CC BY
116
ХИМИЯ
Вестн. Ом. ун-та. 2016. № 4. С. 75-79. УДК 543.64
Ю.Г. Виноградова, А.А. Бугаева, Е.А. Маловская, Е.С. Чиканова, О.А. Голованова, В.Г. Турманидзе
ХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ СЛЮНЫ СПОРТСМЕНОВ РАЗНЫХ ГРУПП
Изучено содержание ионов кальция, фосфат-ионов, общего белка, глюкозы в ротовой жидкости спортсменов-баскетболистов в процессе тренировки и девушек, занимающихся фитнесом. Определены структурные свойства слюны по типу микрокристаллизации. Установлены границы изменения этих параметров в зависимости от изучаемой группы. Показана возможность диагностики уровня физической нагрузки на организм человека по параметрам слюны.
Ключевые слова: слюна, баскетболисты, химический состав, микрокристаллизация, фитнес, глюкоза, белок, ортофосфат-ионы, ионы кальция.
Введение
В современном спорте высоких достижений биохимический контроль состояния спортсменов является практически обязательной составной частью процесса его подготовки. Объектами биохимических исследований обычно являются кровь, моча, реже - выдыхаемый воздух, пот и слюна. В прошедшие десять лет наблюдался сильный всплеск внимания к изучению слюны и её свойств [1]. Это обусловлено целым рядом причин: сбор слюны прост, удобен и безболезненный; риск заражения медперсонала значительно меньше, чем при работе с кровью; слюнные железы тонко реагируют на любые изменения в состоянии внутренних органов и систем организма, будь это патологический процесс или физиологическое состояние.
Как известно, формирование слюны происходит с помощью трёх пар больших слюнных желез и большого количества (600-1000) малых слюнных желёзок [1]. Различные неорганические и органические вещества захватываются из крови слюнными железами и выделяются в составе слюны. Образовавшаяся первичная слюна изотонична плазме крови и близка к ней по составу электролитов (ионов №+, HCO3-, PO43-, И-, Mg2+, Ca2+). В ходе секреции из клеток выводных протоков кроме ионов секретируются и различные белки, синтезируемые также в этих клетках. Поступившие в ротовую полость секреты из слюнных желёз смешиваются с клеточными элементами, остатками пищи, метаболитами микроорганизмов, что приводит к формированию смешанной слюны, которую также называют ротовой жидкостью [2]. Таким образом, слюна - информативная биологическая жидкость, отражающая патологические и физиологические изменения в организме человека.
Цель работы - исследование химического состава и структурных свойств слюны спортсменов-баскетболистов и девушек, занимающихся фитнесом.
Материалы и методы
В исследовании принимали участие баскетболисты в возрасте от 18 до 22 лет (12 человек) и девушки, занимающиеся фитнесом, в возрасте от 18 до 25 лет (8 человек). У обследуемых собирали ротовую жидкость в стерильную пробирку с плотно закрывающейся крышкой не ранее чем через 2 часа после приема пищи, до и после интенсивной физической нагрузки (время нагрузки: 1 час 30 минут), а также дома на следующий день после восстановления (утром, натощак). В полученных образцах слюны определяли содержание ионов кальция, ортофосфат-ионов, белка, глюкозы, рН
© Виноградова Ю.Г., Бугаева А.А., Маловская Е.А., Чиканова Е.С., Голованова О.А., Турманидзе В.Г., 2016
среды, устанавливали тип микрокристаллизации (МКС) в соответствие с 6-балльной шкалой [3]. Математическую обработку всех данных осуществляли с использованием статистических программ Statistika6 (из статистического пакета StatSoft) и Excel (из пакета Office 2011).
Результаты и обсуждения
1. Определение ионов кальция. Физиологической нормой содержания ионов кальция считается 1-2 ммоль/л. [4]. У баскетболистов содержание ионов кальция падает ниже нормы после тренировки. Это связано с тем, что во время тренировки часть кальция выходит вместе с потом. Утром следующего дня концентрация приходит в норму, что говорит об успешном восстановлении организма (рис. 1).
1,5
.5 Л
ё 1,0
Я 0,5 о
о
0,0
шдо в после а дома Рис. 1. Содержание Ca2+ в слюне баскетболистов
2. Определение фосфат-ионов. При фи-зичекой нагрузке мышечная деятельность осуществляется за счет расщепления АТФ, сопровождающееся выделением ортофос-фат-ионов и выделением большого количества энергии. Запасы АТФ в мышцах невелики, поэтому наряду с окислением АТФ идет ресинтез. АТФ синтезируется несколькими путями [4]:
• аэробный;
• анаэробный: подразделяется на креа-тинфосфатный и гликолиз.
