CC BY
38
УДК 577.121.7+612.76
ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ СЫВОРОТКИ ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ РАЗЛИЧНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ
Л.В. Кривохижина1, E.H. Ермолаева1, Е.Ф. Сурина-Марышева2, С.А. Кантюков1, В.П. Яковлева3
1ГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России
2ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет» (Национальный исследовательский университет)
ъФГБОУ ВПО «Уральский государственный университет физической культуры» г. Челябинск, Россия
Аннотация. Целью работы являлось исследование в эксперименте динамики хемилюминесценции сыворотки крови при хронических физических нагрузках различной интенсивности. Хронической физической нагрузке умеренной и субмаксимальной мощности подвергались белые беспородные крысы. Оценивали спонтанную и желе-зоиндуцированную хемилюминесценцию сыворотки крови. Хронические физические нагрузки умеренной и субмаксимальной мощности сопровождаются усилением железоиндуцированной хемилюминесценции сыворотки крови, а именно возрастанием светосуммы свечения. Амплитуда быстрой вспышки (15, 21 сутки); амплитуда медленной вспышки (21 сутки) при хронической физической нагрузке субмаксимальной мощности достоверно ниже относительно хронической нагрузки умеренной мощности. Более значительная активация антиокислительной системы представлена при хронической физической нагрузке субмаксимальной мощности.
Ключевые слова: физическая нагрузка, хемилюминесценция сыворотки крови, свободнорадикальное окисление.
В работах ряда авторов показано, что у спортсменов в процессе тренировочного цикла и соревновательной деятельности изменяются показатели хемилюминесценции крови, мочи и слюны, что является отражением изменения свободноради-кальных процессов в организме. Отмечается, что интенсивность хемилюминесценции в биологических средах и клетках зависит от квалификации спортсмена, этапа тренировочного цикла, имеет тендерные различия [1—4]. Более того, указывается на разнонаправленность изменений хемилюминесценции биологических сред организма (моча, слюна) в динамике тренировочного цикла [5]. С учетом вышеизложенного требует дополнительного
изучения изменение хемилюминесценции сыворотки крови, как интегрального показателя свобод-норадикального статуса организма, при хронических физических нагрузках различной интенсивности.
Цель работы исследовать в эксперименте динамику хемилюминесценции сыворотки крови при хронических физических нагрузках различной интенсивности.
Методы исследования. Исследование проведено на 59 белых беспородных крысах. Все эксперименты выполнены согласно Европейской Конвенции по защите экспериментальных животных. Контрольную группу составили интактные живот-
—--—
~ 542 ~
ные; экспериментальная группа — животные, подвергавшиеся хронической физической нагрузке умеренной и субмаксимальной мощности [6]. Хроническая физическая нагрузка умеренной мощности моделировалась ежедневным плаванием в течение 30 минут — 21 день. Хроническая физическая нагрузка субмаксимальной мощности — ежедневным плаванием с грузом 2% от массы тела в течение 30 минут — 21 день. На 9-е, 15-е и 21-е сутки во всех экспериментальных группах дава-
лась дополнительная нагрузка (плавание 4 минуты с грузом 20% от массы тела). Забор крови производили через 15 минут после нагрузки. Оценивали спонтанную и железоиндуцированную хемилю-минесценцию (добавлении Бе2+ — 50 мкМ). Регистрацию хемилюминесценции сыворотки крови осуществляли на хемилюминомере ХЛ-003 с компьютерным обеспечением [7] и записью хеми-люминограммы (рис. 1).
+ чи a tja i гв И пп
г *п д v чн В t i jj 1 2d _ о Ы1 и ** н tut
Крыса 13в l/ирт 'tf(4 < |ЧР>
■ - - г 1 . - ■ г , :
-г 4
2 Л*.
!
