CC BY
20
diko-profilakticheskogo profilya Vooruzhennykh Sil RF (Sankt-Peterburg, 8-10 dekabrya 2010 goda). SPb.; 2010. Russian.
2. Belov AB, Ogarkov PI. Perspektivy snizhe-niya zabolevaemosti voennosluzhashchikh vozdushno-kapel'nymi infektsiyami, ne upravlyaemymi sredst-vami vaktsinoprofilaktiki. Voenno-meditsinskiy zhurnal. 2011;5:42-8. Russian.
3. Zhogolev SD, Ogarkov PI, Zhogolev KD, et al. Epidemiologiya i profilaktika vnebol'nichnoy pnevmonii u voennosluzhashchikh. Voenno-meditsinskiy zhurnal. 2013;11:55-60. Russian.
4. Kovtun TA, Usenko DV, Tutel'yan AV, Shaba-lina SV. Sovremennaya terapiya ostrykh respirator-nykh zabolevaniy u detey. Infektsionnye bolezni. 2012;10(1):74-8. Russian.
5. Kolesnikov VV, Shipitsyn KS, Zharkov DA, et al. Rezul'taty issledovaniya immunnogo statusa voennosluzhashchikh v razlichnye periody sluzhby. Dostizheniya nauki i praktiki v obespechenii sani-tarno-epidemiologicheskogo blagopoluchiya Vooru-zhennykh Sil RF: trudy Tret'ego s"ezda voennykh vra-chey mediko-profilakticheskogo profilya Vooru-zhennykh Sil RF
УДК: 616-022-053.7]:612.017.1:616-003.96
(Sankt-Peterburg, 8-10 dekabrya 2010 goda). SPb; 2010. Russian.
6. Mar'in GG, Valevskiy VV, Gruzdeva OA, So-kolov MA, Bagdasaryan MB. Opyt primeneniya sredstv, povyshayushchikh nespetsificheskuyu rezistent-nost' or-ganizma, v profilaktike infektsiy v orga-nizovannykh kol-lektivakh. Meditsinskiy al'manakh. Immunologiya i im-munoprofilaktika. 2012;3(22): 151-5. Russian.
7. Mosyagin VD, Kochetkov AV, Akimkin VG, Ma-linovskiy AA, Alimov AV. Kliniko-epidemiologicheskie osobennosti infektsiy, obu-slovlennykh streptokokkami gruppy A, v voinskikh kollektivakh. Aktual'nye voprosy epidemiologii infektsionnykh bolezney (sb. nauchnykh trudov, vypusk 10). Pod redaktsiey prf. Shaposhnikova A.A., prof. Yushchenko G.V. M.: ZAO MP «Gigiena»; 2011. Russian.
8. Mukhametzhanov AM, Smagulov NK. Zabole-vaemost' voennosluzhashchikh srochnoy sluzhby. Medi-tsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2015;3:22-5. Russian.
9. Nikolenko EE. Vnebol'nichnye pnevmonii u voennosluzhashchikh: problemy i puti ikh resheniya. Zdorov'e. Meditsinskaya ekologiya. Nauka. 2015;1:66-9.
DOI: 10.12737/ 17031
ГУМОРАЛЬНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ НА ЛИПОПОЛИСАХАРИДЫ ЭНТЕРОБАКТЕРИЙ У ЮНОШЕЙ 18-19 ЛЕТ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ АДАПТАЦИОННЫХ РЕЗЕРВОВ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ
Е.Н. МИНИНА*, А.И. ГОРДИЕНКО **
*ФГАОУ ВО «Крымский Федеральный Университет имени В.И. Вернадского», пр. В.И.Вернадского, д.4, г.Симферополь, Республика Крым, Россия, 295007 **Медицинская академия имени С.И. Георгиевского, бул. Ленина, 5/7, Симферополь, Крым, Россия, 295006
Аннотация. В статье впервые приведены данные об особенностях гуморального иммунного ответа на липополисахариды энтеробактерий у юношей с разным уровнем адаптационных резервов, выявлены возможные патогенетические и компенсаторные механизмы адаптационного ответа на физические нагрузки спортивной направленности. Показана необходимость и направленность своевременной коррекции протективного потенциала организма по отношению к транзиторной эндотоксе-мии. Анализ корреляционных взаимосвязей между кардиореспираторными показателями и уровнями сывороточных анти-ЛПС-АТ разных классов у спортсменов в соревновательном периоде и юношами из контрольной группы показал наличие корреляции активности сывороточного анти-ЛПС-TgA с вегетативной регуляцией, в большей степени выраженной у студентов, что сопровождалось повышением степени централизации управления регуляторными механизмами и влияния симпатического звена вегетативной регуляции. После коррекции в межсоревновательном периоде увеличение физической работоспособности у спортсменов в среднем на 10,1% сопровождалось тенденцией к снижению уровней антител к энтеробактериальным липополисахаридам классов M и G, нивелированием различий по этим показателям относительно юношей из контрольной группы, а так же отсутствием корреляционных взаимосвязей между изучаемыми показателями, что свидетельствовало о расширении приспособительных возможностей при уменьшении лимитирующих факторов.
