CC BY
125
БИОХИМИЯ И ИММУНОЛОГИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ ТРЕНИРОВКИ ЮНЫХ ДЗЮДОИСТОВ ВЫСОКОЙ КВАЛИФИКАЦИИ
С,А. Личагина, А.П. Исаев, С.А. Кабанов*
ЮУрГУ. Челябинск ТГУ, Тюмень*
Проведено комплексное исследование по оценке иммунологической и биохимической адаптации юных спортсменов.
Молекулярная основа большинства физиологических механизмов является комплексной. Надо полагать, что применительно к биологическим системам законы биохимии и иммунологии регулируют функциональное состояние, в том числе под воздействием нагрузок в спорте [5,12,13,14,16].
Спортивная тренировка изменяет метаболические реакции организма, в том числе активность ферментов, способность к окислению липидов, антиокислительную активность (АОА) плазмы крови, клеточное и гуморальное звено иммунитета, лизосомальную активность моноцитов и нейтрофи-лов и др. В конечном итоге, изменяется метаболизм в процессе мышечной деятельности, цена адаптации, фазность процессов ее формирования и защитные эффекты адаптации [11].
Социально значимым является применение механизмов долговременной адаптации для достижения высокой спортивной результативности, повышения резистентности к иммунотропным патологическим агентам и предупреждения многих соматических, неинфекционных заболеваний. Ключевой идеей исследования явились адаптивные изменения в организме юных спортсменов при блочном построении тренировочного процесса. Обследованию подверглись дзюдоисты 16-18 лет
спортивной квалификации КМС (12 человек) и мастера спорта (6 человек). Исследования проводились в сентябре, декабре, марте и мае 2004-2005 гг. Объем, интенсивность, характер и направленность нагрузок микро- и макроциклов описаны нами ранее [6].
В период подготовки к социально-значимым соревнованиям (декабрь, март, май) отмечалась существенная интеграция свободно-радикальных процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ), сопровождаемая выраженными сдвигами как изопропанол, так и гептанрастворимых фракций, наблюдалась положительная корреляционная зависимость (г = 0,76, Р < 0,01). Внутрисистемные связи ПОЛ гептан 1 и 2 равнялись г = -0,70. В этих методиках связи между показателями 1 и 2 составляли г = 0,90.
Изменение фосфолипидов на всех этапах исследования (ПОЛ-изопропанол 1,2) превосходили показатели контрольной группы. Особенно заметные изменения отмечались в содержании ПОЛ-изопропанол 2. Наибольшие значения ПОЛ были в период напряженных мышечных и психоэмоциональных воздействий (март, май) при подготовке к социально-значимым, главным соревнованиям года (табл. 1).
Таблица 1
Метаболизм на этапах непосредственной подготовки юных дзюдоистов к социально-значимым соревнованиям
Показатели Сентябрь (М±т) Декабрь (М±т) Март (М + ш) Май (М±т) Контроль
Средние молекулы (биурет) -оптическая плотность на мл плазмы 0,118 ± 0,010 1 и2 <0,05 0,156 ± 0,010 2 иЗ <0,01 0,208 + 0,010 3 и4 <0,05 0,185 ± 0,010 0,180 ± 0,020
Средне-молекулярные пептиды (лоури) уел. ед. (750 н.м.) 0,606 ± 0,070 0,680 ± 0,040 0,545 ± 0,020 1,296 ± 0,210 0,3-0,6
ПОЛ (гептан 1), окислитель индекса (отн. ед.) 1,120 ± 0,524 1,112 + 0,306 0,650 + 0,120 0,710 ± 0,080 0,80-0,95
ПОЛ (гептан 2), (отн. ед.) 0,336 ±0,120 1 и2< 0,05 0,580+0,130 2 и 3< 0,01 0,130 ± 0,050 0,220 ± 0,040 0,80-0,95
ПОЛ-изопропанол 1. Е292/220 0,520 ± 0,040 0,240 ± 0,010 0,550 ± 0,080 0,610 ± 0,040 0,30-0,40
ПОЛ- изопропанол 2. Е278/Е220 0,340 ± 0,050 0,520 ± 0,960 0,360 ± 0,080 0,480 ± 0,090 0,18-0,25
Окисляемость липидов - в % к исходному приросту 440,36 ± 86,43 118,50 ± 25,45 170,13 ± 29,42 164,80 + 30,08
Актуальные проблемы здравостроения.
