Цель исследования
Исследовать интенсивность свободнорадикального окисления в цельной крови при физических нагрузках различной интенсивности.
Материалы и методы
Исследование проведено на 68 белых беспородных крысах. Все эксперименты выполнены согласно Европейской Конвенции по защите экспериментальных животных. Контрольную группу составили интактные животные; в эксперименте участвовали животные, подвергавшиеся острой [2] и хронической физической нагрузке субмаксимальной и умеренной мощности [1]. Модель острой физической нагрузки воспроизводилась по методу А.Ф. Краснова, Г.И. Самодановой и др. Животные плавали в течение 4 мин с грузом массой 20% от веса тела. Температура воды 320С. Забор крови производился через 25–30 мин после плавания. ХФН субмаксимальной мощности моделировали ежедневным плаванием в течение 30 мин. Нагрузку увеличивали постепенно: первые 7 дней животные ежедневно плавали без груза, следующие 2 недели животные плавали с грузом 2% от массы тела. На 9-й, 15-й и 21-й день эксперимента животные подвергались дополнительно максимальной физической нагрузке: плавали в течение 4 мин с грузом массой 20% от веса тела. ХФН умеренной мощности моделировали ежедневным плаванием в течение 30 мин. Забор крови производился на 9-й, 15-й и 21-й день эксперимента после физической нагрузки внутрисердечно согласно правилам для гематологических исследований.
Интенсивность свободнорадикального окисления (СРО) в цельной крови исследовали методом люминол-усиленной хемилюминесценции с помощью прибора «Хемилюминомер-003» с компьютерным обеспечением по программе «Кровь» [5]. Первоначально регистрировали базальную хемилюминесценцию (ХЛ) цельной крови — светосумму (СС, у.е.•мин) и максимальную светимость (МС, у.е.). Далее в этих же пробах после инкубации регистрировали ХЛ-индуцированную. С учетом того, что основным источником свободных радикалов в цельной крови являются нейтрофилы, их активации (за счет адгезии к стеклянной поверхности) способствовала инкубация образцов крови (60 мин при 370С). Параллельно в крови подсчитывали общее количество лейкоцитов, лейкоцитарную формулу. ХЛ крови выражали в абсолютных величинах и с пересчетом на количество нейтрофилов (105/мл). Вычисляли функциональный резерв нейтрофилов по проценту прироста показателей индуцированного свечения по отношению к показателям базального свечения. Статистическая обработка результатов исследования проводилась на персональном компьютере с помощью пакета программ анализа данных Statistica 6.0. Использованы: непараметрический критерий Манна—Уитни, коэффициент корреляции Спирмена.
Результаты исследования и их обсуждение
При любом виде физической нагрузки в крови изменяется интенсивность свободнорадикальных процессов (табл. 1).
ОФН привела к активации процессов СРО в крови. Светосумма базального свечения возросла на 73,8%, максимальная светимость — на 48,55%. Показатели индуцированного свечения возросли на 135,7% (СС) и 177,2% (МС) относительно контрольных значений. При ХФН умеренной мощности наблюдается постепенное повышение показателей базального свечения относительно контроля: СС увеличилась от 18,2% (9-е сутки) до 42% (21-е сутки); МС от 12% (9-е сутки) до 46% (21-е сутки). При этом индуцированное свечение цельной крови (СС и МС) стало достоверно ниже контрольных значений. ХФН субмаксимальной мощности не изменила значений показателей базального свечения крови, но индуцированное свечение (СС и МС) цельной крови относительно контроля стало достоверно ниже.