Ключевые слова: липополисахариды, иммунный ответ, антитела, адаптационные резервы, кар-диореспираторная система
HUMORAL IMMUNE RESPONSE TO LIPOPOLYSACCHARIDES OF ENTEROBACTERIA IN THE YOUNG MEN 18-19 YEARS WITH DIFFERENT LEVELS OF ADAPTATION RESERVES
OF CARDIO-RESPIRATORY SYSTEM
E.N. MININA*, A.I. GORDIENKO**
*Tavrida Federal V. Vernadsky University, Vernadsky av. 4, Simferopol, Republic of Crimea, Russia, 395007 **S.I. Georgievsky Medical Academy, Blvd. Lenin, 5/7, Simferopol, Crimea, Russia, 295006
Abstract. For the first this article time presents the data about the features of humoral immune response to lipopolysaccharides of enterobacteria in youths with different levels of adaptation reserves, as well as the possible pathogenetic and compensatory mechanisms of adaptive response to physical stress of sports orientation. The analysis of correlations between cardio-respiratory parameters and levels of serum anti-LPS antibodies of different classes of athletes in the competitive period and boys in the control group showed a correlation of serum anti-LPS-IgA with autonomic regulation, largely expressed in students, which was accompanied by an increase in the degree of centralization of management and regulatory mechanisms influence the sympathetic component of the autonomic regulation. The authors demonstrate the necessity timely correction and direction of the protective potential of the organism in relation to transient endotoxemia. After the correction in the period between competitions increase physical performance in athletes by an average of 10.1% was accompanied by a trend towards lower levels of antibodies to enterobacterial lipopolysaccharide classes of M and G, leveling differences in these parameters relative to boys in the control group, as well as the lack of correlation relationships between studied parameters, indicating that the adaptive capacity expansion with a decrease in the limiting factors.
Key words: lipopolisaccharides, immune response, antibodies, adaptation reserves, cardio-respiratory system.
Интенсивные нагрузки современного спорта предъявляют высокие требования к спортсменам. Ведущим звеном в формировании адаптационных резервов и обеспечении эффективного функционирования организма при достижении высоких спортивных результатов является кардиорес-пираторная система. Однако спортивный стресс носит комплексный характер и включает эмоциональное напряжение, физическое утомление, рабочую гипертермию, гипоксию и ацидоз. Все это оказывает мощное и разнонаправленное воздействие на организм спортсменов, одним из проявлений которого является транзиторная иммуносупрессия, причем она затрагивает эф-фекторные механизмы как врожденного, так и адаптивного иммунитета. По данным литературы, спортсмены высокой квалификации значительно чаще страдают от вирусных и бактериальных инфекций, чем их сверстники, не получающие больших физических нагрузок и не испытывающие воздействия спортивного стресса [10,11,13,17,18,23].
Известно, что перераспределение кровотока при интенсивной физической деятельности в пользу активно работающих в это время органов и систем приводит к гипоперфузии органов
брюшной полости, что на пике нагрузки может стать причиной глубокой гастроинтестиналь-ной ишемии. Продолжительная ишемия кишечной стенки с последующей реперфузией, а также обусловленное напряженной мышечной работой повышение температуры тела инициируют деструктивные изменения в слизистой оболочке кишечника и повреждение целостности кишечного барьера. Это, в свою очередь, ведет к поступлению в портальный кровоток различных бактериальных компонентов, среди которых особый интерес представляет липополисахарид (ЛПС) или эндотоксин [21].
ЛПС является полимерным гликолипидом, который содержится в клеточной стенке всех грамотрицательных бактерий [19]. Поскольку значительную часть нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта составляют гра-мотрицательные энтеробактерии [24,26], нарушение барьерной функции кишечника может сопровождаться попаданием в организм значительных количеств ЛПС. По данным литературы, продолжительная физическая нагрузка высокой интенсивности сопровождается достоверным повышением концентрации ЛПС в венозной крови [14]. Биологическая активность
ЛПС очень высока и реализуется при взаимодействии со специализированными клеточными рецепторами. Хотя такие рецепторы могут присутствовать на различных типах клеток, в наибольшей степени они представлены на им-мунокомпетентных клетках, что во многом объясняет выраженные иммунотропные свойства ЛПС [20]. Вместе с тем ЛПС является сильным тимуснезависимым антигеном, способным инициировать образование широкого спектра антител. Действительно, в крови здоровых людей всегда регистрируется относительно стабильный базовый уровень антител разных классов, специфичных к ЛПС энтеробактерий (анти-ЛПС-АТ). Считается, что такие антитела играют существенную роль в нейтрализации биологической активности и клиренсе ЛПС, попадающего в системный кровоток [5,16,22,25]. В связи с этим гуморальный иммунный ответ на липо-полисахариды энтеробактерий и динамика индивидуальных уровней анти-ЛПС-АТ разных классов в различные периоды тренировочного цикла могут служить важной интегральной характеристикой иммунореактивности организма спортсменов и способности адаптироваться к транзиторной эндотоксемии, обусловленной значительными физическими нагрузками.
Цель исследования - определение уровней сывороточных анти-ЛПС-АТ классов А, М и С у юношей с разным уровнем адаптационных резервов, выявление возможных патогенетических и компенсаторных механизмов адаптационного ответа на физические нагрузки спортивной направленности, а так же оценка необходимости и направленности своевременной коррекции про-тективного потенциала организма по отношению к транзиторной эндотоксемии.
Материалы и методы исследования. В группу спортсменов было включено 20 юношей-футболистов возрастом 18-19 лет, со стажем спортивной деятельности не менее 8 лет (кандидаты и мастера спорта). Контрольную группу составили 15 условно здоровых студентов такого же возраста, не занимающихся спортивной деятельностью. Обследование проводилось на спортивной базе ФК «Таврия» и кафедре физической реабилитации и здоровья КФУ имени В.И. Вернадского в период с июня по сентябрь 2013 года.
Уровень работоспособности определяли по индексу PWCl70 с последующим расчетом показа-
телей аэробных возможностей организма (МПК, л/мин, МПК/кг, мл/мин/кг) [9]. Параметры кар-диореспираторной системы фиксировали в покое и после физической нагрузки. Параметры кардио-гемодинамики исследовали с помощью метода импедансной реографии с использованием прибора Reo Com Standart. Определяли частоту сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин), ударный объём (УО, мл) и систолическую (Ас, мВ) и диастолическую (Ад, мВ) амплитуды. Диастолический индекс (DI, ед.) вычисляли по формуле DI = Ад / Ас. Ударный индекс (УИ) рассчитывался автоматически, как отношение УО к площади поверхности тела.
