МЕДИЦИНА И БИОЛОГИЯ В СПОРТЕ

Abstract

STUDY OF FEATURES OF PROCESSES OF FREE RADICAL OXIDATION OF BLOOD AT PEOPLE ADAPTED TO VARIOUS KINDS OF PHYSICAL ACTIVITY

S.A.Shastun, Ph. D.

A.V.Ignatyev, Post-graduate student

A.E.Severin, Dr. Med., professor

The Russian university of friendship of peoples, Moscow

A.N.Kislitsyn, Ph. D.

The Sochi state university of tourism and resort affair, Sochi

Key words: adaptation; various kinds of physical activity; high-speed and power features; free radical oxidation; antioxidizing activity of blood.

In the work there are submitted the materials on study of ecological-physiological features of the processes of free radical oxidation of blood at the people adapted to various kinds of physical activity.

It is shown, that the distinctions in the meanings of the parameters of the peroxide chemiluminescence, are typological attributes describing the features of reorganization of the system, controlling the condition of the processes of the free radical oxidation, at the adaptation to specific conditions of physical activity.

It is revealed, that the adaptation to the physical activity connected with the display of high-speed and power qualities, is characterized by the increase of intensity of the processes of the free radical oxidation and the decrease of the total antioxidizing activity of blood. Whereas at the adaptation to physical activity connected with the display of the quality of endurance, the decrease of intensity of the processesof the free radical oxidation and the increase of total antioxidizing activity of blood is marked.

The received equations of the discriminant functions, allow to predict with a high degree of reliability the belonging of the adaptation of the ones who has been surveyed to a primary type of this or that physical activity.

ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОЦЕССОВ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ КРОВИ У ЛЮДЕЙ, АДАПТИРОВАННЫХ К РАЗЛИЧНЫМ ВИДАМ ФИЗИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Кандидат медицинских наук С.А. Шастун
Аспирант А.В. Игнатьев
Доктор медицинских наук, профессор А.Е. Северин
Российский университет дружбы народов, Москва

Кандидат биологических наук А.Н. Кислицын
Сочинский государственный университет туризма и курортного дела, Сочи

Ключевые слова: адаптация; различные виды физической деятельности; скоростные и силовые качества; свободнорадикальное окисление; антиокислительная активность крови.

Актуальность проблемы. Успешность адаптации человека к новым условиям среды обитания зависит от согласованности приспособительных реакций на различных уровнях биологической организации живой системы - от клеточного до организменного и популяционного [1- 3, 5, 9, 10, 18].

При этом многие приспособительные реакции, проявляющиеся в ответ на воздействие различных внешних факторов, являются универсальными.

В этой связи особое место занимает изучение адаптационных реакций человека к физическим нагрузкам, которые отражают способность организма приспосабливаться к большинству неблагоприятных факторов среды [16, 11, 17, 24].

Значительный интерес изучение адаптивных реакций организма к физическим нагрузкам представляет для физиологии и медицины, где определение общей физической работоспособности является одним из составляющих интегрального понятия "здоровье" и может служить как объективной характеристикой текущего функционального состояния, так и достаточно надёжным прогностическим маркером [8, 12, 4, 20].

В последние годы появились работы, посвященные изучению процессов свободнорадикального окисления (CРО) в организме человека при физической деятельности. Несмотря на то что данные этих работ часто носят противоречивый характер, большинство исследователей приходят к мнению, что при воздействии физической нагрузки на человека происходит повышение свободнорадикальной активности организма [13, 14, 22, 25].

Однако в литературе практически отсутствуют сведения об особенностях развития процессов СРО в организме у лиц, имеющих различный уровень общей физической работоспособности, а также у обследуемых, адаптированных к различным видам физической нагрузки.

Целью работы было изучение особенностей процессов СРО крови у обследуемых, адаптированных к различным видам физической деятельности.