Таблица 1
Показатели хемилюминесценции цельной крови крыс при физической нагрузке различной интенсивности (М±m)
Группы сравнения/ показатели
|
Контроль (n=9) |
ОФН (n=9) |
ХФН умеренной мощности |
ХФН субмаксимальной мощности |
|||||
9-е сутки (n=8) |
15-е сутки (n=8) |
21-е сутки (n=9) |
9-е сутки (n=8) |
15-е сутки (n=8) |
21-е сутки (n=9) |
||||
Базальное свечение |
СС, у.е.•мин |
0,677±0,02
|
1,17±0,17 *0,00035 |
0,80±0,05
|
0,95±0,04 *0,0008 |
0,97±0,05 *0,0017 |
0,75±0,03 |
0,775±0,04
|
0,81±0,05
|
МС, у.е. |
0,276±0,014
|
0,41±0,04 *0,0006 |
0,31±0,02 |
0,37±0,013 *0,0007 |
0,404±0,02 *0,015 |
0,29±0,012 |
0,31±0,015
|
0,34±0,02 |
|
Индуцирован ное свечение |
СС, у.е.•мин |
2,66±0,21
|
6,27±0,065 *0,0004 |
1,23±0,14 *0,009 |
1,32±0,16 *0,0005 |
1,77±0,17 *0,0007 |
1,07±0,15 *0,001 |
1,11±0,036 *0,0017 |
1,31±0,11 *0,009 |
МС, у.е. |
0,79±0,14
|
2,19±0,37 *0,008 |
0,475±0,04 *0,0023 |
0,49±0,037 *0,0007 |
0,576±0,06 *0,0011 |
0,41±0,04 *0,009 |
0,39±0,015 *0,015 |
0,43±0,02
|
* — достоверность по критерию Манна—Уитни по сравнению с контролем
Таблица 2
Показатели хемилюминесценции цельной крови крыс при физической нагрузке различной интенсивности в пересчете на нейтрофилы х105 (М±m)
Группы сравнения/ показатели
|
Контроль (n=9) |
ОФН (n=9) |
ХФН умеренной мощности |
ХФН субмаксимальной мощности |
|||||
9-е сутки (n=8) |
15-е сутки (n=8) |
21-е сутки (n=9) |
9-е сутки (n=8) |
15-е сутки (n=8) |
21-е сутки (n=9) |
||||
Базальное свечение |
СС, у.е.•мин |
0,33±0,026
|
0,23±0,05 *0,012 |
0,24±0,03 *0,004 |
0,235±0,02 *0,0011 |
0,185±0,01 *0,0003 |
0,203±0,02 *0,034 |
0,16±0,02 *0,038 ^0,024 |
0,124±0,01 *0,0001 ^0,0054 |
МС, у.е. |
0,13±0,01
|
0,08±0,01 *0,0031 |
0,13±0,04
|
0,09±0,01 *0,0011 |
0,08±0,004 *0,0003 |
0,08±0,006 *0,0013 |
0,063±0,006 *0,019 ^ 0,024 |
0,052±0,005 *0,0007 ^0,0027 |
|
Индуцирован ное свечение |
СС, у.е.•мин |
1,29±0,13
|
1,19±0,13
|
0,35±0,02 *0,0005
|
0,34±0,07 *0,0015
|
0,31±0,003 *0,0003
|
0,30±0,06 *0,0005
|
0,33±0,12 *0,0007
|
0,204±0,02 *0,0003 ^0,019 |
МС, у.е. |
0,39±0,08
|
0,41±0,07
|
0,13±0,01 *0,0041
|
0,135±0,025 *0,0011
|
0,11±0,01 *0,003
|
0,13±0,03 *0,001
|
0,1±0,025 *0,0017
|
0,066±0,006 *0,0006 ^0,003 |
|
Функциональный резерв нейтрофилов, % |
201,11±64,74
|
443,8±105,4 220,8 |
65,45±32,2 *0,0036
|
37,85±11,63 *0,0015
|
44,93±15,5 *0,001
|
37,87±13,3 *0,012
|
27,3±9,6 *0,003
|
27,5±8,3 *0,004
|
- — достоверность по критерию Манна—Уитни по сравнению с контролем; ^ — достоверность с аналогичным сроком ХФН умеренной мощности
Основными источниками свободных радикалов в крови являются нейтрофилы, количество и активность которых изменяются при физической нагрузке [7]. Кроме того, само мышечное сокращение активирует нейтрофильную НАДФН-оксидазу, генерирующую активные радикалы кислорода [6].
Все виды нагрузки приводят к достоверному увеличению нейтрофилов в абсолютных числах в 1,5 и более раз (рис. 1).
