CC BY
985
Для корреспонденции
Трушина Элеонора Николаевна - кандидат медицинских наук,
ведущий научный сотрудник лаборатории иммунологии
ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»
Адрес: 109240, Россия, г. Москва, Устьинский проезд, д. 2/14
Телефон: (495) 698-53-45
E-mail: [email protected]
https://orcid.org/0000-0002-0035-3629
Трушина Э.Н.1, Выборнов В.Д.2, Ригер Н.А.1, Мустафина О.К.1, Солнцева Т.Н.1, Тимонин А.Н.1, Зилова ИХ.1, Раджабкадиев Р.М.1
Иммуномодулирующие эффекты использования L-карнитина и коэнзима Q10 в питании спортсменов-юниоров
1 ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва, Россия
2 ГБОУ г. Москвы «Центр спорта и образования «Самбо-70», Москва, Россия
1 Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety, Moscow, Russia
2 Sport and Education Center Sambo-70, Moscow, Russia
В настоящее время большое внимание уделяется изучению нарушений имму-норегуляции и способов эффективной иммунокоррекции у спортсменов. В связи с этим особую актуальность приобретает вопрос использования в юношеском спорте специализированных пищевых продуктов для питания спортсменов (СПП), содержащих нутриенты, обладающие иммуномодулирующими свойствами.
Цель работы - изучение иммуномодулирующей активности L-карнитина и коэнзима Q10 у спортсменов-юниоров в тренировочный период. Материал и методы. Объектом исследования служили 30 спортсменов-юниоров (мастера спорта и кандидаты в мастера спорта по плаванию) в возрасте 14-18 лет, в том числе 9 девушек и 21 юноша. Спортсмены были распределены на 3 группы по 10 человек в каждой. Спортсмены 1-й и 2-й основных групп в течение 4 нед получали дополнительно к основному рациону соответственно L-карнитин (600 мг/сут) и коэнзим Q10 (60 мг/сут). Дозировка используемых в исследовании СПП составляла 200% от адекватного уровня потребления и не превышала верхний допустимый уровень потребления. Спортсмены 3-й (контрольной) группы получали основной рацион без включения СПП. Обследование спортсменов всех групп проводили в начале и через 4 нед наблюдения. Результаты и обсуждение. В результате проведенного комплексного обследования спортсменов-юниоров установлено положительное влияние приема L-карнитина на содержание гемоглобина в эритроците (28,3±0,3 пг - в 1-й день
Для цитирования: Трушина Э.Н., Выборнов В.Д., Ригер НА., Мустафина ОК., Солнцева Т.Н., Тимонин АН., Зилова И.С., Раджабкадиев Р.М. Иммуномодулирующие эффекты использования L-карнитина и коэнзима Q10 в питании спортсменов-юниоров // Вопр. питания. 2019. Т. 88, № 2. С. 40-49. doi: 10.24411/0042-8833-2019-10016.
Статья поступила в редакцию 17.12.2018. Принята в печать 13.03.2019.
For citation: Trushina E.N., Vybornov V.D., Riger N.A., Mustafina O.K., БоНэеуа T.N., Timonin A.N., Zilova I.S., Rajabkadiev R.M. Immunomodulating effects of using L-carnitine and coenzyme Q10 in the nutrition of junior athletes. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2019; 88 (2): 40-9. doi: 10.24411/0042-8833-2019-10016. (in Russian) Received 17.12.2018. Accepted 13.03.2019.
Immunomodulating effects of using L-carnitine and coenzyme Q10 in the nutrition of junior athletes
Trushina E.N.1, Vybornov V.D.2, Riger N.A.1, Mustafina O.K.1, Solntseva T.N.1, Timonin A.N.1, Zilova I.S.1, Rajabkadiev R.M.1
обследования и 30,2±0,4 пг - через 4 нед). Относительное содержание базо-фильных лейкоцитов у спортсменов основных групп статистически достоверно снизилось к концу периода наблюдения: в группе L-карнитин - с 0,64±0,05 до 0,45±0,04%, в группе коэнзим Q10 - с 0,66±0,07 до 0,50±0,04%, что свидетельствует о повышении резистентности организма к аллергическим реакциям. Заключение. Биомаркерами иммунотропного влияния L-карнитина и коэнзи-ма Q10 являются снижение экспрессии апоптотического маркера CD95/Fas на лимфоцитах периферической крови и супрессия продукции провоспалитель-ных цитокинов, синтезируемых лимфоцитами Th1, с переключением ответа на гуморальный иммунитет. Получена доказательная база эффективности использования L-карнитина и коэнзима Q10 в спортивной нутрициологии для восстановления иммунной дисфункции и адаптационного потенциала спортсменов-юниоров.
Ключевые слова: спортсмены-юниоры, L-карнитин, коэнзим Q10, иммунитет, лимфоциты, цитокины
Nowdays, much attention is paid to the study of disorders of immune regulation and methods of effective immune correction in athletes. In this regard, the use of specialized sport foods (SSF), containing nutrients with immunomodulatory properties, is of particular relevance in youth sports.
The aim of the work is to study the immunomodulating activity of L-carnitine and coenzyme Q10 in junior athletes during the training period.
Material and methods. The object of the study were 30 junior athletes (masters of sports and candidates for masters of sports in swimming) aged 14-18 years, including 9 girls and 21 boys. Athletes were divided into 3 groups of 10 people each. Athletes of the 1st and 2nd main groups received L-carnitine (600 mg per day) and coenzyme Q10 (60 mg/day), respectively, for 4 weeks in addition to the basic diet. The dosage of SSF used in the study was 200% of the adequate level of consumption and did not exceed the upper permissible level of consumption. Athletes of the 3rd group (control) received only basic diet without sports' nutrition. Examination of athletes of all groups was performed at the beginning and after 4 weeks of the observation period.
