CC BY
25
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
«НАУКА. ИННОВАЦИИ. ТЕХНОЛОГИИ», №2, 2015
удк 612.745; 546.41 Беляев Н.Г. [Belyaev N.G.],
Пономаренко Д.Г. [Ponomarenko D.G.], Магомедова А.И. [Magomedova A.I.]
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОДУКТОВ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ СЫВОРОТОЧНОГО БЕЛКА КАК СРЕДСТВА, ПОВЫШАЮЩЕГО АДАПТИВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЖЕНСКОГО ОРГАНИЗМА
Use foods high in whey protein which enhances adaptive capabilities of the female body
В статье описаны результаты изучения влияния сывороточного молочного протеина на морфофункциональные показатели коркового вещества надпочечников и репродуктивных органов в условиях адаптации к систематическим двигательным нагрузкам. В эксперименте установлено, что добавление к основному рациону сывороточных белков способствовало снижению интенсивности патологических изменений в исследуемых органах, обусловленных стрессом от интенсивной физической работы, повышению адаптивного потенциала женского организма.
Ключевые слова: сывороточный протеин, физические нагрузки, стресс, репродуктивные органы, надпочечники.
The article describes the results of studying the effect of whey protein milk on morphofunctional parameters the cortex of the adrenal glands and reproductive organs in a systematic adaptation to motor loads. The experiment found that the addition to the basic diet of whey protein helped to reduce the intensity of the pathological changes in the studied organs caused by the stress of intense physical activity, enhance the adaptive capacity of the female body.
Key words: whey protein, exercise, stress, reproductive organs, adrenal glands.
В настоящее время отмечается значительное расширение сферы спортивной деятельности женщин. Современные спортсменки занимаются собственно силовыми видами спорта, соревнуются во всех вида единоборств и устанавливают рекорды в беге на сверхдлинные дистанции. Поэтому изучение особенностей адаптации женского организма к спортивной деятельности и влияния интенсивных мышечных нагрузок на функциональное состояние систем их организма представляется важным в практическом и научном аспекте. Наиболее значимым является изу-
чение влияния интенсивной мышечной деятельности на женскую репродуктивную систему. Несмотря на многолетние исследования данной проблемы, дать однозначную позитивную или негативную оценку женскому спорту и его влиянию на женский организм не представляется возможным [Бершатский В. Г., 1976; Соболева Т. С., 1999; Соха Т. К., 2001; Беляев Н.Г. и соавт., 2011; 2014; Зелшський О. О. и соавт., 2005 и др.].
Это обусловлено тем, что воздействие физических нагрузок на женский организм и в частности на репродуктивную систему весьма неоднозначно. Вместе с тем, согласно сведениям отечественных и зарубежных специалистов, интенсивные тренировочные нагрузки и высокий эмоциональный накал соревновательной деятельность вызывают различные нарушения репродуктивной системы женщин. Это может проявляться в отставании полового развития, отклонениями в протекании овариально-менструального цикла, первичным и вторичным бесплодием, невынашиванием беременности, слабостью родовой деятельности.
Одной из причин регистрируемых нарушений считается маскулинизация женского организма. Учитывая, что наряду с половыми железами секреция как эстрогенов, так и тестостерона осуществляется надпочечниками, важны исследования функционального состояния этих желез в процессе тренировок, в частности исследование возможных изменений, возникающих в данной железе на макро- и микроморфофункциональном уровне в результате действия стрессирующего фактора, а также разработка возможности предупреждения нарушений в данном органе как одном из звеньев репродуктивной системы. Для спорта актуальным является использование не фармакологических средств коррекции.
Использование адаптогенов как растительного, так и животного происхождения в ряде случаев оказывается нецелесообразным в связи с наличием в большинстве из них стероидных веществ. Длительное применение их может значительно повлиять на гормональный статус занимающихся. В этом плане наиболее приемлемым может оказаться использование биологически активных добавок, в частности сывороточных белков. Выбор именно данной пищевой добавки объясняется высокой концентрацией аминокислот в их составе, прежде всего, аминокислот с разветвленной цепью - лейцин, изолейцин, валин. Данная группа аминокислот входит в состав актиновых и миозиновых белковых молекул и активно задействована в транспорте ферментов, необходимых для роста мышечной массы [Bowen J. et al, 2006; Pacheco M. et al, 2005]. При этом отсутству-
ют данные о возможности их применения в практике спортивных тренировок женщин.