Регистрацию и анализ ЭКГ в фазовом пространстве и вариабельности сердечного ритма проводили с помощью программно-технического комплекса «ФАЗАГРАФ®», в котором реализована оригинальная информационная технология обработки электрокардио-сигнала в фазовом пространстве с использованием идей когнитивной компьютерной графики и методов автоматического распознавания образов [12]. Сущность технологии анализа ЭКГ в фазовом пространстве состоит в том, что в каждой точке временного сигнала x(t) числовым методом оценивают его первую производную dx/dt и всю последующую обработку осуществляют на фазовой плоскости в координатах x(t)-dx/dt. Анализировали симметрию зубца Т (ßT, ед) и параметры вариабельности сердечного ритма (СР): регистрировали амплитуду моды (АМо,%), квадратическое отклонение интервалов (Standard Deviation-SDNN) и коэффициент вариации (CV, ед), индекс напряжения регуляторных систем (ИН, усл.ед) по А.Р.Баевскому рассчитывался автоматически.
Функциональное состояние респираторной системы изучали методом пневмотахометрии с использованием прибора «Спиро-Тест РС» с компьютерной обработкой регистрируемых показателей. При этом фиксировали следующие функциональные показатели: объём легочной вентиляции (Ve, л/мин), дыхательный объём (Vr, мл), частоту дыхательных движений (f, цикл/мин). Все объёмные показатели приводили к условиям BTPS. Скорость потребления кислорода (VO2, млмин -1), изучали с помощью газоанализатора типа ПГА-КМ. Газообменные показатели корректировались с учетом условий STPD. Капнометрия проводилась с помощью ультразвукового проточного капнометра КП-01-
«ЕЛАМЕД». Регистрировали следующие показатели: долю мёртвого пространства в общей вентиляции (МП,%), конечно-экспираторное парциальное давление CO2, (PetCÜ2, мм рт.ст.).
Стандартным методом определяли степень насыщения эритроцита гемоглобином (МСНС, ед). и объёмом мертвого пространства (МП,%) в процессе дыхания отражает зависимость его роста от возможностей кислородтранспортной системы.
Материалом для исследования особенностей гуморального иммунного ответа на липо-полисахариды энтеробактерий служила сыворотка венозной крови, которую получали общепринятым способом и хранили при -25 °С. Уровни сывороточных анти-ЛПС-АТ классов A, M и G (соответственно анти-ЛПС-IgA, анти-ЛПС-IgM и анти-ЛПС-IgG) определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа [4]. В качестве антигена использовали ЛПС Escherichia coli K235 (Sigma Chem. Co., USA).
Статистическую обработку полученных результатов исследований проводили с помощью программного пакета STATISTICA 6.0 (StatSoft, Inc., USA). Оценки расхождения распределений признаков проводились с помощью критерия согласия Колмогорова-Смирнова. Достоверность различий между одноименными показателями в независимых выборках (группы спортсменов и контрольная группа) оценивали с помощью непараметрического U-критерия Mann-Whitney. Для выявления достоверных различий между показателями у спортсменов в соревновательном и межсоревновательном периодах использовали непараметрический Т-критерий Wilcoxon. Взаимосвязи между изучаемыми показателями оценивали с помощью критерия ранговой корреляции Спирмена (r).
Результаты и их обсуждение. На первом этапе наших исследований было установлено, что адаптационный резерв кардиореспиратор-ной системы у спортсменов и юношей контрольной группы значительно различался. Способность к выполнению мышечной работы, являющейся одной из важнейших биологических функций человека, определяется возможностями потребления кислорода, а интегральным показателем адаптационных резервов организма, его энергетического потенциала является скорость максимального потребления кислорода (МПК) [9]. У спортсменов параметры МПК/кг находились в диапазоне значений 50-
64 мл/мин/кг и зависели от периода спортивной деятельности. У юношей из контрольной группы были зарегистрированы значительно меньшие (р<0,001) показатели физической работоспособности, а параметры МПК/кг находились в диапазоне значений 36-43 мл/мин/кг. Установлено, что юноши с отличающимся уровнем работоспособности обладали различными приспособительными возможностями, которые в полной мере можно охарактеризовать функциональными резервами кардиореспиратор-ной системы. Оценка состояния вентиляторной и газообменной функций лёгких у юношей из обследуемых групп проводилась как в состоянии покоя, так и при выполнении дозированных физических нагрузок. Полученные результаты исследования системы внешнего дыхания представлены в табл. 1.
