Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Комплексная оценка реакции организма с различным уровнем адаптационного потенциала на физическую нагрузку

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Комплексная оценка реакции организма с различным уровнем адаптационного потенциала на физическую нагрузку"

На правах рукописи

РГВ од х 0

ЕЛИКОВ Антон Вячеславович

КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА РЕАКЦИИ ОРГАНИЗМА С РАЗЛИЧНЫМ УРОВНЕМ АДАПТАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА НА ФИЗИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ

03. 00. 04-биохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата медицинских наук

Пермь-2000

Работа выполнена в Кировской государственной медицинской академии МЗ РФ

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор П. И. Цапок

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор ГШ. Шараев доктор медицинских наук, профессор А. Ш, Бышевский

Ведущая организация - Башкирский государственный медицинский университет

Защита состоится </ '' ¿у^ £ <^/£-,/2000 г. в часов на заседании диссертационного Совета/ К.084,09.01 при Пермской государственной медицинской академии (614600, г. Пермь, ул. Куйбышева,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермской государственной медицинской академии по адресу: г. Пермь, ул. Коммунистическая, 26.

39)

Автореферат разослан "

7

2000 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат медицинских наук, доцент

В. Ф. Коломойцев

Рз4г. ^о

Обшая характеристика работы Актуальность темы. Резкое ухудшение здоровья населения России за последние годы, наиболее драматичным проявлением, которого стала нарастающая' депопуляция, рост смертности, инвалидности, заболеваемости, сокращение рождаемости, поставили весьма остро задачу спасения нации (Ю. Левин, 1994; Ю. Лисицин, 1994; И. Замотаев, 1995).Для преодолейия создавшегося кризисного состояния важная роль принадлежит первичной профилактике на стадии донозологических и преморбидных состояний (Р. М. Баевский и др., 1987, 1996; Е.Р. Бойко, 1998). Среди многочисленных критериев, предложенных для оценки функционального состояния компенсаторно-приспособительных механизмов, обеспечивающих адаптацию и гомеостаз организма при разнообразных воздействиях, имеющих нередко стрессорный характер, важная роль принадлежит определению адаптационного потенциала системы кровообращения (P.M. Баевский и др., 1987; Ю.Б. Белоусов и др., 1995; Т. В. Попова и др., 1998; Ф.Т. Ситдиков и др., 1998). Исследованиями целого ряда авторов (Л.Х. Гаркави,1990; И.Г, Индеккер, Б.М. Федоров, 1993; В. В. Горбунов, 1997) доказана тесная корреляция частоты сердечных сокращений и многочисленных показателей различных адаптационных реакций. Особый интерес представляет изучение соотношений в деятельности органов и систем организма при действии на него разнообразных факторов, среди которых важное место занимает двигательная активность (А. П. Кузнецов, 1995; Н. В.Кучина, 1995; О. А. Григорович, 1998; Л. Н. Нифонтова и др., 1998 ).

Физическая нагрузка является универсальным пусковым механизмом для работы всех органов и систем. Адаптация организма к мышечным нагрузкам характеризуется изменением характера энергетического обмена, адекватной перестройкой внутри- и межсистемных отношений, обеспечивающих повышение работоспособности (Ф. 3. Меерсон, 1986; Т. Л. Немеровская, Б. С. Шенкман, 1997; J. Joidspink, 1992), а также обусловлена биохимическими сдвигами не только в мышцах, но и в крови, внутренних органах (М И. Калинский, В. А. Рогозкин, 1989; Н. Муйдинов, 1991; Н. Ю. Шпанов, 1993; R. Michel, 1992; F. H. Mader, W. Hollmann, 1993; K. Milasius, 1995). Одними из биохимических изменений в крови, связанных с мобилизацией источников энергии являются количественные сдвиги показателей углеводного и липидного обменов (К. М. Миляшюс, 1995; 1998; Е. Jansson, К. Lennart, 1987; С. Williams, 1989). Отчетливые изменения вызывает мышечная деятельность и в метаболизме белков. Установлено усиление катаболизма протеинов, основным ингредиентом которого является содержание мочевины в крови (H. Н. Яковлев, А. Ф. Краснова, 1997; К. М. Миляшюс, 1998; К. D. Layman, 1987).

Несмотря на многочисленные работы, посвященные изучению действия локомоторных актов на различные функциональные системы организма

человека, механизмы корреляции между напряженностью функционирования регуляторных систем в комплексе с показателями белкового, липидного, углеводного, энергетического метаболизма изучены далеко недостаточно. Прежде всего, большинство имеющихся методик ее определения отличаются фрагментарностью изучения проблемы и характеризуются косвенной оценкой результатов проделанной работы (Н. В. Кучина, 1995; Л. И. Иржак и др., 1998). В то же время физическая нагрузка сегодня прочно вошла в арсенал лечебных и профилактических мероприятий при ожирении, ИБС и целом ряде состояний, связанных с гиподинамией (П. Г. Царфис, И. Д. Френкель, 1991; Б. Т. Турусбеков, Г. А. Акбанова, 1998; В. К. Pedersen, N. Tvede, 1993; Е. Casiglin et al., 1994).

В доступной литературе немногочисленны сведения об особенностях метаболических сдвигов в организме при дозированной физической нагрузке в зависимости от уровня АП системы кровообращения, что также было побудительным мотивом при выполнении данной работы. Цель исследования. Провести комплексную оценку метаболизма и выявить биохимические особенности реагирования лиц с различным уровнем адаптационного потенциала на физическую нагрузку.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Определить состояние адаптационного потенциала системы кровообращения у практически здоровых лиц и выявить индивидуально-типологические особенности реагирования испытуемых с различным уровнем адаптационного потенциала на дозированную физическую нагрузку.

2. Провести количественную оценку активности ферментов и интермедиатов белкового, углеводного, липидного обменов и свободнорадикального окисления в обеспечении уровня адаптационного потенциала и развивающихся компенсаторно-приспособительных реакций метаболизма на дозированную физическую нагрузку.

3. Выявить прогностические биохимические критерии для оценки процессов адаптации организма на дозированную физическую нагрузку.

