Целью настоящего исследования явилось изучение влияния рибозы на состояние антиоксидантной системы эритроцитов у спортсменов пловцов, испытывающих интенсивные физические нагрузки.
Материалы и методы исследования
В выборку вошли 81 спортсмен мужского пола, занимающихся плаванием в возрасте от 17 до 20 лет. Обследуемые спортсмены имели первый спортивный разряд, разряд кандидата в мастера спорта или мастера спорта. Они были обследованы в подготовительном периоде тренировочного процесса, отличающемся интенсивными физическими нагрузками. Первую группу испытуемых составили спортсмены, не имеющие по данным физиологических и биохимических исследований признаки утомления (ИН, n=61). Во вторую группу вошли спортсмены, имеющие признаки утомления по данным тех же исследований (ИН+У, n=20). Данные спортсмены принимали рибозу (производства SciFit, USA) перорально в дозе 0,03 г/кг массы до и после тренировочных нагрузок высокой интенсивности в течение семи дней, после чего были обследованы повторно и сформированы в третью экспериментальную группу (ИН+У+Р, n=20).
Контрольную группу (К) составили 30 человек, не занимающихся спортом, того же возраста и пола. При проведении исследования соблюдались требования Хельсинской декларации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека».
Забор крови у спортсменов проводили через 5-10 минут после завершения тренировки. В крови спортсменов и лиц контрольной группы определяли концентрацию молочной и мочевой кислот, глюкозы, мочевины и активность аспартатаминотрансферазы (АсАТ) унифицированными методами лабораторной диагностики. В эритроцитах исследовали активность глутатионпероксидазы (ГПО), глутатионредуктазы (ГлР), супероксиддисмутазы (СОД), содержание малонового диальдегида (МДА) и глутатиона методами, описанными в работе [2]. Для биохимического исследования крови использовали реактивы фирм «Ольвекс» (Россия), «Hospitex» (Швейцария, Италия), «Randox» (Великобритания).
Результаты исследования обработаны статистически с использованием критерия Стьюдента и непараметрических методов математического анализа.
Результаты исследования и их обсуждение
Из представленных в таблице данных видно, что у спортсменов группы ИН+У развивается гиперлакцидемия: уровень молочной кислоты в крови у них на 173 % выше, чем в контроле (Р<0,0001). Данное явление можно связать как с интенсификацией анаэробного гликолиза, сопряженной с усиленным окислением углеводов, так с недостаточно эффективной реутилизацией лактата в реакциях глюконеогенеза, приводящими к развитию гипогликемии. Концентрация глюкозы в крови спортсменов группы ИН+У снижена на 27,4 % по сравнению с аналогичным показателем в контроле (Р=0,001) и на 20,0 % по отношению к спортсменам группы ИН (Р=0,002 (Таблица 1).
Таблица 1
Показатели, характеризующие окислительные процессы и пуриновый обмен в крови лиц, не занимающихся спортом (К), спортсменов, испытывающих интенсивные нагрузки без признаков утомления (ИН), с признаками утомления не принимавших рибозу (ИН+У) и принимавших ее (ИН+У+Р), М±m.
|
Показатели |
К, n=30 |
ИН, n=61 |
ИН+У, n=20 |
ИН+У+Р, n=20 |
|
В плазме крови |
||||
|
Глюкоза, ммоль/л |
5,22+0,17 |
4,74+0,10 |
3,79+0,24к,ин |
4,91+0,25ин+у |
|
Лактат, ммоль/л |
2,19+0,15 |
4,82+0,18к |
5,98+0,48к,ин |
4,42+0,31к,ин+у |
|
Урат, мкмоль/л |
345+12 |
342+7 |
487+20к,ин |
344+13ин+у |
|
Аспартатаминотрансфера-за, МЕ/л |
22,3+1,1 |
23,7+0,7 |
30,0+1,9к,ин |
27,9+1,4 |
|
В эритроцитах |
||||
|
Малоновый диальдегид, мкмоль/л |
274+16 |
267+8 |
354+29к,ин |
277+27ин+у |
|
Супероксиддисмутаза, Ед СОД/мл |
328+18 |
316+12 |
252+20к,ин |
281+25 |
|
Глутатионпероксидаза, МЕ/мл |
29,1+1,0 |
30,6+1,1 |
25,5+1,1к,ин |
30,3+1,7ин+у |
|
Глутатион, ммоль/л |
1,043+0,08 |
0,956+0,02 |
0,850+0,03к,ин |
0,943+0,03ин+у |
|
Глутатионредуктаза, МЕ/мл |
4,26+0,16 |
4,14+0,11 |
3,48+0,21к,ин |
4,20+0,17ин+у |
Примечание: к - различие статистически значимо по сравнению с контролем, ин - со спортсменами группы ИН, ин+у - со спортсменами группы ИН+У.