* — достоверность по критерию Манна—Уитни по сравнению с контролем
Рис. 1. Изменение количества лейкоцитов и абсолютного числа нейтрофилов в крови крыс при физической нагрузке различной интенсивности х109 (М±m)
При пересчете интенсивности базальной ХЛ крови на х105 нейтрофилов СС и МС практически при всех видах нагрузки и во все сроки исследования достоверно снижаются (табл. 2). Индуцированное свечение и функциональный резерв нейтрофилов относительно контроля не изменяются при ОФН, но значительно снижаются при ХФН умеренной и максимальной мощности.
Возрастание базальной и индуцированной ХЛ в цельной крови при ОФН связано с увеличением количества нейтрофилов и сохранением их способности к продукции кислородных радикалов, что подтверждается достоверными положительными корреляционными связями между абсолютным количеством нейтрофилов и СС базальной и индуцированной ХЛ цельной крови и сохранением функционального резерва (табл. 2, 3). При ХФН умеренной мощности тенденция к возрастанию СС базальной ХЛ на 9-е сутки связана с количеством лейкоцитов, но не с ростом их функциональной активности. На 15-е, 21-е сутки достоверные связи между базальной ХЛ крови и количеством нейтрофилов отсутствуют, появляются отрицательные связи, хотя и недостоверные, между количеством нейтрофилов и СС индуцированной ХЛ, что согласуется со снижением показателей их функционального резерва. При ХФН субмаксимальной мощности интенсивность свободнорадикальных процессов в крови не связана с количеством нейтрофилов, что доказывается появлением достоверной отрицательной связи между базальной ХЛ и количеством нейтрофилов на 21-е сутки нагрузки при достоверном снижении их функционального резерва во все сроки наблюдения.
Таблица 3
Корреляционный анализ между абсолютным количеством нейтрофилов и показателями светосуммы базальной и индуцированной хемилюминесценцией цельной крови крыс при физической нагрузке различной интенсивности х109 (М±m)
Кол-во нейтрофилов х109/л ХЛ цельной крови |
ОФН
|
ХФН умеренной мощности |
ХФН субмаксимальной мощности |
||||
9-е сутки |
15-е сутки |
21-е сутки |
9-е сутки |
15-е сутки |
21-е сутки |
||
СС базального свечения цельной крови у.е.•мин |
0,82 р≤0,05 |
0,72 р≤0,05 |
0,463
|
0,459
|
-0,246
|
-0,32
|
-0,61 р≤0,05 |
СС индуцированного свечения цельной крови у.е.•мин |
0,63 р≤0,05 |
-0,23
|
-0,603
|
-0,42
|
-0,56
|
-0,53
|
-0,496
|
Одной из причин снижения функционального резерва нейтрофилов относительно продукции кислородных радикалов может быть ограничение «респираторного взрыва» в нейтрофилах при абсолютном или относительном дефиците кислорода вследствие физической нагрузки и/или кислородного долга. Показано, что при тяжелой гипоксии, вызванной массивной острой кровопотерей, СРО в крови снижается [3]. Наше исследование в определенной мере объясняет механизм снижения функциональной активности нейтрофилов у спортсменов в спорте высших достижений [7].
Выводы:
1. Физическая нагрузка любой интенсивности приводит к изменению свободнорадикальных процессов в цельной крови: при ОФН возрастает как базальное, так и индуцированное свечение; ХФН умеренной мощности сопровождается возрастанием базального свечения (СС, МС) на 15–21-е сутки и снижением индуцируемого свечения (СС, МС) на 9–21-е сутки; при ХФН субмаксимальной мощности базальное свечение (СС, МС) не изменяется, индуцированное свечение снижается.
2. Интенсивность свободнорадикальных процессов в цельной крови при физических нагрузках связана как с функциональным состоянием нейтрофильных лейкоцитов, так и с их количественными изменениями.
Цейликман В.Э, д.м.н., профессор, зав. кафедрой биохимии ГБОУ ВПО «ЮУГМУ», г. Челябинск;
Колесников О.Л., д.м.н., профессор, зав. кафедрой биологии ГБОУ ВПО «ЮУГМУ», г. Челябинск.
Библиографическая ссылка
Кантюков С.А., Ермолаева Е.Н., Кривохижина Л.В. СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ В ЦЕЛЬНОЙ КРОВИ ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ РАЗЛИЧНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ И ИНТЕНСИВНОСТИ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 6. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=23081 (дата обращения: 13.02.2025).