CC BY
149
УДК 612.018:796.01
ДИНАМИКА БЕТА-ЭНДОРФИНА В КРОВИ СПОРТСМЕНОВ РАЗЛИЧНОЙ КВАЛИФИКАЦИИ В УСЛОВИЯХ НАГРУЗКИ УМЕРЕННОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ НА ФОНЕ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
© Брук Т.М., Лифке М.В.
Кафедра биологических дисциплин Смоленской государственной академии физической культуры, спорта и туризма, Смоленск
E-mail: [email protected]
Проведена оценка динамики бета-эндорфина в плазме крови студентов физкультурного вуза, специализирующихся в циклических видах спорта, в условиях 100-минутной нагрузки умеренной интенсивности на велоэргометре. У лиц контрольной группы и спортсменов-перворазрядников изолированная работа приводила к снижению уровня нейропептида в различные моменты времени педалирования, в то время как в пределах квалификации КМС отмечены признаки активации эндогенной опиоидной системы. Предварительное десятиминутное низкоинтенсивное лазерное воздействие оказывало нормализующее влияние на уровень эндорфина в зависимости от его базальной концентрации или исходного способа реагирования на изолированную нагрузку.
Ключевые слова: бета-эндорфин, низкоинтенсивное лазерное излучение, циклические виды спорта, нагрузка умеренной интенсивности.
DYNAMICS OF BETA-ENDORPHIN IN THE BLOOD OF ATHLETES OF VARIOUS QUALIFICATIONS IN THE CONDITIONS OF MILD LOAD EXPOSED BY LOW INTENSIVE LASER
Brook T.M., Lifke M.V.
Biological Sciences Department of the Smolensk State Academy of Physical Culture, Sports and Tourism,
Smolensk
The estimation of dynamics of beta-endorphin in the blood plasma of physical culture students, specializing in cyclic kinds of sports, in the conditions of 100-minute exercises of mild intensity on a cycleergometer was determined. Among controls and first-grade athletes the isolated work led to reduction in a level of neuropeptids during the various moments of pedaling, while within the limits of a qualification "Candidate of Master of Sports" the signs of activating the endogenous opioid system were noted. Preliminary ten-minute low intensive laser exposure made the normalizing effect on a level of endorphin depending on its initial concentration or an initial way of reaction to the isolated load.
Keywords: beta-endorphin, low intensive laser exposure, cyclic kinds of sports, load of mild intensity.
Уровень достижений современного спорта предъявляет большие требования к потенциальным возможностям участников соревнований, в связи с чем объясним интерес к использованию разнообразных методов, повышающих физическую и спортивную работоспособность. Система соответствующих медико-биологических средств включает в себя рациональное питание, фармакотерапию, физиотерапию, гидротерапию, массаж. Вместе с тем трудоемкость и нередко труд-нодоступность, длительность применения и наличие отрицательных эффектов дает основание для поиска новых способов повышения физической работоспособности.
Один из вариантов решения проблемы -применение низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ). Исследования, проведенные на спортсменах, указывают на повышение общей и специальной работоспособности на фоне как курсового, так и однократного лазерного воздействия, которое, как свидетельствуют многочисленные работы, оказывает также положительное воздействие на многие системы организма и обмен веществ [1, 2, 4, 7]. Учитывая важную роль эндокринной системы в формировании основ физической работоспособности, представляет интерес изучение гормональных механизмов влияния НИЛИ на организм спортсмена в условиях мышечной деятельности. К настоящему
времени имеются исследования, отражающие динамику гормонального статуса при физической нагрузке, в том числе освещающие реакцию эндогенной опиоидной системы (ЭОС), активность которой положительно коррелирует с физической работоспособностью спортсмена [5, 6, 8, 9]. Встречаются также публикации, посвященные изучению вопроса влияния НИЛИ на уровень важнейшего эндогенного опиоида - бета-эндорфина крови. В то же время отсутствуют данные о состоянии эндогенной опиоидной системы под влиянием низкоинтенсивного лазерного воздействия во время выполнения спортсменами физических упражнений. Это и послужило основой для проведения собственного исследования.
