Антиоксидантный статус у спортсменов в период интенсивной физической нагрузки

O.A. Kolenchukova1,2, , L.V. Stepanova2, , A.M. Vyshedko2, , N.N. Demidko2, ,

Введение. Развитие системы физической подготовки требует тренировочного процесса, который можно настраивать с помощью объективных критериев для оценки реакции организма на физические нагрузки. Нарушение адаптивного потенциала организма происходит из-за экстремальных физических нагрузок в современном спорте [2, 4, 9, 11, 13, 14]. Антиоксидантная система – это система, которая активно участвует в адаптивных процессах. Каталаза – это фермент с мощными антиоксидантными свойствами. Он действует против свободных радикалов кислорода (ROS) и участвует в метаболизме; он расщепляет перекись водорода на воду и молекулярный кис- лород. Основные механизмы генерации АФК связаны с нарушением работы электроннотранспортных цепей митохондрий или микросом, особенно при низкой концентрации аденозиндифосфата, дефиците кислорода и при изменении свойств дегидрогеназ [1, 3, 10, 12, 21]. Учитывая, что физическая нагрузка в условиях гипоксии является характерной чертой некоторых видов спорта, в частности циклических, можно предположить, что в функционировании этой системы у спортсменов происходят значительные изменения. Экстремальные физические нагрузки, характерные для спорта, значительно влияют на систему ROS, вызывая изменения в ферментных системах.

Эти изменения могут быть как положительными, так и компенсирующими. В некоторых случаях они могут вызывать декомпенсацию, а также ингибировать антиоксидантные механизмы, накапливать радикалы кислорода в тканях и вызывать повреждение [5, 7, 8, 17, 18, 20]. Перекись водорода – один из самых мощных свободных радикалов. Он образуется в клетках организма под действием определенных ферментов в результате химических процессов. Накопление перекиси водорода в организме приводит к разрушению и гибели клеток. Каталаза, являясь гемопротеином, препятствует этому процессу. Однако для регулярных сокращений необходим незначительный физиологический уровень АФК в мышечных клетках, поскольку свободные радикалы, которые высвобождаются при разрушении мышечной ткани, служат важными регуляторами процессов восстановления, которые способствуют адаптации мышечной ткани к стрессу [4, 6, 15, 16, 19].

Методы и организация исследования. Для исследования была выбрана группа спортсменов (n = 25) в возрасте от 20 до 30 лет. Спортсмены занимались профессиональным спортом (футбол) и являлись кандидатами в мастера спорта (КМ). Спортсмены обучались на Европейских студенческих играх (предсо-ревновательный период) в течение 5 дней. Они получили обычную физическую нагрузку на 90 минут. До и после физической активности брали пробы слюны и измеряли частоту сердечных сокращений (ЧСС). Тестовый материал (слюна) собирали, прося спортсменов плюнуть в пробирку. