CC BY
139
ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ
УДК 612.616.766.796:612.015.3
Зайцева Ирина Петровна
Ярославский государственный университет им П.Г Демидова
irisha-zip@yandex.ru,
Беляков Роман Александрович, Аршинов Николай Павлович, Козниенко Игорь Васильевич
Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия» (филиал, г. Ярославль)
БАЛАНС ЖЕЛЕЗА, МЕДИ И МАРГАНЦА У СПОРТСМЕНОВ РАЗЛИЧНОЙ СПЕЦИАЛИЗАЦИИ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МЫШЕЧНОЙ НАГРУЗКИ И В ПОСЛЕДУЮЩИЙ ДЕНЬ ОТДЫХА В РАЗНОЕ ВРЕМЯ ГОДА
В исследованиях на 24 студентах-спортсменах различной специализации методом эмиссионного спектрального анализа установлено, что под воздействием мышечной нагрузки потери железа, меди и марганца с экскрементами значительно превышали поступление этих микроэлементов (МЭ) с пищевым рационом как осенью, так и летом; их расходы в тренировочный день не компенсировались за один день отдыха, что указывает на возможность проявления дефицита МЭ в организме.
Ключевые слова: спортсмены, мышечная нагрузка, баланс, микроэлементы, железо, медь, марганец, ретенция, экскреция.
Микроэлемешы (МЭ), в частности железо, медь и марганец, относятся . к тем микронутриентам, дефицит или избыток которых ведет к существенным нарушениям обмена веществ в организме и, как следствие этого - к снижению работоспособности [2; 6-8]. Это объясняется связью указанных биоэлементов с гормонами, витаминами, ферментами и их непосредственным участием в важнейших метаболических процессах. В связи с этим для ускорения реабилитации организма после больших мышечных напряжений необходимо обеспечить не только достаточную насыщенность пищевых рационов белками, жирами, углеводами, витаминами и другими компонентами, но и оптимальное соотношение в них минеральных элементов. Совершенно очевидно, что сбалансированное по микроэлементному составу питание требует предварительного изучения потребности в них спортсменов различной специализации, возраста и пола при воздействии мышечных тренировочных и соревновательных нагрузок. Одним из объективных способов изучения потребности организма в МЭ является определение их баланса [5].
Целью настоящего исследования явилось изучение баланса железа, меди и марганца у спорт-
сменов различной специализации под воздействием соответствующей виду спорта физической нагрузки и в последующий день отдыха после нее в осенний и летний периоды тренировки. Всего под наблюдением находилось 24 студента-спорт-смена высокой квалификации в возрасте от 18 до 22 лет. Учитывая сложность и трудоемкость балансовых исследований, в каждую группу включили не более 6 человек, близких по возрасту, физическому развитию, спортивной квалификации и нормальной функциональной деятельности желудочно-кишечного тракта. Первую группу составили самбисты, вторую - баскетболисты, третью - спортсмены ориентировщики, и четвертую, контрольную группу, - нетренированные студенты. У всех студентов баланс МЭ изучали в индивидуальных условиях режима домашнего питания с последующим суммированием рационов в каждой исследуемой группе спортсменов. Суточный баланс МЭ определяли дважды: осенью (октябрь) и летом (июнь) - в день выполнения тренировочной физической нагрузки и в последующий день отдыха путем сопоставления количества МЭ, введенных в организм с пищей и выведенных с калом и мочой. Содержание МЭ в биосубстратах определяли методом эмиссионного спектрального анализа на спектрографе
© Зайцева И.П., Беляков Р.А., Аршинов Н.П., Козниенко И.В., 2011
ИСП-30 с дуговым генератором ДГ-2 с последующим измерением интенсивности почернения аналитических линий исследуемых МЭ и элемента сравнения (кобальта) на микрофотометре МФ-2 [3; 4]. Весь полученный материал обработан статистически на компьютере с использованием пакета прикладных статистических программ для «Wmdows». Достоверность сдвигов оценивали с помощью критерия <Ф> Стьюдента-Фишера.