I ;«<>Г'1, tliU
СПиМММИ C№1tt»T№
и
4 if Ч ('
И V.l Ml л 1 4(1 НОЛ
ill
I I! I«IC|W« 1П n rtl № л rem >
taKLHtaiu<№ tBiTimnti i" it ncn i;n / /
(t.M *j Щ
Рис. 1. Хемилюминограмма, где:
■ спонтанная светимость (1) — течение окислительных процессов без инициации;
■ светосумма свечения — способность компонентов системы подвергаться процессам окисления;
■ амплитуда быстрой вспышки (вспышка — 2) — отражает процессы переокисления при инициации Ре2+;
■ длительность латентного периода (3) — суммарная антиоксидантная активность;
■ амплитуда медленной вспышки (максимальная светимость — 4) — максимально возможная интенсивность окисления в пробе в присутствии Ре2+
Статистическая обработка результатов исследования проводилась на персональном компьютере с помощью пакета программ анализа данных 81аЙ8-йса 6.0. Для оценки достоверности полученных результатов использовали непараметрический критерий Манна-Уитни, для определения силы влияния фактора однофакторный дисперсионный анализ, определяли основную тенденцию изменений (тренд) и коэффициент аппроксимации.
Результаты исследования. Хемилюминесценция (ХЛ) сыворотки крови при физических нагрузках различной интенсивности представлена в табл. 1.
При любом виде хронической физической нагрузки в пределах контрольных значений сохраняется спонтанная светимость, что характеризует стабильность свободнорадикальных процессов и эффективность работы антиоксидантных систем. При всех хронических физических нагрузках инициация хемилюминесценции добавлением в пробу Бе++ приводила к возрастанию светосуммы свечения (СС). Тренд и высокие коэффициенты аппроксимации указывают на постепенное повышение СС при любой модели ХФН (рис. 2).
—--—
~ 543 ~
—■--—
U
и
R2 = 0,7094
9 с
R2 = 0,9592
HX ФН субм. мощн ■----I ути умер. мощн
■ Линейная (ХФН субм. мощн)
Линейная (ХФН умер. мощн)
15 с
21 с
Рис. 2. Тренд светосуммы свечения при ХФН различной интенсивности
Показатели хемилюминесценции сыворотки крови крыс при физической нагрузке различной интенсивности (М ± т)
Таблица 1
Группы сравнения/ Контроль ХФН умеренной мощности ХФН субмаксимальной мощности
показатели (n = 9) 9-е сутки (n = 8) 15-е сутки (n = 8) 21-е сутки (n = 9) 9-е сутки (n = 8) 15-е сутки (n = 8) 21-е сутки (n = 9)
Спонтанная 0,22 ± 0,05 0,186 ± 0,164 ± 0,236 ± 0,153 ± 0,145 ± 0,174 ±
светимость, у.е. ± 0,067 ± 0,07 ± 0,06 ± 0,07 ± 0,06 ± 0,05
СС, у.е. • мин 3,09 ± 0,1 4,73 ± 0,21 5,70 ± 0,27 5,65 ± 0,14 4,39 ± 0,23 4,48 ± 0,43 4,67 ± 0,35
*0,00006 *0,00007 *0,00007 *0,0002 *0,016 *0,0009 л0,045
Амплитуда быстрой 1,41 ± 0,04 1,68 ± 0,09 2,00 ± 0,16 2,07 ± 0,14 1,58 ± 0,068 1,49 ± 0,01 1,41 ± 0,07
вспышки, у.е *0,00007 *0,00006 л0,023 л0,017
Амплитуда медлен- 1,65 ± 0,05 2,67 ± 0,13 3,02 ± 0,15 3,04 ± 0,06 2,23 ± 0,18 2,64 ± 0,23 2,37 ± 0,19
ной вспышки, у.е. *0,012 *0,0002 *0,0002 л0,0012
Длительность латент- 17,82 ± 0,69 18,78 ± 1,37 19,33 ± 1,32 21,11 ± 1,06 18,75 ± 1,25 16,125 ± 1,65 22,4 ± 1,09
ного периода, сек *0,002
Примечания: * — достоверность по критерию Манна-Уитни по сравнению с контролем; л — с аналогичным сроком ХФН умеренной мощности.
На фоне дополнительной нагрузки при ХФН умеренной мощности (ежедневное плавание без груза) СС возрастает более значительно, чем при ХФН субмаксимальной мощности (ежедневное плавание с грузом 2% от массы тела). И на 21-е сутки эксперимента становится достоверно выше. Возрастание СС при ХФН умеренной мощности обусловлено как достоверным накоплением гидроперекисей липидов (амплитуда быстрой вспышки), так и максимально возможной интенсивностью процесса окисления (амплитуда медленной вспышки).
