CC BY
48ОСОБЕННОСТИ ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА У СПОРТСМЕНОВ РАЗЛИЧНЫХ СПЕЦИАЛИЗАЦИЙ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПРЕДЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
УДК/UDC 796.03
Поступила в редакцию 17.11.2015 г.
Доктор биологических наук, профессор Р.В. Тамбовцева1 И.А. Никулина1
1 Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК), Москва
SPECiFiCS OF HORMONAL REGULATiON OF ENERGY METABOLiSM iN ATHLETES iN VARiOUS DiSCIPLINES WHEN TRAiNiNG TO FAiLURE
Dr. Biol., professor R.V. Tambovtseva1 I.A. Nikulina1
1 Russian State University of Physical Culture, Sport, Youth and Tourism (GTsOLIFK), Moscow
Информация для связи с автором: [email protected]
Аннотация
Целью настоящего исследования явилось изучение динамики концентраций различных энергетических субстратов и гормонов у спортсменов различных специализаций (конькобежцев, легкоатлетов), имеющих высокую спортивную квалификацию, при выполнении ими теста ступенчатого повышения нагрузки «до отказа» на велоэргометре. В состоянии относительного покоя, в момент «отказа» от работы, на 3-й и 10-й мин восстановления в венозной крови определяли концентрацию инсулина и соматотропина, неэстерифи-цированных жирных кислот, глицерина и глюкозы, в капиллярной крови -концентрацию молочной кислоты. В моче определяли катехоламины и их предшественников. Было показано, что при выполнении тестовой нагрузки у конькобежцев и легкоатлетов наблюдалась большая работоспособность, связанная с большей экономичностью использования энергетических субстратов и кислорода. У представителей разных видов спорта различаются корреляционные зависимости между концентрациями гормонов и метаболитов, что доказывает разную гормонально-метаболическую реакцию на нагрузку у спортсменов различных специализаций, имеющих сходную квалификацию и находящихся на одном этапе годичного тренировочного цикла.
Ключевые слова: спортивная работоспособность, гормоны, дозированная физическая нагрузка, углеводы, липиды, АТФ, метаболические субстраты, концентрация, метаболизм.
Annotation
The objective of the present study was to investigate the dynamics of concentration of various energy substrates and hormones in elite athletes from different disciplines (skaters, athletes) during the step test "to failure" on a cycle ergometer.
The concentration of insulin and somatropin, non-esterified fatty acids, glycerin and glucose in the venous blood and lactic acid concentration in the capillary blood were measured at relative rest at the time of "failure" to work, in the 3rd and 10th minutes of recovery. The urine was tested for catecholamines and their precursors. The physical working capacity of skaters and athletes was high during the test load which is due to more economical energy substrate and oxygen consumption.
Representatives of different sports have different correlations between the hormone and metabolite concentrations, indicating different hormonal and metabolic response to load in athletes from different disciplines, having a similar skill level and being in the same phase of the annual training cycle.
Keywords: physical working capacity, hormones, dosed physical load, carbohydrates, lipids, ATP, metabolic substrates, concentration, metabolism.
□ и
£ г. CL
4—
О OJ и
CL ' -о с
га
^
О (U .с Н
Введение. Известно, что спортивная работоспособность определяется совокупностью различных факторов, среди которых важное место занимают нейроэндокринная регуляция мобилизации, использование и восполнение запасов энергетических субстратов, пластическое обеспечение функций, поддержание гомеостаза, работа ионных насосов и адаптивный синтез белков [1-4, 6, 7]. Выявлено три вида гормональных реакций организма на физические нагрузки: 1 - быстрые реакции, к которым относится увеличение концентраций катехоламинов, кортизола, кортикотропина и кортиколиберина в первые минуты после начала работы; 2 - реакции умеренной интенсивности, при которых увеличивается секреция альдостерона, тироксина, вазопрессина, тиреотропина; 3 - реакции с лаг-периодом, где повышается уровень соматотропина,
глюкагона, кальцитонина, но при этом снижается уровень инсулина, выявляющийся не ранее чем через 15-20 мин после начала работы. Нельзя упускать из виду, что один и тот же метаболический эффект может достигаться воздействием на организм различных регуляторов и индивидуальные различия в реакции организма на физическую нагрузку разной мощности и продолжительности могут быть достаточно большими. В связи с этим для спортивной практики целесообразно изучать особенности адаптации организма к нагрузкам, характерным для определенного вида спорта. Выявление специфических адаптационных изменений может способствовать совершенствованию методики тренировок по различным видам спорта и выбору наиболее информативных методов биохимического контроля. Если для внесения изменений в организацию
спортивной тренировки необходимо изучать биохимические процессы, протекающие в условиях специфической тренировочной и соревновательной деятельности, то совершенствование методов биохимического контроля в спорте требует проведения лабораторных тестирований. Такие биохимические тестирования не только оказываются необходимыми для обеспечения возможности точного дозирования физических нагрузок, но и позволяют изучать динамику биохимических показателей во время работы и после ее окончания.
Цель исследования - изучение динамики концентраций различных энергетических субстратов и гормонов у спортсменов различных специализаций (конькобежцев, легкоатлетов) высокой спортивной квалификации.
Методика и организация исследования. Исследования проводились на базе лаборатории спортивной биоэнергетики при кафедре биохимии и биоэнергетики спорта им. Н. И. Волкова РГУФКСМиТ. В эксперименте участвовали высококвалифицированные спортсмены, специализирующиеся в конькобежном многоборье (п=11), и легкоатлеты-стайеры (п=8). Использовался тест ступенчатого повышения нагрузки на велоэргометре. Мощность нагрузки на первой степени составляла 1 Вт/кг массы тела. Величина прироста мощности на каждой последующей ступени равнялась начальной. Длительность ступеней составляла 3 мин. Продолжительность теста - 15 мин. В состоянии покоя, в момент «отказа» от работы, на 3-й и 10-й мин восстановления производился забор крови. Сбор мочи осуществлялся до нагрузки и в течение 10 мин после нее. В венозной крови определяли концентрацию инсулина и соматотропина, неэстерифициро-ванных жирных кислот, глицерина, глюкозы, в капиллярной крови выявляли концентрацию молочной кислоты. В моче -катехоламины.
Результаты исследования и их обсуждение. Изучение изменений концентраций гормонов и энергетических субстратов у спортсменов различных специализаций при выполнении ими теста выявило ряд особенностей в ответной реакции на предельную нагрузку. В табл. 1 представлены концентрации пептидных гормонов и метаболических субстратов в крови, а также экскреция с мочой катехоламинов и диоксифенилаланина в состоянии относительного покоя у конькобежцев и легкоатлетов.
Полученные результаты выявили достоверные различия между конькобежцами и легкоатлетами по показателям ин-
Таблица 1. Содержание гормонов и энергетических субстратов в крови и экскреция с мочой катехоламинов в покое у конькобежцев и легкоатлетов
Показатель Конькобежцы Легкоатлеты
Инсулин, мкед/мл 5,7 ± 0,64* 3,5 ±0,71*
Соматотропин, нг/мл 6,6 ± 0,82* 2,2 ± 0,84*
Адреналин, нг/мин 21,5 ± 3,51** 6,5 ± 1,48**
Норадреналин, нг/мин 53,1 ± 5,74* 35,9 ± 5,52*
Диоксифенил-Аланин, нг/мин 65,9 ± 6,23* 103,6 ± 15,0*
Дофамин, нг/мин 112,3 ± 14,5* 58,9 ± 13,8*
Глюкоза, мг/100 мл 76,7 ± 7,32 78,2 ± 6,14
НЭЖК, мМ/л 0,56 ± 0,07 0,55 ± 0,11
Глицерин, мг/100 мл 5,6 ± 0,83 5,86 ± 0,22
Примечание. * - р<0,05; ** - р<0,001.
сулина, соматотропина, адреналина, норадреналина, диоксифенилаланина, дофамина и недостоверные - по глюкозе, неэстерифицированным жирным кислотам и глицерину.
Концентрация гормонов в крови и моче, а также метаболитов энергетического обмена в крови в момент «отказа» от работы несколько меняется. В момент «отказа» от работы отмечается снижение концентрации инсулина по сравнению с уровнем покоя как у конькобежцев, так и у легкоатлетов. Между тем концентрации соматотропина достоверно повышаются у тех же спортсменов. Нагрузка совершается на фоне роста экскреции адреналина, достоверного во всех группах. Повышение экскреции норадреналина зафиксировано только у легкоатлетов.
Направленность изменений содержания глюкозы в крови в ответ на нагрузку противоположна динамике инсулина: у конькобежцев и легкоатлетов отмечен рост концентрации глюкозы. Отмечается небольшой прирост концентрации неэ-стерифицированных жирных кислот. Изменения уровня глицерина в ходе нагрузки были незначительными. Во всех группах наблюдалось большое увеличение концентрации лактата в крови.