Цель работы:
морфофункциональное исследование в условиях систематически выполнявшихся мышечных нагрузок коры надпочечников, ф у н к ц и о на л ь но го состояние репродуктивной системы самок крыс, пищевой рацион которых был обогащен сывороточными белками.
Материалы и методы исследования.
Самки крыс трехмесячного возраста были разделены на группы: контрольная, 1 и 2 экспериментальные. Животные контрольной группы содержались в стандартных условиях вивария. Животные экспериментальных групп в течение восьми недель выполняли мышечную нагрузку. В пищевой рацион животных 1-й экспериментальной группы был включен сывороточный белок из расчета 3,3 г на 100 г массы тела животного. Белок растворяли в 12 мл молока. Аналогичный объем молока получали животные 2-й экспериментальной группы и контрольные животные. Исследования проводились с соблюдением норм гуманного отношения к животным.
В качестве мышечной нагрузки использовался бег по движущейся ленте (тредбан). Продолжительность и интенсивность беговой нагрузки определялась этапом тренировочных циклов. Используемая нами методика состояла из IV этапов тренировочных циклов [Беляев Н. Г. и соавт., 2010, 2012, Беляев Н. Г., 2014].
I этап (подготовительный) - 1-4 недели тренировок;
II этап (переходный) - 5-6 недели тренировок, III - этап интенсивных нагрузок - 7-8 недели;
IV этап активного отдыха - 9-я неделя эксперимента. На данном
этапе экспериментальных исследований цикл активного
отдыха из тренировок животных был исключен.
В процессе эксперимента у животных регистрировалась масса тела, масса сердца, надпочечников и проводилась морфометрия матки и маточных труб. Взвешивание животных осуществлялось в утренние часы, до кормления. По окончанию восьминедельных физических нагрузок крыс выводили из эксперимента путем быстро проводимой декапитации
после кратковременной ингаляционной анестезии хлороформом. При проведении микроморфологических исследований надпочечники после взвешивания фиксировались в нейтральном 10 % формалине. В последующем производили обезвоживание, уплотнение фиксированных желез и заливали в парафин. С помощью санного микротома из парафиновых блоков изготовляли гистологические срезы толщиной 5 мкм с последующей окраской гематоксилином и эозином [Коржевский Д. Э., Гиляров А. В., 2010].
Морфометрические исследования проводили с помощью компьютерной программы РЬоШМ 1.31. Определяли толщину коркового и мозгового вещества надпочечников.
Для выявления статистической значимости различий результатов в группах сравнения использовали {-критерий Стьюдента - Фишера, достоверной считали разницу при р < 0,05.
Результаты собственных исследований и их обсуждение.
Как следует из данных, приведенных в таблице 1, в группах на протяжении восьми недель наблюдений отмечалось увеличение массы тела, что объясняется продолжающимся ростом и развитием животных. При этом между контрольной группой и животными 1-й экспериментальной группы достоверных отличий в динамике массы тела не наблюдалось. Животные 2-й экспериментальной группы в прибавке веса значительно отставали от животных остальных групп
Систематическое выполнение мышечных нагрузок циклического характера сопровождалось значительными изменениями в системах, обеспечивающих доставку кислорода интенсивно функционирующим органам. Как правило, в этих условиях регистрируется повышение кислородной емкости крови и микроциркуляторного русла. В большинстве случаев отмечается гипертрофия сердца. По мнению ряда авторов, не столько гипертрофия, сколько капилляризация миокарда играют основную роль в обеспечении гиперфункции сердца [Дембо А. Г., 1989; Смоленский А. В. и соавт., 2012]. В наших исследованиях в обеих группах регистрировалась гипертрофия миокарда (табл. 2). Наиболее выраженные изменения произошли в 1-й экспериментальной группе. Масса сердца в данной группе возросла более чем на 70 %, в то время как во 2-й группе - на 62 %. Но в любом случае можно говорить о не рациональной адаптации сердца животных к мышечным нагрузкам.
Табл. 1. ДИНАМИКА МАССЫ ТЕЛА ЖИВОТНЫХ В ПРОЦЕССЕ 8 НЕДЕЛЬ ТРЕНИРОВОК
Недели тренировок Группы животных
контрольная 1-я экспериментальная Р2 2-я экспериментальная Р2
123 ±3,4 128,1 ±4,2 >0,1 126 ±5,3 >0,1
4 Р1 145,3 ±4,7 <0,001 150,2 ±8,8 < 0,001 >0,1 141,3 ±7,2 <0,001 >0,1
6 Р1 176,4 ±8,2 <0,001 180,2 ±9,3 < 0,001 >0,1 149,5 ±6,7 <0,001 <0,001
8 Р1 181,1 ±6,8 <0,001 184,4 ±9,5 < 0,001 >0,1 153,7 ±5,9 <0,001 <0,001
Примечание: п - во всех случаях равно 7; I - данные на начало эксперимента;
Р., - достоверность отличий по сравнению с данными на начало эксперимента; Р2- достоверность отличий по сравнению с контролем.
