Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ОСТРОЕ НАРУШЕНИЕ МЕТАБОЛИЗМА ПУРИНОВ КАК ПУСКОВОЙ МЕХАНИЗМ РАЗВИТИЯ УТОМЛЕНИЯ У СПОРТСМЕНОВ ПЛОВЦОВ

Корнякова В.В. 1 Конвай В.Д. 2
1 ГБОУ ВПО «Омская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации
2 ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина»
Проведено биохимическое обследование высококвалифицированных спортсменов-пловцов в подготовительном периоде тренировочного процесса. Контрольную группу обследуемых составили лица, не занимающиеся спортом. Исследованы показатели пуринового обмена, активности системы антиоксидантной защиты, перекисного окисления липидов и окислительных процессов. Проведена оценка изменения данных показателей у спортсменов с признаками утомления. Показано, что в крови этих спортсменов статистически значимо изменяются показатели пуринового обмена, активности ферментов антиоксидантной защиты и состояния перекисного окисления липидов, в отличие от других групп обследованных лиц. В частности, повышено содержание урата и малонового диальдегида, снижена активность супероксиддисмутазы, глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, содержание глутатиона. Катаболизм пуринов развивается в условиях интенсификации анаэробного гликолиза, гиперлакцидемии и дефицита глюкозы. Данные показатели могут быть использованы для диагностики утомления у спортсменов.
утомление
антиоксидантная система
спортсмены
кровь
1. Власова С.Н., Шабунина Е.И., Переслегина И.А. Активность глутатионзависимых ферментов эритроцитов при хронических заболеваниях печени у детей // Лаб. дело. – 1990. – № 8. – С. 19-21.
2. Киреев М.М. Нуклеотидный фонд головного мозга в различные периоды умирания организма / М.М. Киреев, В.Д. Конвай // Вопр. мед. химии. - 1978. - Вып. 5. – С. 629–632.
3. Конвай В.Д. Роль острого нарушения метаболизма пуринов в развитии постреанимационной патологии печени / В.Д. Конвай, П.П. Золин // Омск. научн. вестн. - 2003. - № 3. – С. 168–172.
4. Корнякова В.В. Роль нарушения метаболизма пуринов в повреждении кардиомиоцитов крыс при физических нагрузках / В.В. Корнякова, В.Д. Конвай // Омский научный вестник. - 2012. - № 1 (108). – С. 96-99.
5. Корнякова В.В. Нарушение пуринового обмена в кардиомиоцитах крыс при интенсивных физических нагрузках и его коррекция селенитом натрия / В.В. Корнякова, В.Д. Конвай // Омский научный вестник. – 2013. - № 1 (118). – С. 163-165.
6. Костромитиков Н.А., Суменков Е.А. Определение глутатиона фотоколориметрическим методом исследования // Вестн. РАСХН. - 2005. - № 5. - С. 69-70.
7. Селютина С.Н., Селютин А.Ю., Паль А.И. Модификация определения концентрации ТБК-активных продуктов сыворотки крови // Клин. лаб. диагн. - 2000. - № 2. - С. 8-10.
8. Сирота Т.В. Новый подход в исследовании процесса аутоокисления адреналина и использование его для измерения активности супероксиддисмутазы // Вопр. мед. химии. – 1999. – Т. 45. – № 3. – С. 263-272.
9. Черданцев Д.В. Диагностика и лечение окислительного стресса при остром панкреатите. – Красноярск : АРТЭ, 2002. – 148 с.
10. Чигринский Е.А. Антиоксидантная система семенников крыс при физических нагрузках разной интенсивности : автореф. дис. … канд. биол. наук. – Омск, 2010. – 24 с.
 

Интенсивные физические нагрузки, сопровождающие профессиональные занятия спортом, часто приводят к развитию утомления, что негативно сказывается на  эффективности тренировочного процесса. Механизм этого явления до конца не изучен, что  лимитирует разработку новых эффективных методов как своевременного распознавания  этого состояния, так и коррекции сопровождающих его метаболических нарушений.  Нами было высказано предположение, что развитие утомления связано с острым нарушением метаболизма пуринов [3], впервые описанным в процессе исследования клинической смерти и развивающейся после нее постреанимационной патологии [2].  Справедливость его была в дальнейшем подтверждена экспериментальными исследованиями, проведенными на крысах, подвергшихся принудительному плаванию с грузом [4].  Суть этого явления заключается в том, что развившийся во время гипоксии лактоацидоз способствует усиленному катаболизму пуриновых мононуклеотидов до гипоксантина. Дальнейшее окисление последнего до мочевой кислоты в результате реакций, катализируемых ксантиноксидазой, сопряжено с чрезмерной продукцией данным энзимом активных кислородных метаболитов, истощающих антиоксидантную систему и повреждающих ненасыщенные жирные кислоты мембранных структур внутренних органов [5].