4. Обосновать проведение комплексной физиолого-биохимической оценки уровня адаптационного реагирования.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Адаптационный потенциал системы кровообращения, базирующийся на основных показателях жизнедеятельности, определяется индивидуально-типологическими особенностями и состоянием метаболических процессов.

2. Биохимические показатели: содержание общих липидов, (3-липопрогеинов, среднемолекулярных пептидов, мочевины, креатинина, холестерола и его фракций, активность ЛДГ, ACT, AJ1T, церулоплазмина, каталазы, интенсивность ПОЛ и АОА тесно взаимосвязаны с уровнем АП испытуемых.

3. Напряжение механизмов адаптации сопровождается сдвигами активности энзимов гликолиза, трансаминирэвавия и оксидантных ферментных систем с выраженным усилением перекисного окисления эндогенных липидов. Повышение реакций свободнорадикалького окисления и снижение антиоксидантной защиты организма являются ведущим молекулярным механизмом в повреждении структуры и нарушении функций биомембран.

4. Мониторинг АП и показателей метаболизма углеводов, липидов, белков, хемилюминесценция ПОЛ и интенсивность антиоксидантной защиты являются надежными критериями при оценке адаптационно-компенсаторных процессов при дозированной физической нагрузке.

Научная новизна работы.

Автором впервые проведено комплексное исследование метаболизма и изучены биохимические особенности реагирования лиц с различным уровнем АП системы кровообращения на дозированную физическую нагрузку. Показатели, характеризующие обмен протеинов, углеводов, липидов, свободнорадикэльного окисления и антиоксидантной защиты в организме тесно взаимосвязаны с уровнем АП системы кровообращения. Получены новые данные об активности ферментов и содержании интермедиатов белхового, липидного, углеводного обменов, состоянии ПОЛ и антиоксидантной защиты, которые имеют существенное значение для обогащения учения о развитии механизмов адаптации при физической нагрузке.

Автором усовершенствованы 8 биохимических методов исследования с целью экономии времени, биологического материала, дорогостоящих химреактивов, значительно расширены возможности изучения биохимических показателей в одной пробе. Модификации защищены удостоверениями на рационализаторские предложения, принятые Кировской государственной медицинской академией.

Практическая значимость работы

При проведении настоящей работы были разработаны или модифицированы следующие методы исследования: хемилюминесцентный метод определения перекисного окисления липидов в сыворотке крови и липопротеиновых фракциях; метод изучения липидного состава липопротеинов высокой и низкой плотности; метод определения среднемолекулярных пептидов, мочевины и аскорбиновой кислоты в одной пробе.

Показана целесообразность комплексного и параллельного изучения биохимических показателей метаболизма и физиологических параметров гемодинамики у лиц с различным уровнем АП системы кровообращения. Публикации. По теме диссертации опубликована 21 научная работа, из которых - 10 в центральной печати. Получено 8 удостоверений на рационализаторские предложения.

Реализация результатов исследования.

Результаты исследования и модифицированные биохимические методы изучения активности ферментов и показателей метаболизма внедрены в

работу биохимической лаборатории Кировской городской больницы №1, Кировской областной травматологической клинической больницы и лаборатории консервирования крови и тканей Кировского НИИ гематологии и переливания крови, а также применяются в учебном процессе на кафедре биохимии Кировской государственной медицинской академии.

Апробация диссертации Основные положения диссертации доложены и обсуждены на региональных конференциях: "Актуальные проблемы современной биохимии" (г. Киров, ноябрь 1996), "Актуальные вопросы трансфузионной и клинической медицины" (г. Киров, апрель 1997), Всероссийской конференции с международным участием "Кислотно-основной и температурный гомеостаз: физиология, биохимия и клиника"(г. Сыктывкар, июнь 1997), XVI (I) Российской конференции "Физиология и патология пищеварения"(г. Краснодар-Геленджик, октябрь 1997), региональной научно-практической конференции "Актуальные вопросы курортологии и реабилитации" (г. Нижне-Ивкино, октябрь 1997), конференции "Образование и студенческий спорт" (г. Сыктывкар, май 1998, четырнадцатой Коми республиканской молодежной научной конференции (г. Сыктывкар, апрель 2000), VI итоговой научно-практической конференции молодых ученых "Молодежь и медицинская наука - на пороге XXI века (г. Киров, апрель 2000), совместном заседании кафедры биохимии и проблемной комиссии "Эколого-гигиенические проблемы охраны здоровья населения" Кировской государственной медицинской академии (г. Киров, октябрь 2000), совместном заседании кафедр биохимии, фармакологии и нормальной физиологии Пермской государственной медицинской академии (г. Пермь, ноябрь 2000).

Структура и объем работы. Диссертация объемом 122 страницы машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, двух глав собственных исследований, их обсуждения, практических рекомендаций, выводов и списка литературы, включающего 162 отечественных и 89 иностранных источников. Работа иллюстрирована 18 таблицами и 6 рисунками.

Материал и методы исследования В исследованиях принимали участие испытуемые-добровольцы - 240 практически здоровых студентов обоего пола (120 мужчин и 120 женщин) в возрасте от 18 до 25 лет, занимающихся физической культурой только в объеме вузовской учебной программы, включающей в течение недели 2 двухчасовых занятия. Все испытуемые прошли углубленное медицинское обследование с применением современных методов и по состоянию здоровья были отнесены к основной медицинской группе. Все исследования вначале проводили в состоянии покоя. Утром, натощак после 10 часового голодания проводили забор крови (Е.Р. Бойко, 1998). Через 5-7 мин после определения фоновых показателей у всех испытуемых изучали влияние физической нагрузки на физиолого-биохимические показатели. В качестве модели использовали работу на велоэргометре. Нагрузка дозировалась мощностью

60 Вт в течение 30 мин при частоте педалирования 70-75 в минуту, что составило 13500 кГм.

Испытуемые делились на группы по половому признаку и уровню АП системы кровообращения, который определяли по методу Р. М. Баевского и др. (1987).

