CC BY
36
БИОЛОГИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНА
УДК 577.1:577.126+613.73
КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА МЕТАБОЛИЗМА ПРИ АДАПТАЦИИ К МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
А. В. Еликов, П. И. Цапок
Исследования по изучению адаптации к регулярной мышечной деятельности и экстремальным физическим нагрузкам необходимы для оптимизации тренировочного и соревновательного процессов в спортивной медицине [1, 4], для мониторинга реакции организма на физические нагрузки [5].
Цель работы — изучить показатели белкового, углеводного, липидного, пуринового обменов в плазме крови, эритроцитах, гомо-генатах мышц при выполнении умеренной мышечной деятельности у разноадаптиро-ванных к регулярным мышечным нагрузкам животных.
Материалы и методы
Исследования проведены на 32 взрослых беспородных белых крысах-самцах. Состояние тренированности вызывали ежедневными на протяжении месяца умеренными плавательными нагрузками. При постановке эксперимента мышечная деятельность дозировалась в виде плавательной нагрузки с грузом, составляющим 10% от массы тела, в течение 20 минут [7].
Животные были распределены на четыре группы: 1-я — контроль (интактные); 2-я — нетренированные после физической нагрузки; 3-я — тренированные в состоянии покоя; 4-я — тренированные после физической нагрузки.
Биохимические показатели — содержание общего белка (ОБ), креатинина, мочевины, активность аспартатаминотрансферазы (АСТ) и аланинаминотрансферазы (АЛТ) — определяли унифицированными методами, используя наборы реактивов. Уровень сред-немолекулярных пептидов (СП) изучали методом Н. М. Габриэлян с соавт. [2]. Количество общих липидов (ОЛ) определяли сульфо-фосфованилиновым методом; уровень общего холестерола (ОХС) и его фракций — эстерифицированного (ЭХС) и свободного (СХС) — по реакции с хлорным железом по методу Златкиса — Зака [3]. В эритроцитах и гомогенатах мышцы содержание ОЛ и ОХС определяли после экстракции смесью гептан-изопропанол. Триацилглицеролы (ТАГ) определяли, используя диагностический набор реактивов; р-липопротеины (р-ЛП) — тур-бидиметрическим методом при добавлении раствора гепарина и хлорида кальция. Ли-пидную фракцию для определения фосфоли-пидов (ФЛ) экстрагировали гептан-изопро-паноловой смесью. В гептановой фазе спект-рофотометрически измеряли количество ФЛ при длине волны 220 нм. Содержание лакта-та изучали энзиматически, используя набор реактивов «Витал-лактат», пирувата — по реакции с динитрофенилгидразиновым реактивом; лактатдегидрогеназы (ЛДГ) — колориметрически с использованием редокс-ин-
дикаторов [6]; содержание мочевой кислоты (МК) — стандартным набором реактивов «Агат». Полученный цифровой материал обработан методом вариационной статистики на IBM, достоверность разницы определяли по t-критерию Стьюдента.
Результаты исследования
и их обсуждение
Результаты биохимических исследований представлены в таблицах 1 и 2.
Установлено, что адаптация к действию регулярных физических нагрузок сопровождалась интенсификацией обмена протеинов, что проявлялось увеличением содержания в плазме крови ОБ, мочевины, активности АСТ и АЛТ. После выполнения мышечной нагрузки происходило увеличение ОБ, СП, мочевины, креатинина, активности АСТ и АЛТ у не-
тренированных животных, что может свидетельствовать об усилении процессов катаболизма. У тренированных животных при аналогичной направленности динамики изучаемых показателей сдвиги были менее выраженные.
Показатели углеводного обмена, главным образом содержание лактата, характеризуют степень участия анаэробных процессов при выполнении физической нагрузки. При изучении динамики пирувата и лактата в плазме крови нами не выявлено достоверных отличий у животных 1-й и 3-й групп, однако после выполнения физической нагрузки содержание данных метаболитов в 4-й группе было существенно ниже по сравнению со 2-й. Аналогичную динамику наблюдали при изучении в плазме крови активности ЛДГ.
Исследование показателей пуринового обмена выявило более высокое содержание
Таблица 1
Биохимические показатели плазмы крови разноадаптированных белых крыс в состоянии покоя и после плавательной нагрузки (X±Sx; п=8)
Исследуемый показатель Группы
1-я 2-я 3-я 4-я
ОБ, г/л 76,8±3,6 79,2±3,2 78,3±3,2 80,4±2,9
СП (Ех1000) 278±12 296±10 213±11 191±9 *
Креатинин, мкмоль/л 51,2±3,2 58,6±2,0 * 56,2±3,5 61,4±4,3
Мочевина, ммоль/л 3,75±0,31 4,21±0,27 * 4,16±0,28 4,36±0,37
АСТ, мккат/л 0,26±0,03 0,30±0,06 0,29±0,04 0,31±0,05
АЛТ, мккат/л 0,18±0,03 0,19±0,04 0,21±0,02 0,22±0,03
Лактат, ммоль/л 1,43±0,08 2,64±0,14 * 1,38±0,007 2,04±0,13 *
Пируват, ммоль/л 0,044±0,002 0,048±0,004 0,042±0,003 0,040±0,002
ЛДГ, 2,6-ДХФИФ/(л. ч) 78,3±4,6 106,2±6,1 * 75,7±4,1 90,5±7,3 *
МК, мкмоль/л 23,5±3,6 27,9±1,3 * 26,9±2,8 29,7±2,5
Примечание. * — различия по сравнению с состоянием покоя статистически достоверны. 116
МК в плазме крови в состоянии покоя у тренированных животных. После выполнения физической нагрузки увеличение содержания данного метаболита может быть объяснено протеканием в работающей скелетной мышце аденилаткиназной реакции и образованием аденозинмонофосфата (АМФ) с последующим дезаминированием его. Этот способ ресинтеза АТФ характерен для напряженной мышечной деятельности, особенно в анаэробных условиях [8].
Таким образом, содержание в плазме крови МК и мочевины после выполнения физической нагрузки характеризует напряженность задаваемой работы. Количественные сдвиги изучаемых метаболитов после выполнения плавательной нагрузки у тренированных животных были менее выражены по сравнению с нетренированными. Эти показатели можно рекомендовать для оценки степени тренированности организма и адекватности применяемой физической нагрузки.
Результаты исследования показателей метаболизма липидов в состоянии покоя выявили тенденцию к снижению уровня изучаемых показателей в плазме крови у тренированных животных, однако достоверные отличия были выявлены только для общего ХС и р-ЛП.
Полученные данные можно расценивать как положительный фактор адаптации к регулярной мышечной деятельности. После выполнения плавательной нагрузки уровень ОЛ и ТАГ в плазме крови увеличивался, и у тренированных животных эти сдвиги носили более выраженный характер. Что касается динамики ХС и его фракций после выполнения плавательной нагрузки, установлено, что сдвиги носили противоположный характер, при этом более выраженное снижение указанных показателей отмечалось у тренированных животных. Содержание р-ЛП по сравнению с состоянием покоя достоверно снизилось у животных 2-й и 4-й групп, что характеризует благоприятное воз-
Таблица 2
Показатели метаболизма липидов у разноадаптированных белых крыс в состоянии покоя и после плавательной нагрузки (X±Sx; п=8)
Исследуемый показатель Группы
1-я 2-я 3-я 4-я
ОЛ, г/л 2,35±0,08 2,67±0,07 2,24±0,06 2,70±0,09 *
ТАГ, ммоль/л 0,88±0,03 0,92±0,05 0,85±0,04 0,97±0,05 *
Р-ЛП, г/л 0,36±0,01 0,28±0,02* 0,26±0,02 0,20±0,01*
ОХС, ммоль/л 1,82±0,04 1,57±0,12* 1,66±0,10 1,35±0,12*
СХС, ммоль/л 0,39±0,03 0,32±0,06 0,34±0,02 0,26±0,01 *
ФЛ, у. е./г липидов (эритроциты) 0,69±0,03 0,74±0,02 * 0,83±0,04 0,85±0,05
ОХС, мкмоль/г белка (эритроциты) 52,6±4,2 41,9±3,8* 42,9±3,9 39,2±3,6
ОХС, мкмоль/г липидов (мышца) 47,8±2,7 46,3±3,1 40,6±2,4 40,2±2,5
Примечание. * — различия по сравнению с состоянием покоя статистически достоверны.
действие умеренных физических нагрузок на организм. В эритроцитах содержание ХС у животных 3-й группы было на 18,4% ниже, а содержание ФЛ — на 20,3% выше по сравнению с контролем. Данный факт мы считаем важным компонентом адаптации к мышечной деятельности, поскольку он может указывать на увеличение текучести эри-троцитарных мембран, а, следовательно, на улучшение газотранспортной функции эритроцита с ростом тренированности. После выполнения плавательной нагрузки наблюдалась тенденция к снижению содержания ХС и увеличению уровня ФЛ, однако достоверные изменения были отмечены у животных 2-й группы. Изучение содержания ХС в скелетной мышце выявило более низкое его содержание (на 16,6%) у животных 3-й группы по сравнению с 1-й. По нашему мнению, это связано как с повышенной скоростью обновления клеточных мембран у тренированных животных, так и с усилением процессов удаления избытка ХС из организма.
Таким образом, комплексное изучение особенностей биохимического реагирования выявило зависимость сдвигов основных показателей метаболизма от уровня тренированности организма. Установлено увеличение интенсивности обмена веществ в состоянии покоя, что проявлялось увеличением показателей белкового и пуринового обменов и снижением соотношения ХС/ФЛ в эритроцитах. Сдвиги липидного обмена у тренированных животных носили более благоприятный характер. Полученные данные свидетельствуют об увеличении роли аэробных путей биоэнергетики с ростом тренированности, что сопровождается более выраженными сдвигами со стороны ОЛ и ТАГ у животных 4-й группы после выполнения физической нагрузки.
Библиографический список
1. Викулов А. Д. Некоторые закономерности кровообращения высококвалифицированных спортсменов-пловцов/А. Д. Вику-лов, Н. Ю. Карлов, И. Ю. Смирнов//Физиология человека.— 2002.— Т. 28.— № 1.— С. 87—94.
2. Габриэлян И. И. Опыт использования показателя средних молекул в крови для диагностики нефрологических заболеваний у детей/И. И. Габриэлян, В. И. Липатова//Лаб. дело.— 1984. — № 3.— С. 138— 140.
3. Камышников В. С. Клинико-биохимиче-ская лабораторная диагностика: справочник: В 2-х т. 2-е изд.— Минск: Интерпрес-сервис, 2003.— 958 с.
4. Мельников А А. Возрастной состав эритроцитов и реологические свойства крови у спортсменов/А. А. Мельников, А Д. Викулов/ /Физиология человека.—2002.— Т. 28.— № 2.— С. 83—88.
5. Нетреба А. И. Креатин как метаболический модулятор структуры и функции скелетных мышц при силовой тренировке у человека: эргогенные и метаболические эффекты/А. И. Нетреба, Б. С. Шенкман, Д. В. Попов//Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова.— 2006.— Т. 92.— № 1.— С. 113—122.
6. Овчарук И. Н. Модифицированный колориметрический метод определения лак-татдегидрогеназы в гомогенатах тканей/ И. Н. Овчарук, П. И. Цапок, В. И. Томилен-ко//Изобретательство и рационализация в медицине: Респ. сб. науч. тр.— М., 1981.— С. 168—169.
7. Полтырев С. С. Внутренние органы при физических нагрузках/С. С. Полтырев, В. Я. Русин,— М.: Медицина, 1987.— 111 с.
8. Хутиев Т. В. Управление физическим состоянием организма. Тренирующая те-
рапия/Т. В. Хутиев, Ю. Г. Артамонов, А. Б. Котова, О. Г. Пустовой.— М.: Медицина, 1991.- 256 с.
A. V. Elikov, P. I. Tsapok
COMPLEX ESTIMATION OF METABOLISM IN ADAPTATION TO MUSCULAR ACTIVITY
The aim of present work was to investigate the indices of protein, carbohydrate, lipid, purine metabolism in blood plasma, erythrocytes and homogenates of femur muscle in animals of different degree of training during moderate physical activities. Investigations were fulfilled on 32 outbred white male rats. Muscular activities were dosed as a swimming activity during 20 minutes with load weighting 10% of the body mass. Typical
metabolic shifts while fulfilling moderate muscular work were found. Contribution of different types of metabolism to providing of adaptation to regular muscular activity was shown.
Keywords: rats, femur muscle, physical activities, protein, carbohydrate, lipid, purine metabolism, blood plasma, erythrocytes, homogenates.
Контактная информация: Цапок Петр Иванович, доктор мед. наук, профессор, зав. кафедрой биохимии Кировской государственной медицинской
академии;
610046, г. Киров, Октябрьский проспект, д. 109, кв. 113, тел. 8 (8332) 65-32-62
Материал поступил в редакцию 17.12.2008