Двигательная активность. Образование. Спорт_______________________________
Окончание табл. 1
Креатинфосфокиназа (МЕ/ мл) 19,01 ± 3,24 18,02 + 2,23 2 и 3 <0,05 32,60 ± 4,51 42,36 ± 5,93 2 и4 <0,01 До 20 Ме/мл
Потребление глюко- 0,930 ± 1,14 ±
зы эритроцитами мл 0,020 0,040
на 1 мл эритроцитов 1 и2 1,160+ 1 иЗ 1,99 ±
за 2 часа < 0,001 0,020 <0,01 0,050 —
Антиокислительная 1600,46 ± 992,60 ± 2340,62 ± 1292,81 ±
активность 520,42 290,31 580,42 430,61 —
Анализ результатов метаболизма позволяет заключить, что показатели юных дзюдоистов существенно не различались от взрослых. В зависимости от стресс-воздействий на этапах макроцикла (Мц) наблюдались различные показатели. Значительное повышение перекисных метаболитов в мембранах, особенно в начале макроцикла, по-видимому, связано с усилением процессов самообновления клеточных структур, что обусловлено спецификой нагрузок втягивающего макроцикла. Окислительное фосфорилирование достоверно увеличивалось к главным соревнованиям года (март/май). Окислительное фосфорилирование является процессом, при котором синтез АТФ происходит в результате транспорта электронов от ФАДН2 и НАДН к молекулярному кислороду [13].
Липидные источники являются важными энергетическими субстратами для метаболизма скелетных мышц при выполнении упражнений на специальную выносливость, что характерно для схваток в дзюдо. Окисляемость липидов по этапам МЦ снижалась, а потребление глюкозы эритроцитами возростало. Результаты исследований G.A. Reichara et. al. [19], С.А. Sanders et. al. [20], J. Wahren et. al. [21], показали, что потребление глюкозы скелетными мышцами при физических нагрузках возрастает.
Показатели фосфолипидов на всех этапах исследования (ПОЛ-изопропанол 1,2) значительно превосходят данные контрольной группы. Умеренная активация ПОЛ способствует повышению эффективности работы ионных насосов мембран и устойчивой гиперфункции миокарда при гипоксии [4]. Динамика измерений активации ПОЛ зависела от уровня адаптоспособности юных дзюдоистов к выполненным нагрузкам. Более чем двукратное повышение активности КФК в майский этап подготовки свидетельствует о дестабилизации мембранных структур мышечной ткани. Можно полагать, что КФК объективно отражает адекватность объема физической нагрузки индивидуальному функциональному состоянию спортсмена и является одним из критериев адаптоспособности.
Для биологически активных соединений (простагландины) исходным продуктом синтеза служит арахидоновая кислота, которая синтезируется в полиморфноядерных лейкоцитах и является
участником воспалительного процесса [8]. Арахидоновая кислота -составноая часть фосфолипидов, локализуется в мембранах клеток. В результате окисления арахидоновой кислоты образуются соединения - эйкозеноиды, регулирующие образование глюкозы, участвующие в механизмах выработки и выделения инсулина, в процессах гликолиза, в регуляции лютеолиза, функций аденогипофиза, сокращении мышц, в процессах свертывания крови и воспаления.