Тщательное исследование функционального состояния у лиц мужского пола, включая изучение некоторых показателей системной гемодинамики, сочеталось с изучением биохимических показателей сыворотки крови характеризующих белковый, липидный, углеводный метаболизм, состояние свободнорадикального окисления и антиокислительной защиты организма

Материалом для биохимического исследования служила кровь из локтевой вены. В работе использованы информативные классические и современные методы исследования. Некоторые методики модифицированы нами и утверждены в качестве рацпредложений.

Общий белок определяли унифицированным биуретовым методом (В.В. Меньшиков, 1987), уровень среднемолекулярных пептидов -спектрофотометрически по методу Н. И. Габриэлян и В. И. Липатовой (1984); содержание Р-липопроте:шов — турбидиметрически (В. Г. Колб и В. С. Камышников, 1982); уровень креатинина и мочевины изучали унифицированными методами с помощью стандартных наборов реактивов «Lachema» (Чехия).

Для количественного определения уровня общих липидов использовали цветную реакцию с сульфофосфованилиновым реактивом. Уровень триацилглицеролов (ТАГ) определяли, используя диагностический набор реактивов «Lachema» (Чехия). В основу определения общего, свободного и эфиросвязанного холестерола (ХС) положен кинетггческий принцип взаимодействия с хлорным железом (В. Г. Колб и В. С. Камышников, 1982; П.Н Шараев, 1990). ХС-(ЛПНП+ЛПОНП) и ХС-ЛПВН определяли во фракциях липопротеинов после осаждения апо-В содержащих ЛПНП и ЛПОНП гепарином в присутствии солей марганца (В. В. Меньшиков, 1987; Г. Р. Томпсон, 1989; В. П. Бархатова и др., 1998) и разделения центрифугированием (П. И. Цапок и др., 1997).

Определение глюкозы в крови осуществляли унифицированным орто-толуидиновым методом; содержание лактата - колориметрически по цветной реакции с р-оксидифенилом (В. В. Меньшиков, 1987), уровень пирувата - динитрофенилгидразиновым реактивом в модификации Е. Р. Бойко и др. (1997).

Изучали активность оксидоредуктаз - лактатдегидрогеназы (ЛДГ; КФ 1.1.1.27) - модифицированным колориметрическим методом с использованием редокс-индикаторов (И. Н. Овчарук и П. И. Цапок 1981); каталазы (КФ 1.11.1.6) - по распаду пероксида водорода (Н. А. Терехина и Ю. А. Петрович, 1992); церулоплазмина (КФ 1.16.3.1) - по окислению р-фенилендиамина; трансфераз - транскетолазы (ТК; КФ 2.2.1.1) - по убыли рибозо-5-фосфата; трансаминаз - аспартатаминотрансферазы (ACT; КФ 2.6.1.1) и аланинаминотрансферазы (АЛТ; КФ 2.6.1.2),

у-глутамилтрансферазы (ТТТ; КФ 2.3.2.2) - унифицированными методами, используя стандартные наборы реактивов (В. В. Меньшиков, 1987).

Для изучения перекисного окисления липидов (ПОЛ) определяли содержание малонового диальдегида (МДА), как конечного продукта ПОЛ, спектрофотометрически с тиобарбитуровой кислотой (Ю. А. Владимиров, А.И. Арчаков, 1972; Л. И. Андреева и др., 1988). Для определения первичных продуктов перекисного окисления измеряли интенсивность хемилюминесценции (XJI), инициированной перекисью водорода, в присутствии избытка ионов двухвалентного железа, за 30 и 60 секунд, а также максимальную вспышку ХЛ за исследуемое время на хемилюминометре Emilite (Ю. А. Владимиров, А. И. Арчаков, 1972; П. И. Цапок, А. А. Галкин, 1998). Оценку общей антиокислительной активности (АОА) осуществляли в соответствии с методикой Е. Б. Спектор и др. (1983); содержание аскорбиновой кислоты определяли по цветной реакции с динитрофенялгидразиновым реактивом (П. И. Цапок и др. 1996).

Мониторинг биохимических показателей, проведённый до и после физической нагрузки, позволял контролировать динамические сдвиги изучаемых интермедиатов, которые сопоставляли и анализировали параллельно с гемодинамическими показателями, которые включали в себя: измерение артериального давления аускультативным способом Короткова; определение частоты сердечных сокращений (ЧСС) при помощи датчика аппарата «Полиграф», ЭКГ, пальпаторно и среднего динамического артериального давления по формуле Вецлера-Богера.

Ударный объём (УО) определяли по непрямому методу Старра (I. Starr, 1954); минутный объём кровообращения (МОК), сердечный индекс (СИ), индекс напряжения миокарда (ИНМ), внешнюю работу миокарда (ВРМ), критерий эффективности миокарда (КЭМ) рассчитывали общепринятыми методами. Общее периферическое сопротивление (ОПС) сосудистого русла рассчитывали по формуле Пуазейля.

Полученный цифровой материал подвергнут обработке методом вариационной статистики с помощью микро-ЭВМ «CITIZEN FT-240P». Определяли среднюю арифметическую, среднеквадратическое отклонение и среднюю ошибку средней арифметической по общепринятым методам, степень достоверности - по таблице Стьюдента (А. М. Мерков и Л. Е. Поляков, 1974). Учитывались результаты со степенью достоверности не ниже 95% (р<0,05). Использовались также стандартные программы «Стадия» и «Microsoft Excel» с проведением математической обработки на IBM и вычислением взаимосвязи и Взаимозависимости между отдельными показателями по коэффициенту корреляции г.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Адаптационный потенциал (АП) системы кровообращения, базирующийся на основных показателях жизнедеятельности является надёжным индикатором адаптационных реакций целостного организма и позволяет целенаправленно анализировать состояние компенсаторно-

приспособительных механизмов при разнообразных воздействиях, имеющих нередко стрессорный характер. Проведённое нами изучение состояния адаптации организма обследованных студентов показало, что у большинства, как мужчин, так и женщин наблюдаюсь напряжение механизмов адаптации, соответственно: 57,5% и 45,8%. Неудовлетворительная адаптация регистрировалась в небольшом числе наблюдений, тогда как удовлетворительная адаптация была характерна для 34,2% мужчин и 47,5% женщин. Итоговые данные, представленные на рис. 1, подтверждают вклад основных антропометрических и гемодинамических показателей в формирование типа адаптационной реакции и показывают более благоприятный характер распределения уровня АП в покое у обследуемых женщин по сравнению с мужчинами.