Баланс железа. Исследования показали, что содержание железа в рационах питания спортсменов всех специализаций в тренировочный день в осенний период вполне соответствовало рекомендуемым нормам для лиц, не занимающихся спортом (норма для мужчин - 10-15 мг/сутки) [1; 9; 10]. Однако потери железа с экскрементами (даже без учета потерь с потом) во время выполнения мышечной нагрузки существенно превы-
шали поступление железа с пищей у самбистов -на 46, баскетболистов - на 38 и ориентировщи-ков - на 50% (табл. 1). Дефицит железа в организме составил соответственно по группам специализации - 7; 5 и 7 мг. В летний период тренировки концентрация железа в пищевых рационах у спортсменов всех специализаций оказалась достоверно ниже осеннего уровня. Под воздействием мышечной нагрузки экскреция железа из организма существенно превышала поступление этого минерала с пищей в первой группе - на 90, во второй - на 78 и в третьей - на 75% , в результате проявления отрицательного баланса железа дефицит его в организме составил соответственно по группам 9; 7 и 8% мг/сутки.
У студентов, не занимавшихся спортом, баланс железа в осенний период при относительно нормальном его содержанием в рационе (для
Таблица1
Суточный баланс железа, меди и марганца в организме спортсменов под воздействием тренировочной мышечной нагрузки в разное время года (M±m)
Микро- элементы № п/п Г руппы п=6 Количество микроэлементов, мг
в суточном рационе выведено из организма
всего с калом с мочой
Железо 1 Самбисты 15±1,3® 22±1,4*® 19,8±1,4* 2,2±0,01*®
10±0,9 19±1,1* 17,1±1,1* 1,9±0,01*
2 Баскетболисты 13±1,4® 18±1,3* 16,2±1,3* 1,8±0,01*®
9±0,8 16±0,9* 14,4±0,9* 1,6±0,09*
3 Ориентировщики 16±1,5® 24±1,9* 21,6±1,9* 2,4±0,02*®
12±1,9 21±1,8* 18,9±1,8* 2,1±0,01*
4 Нетренированные студенты 13±1,3® 11±1,8 9,9±0,8* 1,1±0,01*®
9±1,0 13±0,9* 11,7±0,9* 1,3±0,01*
Медь 1 Самбисты 1,78±0,01® 2,32±0,03*® 2,09±0,03*® 0,23±0,009*®
0,96±0,02 1,69±0,04* 1,52±0,04* 0,17±0,008*
2 Баскетболисты 1,86±0,02® 2,16±0,05*® 1,95±0,05*® 0,21±0,010*
0,82±0,01 1,76±0,02* 1,68±0,02* 0,19±0,009*
3 Ориентировщики 2,10±0,02® 2,69±0,04*® 2,42±0,04*® 0,27±0,010*®
1,09±0,01 2,08±0,06* 1,87±0,06* 0,21±0,008*
4 Нетренированные студенты 1,22±0,01® 0,97±0,03*® 0,87±0,03* 0,10±0,007*
0,68±0,01 0,89±0,02* 0,80±0,02* 0,09±0,006*
Марганец 1 Самбисты 5,2±0,22® 7,4±0,35*® 7,27±0,35*® 0,13±0,003*®
4,3±0,31 6,2±0,27* 6,12±0,27* 0,08±0,004*
2 Баскетболисты 4,9±0,28® 6,4±0,23*® 6,31±0,23*® 0,09±0,003*®
3,8±0,19 5,3±0,21* 5,23±0,21* 0,07±0,002*
3 Ориентировщики 5,3±0,26® 7,2±0,32*® 7,11±0,32*® 0,09±0,007*®
4,6±0,17 5,9±0,27* 5,84±0,27* 0,06±0,002*
4 Нетренированные студенты 4,2±0,23® 3,1±0,25*® 3,07±0,25*® 0,03±0,006*
3,8±0,18 2,7±0,22* 2,66±0,22* 0,04±0,006*
Примечание: в числителе - показатели осенью; в знаменателе - показатели летом; * - различия по сравнению с величиной в рационе достоверны (Р<0,05); ® - различия по сравнению с величиной летом достоверны (Р<0,05); п - количество исследуемых в каждой группе.