Задачи исследований: на основании анализа показателей свободнорадикальной активности организма выявление интегральных критериев оценки функциональных возможностей организма у обследуемых, адаптированных к различным видам физической деятельности и с разным уровнем физической работоспособности.

Материал и методы исследований. Выбор методов и организация исследований обуславливались поставленной целью и задачами.

Изучался уровень свободнорадикальной активности у обследуемых, адаптированных к различным видам физической деятельности. В обследовании приняли участие 156 кандидатов в мастера и мастеров спорта, специализирующихся в различных видах легкой атлетики.

Все обследуемые - лица мужского пола, признанные по результатам диспансерного обследования практически здоровыми.

Общая характеристика, объём и методы исследований представлены в табл. 1.

Для оценки физической работоспособности человека в работе использовался тест PWC₁₇₀, рекомендованный Всемирной организацией здравоохранения, в модификации В.Л. Карпмана (1969).

Таблица 1. Общая характеристика, объём и методы исследований

В зависимости от полученных значений PWC₁₇₀ производился перерасчет для определения индивидуальных значений МПК. При составлении нагрузочной схемы теста учитывались возраст, пол и масса испытуемых. В зависимости от величин этих показателей мощность нагрузок в ваттах на каждой из трех ступеней выбиралась в процентном отношении от значений должного максимального потребления кислорода - ДМПК [15, 4].

Функциональное состояние сердечно-сосудистой и легочной систем, особенности регуляции кровообращения изучались методами вариационной пульсометрии [6], импедансной тетраполярной реографии [17, 24] и пневмотахометрии c регистрацией показателей на полианализаторе ПА 9-01.

Исследование функции сердечно-сосудистой системы осуществлялось по следующим основным показателям: длительность сердечного цикла (R-R); частота сердечных сокращений (ЧСС); систолический объём (СО); минутный объем кровообращения (МОК); время изгнания крови (Тфи); ударный индекс (УИ); сердечный индекс (СИ); объемная скорость выброса крови (ОСВ); линейная скорость движения крови (ЛСДК); мощность левого желудочка (МЛЖ); расход энергии на передвижение крови (РЭ); общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС); удельное периферическо е сопротивление сосудов (УПСС) и др.

Функция внешнего дыхания оценивалась с помощью компьютерной спирометрии. Изучались следующие показатели: минутный объем дыхания (МОД); жизненная емкость легких (ЖЕЛ); объемная скорость воздуха при форсированном выдохе (FEV отношения мгновенных объемных скоростей выдоха (FEV50/FEV75) и другие показатели [20].

Оценка биохимического статуса организма у лиц с различным уровнем физической работоспособности осуществлялась по следующим показателям: уровню гемоглобина (Hb), пировиноградной кислоты (ПВК), молочной кислоты (лактат), инсулина, кортизола, в-липопротеидов, малонового диальдегида, а также уровню натрия и калия крови.

Для изучения особенностей процессов СРО был выбран метод перекисной хемилюминесценции (ПХЛ) крови (люминесценция, индуцированная перекисью водорода). Метод ПХЛ характеризуется высокой чувствительностью (10^-5-10^-12 квантов/с.см ³), не требует для
анализа дорогих реактивов, обладает экспрессивностью и высокой информативностью о характере протекания свободнорадикальных процессов в изучаемой системе.

На рис. 1. представлена типичная кривая хемилюминесцентной реакции крови, индуцированная введением Н₂О_2..

При изучении ПХЛ измерялись следующие показатели:

- Н - высота вспышки ХЛ - отражает количество генерированных свободнорадикальных (СР) форм кислорода в ответ на введение Н₂0₂;

- S_о - светосумма ХЛ за 3 мин - отражает количество генерированных СР-состояний молекул липидов и липопротеидов;

- S₁, S₂, S₃ - светосумма за 1, 2 и 3-ю мин соответственно - отражает эффективность процесса разветвления свободнорадикальных цепей;

- Tgb - тангенс угла наклона кривой ХЛ при снижении ее интенсивности - отражает активность антиоксидантной защиты изучаемой системы.