Мужчины Женщины

Рис. 1. Показатели адаптации испытуемых.

1-удовлетворительная адаптация; 2-напряжение механизмов адаптации; 3-неудовлетворительная адаптация.

Результаты изучения биохимических показателей белкового, липидного и углеводного обменов в сыворотке крови у обследуемых лиц мужского пола, проведённые в покое и при физической нагрузке, выявили определенную зависимость от уровня АП и влияние на них дозированной физической нагрузки. Нами изучена активность ферментов и уровень интермедиатов при удовлетворительной адаптации (1-я группа) и при напряжении механизмов адаптации (2-я группа). Исследование фоновых величин не выявило существенных различий большинства изучаемых показателей метаболизма, тогда как после дозированной физической нагрузки наблюдали характерные количественные сдвиги, которые не всегда имели одинаковую направленность.

Проведенные исследования показателей метаболизма протеинов сыворотки крови, представленные в таблице 1 и 2, не выявили существенных отличий в содержании общего белка, среднемолекулярных пептидов и креатинина у студентов с удовлетворительной адаптацией и в состоянии напряжения механизмов адаптации до физической нагрузки, тогда как содержание мочевины было на 10% ниже у обследуемых 1-й группы в покое по сравнению с аналогичным показателем сыворотки крови у пациентов 2-й

группы. После дозированной физической нагрузки уровень общего белка сыворотки крови не изменился у лиц 1-й группы и повысился на 9,8% во 2-й группе; содержание среднемолекулярных пептидов, мочевины и креатинина возросло в обеих группах, при этом количественные сдвиги у студентов с напряжением механизмов адаптации были более выражены.

Таблица 1

Показатели метаболизма протеинов в сыворотке крови в зависимости от величины, АП при дозированной физической нагрузке (Х±Бх; п=15)

Исследуемые показатели jTpynna До нагрузки После нагрузки

Общий белок, 1 73,8±1,4 75,6±1,2

: г/л . 2 73,1 ±1,7 80,3±1,2*

Среднемолекулярные 1 229±9 269±11»

пептиды, 2 211±9 377±19*

ЕхЮОО

Мочевина, 1 6,27±0,23 7,74±0,51*

ммоль/л 2 5,65±0,32 8,43±0,29*

Креатинин, 1 54,6+1,7 68,1+1,7*

ммоль/л 2 51,8±1,2 7б,1±2,6*

ACT, мккат/л 1 0,34±0,02 0,34±0,02

2 0,33±0,04 0,53±0,03*

AJIT, мккат/л 1 0,23±0,03 0,17±0,03

2 0,24±0,02 0,18±0,02*

ГГТ, мккат/л 1 0,54±0,06 0,47±0,05

• 2 0,42±0,05 0,49±0,06

* Различия статистически достоверны

Таблица 2

Зависимость показателей метаболизма протеинов в сыворотке крови от величины АП после физической нагрузки

(разница в процентах к показателям в покое, принятым за 100%)

Показатель Удовлетворительная адаптация Напряжение механизмов адаптации

Общий белок +2,4 +9,8

Среднемолекулярные пептиды +17,5 +78,7

Мочевина +23,4 +49,2

Креатинин +24,7 +46,9

ACT 0 +60,6

АЛТ -26,1 -25,0

ГГТ -12,9 +17,1

Изучение активности трансаминаз и ГТТ не выявило отличий и пределы колебаний изучаемой энзиматической активности не выходили за рамки референтных пределов в покое, тогда как дозированная физическая нагрузка не вызывала достоверных сдвигов активности ACT и ТТТ у испытуемых 1-й группы, достоверно повышая активность ACT на фоне снижения аланинаминотрансферазной активности у обследуемых лиц 2-й группы. Несмотря на отсутствие достоверных отличий в активности ACT и AJIT у лиц 1-й группы, отношение АСТ/АЛТ у них существенно возросло после физической нагрузки.

Полученные данные согласуются с результатами исследований K.M. Милашюса (1998), J.F. Yale et al. (1989), К. Milasius (1995) и выявленные изменения подчеркивают, что даже умеренная мышечная деятельность связана с усилением белкового катаболизма.

Изучение показателей углеводного обмена не выявило изменений со стороны глюкозы и активности транскетолазы сыворотки крови в обеих группах (рис.2). После дозированной физической нагрузки существенно возрос уровень лактата, особенно при напряжении механизмов адаптации параллельно увеличению активности ЛДГ.

Таким образом, в обеих исследуемых группах уровень лактата и мочевины нарастает. Можно предположить, что активизация синтеза мочевины в печени может сопровождаться определенным "накоплением протонов" и сдвигом равновесия в системе лактат-пируват в сторону первого метаболита. Значительное повышение уровня пирувата и уменьшение соотношения лактат/пируват у лиц 2-й группы после физической нагрузки

(17,7±0,02) по сравнению с показателями 24,6±0,04 у студентов с удовлетворительной адаптацией свидетельствует о накоплении пировиноградной кислоты в результате угнетения аэробных процессов окисления. С этим согласуется повышенная лактатдегидрогеназная активность сыворотки крови.

' 250

! 200,

| 150 ! 100

! 0

(

I

Рис. 2. Зависимость показателей углеводного обмена сыворотки крови от АП после физической нагрузки (в процентах к показателям в покое, принятым за 100%).

1-глюкоза; 2-лактат; 3-пируват; 4-ЛДГ; 5-транскетолаза.

РЖ НосЬасЫса (1980) полагает, что по мере того, как ЛДГ начинает выполнять свои функции по поддержанию окислительно-восстановительного равновесия, образующиеся вместе с лактатом протоны стимулируют дальнейшую выработку лактата путем снижения Кт для пирувата. А это увеличивает сродство ЛДГ к пирувату, по мере того, как количество пирувата возрастает. По-видимому, ЛДГ лучше выполняет все эти функции при анаэробной мышечной работе в том случае, когда она представлена изоэнзимом М4.