Все три пути включаются поочередно в зависимости от степени нагрузки, поэтому в зависимости от характера тренировки концентрация ортофосфат-ионов в слюне может как увеличиваться, так и уменьшаться.
Известно, что баскетбол относится к ациклическим видам спорта, в котором нагрузка на каждого из участников игры может постоянно меняться, спортсмены могут постоянно переходить из одной зоны нагрузки в другую. Из рис. 3 видно, что в среднем у испытуемых содержание ортофосфа-тов в слюне незначительно уменьшается, а после восстановления возвращается к исходному значению, что говорит о средней степени нагрузки на организм и хорошем восстановлении. Для всех испытуемых содержание ортофосфатов находится в пределах физиологической нормы (1,9-7,7 ммоль/л) [4].
Для девушек, занимающихся фитнесом, были проведены исследования состава ротовой жидкости до и после 2-х тренировок разной интенсивности. После первой тренировки (малоинтенсивная) концентрация ионов кальция повышается и возвращается к изначальному значению после восстановления. Вторая тренировка была интенсивнее первой, в результате чего после тренировки концентрация ионов кальция уменьшилась (рис. 2). Из-за сильной физической нагрузки организм участниц эксперимента восстанавливался плохо, о чем свидетельствует снижение концентрации ионов кальция на следующий день после физической нагрузки. При этом у всех участниц эксперимента концентрация ионов кальция остаётся в пределах нормы.
2,0
1,5
* 1,0
о
0,5
0,0
до после дома
□ тренировка 1 в тренировка 2 Рис. 2. Содержание ионов Ca2+ в слюне девушек, занимающихся фитнесом
Рис.
3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0
□ до в после пдома
3. Среднее содержание ортофосфат-ионов в слюне баскетболистов
У девушек, занимающихся фитнесом, после первой (менее интенсивной) тренировки концентрация ортофосфат-ионов повысилась. Это связано с тем, что при работе в данной зоне мощности основной путь ресинтеза АТФ - креатинфосфатная реакция, при которой концентрация ортофосфат-ионов увеличивается. После востановления концентрация возвтращается в норму (рис. 4).
После второй тренировки концентрация фосфат-ионов уменьшается, что говорит о работе в зоне высокой мощности. При этом основными путями ресинтеза являются гликолиз и тканевое дыхание. Для всех участниц эксперимента концентрация фосфат-ионов также остается в пределах нормы.
6,0
^ 5,0 "2
§ 4,0 Д 3,0
со
О 2,0 ° 1,0 0,0
до после дома
□ тренировка 1 Втренировка 2 Рис. 4. Содержание ортофосфат-ионов в слюне девушек, занимающихся фитнесом
3. Определение общего белка. Важнейшим компонентом слюны являются белковые соединения, за качественный и количественный состав которых в слюне отвечают нервная система, а также физиологические характеристики [1].
Нормальное содержание белка в ротовой жидкости составляет около 1,4-6,4 г/л. [4]. У всех наблюдаемых спортсменов концентрация белка остается в пределах нормы. После физической нагрузки у баскетболистов и у девушек, занимающихся фитнесом, содержание общего белка снижается из-за восполнения водного баланса. Утром у всех наблюдаемых концентрация белка растет вследствие обезвоживания организма за ночь
(рис. 5, 6).
5,0
4,0
с |_ 3,0
О с 2,0
«б
О 1,0
0,0
□ до □ после пдома Рис. 5. Содержание белка в слюне баскетболистов
4,0
3,0
° 2,0
0} ю
о
1,0
0,0
до после дома
□ тренировка 1 втренировка 2 Рис. 6. Содержание белка в слюне девушек, занимающихся фитнесом
4. Определение глюкозы. Глюкоза является главным источником энергии в организме. Быстрота ее распада и окисления, а также возможность быстрого извлечения обеспечивают экстренную мобилизацию энергетических ресурсов при стремительно нарастающих затратах энергии в случаях интенсивных мышечных нагрузок [5].
В слюне у баскетболистов и у девушек концентрация глюкозы снижается на 32 % (после 2-й тренировки девушек - на 9 %), что говорит о значительной физической нагрузке. После восстановления уровень глюкозы увеличивается на 97,5 % (после 2-й тренировки девушек - на 30 %), что говорит о восстановлении данного соединения в организма (рис. 7, 8).