При ХФН субмаксимальной мощности амплитуда быстрой вспышки находится в пределах
контрольных значений, а амплитуда медленной вспышки имеет лишь тенденцию к превышению контрольных значений. Более того, на 21-е сутки амплитуда быстрой и медленной вспышки становятся достоверно ниже аналогичных показателей при хронической физической нагрузки умеренной мощности. Латентный период в иностранной литературе оценивается как TRAP (total reactive antioxidant potential) — общая потенциальная активность антиоксидантов [8]. Длительность латентного периода при ХФН умеренной мощности во все сроки эксперимента не изменяется относительно контроля. В целом же тренд латентного периода при ХФН
—--—
~ 544 ~
умеренной мощности указывает на его постепенное возрастание с высоким коэффициентом аппроксимации (г2 = 0,915). При ХФН субмаксимальной мощности латентный период достоверно возрастает на 21 сутки относительно контроля, но не имеет достоверных различий с ХФН умеренной мощности.
Согласно результатам однофакторного дисперсионного анализа при физической нагрузке умеренной мощности наибольшее значение в динамике изменений хемилюминесценции (свето-
Обсуждение. Выбранные нами экспериментальные модели приближаются к тренировочному процессу, но в одном случае ежедневная тренировка крыс плаванием происходит без нагрузки, а в другом случае с грузом. Дополнительную нагрузку (груз 20% от массы тела, плавание 4 минуты) на 9-е, 15-е, 21-е сутки можно рассматривать как период соревнования в тренировочном цикле. Стабильность спонтанной ХЛ при любой ХФН свидетельствует об адекватной и эффективной работе антиокислительных систем, так как любая активация процессов свободнорадикального окисления закономерно приводит к возрастанию антиокислительной защиты организма [9]. Возрастание СС при всех нагрузках может быть связано с уве-
суммы свечения, амплитуды быстрой и медленной вспышки) принадлежит длительности нагрузки (табл. 2). При ХФН субмаксимальной мощности вклад длительности нагрузки в изменение свето-суммы свечения, амплитуды медленной вспышки и латентного периода не превышают 43,6%. Следовательно, изменение параметров ХЛ при ХФН субмаксимальной мощности зависит не только от длительности нагрузки, но и ее интенсивности, вклад которой составлял от 25 до 42% (табл. 3).
личением количества в крови более окисляемых липидов, так как железоиндуцированая хемилю-минесценция сыворотки крови является отражением процессов окисления липидов (ПОЛ) [10]. В наших исследованиях показано, что при хронических физических нагрузках умеренной и максимальной мощности содержание фосфолипидов увеличилось в 2—2,2 раза относительно контроля и не имело достоверных различий в зависимости от вида ХФН [6]. Возрастание уровня фосфолипидов в крови под действием регулярных тренировок рассматривается как процесс адаптации к нагрузкам. Хорнбергер и его коллеги показали, что механическая активация от физической нагрузки (например, от серии силовых упражнений) может
Таблица 2
Влияние длительности на параметры хемилюминесценции сыворотки крови при хронических физических нагрузках (однофакторный дисперсионный анализ)
Светосумма Амплитуда Амплитуда Лаг-период
свечения быстрой вспышки медленной вспышки
ХФН умеренной 81,79% 47,18% 83,04% Не достоверно
мощности в < 0,95 в < 0,95 в < 0,95
ХФН субмаксималь- 42,4% Не достоверно 43,46% 31,0%
нои мощности в < 0,95 в < 0,95 в < 0,95
Таблица 3
Влияние интенсивности на параметры хемилюминесценции сыворотки крови при хронических физических нагрузках (однофакторный дисперсионный анализ)
Светосумма Амплитуда Амплитуда Лаг-период
свечения быстрой вспышки медленной вспышки
ХФН субмаксимальной 27,9% 41,85% 30,07% 25,2%
мощности в < 0,95 в < 0,95 в < 0,95 в < 0,95
—--—
~ 545 ~
