CC BY
96
ВЕСТНИК ТГГПУ. 2011. №3(25)
УДК 616-006.6-07:618.11-006-07
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЙ ГОМЕОСТАЗ И ОСОБЕННОСТИ НЕСПЕЦИФИЧЕСКОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ ОРГАНИЗМА ПЛОВЦОВ В РАЗЛИЧНЫЕ ПЕРИОДЫ ГОДИЧНОГО ЦИКЛА
© Т.И.Величко
В статье констатируется, что под действием стрессорных факторов, одним из которых является физическая нагрузка, усиливается интенсивность перекисных процессов, происходит изменение защитной реакции организма и метаболической активности нейтрофилов крови. Исследования биохимических и цитохимических параметров дают важную информацию о влиянии спортивной тренировки на состояние различных систем организма спортсмена, состоянии здоровья, а также о физиологических механизмах оздоровительного эффекта физической тренировки. Установлено наличие связей между уровнем функционирования системы ПОЛ-АО и функциональным состоянием нейтрофильных гранулоцитов, а также установлено, что у студентов-пловцов уровня первого разряда и КМС состояние нейтрофилов, важных элементов неспецифической защитной системы крови, значимо отличается от такового у не занимающихся спортом того же возраста и пола.
Ключевые слова: перекисное окисление липидов, антиоксиданты, неспецифическая резистентность, нейтрофилы, периоды годичного тренировочного цикла.
Введение
Спортивная тренировка существенно изменяется в течение годичного цикла подготовки в соответствии с задачами конкретного периода [1]. В нашем исследовании четыре периода подготовки студентов - пловцов: подготовительный, соревновательный, восстановительный и переходный. Подготовительный период характеризуется большими тренировочными объемами и умеренной интенсивностью. Соревновательный период характеризуется снижением общего объема и преобладанием скоростно-соревновательных нагрузок. В восстановительном и переходном периодах объем и интенсивность снижаются и доминируют восстановительные тренировочные нагрузки. Однако в любом периоде объем физической нагрузки превышают объем физической активности неспортсменов.
Сложный процесс адаптации организма спортсмена предполагает участие многих физиологических систем в окислительно-восстановительном гомеостазе. Повышенное потребление кислорода при физической нагрузке в зависимости от ее интенсивности и длительности приводит к повышению уровня свободнорадикальных процессов. Усиленное образование продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) может свидетельствовать о снижении активности анти-оксидантной системы. Антиоксидантная система необходима для ускорения процесса адаптации и предупреждения дезадаптационных расстройств, характеристика ПОЛ служит критерием оценки адаптации организма к напряженной мышечной
деятельности. Иммунная система вносит существенный вклад в процесс адаптогенеза [2]. Изменение уровней неспецифических факторов резистентности расценивается как показатель выраженности иммунного процесса и индикатор активности защитно-приспособительных реакций организма.
Установлено наличие связей между уровнем функционирования системы ПОЛ-АО и функциональным состоянием нейтрофильных грану-лоцитов и неспецифической резистентности в различные периоды подготовки пловцов и установлено, что параметры функционального состояния нейтрофилов зависят от периода годичного цикла подготовки.
Цель исследования - дать оценку системы окислительно-восстановительного гомеостаза и выявить особенности неспецифической резистентности организма пловцов в различные периоды годичного цикла.
Материал и методы исследования
В группу обследования входили студенты, юноши-пловцы 1986-1990 гг. рождения, имеющие спортивную квалификацию (КМС, I разряд). Контрольную группу составили студенты-юноши того же возраста, занимающиеся физической культурой только в рамках вузовской программы.
В нейтрофилах периферической крови (Нф) цитохимически определяли уровень миелоперок-сидазы (МПО) [3], содержание катионных белков (КБ) [4], уровень кислой фосфатазы (КФ) [5] и щелочной фосфатазы (ЩФ) [6]. Результаты выражали в виде среднего цитохимического ко-
эффициента (СЦК). Биохимический метод был использован для определения уровня ПОЛ-АО по содержанию малонового диальдегида (МДА) [7] и активности каталазы [8: 27-28] в плазме крови и эритроцитах.
Забор крови производили утром натощак из локтевой вены по 7мл у пловцов в подготовительном, соревновательном, восстановительном и переходном периодах. В контрольной группе пробу крови брали в зимний (проводили сравнение с подготовительным и соревновательным периодом экспериментальной группы) и летний период (сравнение с восстановительным и переходным периодом экспериментальной группы).
Статистическую обработку данных проводили с использованием критерия Стьюдента, достоверными считались данные при р<0,05. Для выявления взаимосвязи между компонентами бактерицидных систем Нф, уровнем МДА и ка-талазы в плазме крови и эритроцитах был проведен корреляционный анализ. Коэффициент корреляции Спирмена (г) рассчитывали с использованием "81а1а у.6.0".