Results and discussion. As a result of a comprehensive survey of junior athletes, the positive effect of L-carnitine intake on erythrocyte hemoglobin content (30.2±0.4 vs 28.3±0.3 pg at the beginning) was observed. The relative content of basophilic leukocytes in athletes of the main groups statistically significantly decreased by the end of the observation period: in the L-carnitine group, from 0.64±0.05 to 0.45±0.04%, in the coenzyme Q10 group, from 0.66±0.07 to 0.50±0.04%, which indicated an increase in the body's resistance to allergic reactions.
Conclusion. The biomarkers of the immunotropic effect of L-carnitine and coenzyme Q10 are a decrease in the expression of the apoptotic marker CD95/Fas on peripheral blood lymphocytes and suppression of the production of pro-inflammatory cytokines synthesized by Th1-lymphocytes with switching the response to humoral immunity. An evidence base for the effectiveness of the use of L-carnitine and coenzyme Q10 in sports nutrition for restoring immune dysfunction and adaptive potential of junior athletes has been provided.
Keywords: junior athletes, L-carnitine, coenzyme Q10, immunity, lymphocytes, cytokines
Физическое и психоэмоциональное перенапряжение высококвалифицированных спортсменов нередко приводит к состоянию перетренированности. Показатели системы иммунитета у спортсменов могут выходить за рамки физиологических границ, являясь причиной роста заболеваемости и снижения спортивной результативности. В настоящее время спортивная иммунология рассматривается в качестве самостоятельной дисциплины [1].
Перетренированность - это особое состояние организма, которое возникает в связи с нарушением баланса между фазами тренировочного процесса и отдыха. У высококвалифицированных спортсменов в периоды интенсивных тренировок обнаружена транзиторная им-муносупрессия, обусловленная нарушением функции
нейтрофилов, снижением содержания иммуноглобулинов в сыворотке крови и секреторных жидкостях, числа естественных киллеров (ЫК-клеток) и их цитотоксичес-кой активности [2]. Экспрессия провоспалительных ци-токинов рассматривается как патогенетический фактор развития синдрома перетренированности [3]. Интенсивные физические нагрузки при недостаточных периодах восстановления спортсмена приводят к микротравмам суставов, мышц и соединительной ткани. Эти повреждения в свою очередь активируют моноциты с последующей продукцией провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкины (11_): !1_-1р, 11_-6 и фактор некроза опухоли а (ТЫР-а), которые инициируют хроническое системное воспаление.
В настоящее время большое внимание уделяется изучению нарушений иммунорегуляции и способов эффективной иммунокоррекции у высококвалифицированных спортсменов. Широкий спектр иммуномодулирующих фармакологических препаратов для профилактики развития транзиторных иммунодефицитных состояний, применяющийся у взрослых спортсменов, не приемлем для спортсменов-юниоров. В связи с этим особую актуальность приобретает вопрос использования в юношеском спорте нутриентов, обладающих иммуномодулирующими свойствами, включая биологически активные добавки к пище. Одними из наиболее часто используемых компонентов специализированных пищевых продуктов для питания спортсменов (СПП) являются L-карнитин и коэнзим Q10 [4]. Наряду с обширной доказательной базой эффективности применения данных СПП в спортивной практике, имеются разрозненные и неоднозначно интерпретируемые результаты их имму-номодулирующего влияния.
Цель работы - изучение иммуномодулирующей активности L-карнитина и коэнзима Q10 у спортсменов-юниоров в тренировочный период.
Задачи исследования:
1. Оценить пищевую ценность рационов и адекватность их энергетической ценности энерготратам спортсменов-юниоров.
2. Оценить эффективность применения коэнзима Q10 и L-карнитина по динамике показателей состава тела спортсменов к концу наблюдения.
3. Идентифицировать наиболее значимые иммунологические биомаркеры для оценки иммунотропной активности широко применяемых в спортивной практике СПП: коэнзима Q10 и L-карнитина.
Материал и методы
Дизайн исследования. Исследование проведено с участием 30 спортсменов-юниоров (мастера спорта и кандидаты в мастера спорта по плаванию) в возрасте 14-18 лет, в том числе 9 девушек, 21 юноша. От всех спортсменов было получено информированное согласие на участие в исследовании в соответствии со ст. 32 «Основы законодательства Российской Федерации об охране здоровья граждан» (утв. ВС РФ 22.07.1993 № 5487-1; ред. от 29.06.2004). Спортсмены были распределены на 3 группы по 10 человек в каждой. Спортсмены 1-й и 2-й основных групп в течение 4 нед дополнительно к основному рациону получали соответственно L-карнитин (600 мг/сут) (ООО «Бинафарм», Россия) и коэнзим Q10 (60 мг/сут) (Solgar Vitamin and Herb, США). В соответствии с Едиными санитарно-эпидемиологическими и гигиеническими требованиями к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю) дозировка используемых в исследовании компонентов составляла 200% от адекватного уровня суточного потребления и не превышала верхний допустимый уровень потребления в составе биологически
активных добавок к пище и СПП (приложение 5). Спортсмены 3-й группы (контрольной) получали основной рацион без включения СПП. Обследование спортсменов всех групп проводили в начале и через 4 нед периода наблюдения.
Фактическое питание спортсменов исследовали методом 24-часового (суточного) воспроизведения питания [5] с использованием компьютерной программы «Анализ состояния питания человека» (версия 1.2.4 ГУ НИИ питания РАМН 2004 г.). Количество потребляемой пищи оценивали с помощью альбома порций продуктов и блюд, содержащего фотографии различной величины порций наиболее часто употребляемой пищи [6].
Суточные энерготраты организма (СЭО) рассчитывали по формуле Миффлина-Сент-Джера:
СЭО = (ВОО + СДД) х КФА,
где ВОО - величина основного обмена, СДД - специфическое динамическое действие пищи (10% от основного обмена), КФА - коэффициент физической активности [7].