быть усилена присутствием фосфолипидов и фос-фатидной кислоты [11]. Тенденция к более низким значениям светосуммы свечения, достоверно более низкие значения амплитуды быстрой и медленной вспышки при ХФН субмаксимальной мощности относительно ХФН умеренной мощности могут быть связаны с более выраженным эффектом тренировки с отягощением, что подтверждается данными из литературных источников. У спортсменов высокой квалификации сверхслабое свечение мочи ниже по сравнению со спортсменами массовой квалификации, что используется как диагностический тест для определения тренированности [1]. В работе В.П. Яковлевой было показано, что у спортсменов — подводников высокой квалификации в динамике годового тренировочного макроцикла интенсивность ХЛ мочи к предсоревнова-тельному периоду относительно начала снижается [5]. Подобная закономерность касается и клеток, функция которых связана с процессами свободнора-дикального окисления. В работах Yaegaki et al. [3]; Levada-Pires et al. [4]; К.П. Базарина и соавт. [2] обнаружено снижение продукции активных форм кислорода нейтрофилами после окончания соревнований по сравнению с исходным состоянием и относительно здоровых лиц, не испытывающих значительных физических нагрузок. Так как интенсивность свечения зависит от уровня обменных процессов, в частности, парциального давления кислорода [7; 9] нельзя исключить и предположение, что более низкие значения ХЛ сыворотки крови при субмаксимальных физических нагрузках могут быть связаны с дефицитом кислорода. Показано, что при гипоксии, связанной с острой массивной кровопотерей, интенсивность СРО снижалась на фоне роста фосфолипидов [12].
Выводы. Таким образом, хронические физические нагрузки умеренной и субмаксимальной мощности сопровождаются усилением железоин-дуцированной хемилюминесценции сыворотки крови, а именно возрастанием светосуммы свечения. Амплитуда быстрой вспышки (15-е, 21-е сутки); амплитуда медленной вспышки (21-е сутки) при ХФН субмаксимальной мощности достоверно ниже относительно ХФН умеренной мощности. Более значительная активация антиокислительной системы представлена при ХФН субмаксимальной
мощности. Изменения параметров хемилюминесценции в динамике нагрузок зависимы от ее длительности и силы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сейфулла Р. Д. Новые комбинированные адап-тогены, повышающие работоспособность спортсменов высокой квалификации // Теория и практика физической культуры. 1998. № 10. С. 47—50.
2. Базарин К.П., Савченко А.А., Александрова Л.И. Изменение функциональной активности нейтрофиль-ных гранулоцитов крови у квалифицированных спортсменов // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2013. Т. 6. № 94. С. 16—18.
3. Yaegaki M., Umeda T., Takahashi I. Measuring neutrophil functions might be a good predictive marker of overtraining in athletes // Luminescence. 2008. Vol. 23. No. 5. P. 281—286.
4. Levada-Pires A.C., Fonseca C.E., Hatanaka E., Al-ba-Loureiro T. et al. The effect of an adventure race on lymphocyte and neutrophil death // Eur. J. Appl. Physiol. 2010. Vol. 109. No. 3. P. 447—453.
5. Яковлева В.П. Характеристика гемодинамики и некоторых показателей метаболизма у пловцов-подводников высокой квалификации в динамике годичного тренировочного цикла: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Челябинск, 2009.
6. Ермолаева Е.Н., Кривохижина Л.В. Дислипид-емия при хронических физических нагрузках различной интенсивности // Фундаментальные исследования. 2015. № 1—6. С. 1147—1151.
7. Фархутдинов P.P., Лиховских В.А. Хемилюми-несцентные методы исследования свободнорадикаль-ного окисления в биологии и медицине. Уфа, 1995.
8. Lissi E., Salim-Hanna M., Pascual C. Evaluation of total antioxidant potential (TRAP) and total antioxidant reactivity from luminol-enhanced chemiluminescence measurements // Free Rad. Biol. Med. 1995. Vol. 18. P. 153.
9. Сазонтова Т.Г., Архипенко Ю.В. Значение баланса прооксидантов и антиоксидантов — равнозначных участников метаболизма // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2007. № 3. С. 2—18.
10. Владимиров Ю. А. Свободные радикалы и анти-оксиданты // Вестник Российской академии медицинских наук. 2005. № 7. С. 43—51.
11. Hornberger T., Chu W., Mak Y. et al. The role of phospholipase D and phoshatidic acid in the mechanical activation of mTOR signaling in skeletal muscle // Proc. Natl. Acad. Sci. 2006. Vol. 103. P. 4741—4746.