Результаты исследований показателей липидного обмена в сыворотке крови студентов-добровольцев до и после работы на биостенде выявили характерные сдвиги метаболизма (таблица 3).

Обращают на себя внимание более высокие исходные значения некоторых изучаемых интермедиатов у лиц с напряжением механизмов адаптации в покое.

После дозированной физической нагрузки увеличился уровень тотальных липидов и ТАГ в обеих группах на фоне снижения содержания общего холестерола (ХС) за счет его обеих фракций (эстерифицированного и свободного).

При изучении уровня ХС в составе липопротеинов отмечали более высокое содержание ХС- (ЛПНП+ЛПОНП) и более низкий исходный уровень ХС-ЛПВП, что сопровождалось более высоким значением (на

27,8%) отношения ХС-(ЛПНП+ЛПОНП)/ХС-ЛПВП у лиц с напряжением механизмов адаптации.

После велоэргометрии уровень ХС-(ЛПНП+ЛПОНП) уменьшался в обеих группах (особенно во 2-й), а показатель ХС-ЛПВП возрос, соответственно на 24,2 и 22,9%. В результате этого отношение ХС-(ЛПНП+ЛПОНП)/ХС-ЛПВП уменьшилось в 1-й группе на 38,6% и на 43,5% - во 2-й группе обследованных студентов.

Таблица 3

Зависимость показателей метаболизма липидов в сыворотке крови от величины АЛ при дозированной физической нагрузке (Х±Бх; п=15)

Исследуемые Группы До нагрузки После нагрузки

показатели

Тотальные 1 5,04±0,13 5,29±0,12

липиды, г/л 2 5,27±0,22 6,26±0,25*

ТАГ, 1 0,94±0,04 1,34±0,06*

г/л 2 0,85±0,04 0,95±0,04*

МП, 1 3,97±0,11 2,77±0,09*

г/л 2 3,50±0,04 3,61±0,07

Общий ХС, 1 4,72±0,14 3,72±0,06*

ммоль/л 2 4,85±0,07 3,97±0,06*

Эстерифицированный 1 3,60±0,12 2,93±0,05*

ХС, ммоль/л 2 3,91 ±0,06 3,22±0,05*

Свободный ХС, 1 1,11 ±0,04 0,79±0,05*

ммоль/л 2 0,93±0,04 0,76±0,08*

Коэффициент 1 76,2±0,8 79,0±1,7

эстерифнкации,% 2 80,6±0,5 81,2±1,9

ХС- ЛПНП+ЛПОНД 1 1,88±0,03 1,49±0,04*

ммоль/л 2 2,14±0,05 1,48±0,06*

ХС-ЛПВП, 1 0,99±0,04 1,23±0,04*

ммоль/л 2 0,87±0,09 1,07±0,03*

ХС-ЛПНП+ЛПОНП/ 1 1,94±0,06 1,19±0,04*

ХС-ЛПВП 2 2,48±0,05 1,40±0,06*

* Различия статистически достоверны

Результаты наших исследований согласуются с данными М.И. Калинского, В.А. Рогозкина (1989), Б. Веггек1о1ш (1995), I. Сгегшп е1 а1. (1995) наблюдавших после упражнений, укрепляющих сердечно-сосудистую систему, аналогичные сдвига липидного обмена.

Анализ изменений показателей первичных и конечных продуктов Г10Л в сыворотке крови выявил их разнонаправленный характер. Результаты исследований, представленные в таблице 4 и на рисунке 3, свидетельствуют о том, что содержание МДА — конечного продукта ПОЛ - было в покое на

46,1% выше у лиц 2-й группы, также показатели интенсивности хемилюминесценции за 30 сек и за 60 секу них были выше.

Таблица 4

Зависимость показателей ПОЛ и антиоксидантной защиты в сыворотке крови от величины АП при дозированной физической нагрузке (Х±8.х; п=15)

Исследуемые Группа До нагрузки После нагрузки

показатели

МДА, I 10,53±0,28 7,09±0,54*

м км оль/л 2 15,39±0,75 14,95±0,68

АОА, 1 71,9±2,8 63,7±2,2*

% 2 61,8±2,0 50,3±1,8*

Церулоплазмин, 1 252,0±4,9 244,5±6,4

мг/л 2 259,2±12,1 145,5±6,9*

Катал аза, 1 4,21 ±0,32 3,82±0,30

мм оль/л 2 5,44±0,28 2,37±0,25*

Аскорбиновая 1 6,2±0,8 3,5±0,5*

кислота, 2 4,8±0,7 1,2±0,3*

мг/л

Интенсивность 1 935+26 724+32*

ХЛ за 30 сек, 2 1072+34 1243+41*

кФотон

Интенсивность 1 1720+39 1430+42*

ХЛ за 60 сек, 2 1892+52 2190+67*

кФотон

Максимальная ' 1 72,4+1,9 65,7+2,2*

вспышка ХЛ, 2 69,3+2,7 78,4+4,2*

кФотон

ХЛ (за 30 сек)/ 1 198,1+8,2 194,6+7,9

ХС 2 221,0+7,6 331,1+12,4*

кФотон/ммоль

ХЛ (за 60 сек)/ 1 364,4+10,2 384,4+12,9

ХС 2 390,1+12,7 551,6+22,7*

кФотон/ммоль

* Различия статистически достоверны.

Интенсивность ХЛ за 30 сек, кФотон

Интенсивность ХЛ за 60 сек, кФотон

Максимальная вспышка, кФотон

Каталаза, ммоль/л Аскорбиновая

кислота, мг/л

Рис. 3. Состояние свободнорадикалыюго окисления и антиоксидантной защиты организма до (1) н после (2) дознровашюй физической нагрузки.

1 ряд - удовлетворительная адаптация;

2 ряд - напряжение механизмов адаптации.