Цель исследования: выявить особенности динамики бета-эндорфина у лиц с различным уровнем спортивного мастерства в процессе физической нагрузки умеренной интенсивности, обусловленные предварительным низкоинтенсивным лазерным воздействием.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В исследовании приняли участие 35 юно-шей-добровольцев - студентов Смоленской государственной академии физической культуры, спорта и туризма, средний возраст 19,79±1,34 года. Все испытуемые были разделены на три группы в зависимости от уровня спортивного мастерства. Группу контроля составили лица, занимающиеся физической культурой в объеме учебной программы вуза (11 человек). Во вторую и третью группу вошли студенты, специализирующиеся на циклических видах спорта (лыжные гонки, велогонки, конькобежный спорт) и имеющие различную квалификацию: 1 разряд (12 человек), КМС (12 человек).
Все участники исследования прошли двухэтапное тестирование, включавшее 100минутную нагрузку на велоэргометре "Kettler", мощность которой составила 6575% от МПК (максимального потребления кислорода), причем второму этапу эксперимента предшествовало 10-минутное внутривенное лазерное облучение крови (ВЛОК) с использованием лазерного терапевтического аппарата "Узор-3КС" (длина волны -
0,64 мкм, режим излучения - непрерывный, мощность на конце световода - 2 мВт). Исследование планировалось таким образом, чтобы за день до эксперимента с физической нагрузкой исключались спортивные тренировки во избежание влияния возможного недостаточного восстановления на изучаемые показатели крови.
Непосредственно перед нагрузкой и через каждые 20 минут педалирования с помощью внутривенного катетера производили забор крови из локтевой вены. На втором этапе взятие крови осуществлялось до ВЛОК, через 10 минут после лазерного воздействия и далее через каждые 20 минут нагрузки (аналогично первому этапу). Для оценки активности эндогенной опиоидной системы определяли содержание бета-эндорфина в плазме крови методом иммуноферментного анализа с использованием наборов реактивов "Peninsula" (США). Описание количественных признаков представлено в виде медианы, 25-го и 75-го процентилей. Для сравнения количественных признаков использовались критерий Вилкок-сона для парных сравнений и непараметрический критерий Вилкоксона-Манна-Уитни для независимых переменных.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты, полученные в условиях изолированной нагрузки, представлены в табл. 1. Анализ данных показал, что исходная концентрация эндорфина (далее по тексту - эн-дорфин, бета-эндорфин, пептид, нейропептид, опиоид) в группе контроля превышала аналогичные показатели студентов-перворазрядников и КМС соответственно в 1,42 (р<0,05) и 2,06 раза (р<0,01).
Физическая нагрузка привела в контрольной группе к достоверному двухпиковому снижению концентрации бета-эндорфина (здесь и далее указана динамика гормонов в сравнении с исходными значениями): на 40-й минуте педалирования - в 1,79 раза (р<0,05), на 100-й минуте - в 1,55 раза (р<0,01). Среди спортсменов-перворазрядников статистически значимое снижение уровня нейропептида в 1,20 раза зафиксировано на 20-й минуте нагрузки (р<0,05), что, возможно, является
Курский научно-практический вестник "Человек и его здоровье", 2009, № 2 отражением снижения резервов опиоидной сис-
Таблица 1
Уровень бета-эндорфина в плазме крови в условиях изолированной физической нагрузки (1 этап), нг/мл (данные представлены в виде медианы, 25-го и 75-го процентилей)
Квали- фикация Исходный уровень Во время нагрузки
20 минут 40 минут 60 минут 80 минут 100 минут
Г руппа контроля (п=11) 0,340 (0,260; 1,040) 0,280 (0,190; 1,790) 0,190* (0,160; 0,380) 0,240 (0,190; 0,460) 0,230 (0,200; 0,460) 0,220** (0,200; 0,290)
1 разряд (п=12) 0,240 (0,200; 0,305) 0,200* (0,165; 0,245) 0,215 (0,150; 0,265) 0,220 (0,185; 0,280) 0,250 (0,200; 0,275) 0,260 (0,220; 0,280)
О ^ 0,165 (0,140; 0,230) 0,260* (0,200; 0,315) 0,200 (0,145; 0,325) 0,215* (0,195; 0,360) 0,165 (0,145; 0,250) 0,370** (0,285; 0,490)
р 5 ; 1 С) о ^ о ^ V о V ^ Л Л р<0,05 (о,1) р>0,05 р>0,05 р>0,05 5 С) V « р 0,
Примечание: * - р<0,05 (в сравнении с исходным уровнем); ** - р<0,01 (в сравнении с исходным уровнем).