На 3-й мин восстановления наблюдался резкий рост концентрации инсулина у конькобежцев. Уровень соматотропина продолжал оставаться высоким как у конькобежцев, так и легкоатлетов, однако у конькобежцев этот уровень еще более возрос к 10-й мин восстановления. Уровень глюкозы также остался повышенным по сравнению с покоем у обеих групп спортсменов. У большинства испытуемых выявлена большая динамика гормональных изменений при переходе от покоя к работе и после ее окончания.
Специфичность адаптации спортсменов разных специализаций в ответ на нагрузку нашла свое отражение в различных взаимосвязях между концентрациями гормонов и энергетических субстратов (табл. 2).
Как показывают данные табл. 2, у представителей разных видов спорта корреляционные зависимости различаются. Если у конькобежцев наблюдается тесная отрицательная связь между продукцией соматотропина и экскрецией катехоламинов, то у легкоатлетов эта связь прямая.
Данные, полученные при выполнении теста ступенчатого повышения нагрузки «до отказа» спортсменами разных специализаций - конькобежцами и легкоатлетами-стайерами, позволили сделать вывод, что наряду с общими механизмами адаптации организма человека к физическим нагрузкам у спортсменов этих специализаций существуют и некоторые специфические особенности в протекании метаболических процессов, связанные с различием параметров тренировочных и соревновательных нагрузок и особенностями их конституции. Различия в протекании метаболических процессов у спортсменов разных специализаций проявлялись и в состоянии покоя, и в ответ на нагрузку. В покое такими различиями являлись меньшее содержание инсулина в крови и большая экскреция с мочой адреналина у легкоатлетов по сравнению с конькобежцами. У легкоатлетов-стайеров по сравнению с представителями других видов спорта выявлено более низкое содержание жира. Возможно, этим и объясняется более низкий уровень инсулина в их крови, так как известно, что секреция инсулина прямо коррелирует с общей массой жировой ткани. У легкоатлетов и конькобежцев наблюдается умеренное увеличение концентрации эстерифицированных жирных кислот в крови в ответ на нагрузку, что говорит о сбалансированности мобилизации и утилизации липидов. Кроме того, у легкоатлетов и конькобежцев скорость мобилизации глюкозы превышает скорость ее использования, что проявилось в росте ее уровня после нагрузки.
№ 1 • 2016 Январь | Jaпuary
http://www.teoriya.ru
Таблица 2. Матрицы корреляций между динамикой гормонов и энергетических субстратов у конькобежцев и легкоатлетов
Показатели Соматотропин Глюкоза НЭЖК Глицерин Адреналин Норадреналин
Конькобежцы
Инсулин -0,045 -0,665* 0,303 0,363 -0,218 -0,098
Соматотропин 0,180 0,150 0,086 -0,483х -0,964**
Глюкоза 0,042 0,042 0,00 0,038
НЭЖК -0,102 0,317 -0,099
Глицерин -0,793* 0,016
Адреналин 0,424х
Легкоатлеты
Инсулин 0,831* -0,472х -0,397 0,159 0,674* 0,403
Соматотропин -0,784* -0,218 0,121 0,819* 0,660*
Глюкоза 0,122 -0.247 -0,845* -0,347
НЭЖК 0,173 0,036 -0,401
Глицерин 0,395 -0,246
Адреналин 0,362
Примечание. х - 0,1<р>0,05; * - р<0,05;
■ р<0,01.
□ и
£ г. CL
ч—
О 0J и
CL ' -о с
га
^
О (U .с Н
Изучение изменений углеводного и липидного обмена и особенностей их регуляции у спортсменов разных специализаций выявило различия в реакции симпатоадреналовой системы, пептидных гормонов и регулируемых ими метаболических процессов на физические нагрузки предельного характера. Так, у конькобежцев активация симпатоадреналовой системы происходила преимущественно за счет ее адре-налового звена, а у легкоатлетов - за счет симпатического звена. Кроме того, у конькобежцев и легкоатлетов выявлена отрицательная взаимосвязь между концентрациями глюкозы и инсулина в крови, что соответствует литературным данным относительно зависимости между уровнем инсулина в крови и продукцией глюкозы печенью при физических нагрузках [1, 3-7].