Состав тела спортсменов исследовали методом биоим-педансметрии по стандартной методике с помощью прибора «МЕДАСС» АВС-01 (ООО НТЦ «МЕДАСС», Россия).
Количественный состав субпопуляций лимфоцитов в периферической крови обследуемых изучали на проточном цитофлуориметре «FC-500» (Beckman Coulter, США) по программе Cytomics CXP Software с использованием двойных комбинаций моноклональных антител (Beckman Coulter, США). При этом оценивали процентные показатели Т-клеточной популяции: общее количество Т-лимфоцитов (CD3+), количество Т-хелперов (CD3+CD4+), цитотоксических Т-лимфоцитов (CD3+CD8+), естественных клеток-киллеров (NK-клеток - CD3-CD16+CD56+), естественных клеток-киллеров, обладающих свойствами Т-лимфоцитов ^КТ-клеток - CD3+CD16+CD56+), В-клеточной популяции (CD19+) лимфоцитов, а также относительное содержание лимфоцитов, несущих маркеры активации (CD3+HLA-DR+, CD3+CD25+), и маркерный антиген апоптоза CD45+CD95+. В качестве изо-типических контролей использовали CD45/CD14 (для идентификации популяции лейкоцитов и выделения гейта лимфоцитов по малоугловому и боковому светорассеянию) и IgG1/IgG2 (для контроля неспецифического связывания лимфоцитов с антителами и выделения отрицательного по флюоресценции лимфоцитарного гейта). Иммунорегуляторный индекс (ИРИ) выражали соотношением Т-хелперов к Т-цитотоксическим лимфоцитам. Гемолиз эритроцитов осуществляли в автоматическом режиме на станции пробоподготовки «TQ-PREP» (Beckman Coulter, США).
Уровни цитокинов: гранулоцитарно-макрофагаль-ного колониестимулирующего фактора (GM-CSF), ин-терферона-у (IFN-y), IL-12p70, IL-13, IL-18, IL-1 p, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6 и TNF-a в сыворотке крови спортсменов исследовали методом мультиплексного иммуноанализа с использованием коммерческого набора «eBioscience
Таблица 1. Суточные энерготраты и пищевая ценность рационов спортсменов (M±m)
Показатель Группа спортсменов
контроль коэнзим Q10 L-карнитин
Энерготраты, ккал 3008±91 3104±104 2939±172
Калорийность рациона, ккал/сут 2921±472 3042±422 2788±358
Белок, г/сут 114,5±8,7 133,3±16,7 116,0±13,6
Жиры, г/сут 104,7±27,5 125,3±21,5 103,2±8,4
Углеводы, г/сут 382,3±73,4 364,3±40,4 348,8±63,3
Пищевые волокна, г/сут 20,0±3,9 19,4±2,5 19,5±4,5
Добавленный сахар, г/сут 88,9±33,4 113,1 ±6,7 99,7±17,6
(% от калорийности рациона) (11,5) (14,6) (12,9)
Белки/жиры/углеводы 1,0/0,9/3,3 1,0/0,9/2,7 1,0/0,9/3,0
Human Th1/Th2 Extended 11-Plex» (Bender MedSystems GmbH, Австрия). Измерения выполняли на мультиплексном анализаторе «Luminex 200» (Luminex Corporation, США).
Гематологические показатели определяли на гематологическом анализаторе «Coulter AC TTM 5 diff OV» (Beckman Coulter Int. S.A., США). Определяемые параметры: содержание эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, концентрация гемоглобина, гематокрит, средний объем эритроцита, среднее содержание гемоглобина в эритроците, средняя концентрация гемоглобина в эритроците, лейкоцитарная формула, средний объем тромбоцита, относительный объем тромбоцитов в образце цельной крови.
Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета прикладных программ IBM SPSS Statistics 20.0 (IBM, США). Расчет включал определение выборочного среднего, стандартной ошибки, медианы, вероятности принятия нуль-гипотезы о совпадении распределений сравниваемых выборок со-
Таблица 2. Динамика гематологических показателей спортсменов (M±m)
гласно критерию Стьюдента, Манна-Уитни и АЫОУА. Различия признавали достоверными при уровне значимости р<0,05.
Результаты и обсуждение
Энерготраты спортсменов-юниоров и пищевая ценность рационов. Плавание относится к циклическим видам спорта. Этот вид деятельности требует расхода большого количества энергии, а сама работа выполняется с высоким напряжением и значительной интенсивностью. Суммарная калорийность продуктов суточного потребления должна соответствовать энерготратам спортсмена на данный период времени с учетом возраста и пола. В соответствии с Методическими рекомендациями по питанию юных спортсменов [8], оптимальное соотношение белки/жиры/углеводы в рационе по калорийности составляет 16/28/56% (1,0/0,9/3,6).