Таблица 1
Динамика показателей функции внешнего дыхания у юношей с разным уровнем физической работоспособности при увеличении внешней нагрузки (М±т)
Показатели Группа Условия Достоверность различий, p
Покой (1) Нагрузка 1 (2) Нагрузка 2 (3) Между (1) и (2) Между (1) и (3) Между (2) и (3)
f, цикл/ми н Контроль, и=15 19,0±0,2 27,8±0,2 38,6±0,3 <0,001 <0,001 <0,001
Спортсмены, п=20 16,0±1,0 7 25,1±0,2 27,2±0,3 <0,001 <0,001 <0,001
Vm, мл Контроль, п=15 680,0±1, 0 960,7±1 5,4 1130±16, 5 <0,001 <0,001 <0,001
Спортсмены, п=20 627,8±1 0,0 920,8±2 0,5 1145,8±2 1,3 <0,01 <0,001 <0,05
Ve, л/мин Контроль, п=15 13,01±0, 64 26,2±0,9 2 43,6±3,25 <0,001 <0,001 <0,001
Спортсмены, п=20 10,23±0, 87 23,3±1,9 5 31,23±2,2 5 <0,001 <0,001 <0,001
PetCOi, мм.рт.ст. Контроль, п=15 35,2±0,5 30,1±0,6 29,5±0,9 <0,001 <0,001 -
Спортсмены, п=20 40,6±0,9 35,3±0,9 38,8±0,6 - - -
Примечание: f, цикл/мин - частота дыхания; Vт, мл -дыхательный объём; VE, л/мин - объём вентиляции за минуту; РetCO2, мм рт.ст. - парциальное давление углекислого газа в выдыхаемом воздухе
В условиях относительного покоя для юношей из контрольной группы характерным являлся высокий объём легочной вентиляции, величина которого составляла 13,01±0,64 (л/мин), что на 27,5% (р<0,05) выше значений, зарегист-рированых у спортсменов. Высокие значения VE
у юношей из контрольной группы были связаны с тахипноическим паттерном дыхания, тогда как с ростом показателей физической работоспособности паттерн дыхания приобретал черты брадипноического. Формирование брадипнои-ческого паттерна дыхания, снижение величины дыхательного объёма являлось проявлением «феномена экономизации» функции и свидетельствовало о значительном расширении функциональных резервов организма юношей-спортсменов.
Высокая вентиляторная активность в состоянии относительного покоя у спортсменов нашла своё отражение и в кинетике респираторных газов. Так, при определении типа дыхания в зависимости от содержания СО2 в последней фракции выдыхаемого воздухе было выявлено, что большая часть спортсменов (68%) имеет нормокапнический тип дыхания, а оставшаяся часть (32%) - гиперкапнический тип. В контрольной группе количество лиц с нормо-капническим типом было ниже и составило 50%; гипокапнический и гиперкапнический типы дыхания имело соответственно 20 и 30% обследованных юношей. Вероятно, формирование дисфункционального дыхания у юношей из контрольной группы связано с их детрени-рованностью, что ведет к снижению эффективности газообмена (рис. 1).
Рис. 1. Распределение типа дыхания у юношей с разным уровнем физической работоспособности
Рассматривая тип вентиляции по РetCO2, можно проследить закономерность более быстрого снижения напряжения СО2 на увеличение нагрузки у обследуемых первой группы. Известно, что значительное снижение РetCO2, расценивается как порог перехода организма на неэкономичный режим работы, поскольку с развитием утомления в функционирующих тканях истощаются запасы бикарбонатов и уменьшается
буферная емкость крови, что, вероятно, является одним из лимитирующих факторов дальнейшего выполнение мышечной нагрузки [6].
Предъявление организму функциональных требований в виде физических нагрузок у обследованных лиц сопровождалось активизацией легочной вентиляции, однако выраженность вентиляторной реакции была различной (табл. 1). Поскольку спортсмены и юноши из контрольной группы получали нагрузки различной мощности, то для объективной оценки достигнутых уровней вентиляторной реактивности рассчитывалась относительная величина прироста VE на один Ватт выполняемой нагрузки (рис. 2. А). У юношей из контрольной группы вентиляторная реакция носила выраженный характер. С началом выполнения нагрузочного теста относительный прирост вентиляции составил у них в среднем 0,259±0,021 л/мин/Вт (р<0,05) и на 35,6% ^<0,05) при выполнении 2 нагрузки нагрузочного тестирования.
Рис. 2. Относительные величины вентиляторной реакции и потребления кислорода при выполнении нагрузочного теста юношами с разным уровнем физической работоспособности Примечание: VE/W, л/мин/Вт - относительная величина прироста VE на один Ватт выполняемой нагрузки, VO2, л/мин/Вт - относительные к мощности выполняемой работы показатели потребления кислорода
Для спортсменов, имеющих высокий уровень физической работоспособности, характерным являлись низкие значения Ve/Вт, не превышавшие 0,192±0,015 л/мин/Вт на каждой ступени нагрузки. У юношей обоих групп легочная вентиляция увеличивалась при выполнении физической работы, как за счёт роста частотного компонента, так и объёмных характеристик дыхания. Вместе с тем следует отметить, что при выполнении стандартной физической нагрузки мощностью 150 Вт (для спортсменов и юношей из контрольной группы соответственно это первая и вторая нагрузка) величина дыхательного
объёма была минимальной в контрольной группе и не превышала величины 920,8±20,5 мл. В тоже время у спортсменов этот показатель возрастал до 1130±16,5 мл, (р<0,001). Для юношей из контрольной группы характерным являлось также и более существенное увеличение частотных характеристик дыхания по сравнению со спортсменами. Формирование паттерна дыхания, характеризующегося значительными объёмно-частотными составляющими, представляется энергетически не выгодным с точки зрения обеспечения приспособительного эффекта. Значительные энергетические траты, связанные с работой респираторной мускулатуры, очевидно, могут служить лимитирующим фактором эффективности мышечной деятельности.
Таблица 2
Динамика показателей кардиогемодинамики у
юношей с разным уровнем физической работоспособности при увеличении внешней нагрузки (М±т)
Примечание: 1 - для спортсменов - 150 Вт, для юношей из контрольной группы - 100 Вт ; 2 - для спортсменов - 250 Вт, для юношей из контрольной группы - 150 Вт. Достоверность различий показателей между группами обозначена следующим образом: * -р<0,05, ** - р<0,01, *** - р<0,001
Важная роль в формировании приспособительных реакций организма принадлежит так же сердечно-сосудистой системе [1]. Сравнительная характеристика показателей сердечнососудистой системы у спортсменов и юношей
из контрольной группы представлена в табл. 2. Как в состоянии покоя, так и при выполнении дозированной физической нагрузки между указанными группами выявлена значительная разница, а наименее эффективный путь адаптации к физическим нагрузкам отмечался у юношей из контрольной группы.
