CC BY
301
УДК 615.252-057.21 DOI 10.14526/00_1111_15
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗМЕНЕНИЯ БИОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КРОВИ ОРГАНИЗМА СПОРТСМЕНОВ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ АДАПТАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
А.Б. Лопатина - кандидат педагогических наук, доцент Пермский национальный исследовательский политехнический университет,
г. Пермь
THEORETICAL ASPECTS OF THE SPORTSMEN'S BIOCHEMICAL BLOOD INDICES CHANGE AS THE INDEX OF ADAPTIVE PROCESSES
A.B. Lopatina - Candidate of Education, associate professor Perm National Scientific Research Polytechnic University,
Perm
e-mail:lopatina.pstu@mail.ru
Ключевые слова: адаптация, приспособительные механизмы, биохимические показатели: гемоглобин, лактат, белок, глюкоза, мочевина, ферменты, ионы и гормоны. Гомеостаз (гомеокинез).
Аннотация. В спорте высших достижений необходима простая, четкая, легкая, доступная и достоверная диагностика адаптационных ресурсов и приспособительных механизмов. Поскольку современному спорту присущи околопредельные нагрузки, легко ввести организм и так уже натренированного спортсмена в состояние перетренированности. Организм как единое целое отвечает комплексом изменений своих показателей на любое воздействие, в том числе и на физическую нагрузку. Диапазон биохимических изменений в организме спортсмена высокого класса велик и влечет за собой формирование системных адаптационных реакций. Сохранение здоровья действующего спортсмена не только в момент пика его спортивной формы, его молодого паспортного возраста, но и по окончании спортивной деятельности является одной из задач спорта высших достижений.
Материал. Исследована динамики ряда биохимических показателей крови для оценки уровня приспособительных механизмов в организме спортсмена и его адаптации к физическим нагрузкам. Освещены теоретические аспекты гомеостаза (гомеокинеза), ряда биохимических показателей и метаболитов.
Методы: анализ и обобщение научной литературы, биохимический анализ крови, медицинское обследование, тестирование.
Результат. Биохимическая адаптация, происходящая в организме тренирующегося спортсмена, является неотъемлемым звеном приспособления организма в целом. При управляющем действии центральных структур головного мозга в формировании адаптации задействованы все биохимические показатели, все функциональные системы, ответственные за адаптацию, а также отдельные органы и ткани, такие как печень, костный мозг, селезенка, почки, легкие и др.
Заключение. Несмотря на огромное число биохимических показателей, изменяющихся при действии физических нагрузок, оптимальным для исследования с целью
отслеживания адаптационных реакций являются уровень гемоглобина, уровень рН и лактата, количество общего белка, глюкозы крови, мочевины, ферментов: креатинфософкиназы (КФК), аланинаминотрансферазы (АЛТ),
аспартатаминострансферазы (АСТ), ионов и гормонов.
Keywords: adaptation, adaptive mechanisms, biochemical indices: haemoglobin, lactate, protein, glucose, urea, ferments, ions, hormones; homeostasis (homeokinesis).
Annotation. In the sport of high results a simple, clear, easy, available and reliable diagnostics of adaptive resources and adaptive mechanisms is needed. As a modern sport is characterized by great loads, it is easy to involve a sportsman's organism into an overtrained state. An organism as a unity reacts to any impact, including physical load, by a complex of its indices change. The range of biochemical changes in an organism of a highly qualified sportsman is wide and leads to system adaptive reactions formation. One of the aims of sport is to preserve the health of a sportsman not only during his peak form of conditions, but also when his sport career is over.
Material. The dynamics of some biochemical blood indices is studied in order to evaluate the level of the adaptive mechanisms in a sportsman's organism and his adaptation to physical loads. The theoretical aspects of homeostasis (homeokinesis), some biochemical indices and metabolites are revealed.
Research methods: scientific literature analysis and summarizing, biochemical examination of blood, medical checkup, testing.
Results. Biochemical adaptation, in the organism of a training sportsman, is an essential part of an organism adaptation in general. In case of the managing action of the central structures of a brain in adaptation formation all biochemical indices, all functional systems, responsible for adaptation and separate organs and tissues, such as liver, marrow, spleen, kidney, lungs and others are used.
Conclusion. In spite of many biochemical indices, which are changed under the influence of physical loads, an optimal for the research of adaptive reactions are the levels of haemoglobin, рН and lactate, the quantity of general protein, glucose, urea, ferments: creatine phosphokinase (CPK), alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST), ions and hormones.