Эти процессы способны усиливать катаболизм пуриновых мононуклеотидов по двум механизмам: 1) закислением содержимого клеток молочной кислотой, способным усиливать расщепление образующегося из АТФ аденозинмонофосфата до гипосантина активированием аденилатдезаминазы и аденозиндезаминазы [6]; 2) торможение реутилизации гипоксантина в пуриновые нуклеотиды вследствие дефицита фосфорибозилдифосфата, генерируемого из рибозо-5-фосфата, вырабатывемого из глюкозы в реакциях пентозного цикла. Торможение последнего возможно в условиях развившегося в организме дефицита глюкозы.
Свидетельством усиления катаболизма пуриновых мононуклеотидов в организме спортсменов группы ИН+У является увеличение в крови уровня мочевой кислоты (на 41,2 % по сравнению с аналогичным показателем в контроле; Р<0,0001). Выработка этого вещества из гипоксантина в результате реакции, катализируемой ксантиноксидазой, сопряжена с усиленной продукцией данным ферментом активных кислородных метаболитов (АКМ). Они инактивируются энзимами антиперекисной защиты, молекулы которых при взаимодействии с АКМ повреждаются. Активность СОД в эритроцитах спортсменов группы ИН+У снижена на 23,2 % по сравнению с аналогичным показателем в контроле (Р =0,025) и на 20,3 % по отношению к спортсменам группы ИН (Р=0,028).
Уменьшение этого показателя на фоне усиленной выработки ксантиноксидазой АКМ приводит к повышенной липопероксидации мембранных структур различных клеток, в том числе эритроцитов. Содержание МДА в последних у спортсменов группы ИН+У превышает уровень этого показателя в контроле и у спортсменов группы ИН соответственно на 29,2 % (Р=0,042) и 32,6 % (Р=0,003). Существенный вклад в увеличение этого показателя вносит, вероятно, и недостаточно эффективная инактивация уже образовавшихся перекисных соединений. Активность ГлПО в эритроцитах спортсменов группы ИН+У на 12,4 % снижена по отношению к аналогичному показателю в контроле (Р=0,044) и на 16,7 % (Р=0,046) по отношению к спортсменам группы ИН. Торможению ее in vivo способствует и развившийся у лиц группы ИН+У дефицит глутатиона, субстрата данного энзима. Содержание этого трипептида в эритроцитах у данных спортсменов снижено относительно контрольной группы на 18,5 % (Р=0,033), а по отношению к спортсменам группы ИН на 11,1 % (Р=0,017), что можно связать как усиленным вовлечением его в реакции инактивации перекисных соединений, так и с недостаточным восстановлением образующегося в этих реакциях глутатиондисульфида. Активность ГлР, катализирующей реакцию восстановления последнего до глутатиона в эритроцитах спортсменов группы ИН+У, снижена по сравнению с аналогичным показателем в контроле на 18,3 % (Р=0,024) и на 15,9 % (Р=0,017) по отношению к спортсменам группы ИН. Кроме того, глутатионредуктазная реакция может тормозиться и вследствие недостаточно эффективной генерации НАДФ·Н2, связанной с торможением пентозного цикла дефицитом глюкозы, о котором шла речь выше.
Прием спортсменами, испытывающими интенсивные физические нагрузки, рибозы снижает интенсивность катаболизма пуриновых мононуклеотидов до мочевой кислоты. Концентрация последней в плазме крови спортсменов группы ИН+У+Р снижена по сравнению с аналогичным показателем у лиц группы ИН+У на 29,4 % (Р<0,0001) и не отличается от уровня этого параметра в контроле и у спортсменов группы ИН. Фосфорилирование этого моносахарида в результате реакции, катализируемой рибокиназой, способствует восполнению фонда рибозо-5-фосфата, необходимого для выработки фосфорибозилдифосфата.
Достаточная обеспеченность тканей последним способствует более эффективной реутилизации образующегося при расщеплении пуриновых мононуклеотидов гипоксантина, в результате реакции, катализируемой гипоксантин-гуанинфосфорибозилтрансферазой. Это способствует снижению интенсивности окисления этого вещества ксантиноксидазой, генерации данным энзимом АКМ и, в конечном итоге - интенсивности перекисного окисления липидов. Содержание МДА в эритроцитах спортсменов группы ИН+У+Р снижено по сравнению с аналогичным показателем у лиц группы ИН+У на 21,8 % (Р=0,034) и лишь умеренно превышает этот параметр в контроле и группе ИН.
Уменьшению степени липопероксидации мембранных структур клеток, наряду со снижением интенсивности генерации АКМ, способствует лучшая сохранность ферментов антиоксидантной защиты. Активность СОД в эритроцитах спортсменов группы ИН+У+Р статистически значимо не отличается от аналогичного показателя у лиц, не занимающихся спортом. Активность ГлПО и ГлР в эритроцитах данных спортсменов превышает эти показатели у лиц группы ИН+У соответственно на 18,8 % (Р=0,033) и 20,7 % (Р=0,023). Функционированию этих энзимов in vivo способствует лучшая сохранность фонда глутатиона в организме спортсменов, принимавших рибозу. Содержание этого трипептида в эритроцитах на 10,9 % превышает аналогичный показатель у лиц группы ИН+У (Р=0,030).
Снижение степени липопероксидации мембранных структур различных органелл клеток, в частности митохондрий, способствует более эффективному их функционированию. Улучшение генерации этими органоидами АТФ предотвращает интенсификацию реакций анаэробного гликолиза и сопряженного с нею повышенного расходования тканями углеводов. Об этом свидетельствуют более низкая, чем у спортсменов группы ИН+У, концентрация лактата в плазме крови лиц группы ИН+У+Р (на 26,1%; Р=0,03) и более высокий уровень глюкозы (на 29,6 %; Р=0,004). Наряду с этим лучшая сохранность гепатоцитов у спортсменов второй из названных групп способствует тому, что образующаяся в мышцах молочная кислота более эффективно превращается в печени в глюкозу в реакциях глюконеогенеза.
Ни один из показателей, характеризующих состояние антиоксидантной системы в эритроцитах спортсменов группы ИН+У+Р, статистически значимо не отличается от аналогичных параметров у лиц, не занимающихся спортом, и спортсменов группы ИН.
Заключение
Таким образом, чрезмерные физические нагрузки приводят к интенсификации анаэробного гликолиза, сопряженной с развитием гипогликемии и лактоацидоза с последующим усилением катаболизма пуриновых мононуклеотидов до урата. Этот процесс сопряжен с повышенной генерацией в ксантиноксидазной реакции активных кислородных метаболитов, истощающих антиоксидантную систему и повреждающих мембранные структуры различных клеток, в том числе эритроцитов. Прием спортсменами рибозы, способствуя более эффективной реутилизации гипоксантина в пуриновые нуклеотиды, снижает степень его окисления до мочевой кислоты и сопряженную с ним липопероксидацию мембранных структур эритроцитов, предотвращая истощение в последних компонентах антиоксидантной системы.
Рецензенты:
Степанова И.П., д.б.н., профессор, заведующая кафедрой химии ГБОУ ВПО «Омский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Омск;
Кудря О.Н., д.б.н., доцент, доцент кафедры медико-биологических основ физической культуры ФГБОУ ВПО Сибирского государственного университета физической культуры и спорта, г. Омск.