12. Кривохижина Л.В., Нестеров М.И., Кантю-ков С. А., Ермолаева Е.Н. Свободнорадикальное окисление в крови при кровопотере различной степени тяжести // Научное обозрение. 2014. № 6. С. 121—124.
—--—
~ 546 ~
—--—
CHEMILUMINESCENCE SERUM
DURING EXERCISE OF VARYING INTENSITY
L.V. Krivokhizhina1, E.N. Ermolaeva1, E.F. Surina-Marisheva2, S.A. Kantyukov1, V.P. Yakovleva3
1 South Ural State Medical University (SUSMU)
2South Ural State University (National Research University)
3Ural State University of Physical Culture Chelyabinsk, Russia
Annotation. The aim of the work was to study experimentally the dynamics of blood serum chemiluminescence at chronic physical activity of varying intensity. The study was conducted on 59 white rats. The experiment involved animals exposed to chronic physical exercise: moderate and submaximal power. Study spontaneous and Fe-induced chemiluminescence serum. Chronic moderate exercise and submaximal power accompanied by increased blood serum chemiluminescence: increase luminescence light sum. The amplitude of the quick flash (15, 21 days); the amplitude of the slow flash (21 day) in rats with chronic physical load submaximal power significantly lower with respect to chronic moderate power loads. The greater activation of the antioxidative system represented in chronic physical load submaximal power. Key words: physical activity, chemiluminescence serum, free radical oxidation.
REFERENCES
1. Seyfulla R.D. New combined adaptogens that increase the efficiency of highly skilled athletes. Theory and practice of physical culture, 1998, no. 10, pp. 47—50.
2. Bazarin K.P., Savchenko A.A., Alexandrova L.I. Changes in functional activity of neutrophilic granulocytes in the blood of the qualified sportsmen. Bulletin of the East Siberian Scientific Center of the Academy of Medical Sciences, 2013, vol. 6, no. 94, pp. 16—18.
3. Yaegaki M., Umeda T., Takahashi I. Measuring neutrophil functions might be a good predictive marker of overtraining in athletes. Luminescence, 2008, vol. 23, no. 5, pp. 281—286.
4. Levada-Pires A.C., Fonseca C.E., Hatanaka E., Alba-Loureiro T. et al. The effect of an adventure race on lymphocyte and neutrophil death. Eur. J. Appl. Physiol., 2010, vol. 109, no. 3, pp. 447—453.
5. Yakovleva V.P. Characteristics of hemodynam-ics and metabolism in some indicators swimmers divers skilled in the dynamics of the annual training cycle: abstract of dissertation of the candidate of biological sciences. Chelyabinsk, 2009.
6. Ermolaeva E.N., Krivohizhina L.V. Dyslipidemia in chronic physical activity of varying intensity. Basic Research, 2015, no. 1—6, pp. 1147—1151.
7. Farkhutdinov R.R., Likhovsky V.A. Chemilumi-nescent methods of research of free radical oxidation in biology and medicine. Ufa, 1995.
8. Lissi E., Salim-Hanna M., Pascual C. Evaluation of total antioxidant potential (TRAP) and total antioxidant reactivity from luminol-enhanced chemiluminescence measurements. Free Rad. Biol. Med., 1995, vol. 18, pp. 153.
9. Sazontova T.G., Archipenko Y.V. The value of the balance of pro-oxidants and antioxidants — equivalent participants metabolism. Pathological physiology and experimental therapy, 2007, no. 3, pp. 2—18.
10. Vladimirov Y.A. Free radicals and antioxidants. Herald of the Russian Academy of Medical Sciences, 2005, vol. 7, pp. 43—51.
11. Hornberger T., Chu W., Mak Y. et al. The role of phospholipase D and phoshatidic acid in the mechanical activation of mTOR signaling in skeletal muscle. Proc. Natl. Acad. Sci, 2006, vol. 103, pp. 4741—4746.
12.Krivohizhina L.V., Nesterov M.I., Kantyukov S.A., Ermolaeva E.N. Free radical oxidation of blood in haemorrhage of varying severity. Scientific Review, 2014, no. 6, pp. 121—124.
