CC BY
13КОНФЕРЕНЦИИ, СЕМИНАРЫ
РЕСПУБЛИКАНСКИЙ ОБУЧАЮЩИЙ СЕМИНАР С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ «НОВЫЕ СТРАТЕГИИ РАЗВИТИЯ СПОРТИВНОЙ НАУКИ»
УДК 577.118.
ВОЗМОЖНОСТИ МОНИТОРИНГА ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА В СПОРТИВНОЙ МЕДИЦИНЕ
А. С. Скоробогатова, канд. биол. наук,
Л. М. Лукьяненко, канд. биол. наук,
Е. И. Слобожанина, д-р биол. наук, профессор, член-корреспондент,
Л. В. Дубовская, канд. биол. наук, доцент,
ГНУ «Институт биофизики и клеточной инженерии HAH Беларуси»;
Г. М. Загородный, канд. мед. наук, доцент,
Государственное учреждение «Республиканский научно-практический
центр спорта», Республика Беларусь
Аннотация
В статье раскрывается актуальность нового подхода к контролю за состоянием здоровья спортсменов с учетом современных методов к определению макро- и микроэлементого статуса различных сред организма. Описываются уже существующие результаты применения данного подхода, а также важность внедрения в уже существующие программы подготовки спортсменов разных возрастных групп и занимающихся различными видами спорта.
ABILITIES OF HUMAN BODY'S ELEMENTAL COMPOSITION'S MONITORING
IN SPORT MEDICINE
Annotation
The article reveals the relevance of a new approach to the sportsmen's state of health's control taking into account new modern methods of determination of micro and macroelements status' of different body's environment. Existing results of the approach's applying and importance of approach implementation in already existing programmes of different age group and types of sports sportsmen's training are described.
Введение
По современным данным не менее 25 % всех ферментативных реакций являются металлозависимыми. При дефиците или избыточном поступлении микроэлементов может наблюдаться нарушение активности прямо или косвенно зависящих от них ферментов, что может приводить к снижению умственной и физической активности [1]. Кроме того, организм человека постоянно подвергается контакту с тяжелыми металлами, степень накопления которых зависит от целого ряда факторов. Поскольку повышенная физическая активность подразумевает усиление энергетических и пластических процессов в клетках и
тканях организма, это приводит к повышению необходимости доступа в организм не только питательных веществ и витаминов, но и макро- и микроэлементов [2]. Таким образом, сбалансированное поступление макро- и микроэлементов необходимо как для сохранения здоровья, так и для достижения высоких спортивных результатов [3].
Результаты и обсуждение
Современный спорт высших достижений предъявляет высокие требования не только к уровню физической подготовки спортсмена и его психологической устойчивости, но и к базовому состоянию здоровья атлета. Известно, что при больших физических и психоэмоциональных нагрузках усиливаются обменные процессы, требующие повышенного расхода питательных веществ, витаминов, минералов и микроэлементов. Спорт характеризуется повышенным травматизмом и возникновением предпатологических и патологических состояний вследствие физического и психического перенапряжения, переутомления, снижения адаптационных резервов. Медико-биологические проблемы, связанные с дефицитом макро- и микроэлементов в организме, являются ключевыми в биохимии и физиологии питания современного человека. Сбалансированное поступление макро- и микроэлементов необходимо как для сохранения здоровья, так и достижения высоких спортивных результатов.
Несмотря на значительное количество работ в области спортивной физиологии, питания, обеспеченности организма спортсменов микроэлементами и витаминами, существующие данные достаточно противоречивы [4]. Также противоречивы данные по обмену эссенциальных и токсичных микроэлементов при больших физических нагрузках, что определяет необходимость проведения исследований в данной области [5].
Важным моментом для определения микроэлементного статуса спортсмена является выбор субстрата для проведения исследований. Наиболее информативными маркерами воздействия химических элементов для эколого-гигиенических исследований и ранней клинической диагностики элементозов принято считать те ткани, которые депонируют и накапливают элементы. Кратковременность экспозиции микроэлемента в моче определяет использование данного биосубстрата в основном при диагностике острого отравления. Анализ элементов в крови и ее компонентах отражает их текущий баланс. Определение в сыворотке или плазме крови содержания того или иного элемента отражает его текущий обменный статус, так как они являются основными транспортными средами, в которых вещество находится с момента резорбции из желудочно-кишечного тракта до его аккумулирования или экскреции из организма [6]. Элементный спектр волос характеризует общий элементный статус организма, формирующийся в течение значительного временного промежутка (месяцы, годы), отражая потребление микроэлементов в прошлом. Являясь интегральным показателем минерального обмена, волосы отвечают важнейшему требованию, предъявляемому к ним как к биопсийному материалу: их химический спектр коррелирует с элементным профилем внутренних сред человека [6, 7]. Кроме того, было показано, что повышение уровня токсичных микроэлементов в волосах лиц с высокой физической нагрузкой может являться следствием усиления обмена веществ и энергии, связанным с соответствующим повышением их поступления и, соответственно выведения.