Для спортсменов был характерен рост УИ в среднем на первой нагрузке на 40,5% (р<0,01) и на 28,2% ^<0,01) на второй нагрузке, что, по всей вероятности, обусловлено высоким уровнем инотропизма миокарда. Более низкие значения работоспособности у юношей из контрольной группы сопровождались уменьшением сократительной способности при неизменном УИ с тенденцией к его снижению при выполнении нагрузочного теста. У лиц этой группы отсутствие роста УИ при увеличении нагрузки является, вероятно, лимитирующим фактором толерантности к физическим нагрузкам. Высокие энергетические траты миокарда и его напряжение, определяемые ростом симметрии зубца Т, характеризующий процессы реполяризации до значений 1,10±0,05 усл.ед., ^<0,001) при нагрузке 150 Вт, также могли свидетельствовать о сниженных резервах системы кровообращения у юношей из контрольной группы. Как видно из табл. 2, показатель рТ у юношей из контрольной группы в покое и на каждой ступени нагрузочного теста значительно (р<0,05) превышал аналогичные показатели спортсменов. Более выраженный рост симметрии волны Т, количественно отражающий степень увеличения напряжения миокарда, у лиц из контрольной группы сопровождался более низкими значениями DI (р<0,01), являющегося маркером нарушения диастолической функции миокарда.
Как известно, степень напряжения регуля-торных механизмов, влияя на адаптационные возможности, во многом определяется степенью оптимальности вегетативной регуляции [2]. Сравнивая оптимальность вегетативной регуляции и степени напряжения механизмов регуляции по значения ИН А.Р. Баевского в обеспечении приспособительных процессов у юношей с различным уровнем работоспособности можно отметить, что в группе спортсменов нормотония была присуща 25% обследованных лиц, тогда как 75% характеризовались ваготоническим типом регуляции. Среди юношей из контрольной группы как в покое, так и
Показатели Группы Условия
покой 1 нагрузка1 2 нагрузка2
ЧСС, уд/мин Контроль, п=15 75,5±3,1 134,1±3,2 172±4,1
Спортсмены, п=20 64,7±3,5** 90,1±2,5** 167,1±3,2***
РТ, ед Контроль, п=15 0,74±±0,04 0,99±0,04 1,10±0,05
Спортсмены, п=20 0,62±0,09** 0,80±0,05*** 0,93±0,07*
УИ, мл/м2 Контроль, п=15 39,1±4,1 36,1±5,2 31,1±3,9
Спортсмены, п=20 50,6±3,0*** 71,1±6,1*** 64,0±2,1***
Ш, ед Контроль, п=15 0,40±0,01 0,37±0,03 0,33±0,01
Спортсмены, п=20 0,59±0,01*** 0,57±0,01*** 0,49±0,01***
ИН, ед Контроль, п=15 79,9±5,5 168,4±6,2 250,4±15,6
Спортсмены, п=20 60,5±4,6 90,4±3,6** 156,2±6,7**
при увеличении внешней нагрузки было зафиксировано значительно большее число сим-патотонических проявлений, что ограничивало адекватную адаптацию и, вероятно, определяется централизацией механизмов регуляции при уменьшении резервов адаптации. Следовательно, чем выше физическая работоспособность юношей, тем больше резервы системы кровообращения и тем эффективней приспособительные реакции организма.
Таблица 3
Уровни сывороточных анти-ЛПС-АТ разных классов у спортсменов в соревновательном и межсоревновательном периодах (М±т)
Примечание: *** (р<0,01) - достоверность различий показателей по сравнению с контрольной группой студентов
Таблица 4
Корреляционные связи между кардиореспира-торными показателями и уровнями сывороточных анти-ЛПС-АТ разных классов у спортсменов в соревновательном периоде и у юношей контрольной группы
Примечание: * - корреляции значимы на уровне р <0,05; ** - корреляции значимы на уровне р <0,01; *** - корреляции значимы на уровне р <0,001
На втором этапе наших исследований были
изучены особенности гуморального иммунного ответа на липополисахариды энтеробактерий у спортсменов в соревновательном и межсоревновательном периодах, а также у юношей из контрольной группы. Полученные результаты представлены в табл. 3.
Установлено, что у спортсменов в соревновательном периоде при отсутствии статистически значимых различий по уровням сывороточных анти-ЛПС-ТдЛ уровни анти-ЛПС-!^М и анти-ЛПС-^С в крови достоверно повышены по сравнению с величиной этих показателей у юношей из контрольной группы (выше в среднем соответственно в 1,97 раза и 2,36 раза). У спортсменов в межсоревновательном периоде наблюдается тенденция к снижению уровней сывороточных анти-ЛПС-!^А, анти-ЛПС-^М и анти-ЛПС-1£С по сравнению с их уровнями в соревновательном периоде (в среднем соответственно на 6,8%, 11,5% и 13,8%), однако по сравнению с юношами из контрольной группы уровни анти-ЛПС-!^М и анти-ЛПС-1£С продолжают оставаться повышенными (в среднем соответственно в 1,74 раза и 2,04 раза). Очевидно, что рост содержания сывороточных анти-ЛПС-АТ классов Ми С характеризует расширенные адаптационные возможности организма регулярно тренирующихся спортсменов по отношению к ЛПС, попадающему в портальный и системный кровоток. Однако степень и
направленность адаптационных модификаций кардиореспи-раторной системы при сбалансированном физиологическом ответе в различные периоды спортивной деятельности влияют как на адаптационные так и на компенсаторные механизмы, что может являться лимитирующим фактором физической работоспособности спортсменов и в конечном итоге спортивного
Условия Уровни анти-ЛПС-АТ, усл. ед.