Использовались также расчетные показатели:

- Tgb/S_o - соотношение активности антиоксидантной защиты и интенсивности процессов СРО;

- S₃/S₁ - соотношение количества генерированных СР-соединений на 1-й и 3-й мин реакции;

- S₁/H - соотношение генерированных СР-соединений на 1-й мин реакции и генерированных СР-форм кислорода.

Рис. 1. Кинетика хемилюминесценции компонентов крови, оставшихся после элиминации форменных элементов центрифугированием в присутствии Н₂О₂ (момент введения перекиси отмечен стрелкой)

Расчетные показатели Tgb/S_o и S₃/S₁ косвенно отражают антиокислительную активность различных звеньев антиоксидантной системы. Расчетный показатель S₁/H косвенно отражает окисляемость липидов и липопротеидов при их атаке СР-формами кислорода, генерированными введением Н₂0₂.

Статистическая обработка материала осуществлялась с помощью пакетов прикладных программ BMDP и Statistica 5.0. В работе использовались корреляционный, факторный, кластерный и дискриминантный методы математического анализа [7].

В данной серии исследований для изучения типологических особенностей, характеризующих развитие процессов СРО при адаптации к различным видам физической деятельности, все обследуемые были разделены на 4 группы на основании классификации, предложенной В.С. Фарфелем [19].

В основу классификации положен критерий предельной длительности физической нагрузки в зависимости от ее мощности. Для каждой зоны мощности, выделенной согласно данной классификации, характерен определенный тип биоэнергетического обеспечения функций.

К 1-й группе были отнесены лица, наиболее эффективно выполняющие физическую нагрузку в зоне максимальной мощности, максимальная продолжительность работы в которой составляет не более 20-30 с (бегуны на 100 и 200 м, метатели молота, копья, ядра). Такая деятельность имеет преимущественно анаэробное (алактатное) биоэнергетическое обеспечение функций.

Главные критерии физической работоспособности для данной группы - проявление скоростных и силовых качеств.

Ко 2-й группе были отнесены лица, наиболее эффективно выполняющие физическую нагрузку в зоне субмаксимальной мощности, максимальная продолжительность работы в которой составляет от 30 с до 5 мин (бегуны на 400, 800, 1500 м). Для этого вида физической деятельности характерно анаэробное (гликолитическое) биоэнергетическое обеспечение функций. Основные критерии физической работоспособности для этой группы - проявление качества скоростной выносливости.

К 3-й группе были отнесены лица, наиболее эффективно выполняющие физическую нагрузку в зоне большой мощности, максимальная продолжительность работы в которой может быть от 5 до 30 мин (бегуны на 3, 5 и 10 тыс. м).

Такая деятельность характеризуется смешанным анаэробно-аэробным типом биоэнергетического обеспечения функций. Основным критерием физической работоспособности для этой группы выступает проявление качества выносливости.

К 4-й группе были отнесены лица, наиболее эффективно выполняющие физическую нагрузку в зоне умеренной мощности, максимальная продолжительность работы в которой может быть более 30 мин (марафонцы). Такая деятельность характеризуется аэробным типом биоэнергетического обеспечения функций. Основной критерий физической работоспособности для данной группы - также проявление качества выносливости.

При анализе кривых ПХЛ крови было обнаружено различие в значениях параметров для рассматриваемых групп. Значения интегральных показателей в этих группах представлены на рис. 2.

Как видно из рис. 2, наибольшие значения параметров ХЛ отмечаются у первых двух групп, т.е. у тех лиц, физическая деятельность которых связана с проявлением скоростных и силовых качеств, а также качеств скоростной выносливости. Это означает, что для лиц, адаптированных к данным видам физической деятельности, характерна повышенная интенсивность процессов СРО в ответ на добавление Н₂О₂. Такая реакция обусловлена особенностями метаболизма, возникающими в процессе адаптации данных лиц к специфическим условиям физических нагрузок, так как для этих видов деятельности характерно анаэробное биоэнергетическое обеспечение функций. Есть основание полагать, что это проявляется не только в условиях эксперимента, но и при попадании в кровоток эндогенной перекиси, которая активно генерируется митохондриями скелетных мышц при физической деятельности.