Одним из самых информативных для многоэлементного анализа в биологических средах методов является атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП). Этот метод характеризуется высокой чувствительностью определения элементов, отсутствием матричных эффектов и
малыми объемами растворов, необходимых для анализа. Спектрометр с индуктивно связанной плазмой представляет собой сложный оптико-эмиссионный прибор со встроенным микропроцессором. Температура пламени (плазмы), которое создается при помощи инертных газов, в нем поддерживается на уровне 500010 000оК, что обеспечивает достаточное для точного измерения количество возбужденных атомов. Использование для атомизации плазменных источников значительно раздвигает пределы определения, повышает правильность и точность процедур атомной эмиссии [6].
Причины дефицита микронутриентов многочисленны. Они могут определяться как недостаточным поступлением, так и нарушением усвоения из-за развития патологий пищеварительного тракта, а также увеличением выведения при заболеваниях мочевыводящей системы. Кроме того, обмен микроэлементов зависит также от биогеохимических особенностей региона проживания. Так, неблагоприятный состав питьевой воды является одним из ведущих факторов возникновения заболеваний у детей и взрослых [8].
Экстремальный характер физических и психологических нагрузок у профессиональных спортсменов обуславливает наличие ряда особенностей в обмене веществ, потребностях и обеспеченности организма микронутриентами.
В литературе показано, что дисбаланс микроэлементов может становиться одним из факторов, отрицательно влияющих на здоровье спортсменов. Ученые показали, что в волосах профессиональных спортсменов установлено снижение показателей цинка и селена - важнейших элементов с биокаталитическими, иммуно- и гормономодулирующими свойствами. Этот факт расценивается как относительный дефицит микроэлементов, который может привести к иммуно-деффицитным состояниям, воспалительным процессам, болезням кожи, повышению чувствительности к гипоксии [9].
В свою очередь, исследование элементного состава волос у пловцов сборной России, участвующих в летней Олимпиаде в Атланте, выявили недостаток магния и избыток меди, связанные с повышенными нагрузками, а также всасыванием меди кожей и слизистыми из воды в бассейне [10].
Исследование содержания хрома, который участвует в регуляции углеводного обмена, деятельности сердечной мышцы и сосудов, показало, что его дефицит провоцирует у спортсменов гипогликемические состояния [11]. Данные, полученные при изучении содержания цинка, показали, что цинкдефи-цитные состояния связаны с полидефицитной анемией у спортсменов [12]. Было также показано, что при одновременной коррекции цинком и витамином Е женщинам, занимающимся легкой атлетикой (бег), наблюдается их синергети-ческое воздействие на восстановление нейроэндокринной функции [13].
Также известно, что многие спортсмены за рубежом при подготовке к соревнованиям, особенно по циклическим видам спорта, часто проводят обследование по выявлению дисбаланса макро- и микроэлементов с последующей целенаправленной коррекцией установленных отклонений [9].
С 2004 года при ГНУ «Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси» функционирует Белорусский сателлитный центр Института микроанализа ЮНЕСКО, деятельность которого направлена на проведение исследований в области микроанализа в интересах медицины, сельского хозяйства и охраны окружающей среды.
В лаборатории медицинской биофизики Института есть аккредитованный участок по анализу микроэлементов, в рамках работы которого возможно проведение макро-и микроэлементного анализа различных биологических образцов. С 2015 года лабораторией разработаны методы оценки элементного соста-
ва крови, плазмы, клеток крови, волос, слюны и ногтей, а также тканей растений и животных, которые используются в научно-исследовательских и эколого-гигиенических исследованиях.
Лаборатория оснащена современным оборудованием, которое позволяет проводить анализ содержания более 70 элементов, с использованием атомно-эмиссионного спектрометра параллельного действия с индуктивно связанной плазмой Shimadzu ICPE-9000 (Япония). Для мониторинга метаболических процессов, протекающих в организме человека, наиболее значимым является контроль за концентрацией 35 эссенциальных, потенциально токсичных и токсичных элементов. Для спортсменов важно контролировать концентрацию таких элементов, как кальций, калий, магний, железо, хром, цинк, селен, кобальт, марганец, медь, натрий, фосфор.
Для пробоподготовки образцов используется метод мокрой минерализации в азотной кислоте при постоянном давлении и высокой температуре (Milestone (Италия), что обеспечивает полную деградацию природной матрицы без потери объема исследуемого образца, позволяет сократить время пробоподготовки и сохранить высокую точность измерения. Чувствительность прибора позволяет определять содержание элементов в концентрации 10-6-10-9 мг/л.
С 2011 года лаборатория медицинской биофизики активно сотрудничает с ОАО «Белцветмет». Ежегодно проводится мониторинг содержания ионов свинца в цельной крови рабочих цеха по переработке аккумуляторных батарей. В рамках договора происходит забор 3 мл венозной крови, которая в дальнейшем проходит процесс пробоподготовки и затем осуществляется определение содержания ионов свинца методом АЭС-ИСП. Свинец относится к группе токсических микроэлементов, он является политропным ядом, а его накопление в организме, по мнению ряда авторов, связано с развитием патологических состояний. Таким образом, постоянный мониторинг содержания свинца в организмах рабочих, занятых на его выплавке из аккумуляторных батарей, позволяет отслеживать получаемую нагрузку, следить за состоянием здоровья, а также разрабатывать и проводить мероприятия, направленные на снижение загрязнения рабочей среды.
Лаборатория медицинской биофизики ГНУ «Институт биофизики и клеточной инженерии HAH Беларуси» имеет опыт сотрудничества с РУП «Беларусь-калий», УЗ «Клинический родильный дом Минской области», ГУО «Белорусская медицинская академия последипломного образования» и другими организациями Республики Беларусь.
Заключение
Проведение исследования изменения микроэлементного состава различных тканей организмов спортсменов обеспечит дополнительную информацию о работе различных систем организма. Кроме того, изучение элементного обмена у отдельных групп спортсменов (в зависимости от вида спорта) может привести к пересмотру и целенаправленной коррекции рационов питания, планов физических нагрузок и подходов к тренировкам, включению в фармпрограммы препаратов, регулирующих обмен макро- и микроэлементами.
Список использованных источников
1. Скальный, A.B. Питание в спорте: макро- и микроэлементы / A.B. Скальный, З.Г. Орджоникидзе, А.Н. Катулин. - М.: ОАО «Издательский дом Го-родец». - 2005. - 144 с.
2. McClung, J.P. Female athletes: A population at risk of vitamin and mine. A population at risk of vitamin and mineral deficiencies affecting health and perfor-
mance / J.P. McClung, E. Gaffney-Stomberg, J.J. Lee // J. Trace Elem. Med. Biol. -2014. - Vol. 28, № 4. - P. 388-392.
3. Разработка алгоритма оценки пищевого статуса юных спортсменов / Топанова А.А. [и др.]. // Профилактическая и клиническая медицина. - 2008. -№ 1. - С. 35-38.
4. Зайцева, И.П. Влияние физической нагрузки на содержание макро- и микроэлементов в волосах девушек / И.П. Зайцева // Микроэлементы в медицине. - 2015 - № 16, т. 1. - С. 36-40.
5. Volpe, S.L., Nguyen, H. Vitamins, minerals and sport performance. In: Maughan R.J. (ed) The Encyclopaedia of Sports Medicine: An IOC Medical Commission Publication. - 2013. - Vol. 19, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, UK.
6. Биоэлементный статус населения Беларуси: экологические, физиологические и патологические аспекты / ред. Н.А. Гресь, А.В. Скального. - Минск: Харвест, 2011. - 350 с.
7. Элементоз избытка алюминия / ред.: Н.А. Гресь, Е.И. Слобожанина, Е. Гузик // LAP Lambert Academic Publishing, 2014. - 110 с.
8. Троегубова, Н.А. Метаболизм макро- и микроэлементов у юных спортсменов / Н.А. Троегубова, Н.В. Рылова, P.P. Гильмутдинов // Практическая медицина. - 2015. - № 3(88), том 1. - С. 69-72.
9. Особенности элементного состава волос профессиональных футболистов / З.Г. Орджоникидзе [и др.] // Микроэлементы в медицине. - 2003. - № 4(4). -С. 25-29.
10. Скальный, А.В. Макро и микроэлементы в физической культуре и спорте / Скальный, А.В., Орджоникидзе, З.Г., Громова, О.А.. - М.: КМК, 2000. - 71 с.
11. Bunner, S.P. Chromium-induced hypoglycemia / S.P. Bunner, R. McGinnis - Psychosomatics. - 1998. - Vol. 39, № 3, - P. 298-299.
12. Serum zinc and blood rheology in sportsmen (football players) / S. Khaled [et al.]. - Clin. Hemorheol. Microcirc. - 1997. - Vol. 17, № 1. - P. 47-58.
13. Neuroendocrine responses to running in women after zinc and vitamin E supplementation / A. Singh [et al.]. - Med. Sci. Sports Exerc. 1999. - Vol. 31, № 4. -P. 536-542.
16.05.2017
УДК 611.013
КРИОКОНСЕРВАЦИЯ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК: ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ПРЕИМУЩЕСТВА
С. В. Пинчук, канд. биол. наук,
Л. В. Дубовская, канд. биол. наук, доцент,
ГНУ «Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси»;
Г. М. Загородный, канд. мед. наук, доцент,
Государственное учреждение «Республиканский научно-практический
центр спорта», Республика Беларусь;
И. Д. Волотовский, д-р биол. наук, профессор, академик
ГНУ «Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси»
Аннотация
Стволовые клетки - это материал, максимально адаптированный для восстановления пораженного болезнью организма. Иммунорегуляторные и регенеративные свойства мезенхимальных стволовых клеток (МСК) делают их удобным материалом для использования в качестве терапевтических агентов