После физической нагрузки содержание МДА в сыворотке крови студентов с удовлетворительной адаптацией стало на 48,5% ниже, чем в покое, тогда как у лиц с напряжением механизмов адаптации данный показатель практически не изменился. Противоположные по направленности изменения наблюдали при изучении интенсивности ХЛ за 30 сек и за (50 сек: они достоверно снижались после физической нагрузки в 1-й группе и существенно возросли (на 16,0 и 15,7%, соответственно) во 2-й группе.

При соотношении ХЛ к уровню общего ХС сыворотки крови также отмечались достоверные отличия между двумя исследуемыми группами: ХЛ за 30 сек/ХС и ХЛ за 60 сек/ХС в 1-й группе не изменилась после велоэргометрии и возросла на 45,2 и 41,4% у обследуемых с напряжением механизмов адаптации.

Как следует из полученных нами данных, происходили изменения интенсивности процессов свободнорадикального окисления, которые свидетельствовали об активации процессов ПОЛ, особенно у лиц у лиц 2-й группы, которые значительно усиливались после физической нагрузки.

Эти изменения могут быть обусловлены в первую очередь неадекватной реакцией со стороны антиоксидантных систем организма, ее ферментативного и неферментного звеньев, значение которых доказано работами многочисленных авторов (Ю.А. Владимиров, М.П. Шерстнев, 1989; H.A. Терехина, Ю.А. Петрович, 1992; А.Ш. Бышевский, С.Л. Галян, 1993; Г.И. Клебанов и др., 1999).

Проведенный нами анализ показателей антиоксвдантной защиты выявил существенные сдвиги, которые характеризовались более низкими значениями компонентов АОА у студентов 2-й группы в покое, на фоне повышенной у них каталазной активности сыворотки крови, достоверном снижении уровня аскорбиновой кислоты и отсутствии изменений со стороны церулоплазмина.

После физической нагрузки АОА снижалась в обеих группах без достоверных сдвигов со стороны церулоплазмина и каталазы у мужчин с удовлетворительной адаптацией, тогда как при напряжении механизмов адаптации это снижение составило: для церулоплазмина - 43,9%, для кагал азы - 56,4% и для аскорбиновой кислоты - 75,0%.

Полученные данные раскрывают новые звенья развития адаптации к физической нагрузке, подтверждают целесообразность включения природных антиоксидантов в комплексную терапию при реабилитации лиц с острым физическим перенапряжением (A.B. Еликов, П.И. Цапок, 1997; Д.Г. Прошин, А.Г. Чиж, 1997).

Таким образом, результаты проведенного комплексного изучения особенностей биохимического реагирования показали зависимость энзимов гликолиза, трансаминирования и оксидантной защиты от уровня АП и выявили существенные сдвиги, в том числе, усиление катаболической

стадии и процессов свободнорадикального окисления после дозированной физической нагрузки у лиц с напряжением механизмов адаптации.

Поскольку, в формировании АП системы кровообращения наряд}' с массой тела и ростом основную роль играют показатели АД и ЧСС, нами проанализировано у обследуемых студентов состояние гемодинамики.

Результаты проведенных исследований показателей системной гемодинамики у мужчин подтвердили значимость в формировании состояния адаптации таких показателей как: АДс, АДд, САД, ЧСС, а также ПД. При этом отмечался рост АДс, АДд, САД, ЧСС в направлении от состояния удовлетворительной адаптации к состоянию неудовлетворительной адаптации. Аналогичную динамику наблюдали другие авторы (С. К. Витрук, 1990; Г. М. Яковлев, В. А. Карлов, 1992; И. Г. Герасимов и др. 1997).

Общеизвестно, что показатели различных видов артериального давления и ЧСС являются надежными индикаторами функционирования сердца и сосудистого русла. Наиболее распространённые показатели системной гемодинамики (УО, МОК, ОПС, СИ, ИНМ, ВРМ, КЭМ) были нами проанализированы.

Установлено достоверное снижение УО в направлении от удовлетворительной адаптации к неудовлетворительной, тогда как уровень МОК имел близкие значения за счёт более высокого ЧСС. СИ в покое претервал тенденцию к уменьшению данного показателя от уровня удовлетворительной адаптации к неудовлетворительной, а значения ОПС в покое у лиц с удовлетворительной адаптацией и напряжением механизмов адаптации не выходили за пределы нормальных колебаний. При неудовлетворительной адаптации ОПС существенно возросло, что свидетельствует о неблагоприятном состоянии сосудистой системы испытуемых и, следовательно, значение ОПС может быть использовано в качестве дополнительного критерия в оценке функционального состояния организма. Особый интерес представляет изучение показателей работы сердечной мышцы, которые являются надёжными индикаторами общего состояния всего организма (Н. А. Агаджанян и др. 1997). Эти данные представлены в таблице 5.

Анализ ИНМ в покое выявил увеличение данного показателя от состояния удовлетворительной адаптации к неудовлетворительной, что свидетельствует о большем вкладе сердечной мышцы в поддержание состояния адаптации. Вместе с тем, показатели ВРМ практически не имели различий от состояния адаптации. Выявлена зависимость распределения КЭМ от уровня АП, что также наряду с другими показателями имеет важное диагностическое значение. Установлено, что при практически одинаковом уровне ВРМ, отмечалось снижение КЭМ в направлении от удовлетворительной к неудовлетворительной адаптации, а это свидетельствует о разном вкладе системной гемодинамики в поддержание уровня АП, т. е. о неодинаковой эффективности работы сердечно-сосудистой системы.

Таблица 5

Некоторые показатели функционирования сердечной мышцы у лиц с различным уровнем АП до и после физической нагрузки (Х±Бх)

■ Уровень | АП До нагрузки После нагрузки

ИНМ (ед) ВРМ (ед) КЭМ (ед) ИНМ (ед) ВРМ (ед) КЭМ (ед)

Удовлетворительная адаптация п=41 7,5 ±0,1 6,2 ±0,1 0,83 ±0,01 21,1 ±0,2 10,3 ±0,1 0,49 ±0,01

Напряжение механизмов адаптации п=69 9,1 ±0,1 6,2 ±0,1 0,68 ±0,01 24,5 ±0,2 10,2 ±0,1 0,42 ±0,01

Неудовлетворительная адаптация п=10 11,8 ±0,3 6,1 ±0,3 0,52 ±0,03 31,9 ±0,8 10,1 ±0,2 0,32 ±0,01

Нами изучено влияние дозированной физической нагрузки на показатели системной гемодинамики испытуемых. Умеренная физическая нагрузка является нормальной формой повседневной жизнедеятельности, вместе с тем, имеются данные, что уже при ней включается весь комплекс адаптационных реакций (М. И. Калинский, В. А. Рогозкин, 1989; А. В. Рычкалов, 1996).