Выполнение мышечных нагрузок сопровождалось морфофункцио-нальными изменениями во многих органах и системах организма. Эти изменения не всегда были положительными. В частности отмечалось негативное влияние интенсивной мышечной деятельности на репродуктивную систему самок крыс - так называемый отрицательный адаптивный перекрестный эффект. У животных, систематически выполнявших мышечные нагрузки, отмечалось отставание линейных размеров маточных труб (табл. 3).
Визуально матка и маточные трубы животных экспериментальных групп тоньше, окружающая жировая ткань практически отсутствует. Наиболее выраженные изменения прослеживались во 2-й группе. Общая тенденция изменений в половом аппарате самок, принуждавшихся к выполнению интенсивных мышечных нагрузок, носит характер гипоплазии. Включение в пищевой рацион животных сывороточных белков уменьшило негативное влияние интенсивных мышечных нагрузок на органы репродуктивной системы самок.
Одним из факторов, провоцирующих развитие гипоплазии женской репродуктивной системы в период адаптации к мышечным нагрузкам, яв-
Табл. 2. ДИНАМИКА МАССЫ СЕРДЦА (мг/100 гр) ЖИВОТНЫХ В ПРОЦЕССЕ 8 НЕДЕЛЬ ТРЕНИРОВОК
Условия эксперимента Группы животных
контрольная 1-я эксперимен тальная Р2 2-я эксперимен альная Р2
1 230,8 ±4.5 230,8 ±4,5 >0,1 230,8 ±4,5 >0,1
II Р1 235,3 ± 6,7 >0,1 392,9 ± 8,8 <0,001 <0,001 371,9 ±7,2 <0,001 <0,001
Примечание: I - данные на начало эксперимента; II - данные через 8 недельтре-
нировок; п - во всех случаях равно 7; Р1 - достоверность отличий по сравнению с данными на начало эксперимента; Р2 - достоверность отличий по сравнению с контролем.
Табл. 3. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЛИН МАТОЧНЫХ ТРУБ ПОЛОВОГО АППАРАТА САМОК КРЫС (СМ) В ПРОЦЕССЕ 8 НЕДЕЛЬ ТРЕНИРОВОК
Группы животных
Данные на начало эксперимен-Данные через 8 недель тренировок
та
правая левая правая Р1 левая Р2
Контрольная 2,1 ±0,2 2,4±0,5 5,2±0,4 <0,001 5,9+0,3 <0,001
1-я эксперимент. Р2 2,1 ±0,2 2,4±0,5 3,5±0,3 <0,001 <0,001 4,9±0,2 <0,001 <0,001
2-я эксперимент. Р2 2,1 ±0,2 2,4±0,5 3,0±0,6 <0,001 >0,1 4,1 ±0,3 <0,001 <0,001
Примечание: п- во всех случаях равно 7; Р1 - достоверность отличий по сравне-
нию с данными на начало эксперимента; Р2 - достоверность отличий по сравнению с контролем.
ляется гиперандрогения. Механизмы развития гиперандрогении (андро-гинный синдром) до конца не изучены. В ранее проведенных экспериментальных исследованиях [Беляев Н. Г. и соавт., 2011] было установлено, что факторами, вызывающими гиперандрогению в процессе адапта-
ции к мышечным нагрузкам, являются морфофункциональные изменения в яичниках, связанные с увеличением количества атрофирующих фолликулов. В атрезирующих фолликулах сохраняется способность секретиро-вать тестостерон.
Высокий процент атрезирующих фолликулов в яичниках животных, систематически выполнявших мышечные нагрузки, следует расценивать как одну из форм адаптивных реакций, направленных на удовлетворение возросшей потребности организма в анаболических стероидах. Но наряду с яичниками в женском организме выработка тестостерона происходит и корковом слое надпочечников, в основном в сетчатой зоне.
При проведении морфометрических и гистологических исследований надпочечников и их коркового плато было зафиксировано увеличение массы надпочечников в группах животных, систематически выполнявших мышечные нагрузки.
