CC BY
86
ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ НЕЙТРОФИЛОВ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ У СПОРТСМЕНОВ НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ ГОДИЧНОГО ЦИКЛА
Т.П. ГЕНИНГ, Т.В. АБАКУМОВА, Е.И. ГРИШИНА, Т.И. ВЕЛИЧКО, С.О. ГЕНИНГ,
Ульяновский государственный университет,
г. Ульяновск
Аннотация
У спортсменов с разной направленностью тренировочного процесса (баскетболистов и пловцов) оценивали функциональное состояние Нф и уровень МДА в плазме и эритроцитах периферической крови на различных этапах годичного цикла. Установлено, что у спортсменов в возрасте 18-21 года уровня I разряда, МС и КМС с различной направленностью тренировочного процесса функциональное состояние Нф значимо отличается от такового у не занимающихся спортом того же возраста и пола. При этом у баскетболистов активность основных бактерицидных систем (МПО и КБ) значимо повышена во все периоды годичного цикла; активность же ферментов, определяющих завершенность фагоцитоза (КФ и ЩФ), резко снижена в подготовительном и восстановительном периодах и незначительно возрастает в соревновательном периоде. У пловцов активность всех изученных ферментов и уровень КБ снижены либо находятся на уровне контроля во все периоды годичного цикла.
Ключевые слова: перекисное окисление липидов, нейтрофилы, периоды годичного тренировочного цикла.
Abstract
In athletes with different orientation of training process (basketball players and swimmers) estimated the functional of condition the neutrophils and level the malondialdehyde in plasma and erythrocyte of peripheral blood at various stages of a year cycle.
It is established that at sportsmen at the age of 18-21 years of level of I category, master sportsman and candidate master with a various orientation of training process the functional condition of neutrophils significantly differs from that at not going in for sports the same age and sex. Thus at basketball players activity of the basic bactericidal systems (the myeloperoxidase and the cationic protein) is significantly raised during all periods of a year cycle; activity of the enzymes defining completeness of phagocytosis (the acid phosphatase and the alkaline phosphatase) is sharply lowered in the preparatory and regenerative periods and slightly increases in the competitive period.
At swimmers activity of all studied enzymes and the cationic protein level are lowered or are at control level during all periods of a year cycle.
Key words: lipid peroxidation, neutrophils, year training cycle periods.
Введение
«Респираторный взрыв», сопровождающий фагоцитоз нейтрофилов (Нф), проявляется усиленной продукцией свободнорадикальных форм кислорода [10]. Это явление, с одной стороны, рассматривается как фактор неспецифической иммунной резистентности, с другой - секреция свободных радикалов приводит к усилению перекисного окисления липидов (ПОЛ).
Усиление ПОЛ возникает также при стрессорных реакциях, возникающих на физическую нагрузку [11]. Поскольку любая спортивная работа протекает в условиях повышенного потребления кислорода, а интенсивность мышечной деятельности при этом может часто и многократно меняться, возможно возникновение относительной гипероксии в мышечной ткани, что тоже приводит к активации свободнорадикального окисления [19]. Гипоксические состояния также могут сопровождаться усилением ПОЛ [18]. Установлено, что высокая активность продуктов свободнорадикального окисления определяет в норме их регуляторное физиологическое действие, заключающееся в конечном счете в обратимом изменении функционального состояния биомембран
[24]. Активация же ПОЛ является важнейшим звеном в патогенезе самых различных патологических состояний.
Цель исследования - изучение функционального состояния Нф и перекисного окисления липидов в периферической крови у спортсменов на различных этапах годичного цикла.