Проведенные исследования выявили связь показателей системной гемодинамики с уровнем АП. Величины АДс, ПД, САД, УО, МОК, СИ существенно возросли после физической нагрузки и зависели от уровня АП. ОПС снизилось, повторяя динамику, которую мы наблюдали в состоянии покоя. АДд существенно снизилось у испытуемых с удовлетворительной адаптацией, тогда как при состоянии напряжения механизмов адаптации снижение АДц было менее значительным, а в группе с неудовлетворительной адаптацией - даже возросло.

Указанные изменения АДд, по-видимому, совместно с ЧСС формируют определённый тип реакций системной гемодинамики на физическую нагрузку.

Показатели работы сердечной мышцы после физической нагрузки свидетельствуют, что ИНМ значительно увеличился после велоэргометрии. Значения его возрастали от состояния удовлетворительной адаптации к неудовлетворительной. ВРМ увеличилось и от уровня АП практически не зависело, а КЭМ снизился и зависел от уровня АП. Существует мнение, (Н. А. Фомин, Ю. Н. Вавилов, 1991), что у нетренированных лиц резервы повышения УО исчерпываются при ЧСС равной 120-130 уд/мин. В дальнейшем у этой категории людей МОК увеличивается только за счёт ЧСС. Явление, при котором прекращается рост УО, называется порогом адекватной гемодинамнческой реакции (Ф. Г. Углов и др. 1982). Следовательно, снижение КЭМ после физической нагрузки вполне закономерно, т. к. при наших исследованиях ЧСС значительно превышало вышеуказанный порог, а низкие цифры данного показателя, которые зависят от состояния адаптации испытуемых, могут служить важным диагностическим критерием.

Резюмируя результаты проведённых исследований, подтверждён факт, что реакция организма на дозированную физическую нагрузку обеспечивается не отдельными органами, а определённым образом организованными и соподчинёнными между собой системами, вызывая существенные сдвиги всех сторон обмена веществ.

Выявленные нами биохимические особенности реагирования лиц с различным уровнем АП и установленные критерии метаболизма и гемодинамического обеспечения могут быть рекомендованы для оценки адаптационных реакций, предупреждающих повреждение организма и составляющих основу естественной профилактики болезней.

ВЫВОДЫ

1. Адаптационный потенциал (АП) системы кровообращения, базирующийся на основных показателях жизнедеятельности, определяется индивидуально-типологическими особенностями и состоянием метаболических процессов.

2. Напряжение механизмов адаптации сопровождается сдвигами активности энзимов гликолиза, трансаминирования и оксидантных ферментных систем с выраженным усилением перекисного окисления эндогенных липидов.

3. Повышение реакций свободнорадикального окисления и снижение антиоксидантной зашиты организма являются ведущим молекулярным механизмом при напряжении механизмов адаптации и дезадаптации.

4. Определение первичных продуктов перекисного окисления липидов не дает полной картины активации свободнорадикального окисления, для оценки уровня перекисного окисления липидов необходима комплексная оценка первичных и вторичных продуктов ПОЛ, а также состояния антиоксидантной системы.

5. Для выявления состояния адаптации практически здоротшх лиц необходимо рассматривать понятие "норма" с позиции индивидуально-типологического подхода с учётом основных показателей метаболизма: содержание общих липидов, {З-литюпротеияов, среднемолекулярпых пептидов, холестерола и его фракций, активность ЛДГ, ACT, АЛТ, церулоплазмина, кат ал азы, интенсивность ПОЛ и АОА.

Практические рекомендации

1. Для определения уровня и особенностей функционирования системы кровообращения и адаптационных возможностей целостного организма наряду с определением АП системы кровообращения целесообразно проводить комплексную оценку гемодинамики и метаболизма углеводов, белков, липидов, биоэнергетики, а также состояния свободнорадикального окисления и антиоксидантной защиты.

2. Для контроля за эффективностью дозированной физической нагрузки, особенно для спортсменов и при проведении лечебно-реабилитационных мероприятий рекомендуется определение АП сочетать с изучением биохимических показателей: содержание общих липидов, ß-липопротеинов, среднемолекулярных пептидов, холестерола и его фракций, активность ЛДГ, ACT, АЛТ, церулоплазмина, каталазы, интенсивность ПОЛ и АОА, а также показателей гемодинамики.

3. Учитывая снижение антиоксидантной защиты организма у лиц с напряжением механизмов адаптации, в частности, уменьшение активности ферментативных антиоксидантов, представляет интерес провести изучение терапевтического эффекта ферментов-антиоксидантов при физической нагрузке в процессе проведения реабилитационных мероприятий.

Список работ опубликованных по теме диссертации:

1. Комплексное изучение метаболизма и функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем при адаптации к физической нагрузке // Антропогенные воздействия и здоровье человека: Тез. докл. III Всероссийской науч.-пр. конф. - Калуга: Калужский научный центр.-1996.-С.82-83.

2. Оценка работоспособности школьников по результатам адаптационных реакций // Паллиативная медицина и реабилитация в здравоохранении: сб. науч. работ международного конгресса. - М. -1996. - с,33-34. (соавторы: А.П. Спицын, Н.Ф. Камакин, О.В. Резцов, A.B. Дуркин, О.В. Бородулин, О.И. Шилов, Н.М. Маркова).

3. а-амилаза, как один из возможных показателей степени тренированности и типологических особенностей организма при

физической нагрузке // Актуальные вопросы современной биохимии: Мат. науч. конф. - Киров: КГМИ.-1996.-С. 13-14.