У лиц, деятельность которых связана с проявлением физического качества выносливости (3-я и 4-я группы), в ответ на добавление такого же количества Н₂О₂ генерируется значительно меньшее количество свободных радикалов. Особенности метаболизма у данных групп характеризуются тем, что специфичная для них физическая деятельность имеет преимущественно аэробный тип биоэнергетического обеспечения функций.

Для оценки достоверности различия групп спортсменов, адаптированных к различным видам физической деятельности, по первичным показателям ПХЛ крови, а также для выявления наиболее информативных показателей был проведен пошаговый дискриминантный анализ.

Было установлено, что наиболее информативными с точки зрения разделения групп оказались показатели S_O, S₂ и Tgb. Правильность классификации для групп спортсменов, адаптированных к различным видам физической деятельности, составила 87%.

По полученным информативным первичным показателям были построены уравнения дискриминантных функций, формирующие правило идентификации исходного типологического состояния обследуемых с целью определения принадлежности их к той или другой группе, имеющей преимущественный тип адаптации к какой-либо физической деятельности .

Уравнение дискриминантной функции для каждой i-группы имеет вид:

Zi=Ai0 + Ai1*So + Ai2*S2 + Ai3*Tgb,

где: Z - показатель дискриминантной функции; i - номер группы, имеющий преимущественный тип адаптации к той или иной физической деятельности; Ai0, Ai1, Ai2, Ai3 - коэффициенты для групп, соответствующих преимущественной адаптации к тому или иному виду физической деятельности (табл. 2).

Рис. 2. Значения интегральных показателей ПХЛ у спортсменов, адаптированных к различным видам физической деятельности

Таблица 2. Коэффициенты для групп, соответствующих преимущественному типу адаптации к тому или иному виду физической деятельности

Обследуемый с параметрами ПХЛ - S_O, S₂, Tgb идентифицируется как принадлежащий к группе i, если величина Zi имеет наибольшее значение.

Таким образом, данные, полученные в результате проведенной работы, свидетельствуют о том, что у обследуемых, адаптированных к различным видам физической деятельности, отмечаются достоверные отличия в состоянии активности процессов СРО и уровня суммарной антиокислительной активности организма.

Адаптация к физической деятельности, связанной с проявлением скоростных и силовых качеств, характеризуется повышением интенсивности процессов СРО, снижением суммарной антиокислительной активности крови. Адаптация к физической деятельности, связанной с проявлением физического качества выносливости, характеризуется снижением интенсивности процессов СРО, причем у этих людей отмечается повышение суммарной антиокислительной активности крови.

Выводы

1. Показано, что адаптация к физической деятельности, связанной с проявлением скоростных и силовых качеств, характеризуется повышением интенсивности процессов СРО (F1=0,52) и снижением суммарной антиокислительной активности крови (F2=-0,13). Тогда как при адаптации к физической деятельности, связанной с проявлением качества выносливости, отмечается снижение интенсивности процессов СРО (F1=-0,35) и повышение суммарной антиокислительной активности крови (F2=0,51).

2. Установлено, что различия в значениях показателей ПХЛ являются типологическими признаками, характеризующими особенности перестройки системы, контролирующей состояние процессов СРО, при адаптации к специфическим условиям физической деятельности.

3. В результате исследований установлено, что метод ПХЛ крови обладает высокой информативностью в отношении изучения развития процессов СРО организма человека, а также высокой чувствительностью и экспрессивностью, что позволяет рекомендовать его как адекватный прогностический тест для оценки интенсивности процессов СРО и антиокислительной активности крови у обследуемых, адаптированных к различным видам физической деятельности.

Литература

1. Агаджанян Н.А. Критерии адаптации и экопортрет человека // Физиологические и клинические проблемы адаптации к гипоксии, гиподинамии и гипертермии. М., 1981. Т. 1, с. 19-27.

2. Агаджанян Н.А. Адаптация и резервы организма. - М.: Медицина, 1983. - 176 c.

3. Агаджанян Н.А. Физиологическое обоснование "Экологического портрета" человека и пути оптимизации адаптации: Материалы VII Всероссийского симпозиума "Эколого-физиологические проблемы адаптации". М., 1994, с. 5-8.

4. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. - М.: Медицина, 1990. - 192 с.

5. Баевский Р.М., Берсенева А.П. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний. - М.: Медицина, 1997. - 235 с.

6. Баевский Р.М. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. М., 1979. - 295 c.

7. Боровиков В.П., Боровиков И.П. Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. Изд. 2-е, стереотип. - М.: Информационно-издательский дом "Филин", 1998. - 608 с.

8. Лебедев А.Д. Окружающая среда и здоровье человека. - М.: Наука, 1979. - 214 c.

9. Зациорский В.М. Основы спортивной метрологии. - М.: ФиС, 1979. - 152 с.

10. Казначеев В.П., Казначеев С.В. Адаптация и конституция человека. - Новосибирск: Наука. Сиб. отделение, 1986. - 120 c.

11. Казначеев В.П., Спирин Е.А. Космопланетарный феномен человека. - Новосибирск: Наука. Сиб. отделение, 1991. - 304 с.

12. Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А. Исследование физической работоспособности у спортсменов. - М.: ФиC, 1974. - 95 с.

13. Меделяновский А.Н. Функциональные системы, обеспечивающие гомеостаз // Функциональные системы организма. - М.: Медицина, 1987, с. 77-103.

14. Нефедов В.П., Ясайтис А.А., Новосельцев В.Н. и др. Гомеостаз на различных уровнях биосистем. - Новосибирск: Наука, Сиб. отделение, 1991, с. 129-143.

15. Новожилов Г.Н., Ломов О.П. Гигиеническая оценка микроклимата. - Л.: Медицина, 1987, с. 103-105.

16. Парин В.В., Баевский Р.М., Волков Ю.И. и др. Космическая кардиология. Л., 1967 (цит. по: Баевский Р.М., 1979).

17. Пушкарь Ю.Т., Большов В.М., Елизарова Н.А. и др. Определение сердечного выброса методом тетраполярной реографии и его метрологические особенности // Кардиология, 1977, № 7.

18. Тель Л.З. Валеология. Учение о здоровье, болезни и выздоровлении. В 3 т. Т. 3. - М.: ООО "Издательство АСТ"; "Астрель", 2001. - 416 с.

19. Фарфель В.С. Управление движениями в спорте. - М.: ФиС, 1975. - 208 с.

20. Andersen K.L., Rutenfran I., Masironi R. et al. Habitual physical activity and health. - Copenhagen: WHO, 1978. - 199 p.

21. Astrand P.-O., Cuddy T.E., Satin B. et. al. Cardiac output during submaximal and maximal work. - J. Appl. Physiol., v. 1964, v. 19, n. 2, p. 268-274.

22. Cooper K. The New aerobics. M. Evans & Co., New York, 1970. 273 p.

23. Guyton A. Circulatory Physiology. Cardiac output and its regulation. Philadelphia and London, 1963. - 471 p.

24. Kubicek W.G., Kottke F.J., Laker D.J. et al. Am. J. Physiol., 1953, 175, 380.

24. Salivan L. Obesity, diabetes mellitus an physical activity-metabolic responses to physical training in adipose and muscle tissues // Ann. Clin. Res., 1982, vol. 14, suppl. 34, p. 51-62.

  На главную    В библиотеку    Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна!