Дестабилизация гомеостаза вне зависимости от источника возмущения сопровождается изменением количества и функциональной активности нейтрофилов (Нф) периферической крови, что рассматривается как один из универсальных экстренных механизмов реакции организма на нарушение постоянства внутренней среды.
Спортивная тренировка, существенно изменяется в течение годичного цикла подготовки в соответствии с задачами конкретного периода. Исследования биохимических и цитохимических параметров дают важную информацию о влиянии спортивной тренировки на состояние различных систем организма спортсмена, состоянии здоровья, а также о физиологических механизмах оздоровительного эффекта физической тренировки.
Цель исследования - оценка свободнорадикальных процессов и бактерицидной системы нейтрофиловпериферической крови при физических нагрузках.
Материал и методы исследования
В группу обследования входили студенты, спортсмены (КМС, I разряд) пловцы мужского пола, в возрасте 18 - 21 года. Контрольную группу составили юноши того же возраста, занимающиеся физической культурой только в рамках вузовской программы. Схемы круглогодичной тренировки у спортсменов строились с учетом теории периодизации спортивной тренировки в течение года и включали подготовительный, соревновательный и восстановительный периоды. При обследовании были использованы цитохимические методики определения в Нф уровня миелопероксидазы (МПО) [3], содержание катионных белков (КБ) [7], уровень кислой фосфатазы (КФ) [8] и щелочной фосфатазы (ЩФ) [9]. Биохимический метод был использован для определения уровня ПОЛ-АО по содержанию малоновогодиальдегида (МДА) [1] и активности каталазы [3] в плазме крови и эритроцитах. Уровень физической работоспособности определяли с помощью пробы PWC170 и максимального потребления кислорода (МПК) [4]. Статистическая обработка данных производилась методом вариационной статистики с использованием критерия Стьюдента, статистически достоверными считались данные при p<0,05, p<0,01, p<0,001.
Для выявления взаимосвязи между уровнем физической работоспособности, уровнем функционирования системы ПОЛ-АО и компонентами бактерицидных систем Нф был проведен корреляционный анализ полученных данных с помощью компьютерной программы математического анализа «SPSSStatistics 17.0».
Результаты исследования и их обсуждение
Изучение динамики уровня МДА в плазме крови и эритроцитах в группе пловцов позволило установить волнообразную динамику его подъема и спада в различные периоды подготовки. Максимальный показатель в соревновательном периоде - в плазме крови 3,56±1,431 мкмоль/л и в эритроцитах 568,66±43,634 мкмоль/л; минимальный в восстановительном периоде - в плазме крови 2,47±0,16 мкмоль/л и в эритроцитах 219,15±11,762 мкмоль/л.
Уровень МДА в плазме крови у пловцов статистически значимо был снижен по сравнению с контролем в подготовительном и соревновательном периоде (2,76±0,221 мкмоль/л и 3,56±1,431 мкмоль/л соответственно против 4,49±0,632 мкмоль/л в контроле, p<0,001). В восстановительный период уровень МДА у пловцов не отличался от такового в контрольной группе.
Уровень МДА в эритроцитах является информативным показателем интенсивности процессов свободнорадикального окисления в мембранах клетки. Уровень МДА в эритроцитах пловцов в подготовительном, соревновательном и восстановительном периодах существенно и значимо ниже такового в контроле (p<0,001).
Антиоксидантная защита тормозит свободнорадикальное окисление липидов. Динамика активности каталазы в плазме крови пловцов без резких скачков, в эритроцитах - показывает большой скачек в соревновательном периоде, в остальных периодах показатели близки.
При анализе активности каталазы плазмы крови было установлено, что уровень этого фермента, метаболизирующего перекись водорода, у пловцов несколько снижен в подготовительном периоде (0,05±0,012ммоль/мин/л против 0,1±0,02 ммоль/мин/л в контроле, p<0,02) и существенно повышен у пловцов в соревновательном и восстановительном периоде (0,14±0,012 ммоль/мин/л против 0,1±0,02 ммоль/мин/л в контроле, p<0,05 и 0,08±0,022 ммоль/мин/л против 0,05±0,014 ммоль/мин/л в контроле соответственно).
Активность каталазы в эритроцитах пловцов в подготовительном периоде резко снижена (3,1±0,63 ммоль/мин/л против 9,9±1,69 ммоль/мин/л, p<0,001). В соревновательном периоде, напротив, имеет место, резко выраженное и статистически значимое повышение активности каталазы в эритроцитах пловцов по сравнению с контролем (22,2±1,87 ммоль/мин/л против 9,9±1,69 ммоль/мин/л, p<0,001).В восстановительном периодеактивность каталазы эритроцитов пловцов значимо не отличается от такой в эритроцитах контрольной группы.
МПО относится к классу окислительно-восстановительных ферментов и позволяет судить о кислородзависимой бактерицидной активности Нф. Уровень КБ характеризует кислороднезависимую цитотоксичность Нф. ЩФ и КФ - гидролитические ферменты специфических гранул, принимающее активное участие в анаэробном метаболизме, а также ответственны за переваривание убитых клеток и других остатков, поглощенных Нф.