Целью настоящей работы было получение доказательств того, что острое нарушение метаболизма пуринов лежит в основе развития утомления не только у крыс, но и у человека, испытывающего интенсивные физические нагрузки.

Материалы и методы исследования

В выборку вошли  спортсмены мужского пола (61 чел.), занимающиеся 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. Спортсмены, которые, по данным анкетирования, спортивного анамнеза и функциональных методов исследования, не имели признаков утомления, составили первую группу испытуемых (С1), а имеющие их - вторую (С2). Контрольную группу составили 30 человек, не занимающихся спортом, того же возраста и пола (К). При проведении исследования соблюдались требования Хельсинкской декларации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека».

Забор крови у спортсменов проводили натощак через 5-10 минут после завершения тренировки. В сыворотке крови определяли концентрацию молочной и мочевой кислот, глюкозы, мочевины и активность аспартатаминотрансферазы (АсАТ) унифицированными методами лабораторной диагностики.

В эритроцитах исследовали активность глутатионпероксидазы (ГПО) и глутатионредуктазы (ГлР) по С.Н. Власовой и соавт. [1], супероксиддисмутазы (СОД) по Т.В. Сирота [8], глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ) по Д.В. Черданцеву [9], содержание малонового диальдегида (МДА) по С.Н. Селютиной и соавт. [7] и глутатиона [6]. 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

Установлено, что физические нагрузки сопровождаются усилением анаэробного гликолиза у спортсменов обеих групп, о чем свидетельствует нарастание концентрации лактата в крови. У спортсменов группы С1 она превышает аналогичный показатель в контрольной группе на 120% (Р=0,0001), а у спортсменов группы С2 - на 173% (Р<0,0001). При этом концентрация мочевой кислоты в первом случае не отличается от контрольного уровня. У спортсменов второй группы она превышает как аналогичный показатель в контроле (на 41,2%, Р=0,0001), так и у спортсменов группы С1 (на 42,4%, Р=0,0001). Можно полагать, что у последних образующаяся в мышцах молочная кислота вовлекается в печени в реакции глюконеогенеза и успешно превращается в глюкозу. Концентрация этого моносахарида у спортсменов группы С1 статистически значимо не отличается от аналогичного показателя в контроле (таблица 1).

Таблица 1

Показатели, характеризующие пуриновый обмен и окислительные процессы в крови спортсменов без признаков (С1) и с признаками (С2) утомления, и лиц, не занимающихся спортом (К), М+m

Показатели

К, n=30

С1, n=61

С2, n=20

Глюкоза, моль/л

5,22+0,17

4,74+0,10

3,79+0,24

к, С1

Лактат, ммоль/л

2,19+0,15

4,82+0,18

к

5,98+0,48

к, С1

Урат, мкмоль/л

345+12

342+7

487+20

к, С1

Мочевина, ммоль/л

5,04+0,37

5,34+0,17

5,86+0,34

АсАТ, МЕ/л

22,3+1,1

23,7+0,7

30,0+1,9

к, С1

к - различия статистически значимы по сравнению с лицами, не занимающимися спортом,

С1 - со спортсменами без признаков утомления.

Достаточная обеспеченность тканей глюкозой у спортсменов первой группы способствует достаточно эффективной генерации из нее рибозо-5-фосфата в реакциях пентозного цикла. Функционированию этого метаболического пути способствует сохранность активности его ключевого энзима - Г-6-ФДГ. Активность последней в эритроцитах спортсменов группы С1 статистически значимо не отличается от контроля. Известно, что активность данного энзима  в эритроцитах коррелирует с активностью ее во внутренних органах [10].