Проведение корреляционного анализа изменений концентраций гормонов и субстратов вне зависимости от вида спорта не обнаружило достоверных взаимосвязей ни в изменениях концентраций различных гормонов, ни в изменениях концентраций гормонов и метаболитов. Это является дополнительным свидетельством существенности различий гормонально-метаболических реакций на нагрузку у спортсменов различных специализаций, имеющих сходную квалификацию и находящихся на одном этапе годичного тренировочного цикла.
Полученные данные позволили уточнить пределы колебаний значений физиологической нормы и изменений в ответ на дозированную нагрузку для концентраций энергетических субстратов и гормонов в крови, без чего невозможна оценка результатов тестирования при осуществлении биохимического контроля в спорте. Выводы
• Различия в протекании метаболических процессов у спортсменов разных специализаций проявляются как в состоянии покоя, так и в ответ на нагрузку.
• В покое у легкоатлетов отмечены меньшее содержание инсулина в крови и большая экскреция адреналина с мочой по сравнению с конькобежцами.
• У легкоатлетов по сравнению с конькобежцами относительно более низкое содержание жира.
• При выполнении тестовой нагрузки конькобежцы и легкоатлеты обладают высокой работоспособностью, связанной с большой экономичностью использования энергетических субстратов и кислорода.
• У легкоатлетов и конькобежцев наблюдалось умеренное увеличение концентрации неэстерифицированных жирных кислот в крови в ответ на нагрузку, что свидетельствует о сбалансированности мобилизации и утилизации липидов.
• У легкоатлетов и конькобежцев скорость мобилизации глюкозы превышает скорость ее использования, что проявляется в росте ее уровня после нагрузки.
• У конькобежцев отмечена тесная отрицательная связь между продукцией соматотропина и экскрецией катехо-ламинов, а у легкоатлетов эта связь прямая.
• У конькобежцев активация симпатоадреналовой системы происходит преимущественно за счет ее адренало-вого звена, а у легкоатлетов - за счет симпатического звена.
Литература
1. Волков Н.И. Биохимия мышечной деятельности: учебник / Н.И. Волков, Э.Н. Нессен, А.А.Осипенко, С.Н.Корсун. - Киев: Олимпийская литература, 2013. - 503 с.
2. Волков Н.И. Тренировка сильнейших конькобежцев мира / Н.И. Волков, Б.А. Стенин. - М.: Физкультура и спорт, 1970. - 194 с.
3. Кремер У. Дж. Эндокринная система, спорт и двигательная активность / У. Дж. Кремер, А.Д. Рогол. - Киев: Олимпийская литература, 2005. - 599 с.
4. Северин Е.С. Биохимия: учебник / Е.С. Северин. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. - 759 с.
5. Тамбовцева Р.В. Изменение гормональной регуляции обменных процессов у конькобежцев на разных этапах тренировочного цикла / Р.В. Тамбовцева, И.А. Никулина // Теория и практика физ. культуры. - 2015. - № 5. - С. 52-54.
References
1. Volkov N.I. Biokhimiya myshechnoy deyatel'nosti: uchebnik (Biochemistry of muscle activity: textbook) / N.I. Volkov, E.N. Nessen, A.A.Osipenko, S.N. Korsun. - Kiev: Olimpiyskaya literatura, 2013. -503 p.
2. Volkov N.I. Trenirovka sil'neyshikh kon'kobezhtsev mira (Training of strongest skaters of the world) / N.I. Volkov, B.A. Stenin. - Moscow: Fizkul'tura i sport, 1970. - 194 p.
3. Kremer U. Dzh. Endokrinnaya sistema, sport i dvigatel'naya aktivnost' (Endocrine system, sport and motor activity) / U. Dzh. Kremer, A.D. Rogol. - Kiev: Olimpiyskaya literatura, 2005. - 599 p.
4. Severin E.S. Biokhimiya: uchebnik (Biochemistry: textbook) / E.S. Severin. - Moscow: GEOTAR-Media, 2014. - 759 p.
5. Tambovtseva R.V. Izmenenie gormonal'noy regulyatsii obmennykh protsessov u kon'kobezhtsev na raznykh etapakh trenirovochnogo tsikla (Changes in hormonal regulation of metabolism in skaters at different phases of training cycle) / R.V. Tambovtseva, I.A. Nikulina // Teoriya i praktika fizicheskoy kul'tury. - 2015. - № 5. - P. 52-54.