4. Влияние физической нагрузки на показатели белкового обмена у практически здоровых людей // Актуальные вопросы современной биохимии: Мат. науч. конф. - Киров: КГМИ. - 1996. - с.14

5. Биохимический мониторинг влияния экологических факторов на здоровье человека в разные возрастные периоды //- Проблемы образования, научно-технического развития и экономики Уральского региона: Мат. Всероссийской науч.-пр. конф. - Березники,-1996.-е. 192193. (Соавторы: П.И. Цапок, Б.А. Петров, Е.П. Цапок, И.С. Коротких).

6. Метод количественного определения общих липидов // Инф. листок №254-96 Кировского ЦНТИ - Киров. - 1996. (Соавторы: П.И. Цапок, В.И. Смольникова, Е.П. Еликова, Е.В. Озёрская).

7. Колориметрический метод определения общего, свободного и эстерифицированного холестерина в сыворотке крови // Инф. листок №2-96 Кировского ЦНТИ. - Киров. -1997.-3 с. (Соавторы: П.И. Цапок, Е.П. Еликова, A.B. Соколов).

8. Метаболическое обеспечение напряжения регуляторных механизмов человека при физической нагрузке // Актуальные вопросы трансфузионной и клинической медицины: Мат. науч. конф. - Киров,-1997.-C.174-175.

9. Комплексное изучение метаболизма у студентов при физической нагрузке // Кислотно-основной и температурный гомеостаз. Физиология, биохимия, клиника: Мат. Всероссийской конф. с международным участием. - Сыктывкар: ИПО СГУ- 1997.-c.61-62.(Соавторы: П.И. Цапок, Н.Ф. Камакин).

10.Метод определения средних молекул и аскорбиновой кислоты в одной пробе // Инф. листок №89-97 Кировского ЦНТИ. - Киров,-1997,-Зс.(Соавторы: П.И. Цапок, О.В. Бородулин, И.О. Рясик).

11 .Энзиматическая активность и метаболиты слюны и сыворотки крови под влиянием физической нагрузки // Физиология и патология пищеварения: MaT.XVI(I) Российской науч. конф.-Краснодар.-1997.-с.37-38 (Соавторы: Н.Ф. Камакин, П.И. Цапок).

12.Метод изучения ПОЛ и холестерина липопротеинов высокой плотности // Инф. листок №90-97 Кировского ЦНТИ. - Киров.-1997,-Зс.(Соавторы: П.И. Цапок, А.А Галкин, В.В. Кислицина).

13.Роль изучения метаболизма и гемодинамики при физической нагрузке с целью медицинской реабилитации // Актуальные вопросы курортологии и реабилитации: Тез. докл. науч.-пр. конф.-Нижне-Ивкино-Киров: РАЕН.-1997.-С.32-33 (Соавтор: П.И. Цапок).

14.Комплексное изучение метаболизма при физической нагрузке с целью профилактики неинфекционных заболеваний // Актуальные проблемы профилактики неинфекционных заболеваний: Мат. Всероссийской науч. конф. с международным участием. - М. -1997. - с.64-65 (Соавтор: П.И. Цапок).

15.Физиолого-биохимическая оценка метаболизма у студентов при физической нагрузке // Образование и студенческий спорт: Мат. науч.-пр. конф. - Сыкгывкар.-1998.-с.5-7. (Соавторы: П.И.Цапок, Н.Ф. Каманин).

16. Значение комплексного исследования метаболизма при физической нагрузке // Реабилитология в медицине и спорте: Материалы Всероссийской науч.-пр. конф. - М. - 1998. - с.205-206. (Соавтор: П.И. Цапок). ;

17.Показатели метаболизма в сыворотке крови с различным уровнем адаптационного потенциала в покое и при физической нагрузке // Вопросы трансфузионной и клинической медицины: Мат. шестой науч. конф. молодых учёных. - Киров. - 1999. - с.83 (Соавтор: П.И.Цапок).

18.Биохимическая оценка реакции организма с различным уровнем адаптационного потенциала на физическую нагрузку // Вятский медицинский вестник. - Киров.-1999.-№4. - с.36-40. (Соавтор: П.И.Цапок).

19.Способ определения липидов, холестерина и продуктов перекисного окисления липидов в липопротеинах высокой плотности // Информлисток №24-040-00 Кировского ЦНТИ-Киров.-2000.-Зс. (Соавтор: П.И.Цапок).

20.Физиолого-биохимическая оценка реакции организма с различным уровнем адаптационного потенциала на физическую нагрузку //Тезисы четырнадцатой Коми республиканской молодёжной научной конференции. Том 1-Сыктывкар: Коми научный центр УрО РАН-2000. - с.86 (Соавтор: П.И.Цапок).

21 .Биохимический мониторинг реакции организма с различным уровнем адаптационного потенциала на физическую нагрузку // Молодёжь и медицинская наука на пороге XXI века: Материалы \Ч-ой итоговой открытой конф. молодых учёных (в двух частях ч.2)-Киров: КГМА -2000. - с. 15.

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АДд- артериальное давление диастолическое

АДс- артериальное давление систолическое

АЛТ- алаиинаминотрансфераза

АОА - антиоксидантная активность

АП- адаптационный потенциал

АСТ- аспартатаминотрансфераза

р-лп- Р-липопротеины

ВИК- вегетативный индекс Кердо

ВРМ- внешняя работа миокарда

ГГТ- у-глутамилгрансфераза

ИНМ - индекс напряжения миокарда

КЭМ - критерий эффективности миокарда

ЛДГ - лактатдегидрогеназа

ЛПВП - липопротеины высокой плотности

ЛПНП - липопротеины низкой плотности

МДА - малоновый диальдегид

МОК - минутный объём кровообращения

ОПС - общее периферическое сопротивление

ПД - пульсовое давление

САД - среднее артериальное давление

СИ - сердечный индекс

ПОЛ - перекисное окисление липидов

ТАГ - триацилглицеролы

ХС - холестерол

ХС-ЛПВП - холестерол липопротеинов высокой плотности

ХС-ЛПНП - холестерол липопротеинов низкой плотности

ЧСС - частота сердечных сокращений

УО - ударный объём

Отпечатано РИА КГМА. Тираж 100 экз.