анти-ЛПС-1%Л анти-ЛПС-1ХМ анти-ЛПС-1ЯС
Спортсмены, п=20 Соревновательный период 0,176±0,029 0,515±0,065*** 0,853±0,091***
Межсоревновательный период 0,164±0,023 0,456±0,048 0,735±0,107
Контроль, п=15 0,114 ±0,014 0,262 ±0,041 0,361 ±0,03
Показатели Коэффициент корреляции между показателями, г
Анти-ЛПС-/^Л Анти-ЛПС-^М Анти-ЛПС-ДО
Спортсмены Контроль Спортсмены Контроль Спортсмены Контроль
СУ, ед -0,66* -0,79*** - - - -
с - -0,70* - - - -
АМо,% - 0,78*** - - - -
СИ, ед - - - - 0,83** -
Ш, ед - - - - 0,81** -
Период напряжения, с - - 0,89*** - - -
Период изгнания л.ж., с - - 0,89*** - - -
Фаза изометр. сокращения, с - - 0,90*** - - -
Фаза быстрого изгнания, с - - 0,83*** - - -
МСНС, ед - - - - -0,73** -
ЧД, цикл/мин -0,72** - - - - -
МП,% - - - - -0,76** -
результата.Как было показано ранее [8], эндотоксин (ЛПС) кишечного происхождения участвует в патогенезе расстройств периферической гемодинамики при остром инфаркте миокарда, а показатели, отражающие содержание специфичных к нему антител, могут использоваться для прогноза течения и исхода заболевания. Также известно, что биологические эффекты ЛПС реализуются как путем прямого взаимодействия с липидным бислоем клеточных мембран, так и опосредованно, в ходе взаимодействия с мембранными ЛПС-связывающими рецепторами и инициирования ряда каскадных реакций, приводящих к ухудшению гемореоло-гических показателей в микроциркуляторном русле, обусловленных активацией перекисного окисления липидов и угнетением антиокси-дантной системы [3,7]. Это, в свою очередь, вызывает развитие сосудистой дисфункции, ухудшение микроциркуляции и снижение ок-сигенации тканей, в том числе и миокарда [15].
Выше уже отмечалось, что ЛПС обладает выраженными антигенными свойствами и при попадании в организм инициирует адаптивный иммунный ответ, сопровождающийся образованием специфических антител. Поскольку обследованные нами спортсмены не имели острых и хронических инфекций, обусловленных условно-патогенными энтеробактериями,
можно считать, что выявленное у них достоверное повышение уровней сывороточных анти-ЛПС-АТ классов М и С в определяются адаптивной реакцией иммунной системы в ответ на избыточное попадание ЛПС в системный кровоток. Последнее непосредственно связанос нарушением целостности кишечного барьера, обусловленным большими физическими нагрузками в соревновательном периоде.
В связи с установленным фактом влияния ЛПС на кардиогемодинамические показатели, можно предположить, что существенное усиление гуморального иммунного ответа на энтеро-бактериальные ЛПС у юношей-спортсменов формируется более широкий коридор долговременной адаптации кардиореспираторной системы. Анализ корреляционных взаимосвязей между кардиореспираторными показателями и уровнями сывороточных анти-ЛПС-АТ разных классов у спортсменов в соревновательном периоде и юношами из контрольной группы показал (табл. 4) наличие корреляции активности
сывороточного анти-ЛПС-igA с вегетативной регуляцией, в большей степени выраженной у студентов, что сопровождалось повышением степени централизации управления регуляторными механизмами и влияния симпатического звена вегетативной регуляции по данным прямой зависимости этого показателя со значениями вариационной пульсометриии - амплитуды моды (АМо,%) и статистическими характеристиками динамического ряда кардиоинтервалов: квадратического отклонения (Standard Deviation-SD) и коэффициента вариации (CV, ед).
Важно отметить, что в обеих группах CV, отражая нормированный показатель суммарного эффекта регуляции, находился в реци-прокных взаимоотношениях со значениями ан-ти-ЛПС-igA. При этом у спортсменов рост ан-ти-ЛПС-IgM отмечался во взаимосвязи и на фоне увеличенных инотропных возможностей миокарда, а рост уровня анти-ЛПС-IgG напрямую был связан с оптимизацией сердечного выброса и вероятно как следствие улучшением микроциркуляции, в том числе в кишечной стенки. Связь этого показателя со степенью насыщения эритроцита гемоглобином (МСНС, ед) и объёмом мертвого пространства в процессе дыхания (МП,%) отражает зависимость его роста от возможностей кислородтранспортной сис-темы.Таким образом, у спортсменов существенно повышается адаптивный иммунный ответ на ЛПС энтеробактерий и формируются адаптационные резервы, выступающие в роли буферных механизмов защиты от повреждающих факторов и способствующие снижению потенциально негативного воздействия ЛПС на организм. В этой связи действие коррекцион-ных мероприятий в расширении резервов кар-диореспираторной системы будет способствовать снижению напряженности адаптивного иммунитета на ЛПС энтеробактерий. Так, после коррекции в межсоревновательном периоде, включающей в себя респираторный тренинг, увеличение физической работоспособности в среднем на 10,1% сопровождалась тенденцией к снижению уровней анти-ЛПС-АТ классов M и G, нивелированием различий по указанным показателям между спортсменами и юношами из контрольной группы, и отсутствием корреляционных взаимосвязей между изучаемыми показателями, что свидетельствует о расширении приспособительных возможно-
стей при уменьшении лимитирующих факторов.
Литература
1. Агаджанян Н.А., Баевский Р.М., Берсенева А.П. Учение о здоровье и проблемы адаптаций. Ставрополь: Изд-во СГУ, 2000. 173 с.
