CC BY
27ДИНАМИКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СУБСТРАТОВ И ГОРМОНОВ У ЛЕГКОАТЛЕТОВ
ВЫСОКОЙ КВАЛИФИКАЦИИ И НЕТРЕНИРУЮЩИХСЯ СПОРТСМЕНОВ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ДОЗИРОВАННОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ
Тамбовцева Р.В.
Никулина И.А.
Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма,
Москва
DYNAMICS OF ENERGY SUBSTRATES AND HORMONES IN ATHLETES OF HIGH QUALIFICATION AND NON-TRAINING ATHLETES WHEN PERFORMING A DOSED PHYSICAL
LOAD
Tambovtseva R. V.
Nikulina I.A.
Russian State University of Physical Education, Sport, Youth and Tourism, Moscow
АННОТАЦИЯ
В настоящем исследовании приняли участие высококвалифицированные спортсмены, специализирующиеся в легкой атлетике в беге на средние дистанции и бывшие спортсмены легкоатлеты, оставившие спорт высших достижений, которые выполняли тест ступенчато-возрастающей мощности до отказа. Регистрировали физиологические и биохимические гормональные показатели. Было выявлено, что у спортсменов, которые оставили спорт высших достижений, гормональная система реагирует на физическую нагрузку по-иному, чем у действующих спортсменов. Адаптация к физической нагрузке у растренирован-ных спортсменов не сохраняется. Было показано, что влияние соматотропина и глюкагона на метаболические процессы при физической нагрузке происходит во взаимодействии с достаточно широким спектром гормонов катаболического действия - гормоны передней доли гипофиза, коры надпочечников, катехола-минов.
ABSTRACT
In this study, highly skilled athletes specializing in track and field athletics in middle-distance running and former athletes athletes who left the sport of higher achievements, who performed the stepwise power test to failure, took part. Recorded physiological and biochemical hormonal parameters. It was found that in athletes who have left the sport of higher achievements, the hormonal system responds to physical activity differently than in existing athletes. Adaptation to physical activity in rastrenirovannyh athletes is not saved. It was shown that the influence of somatotropin and glucagon on metabolic processes during physical activity occurs in conjunction with a fairly wide range of catabolic hormones - hormones of the anterior pituitary, adrenal cortex, catecholamines.
Ключевые слова: спортсмены легкоатлеты, гормоны, метаболические субстраты, инсулин, глюка-гон, неэстерифицированные жирные кислоты, соматотропин, глицерин.
Keywords: athletes, athletes, hormones, metabolic substrates, insulin, glucagon, unesterified fatty acids, somatotropin, glycerin.
Введение. В настоящее время имеется достаточно много работ, посвященных изучению динамики различных гормонов при выполнении физических нагрузок [1,2,3]. Известно, что гормоны пептидной природы: инсулин, соматотропин, глюкагон играют важную роль в мобилизации энергетических источников и ресурсов организма человека [3,4,5]. Изучение динамики концентраций гормонов в крови в ответ на нагрузку у действующих спортсменов высокой квалификации и у спортсменов, которые завершили спортивную карьеру может иметь большое значение для оценки спортивной работоспособности и состояния здоровья в практике спорта высших достижений. Гормональная регуляция метаболических процессов при выполнении нагрузки повышающейся мощности, которая позволяет определить аэробную и анаэробную производительность, границы функциональных возможностей организма, все же изучена недостаточно, особенно если сравнивать действующих спортсменов и спортсменов, которые
завершили свою спортивную карьеру. Поэтому целью настоящего исследования явилось изучение динамики субстратных и гормональных изменений у легкоатлетов высокой квалификации, специализирующихся в беге на средние дистанции и у бывших спортсменов легкоатлетов.
Методы и организация исследования. Научный эксперимент был проведен в лаборатории биоэнергетики мышечной деятельности при кафедре биохимии и биоэнергетики спорта им. Н.И. Волкова Российского государственного университета физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК). В работе участвовали высококвалифицированные спортсмены легкоатлеты, специализирующиеся в беге на средние дистанции (п=12) и бывшие спортсмены (п=10), специализировавшие в этом же виде спорта, которые по разным причинам оставили спорт высших достижений. Испытуемые дали информированное согласие на участие в научном эксперименте, были здоровы и получили разрешение от врачей. Действующие спортсмены и растренированные спортсмены выполняли одну и
их предшественники - флюорометрическим методом.
Полученные результаты были обработаны с помощью программы Statistica 6.0 и встроенной функции анализа в программе Microsoft Excel (2007).
Результаты исследования и их обсуждение.
Оценка полученных результатов показала, что при выполнении ступенчато повышающейся нагрузки до отказа, объем работы, выполненный растрениро-ванными спортсменами составил в среднем 148,4+4,56 кгм/кг, и средняя продолжительность выполняемой работы составила у них 10,4+0,23 минуты, а в группе действующих спортсменов объем работы составил 275,5+8,34 кгм/кг, средняя продолжительность - 14,91+0,32 минуты. Между действующими и растренированными спортсменами были получены достоверные различия по некоторым физиологическим показателям (таблица 1).
Таблица 1.
Динамика кислородного обмена у действующих высококвалифицированных спортсменов легкоатлетов и бывших спортсменов легкоатлетов, оставивших спортивную деятельность.
ту же нагрузку - стандартный тест ступенчато-возрастающей нагрузки до отказа. Продолжительность теста варьировала от 12 до 15 минут. В состоянии покоя, во время выполнения стандартной нагрузки и в течение 10 минут восстановления регистрировали частоту сердечных сокращений (ЧСС) и показатели газообмена. Кроме того, в состоянии покоя, в момент отказа от выполняемой нагрузки, третьей и десятой минутах восстановления производилось взятие венозной крови, в которой определялись концентрации инсулина, соматотропина, глюкозы, глицерина и неэстерифицированных жирных кислот. В капиллярной крови определяли концентрацию молочной кислоты. В моче определяли катехо-ламины и их предшественники. Концентрацию не-эстерифицированных жирных кислот определяли по методу Долла [], соматотропина и инсулина - радиоиммунологическим методом, а катехоламины и
Показатели I группа (Действующие спортсмены) (M+m) II группа (Недействующие спортсмены (M+m))
Кислородный запрос (мл/кг) 609,4 + 27,98** 385,2 + 15,23
Кислородный приход (мл/кг) 512,4 + 21,6** 281,5 + 11,36
Кислородный долг (мл/кг) 107,4 + 8,45 94,64 + 8,13
Максимум кислородного потребления (мл/кг-мин) 63,5 + 1,43* 50,4 + 1,10
Максимальный кислородный пульс (мл/уд.) 25,6 + 0,45** 19,64 + 0,67
Кислородная стоимость работы (мл/кгм) 1,88 + 0,16 1,93 + 0,05
Максимальный кислородный эквивалент работы (мл/кгм) 0,23 + 0,07* 0,36 + 0,04
Примечание: * - р<0,05; ** - p<0,01
В таблице 2 представлены результаты, полученные при измерении концентраций гормонов и энергетических субстратов у действующих спортсменов и растренированных спортсменов в исходном состоянии, сразу после нагрузки. Показано, что в состоянии покоя уровень инсулина немного ниже у тренирующихся спортсменов, чем у спортсменов, которые перестали заниматься спортивной деятель-
ностью. Между тем, концентрация глюкагона у занимающихся спортсменов выше, однако различия не являются достоверными. При измерении концентрации метаболических субстратов достоверных различий между двумя группами спортсменов не выявлено, за исключением уровня глицерина. Показано, что концентрация глицерина у действующих спортсменов в состоянии покоя ниже, чем у растренированных спортсменов (р<0,05).
Таблица 2.
Динамика концентрации метаболических субстратов и гормонов в крови в исходном состоянии и сразу после окончания физической нагрузки у действующих высококвалифицированных спортсменов легкоатлетов и бывших спортсменов легкоатлетов, оставивших спортивную деятельность.