нетренированных лиц) был положительным при задержке этого биотика в организме, равной 2 мг/сутки. В летнее время года количество железа в рационах питания этой группы исследуемых, так же как и у спортсменов, резко сократилось по сравнению с осенью (на 31%), в результате проявился отрицательный баланс этого биотика, дефицит которого составил 4 мг/сутки.
Баланс меди. Как видно из таблицы 1, концентрация меди в пищевых рационах спортсменов всех специализаций в осеннее время года была относительно близкой к суточным ее потребностям (норма для нетренированных людей -2 мг/сутки), а летом уровень меди в пище составил всего лишь около 50% от физиологической нормы. Под влиянием физической нагрузки суточный баланс меди в обоих случаях оказался отрицательным. Потери ее с экскрементами значи-
тельно превышали поступление биоэлемента с пищевым рационом осенью соответственно по группам на 30; 36 и 28%, а летом - на 76; 91 и 91% (Р<0,001). Дефицит меди только за один тренировочный день в осеннее время года составил у самбистов - 0,54; баскетболистов - 0,3 и ориенти-ровщиков - 0,7 мг/сутки, а в летний период соответственно - 0,73; 0,84 и 0,99 мг/сутки. У нетренированных студентов осенью, даже при содержании меди в пище почти в 2 раза ниже нормы, баланс ее в организме был положительным с задержкой равной 0,25 мг/сутки, что свидетельствует о выраженном дефиците меди у исследуемых юношей. В летний период уровень меди в рационах питания лишь на 1/3 удовлетворял физиологическую потребность в этом биотике, вследствие чего баланс меди оказался отрицательным, потери ее с экскрементами превышали поступление
Таблица2
Суточный баланс железа, меди и марганца в день отдыха после тренировочной мышечной нагрузки в разное время года (M±m)
Микро- элементы № п/п Г руппы п=6 Количество микроэлементов, мг
в суточном рационе выведено из организма
всего с калом с мочой
Железо 1 Самбисты 16±1,4® 10±1,6* 8,7±1,6* 1,3±0,01*®
12±1,3 7±1,2* 6,2±1,2* 0,8±0,01*
2 Баскетболисты 15±1,5® 11±1,3*® 9 9±1 3*® 1,1±0,01*®
10±0,9 6±0,9* 5,2±0,9* 0,8±0,009*
3 Ориентировщики 17±1,5 10±1,5* 8,8±1,5* 1,2±0,02*®
14±1,2 7±1,0* 6,1±1,0* 0,9±0,01*
4 Нетренированные студенты 13±1,4® 12±0,9 11,0±0,9* 1,0±0,01*®
8±0,8 10±1,1* 8,6±1,1 1,4±0,009*
Медь 1 Самбисты 1,93±0,01® 1,46±0,03*® 1,39±0,03*® 0,07±0,009*®
1,2±0,009 0,56±0,02* 0,53±0,02* 0,03±0,007*
2 Баскетболисты 1,87±0,01® 1,62±0,03*® 1,54±0,03*® 0,08±0,009*®
0,94±0,01 0,47±0,02* 0,45±0,02* 0,02±0,008*
3 Ориентировщики 2,15±0,02® 1,72±0,04*® 1,63±0,04*® 0,09±0,001*®
1,22±0,01 0,51±0,03* 0,49±0,03* 0,02±0,009*
4 Нетренированные студенты 1,34±0,01® 1,15±0,02*® 1,09±0,02*® 0,06±0,009*®
0,71±0,009 0,48±0,02* 0,46±0,02* 0,02±0,006*
Марганец 1 Самбисты 6,1±0,32® 3,9±0,36* 3,82±0,36* 0,08±0,004*
4,8±0,28 3,9±0,27* 3,82±0,27* 0,08±0,003*
2 Баскетболисты 5,6±0,29® 4,4±0,31*® 4,31±0,31*® 0,09±0,003*®
434±0,19 3,1±0,23* 3,04±0,23* 0,06±0,002*
3 Ориентировщики 6,2±0,33® 4,6±0,25*® 4,51±0,25*® 0,09±0,004*®
4,8±0,22 3,8±0,22* 3,72±0,22* 0,08±0,003*
4 Нетренированные студенты 4,6±0,31 3,7±0,29*® 3,63±0,29*® 0,07±0,002*®
3,7±0,24 2,9±0,25* 2,84±0,25* 0,06±0,002*
Примечание: в числителе - показатели осенью; в знаменателе - показатели летом; * - различия по сравнению с величиной в рационе достоверны (Р<0,05); ® - различия по сравнению с величиной летом достоверны (Р<0,05); п - количество исследуемых в каждой группе.