Результаты исследования и их обсуждение
Очевидно, что на фоне высокого уровня тренированности, который следует рассматривать как своеобразное стрессовое состояние, происходит изменение иммунологической реактивности, обусловливающее снижение сопротивляемости к вредным воздействиям внешней среды. Этим объясняется более высокая склонность к простудным заболеваниям у спортсменов в период наибольшей спортивной работоспособности. Организм постоянно расходует свои жизненные ресурсы и постоянно восполняет их. Расходование и восстановление функциональных резервов организма и его отдельных систем - это непрерывно текущий жизненный процесс [9].
В результате проведенных исследований установлено, что показатели общего количества лейкоцитов, а также абсолютного и относительного количества Нф периферической крови на различных этапах годичного цикла у пловцов различны относительно контроля и периодов годичного цикла. Это свидетельствует о формировании изменений в иммунной системе при физической нагрузке различной интенсивности.
Анализ показателей общего количества лейкоцитов свидетельствует о выраженном лейкоцитозе в соревновательном периоде, когда общее количество лейкоцитов статистически значимо превышает количество лейкоцитов в контроле (9,3±0,44*109/л против 5,6±0,26* 109/л в контроле, р<0,001). Во все остальные периоды годичного цикла существенных различий не выявлено.
Абсолютное количество Нф периферической крови сохранилось на уровне контроля только в подготовительном периоде, во все остальные периоды годичного цикла абсолютное количество Нф статистически значимо превышало таковое в контрольной группе. Выраженное повышение было в соревновательном периоде (4,56±0,412*109/л против 3,45±0,181*109/л в контроле, р<0,01).
Относительное количество Нф статистически значимо повышено по сравнению с контролем в восстановительном и переходном периодах (59,13±1,134% и 67,46±2,403% против 56,33±1,034% в контроле, р<0,05, р<0,001). В соревновательном периоде относительное количество Нф статистически значимо ниже контроля (52,57±1,982% против 61,92±1,382%, р<0,001).
Существует мнение, что лейкоцитоз в период усиленных физических нагрузок развивается за счет Нф гранулоцитов [10]. Считается также, что лейкоцитоз в этот период может иметь миоген-ную природу и сопровождаться нейтрофильным лейкоцитозом, степень выраженности которого будет зависеть от особенностей физической нагрузки [11]. Таким образом, наблюдаемая динамика абсолютного и относительного числа Нф у пловцов укладывается в существующее представление о нормальном функционировании этого звена неспецифического иммунитета.
МПО относится к классу окислительновосстановительных ферментов. Определение МПО позволяет судить о кислородозависимой бактерицидной активности Нф. При оценке функционального состояния Нф периферической крови было обнаружено волнообразное изменение уровня МПО у пловцов: резко повышенные по сравнению с контролем показатели МПО в подготовительном периоде в соревновательном резко снижались и вновь показатели возрастали в восстановительном и переходном периодах. В результате проведенных исследований установлено, что активность МПО у пловцов статистически значимо выше контроля в подготовительном и соревновательном периодах (2,01±0,132 СЦК и 1,38±0,093 СЦК против 1,13±0,122 СЦК, р<0,001 и р<0,05) и ниже контроля в восстановительном и переходном периодах (1,72±0,014 СЦК и 1,83±0,082 СЦК против 2,47±0,053 СЦК, р<0,001).
Возрастание активности МПО у пловцов в подготовительном и соревновательном периодах может отражать как фагоцитарную активность Нф, так и их неспецифическую стимуляцию, уменьшение уровня МПО в Нф периферической крови в восстановительном и переходном перио-
дах может рассматриваться как следствие снижения способности к завершенному фагоцитозу.
МПО, как и АФК, являются обязательным компонентом киллерной активности Нф. Увеличение в периферической крови количества Нф, продуцирующих АФК, инициирует "всплеск" свободно-радикальных процессов. Это может привести к дестабилизации клеточных мембран самих Нф, а значит, нарушить распределение мембранных рецепторов, которые обеспечивают взаимодействие с клетками эндотелия сосудов, что не позволяет создавать полноценно функционирующий пул Нф в клетке.
Уровень КБ характеризует кислородонезависимую бактерицидную систему Нф. КБ у пловцов статистически значимо выше в подготовительном и соревновательном периодах (1,17±0,063 СЦК и 1,33±0,051 СЦК против
0,97±0,072 СЦК, р<0,05 и р<0,001), ниже в восстановительном периоде (1,41±0,042 СЦК против 1,95±0,051 СЦК, р<0,001). В переходном периоде уровень КБ Нф пловцов значимо не отличается от контрольной группы.
Выявленный синергизм действия МПО и КБ представляется важным условием антибактериальной эффективности лейкоцитов.