Показатель Группа спортсменов Норма [9]
контроль коэнзим Q10 L-карнитин
1-й день 28-й день 1-й день 28-й день 1-й день 28-й день
Общее количество эритроцитов, х1012/л 4,99±0,14 4,93±0,18 5,03±0,11 4,80±0,12 4,79±0,11 4,60±0,11 4,0-5,1
Концентрация гемоглобина, г/л 151 ±7 150±4 153±4 152±4 135±5 139±4 132-164
Гематокрит, % 45,5±1,4 44,4±0,6 45,3±1,1 43,1±1,1 42,3±1,4 40,8±1,2 40-48
Средний объем эритроцита, мкм3 91,3±1,3 90,0±2,1 90,2±0,6 89,7±0,8 88,4±2,4 88,5±1,0 80-94
Среднее содержание гемоглобина в эритроците, пг 30,2±0,6 30,5±0,4 30,5±0,2 30,9±0,4 28,3±0,3 30,2±0,4* 27-34
Средняя концентрация гемоглобина в эритроците, г/л 332±4 338±5 338±1 344±4 320±2 342±2* 320-360
Лейкоциты, х109/л 6,98±0,65 7,00±0,70 7,12±0,66 7,31 ±0,67 7,97±0,55 6,99±0,47 4,0-8,8
Базофилы, % 0,60±0,04 0,70±0,15 0,66±0,07 0,50±0,04* 0,64±0,05 0,45±0,04* 0-1,0
Эозинофилы, % 2,93±0,49 2,57±0,56 2,55±0,36 2,87±0,45 2,75±0,41 3,13±0,47 0,5-5,0
Нейтрофилы, % 51,7±1, 8 48,2±0,9 55,4±2,5 50,0±3,3 56,4±2,4 55,2±2,1 48-78
Лимфоциты, % 35,7±2,3 38,8±1,5 31,0±2,4 36,7±3,1 31,2±2,3 32,1 ±2,3 19-37
Моноциты, % 9,67±0,34 9,70±0,87 10,4±0,5 9,9±0,5 8,90±0,59 9,16±1,11 3-11
Тромбоциты, х109/л 217±11 224±10 196±17 233±22 230±16 233±18 180-320
Средний объем тромбоцита, мкм3 8,85±0,37 8,63±0,66 9,63±0,30 8,96±0,33 8,76±0,27 8,59±0,29 7,4-10,4
Тромбокрит, % 0,191 ±0,06 0,193±0,015 0,184±0,013 0,207±0,018 0,199±0,012 0,198±0,014 0,15-0,4
Здесь и в табл. 3: * - статистически значимое отличие (р<0,05) от показателя в 1-й день обследования.
Показатель Группа спортсменов Норма [12, 13]
контроль коэнзим Q10 L-карнитин
1-й день 28-й день 1-й день 28-й день 1-й день 28-й день
В-лимфоциты СР19+ 10,3±1,4 12,3±1,9 11,7±1,3 9,9±1,3 18,0±1,3 16,8±2,0 5-19
Т-лимфоциты СЭ3+ 70,2±4,2 74,3±2,4 70,2±1,2 71,4±1,7 67,2±2,1 68,2±2,2 61-84
Т-хелперы С03+С04+ 38,5±2,8 43,4±2,0 37,8±2,2 38,3±3,4 37,6±1,7 41,1 ±2,42 32-58
Т-цитотоксические лимфоциты С03+С08+ 29,3±4,4 27,6±1,6 27,3±1,5 27,1 ±1,6 25,3±1,24 24,5±1,2 11-36
Т-активные лимфоциты С03+Н1_А-йВ+ 3,93±0,71 5,30±0,93 4,11 ±0,56 4,27±0,72 2,86±0,65 2,8±0,69 0-12
ИРИ С04/С08 1,47±0,21 1,56±0,09 1,44±0,13 1,46±0,17 1,52±0,09 1,71 ±0,14 1,0-2,0
1\1К-клетки С03-С016+СЭ56+ 17,3±4,5 11,1 ±2,8 14,2±1,7 16,1 ±2,0 12,9±1,7 10,0±1,7 7-31
1\1КТ-клетки С03+С016+СЭ56+ 7,08±2,62 8,36±4,39 4,85±0,85 6,20±1,05 3,33±0,50 3,33±0,60 1-10
СЭ25-лимфоциты С03+С025+ 4,44±0,53 5,91 ±0,69 3,41 ±0,33 3,25±0,42 3,42±0,21 3,53±0,23 1-12
СЭ95-клетки С045+С095+ 3,99±0,76 4,28±1,51 4,37±0,16 1,41 ±0,08* 4,08±0,17 2,87±0,01* 2-12
Таблица 3. Показатели клеточного иммунитета (в %) спортсменов (М±т)
Суточные энерготраты и пищевая ценность рационов обследованных спортсменов представлены в табл. 1.
Суммарная калорийность потребленных за сутки продуктов в основном соответствовала энерготратам спортсменов обследованных групп (нет статистически значимых различий). Соотношение белок/жиры/углеводы в суточном рационе спортсменов обследованных групп свидетельствует о недостаточной квоте углеводов в соответствии с формулой оптимального питания для юных спортсменов [8]. При этом потребление добавленного сахара у спортсменов всех категорий превышало рекомендуемый уровень (10% от калорийности суточного рациона) (см. табл. 1).
Состав тела спортсменов до и после приема специализированных пищевых продуктов для питания спортсменов. Из исследованных показателей состава тела спортсменов (фазовый угол, индекс массы тела, содержание тощей, жировой, мышечной массы тела, общей жидкости, основной обмен) у спортсменов, потреблявших 1_-карнитин, отмечена тенденция к повышению величины фазового угла (6,80±0,290 - в 1-й день обследования и 7,71±0,830 - через 4 нед, р<0,10). Этот показатель характеризует состояние клеток организма, уровень общей работоспособности и интенсивности обмена веществ. Потребление спортсменами коэнзима Q10 не оказало значимого влияния на исследованные показатели состава тела.
Гематологические показатели спортсменов до и после приема СПП представлены в табл. 2.
Как следует из представленных в табл. 2 данных, подавляющее большинство исследованных гематологических показателей спортсменов основных групп и контрольной находились в пределах референтных значений [9]. В группе спортсменов, потреблявших в течение 4 нед 1_-карнитин, обнаружено статистически значимое повышение содержания гемоглобина в эритроците. Это важный гематологический показатель для спортсменов, особенно при аэробных физических нагрузках. Результаты согласуются с данными [10] о стимуляции 1_-карнитином факторов эритропоэза.
Содержание базофильных лейкоцитов у спортсменов основных групп статистически значимо снизилось
к концу периода наблюдения (см. табл. 2), что свидетельствует о повышении резистентности организма к аллергическим реакциям. Установлено, что базофильные гранулоциты содержат гранулы гистамина. Основной функцией этих клеток является их участие в иммунных реакциях немедленного и замедленного типа [11].