Динамика содержания средних молекул плазмы крови также симватна применяемым мышечным и психоэмоциональным воздействиям. Пептидемия при физических нагрузках у спортсменов носит адаптивный характер, так как они подавляют гликолиз, и, таким образом, препятствуют развитию лактацидоза при интенсивных физических нагрузках.
Можно полагать, что интенсивные, адекватные функциональному состоянию физические нагрузки и длительное эмоциональное напряжение юных дзюдоистов вызывают оптимальную активацию ПОЛ, КФК, АОА, поглощения глюкозы эритроцитами, снижения окисляемости липидов. Вследствие этого наряду с легко утилизируемым источником энергии, глюкозой, в печени из жира начинают образовываться и поставляться в кровь жирные кислоты. На первом этапе подготовки наблюдались разнонаправленные сдвиги показателей метаболизма, характерные для первой стадии адаптации, а затем отмечались положительные изменения в системе клеточных мембран и антиоксидангной активности плазмы крови (табл. 2).
Как следует из табл. 2, наибольшие статистически значимые изменения происходят в период объемных (сентябрь) и высокоинтенсивных нагрузок (март, май) - участие в социально-значимых соревнованиях. Напряжение иммунологической резистентности свидетельствует об интегративных процессах единой функциональной системы организма.
Эта стадия характеризуется снижением стресс-реакции (ПОЛ) и наличием системного структурного следа, что, в конечном итоге, оказывает существенную роль в защите организма от неблагоприятных факторов, в том числе интоксикаций. В этой связи усиливается защитная и регуляторная роль иммунной системы [6].
Таблица 2
Динамика фагоцитарной и функциональной активности нейтрофилов и моноцитов у дзюдоистов макроцикла подготовки к соревнованиям _____________________
Этапы Статистики Спонтанная хемилго-минесценция НФ, НМЛ -ИНП Индуцированная хемилюминесценция нейтрофилов Интенсивность фагоцитоза НФ (усл.ед.) Лизосомальная активность нейтрофилов (усл.ед.) НСТ-активность НФ, % Активность фагоцитоза нейтрофилов, % НСТ-активность Мн, % Активность фагоцитоза моноцитов, % Интенсивность фагоцита моноцитов (усл.ед.) Лизосомальная активность моноцитов (усл.ед.)
Сентябрь М± ш Р 320,19 ± 69,72 56,50 ± 2,92 240,02 ± 56,23 1 и 2 <0,05 636,81 ± 54,42 1 и 4 <0,05 56,22 ± 4,82 2 и 1 < 0,01 55,25 ± 4,82 1 и2 <0,05 54,30 ± 4,15 40,02 ± 5,23 1 и 3 <0,01 99,92 ± 16,42 1 и 3 <0,01 220,56 ± 31,94 1 и2 <0,01
Декабрь М± т Р 64,49 ± 24,22 139,96 ± 35,92 2-4 >0,05 200,92 ± 54,65 370,92 ± 49,53 79,29 ± 4,65 38,04 ± 3,97 1 и2 <0,05 65,02 ± 6,27 34,22 ± 3,92 Зи2 < 0,001 110,65 ± 9,82 3 и 2 <0,01 92,96 ± 8,02
Март М± т Р 44,52 ± 16,99 30,29 ± 4,23 4 и 3 <0,01 270,42 ± 29,24 310,92 ± 48,10 1 и 3 < 0,001 60,21 ± 5,93 3 и 2 <0,05 62,13 ± 4,92 3 и 2 <0,01 35,28 ± 4,98 3 и 2 < 0,01 67,02 ± 3,62 270,02 ± 27,23 4 и 3 < 0,001 94,27 ± 29,92 4 и 3 >0,05
Май ” М± т Р 200,03 ± 51,02 120,99 ± 27,62 1 и4 <0,05 86,18 ± 11,92 4иЗ < 0,001 520,28 ± 30,98 2и4 < 0,001 68,05 ± 4,52 2 и 4 <0,05 34,92 ± 4,22 4 и 3 <0,01 61,97 ± 4,82 4 и 3 <0,01 31,98 ± 4,13 4иЗ < 0,001 73,92 ± 7,46 1 и 4 <0,05 148,92 ± 16,91 2 и 4 <0,01