Показатели Исходное состояние (М+ш) После нагрузки (М+ш) % от исходного уровня
Инсулин (мкед/мл) 5,21 + 0,63 (1) * 5,70 + 1,12 (2) 2,93 + 0,71 (1) 1,10 + 0,83 (2) 55,8 % 19,4%
СТГ (мкг/л) 3,81 + 2,70 (1) ** 3,54 + 1,41 (2) 16,3 + 5,22 (1) 6,12 + 1,90 (2) 428 % 174 %
Глюкагон (пкг/мл) 115,7 + 33,4 (1) *** 97,9 + 23,7 (2) 318,6 + 98,6 (1) 90,1 + 15,6 (2) * 276 % 92,3 %
Глюкоза (мл/100 мл) 79.1 + 6,61 (1) 72.2 + 5,84 (2) 91,2 + 9,64 (1) 94,5 + 10,8 (2) 115% 130 %
НЭЖК (мкэкв/мл) 0,49 + 0,16 (1) 0,72 + 0,12 (2) 0,88 + 0,06 (1) 1,23 + 0,22 (2) 183 % 171 %
Глицерин мг/100 мл) 4,81 + 0,40 (1) 6,00 + 0,53 (2) 8,84 + 1,82 (1) 7,56 + 1,25 (2) 183 % 123 %
Примечание: * - р<0,05; ** - p<0,01; - р<0,001; (1) - действующие спортсмены, (2) - растренированные спортсмены.
В момент отказа сразу после физической нагрузки в обеих группах происходит снижение инсулина, увеличение концентрации соматотропина, неэстерифицированных жирных кислот, глицерина, глюкозы, глюкагона. У действующих спортсменов происходит меньшее падение уровня инсулина в крови, чем у спортсменов, оставивших свою спортивную деятельность. Отмечается достоверный прирост концентрации соматропина и глюка-гона. Если рассматривать индивидуальные характеристики гормонов и метаболитов, то у растрениро-ванных спортсменов отмечается больший индивидуальный разброс, чем у действующих
спортсменов. Например, у некоторых растрениро-ванных спортсменов отмечался рост концентрации глюкагона, а других наоборот снижение. Концентрация глюкозы после выполнения нагрузки по сравнению с исходными данными была достоверно повышена у действующих спортсменов. В обеих группах отмечается достоверный прирост концентрации неэстерифицированных жирных кислот и глицерина по сравнению с исходными данными, однако различия между группами недостоверные. В таблице 3 представлены данные, показывающие динамику в гормональном и метаболическом спектре в восстановительный период.
Таблица 3.
Динамика концентраций гормонов и метаболических субстратов в крови в восстановительный период у действующих высококвалифицированных спортсменов легкоатлетов и бывших спортсменов легкоатлетов, оставивших спортивную деятельность.
Показатели 3 минуты восстановления 10 минут восстановления
(М+ш) (М+ш)
Инсулин (мкед/мл) 11,54 + 1,32 (1) 16,51 + 4,78 (1)
4,94 + 2,20 (2) * 7,32 + 1,45 (2)
СТГ (мкг/л) 19,23 + 4, 41 (1) 25,34 + 4,63 (1)
7,80 + 3,62 (2) * 10,12 + 3,54 (2) *
Глюкагон (пкг/мл) 198,2 + 46,54 (1) 254,8 + 67,45 (1)
109,8 + 19,9 (2) 113,3 + 14,8 (2)
Глюкоза (мл/100 мл) 0,84 + 0,07 (1) 0,73 + 0,12 (1)
0,96 + 0,12 (2) 1,23 + 0,008 (2) *
НЭЖК (мкэкв/мл) 133,2 + 11,74 (1) 126,7 + 13,45 (1)
90,21 + 8,44 (2) * 101,3 + 25,01 (2)
Глицерин мг/100 мл) 9,11 + 1,23 (1) 8,15 + 0,96 (1)
7,64 + 0,26 (2) 8,47 + 0,89 (2)
Примечание: * - р<0,05; (1) - действующие спортсмены, (2) - растренированные спортсмены.
На третьей минуте восстановления концентрация инсулина, соматотропина и неэстерифициро-ванных жирных кислот у действующих спортсменов достигает больших величин, чем у растрениро-ванных спортсменов (р<0,05). По остальным параметрам на 3 -й минуте восстановления различия недостоверны. К десятой минуте восстановления концентрация инсулина в крови действующих
спортсменов продолжает оставаться высокой (0,1>р>0,05), чем у спортсменов, которые оставили спорт высших достижений. Концентрация сомато-тропина также более высокая у действующих спортсменов (р<0,05). В группе действующих спортсменов по сравнению с третьей минутой восстановления концентрация неэстерифицированных
жирных кислот снижается, а у растренированных спортсменов наоборот повышается.