темы или активного поглощения эндорфина органами-мишенями в начале работы. Не исключено, что причина данного явления кроется в монотонности ситуации лабораторного исследования и навязанном характере нагрузки, которые, как указывают литературные данные, могут препятствовать активации ЭОС [3, 5]. Это справедливо, прежде всего, по отношению к нетренированным и малотренированным лицам, что некоторым образом соотносится с полученными нами результатами.
В то же время в группе КМС обнаружены статистически значимые подъемы концентрации бета-эндорфина на 20-й, 60-й и 100-й минуте соответственно в 1,58 (р<0,05), 1,30 (р<0,05) и 2,24 (р<0,01) раза по сравнению с его донагрузочным уровнем. Такая динамика отражает не только высокую реактивность ЭОС у спортсменов-КМС, но и ее функциональную устойчивость, о чем свидетельствуют наивысшие значения нейропептида на завершающем этапе длительной мышечной работы.
Неоднородная групповая динамика показателя обусловила межквалификационные различия в отдельные моменты времени. Так, на 20-й минуте нагрузки концентрация пептида в группе контроля превышала соответ-
ствующее значение перворазрядников в 1,40 раза (р<0,05). В то же время на 100-й минуте уровень бета-эндорфина у лиц контрольной группы был ниже показателей спортсменов квалификации КМС в 1,68 раза (р<0,05).
В результате проведенных нами наблюдений возник вопрос, не связана ли направленность и выраженность прироста бета-эндорфина к концу работы с квалификацией спортсменов. С этой целью был проведен корреляционный анализ, который, действительно, с высоким уровнем безошибочного прогноза (р<0,005) выявил наличие умеренно выраженной прямой корреляционной связи между уровнем спортивного мастерства и степенью прироста нейропептида к 100-й минуте (гб=0,64), а также между спортивной квалификацией и посленагрузочным уровнем нейропептида (гб=0,64).
На наш взгляд, среди причин выраженного прироста эндорфина в крови более квалифицированных спортсменов важную роль играет стимуляция синтеза опиоида с его накоплением в структурах головного мозга в состоянии покоя. Возможно, в состоянии покоя в тренированном организме формируется резервный пул нейропептида, который поступает в периферическую кровь и эффек-
тивно расходуется в процессе нагрузки. В то же время нельзя исключить, что стимуляция синтеза опиоида в структурах мозга происходит у спортсменов также непосредственно в процессе мышечной деятельности.
При анализе результатов обратил на себя внимание и тот факт, что более выраженный прирост эндорфина к концу нагрузки часто отмечался при меньших исходных концентрациях показателя. Наше предположение получило свое подтверждение, когда была выявлена достоверная умеренная отрицательная корреляционная связь между степенью прироста бета-эндорфина и исходным уровнем пептида (rs=-0,62, р<0,005).
Закономерно была выявлена и умеренная обратная зависимость между спортивной квалификацией и исходной концентрацией эндорфина (rs=-0,57, р<0,01). Таким образом, проведенный корреляционный анализ показал, что с ростом квалификации спортсмена исходный уровень эндорфина в периферической крови снижается. При этом происходит увеличение степени прироста нейропептида на 100-й минуте изолированной нагрузки и нарастание конечных значений показателя к концу работы. Возможный механизм данного явления заключается в следующем. У спортсменов низкой квалификации в периоде восстановления после нагрузки уровень циркулирующего в крови нейропептида снижен. Регуляторные системы стремятся восстановить нарушенный гомеостаз, продукция гормона увеличивается и при этом имеет место некоторая гиперкомпенсация, то есть пептида образуется больше. Таким образом, система с опережением готовится к последующему очередному циклу нагрузок, в ходе которого вновь предстоят повышенные затраты эндор-фина. Однако, в отличие от высококвалифицированных спортсменов, основные запасы пептида концентрируются в плазме крови, а не в структурах головного мозга.
С целью оценки влияния НИЛИ на активность опиоидной системы в ходе физической нагрузки проведен сравнительный анализ результатов 1-го и 2-го этапов эксперимента (табл. 2). Лазерное воздействие оказывало различное по выраженности и направленности влияние на концентрацию бета-эндорфина у лиц различной квалификации. При анализе полученных результатов обра-
тил на себя внимание тот факт, что характер влияния НИЛИ на динамику нейропептида определялся его базальным уровнем или исходным способом реагирования опиоидной системы на изолированную физическую нагрузку.
В группе контроля лазерное воздействие приводило к снижению донагрузочной концентрации бета-эндорфина в 1,29 раза (р<0,05). Кроме того, у нетренированных лиц значения в серии с изолированной нагрузкой (1-й этап) превышали аналогичные показатели 2-го этапа (сочетанное действие НИЛИ и нагрузки) на 20-й, 40-й и 60-й минуте педалирования с разницей соответственно в 1,27, 1,19 и 1,26 раза (р<0,05). Такие изменения могут быть связаны с влиянием лазерного излучения на рецепторный аппарат клеток и повышения чувствительности органов-мишеней к эндорфину, тем более что именно в пределах данной группы имел место достоверно более высокий исходный уровень нейропептида в сравнении со спортсменами (р<0,01, р<0,05). В то же время лазерное воздействие препятствовало угнетению эндогенной опиоидной системы в группе контроля на 100-й минуте педалирования: в конце нагрузки на 2-м этапе концентрация эндорфина превысила соответствующее значение 1 -го этапа в 1,55 раза (р<0,01), что свидетельствует о повышении функциональной устойчивости эндогенной опиоидной системы у лиц группы контроля.
У спортсменов-перворазрядников лазерное излучение препятствовало снижению уровня бета-эндорфина на 20-й минуте нагрузки - на 2-м этапе он превысил показатель 1-го этапа в 1,13 раза (р<0,05).
В группе КМС на 20-й, 60-й и 100-й минуте концентрация бета-эндорфина была меньше на этапе с лазерным воздействием по сравнению с аналогичными показателями 1-го этапа соответственно в 1,24; 1,19 и 1,48 (р<0,05). Таким образом, в пределах данной квалификации НИЛИ препятствовало активации ЭОС на 20-й и 60-й минуте нагрузки, а также уменьшало выраженность прироста нейропептида на 100-й минуте в сравнении с 1-м этапом тестирования (р<0,05). Тем не менее функциональная устойчивость системы в данной группе на 2-м этапе по-прежнему оставалась на высоком уровне, о чем свиде-
тельствовал достоверный прирост концен- трации бета-эндорфина к концу педали-
Таблица 2
Уровень бета-эндорфина в плазме крови у лиц различной квалификации, нг/мл (1-2 этап) (данные представлены в виде медианы, 25-го и 75-го процентилей)
Этап Исходный уровень После влок до нагрузки Во время нагрузки
20 минут 40 минут 60 минут 80 минут 100 минут
группа контроля (n= 11)
1 этап 0,340 (0,260; 1,040) — 0,280 (0,190; 1,790) 0,190* (0,160; 0,380) 0,240 (0,190; 0,460) 0,230 (0,200; 0,460) 0,220** (0,200; 0,290)
2 этап 0,360 (0,320; 0,540) 0,280* (0,160; 0,300) 0,220* (0,160; 0,300) 0,160** (0,050; 0,290) 0,190** (0,130; 0,210) 0,320 (0,240; 0,340) 0,340 (0,320; 0,430)
р р>0,05 — р<0,01 р<0,05 р<0,05 р>0,05 р<0,01
1 разряд (n=l2)
1 этап 0,240 (0,200; 0,305) — 0,200* (0,165; 0,245) 0,215 (0,150; 0,265) 0,220 (0,185; 0,280) 0,250 (0,200; 0,275) 0,260 (0,220; 0,280)
2 этап 0,215 (0,150; 0,375) 0,240 (0,150; 0,390) 0,225 (0,190; 0,275) 0,225 (0,175; 0.265) 0,220 (0,195; 0,270) 0,265 (0,245; 0,290) 0,265 (0,215; 0,305)
р р>0,05 — р<0,05 р>0,05 р>0,05 р>0,05 р>0,05
^С (n=l2)
1 этап 0,165 (0,140; 0,230) — 0,260* (0,200; 0,315) 0,200 (0,145; 0,325) 0,215* (0,195; 0,360) 0,165 (0,145; 0,250) 0,370** (0,285; 0,490)
2 этап 0,175 (0,100; 0,230) 0,150 (0,145; 0,175) 0,210 (0,165; 0,240) 0,170 (0,135; 0,205) 0,180 (0,150; 0,230) 0,210 (0,180; 0,325) 0,250** (0,215; 0,295)
р р>0,05 — р<0,05 р>0,05 р<0,05 р>0,05 р<0,05
Примечание: * - р<0,05 (в сравнении с исходным уровнем); *- р<0,01 (в сравнении с исходным уровнем).