2. Баевский Р.М. Исследование временной организации биосистем при помощи вычислительных методов // Теоретические и прикладные аспекты анализа временной организации биосистем. М., 1976. С. 88-111; С. 174-186.
3. Висмонт Ф.И. Эндотоксинемия в физиологии и патологии терморегуляции // Проблемы термофизиологии в биологии и медицине: к 100-летнему юбилею присуждения Нобелевской премии академику И.П. Павлову. Минск: ПЧУП «Бизнесоф-сет», 2004. С. 61-63.
4. Гордиенко А.И. Новый подход к повышению специфичности определения антител к липо-полисахаридам грамотрицательных бактерий методом твердофазного иммуноферментного анализа // Укр. бкшм. журн. 2004. Т. 76, №6. С. 130-135
5. Гордиенко А.И., Бакова А.А., Химич Н.В., Белоглазов В.А. Уровни естественных антител к ли-пополисахаридам энтеробактерий у постоянных доноров республики Крым // 1мунолопя та алерголопя. 2003. №4. С. 31-36.
6. Дубилей В.В., Дубилей П.В., Кучкин С.Н. Физиология и патология системы дыхания спортсменов. Казань: Изд-во Казанского университета, 1991. 144 с.
7. Бреслав И.С., Шмелёва А.М., Сидиков С.М. Паттерны дыхания человека при гиперкапнии и гипоксии // Физиологический журнал. 1983. 119, №4. С.18-24.
8. Зинчук В.В., Шульга Е.В. Эффект мелатонина на кислородсвязующие свойства крови и проокси-дантно-антиоксидантное состояние после введения липополисахарида // Экспер. и клинич. фармакология. 2010. Т. 73, № 4. С. 18-22.
9. Взаимосвязь состояния антиэндотоксиново-го иммунитета с некоторыми показателями периферической гемодинамики больных с острым инфарктом миокарда / Ипатов А.И. [и др.] // Медицинский журнал России. 1998. № 1-2. С. 149-152.
10. Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И. А. Исследование физической работоспособности у спортсменов. М.: ФиС, 1974. 95 с.
11. Морозов В.Н., Драгомрай В.Н., Хадар-цев А.А., Карасева Ю.В., Хапкина А.В., Морозова В.И., Гусак Ю.К. Фитоэкдистероиды (естественные синтоксины), как модуляторы, адаптивных программ организма при дейст-вии раздражителей внешней и внутренней среды: Монография. Тула: Издательство Тульского государствен-ного университета, 2006. 54 с.
12. Морозов В.Н., Хадарцев А.А. К современной трактовке механизмов стресса // Вестник новых медицинских технологий. 2010. № 1. C. 15-17.
13. Файнзильберг Л.С. Компьютерная диагностика по фазовому портрету электрокардиограммы. К.: Освита Украины, 2013. 190 с.
14. Хадарцев А.А., Морозов В.Н., Карасева Ю.В., Хадарцева К.А., Фудин Н.А. Патофизиология стресса, как баланс стрессогенных и антистрессовых механизмов // Вестник неврологии, психиатрии и нейрохирургии. 2012. № 7. С. 16-21.
15. Exercise-induced endotoxemia: the effect of ascorbic acid supplementation / Ashton T., Young I.S., Davison G.W., Rowlands C.C. [et al.] // Free Radic. Biol. Med. 2003. 35, N3. P. 284-291
16. Dauphinee S.M., Karsan A. Lipopolysaccnaride signaling in endothelialcells // Laboratory Investigation.
2006. Vol. 86. P. 9-22.
17. A descriptive study of the variation in baseline levels of antiendotoxin core antibodies between US and UK populations / Down J.F., Barclay G.R., Bennett-Guerrero E. [et al.] // J. Endotoxin Res. 2004. 10, N3. P. 195-196.
18. Friman G1, Wesslen L. Infections and exercise in high-performance athletes // Immunol. Cell Biol. 2000. N5. P. 510-522.
19. Gleeson M. Immune function in sport and exercise // J. Appl. Physiol. 2007. N2. P. 693-699.
20. Heine H., Rietschel E.T., Ulmer A.J. The biology of endotoxin // Mol. Biotechnol. 2001. 19, №3. P. 279-296.
21. Heine H., Rietschel E.T., Ulmer A.J. The biology of endotoxin // Mol. Biotechnol. 2001. №3. P. 279-296.
22. Lambert G.P. Intestinal barrier dysfunction, endotoxemia, and gastrointestinal symptoms: the 'canary in the coal mine' during exercise-heat stress? // Med. Sport Sci. 2008. 53. P. 61-73.
23. Muller-Loennies S., Brade L., Brade H. Neutralizing and cross-reactive antibodies against enterobacterial lipopolysaccharide // Int. J. of Med. Microbiol.
2007. 297. P. 321-340;
24. Nieman D.C. Exercise effects on systemic immunity // Immunol. Cell Biol. 2000. N5. P. 496-501.
25. Rastall R.A. Bacteria in the gut: friends and foes and how to alter the balance // J. Nutr. 2004. N8 (Suppl.). P. 2022S-2026S.
26. Bacterial endotoxin: Chemical constitution, biological recognition, host response, and immunological detoxification / Rietschel E.T., Brade H., Holst O. [et al.] // Curr. Top. Microbiol. Immunol. 1996. 216. P. 39-81.
27. Sansonetti P.J. Host-bacteria homeostasis in the healthy and inflamed gut // Curr. Opin. Gastroenterol.
2008. N4. P. 435-439.
References
1. Agadzhanyan NA, Baevskiy RM, Berseneva AP. Uchenie o zdorov'e i problemy adaptatsiy. Stavro-
pol': Izd-vo SGU; 2000. Russian.