с пищей на 0,21 мг/сутки. Следует отметить, что не только содержание меди в рационах питания у спортсменов всех специализаций как осенью, так и летом было выше, нежели у студентов контрольной группы, но и экскреция ее с калом и мочой у тренированных лиц превышала таковую относительно нетренированных студентов (Р<0,05).
Баланс марганца. Как показали исследования, содержание марганца в рационах осенью у спортсменов всех специализаций находилось на нижней границе рекомендуемых норм для лиц, не занимающихся спортом (норма 5-7 мг/сутки). Под воздействием мышечной нагрузки, соответствующей избранному виду спорта, экскреция марганца из организма достоверно превышала поступление его с пищей: у самбистов - на 2,2, баскетболистов - на 1,4 и ориентировщиков - на 1,9 мг/сутки. В группе нетренированных студентов баланс марганца оказался положительным со среднесуточной задержкой биотика, равной
1.1 мг/сутки (табл. 1). В летний период содержание марганца в рационах у всех исследуемых было достоверно ниже относительно осеннего уровня. В тренировочный день у спортсменов всех специализаций потери марганца с экскрементами, так же как и осенью, оказались значительно выше его уровня в пище и составили: в 1-й группе - 1,9, во 2-й - 1,5 и в 3-й - 1,3 мг/сутки. В контрольной группе студентов, несмотря на очень низкое содержание марганца в рационе питания, суточный баланс его по-прежнему оставался положительным (задержка составила
1.1 мг/сутки), что свидетельствует о повышенной потребности в этом биотике и выраженном дефиците его в организме.
Следующим этапом исследования было определение баланса МЭ в день отдыха после выполнения мышечной нагрузки в разное время года (табл. 2). Исследования показали, что у спортсменов всех специализаций в осенний период наблюдалось резкое снижение экскреции МЭ из организма через желудочно-кишечный тракт и почки, что сопровождалось существенной задержкой железа, меди и марганца, равной соответственно у самбистов 6; 0,47 и 2,2; баскетболистов - 4; 0,25 и 1,2 и ориентировщиков - 7;
0,43 и 1,6 мг/сутки. В летний период ретенция МЭ из пищевого рациона в день отдыха у всех спортсменов, так же как и осенью, оказалась весьма значительной. Суточная задержка железа составила в первой группе - 5, во второй - 4 и в тре-
тьей - 7; меди соответственно по группам - 0,64;
0,47 и 0,71; марганца - 1,1; 1,2 и 1,0 мг/сутки. У нетренированных студентов на второй день наблюдения в осенний период баланс всех изучаемых МЭ был положительным, а летом - баланс железа оказался отрицательным вследствие очень низкого уровня этого биотика в пище (дефицит составил 2 мг/сутки). Содержание меди и марганца в рационе хотя и было существенно ниже физиологической нормы потребления, потери их с экскрементами были достоверно меньше поступления меди и марганца с пищей соответственно на 0,23 и 0,8 мг/сутки.
Анализ оценки проведенных нами балансовых исследований в осенний и летний периоды тренировки показал, что повышенные расходы МЭ при выполнении тренировочной мышечной нагрузки на фоне низкого содержания железа, меди и марганца в рационах питания создавали реальные предпосылки для образования дефицита любого из названных элементов в организме спортсменов различных специализаций. Вместе с тем положительный баланс железа, меди и марганца при различной насыщенности ими пищевого рациона свидетельствует о повышенной потребности организма в этих элементах и указывает на наличие латентного дефицита исследуемых МЭ в организме спортсменов. Повышенная задержка в организме спортсменов МЭ пищевого рациона или снижение эндогенного их выделения в период отдыха уже указывает на сокращение резервов эссенциальных биоэлементов в организме.
