергии // Материалы VII Всероссийского конгресса «Оптимальное питание здоровье нации». М., 2005. С. 56-57. Камышников В.С. Клинико-биохимическая лабораторная диагностика: справочник : в 2 т. 2-е изд. Минск : Интерпрессервис, 2003. 953 с.
Цапок П.И., Галкин А.А. Хемилюминесцентный метод определения продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови // Информативный листок № 175-98 Кировского ЦНТИ. Киров, 1998. 3 с.
Арутюнян А.В., Прокопенко В.М., Евсюкова И.И., Косов М.Н. и др. Свободнорадикальное окисление и антиоксидантная активность у здоровых доношенных новорожденных детей // Физиология человека. 2001. Т. 27, № 3. С. 133-136. Дубинина Е.Е., Сальникова Л.А., Ефимова Л.Ф. Активность и изоферментный спектр супероксиддисмутазы эритроцитов и плазмы крови человека // Лаб. дело. 1985. № 11. С. 678-681. Медицинские лабораторные технологии : справочник / под ред. А.И. Карпищенко. СПб. : Интермедтехника, 2002. 600 с. Конторщикова К.Н. Перекисное окисление липидов в норме и патологии. Н. Новгород, 2000. 24 с.
Сургай Е.Г. Коношенко С.В., Попичев М.И. Состояние перекисного окисления липидов плазмы крови и эритроцитарных мембран у футболистов различной квалификации // Физиология человека. 2004. Т. 30, № 6. С. 103-106.
References
1. Kodentsova V.M., Vrzhesinskaya O.A., Nikityuk D.B. Vitamins 8. in sport nutrition. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2009;
78 (3): 67-77. (in Russian)
2. Kodentsova V.M., Vrzhesinskaya O.A. Vitamins as a mandatory 9. component of sportsmen's balanced diet. Lechebnaya fizkul'tura
i sportivnaya meditsina [Exercise Therapy and Sports Medicine]. 2013; 112 (4): 4-10. (in Russian)
3. Kodentsova V.M., Vrzhesinskaya O.A., Nikityuk D.B. Use of vitamins in the nutrition of athletes. Zhurnal Rossiyskoy assotsiatsii po sport-ivnoy meditsine i reabilitatsii bol'nykh i invalidov [Journal of Russian 10. Association for Sport Medicine and Rehabilitation of Patients and
the Disabled]. 2010; (3): 36-46. (in Russian) 11.
4. Nikityuk D.B., Klochkova S.V., Rozhkova Y.A. Sport nutrition and modern approaches. Voprosy dietologii [Problems of Dietology]. 2014; 4 (1): 40-3. (in Russian) 12.
5. Dorofeeva O.Ye. Biochemical indications of the blood in sportsmen of high class as the indicators of adaptation. Fiziologichiy zhurnal [Journal of Physiology]. 2004; 50 (3): 65-70. (in Ukrainian)
6. Goldhammer E., Goldberg Y., Tanchilevitch A., et al. The impact 13. oxygen free radical activity (oxidative stress) on anaerobic threshold VO2max , peak heart rate, and peak power output in highly trained competitive athletes. In: European College of Sport Science: Book
of abstracts of the 6th annual Congress of the European College 14. of Sport Science, 15th Congress of the German Society of Sport Science. Köln: Sport and Buch Strauss, 2001: 994. 15.
7. Grousserd C., Rannou F., Machefer G., et al. Changes in plasma antioxidant status following a brief and intense anaerobic exercise. 16. In: European College of Sport Science: Book of abstracts of the 6th annual Congress of the German Society of Sport Science. Köln : Sport and Buch Strauss, 2001: 453.
Hsu T.G., Hsu K.M., Lin H.Y., Hsiek S.S. The effect of moderate intensity running on lipid peroxidation. In: 2000 Pre-Olympic Congress. Brisbane, Australia, 2000: 52.
Gapparov M.M. The role of biochemistry of physiology in evaluation of a human for the human beings of nutritional substances and energy. In: Materials of all Russian congress «Optimal nutrition and health of the nation». Research Institute of Nutrition of the Russian Medical Academy of the Russian Academy of Medical Sciences. Moscow, 2005: 57. (in Russian)
Kamyshnikov V.S. Clinical biochemical diagnosis in two volumes, the second edition. Minsk: Interpressservice, 2003: 953 p. (in Belarusian) Tsapok P.I., Galkin A.A. Detection of oxidation of lipids in blood serum. In: Information review N 175-98. Kirov center of scientific and technical information. Kirov, 1998: 3 p. (in Russian) Arutyunyan A.V., Prokhorenko V.M., Yevsikova I.I., Kosov M.N., et al. Free-one-radical oxidation and oxidant activity in healthy newborns. Fiziologiya cheloveka [Human Physiology]. 2001; 27 (3): 133-6. (in Russian)
Dubinina Ye. Ye., Salnikova L.A.., Yefimova L.F. Activity and isoen-zymic spectrum of erythrocytes and human blood plasma. Labora-tornoe delo [Laboratory Investigations]. 1985; (11): P. 678-81. (in Russian)
Medical laboratory tachnologies. In: A.I. Karpishchenko (ed.). Saint Petersburg: Intermedtechnology, 2002: 600 p. (in Russian) Kontorshchikova K.N. Oxidation of lipids in norm and pathology. Nizhny Novgorod, 2000: 24 p. (in Russian) Surgai Ye.G., Konoshenko S.V., Popichev S.V. Condition of peroxidation of lipids of blood plasma in football players of different qualification. Fiziologiya cheloveka [Human Physiology]. 2004; 30 (6): 103-6. (in Russian)