Считается, что циркулирующие Нф у спортсменов характеризуются увеличением спонтанной продукции кислородных радикалов [2, 6], а лейкоцитарная секреция свободных радикалов является фактором индукции ПОЛ [5]. Таким образом, уровень ПОЛ в периферической крови, с одной стороны, возможно, определяется активностью Нф, с другой стороны, ПОЛ - опосредованная стимуляция клиринговой программы Нф, которая в купе с моноцитами уменьшает вероятность контакта антигенов с лимфоидными клетками и снижает выраженность гуморального иммунного ответа [5].
В периферической крови экспериментальной группы юношей-пловцов наблюдается нейтрофильный лейкоцитоз. Увеличение Нф в крови говорит об усилении иммунной реакции при воздействии физической нагрузки. Абсолютное количество Нф периферической крови сохранилось на уровне контроля только в подготовительный период; во все остальные периоды годичного цикла абсолютное количество Нф статистически значимо превышало таковое в контрольной группе (p<0,01). Относительное количество Нф было также статистически значимо повышено по сравнению с контрольной группой в восстановительном периоде (p<0,05). В соревновательный период относительное количество Нф было статистически значимо ниже, чем в контроле (p<0,001).
В подготовительном и соревновательном периоде уровень МПО у пловцов статистически значимо выше уровня МПО Нф контрольной группы (2,01±0,132 СЦК и 1,38±0,093 СЦК против 1,13±0,122 СЦК в контроле, p<0,001, p<0,05). В восстановительном периоде активность фермента в Нф пловцов значимо ниже, чем в Нф контрольной группы (1,72±0,014 СЦК против 2,47±0,053 СЦК в контроле, p<0,001).
Уровень КБ в подготовительном и соревновательном периодах пловцов существенно и статистически значимо превышает таковой в Нф контрольной группы (p<0,05, p<0,001). В восстановительный период уровень КБ, напротив, оказывается резко снижен в сравнении с аналогичным показателем контроля (1,41±0,042 СЦК против 1,95±0,051 СЦК в контроле, p<0,001).
Уровень КФ у пловцов снижен во все периоды годичного цикла; уровень активности ЩФ повышается только в восстановительном периоде (p<0,001), в остальные периоды ЩФ находится на уровне контроля. Динамика КФ и ЩФ у пловцов, вероятно, может свидетельствовать о возможности наличия незавершенного фагоцитоза Нф периферической крови.
В результате проведенных исследований установлены корреляционные связи между уровнем функционирования системы ПОЛ-АО и компонентами бактерицидных систем Нф у юношей пловцов в подготовительном, соревновательном и восстановительном периодах (табл. 1, 2, 3).
Таблица 1
Корреляционные связи по Спирмену у пловцов в подготовительном периоде
**Корреляция значима на уровне 0.01 (2-сторон.).
*Корреляция значима на уровне 0.05 (2-сторон.).
Таблица 2
Корреляционные связи по Спирмену у пловцов в соревновательном периоде
**Корреляция значима на уровне 0.01 (2-сторон.).
* Корреляция начима на уровне 0.05 (2-сторон.).
Таблица 3
Корреляционные связи по Спирмену у пловцов в восстановительном периоде
**Корреляция значима на уровне 0.01 (2-сторон.).
*Корреляция значима на уровне 0.05 (2-сторон.).
У пловцов выражены корреляционные связи иммунной системы и системы ПОЛ-АО во всех периодах подготовки. Можно утверждать, что при физическом и эмоциональном напряжении в соревновательном периоде у пловцов, происходят максимальные функциональные изменения в иммунных показателях и окислительно-восстановительной системы, отвечающие за сохранение здоровья.
Взаимосвязь МПО и КБ у пловцов в соревновательном и восстановительном периодах характеризует антибактериальную эффективность лейкоцитов.
Антиоксидантная защита, представленная каталазой в плазме крови и эритроцитах имеет корреляционные связи в подготовительном и соревновательном периодах, в восстановительном периоде у спортсменов только связь в эритроцитах с иммунной системой.
Существует мнение, что отрицательные корреляции, регистрируемые между активностью МПО и уровнем МДА как в плазме крови, так и в эритроцитах, могут отражать окислительную деструкцию гидроперекисей жирных кислот в присутствии свободных радикалов, секретируемых Нф.
Выводы
Функциональное состояние бактерицидной системы нейтрофилов периферической крови у пловцов зависит от периода подготовки, так, в подготовительном и соревновательном периодах повышаются их аэробная и анаэробная бактерицидная активность.
Анализ динамики функционирования системы ПОЛ-АО в эритроцитах периферической крови у пловцов позволил выявить выраженное разнонаправленное изменение этих показателей в соревновательном периоде, что может свидетельствовать о возможности возникновения оксидативного стресса.
Результаты оценки корреляционных взаимодействий метаболической активности нейтрофильных гранулоцитов с уровнем МДА у пловцов, дают основания предполагать, что МДА может отражать способность Нф к фагоцитозу, а АОС представленная каталазой, ускоряющая процесс адаптации, повышает неспецифическую резистентность организма в зависимости от тренировочного периода на различных этапах годичного цикла.
Рецензенты:
Якунин В.Е., д.м.н., профессор ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет», г. Тольятти;
Кретова И.Г., д.м.н., профессор ФГБОУ ВПО «Самарский государственный университет», г. Самара.