Показатели клеточного иммунитета спортсменов. Процесс развития иммунного ответа организма сопровождается изменениями субпопуляционного состава иммунокомпетентных клеток. Это относится как к изменению их количества, так и к появлению на клеточной поверхности определенных функциональных молекул. Под действием различных агентов клетки изменяют экспрессию мембранных и внутриклеточных маркеров. Определение субпопуляционного состава или фенотипа лимфоцитов в настоящее время является важным диагностическим критерием, позволяющим оценить состояние иммунной системы и ее нарушения при различных патологических состояниях, в том числе и при спортивных нагрузках. Исследованные показатели клеточного иммунитета у спортсменов основных групп и группы контроля в начале исследования и в конце периода наблюдения представлены в табл. 3.
Все исследованные показатели клеточного иммунитета у спортсменов основных групп и группы контроля в начале и в конце исследования находились в пределах референтных значений (см. табл. 3). В группах спортсменов, потреблявших коэнзим Q10 и 1_-карнитин, обнаружено статистически значимое снижение экспрессии апоптотического маркера С095/Раэ на лимфоцитах периферической крови, что является отражением процессов, способствующих регрессии апоптоза лимфоцитов.
Цитокиновый профиль сыворотки крови спортсменов до и после курса приема специализированных пищевых продуктов для питания спортсменов. Гуморальная составляющая межклеточных взаимодействий в иммунной системе представлена цитокинами, которые являются белковыми или полипептидными продуктами активированных клеток. Цитокины являются медиаторами при иммунном ответе, гемопоэзе и развитии воспаления. Цитокины подразделяются на несколько групп:
1
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
□ 1-й ■ 28-й
GM-CSF
70 -| 60 -50 -40 -30 -20 -10 -0 -
□ 1-й ■ 28-й
Контроль Ь-карнитин Коэнзим Q1I
Контроль Ь-карнитин Коэнзим Q1l
5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1
0,5 0
□ 1-й ■ 28-й
1Ь-12р70
300 250 200 150 100 50 0
□ 1-й ■ 28-й
11.-18
Контроль Ь-карнитин Коэнзим Q1(
Контроль Ь-карнитин Коэнзим Q1l
40 35 30 25 20 15 10 5 0
11.-6
□ 1-й ■ 28-й
TNF-l
□ 1-й ■ 28-й
Контроль Ь-карнитин Коэнзим Q1(
Контроль Ь-карнитин Коэнзим Q1l
Рис. 1. Изменение уровней цитокинов ТИ1 в сыворотке крови спортсменов
По оси ординат - уровень цитокинов, пг/мл (медиана, т1п-мах). Здесь и на рис. 2: * - статистически значимое отличие (р<0,05) от показателя в 1-й день обследования.
*
*
*
*
*
*
*
*
2
0
□ 1-й ■ 28-й
16 14 12 10 8 6 4 2
И.-13
X
1
Контроль 1.-карнитин Коэнзим Q1(
7-, 654321 -
11.-4
□ 1-й ■ 28-й
Контроль
8 -| 7654321 -
Ь-карнитин Коэнзим Q1(
1Ь-5 □ 1-й ■ 28-й
Контроль
Ь-карнитин
Коэнзим Q1,
Рис. 2. Изменение уровней цитокинов ТИ2 в сыворотке крови спортсменов
По оси ординат - уровень цитокинов, пг/мл (медиана, т1п-мах).
интерлейкины, интерфероны, факторы некроза опухолей, колониестимулирующие факторы и др. [12, 13]. Продуцентами цитокинов являются стромальные соединительнотканные клетки, которые преимущественно вырабатывают цитокины, ответственные за гемопоэз, моноциты/макрофаги, которые являются продуцентами медиаторов воспаления, и лимфоциты, обеспечивающие развитие антигенспецифической составляющей иммунного ответа. Функциональная специализация 004+ Т-лимфоцитов в процессе развития иммунного ответа обеспечивается их дифференцировкой на Т-лим-фоциты-хелперы 1-го (ТИ1) и 2-го (ТИ2) типа, которые характеризуются различным спектром цитокинов [14, 15]. Установлено, что лимфоциты ТИ1 вырабатывают 11.-2, !РЫ-у, ТЫР-а и р, осуществляя развитие преимущественно клеточного иммунного ответа. Субпопуляция ТИ2
продуцирует 11.-4, 11.-5, 11.-6, 11_-9, 11.-10 и !Ы3 и ответственна за развитие гуморального иммунного ответа [16]. Оба типа клеток вырабатывают 11.-3 и ОМ-ОБР. Проли-феративная активность ТИ1- и ТИ2-лимфоцитов поддерживается аутокринно: фактором роста для ТИ1 служит 11.-2, для ТИ2 - !Ь-4. На регуляцию дифференцировки и соотношений этих субпопуляций также оказывают влияние продукты нелимфоидных клеток, в частности макрофагов.
Спектр исследованных в работе цитокинов можно разделить на следующие группы: регуляторы диффе-ренцировки ТИ1/ТИ2 - клеточных популяций: 11.-4, !РЫ-у, !Ы2р70, !Ы3, !Ь-18; регуляторы гемопоэза; ОМ-ОБР, 11.-2, !Ь-5, !Ь-6; воспалительные факторы и индукторы апоп-тоза: ТЫР-а, !ЫЬ.
В результате изучения цитокинового профиля сыворотки крови у спортсменов, потреблявших в течение 4 нед Ькарнитин, из 11 исследованных цитокинов выявлено статистически значимое снижение уровней: !РЫ-у (с 18,1 до 8,7 пг/мл), !И8 (с 102,4 до 48,3 пг/мл) и ТЫР-а (с 2,1 до 1,6 пг/мл) (рис. 1). Кроме того, можно отметить тенденцию к уменьшению содержания !И3 (с 3,4 до 1,3 пг/мл, р<0,10) (рис. 2). Полученные результаты свидетельствуют о противовоспалительной активности Ькарнитина в условиях интенсивных физических нагрузок.