Конт- рольная группа 80-120 80-120 140- 220 290-370 50-70 32-42 45-57 28-42 90-120 210-280
Согласно всеобщему закону биологии живые системы никогда не должны быть в равновесии. «Возбужденный синтез» позволяет организму переходить от срочной к долговременной адаптации. Между функциональными и биохимическими показателями наблюдались связи: НСТ-тест нейтрофилов и моноцитов (г = 0,678; Р < 0,01); АМФнм АФНнф (г = 0,496; Р < 0,05); ДО к ЛАНф (г = -0,616; Р < 0,01); 1§А и ДАД (г = -0,588; Р < 0,01); 1§А и пик гемолиза (г = -0,486; Р < 0,05). Известно, что эндокринная система и иммунологическая резистентность определяют поведение и регуляцию обеспечивающих систем организма [2, 5, 8, 16, 18]. Под воздействием напряженных тренировочных нагрузок, блоков подготовки к соревнованиям происходило усиление интенсивности окислительных процессов и торможение процессов десмолиза. Об этом убедительно свидетельствует стабильность лизосо-мальной активности нейтрофилов и моноцитов на втором и третьем этапах. Вместе с тем лизосомаль-ная активность моноцитов изменялась обратно пропорционально интенсивности физической нагрузки, что может свидетельствовать об угнетении реакций клеточного иммунитета. В пользу последнего предположения говорит факт снижения спонтанной
хемилюминесценции нейтрофилов абсолютного показателя фагоцитоза клеток с увеличением объема нагрузок. Н.Н. Маянская с соавт. [9] отводила лизосомам ключевую роль в адаптивно-восстано-вительных реакциях при стрессе мышечной нагрузки и психоэмоциональных воздействиях экстремального характера.
Функциональные способности белых кровяных клеток под влиянием повторяющихся интенсивных и пролонгированных физических нагрузок снижаются. Это связано с увеличением в крови стресс-гормонов во время выполнения напряженной мышечной работы. В этой связи падает концентрация глутамина как аминокислоты, необходимой для оптимального функционирования лейкоцитов [3]. Одним из таких факторов может быть и повреждение мышц. Показатели периферической крови в динамике тренировочно-соревновательных циклов представлены в таблице 3.
Как следует из табл. 3, интенсивные нагрузки этапов непосредственной подготовки к соревнованиям вызвали увеличение количества лейкоцитов (Р < 0,01-0,001). Количество содержащихся в крови лейкоцитов у дзюдоистов в состоянии покоя ниже по сравнению с контрольной
Актуальные проблемы здравостроения. Двигательная активность. Образование. Спорт
группой, а под влиянием выполненных физических упражнений их изменение происходит в меньшей степени.
Индекс адаптационного напряжения (лим-фоциты/нейтрофилы) соответственно достигал в
макроциклах спортивной подготовки: 0,79; 1,35;
0,96; 1,32 уел. ед.
Количество лимфоцитов на 2-4 этапах исследования свидетельствует о миогенном лим-фоцитозе.
Таблица 3
Эта- пы Статис- тики Лимфо- циты, % Моно- циты, % Эозино- филы, % Плазматические клетки, % Базо- филы, % Палочкоядерные нейтро-филы, % аъ Нейтро- филы, % Лейкоциты, 109 л.