Можно полагать, что обеспеченность тканей рибозо-5-фосфатом способствует генерации из него достаточного количества фосфорибозилдифосфата, необходимого для реутилизации гипоксантина, образующегося в процессе катаболизма пуриновых мононуклеотидов в условиях закисления тканей молочной кислотой. Уровень этого азотистого основания в тканях резко не увеличивается, что предотвращает усиленное вовлечение его в ксантиноксидазную реакцию и сопряженную с этим процессом усиленную продукцию активных кислородных метаболитов. Последние не оказывают повреждающее воздействие на ферменты антиперекисной защиты.

Активность СОД, ГПО и ГлР  в эритроцитах спортсменов группы С1 статистически значимо не отличается от аналогичных показателей в контроле. Функционирование этих энзимов, наряду с сохранностью фонда глутатиона в эритроцитах, способствует инактивации того небольшого количества активных кислородных метаболитов, которое может генерироваться ксантиноксидазой и другими их источниками. Это предотвращает чрезмерную липопероксидацию мембранных структур. Содержание малонового диальдегида в эритроцитах спортсменов группы С1 статистически значимо не отличается от уровня этого показателя в контроле (таблица 2). Свидетельством отсутствия повреждения мембранных структур клеток является также отсутствие повышения в сыворотке крови спортсменов группы С1 активности АсАТ.

Таблица 2

Показатели, характеризующие состояние антиоксидантной системы и перекисного окисления липидов в эритроцитах спортсменов без признаков (С1) и с признаками (С2) утомления, и лиц, не занимающихся спортом (К), М+m

Показатели

К, n=30

С1, n=65

С2, n=20

Супероксиддисмутаза,    Ед СОД/мл

328+18

316+12

252+20

к, С1

Малоновый диальдегид, мкмоль/л

274+16

267+8

354+29

к, С1

Глутатион, ммоль/л

1,043+0,08

0,956+0,02

0,850+0,03

к, С1

Глутатионпероксидаза, МЕ/мл

29,1+1,0

30,6+1,1

25,5+1,1

к, С1

Глутатионредуктаза, МЕ/мл

4,26+0,16

4,14+0,11

3,48+0,21

к, С1

Глюкозо-6-фосфат- дегидрогеназа, МЕ/л

99,2+7,7

94,5+4,4

71,1+8,3

к, С1

к - различия статистически значимы по сравнению с лицами, не занимающимися спортом,

С1 - со спортсменами без признаков утомления.

У спортсменов группы С2 интенсивные физические нагрузки сопровождаются более выраженной лакцидемией. Так, концентрация лактата у них на 24,1% выше, чем у спортсменов группы С1 (Р=0,041). Развившаяся у спортсменов группы С2 гиперлакцидемия связана, вероятно, не только с усиленной выработкой тканями молочной кислоты, но и с недостаточно эффективной реутилизацией ее в реакциях глюконеогенеза. Это является одним из факторов, способствующих сниженному уровню гликемии. Концентрация глюкозы в крови спортсменов группы С2 снижена на 27,4% по сравнению с аналогичным показателем в контроле (Р=0,001) и на 20% - у спортсменов группы С1 (Р=0,002). Дефицит углеводов в дальнейшем является одним из факторов, способствующих чрезмерному катаболизму пуринов.

Прогрессирующий лактоацидоз приводит к усиленному катаболизму АМФ до гипоксантина. Дальнейшее превращение последнего может протекать двумя путями: 1) реутилизацией его до инозинмонофосфата и АМФ; 2) окислением до ксантина и мочевой кислоты в результате ксантиноксидазной реакции. Для реализации первого из этих путей необходим фосфорибозилдифосфат, взаимодействующий с гипоксантином в реакции, катализируемой гипоксантинфосфорибозилтрансферазой с образованием инозинмонофосфата. Последний в дальнейшем способен превращаться в АМФ. Для образования фосфорибозилдифосфата нужен рибозо-5-фосфат, генерируемый из глюкозы в реакциях пентозного цикла. Торможению последнего в условиях недостаточной обеспеченности тканей глюкозой способствует, вероятно, и снижение активности ключевого энзима этого метаболического пути - Г-6-ФДГ. В эритроцитах спортсменов группы С2 она снижена соответственно на 28,3% (Р=0,029) и 24,8% (Р=0,022) по сравнению с аналогичными показателями в группах К и С1.