При этом наиболее выраженное увеличение массы надпочечников зарегистрировано в группе животных, находящихся на обычном рационе в период длительного выполнения мышечных нагрузок. Так, если в 1-й экспериментальной группе масса правого надпочечника в течение эксперимента возросла на 5,7%, а левого на 23,3 %, то во 2-й экспериментальной группе - на 46,7 и 48,6% соответственно.
Межгрупповые отличия прослеживались и в изменении толщины зон коркового плато. В контрольной группе клубочковая зона увеличилась на 10 %, пучковая на 7,6 % и сетчатая на 9,5 %. В экспериментальных группах изменения зоны коры надпочечников выглядело следующим образом: в 1-й экспериментальной группе клубочковая зона увеличилась на 20,1 %, пучковая на 16,4 % и сетчатая на 4,8 %; во второй экспериментальной группе: 31, 25,3 и 6,2 % соответственно. Наиболее значительные изменения регистрировались в клубочковой и пучковой зонах.
Выраженные изменения клубочковой зоны, возможно, связаны с длительной гиперкальциемией, которая регистрируется в период интенсификации мышечных нагрузок [2, 3, 4, 5], что, несомненно, связано с возросшей нагрузкой на системы, обеспечивающие минеральный гомеостаз в организме.
Пучковая и сетчатая зоны вырабатывают глюкокортикоиды, у крыс это в основном 11-оксикортикостероиды и аналоги половых гормонов. Половые гормоны в большей степени вырабатываются в сетчатой зоне. Данные гистологических исследований демонстрируют незначительную
Табл. 4. ДИНАМИКА МАССЫ НАДПОЧЕЧНИКОВ ЖИВОТНЫХ В ПРОЦЕССЕ 8 НЕДЕЛЬ ТРЕНИРОВОК (мг/100 г)
Группы животных Данные на начало эксперимента Данные через 8 недель тренировок
правый левый правый Р1 левый Р2
Контрольная 17,5 ±0,6 15,4 ±0,4 17,9 ±0,3 >0,1 15,2 ±0,8 >0,1
1-я эксперимент. 17,5 ±0,6 15,4 ±0,4 18,5 ±0,7 19,8 ±0,5
Р2 >0,1 >0,1 <0,001 <0,001
2-я эксперимент. 17,5 ±0,6 15,4 ±0,4 26,0 ±0,2 22,6 ±0,8
Р2 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001
Примечание: п - во всех случаях равно 7; Р1 - достоверность отличий по срав-
нению с данными на начало эксперимента; Р2 - достоверность отличий по сравнению с контролем.
Табл. 5. МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КОРКОВОГО ПЛАТО НАДПОЧЕЧНИКОВ САМОК КРЫС
Группы животных Зоны коры надпочечников, мкм
клубочковая пучковая сетчатая
Данные на начало 33,3 ± 1,24 298 ± 6,9 218,1 ±8,7
эксперимента
Данные через 8 недель эксперимента
Контрольная 36,9 ± 1,17 320,7 ±10,4 220,8 ±13,2
Р1 < 0,001 >0,1
1-я эксперимент. 40,0 ±1,26 347,1 ± 9,85 228,5 ±8,1
Р1 < 0,001 <0,001 >0,1
Р2 >0,1 >0,1 >0,1
2-я эксперимент. 43,6 ±1,86 373,4 ± 12,7 231,6 ±9,3
Р1 <0,001 <0,001 >0,1
Р2 <0,001 <0,001 >0,1
Примечание:
п - во всех случаях равно 7; Р1 - достоверность отличий по сравнению с данными на начало эксперимента; Р2 - достоверность отличий по сравнению с контролем.
гипертрофию сетчатой зоны, это позволяет нам предположить, что основной причиной гиперандрогении женского организма являются адаптивные изменения в яичниках.
Таким образом, полученные данные позволяют сделать вывод, что адаптация организма самок крыс к интенсивным мышечным нагрузкам сопровождается гипоплазией полового аппарата. Основной причиной является гиперандрогения, обусловленная адаптивными изменениями в яичниках. Включение в рацион животных сывороточных белков снижало отрицательное действие мышечных нагрузок на органы репродуктивной системы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Абрамов В.В. Морфометрические параметры тела юных спортсменок батутисто к/В. В. Абрамов, И.М. Шевченко//Морфология. 2007. Т. 1. №2. С. 18-22.