I Сентябрь М±т Р 38,00 ± 2,20 1 иЗ <0,05 7,30 ± 0,93 1,80 ± 0,46 0,28 ± 0,05 1 и 3 <0,05 0,58 ± 0,16 48,00 ± 0,46 48,00 ± 2,20 1 и2 <0,01 4,30 ± 0,17 1 и 2 < 0,001
II Декабрь М±т Р 50,10 ± 2,60 1 и2 <0,05 7,20 ± 0,78 2,80 ± 0,49 0,64 ± 0,08 0,79 ± 0,21 1,21 + 0,29 37,00 ± 2,30 5,68 ± 0,22
III Март М ± т Р 48,10 ± 2,05 3 и4 <0,05 5,90 ± 0,52 2,20 ± 0,45 0,20 ± 0,04 0,51 ± 0,22 0,72 + 0,21 1 иЗ <0,05 49,60 ± 2,4 5,13 ± 0,31
IV Май М±т Р 52,00 ± 2,30 4 и 1 <0,08 5,80 ± 0,49 2,60 ± 0,49 0,10 ± 0,03 3 и4 <0,01 0,54 + 0,13 0,69 ± 0,20 1 и4 < 0,01 39,10 ± 1,98 1 и4 <0,01 5,10 + 0,24 1 и4 <0,01
Кон- троль 4-8 2-5 0-1 0,05-1 1-5 (2—4) 4-10
Таким образом, физическая тренировка модифицирует иммунную систему путем снижения ее общего функционального состояния, особенно в условиях тренировочных воздействий. Исключительно важно то обстоятельство, что интенсивные стрессорные воздействия должны сопровождаться реакциями с релаксацией, так как глюкокортикоиды вызывают временную иммуносупрессию. Частые тренировочные воздействия не позволяют иммунной системе полностью восстановиться. К тому же уровень кортизола в плазме в течение нескольких дней может оставаться завышенным [7].
Изменение индекса адаптационного напряжения свидетельствует, что высокоинтенсивные нагрузки макроциклов подготовки к соревнованиям вызывают большую вариативность колебаний от реакции тренировки до переактивации. На этом фоне угнетение ЛАМ и повышение НСТ-активности нейтрофилов сопутствуют выполнению субмаксимальных нагрузок.
В заключение следует подчеркнуть, что интегративная деятельность единой функциональной системы органшма осуществляется путем
многоуровневого, полифункционального взаимодействия функциональных и метаболических процессов в их кумулятивном влиянии на организм в процессе тренировочно-соревновательных воздействий. Поэтапное включение 'физиологической и биохимической адаптации вызывает перестроечные процессы стресс-реализующих и стресс-лимитирующих систем в регуляторных процессах организма юных спортсменов.
Нами отслеживались изменения функционального и метаболического состояния по блокам подготовки к социально-значимым соревнованиям. Ранее было показано, что состояние спортивной формы, исходя из педагогической концепции периодизации, приобрести надолго невозможно, а уловить ее еще сложнее, так как данное состояние длится не более 10 дней [3].
В этой связи изучались биологические феномены по блокам подготовки, которыми легче управлять, исходя из физиологических и биохимических закономерностей системно-структурных преобразований.
Современная теория тренировки, несомненно, строится на теории адаптации организма к фи-
зическим нагрузкам, сформировавшейся в современной физиологии, биохимии и молекулярной биологии [10, 15, 17]. Долговременная адаптация имеет ряд стадий перехода от срочной фазы к поисковой и стабилизирующей. В условиях трениро-вочно-соревно-вательных нагрузок организм спортсмена адаптируется к комплексу воздействий. Поэтому будущее спортивной физиологии и биохимии принадлежит поиску новых технологий и применению механизмов долговременной адаптации для достижения высоких результатов, реального предупреждения истощения и многих сопутствующих соматических, неинфекционных заболеваний, повышению резистентности к имму-нотропным патологическим агентам, включая, вероятно, целый ряд пока еще неясных решений.
Литература
1. Бурлакова Е.Б. Перекисное окисление липидов мембран и природные антиоксиданты/КБ. Бурлакова, Н.Г. Храпова // Успехи химии. - 1985. -Т. IV, №9. - С. 1540.
2. Виру А.А. Гормоны и спортивная работоспособность / А.А. Виру, П.К. Кырге. - М.: Физкультура и спорт, 1983. -159 с.