Уровень гипоксантина в тканях в силу данных факторов увеличивается, что способствует превращению его по второму пути - окислению ксантиноксидазой до ксантина и мочевой кислоты. Уровень последней в крови спортсменов группы С2 увеличен на 41,2% по сравнению с аналогичным показателем в контроле (Р<0,0001) и на 42,4% (Р<0,0001) - по отношению к группе С1. Генерация этого метаболита сопряжена с усиленной выработкой ксантиноксидазой активных кислородных метаболитов. Они обезвреживаются СОД, которая при этом повреждается. Активность данного энзима в эритроцитах спортсменов группы С2 снижена соответственно на 23,2% (Р=0,025) и 20,3% (Р=0,028) по сравнению с аналогичными показателями в контроле и у спортсменов группы С1.

Торможение активности СОД, наряду с усиленной продукцией ксантиноксидазой активных кислородных метаболитов, является одним из факторов, приводящих к усиленной липопероксидации мембранных структур. Содержание МДА в эритроцитах спортсменов группы С2 увеличено по сравнению с уровнем этого вещества в контроле и у спортсменов группы С1 соответственно на 29,2% (Р=0,042) и 32,6% (Р=0,003). На повреждение мембранных структур клеток указывает нарастание в сыворотке крови активности АсАТ. Значение этого показателя в группе С2 на 34,5% выше по сравнению с контролем (Р=0,001) и 26,6% по отношению к спортсменам группы С1 (Р=0,004).

Чрезмерной липопероксидации мембранных структур способствует также недостаточно эффективное обезвреживание уже образовавшихся перекисей липидов, вследствие торможения активности ГПО. В эритроцитах спортсменов группы С2 она снижена на 12,4% по сравнению с контролем (Р=0,044) и на 16,7% (Р=0,046) по отношению к спортсменам группы С1. In vivo она, вероятно, тормозится и вследствие развившегося дефицита глутатиона. Содержание этого трипептида в эритроцитах спортсменов первой из названных групп снижено соответственно на 18,5% (Р=0,033) и 11,1% (Р=0,017) по отношению к контролю и спортсменам группы С1.

Развитие дефицита глутатиона можно связать как с усиленным вовлечением его в реакции инактивации перекисных соединений, так и с недостаточно эффективным восстановлением образующегося при этом глутатиондисульфида в реакции, катализируемой ГлР. Активность последней в эритроцитах спортсменов группы С2 снижена по отношению к аналогичному показателю в контроле и у спортсменов группы С1 соответственно на 18,3% (Р=0,024) и 15,9% (Р=0,017). Это может быть связано с прямым воздействием на этот энзим активных кислородных метаболитов или продуктов перекисного окисления липидов. Торможение ГлР возможно и вследствие недостаточной обеспеченности данного энзима НАДФН2, генерируемого из глюкозы в реакциях пентозного цикла. Торможение этого метаболического пути вследствие развившегося дефицита глюкозы и торможение активности Г-6-ФДГ было отмечено нами выше.

Заключение

Таким образом, интенсивные физические нагрузки у спортсменов, имеющих признаки утомления, приводят к интенсификации анаэробного гликолиза, с последующим развитием дефицита углеводов и лактоацидоза, инициирующих усиленный катаболизм пуринов до урата. Это сопровождается активацией процессов свободнорадикального окисления в клетках с последующей деструкцией их мембран образующимися активными кислородными метаболитами, угнетением компонентов антиоксидантной системы и ферментов пентозного цикла. Эти явления лежат в основе функциональных нарушений, ведущих к снижению эффективности тренировочного процесса.

Рецензенты:

Степанова И.П., д.б.н., профессор, заведующая кафедрой химии ГБОУ ВПО «Омская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Омск;

Кудря О.Н., д.б.н, доцент, доцент кафедры медико-биологических основ физической культуры ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный университет физической культуры и спорта», г. Омск.


Библиографическая ссылка

Корнякова В.В., Конвай В.Д. ОСТРОЕ НАРУШЕНИЕ МЕТАБОЛИЗМА ПУРИНОВ КАК ПУСКОВОЙ МЕХАНИЗМ РАЗВИТИЯ УТОМЛЕНИЯ У СПОРТСМЕНОВ ПЛОВЦОВ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2-1.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=18019 (дата обращения: 20.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074