Методика
Были обследованы группы баскетболистов и пловцов мужского пола, мастера спорта, кандидаты в мастера спорта и спортсмены I разряда в возрасте 18-21 года. Контрольную группу составляли лица того же возраста и пола, не занимающиеся спортом. Схемы круглогодичной тренировки строились с учетом теории периодизации спортивной тренировки в течение года [9] и включали подготовительный, соревновательный и восстановительный периоды. При обследовании были использованы цитохимические методики определения в Нф уровня миелопероксидазы (МПО) [6, 12], содержание катионных белков (КБ) [20], уровень кислой фосфатазы (КФ) [22] и щелочной фосфатазы (ЩФ) [21]. Результаты выражали в виде среднего цитохимического коэффициента
ІШ)
(СЦК). Биохимический метод был использован для определения уровня ПОЛ по содержанию малонового диальдегида (МДА) [1] в плазме крови и эритроцитах.
Распределение полученных данных позволило использовать при статистической обработке критерий Стьюдента. Для выявления взаимосвязи между компонентами бактерицидных систем Нф и уровнем МДА в плазме крови и эритроцитах был проведен корреляционный анализ. Коэффициент корреляции Спирмена (г) рассчитывали с использованием «81а1а у.6.0».
Результаты и их обсуждение
В результате проведенных исследований установлено существенное повышение абсолютного количества Нф в соревновательном периоде у баскетболистов при одновременном его снижении у пловцов (см. рисунок). При этом относительное количество Нф в соревновательном и восстановительном периодах по сравнению с подготовительным у баскетболистов значимо снижалось (с 78,7 до 57%) и возрастало у пловцов (с 57,3 до 63,9%). Существует мнение, что лейкоцитоз в период усиленных физических нагрузок развивается из-за усиления гемо-поэза и перераспределения крови [8]. Считается также, что лейкоцитоз в этот период может иметь миогенную природу и сопровождаться нейтрофильным лейкоцитозом, степень выраженности которого будет зависеть от видовых особенностей спорта [16]. Таким образом, наблюдаемая динамика абсолютного числа Нф у пловцов укладывается в существующее представление о нормальном функционировании этого звена неспецифического иммунитета.
При хроническом воздействии неадекватной физической нагрузкой возможно развитие лейкопении. Пред-
% * 109/л
Подготовительный Соревновательный Восстановительный
период период период
□ Нф (%) баскетболистов
□ Нф (%) норма
- Нф (*109/л) баскетболистов
I I Нф (%) пловцов -А- Нф (*109/л) пловцов
Динамика абсолютного и относительного количества Нф периферической крови у спортсменов с различной направленностью тренировочного процесса в течение годичного цикла
полагается, что причиной этого может быть истощение миелоидного резерва, либо это может являться результатом перераспределения лейкоцитов в кровеносном русле [15].
Лейкопения, сопровождающаяся у обследуемых нами баскетболистов снижением как абсолютного, так и относительного количества Нф периферической крови, может, видимо, рассматриваться как неблагоприятная реакция и ранний признак хронического утомления [8, 23].
Регулярные физические нагрузки рассматриваются, как правило, в качестве средства повышения функциональной активности систем транспорта кислорода. Это повышает устойчивость к гипоксии, что и определяет, в свою очередь, устойчивость к разнородным стрессорным воздействиям на основе феномена перекрестной резистентности. Однако «физическая активность, занятия физической культурой и спортом» реально предполагают конкретные виды спортивных тренировок. Наиболее важным с физиологической точки зрения является подразделение спортивных нагрузок на так называемые аэробные (циклические виды спорта) и анаэробные (скоростно-силовые и сложнокоординационные виды спорта). При подготовке спортсменов разной специализации преобладают анаэробные или аэробные нагрузки. Согласно данным литературы [17], функциональное состояние Нф периферической крови, а также их способность к спонтанной продукции свободных радикалов зависит от направленности тренировочного процесса.