В кислородонезависимом метаболизме Нф принимают участие и гидролитические ферменты. Уровень КФ у пловцов статистически значимо ниже контроля в подготовительном, соревновательном (1,0±0,07 СЦК и 1,08±0,051 против
1,63±0,112 СЦК, р<0,001) и переходном периодах (0,86±0,072 СЦК против 1,41±0,041 СЦК, р<0,001). В восстановительном периоде активность КФ пловцов значимо не отличается от контрольной группы.
Присутствие ЩФ необходимо для нормальной фагоцитарной функции, играет исключительно важную роль в функциональной активности Нф и следует рассматривать как надежный индикатор функционального напряжения системы Нф. Активность ЩФ у пловцов статистически выше контроля только в восстановительном периоде (1,4±0,091 СЦК против 0,95±0,052 СЦК, р<0,001), в остальные периоды показатели значимо не отличались от контроля.
Уровень ПОЛ в периферической крови, с одной стороны, возможно, определяется активностью Нф, с другой - ПОЛ - опосредованная стимуляция клиринговой программы Нф вкупе с моноцитами уменьшает вероятность контакта антигенов с лимфоидными клетками и снижает выраженность гуморального иммунного ответа [12].
В результате проведенных исследований было установлено, что уровень МДА в плазме крови у пловцов статистически значимо ниже кон-
троля в подготовительном периоде (2,76±0,221 мкмоль/л против 4,49±0,632 мкмоль/л, р<0,01). Во всех остальных периодах показатели статистически не значимы по отношению к контролю.
При анализе активности каталазы плазмы крови было установлено, что показатели у пловцов снижены в подготовительном периоде (0,05±0,012 ммоль/мин/л против 0,1±0,02 ммоль/мин/л, р<0,02) и повышены в соревновательном периоде (0,14±0,012 ммоль/мин/л против 0,1±0,02 ммоль/мин/л, р<0,05). В восстановительном и переходном периодах показатели статистически не значимы.
Уровень МДА в эритроцитах пловцов статистически значимо ниже контроля в подготовительном, соревновательном (283,04±44,743 мкмоль/л и 568,66±43,634 мкмоль/л против 861,81±31,091 мкмоль/л, р<0,001) и восстановительном периодах (219,15±11,762 мкмоль/л против 318,64±14,343 мкмоль/л, р<0,001) и выше в переходном периоде (412,56±28,471 мкмоль/л против 318,64±14,343 мкмоль/л, р<0,01).
Активность каталазы эритроцитов пловцов снижена в подготовительном (3,1±0,63 ммоль/мин/л против 9,9±1,69 ммоль/мин/л, р<0,001) и резко повышена в соревновательном периоде (22,2±1,87 ммоль/мин/л против 9,9±1,69 ммоль/мин/л, р<0,001). В восстановительном и переходном периодах показатели активности ка-талазы эритроцитов статистически не значимы.
Анализ динамики показателя системы ПОЛ-АО в эритроцитах пловцов позволил выявить выраженное разнонаправленное изменение этих показателей в соревновательном периоде, что может свидетельствовать о возможности оксида-тивного стресса в эритроцитах в этот период.
Анализ полученных данных продемонстрировал наличие достоверных корреляционных взаимосвязей между активностью Нф и системы ПОЛ-АО. Были установлены корреляции средней силы между МПО и МДА в плазме в подготовительном периоде (г=0,45), в эритроцитах в подготовительном (г=0,43), восстановительном (г=-0,54) и переходном периодах (г=0,45). Корреляции средней силы установлены между МПО и каталазой в плазме в соревновательном периоде (г=0,32) и в эритроцитах в соревновательном (г=0,67), восстановительном (г=-0,51) и переходном периодах (г=0,57).
Между КБ и МДА в плазме установлена корреляция средней силы в подготовительном (г=-0,58) и переходном периодах (г=0,43) и высокой силы в эритроцитах в подготовительном (г=-0,75) и восстановительном периодах (г=-0,88). Корреляция средней силы между КБ и каталазой в эритроцитах в подготовительном
(г=0,52), соревновательном (г=0,69) и восстановительном периодах (г=-0,60), в плазме в подготовительном (г=-0,43) и соревновательном периодах (г=0,42).
Корреляция средней силы между активностью ЩФ и МДА в плазме в подготовительном периоде (г=0,33), в эритроцитах высокой силы в переходном (г=-0,79) и средней силы в восстановительном периоде (г=-0,51). Между ЩФ и ката-лазой в плазме средней силы в соревновательном (г=0,38) и переходном периодах (г=0,47), в эритроцитах в соревновательном периоде (г=0,69).
Корреляция средней силы между КФ и МДА в плазме в соревновательном периоде (г=0,44) и каталазой в плазме в подготовительном (г=0,35) и соревновательном (г=0,42), в эритроцитах в соревновательном периодах (г=0,69).
Заключение
В целом, результаты проведенного исследования свидетельствуют, что у студентов-пловцов функциональное состояние Нф значимо отличается от такового у студентов того же возраста и пола занимающихся физической культурой только в рамках вузовской программы. При этом в подготовительном и соревновательном периоде у пловцов наблюдается повышение фагоцитарной активности МПО и КБ, но происходит снижение активности КФ. В восстановительном периоде при снижение фагоцитарной активности МПО и КБ возрастает уровень активности ЩФ. В переходном периоде наблюдается снижение метаболической активности МПО, КБ и КФ Нф крови.
Анализ динамики показателя системы ПОЛ-АО в эритроцитах пловцов позволил выявить выраженное разнонаправленное изменение этих показателей в соревновательном периоде, что может свидетельствовать о возможности оксида-тивного стресса в эритроцитах в этот период.
Окислительно-восстановительный гомеостаз активированных нейтрофилов и соотношение прооксидантной и антиоксидантной систем в плазме и эритроцитах периферической крови у пловцов может меняться в зависимости от индивидуального состояния организма и степени интенсивности тренировочного и соревновательного процесса.
Результаты оценки корреляционных взаимодействий метаболической активности нейтро-
фильных гранулоцитов с уровнем МДА пловцов дают основания предполагать, что МДА может отражать способность Нф к фагоцитозу, а АОС, представленная каталазой, ускоряющая процесс адаптации, повышает неспецифическую резистентность организма в зависимости от тренировочного периода на различных этапах годичного цикла.
1. Платонов В.Н. Система подготовки спортсменов в олимпийском спорте. Общая теория и ее практические приложения. - Киев: Олимпийская литература, 2004. - 808 с.
2. Меерсон Ф.З. Адаптация к стрессу: механизмы и защитные перекрестные эффекты // Hyp. Med. J. -1993. - №4. - С.23-30.
3. Долгушин И.И., Бухарин О.В. Нейтрофилы и гомеостаз. - Екатеринбург: УрО РАН, 2001. - 280 с.
4. Шубич М.Г. Выявление катионного белка в цитоплазме лейкоцитов с помощью бромфенолового синего // Цитология. - 1974. - Т. 16. - №10. -С.1321-1322.
5. Шубич М.Г. О неспецифичности цитохимического выявления кислой фосфатазы в нейтрофиль-ных лейкоцитах // Лаб. дело. - 1980. - №3. -С.150-154.
6. Шубич М.Г. Щелочная фосфатаза лейкоцитов в норме и патологии. - М.: Медицина, 1980. - 224 с.
7. Андреева Л.И. Модификация метода определения перекиси липидов в тесте с тиобарбитуровой кислотой // Лаб. дело. - 1988. - №11. - С.86-89.
8. Карпищенко А.И. Медицинские и лабораторные технологии и диагностика. - СПб.: Интермедика, 1999. - 653 с.
9. Баевский Р.М., Берсеньева А.П., Берсеньев Е.Ю., Лучицкая Е.С., Слепченкова И.Н., Черникова А.Г. Оценка уровня здоровья при исследовании практически здоровых людей. - М.: Слово, 2009. -100 с.
10. Аронов Г.Е., Иванова Н.И. Иммунологическая реактивность при различных режимах физической нагрузки. - Киев: Здоровье, 1987. - 88 с.
11. Рымжанов К.С., Рудакова Т.Л. Показатели количества лейкоцитов и лейкоцитарной формулы у спортсменов разной квалификации и специализации до и после нагрузки в условиях предгорья: сб. науч. тр. - Душанбе, 1974. - С.178-180.
12. Маянский А.Н., Маянский Д.Н. Очерки о нейтро-филе и макрофаге. - Новосибирск: Наука, 1989. -254 с.
OXIDATION AND REDUCTION HOMEOSTASIS AND PECULIARITIES OF NONSPECIFIC BODY RESISTANCE IN DIFFERENT PERIODS
OF SWIMMERS’ TRAINING
T.I.Velichko
Under the influence of stress factors including physical activity, the intensity of peroxide processes is increasing, and the body defense reaction and metabolic activity of blood neutrophils change. Examining of the cytochemical parameters provides important information about the influence of sport training on the condition of different sportsman’s body systems, the level of health and physiological mechanism of health-improving effect of training. It was stated that the condition of neutrophils, important elements of the blood nonspecific defense system of students - swimmers of the first category, Candidate Masters, are considerably different from those of the students of the same age and sex who do not go in for sports.
Key words: lipid peroxidation, antioxidant, nonspecific resistance, neutrophils, training cycle periods.
Величко Татьяна Ивановна - аспирант кафедры физиологии и патофизиологии Ульяновского государственного университета.
E-mail: [email protected]
Поступила в редакцию 11.04.2011