Таким образом, подводя итог нашим исследованиям, можно сказать, что результаты, полученные в эксперименте с действующими спортсменами легкоатлетами и спортсменами, которые завершили свою спортивную карьеру, указывают на активизацию секреции соматотропина и глюкагона в ответ на нагрузку в обеих исследованных группах. Причем, эта активация более выражена у действующих спортсменов легкоатлетов. Физиологический смысл этой реакции, по-видимому, заключается в усилении данными гормонами процессов мобилизации энергетических субстратов из депо жировой ткани и печени, чтобы обеспечить достаточные потребности работающих мышц. Поскольку уровень метаболических субстратов в крови является результирующей совершенно разнонаправленных процессов их мобилизации, то можно говорить лишь о преобладании скорости одного процесса над скоростью другого. При выполнении теста ступенчато-возрастающей нагрузки до отказа скорость мобилизации, неэстерифицирован-ных жирных кислот, глюкозы и глицерина преобладает на скоростью их утилизации, что и выражается в увеличении в крови уровня концентраций метаболических субстратов в крови в ответ на нагрузку. Наряду с активацией секреции соматотропина и глюкагона, мобилизации энергетических субстратов помогает снижение уровня инсулина, связанное с подавлением секреторной деятельности р-клеток поджелудочной железы и повышением рецептор-ного связывания этого гормона в работающих мышцах. Снижение секреции инсулина может быть также обусловлено активизацией при физической нагрузке симпато-адреналовой системы, и в ответ на нагрузку такой процесс наблюдался в обеих исследуемых группах. Полученные результаты показывают взаимосвязь метаболических реакций, таких как активация липолиза, гликогенолиза и других катаболических процессов, с увеличением активности глюкагон- и соматотропин-продуциру-ющих клеток. Можно предположить, что влияние соматотропина и глюкагона на метаболические процессы при физической нагрузке происходит во взаимодействии с достаточно широким спектром гормонов катаболического действия - гормоны передней доли гипофиза, коры надпочечников, ка-техоламинов. При этом, выведение одного из регу-ляторных звеньев может быть скомпенсировано за счет активации других звеньев. Ступенчато-повышающаяся нагрузка до отказа нарушает закономерность снижения в процессе тренировке амплитуды гормональных сдвигов в ответ на физическую
нагрузку постоянной мощности и длительности. Нагрузка предельного характера требует мобилизации всех резервных возможностей организма, и в данном случае тренированность может выразиться в способности к максимальной активизации всех систем гормональной регуляции. Обращает на себя внимание тот факт, что гормональная система у спортсменов, оставивших свою спортивную деятельность по экономизации приближается работе системы людей, которые никогда не занимались спортом.
Выводы
1. При выполнении теста ступенчато-возрастающей нагрузки до отказа скорость мобилизации, неэстерифицированных жирных кислот, глюкозы и глицерина преобладает на скоростью их утилизации, что и выражается в увеличении в крови уровня концентраций метаболических субстратов в крови в ответ на нагрузку.
2. Снижение секреции инсулина связана с активизацией симпато-адреналовой системы, и в ответ на нагрузку такой процесс наблюдался в обеих исследуемых группах.
3. Влияние соматотропина и глюкагона на метаболические процессы при физической нагрузке происходит во взаимодействии с широким спектром гормонов катаболического действия.
Литература
1. Кремер У.Дж. Эндокринная система, спорт и двигательная активность. - Киев: Олимпийская литература, 2005. - 599 с.
2. Погодина С.В., Алексанянц Г.Д. Адаптационные изменения глюкокортикойдной активности в организме высококвалифицированных спортсменов различных половозрастных групп // Журнал «Теория и практика физической культуры», №9, 2016.
3. Тамбовцева Р.В., Никулина И.А. Изменение гормональной регуляции обменных процессов у конькобежцев на разных этапах тренировочного цикла // Журнал «Теория и практика физической культуры», № 5, 2015.
4. Тамбовцева Р.В., Никулина И.А. Особенности гормональной регуляции энергетического обмена у спортсменов различных специализаций при выполнении предельной работы // Журнал «Теория и практика физической культуры», №1, 2016.
5. Fisher D.A. The Quest diagnostics manual. Endocrinology test selection an interpretation, 4th ed. San JuanCapistrano, CA: Quest Diagnostics Nichols Institute, 2007. - 369 p.