При оценке функционального состояния Нф периферической крови было обнаружено волнообразное изменения уровня МПО у спортсменов-баскетболистов: резко повышенные по сравнению с контролем показатели МПО в подготовительном периоде в соревновательном снижались до контрольных величин и вновь значимо возрастали в восстановительный период. У спортсменов-пловцов показатели МПО Нф периферической крови, также повышенные в подготовительном периоде, снижались ниже контроля в соревновательном периоде и сохранялись на этом уровне в восстановительном периоде (табл. 1). Уровень КБ, значимо не изменявшийся в Нф периферической крови пловцов во всех исследуемых периодах, в Нф баскетболистов был резко повышен в подготовительный период и затем плавно снижался, достигая уровня нормы в восстановительном периоде.
Активность МПО и уровень КБ характеризуют соответственно аэробную и анаэробную цитотоксичность Нф.
Работами В.Н. Волкова с соавт. [2] показано значительное снижение пероксидазной активности Нф у спортсменов при остром утомлении. Одновременно наблюдается увеличение внутриклеточной активности ЩФ [2]. ЩФ и КФ - это гидролитические ферменты специфических гранул, принимающие активное участие в анаэробном метаболизме. Они ответственны за переваривание убитых клеток и других остатков, поглощенных Нф [14].
СЯ
1
В результате проведенных исследований установ- однако, нормы, у баскетболистов в соревновательном
лено, что уровень КФ, значимо сниженный у пловцов периоде и остается сниженным в обеих группах в вос-
и у баскетболистов уже в подготовительном периоде, становительном периоде (табл. 1).
резко снижается у пловцов и повышается, не достигая,
Таблица 1
Показатели функционального состояния Нф периферической крови у спортсменов с различной направленностью тренировочного процесса в течение годичного цикла
Обслед. группа Подготовительный период Соревновательный период Восстановительный период
8 я К я КБ (сцк) КФ (сцк) ЩФ (сцк) О к) К я КБ (сцк) КФ (сцк) ЩФ (сцк) Ок) К я КБ (сцк) КФ (сцк) ЩФ (сцк)
Баскетбо- листы 2,54 ± 0,053* 1,58 ± 0,061* * 61 ,0 ©~ +1 6 ,5 0, 0,48 ± 0,046* 1,14 ± 0,201 V ~1Г 9 4 ,0 ©~ ± 4 ~1Т 5 ,0 ©~ +1 5 0,95 ± 0,062^ ~1Г 6 8 ,0 ©~ ± ,51 2, 0,93 ± 0,063 ~1Г 7 7 ,0 ©~ ± 6 ,5 0, 0,75 ± 0,085
Пловцы 2,18 ± 0,134* 4 ,0 0, +1 2 0, 0,96 ± 0,046* 1,22 ± 0,056* 6 ,0 ©~ +1 9 ,9 0, 0,96 ± 0,048 0,63 ± 0,058* ~1Т 2 4 ,0 ©~ ± 6 ,6 0, 0,92 ± 0,062 4 3 ,0 0, +1 9 ,8 0, 1,30 ± 0,078* 1,20 ± 0,087^
Контроль МПО - - 1,13 ± 0,103; КБ - 0,97 ± 0,076; КФ - 1,63 ± 0,112; ЩФ - 0,98 ± 0,156
Примечания: * - данные, статистически значимо отличающиеся от контрольных;
V - данные, статистически значимо отличающиеся от соответствующих данных в предыдущем периоде.