2. Беляев Н.Г. Влияние тестостерона на метаболизм кальция при адаптации к экстремальным факторам / Н.Г Беляев, К. Ю. Суслов, В. Ю. Самойленко // Вестник Ставропольского гос. университета. 2011. Вып. 74. С. 209-215.
3. Беляев Н. Г. Особенности метаболизма кальция в условиях гиперандрогении / Н. Г. Беляев, Е. Г Болотова // Сибирский медицинский журнал. 2012. Т. 108. №1. С. 26-29. 144 с.
4. Беляев Н.Г. Структурные изменения в мышечном волокне в период адаптации к физическим нагрузкам различной интенсивности / Н.Г. Беляев // Наука. Инновации. Технологии. Научный журнал Северо-Кавказского федерального университета. 2014. №2. С. 179189.
5. Беляев Н.Г. Биохимические основы психологического статуса женщин-борцов вольного стиля / Н.Г. Беляев, С. И. Писков, H.H. Око-лито // Медицинский вестник Северного Кавказа. 2014. Т. 9. №3. С. 202-205.
6. Бершатский В.Г. Влияние систематических занятий спортом на некоторые показатели менструальной функции женщин детородного возраста / В. Г. Бершатский // Медицинские проблемы высшего спортивного мастерства. М., 1976. С. 22-26.
7. Дембо А. Г. О так называемом синдроме перенапряжения сердца // Клиническая медицина. 1989. №1. С 12-17.
8. Коржевский Д. Э. Основы гистологической техники / Д. Э. Коржев-ский, А. В. Гиляров. СПб.: СпецЛит, 2010. 95 с.
9. Смоленский A.B. Особенности физиологического ремоделирова-ния «Спортивного сердца» / A.B. Смоленский, A.B. Михайлова,
Ю.А. Борисова, З.Б. Белоцерковский Б.Г. Любина, А.Ю. Татари-нова // Сб. мат. Всероссийской научно-практической конференции «Спортивная медицина и физическая культура». Сочи, 2023 июня, 2012. С. 7-15.
10. Соболева Т.С. Крупный научно-практический вклад в решение проблем женского спорта / Т. С. Соболева // Теория и практика физической культуры. 2003. № 3. С. 60-63.
11. Соха Т.К. Морфофункциональные особенности женщин-спортсменок в аспекте полового диморфизма / Т.К. Соха // Теория и практика физической культуры. 2001. №11. С. 2-6.
12. Bowen J. Appetite regulatory hormone responses to various dietary proteins differ by body mass index status despite similar reductions in ad libitum energy intake / J. Bowen, M. Noakes, P.M. Clifton // J. Clin Endocrinol Metab. 2006. T. 91. P. 2913-2919.
13. Pacheco M., Dias N., Baldini V., Tanikawa C, Sgarbieri V.: Propriedades funcionáis de hidrolisados obtidos a partir de concentrados protiíicos de soro de leite / M.Pacheco, N. Dias, V. Baldini, C. Tanikawa, V. Sgarbieri // Cimc Tecnol Aliment. 2005. T. 25. P. 333-338.
14. ЗелЫський О.О., Громанчук С.П., Фортуна И.О. Особливости гормо-нальних порушень при надм1рних фЬичних навантаженнях у жЫок ¡здефщитом маситта /О.О. ЗелЫський, С.П. Громанчук, И.О. Фортуна // Досягнення бюлои та медицини. 2005. Т. 5. №1. С. 65-67.
ОБ АВТОРАХ Беляев Николай Георгиевич, доктор биологических наук, профессор кафедры анатомии и физиологии Северо-Кавказского федерального университета.
E-mail: [email protected]. Телефон 8-903-441-18-54. Nikolai Georgievich Belyaev, Sc. D., professor of anatomy and physiology of the North Caucasus Federal University. E-mail: [email protected]. Phone 8-903-441-18-54
Пономаренко Дмитрий Григорьевич, магистрант кафедры анатомии и физиологии Северо-Кавказского федерального университета.
E-mail: [email protected]. Телефон 8-918-747-21-56. Dmitry Grigor'evich Ponomarenko, graduate student of the department of anatomy and physiology of the North Caucasus Federal University.
E-mail: [email protected]. Phone 8-918-747-21-56.
Магомедова Анастасия Игоревна, аспирант кафедры анатомии и физиологии Северо-Кавказского федерального университета. E-mail: [email protected]. Телефон 89283384382 Magomedova Aria stasia Igorevna, graduate student of anatomy and physiology of the North Caucasus Federal University. E-mail: [email protected]. Phone 89283384382.