Как известно, .-карнитин в качестве кофактора участвует в переносе длинноцепочечных жирных кислот через клеточные мембраны из цитозоля в матрикс митохондрий, в котором происходит их р-окисление до ацетил-КоА-субстрата для образования аденозинтри-фосфорной кислоты в цикле Кребса [10, 17]. Карнитин способствует более экономному расходованию запасов гликогена и глюкозы в период продолжительных интенсивных тренировок, участвует в обмене кетоновых тел и холина, подавляет образование лактата и процессы апоптоза [17]. В настоящее время установлено, что Ькарнитин стимулирует физическую работоспособность спортсменов, переключая метаболизм в условиях интенсивных нагрузок с анаэробного на более энергетически выгодный аэробный путь [18]. Имеющиеся в литературе данные об иммунотропном эффекте Ькарнитина фрагментарны и носят противоречивый характер.
Наиболее значимое влияние на уровни цитокинов, продуцируемых ТИ1, выявлено при добавлении в рацион спортсменов коэнзима Q1o. Через 4 нед приема коэн-зима Q10 обнаружено статистически значимое снижение содержания следующих цитокинов: ОМ-ОБР (с 0,5 до 0,3 пг/мл), !РЫ-у (с 17,3 до 3,3 пг/мл), !И8 (с 64,6 до 45,6 пг/мл) и И.-6 (с 6,8 до 5,9 пг/мл) (см. рис. 1), а также тенденция к уменьшению содержания !Ы2р70 (с 2,2 до 1,9 пг/мл, р<0,10) (см. рис. 1). Среди цитокинов, продуцируемых ТИ2, выявлено снижение только уровня И.-5 (с 3,5 до 1,9 пг/мл) (см. рис. 2). Полученные результаты согласуются с данными авторов, которые на культурах лимфоцитов здоровых доноров выявили супрессорное влияние коэнзима Q10 на экспрессию цитокинов ТИ1,
0
0
0
особенно ТЫР-а и 11_-2, продукция которых достоверно снижалась при инкубации с различными концентрациями коэнзима Q10 [19].
Восстановленный убихинон (коэнзим Q10) является жирорастворимым антиоксидантом, синтезируемым в клетках животных и человека. Биоэнергетическая и антиоксидантная функции коэнзима Q10 считаются важнейшими при его клиническом применении, особенно в отношении клеток с высоким уровнем метаболизма, таких как миоциты сердца и скелетных мышц [20]. Коэнзим Q10 принимает участие в реакциях окислительного фосфорилирования, являясь компонентом цепи переносов электронов с ЫДОИ- и сукцинатдегидрогеназного комплекса на цитохром В, и участвует, таким образом, в синтезе АТФ. По антиоксидантной активности коэнзим Q1o превосходит все остальные естественные антиок-сиданты и поэтому считается наиболее перспективным для применения в клинической и спортивной практике [21, 22]. Доказано положительное влияние коэнзима Q10 на снижение уровней медиаторов воспаления: С-реак-тивного белка, 11_-6 и ТЫР-а [23, 24]. В настоящее время установлено, что коэнзим Q10 супрессирует воспаление и продукцию провоспалительных цитокинов за счет инги-бирования экспрессии 11_-17 и сигнального пути р-вТДТ3, тесно связанного на уровне цитокиновых сетей с регуля-торным влиянием вМ-СвР, !РЫ-у, !1_-18 и !1_-6 [25].
Заключение
Таким образом, в результате проведенного комплексного обследования спортсменов-юниоров, пот-
Сведения об авторах
реблявших в течение 4 нед в дополнение к основному рациону в составе СПП 1_-карнитин или коэнзим Q10, установлено:
• в используемых дозировках (200% от адекватного уровня суточного потребления) данные СПП не оказывают значимого влияния на показатели состава тела;
• 1_-карнитин повышает содержание гемоглобина в эритроците;
• 1_-карнитин и коэнзим Q10 повышают резистентность организма к аллергическим реакциям;
• биомаркерами иммунотропного влияния 1_-карни-тина и коэнзима Q10 являются снижение экспрессии апоптотического маркера С095/Раэ на лимфоцитах периферической крови и супрессия продукции про-воспалительных цитокинов, синтезируемых лимфоцитами ТИ1, с переключением ответа на гуморальный иммунитет.
Результаты настоящего исследования представляют доказательную базу эффективности использования специализированных пищевых продуктов для питания спортсменов (1_-карнитина и коэнзима Q10) в спортивной нутри-циологии для восстановления иммунной дисфункции и адаптационного потенциала спортсменов-юниоров.
Финансирование. Поисково-аналитическая работа по подготовке рукописи проведена за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы фундаментальных научных исследований Президиума РАН (тема № 0529-2015-0009).
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие конфликта интересов.
Трушина Элеонора Николаевна (Trushina Eleonora N.) - кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории иммунологии ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (Москва, Россия) E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0002-0035-3629
Выборнов Василий Дмитриевич (Vybornov Vasiliy D.) - начальник отдела медико-биологического обеспечения ГБОУ г. Москвы «Центр спорта и образования «Самбо-70» (Москва, Россия) E-mail: [email protected]
Ригер Николай Александрович (Riger Nikolay A.) - доктор медицинских наук, профессор, главный специалист лаборатории иммунологии ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (Москва, Россия) E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0001-7149-2485 Мустафина Оксана Константиновна (Mustafina Oksana K.) - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории иммунологии ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (Москва, Россия) E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0001-7231-9377
Солнцева Татьяна Николаевна (Solntseva Tatyana N.) - кандидат медицинских наук, научный сотрудник лаборатории иммунологии ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (Москва, Россия) E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0002-7450-8873
Тимонин Андрей Николаевич (Timonin Andrey N.) - кандидат биологических наук, младший научный сотрудник лаборатории иммунологии ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (Москва, Россия) E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0001-6087-6918
Зилова Ирина Сергеевна (Zilova Irina S.) - кандидат медицинских наук, главный специалист лаборатории иммунологии ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (Москва, Россия) E-mail: [email protected]
Раджабкадиев Раджабкади Магомедович (Radzhabkadiev Radzhabkadi M.) - младший научный сотрудник лаборатории иммунологии ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (Москва, Россия) E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0002-3634-8354
Литература
1. Shephard R.J. Development of the discipline of exercise immuno- 14. logy // Exerc. Immunol. Rev. 2010. Vol. 16. P. 194-222.