Таблица 2
Уровень МДА и активность каталазы в плазме крови и эритроцитах у спортсменов с различной направленностью тренировочного процесса в разные фазы годичного цикла
Обслед. группа Подготовительный период Соревновательный период Восстановительный период
плазма эритроциты плазма эритроциты плазма эритроциты
МДА, мкмоль/л Кат., моль/ мин/л МДА, мкмоль/л Кат., моль/ мин/л МДА, мкмоль/л Кат., моль/ мин/л МДА, мкмоль/л Кат., моль/ мин/л МДА, мкмоль/л Кат., моль/ мин/л МДА, мкмоль/л Кат., моль/ мин/л
Баскетбо- листы 4 7 ,4 0, +1 ,31 5, 0,02 ± 0,004* 553,20 ± 52,137* 2,82 ± 50,360* со щ ©~ +1 Г"- ~1Т ю © ©~ +1 сч 512,49 ± 14,321* 10,16 ± 1,698^ ~1Г со со со +1 00 00 сч ~1Т 3 0 ,0 ©~ +1 6 ,01 0, 563,99 ± 36,82 ~1Г съ © ©~ +1 00 00
Пловцы 4,23 ± 0,281 0,072 ± 0,014 * 3 5 ,7 81 +1 4 ,0 0, 41 1,57 ± 0,353* * о 00 ©~ +1 ио 00 * о © +1 ю ю © ~1Т 0 ,51 3, +1 5 ,3 4, 4 6 10,886 ± 1,935V 2,55 ± 0,178^ 31 ,0 0, +1 8 8 ,0 0, ~1Г 6 6 ,9 8, +1 5 ,3 9, 6 3 ~1Т ю ю со ©~ +1 00 ио
Плазма крови Эритроциты
Контроль МДА - 4,49 ± 0,628 мкмоль/л МДА - 861,81 ± 31,085 мкмоль/л
Каталаза - 0,097 ± 0,023 моль/мин/л Каталаза - 9,95 ± 1,690 моль/мин/л
Примечания: * - данные, статистически значимо отличающиеся от контрольных;
V - данные, статистически значимо отличающиеся от соответствующих данных в предыдущем периоде.
Практически сходная динамика ЩФ, что в целом, вероятно, может свидетельствовать о возможности наличия незавершенного фагоцитоза Нф периферической крови спортсменов обеих специализаций на всех этапах годичного цикла.
В работах ряда авторов изучена способность Нф генерировать активные формы кислорода [7]. Были также оценены корреляционные связи между состоянием иммунной системы и содержанием продуктов ПОЛ в крови [4]. Считается, что циркулирующие Нф у спортсменов
ІШ)
характеризуются увеличением спонтанной продукции кислородных радикалов [5, 13, 25], а лейкоцитарная секреция свободных радикалов является фактором индукции ПОЛ [10]. Таким образом, 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 [10].
В результате проведенных исследований было установлено, что уровень МДА в эритроцитах спортсменов обеих групп статистически значимо ниже, чем в контроле (табл. 2). В плазме крови уровень МДА в течение всего годичного цикла у пловцов был значимо ниже контроля; у баскетболистов уровень МДА в плазме крови в подготовительном периоде был выше уровня нормы и затем снижался, достигая тіп в восстановительном периоде.
Анализ полученных данных продемонстрировал наличие достоверных корреляционных взаимосвязей между состоянием Нф и содержанием МДА в крови. Были установлены корреляции средней силы между уровнем КБ и МДА в плазме в соревновательном (г = 0,37, р < 0,05) и восстановительном (г = -0,53, р < 0,01) периодах, а также между уровнем КБ и уровнем МДА в эритроцитах в соревновательном (г = 0,59, р < 0,01) и в восстановительном (г = -0,50, р < 0,05) периодах. Эти данные, а также отсутствие значимых корреляционных связей между уровнем ПОЛ в плазме и эритроцитах и активностью МПО Нф у спортсменов-баскетболистов не позволяют утверждать, что содержание продуктов ПОЛ в крови отражает интенсивность продукции свободных радикалов нейтрофильными гранулоцитами, но дают основание полагать, что уровень ПОЛ может отражать способность Нф к фагоцитозу [4].
Анализ корреляционных взаимосвязей между функциональным состоянием Нф и уровнем МДА у пловцов показал наличие корреляций средней силы между активностью МПО и МДА (г = -0,382, р < 0,01) в плазме крови и активностью ЩФ и МДА (г = 0,350, р < 0,01) в эритроцитах в соревновательном периоде. В восстановительном периоде коррелятивные связи установлены между активностью МПО и уровнем МДА в эритроцитах (г = -0,305, р < 0,05) и активностью ЩФ и уровнем МДА в эритроцитах (г = 0,335, р < 0,01).