При сопоставлении результатов двух балансовых исследований можно заметить, что, несмотря на положительный баланс и значительную задержку в организме МЭ пищевого рациона в день отдыха, у спортсменов, подвергавшихся воздействию мышечной нагрузки как осенью, так и летом, их потери с экскрементами в день тренировки не компенсировались за один день отдыха. В связи с этим следует обращать особое внимание на достаточную насыщенность рационов питания МЭ за счет продуктов, наиболее богатых биотиками, или использовать различные витами-но-минеральные комплексы в качестве добавок к питанию спортсменов высокой квалификации.
Сравнивая общую экскрецию МЭ из организма спортсменов с концентрацией их в фактических рационах питания в осенний и летний периоды тренировки, можно заключить, что потреб-
ность в железе должна составлять примерно 2025 мг/сутки, меди - 2,53 мг и марганца 710 мг/сутки. Следует учитывать, что при увеличении объема и интенсивности тренировочных и соревновательных нагрузок потребности в МЭ могут существенно возрастать.
В результате исследования были сделаны следующие выводы:
1. Под воздействием мышечной нагрузки потери железа, меди и марганца с экскрементами были примерно одинаковыми у спортсменов всех специализаций и значительно превышали поступление этих МЭ с пищевым рационом как осенью, так и летом, что способствовало проявлению отрицательного баланса биоэлементов в организме.
2. В последующий после тренировки день отдыха отмечалась повышенная ретенция МЭ из рациона питания и резко сокращалась экскреция железа, меди и марганца с калом и мочой у всех спортсменов, однако расходы МЭ в тренировочный день не компенсировались за один день отдыха, что указывает на снижение резервов и возможность проявления латентного дефицита названных элементов в организме со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями.
3. Насыщенность рационов питания железом, медью и марганцем в летний период тренировки у спортсменов всех специализаций оказалась значительно ниже по сравнению с осенью и в обоих случаях не соответствовала необходимой потребности спортсменов высокой квалификации в этих МЭ.
4. При выполнении больших тренировочных и соревновательных мышечных нагрузок необходимо обогащать пищевые рационы спортсменов МЭ в любое время года за счет правильного подбора продуктов питания или специальных витамино-минеральных комплексов.
Библиографический список
1. ВОЗ. Серия технических докладов № 532. Микроэлементы в питании человека. - Женева, 1975.
2. Гладких И.П., Насолодин В.В. Обеспеченность медью тренированных и нетренированных школьников в разное время года // Вопросы питания. - 2007. - № 1. - С. 42-46.
3. Корегян С.К. Эмиссионный спектральный анализ нефтепродуктов. - М.: Химия, 1969.
4. Кудрявцев Н.А. Применение метода эмиссионного спектрального анализа для определения динамики железа в организме в процессе мышечной деятельности // Вестник Ярославского ун-та. - 1973. - № 2. - С. 111-116.
5. Насолодин В.В. Определение баланса микроэлементов у спортсменов // Г игиена и санитария. - 1984. - № 11. - С. 78-80.
6. Насолодин В.В. Физическая работоспособность при железодефицитных состояниях // Вопросы питания. - 1989. - № 3. - С. 9-16.
7. Насолодин В.В., Воронин С.М., Зайцева И.П., Гладких И.П. Профилактика железодефицитных состояний у спортсменов высокой квалификации // Гигиена и санитария. - 2006. - № 2. -С. 44-47.
8. Насолодин В.В., Гладких И.П. Обеспеченность марганцем тренированных и нетренированных школьников и студентов в разное время года // Г игиена и санитария. - 2007. - №9 1. - С. 5961.
9. Новиков Г.В. Обеспеченность населения микроэлементами: значение, основные факторы формирования и оценка // Гигиенические аспекты обеспеченности населения микроэлементами. - Л., 1976. - С. 12-20.
10. Руководство по потреблениям человека в пищевых веществах. ВОЗ. - Женева, 1976.