2. MacKinnon L.T. Special feature for the Olympics: effects of exercise
on the immune system: overtraining effects on immunity and perfor- 15. mance in athletes // Immunol. Cell. Biol. 2000. Vol. 78. P. 502-509.
3. Smith L.L. Cytokine hypothesis of overtraining: a physiological adaptation to excessive stress? // Med. Sci. Sports Exerc. 2000. 16. Vol. 32. P. 317-331.
4. Раджабкадиев Р.М., Коростелева М.М., Евстратова В.С., 17. Никитюк Д.Б., Ханферьян Р.А. L-карнитин: свойства
и перспективы применения в спортивной практике // Вопр. питания. 2015. Т. 84, № 3. С. 4-12. 18.
5. Мартинчик А.Н., Батурин А.К., Феоктисова А.И., Свяховс-кая И.В. Методические рекомендации по оценке количества потребляемой пищи методом 24-часового (суточного) вос- 19. произведения питания: Утв. Зам. главного гос. санитарного врача РФ Г.Г. Онищенко 26 февраля 1996 г. № CI-19/14-17.
М. : Минздрав РФ, 1996. 124 с.
6. Мартинчик А.Н., Батурин А.К., Баева В.С., Пескова Е.В., 20. Ларина Т.И., Забуркина Т.Г. Альбом порций продуктов
и блюд. М. : Институт питания РАМН, 1995. 64 с.
7. Frankenfleld D., Roth-Yousey L., Compher C. Comparison of predictive equations for resting metabolic rate in healthy nonobese 21. and obese adults: a systematic review // J. Am. Diet. Assoc. 2005.
Vol. 105. P. 775-789.
8. Методические рекомендации по питанию юных спортсме- 22. нов. М., 2017. 134 с.
9. Зборовский А.Б., Зборовская И.А. Внутренние болезни в таблицах и схемах : справочник. 3-е изд. / под ред. Ф.И. Комарова.
М. : Медицинское информационное агентство, 2011. 668 с. 23.
10. Балыкова Л.А., Ивянский С.А., Пиксайкина О.А., Ефремова Ю.А. Обоснование использования L-карнитина в спортивной медицине // Спортивная медицина: наука и практика. 2011. № 1. С. 22-29. 24.
11. Козинец Г.И. Лабораторная диагностика. Анализы крови и мочи. Клиническое значение. М. : Практическая медицина, 2011. 160 c.
12. Хаитов Р.М. Иммунология. М. : ГЭОТАР-Медиа, 2006. 311 с. 25.
13. Земсков А.М., Земсков В.М., Караулов А.В. Клиническая иммунология. М. : ГЭОТАР-Медиа, 2005. 319 с.
Зурочка А.В., Хайдуков С.В. Цитометрический анализ субпопуляций Т-хелперов (Th1,Th2, Treg, Th17, Т-хелперы активированные) // Мед. иммунол. 2011. Т. 13, № 1. С. 7-16. Кепшинский C.A. Роль Т-хелперов типов 1 и 2 в регуляции клеточного и гуморального иммунитета // Иммунология. 2002. № 2. С. 77-79.
Ярилин А.А. Симбиотические взаимоотношения клеток иммунной системы // Иммунология. 2001. № 4. С. 16-20. Aartsma-Rus A., Van Ommen G.J., Kaplan J.C. Innovating therapies for muscle diseases // Handbook of Clinical Neurology. North-Holland Publisher, 2013. Vol. 113. P. 1497-1501. Kraemer W.J., Volek J.S., Dunn-Lewis C. L-carnitine supplementation: influence upon physiological function // Curr. Sports Med. Rep. 2008. Vol. 7. P. 218-223.
Bessler H., Bergman M., Blumberger N., Djaldetti M., Salman H. Coenzyme Q10 decreases TNF-alpha and IL-2 secretion by human peripheral blood mononuclear cells // J. Nutr. Sci. Vitaminol. (Tokyo). 2010. Vol. 56. P. 77-81.
Гороховская Г.Н., Чернецова Е.В., Петина М.М. Перспективы применения коэнзима Q10 в профилактике и лечении сердечно-сосудистых заболеваний // Кардиология. 2008. № 4. С. 8-14.
Каленикова Е.И., Городецкая Е.А., Медведев О.С. Фармако-кинетика коэнзима Q10 // Бюл. экспер. биол. 2008. Т. 146, № 9. C. 288-295.
Мокеева Е.Г., Савельева И.Н. Механизмы формирования иммунных дисфункций и пути их профилактики у высококвалифицированных спортсменов // Ученые записки Ун-та им. П.Ф. Лесгафта. 2011. Т. 78, № 8. С. 132-135. Fan L., Feng Y., Chen G.C et al. Effects of coenzyme Q10 supplementation on inflammatory markers: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials // Pharmacol. Res. 2017. Vol. 119. P. 128-136.