0,08
0,06
| 0,04
2 с
° 0,02
0,00
□ до в после и дома Рис. 7. Содержание глюкозы в слюне баскетболистов
0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00
до после дома
□ тренировка 1 втренировка 2
Рис. 8. Содержание глюкозы в слюне девушек, занимающихся фитнесом
5. Определение рН. рН смешанной слюны поддерживается тремя буферными системами: гидрокарбонатной, фосфатной и белковой. Все буферные системы полости рта имеют различные пределы ёмкости: фосфатная наиболее активна при рН 6,2-7,0, гидрокарбонатная при рН 6,1-6,3, а белковая обеспечивает буферную ёмкость при различных значениях рН. Среднее значение рН слюны в нормальном состоянии 6,5-7,0 [2].
Измерение рН проб слюны баскетболистов выявило следующее распределение показаний: до и после тренировки преобладает рН свыше 6 единиц (рис. 9), то есть буферные системы в слюне сохраняют свою емкость и поддерживают кислотность слюны в
норме. Изменение рН в сторону более щелочных сред на утро следующего дня объясняется суточными колебаниями кислотности, вызванными падением концентрации компонентов гидрокарбонатной буферной системы в ночное время, а также восстановлением ортофосфат-ионов. Следовательно, можно сделать вывод об отсутствии патогенных отклонений кислотности среды у исследуемой группы спортсменов.
У группы девушек наблюдается рН в диапазоне 5-6 единиц, что может говорить о возможном наличии заболеваний, связанных с пищеварительной системой. После тренировки значение рН увеличивается и кислотность слюны приближается к нормальному значению, однако после восстановления снова падает, что характеризирует возвращение организма в исходное состояние (рис. 10).
6,6 6,4 6,2 6,0 5,8 5,6
шей переносимости организмами баскетболистов физической нагрузки (рис. 11). Резкое ухудшение МКС слюны (60 % проб соответствуют 0 баллам) на утро следующего дня вызвано повышением вязкости слюны, вследствие обезвоживания организма за ночь (рис. 12).
' WW*
"* * я
ГШ
Мн
□ до в после пдома Рис. 9. рН слюны баскетболистов
6,5 6,0 £ 5,5 5,0
4,5
до после дома
□ 1 тренировка в 2 тренировка
Рис. 10. рН слюны девушек, занимающихся фитнесом
6. Определение типа микрокристаллизации. Важным показателем минерализующей функции слюны является значение ее микрокристаллизации. На характер микрокристаллизации влияет множество факторов: рН раствора, вязкость, температура, степень пресыщения, наличие примесей, а также скорость и условия кристаллизации.
В работе установлено, что у баскетболистов после тренировки происходят незначительные изменения МКС, что говорит о хоро-
б
Рис. 11. Фотографии МКС до (а) и после тренировки (б)
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
0%
m
0
1
4
2 3 тип МКС
□ до в после и дома Рис. 12. Тип МКС у баскетболистов
При обработке результатов проб девушек наблюдалась несколько иная закономерность: после каждой тренировки происходит незначительное улучшение МКС, однако каждая следующая тренировка давала результаты хуже, чем предыдущая (рис. 13).
5
1 тренировка
60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
2 тренировка
1
I
60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
1
2
3
4
5
0
1
2
3
□ до в после и дома вдо в после и дома
Рис. 13. Сравнение типа МКС у девушек, занимающихся фитнесом
Заключение
Таким образом, в работе исследовано влияние физической нагрузки на состав и структурные свойства ротовой жидкости спортсменов-баскетболистов и девушек, занимающихся фитнесом. Выявлены общие закономерности и различия. Показана возможность лабораторной диагностики уровня физической нагрузки на организм человека по составу слюны для разных групп обследуемых спортсменов.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Григорьев И. В., Уланова Е. А., Артамонов И. Д. Белковый состав смешанной слюны
человека: механизмы психофизиологической регуляции // Вестн. РАМН. 2004. № 7.
[2] Вавилова Т. П. Биохимия тканей и жидкостей полостей рта : учебное пособие. 2-е изд., испр. и доп. М., 2011. 208 с.
[3] Чиканова Е.С., В.Г. Турманидзе, Голованова О.А. Химический состав ротовой жидкости квалифицированных спортсменов-бадминтонистов // Вестн. Ом. ун-та. 2015. № 2. С. 50-54.
[4] Михайлов С.С. Спортивная биохимия : учебник для вузов и колледжей физической культуры. 2-е изд., доп. М. : Советский спорт, 2004. 220 с.
[5] Медицинская биохимия : лабораторный практикум / сост. Е. В. Бескровная, Е. Ю. Мосур, В. И. Ямкова ; под ред. проф. Н. А. Семиколе-новой. Омск : Изд-во Ом. гос. ун-та, 2005. 76 с.
0
4
5