Существует мнение, что отрицательные корреляции, регистрируемые в данном случае между активностью МПО и уровнем МДА как в плазме крови, так и в эритроцитах, могут отражать окислительную деструкцию гидроперекисей жирных кислот в присутствии свободных радикалов, секретируемых Нф [3].
В целом результаты проведенного исследования свидетельствуют, что у спортсменов в возрасте 18-21 года уровня I разряда, МС и КМС с различной направленностью тренировочного процесса функциональное состояние Нф значимо отличается от такового у не занимающихся спортом того же возраста и пола. При этом у баскетболистов активность основных бактерицидных систем (МПО и КБ) значимо повышена во все периоды годичного цикла; активность же ферментов, определяющих завершенность фагоцитоза (КФ и ЩФ), резко снижена в подготовительном и восстановительном периодах и незначительно возрастает в соревновательном периоде. У пловцов активность всех изученных ферментов и уровень КБ снижены либо находятся на уровне контроля во все периоды годичного цикла.
Результаты оценки корреляционных взаимодействий показателей функционального состояния Нф с уровнем МДА в плазме и эритроцитах дают основания предполагать, что последний может отражать способность Нф к фагоцитозу.
Литература
1. Волков В.Н. О некоторых функциональных изменениях в нейтрофилах крови у спортсменов при утомлении // Сб. докладов «Актуальные вопросы возрастной физиологии». - Челябинск, 1976. - С. 45-65.
2. Волчегорский И.А. Уровень переокисленных липидов крови и функциональное состояние иммунной системы у лыжников / И.А. Волчегорский, С.Л. Са-шенков, А.В. Зурочка, Г.В. Усков // Теория и практика физической культуры. - 2003. - № 8. - С. 25-55.
3. Карпищенко А.И. Медицинские лабораторные технологии. - СПб.: Интер-Медика, 1999. - Т. 2. -С. 2356-2367.
4. Колупаев В.А. Влияние интенсивной двигательной деятельности на показатели хемилюминесценции нейтрофилов периферической крови / В.А. Колупаев,
А.В. Окишор, Д.А. Дятлов // Теория и практика физической культуры. - 2000. - № 4. - С. 24-26.
5. Матвеев Л.П. Общая теория спорта и ее прикладные аспекты. - Краснодар: Лань, 2005. - С. 384-396.
6. Маянский А.Н. Очерки о нейтрофиле и макрофаге /
A.Н. Маянский, Д.Н. Маянский. - Новосибирск: Наука, 1989. - С. 344-365.
7. Мейерсон Ф.З. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам / Ф.З. Мейерсон, М.Г. Пшен-никова. - М., 1988. - С. 256-278.
8. Павлинский СЛ. Роль лейкоцитарного звена в активации процессов перекисного окисления липидов в организме / С.Л. Павлинский, П.В. Пигаревский,
B.Н. Загольская // Физиология человека. - 1997. - Т. 25. -№ 5. - С. 99-104.
9. Петров Ю.А. Адаптация к физическим нагрузкам различных звеньев системы крови у спортсменов: дис. ... д-ра биол. наук. - СПб., 1992. - С. 245-255.
10. Сашенков СЛ. Иммунная резистентность организма спортсменов в зависимости от аэробной и анаэробной направленности тренировочного процесса // Бюл. экс-пер. биол. и мед. - 1999. - Т. 128. - № 10. - С. 380382.
(ШШ>
11. Скулачев В.П. Старение организма - особая биологическая функция // Биохимия. - 1997. - Т. 62. - Вып. 11. -С. 1394-1399.
12. Фактор Э.А. Перекисное окисление липидов при физических нагрузках и его коррекции экзогенными средствами с целью повышения физической работоспособности спортсмена: дис. ... д-ра биол. наук. - СПб., 1995. - С. 335-347.