Armanfar M., Jafari A., Dehghan G.R., Abdizadeh L. Effect of coenzyme Q10 supplementation on exercise-induced response of inflammatory indicators and blood lactate in male runners // Med. J. Islam. Repub. Iran. 2015. Vol. 29. P. 202-204. Lee S.Y., Lee S.H., Yang E.J. et al. Coenzyme Q10 inhibits Th17 and STAT3 signaling pathways to ameliorate colitis in mice // J. Med. Food. 2017. Vol. 20. P. 821-829.
References
Shephard R.J. Development of the discipline of exercise immunology. Exerc Immunol Rev. 2010; 16: 194-222. MacKinnon L.T. Special feature for the Olympics: effects of exercise on the immune system: overtraining effects on immunity and performance in athletes. Immunol Cell Biol. 2000; 78: 502-9. Smith L.L. Cytokine hypothesis of overtraining: a physiological adaptation to excessive stress? Med Sci Sports Exerc. 2000; 32: 317-31.
Radzhabkadiev R.M., Korosteleva M.M., Evstratova V.S., Niki-tyuk D.B., Khanferyan R.A. L-carnitine: properties and perspectives for use in sports practice. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2015; 84 (3): 4-12. (in Russian)
Martinchik A.N., Baturin A.K., Feoktisova A.I., Svyakhovskaya I.V. Guidelines for estimating the amount of food consumed by the method of 24-hour (daily) reproduction of food: Approved. Deputy main state February 26, 1996, Sanitary Doctor of the Russian Federation G.G. Onishchenko, No. CI-19/14-17. Moscow: Ministry of Health of the Russian Federation, 1996: 124 p. (in Russian)
Martinchik A.N., Baturin A.K., Bayeva V.S., Peskova E.V., La-rina T.I., Zaburkina T.G., Album portions of products and dishes. Moscow: Institut Pitaniia RAMN, 1995: 64 p. (in Russian) Frankenfleld D., Roth-Yousey L., Compher C. Comparison of predictive equations for resting metabolic rate in healthy non-
1.
2.
6
4
obese and obese adults: a systematic review. J Am Diet Assoc. 2005; 18. 105: 775-89.
8. Guidelines for nutrition of young athletes. Moscow, 2017: 134 p.
(in Russian) 19.
9. Zborovsky A.B, Zborovskaya I.A. Internal diseases in tables and diagrams. Directory. 3rd ed. Edited by F.I. Komarova. Moscow: Meditsinskoe Informatsionnoe Agentstvo, 2011: 668 p. (in Russian) 20.
10. Balykova L.A., Ivyansky S.A., Pixikina O.A., Efremova Yu.A. Justification of the use of L-carnitine in sports medicine. Sportivnaya meditsina: nauka i praktika [Sports Medicine: Science and Practice]. 2011; (1): 22-9. (in Russian) 21.
11. Kozinets G.I. Laboratory diagnosis. Blood and urine tests. Clinical significance. Moscow: Prakticheskaya Meditsina, 2011: 160 p. (in Russian)
12. Khaitov R.M. Immunology. Moscow: GEOTAR-Media, 2006: 22. 311 p. (in Russian)
13. Zemskov A.M., Zemskov V.M., Karaulov A.V. Clinical immunology. Moscow: GEOTAR-Media, 2005; 319 p. (in Russian)
14. Zurochka A.V, Khaydukov S.V. Cytometric analysis of T-helper subpopulations (Th1, Th2, Treg, Th17, T-activated helper cells). 23. Meditsinskaya immunologiya [Medical Immunology]. 2011; 13 (1): 7-16. (in Russian)
15. Kepshinsky C.A. The role of T-helper types 1 and 2 in the regulation of cellular and humoral immunity. Immunologiya [Immuno- 24. logy]. 2002; (2): 77-9. (in Russian)
16. Yarilin A.A. Symbiotic relationships of cells of the immune system. Immunologiya [Immunology]. 2001; (4): 16-20. (in Russian)
17. Aartsma-Rus A., Van Ommen G.J., Kaplan J.C. Innovating 25. therapies for muscle diseases. In: Handbook of Clinical Neurology. North-Holland Publisher, 2013; 113: 1497-501.
Kraemer W.J., Volek J.S., Dunn-Lewis C. L-carnitine supplementation: influence upon physiological function. Curr Sports Med Rep. 2008; 7: 218-23.
Bessler H., Bergman M., Blumberger N., Djaldetti M., Salman H. Coenzyme Q10 decreases TNF-alpha and IL-2 secretion by human peripheral blood mononuclear cells. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo). 2010; 56: 77-81.
Gorokhovskaya G.N., Chernetsova E.V., Petina M.M. Prospects for the use of coenzyme Q10 in the prevention and treatment of cardiovascular diseases. Kardiologiya [Cardiology]. 2008; (4): 8-14. (in Russian)
Kalenikova E.I., Gorodetskaya E.A., Medvedev O.S. Pharmacokinetics of coenzyme Q10. Byulleten' eksperimental'noi biologii i meditsiny [Bulletin of Experimental Biology and Medicine]. 2008; 146 (9): 288-95. (in Russian)
Mokeeva E.G., Savelieva I.N. Mechanisms of formation of immune dysfunctions and ways of their prevention in highly skilled athletes. Uchenye zapiski Universiteta imeni P.F. Lesgafta [Scientific Notes of University named after P.F. Lesgaft]. 2011; 78 (8): 132-5. (in Russian)
Fan L., Feng Y., Chen G.C, et al. Effects of coenzyme Q10 supplementation on inflammatory markers: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Pharmacol Res. 2017; 119: 128-36.
Armanfar M., Jafari A., Dehghan G.R., Abdizadeh L. Effect of coenzyme Q10 supplementation on exercise-induced response of inflammatory indicators and blood lactate in male runners. Med J Islam Repub Iran. 2015; 29: 202-4.
Lee S.Y., Lee S.H., Yang E.J., et al. Coenzyme Q10 inhibits Th17 and STAT3 signaling pathways to ameliorate colitis in mice. J Med Food. 2017; 20: 821-9.