рования (р<0,05). Такой характер влияния лазерного воздействия в пределах квалификации KMQ вероятно, обеспечивает экономизацию опиоидной функции, весьма выраженную в условиях изолированной нагрузки.
В результате проведенного корреляционного анализа с высокой достоверностью (р<0,005) выявлено наличие умеренной обратной связи (rs=-0,62) между спортивной квалификацией и степенью активации ЭОС к 100-й минуте нагрузки под влиянием лазерного излучения (коэффициентом стимуляции), а также умеренной прямой зависимости между исходным уровнем бета-эндорфина и коэффициентом стимуляции (rs=0,57, р<0,01).
В то же время на остальных временных отрезках работы не обнаружено ни аналогичных значимых корреляций, ни иных закономерностей в направленности и степени прироста эндорфина под влиянием ВЛОК
В процессе обработки данных обратил на себя внимание тот факт, что у испытуемых, имевших отрицательный прирост бета-эндорфина на 100-й минуте изолированной физической нагрузки, отмечалось стимулирующее влияние НИЛИ на эндогенную опио-идную систему. У этих студентов степень прироста эндорфина к концу нагрузки на 2-м этапе (1,29) превысила соответствующий показатель 1-го этапа (0,51) в 2,53 раза (р<0,01).
Полученные результаты свидетельствуют о нормализующем влиянии НИЛИ на уровень бета-эндорфина у мужчин-спортсменов различной квалификации на фоне длительной нагрузки умеренной интенсивности в зависимости от базальной концентрации нейропептида или исходного способа реагирования ЭОС на изолированную нагрузку.
ЛИТЕРАТУРА
1. Брук Т.М., Богослова Т.В., Николаев А.А. и др. Современные средства повышения и восстановления физической работоспособности спортсменов. - Смоленск: СГАФКСТ, 2008. -172 с.
2. Брук Т.М., Осипова Н.В., Кореневский С.А., Балабохина Т.В. Современные средства повышения физической работоспособности студентов спортивного вуза // Теория и практика физической культуры. - 2007. - № 4. - С. 5254.
3. Виру А.А., Кырге П.К. Гормоны и спортивная
работоспособность. - М.: Физкультура и
спорт, 1983. - 159 с.
4. Клиническая лазерология: Практическое руководство для врачей / Под ред.
А.Р. Евстигнеева, Л.П. Пешева. - Саранск -Калуга, 2008. - 394 с.
5. Куликов В.П., Киселев В.И. Реакция бета-эндорфина при физической нагрузке различной мотивированности // Физиология человека. -1992. - Т. 18, № 1. - С. 104-109.
6. Плешкова Н.Н., Брук Т.М. Физкультурноспортивные специализации как форма первичной профилактики потребления психоактивных веществ // Теория и практика физической культуры. - 2005. - № 7. - С. 18-22.
7. Скобялко С.Е. Применение внутрисосудисто-го лазерного облучения крови в спортивной медицине // Труды врачей и фармацевтов Мо-гилевщины. - Могилев, 1999. - С. 365-366.
8. Petraglia F., Bacchi Modena А., Comitini G. Plasma beta-endorphin and beta-lipotropin levels increase in well trained athletes after competition and non competitive exercise // J. Endocrinol. Invest. - 1990. - Vol. 13, № 1. - P. 19-23.
9. Rahkila Р., Hakala Е., Alen М. et al. Beta-endorphin and corticotropin release is dependent on a threshold intensity of running exercise in male endurance athletes // Life Sci. - 1988. -Vol. 43, N 6. - P. 551-558.