13. Шубич М.Г. О специфичности цитохимического выявления кислой фосфатазы в нейтрофильных лейкоцитах // Лаб. дело. - 1980. - № 25. - С. 150-154.
14. Fugita T. Formation and removal of reactive oxygen species, lipid peroxides and free radicals, and their biological effects // Yarugary Zasshi. - 2002. - Vol. 122. - № 3. -P. 203-218.
15. Ortega E. Effect of physical activity stress on the phagocytic process of peritoneal macrophages from old guinea pigs / E. Ortega, M.E. Collazos, C. Barriga, M. De la Fuente // Mech. Ageing Dev. - 1992. - Vol. 65. -№ 2-3. - P. 157-165.
Literature
1. Volkov V.N. About some functional changes in neutrophils of a blood at sportsmen at fatigue // papers «Pressing questions of age physiology». - Chelyabinsk, 1976. -
C. 45-65.
2. Volchegorsky I.A. level of peroxidated lipids of a blood and a functional condition of immune system at skiers /
I.A. Volchegorsky, S.L. Sashenkov, A.V. Zurochka, G.V. Us-kov // Theory and practice of physical training. - 2003. -№ 8. - P. 25-55.
3. Karpischenko A.I. Medical laboratory technologies. -SPb., 1999. - V. 2. - P. 2356-2367.
4. Kolupaev V.A. Influence of intensive impellent activity on parameters of a chemoluminescence of neutrophils of a peripheric blood / V.A. Kolupaev, A.V. Okishor, D.A. Dyatlov // Theory and practice of physical training. - 2000. -№ 4. - P. 24-26.
5. Matveev L.P. General theory of sports and its applied aspects. - Krasnodar: Fallow deer, 2005. - P. 384-396.
6. Majansky A.N. Sketch about a neutrophil and a macrophage / A.N. Majansky, D.N. Majansky. - Novosibirsk: Science, 1989. - P. 344-365.
7. Meyerson F.Z. Adaptation to stressory situations and exercise stresses / F.Z. Meyerson, M.G. Pshennikova. - M., 1988. - P. 256-278.
8. Pavlinsky S.L. Role of a leukocytic part in activation of processes peroxidation of lipids of lipids in an organism /
S.L. Pavlinsky, P.V. Pigarevsky, V.N. Zagolskaja // Human physiology. - 1997. - V. 25. - № 5. - P. 99-104.
9. Petrov J.A. Adaptation to exercise stresses of various parts of system of a blood at sportsmen: thesis of dr. of biologic sciences. - SPb., 1992. - P. 245-255.
10. Sashenkov S.L. Immune resistance of an organism of sportsmen depending on an aerobic and anaerobic orientation of training process // Bul. exp. biol. and med. - 1999. -V. 128. - № 10. - P. 380-382.
11. Skulachev V.P. Ageing of an organism - special biological function // Biochemistry. - 1997. - V. 62. -Ed. 11. - P. 1394-1399.
12. Factor E.A. Peroxidation of lipids at exercise stresses and its corrections by exogenous agents with the purpose of rising of physical working capacity of the sportsman: thesis of dr. of biologic sciences. - SPb., 1995. - P. 335-347.
13. Shubich M.G. About specificity of cytochemical revealing acidic ^oc^aTa3bi in Hempo^H.nbHbix leucocytes // Lab. work. - 1980. - № 25. - P. 150-154.
14. Fugita T. Formation and removal of reactive oxygen species, lipid peroxides and free radicals, and their biological effects // Yarugary Zasshi. - 2002. - Vol. 122. - № 3. -P. 203-218.
15. Ortega E. Effect of physical activity stress on the phagocytic process of peritoneal macrophages from old guinea pigs <http: // www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1434945> / E. Ortega, M.E. Collazos, C. Barriga, M. De la Fuente // Mech. Ageing Dev. - 1992. - Vol. 65. - № 2-3. -P. 157-165.