2. Baevskiy RM. Issledovanie vremennoy or-ganizatsii biosistem pri pomoshchi vychis-litel'nykh me-todov. Teoreticheskie i prikladnye aspekty analiza vremennoy organizatsii biosistem. Moscow; 1976. Russian.
3. Vismont FI. Endotoksinemiya v fiziolo-gii i pa-tologii termoregulyatsii. Problemy termofiziologii v bi-ologii i meditsine: k 100-letnemu yubileyu prisuzhde-niya Nobelevskoy premii akademiku I.P. Pavlovu. Minsk: PChUP «Biznesofset»; 2004. Russian.
4. Gordienko AI. Novyy podkhod k povyshe-niyu spetsifichnosti opredeleniya antitel k lipopolisakhari-dam gramotritsatel'nykh bakteriy metodom tverdofaz-nogo immunofermentnogo analiza. Ukr. biokhim. zhurn. 2004;76(6):130-5. Russian.
5. Gordienko AI, Bakova AA, Khimich NV, Belo-glazov VA. Urovni estestvennykh antitel k lipopo-lisakharidam enterobakteriy u postoyannykh donorov respubliki Krym. Imunologiya ta alergologiya. 2003;4:31-6. Russian.
6. Dubiley VV, Dubiley PV, Kuchkin SN. Fi-ziologiya i patologiya sistemy dykhaniya sportsme-nov. Kazan': Izd-vo Kazanskogo universiteta; 1991. Russian.
7. Breslav IS, Shmeleva AM, Sidikov SM. Patterny dykhaniya cheloveka pri giperkapnii i gipoksii. Fiziolo-gicheskiy zhurnal. 1983;119(4):18-24. Russian.
8. Zinchuk VV, Shul'ga EV. Effekt melatonina na kislorodsvyazuyushchie svoystva krovi i prooksi-dantno-antioksidantnoe sostoyanie posle vvedeniya li-popolisakharida. Eksper. i klinich. farmakolo-giya. 2010;73(4):18-22. Russian.
9. Ipatov AI, et al. Vzaimosvyaz' sostoyaniya an-tiendotoksinovogo immuniteta s nekotorymi pokazate-lyami perifericheskoy gemodinamiki bol'nykh s ostrym infarktom miokarda. Meditsin-skiy zhurnal Rossii. 1998;1-2:149-52. Russian.
10. Karpman VL, Belotserkovskiy ZB, Gud-kov IA. Issledovanie fizicheskoy rabotosposobno-sti u sportsmenov. Moscow: FiS; 1974. Russian.
11. Morozov VN, Dragomray VN, Khadartsev AA, Karaseva YuV, Khapkina AV, Morozova VI, Gusak YuK. Fitoekdisteroidy (estestvennye sintoksiny), kak mod-ulyatory, adaptivnykh programm organizma pri deyst-vii razdrazhiteley vneshney i vnutrenney sredy: Mono-grafiya. Tula: Izdatel'stvo Tul'skogo gosudarstven-nogo universiteta; 2006. Russian.
12. Morozov VN, Khadartsev AA. K sovremennoy traktovke mekhanizmov stressa. Vestnik novykh medi-tsinskikh tekhnologiy. 2010;1:15-7. Russian.
13. Faynzil'berg LS. Komp'yuternaya diagno-stika po fazovomu portretu elektrokardiogrammy. K.: Osvita Ukrainy; 2013. Russian.
14. Khadartsev AA, Morozov VN, Karaseva YuV, Khadartseva KA, Fudin NA. Patofiziologiya stressa, kak balans stressogennykh i antistressovykh mekha-nizmov. Vestnik nevrologii, psikhiatrii i neyro-khirurgii. 2012;7:16-21. Russian.
15. Ashton T, Young IS, Davison GW, Rowlands CC, et al. Exercise-induced endotoxemia: the effect of ascorbic acid supplementation. Free Radic. Biol. Med. 2003;35(3):284-91.
16. Dauphinee SM, Karsan A. Lipopolysaccnaride signaling in endothelialcells. Laboratory Investigation. 2006;86:9-22.
17. Down JF, Barclay GR, Bennett-Guerrero E, et al. A descriptive study of the variation in baseline levels of antiendotoxin core antibodies between US and UK populations. J. Endotoxin Res. 2004;10(3):195-6.
18. Friman G1, Wesslen L. Infections and exercise in high-performance athletes. Immunol. Cell Biol. 2000;5:510-22.
19. Gleeson M. Immune function in sport and exercise. J. Appl. Physiol. 2007;2:693-9.
20. Heine H, Rietschel ET, Ulmer AJ. The biology of endotoxin. Mol. Biotechnol. 2001;19(3):279-96.
21. Heine H, Rietschel ET, Ulmer AJ. The biology of endotoxin. Mol. Biotechnol. 2001;3:279-96.
22. Lambert GP. Intestinal barrier dysfunction, endotoxemia, and gastrointestinal symptoms: the 'canary in the coal mine' during exercise-heat stress? Med. Sport Sci. 2008;53:61-73.
23. Muller-Loennies S, Brade L, Brade H. Neutralizing and cross-reactive antibodies against enterobac-terial lipopolysaccharide. Int. J. of Med. Microbiol. 2007;297:321-40.
24. Nieman DC. Exercise effects on systemic immunity. Immunol. Cell Biol. 2000;5:496-501.
25. Rastall RA. Bacteria in the gut: friends and foes and how to alter the balance. J. Nutr. 2004;8 (Suppl.):2022S-6S.
26. Rietschel ET, Brade H, Holst O, et al. Bacterial endotoxin: Chemical constitution, biological recognition, host response, and immunological detoxification. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 1996;216:39-81.
27. Sansonetti PJ. Host-bacteria homeostasis in the healthy and inflamed gut. Curr. Opin. Gastroenterol. 2008;4:435-9.