3. Волков В.Н. Иммунология спорта/В.Н. Волков, А.П. Исаев, Х.М. Юсупов. - Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 1996.-338 с.
4. Демуров Е.А. Метаболические и нейро-гуморальные механизмы иммунологических повреждений миокарда: научн. обзор / Е.А. Демуров, В.А. Игнатева. -М.: ВИНИТИ, 1985. -159 с.
5. Исаев А.П. Физиология иммунной системы спортсменов: учебное пособие / А.П. Исаев, С.А. Личагина, А. С. Аминов. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004. -199 с.
6. Кабанов С.А. Двигательный гомеостаз борцов: совершенствование системы многолетней подготовки. - Челябинск: СЧЭА, 1999. - 224 с.
7. Колебательная активность показателей функциональных систем организма спортсменов и детей с различной двигательной активностью: учебное пособие / А.П. Исаев, Е.В. Быков, А.Р. Са-бирьянов и др. / Под ред. АЛ. Исаева, ЕВ. Быкова -Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. - 238 с.
8. Кузнецов А.П. Физиология эндокринной системы: учебное пособие /А.П. Кузнецов, Л.Н. Смелышева. - Курган: Изд-во Курганского гос. унта, 2001. -136 с.
9. Маянская Н.Н. Участие лизосом в восстановительных процессах в печени после физической нагрузки / Н.Н. Маянская, Л.Е. Панин, Т.Г. Филатова // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. -1984. -Ns4.-С. 65-70.
10. Меерсон Ф.З. Адаптация, стресс и профилактика / Ф.З. Меерсон. - М.: Медицина, 1981. -198 с.
11. Меерсон Ф.З. Адаптационная медицина: концепция долговременной адаптации / Ф.З. Меерсон. -М.: Дело, 1993. -138с.
12. Метаболизм в процессе физической деятельности /Под ред. М. Харгривса. - М.: Олимпийская литература, 1998. - 285 с.
13. Махан Р. Биохимия мышечной деятельности и физической тренировки /Р. Мохан, М. Глессон, Л. Гринхафф. - Киев: Олимпийская литература, 2001.-294 с.
14. Твердохлиб В.П. Общие механизмы адаптации и профилактика определяют здоровье здорового человека / В.П. Твердохлиб, Д.В. Твердохлиб, Г.М. Митинский и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Образование, здравоохранение, физическая культура. - 2006. - Вып. 7, Т. 1. - № 3 (58). -С. 99-101.
15. Уилмор Дж.Х. Физиология спорта и двигательной активности / Дж.Х. Уилмор, Д.Л. Кос-тилл: Пер. с англ. - Киев: Олимпийская литература, 1997. - 504 с.
16. Хантов P.M. Физиология иммунной системы / P.M. Хантов. - М.: ВИНИТИ РАН, 2001.-224 с.
17. Хочачка П. Биохимическая адаптация / П. Хочачка, Дж. Сомеро: Пер. с англ. - М.: Мир, 1988.-567 с.
18. Иммунно-физиология / А.В. Черешнев, Б.Г. Юшков, В.Г. Климин, Е.В. Лебедев. - Екатеринбург: УрО РАН, 2002. -257с.
19. Reichard G.A. Blood glucose metabolism in man during muscular work / G.A. Reichard, B. Isse-kutz, P. Kimbel et. al. // J. Appl. Physol. - 1961. -№ 16. -P. 1001-1005.
20. Sanders C.A. Effect of exercise on the peripheral utilization of glucose /С.А. Sanders, G.E. Levinson, W.H. Abelmann et. al. // N. Engl. J. Med. -1964. -Ns271. -P. 220-225.
21. Wahren J. Glucose metabolism during leg exercise in man / J. Wahren, P. Felig, G. Aheborg et. al. //J. Clin. Invest. -1991. -№ 50. -P. 2715-2725.