Актуальность проблемы заключается в том, что в спорте высших достижений необходима простая, четкая, легкая, доступная и достоверная диагностика адаптационных ресурсов и приспособительных механизмов. Поскольку современному спорту присущи околопредельные нагрузки, легко ввести организм и так уже натренированного спортсмена в состояние перетренированности. Общее снижение уровня здоровья у населения не дает возможности надеяться и рассчитывать на пополнение когорты спортсменов людьми с крепким здоровьем. Достаточно широко известно, что спорт «выжимает» из спортсмена все силы и нередко после завершения спортивной карьеры атлет становится глубоко больным человеком. Сохранение здоровья действующего спортсмена не только в момент пика его спортивной формы, его молодого паспортного возраста, но и по окончании спортивной деятельности является одной из задач спорта высших достижений.
При решении подобной задачи необходимо определиться с показателями, своего рода маркерами, адаптационно-приспособительных механизмов. Такие маркеры должны быть понятны как специалистам спортивной медицины, так и спортсмену и его тренеру. При этом такие показатели должны быть надежны и недвусмысленны. При всех прочих равных всегда максимально надежными исследованиями были и остаются исследования показателей крови. Углубленное медицинское обследование, проводимое в рамках предсоревновательных и учебно-тренировочных сборов, всегда подразумевает исследование уровня ряда биохимических показателей крови. Динамика изменения уровня биохимических показателей крови является своего рода ответом организма на
проделанную мышечную работу. По изменению ряда показателей возможно судить и об адаптационных процессах, протекающих в организме спортсмена.
Цель данной работы - теоретическое обоснование исследования динамики ряда биохимических показателей крови для оценки уровня приспособительных механизмов в организме спортсмена и его адаптации к физическим нагрузкам.
Организм - единое целое и адаптация его к физической нагрузке высокой интенсивности и значительной продолжительности является его целостной реакцией.
Основной целью организма является достижение конечного приспособительного результата, в процессе реализации которой решаются две основные задачи: снабжение организма всем необходимым для совершения мышечной работы, но при этом происходит постоянная коррекция внутренней среды для поддержания гомеостатического баланса. При нарушении этого баланса автоматически включаются механизмы восстановления гомеостаза, поэтому всё чаще и чаще в литературе встречается понятие «гомеокинез» [5].
Оценить состояние гомеостаза (гомеокинеза) возможно по определению уровней отдельных метаболитов [1,2,3,4].
Биохимическая вариабельность и ее тренд являются определяющими в развитии и формировании тренировочного эффекта.
Выраженность влияния проделанной физической работы на гомеокинетические показатели организма зависит от количественных параметров тренировочной нагрузки, таких как объем, интенсивность, интервалы отдыха, а также тип упражнений [3]. Каждый критерий, характеризующий физическую работу, вызывает целый ряд биохимических изменений и сдвигов гомеостаза, а по совокупности этих процессов происходит общее влияние на адаптационные процессы в организме, что и определяет тренировочный эффект в целом. Приспособительные процессы происходят постоянно на всех уровнях организма (молекулярном, клеточном, тканевом, органном, системном и организменном). Отдельно можно выделить адаптацию биохимических процессов, а также приспособление регуляторных систем и механизмов к постоянной коррекции меняющихся показателей внутренней среды [2,4]. Биохимическая адаптация - это сложный, многоуровневый процесс, происходящий при управляющем действии нейро-эндокринной системы [1,2].
Функционально [2] гематологические показатели делятся следующим обраом:
1) показатели мобилизации источников энергии (содержание сахара и НЭЖК в
крови);
2) показатели утилизации их (уровни лактата, пирувата, кетоновых тел, параметры кислотно-щелочного равновесия в крови);
3) показатели регуляции метаболизма при мышечной деятельности (ферменты, гормоны, метаболиты белкового и азотистого обменов).
Для мышечной деятельности определяющим являются:
1) увеличение содержания мочевины в крови. При кратковременной работе оно незначительно, при длительном выполнении нагрузки может увеличиться в 4-5 раз;
2) изменяется концентрация циркулирующих в крови гормонов;
3) несколько снижается степень оводнения крови, возрастает ее осмотическое давление и содержание ионов калия и кальция, количество хлоридов, особенно при длительных нагрузках снижается.
Молочная кислота определяет соотношение процессов аэробного и анаэробного гликолиза. Также с этой целью определяется и уровень глюкозы [2]. При гипоксии, так же как и при мышечной работе, над аэробной стадией распада превалирует гликолиз, отчего начинает накапливаться лактат и происходит закисление тканей. Кислотно-щелочное равновесие изменяется, а щелочные резервы уменьшаются. По окончании физической работы наблюдается восстановление прежнего уровня лактата.
При физической работе малой продолжительности и низкой интенсивности отмечается некоторое увеличение уровня глюкозы крови, но чем больше длительность
выполняемой работы, тем более заметное снижение уровня этого показателя фиксируется на протяжении всего времени выполнения нагрузки [2,3,4]. При длительной и интенсивной мышечной работе чаще фиксируется разница концентраций лактата между кровью и тканями, в частности мышцами. Динамика уровня лактата крови имеет четкую взаимосвязь с динамикой активности процессов гликолиза, так же как и с силой и длительностью проводимой деятельности. Стоит подчеркнуть, что тесная взаимосвязь отмечается и при определении уровня рН [3,4].
Четкая динамика уровней белков и небелковых показателей происходит при мышечной работе. Катаболические процессы, происходящие в организме человека при выполнении физической нагрузки любой мощности, затрудняют синтез белков даже после прекращения её выполнения. Поэтому после мышечной деятельности фиксируется повышение количества белка в плазме крови [2,4].
Многообразное изменение уровней различных ферментов под действием физических нагрузок названо состоянием «рабочей ферментемии». В спорте высших достижений принято определять следующие ферменты: трансаминазы, креатинфосфокиназу, альдолазу, лактатдегидрогиназу, малатдегидрогиназу, каталазу и пр. Тренировочная работа низкой интенсивности вызывает незначительный выброс этих ферментов в кровь.
Клетки ретикуло-эндотелиальной системы (РЭС) выполняют элиминацию ферментов из крови. Купферовские клетки печени, специализирующиеся на устранении токсинов и метаболитов, выполняют в этом процессе главенствующую роль. Вот почему так важно уделять внимание приему гепатопротекторов при выполнении тяжелой физической работы с целью поддержания клеток РЭС в оптимальном функциональном состоянии.
Водно-минеральный обмен как непосредственный участник гомеокинетического обеспечения выполнения физической работы высокой интенсивности и продолжительности также отмечает изменение своих показателей. Кальций, участвующий в нервно-мышечной передаче, регулирует проницаемость мембран клеток. Он является также фактором свертывающей системы крови, гормональным посредником и осуществляет передачу регуляторного сигнала [2].
Важными разнонаправленными процессами в организме тренирующегося спортсмена являются катаболизм и анаболизм [2,4]. Анаболические процессы распада белка для повышения содержания отдельных аминокислот в крови для осуществления мышечной деятельности реализуются под воздействием кортизола. Происходит повышение концентрации глюкозы крови для увеличения отложения гликогена в печени, распад мышечной ткани и снижение массы тела, ускоряется выделение натрия с мочой, запускаются стресс-реализующие механизмы и формирование адаптационных процессов. Антагонистом кортизола является тестостерон, определяющий процессы катаболизма, синтеза белка, восстановления и активации стресс-лимитирующих структур приспособления. По совокупности все указанные процессы и изменения определяют все виды обмена в организме, в том числе и энергетический, на всех этапах реализации мышечной деятельности и после нее.[1].
Поддержание гомеостаза (гомеокинеза) осуществляется направленным содействием всех составляющих специфической функциональной системы, ответственной за выполнение физической работы, а также путем активации неспецифических стресс-реализующих и стресс-лимитирующих реакций организма [1,4].
Эти механизмы запускаются при управлении центрального нейро-гормонального звена [1,4]. При подаче сигнала о необходимости выполнения физической работы и ее начале происходит функциональная перенастройка систем, участвующих в реализации мышечной деятельности (дыхание, кровообращение, выделение, терморегуляция и др.).
Также активируется гормональное звено управления приспособительным процессом -гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальная и симпато-адреналовая системы - «стресс-реализующие» системы. Их работа запускает стресс-реакции на всех уровнях.
Такие изменения характерны в организме любой степени тренированности, однако в малотренированном или нетренированном организме, когда только происходит формирование срочной адаптации, диапазон этих колебаний будет отличаться от организма тренированного, когда уже сформировалась адаптация долговременная.
Срочная начальная адаптация по сути своей - «аварийная» стадия процесса приспособления к нагрузке, в том числе и физической. Она определяет максимальную мобилизацию функциональных систем, ответственных за приспособление. При этом возникает выраженная стресс-реакция, сопровождающаяся повреждениями и «несовершенством» двигательной реакции [1,4]. Это выражается либо в недостаточной силе двигательного ответа, либо в его непродолжительности, либо в его неточности. Также несовершенна на этом этапе и активация как регулирующей нейро-гормональной системы, так и систем исполнителей (дыхательной, сердечно-сосдистой, выделительной). Основными результатами стресс-реакции являются[4]:
1) преимущественная направленность энергетических ресурсов в клетки, ткани и органы функциональной системы адаптации;
2) активация работы этой системы;
3) формирование структурных предпосылок формирования долговременной адаптации. Главными гормональными реализаторами этих процессов выступают катехоламины и кортикостероиды.
На этапе срочной адаптации активируется адренергическая система как основной участник стресс-реализации, в противовес которой запускается стресс-лимитирование (ГАМК-эргическая, серотонинэргическая системы, система опиоидных и других регуляторных пептидов и пр.), что и упреждает повреждающее действие стресса [1,4].
Избыточная интенсивная стресс-реакция на этапе формирования срочной адаптации и является причиной возникновения разного рода повреждений. Однако повторяющееся воздействие стрессовых факторов и выполнение физической нагрузки постепенно нарастающей по объему, длительности и интенсивности все больше активирует работу стресс-лимитирующих систем и оптимизирует соотношение включенности стресс-реализации и его детерминации, что и определяет в конечном итоге формирование долговременной устойчивой адаптации к физической нагрузке и тренировочный эффект.
Заключение. Таким образом, биохимическая адаптация, происходящая в организме тренирующегося спортсмена, является неотъемлемым звеном приспособления организма в целом. При управляющем действии центральных структур головного мозга в формировании адаптации задействованы все биохимические показатели, все функциональные системы, ответственные за адаптацию, а также отдельные органы и ткани, такие как печень, костный мозг, селезенка, почки, легкие и др.
Несмотря на огромное число биохимических показателей, изменяющихся при действии физических нагрузок, оптимальным для исследования с целью отслеживания адаптационных реакций являются уровень гемоглобина, уровень рН и лактата, количество общего белка, глюкозы крови, мочевины, ферментов: креатинфософкиназы (КФК), аланинаминотрансферазы (АЛТ), аспартатаминострансферазы (АСТ), ионов и гормонов.
Литература
1. Виру, А.А. Гормональные механизмы адаптации и тренировки / А.А. Виру. - Л. : Наука, 1981. - С.
39-41.
2. Волков, Н.И. Биохимия / Н.И. Волков. - М. : Физкультура и спорт, 1986. - С. 320-330.
3. Дембо, А.Г. Врачебный контроль в спорте / А.Г. Дембо. - М. : Медицина, 1988. - С. 88-181.
4. Меерсон, Ф.З., Пшенникова, М.Г. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам / Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова. - М. : Медицина, 1988. - С. 19-60, 92-107.
5. Ушакова Г.А. Гравидарный гомеостаз (гомокинез), методологические подходы и методы исследования / Г.А. Ушакова // Успехи современного естествознания. - 2011. - № 2 - С. 38-41.
Bibliography
1. Vim, A.A. Hormone mechanisms of adaptation and training / A.A. Vim. - Leningrad: Nauka, 1981. - P. 39-41.
2. Volkov, N.I. Biochemistry / N.I. Volkov. - Moscow: Physical culture and sport, 1986. - P. 320-330.
3. Dembo, A.G. Medical control in sport / A.G. Dembo. - Moscow: Medicine, 1988. - P. 88-181.
4. Meerson, F.Z., Pshennikova, M.G. Adaptation to stress situations and physical loads / F.Z. Meerson, M.G. Pshennikova. - Moscow: Меdicin, 1988. - P. 19-60, 92-107.
5. Ushakova, G.A. Gravidar homeostasis (homeokinesis), methodological approaches and research methods / G.A. Ushakova // Progress of modern natural science. - 2011. - № 2 - P. 38-41.
Статья поступила в редакцию: 06.06.2014 г.
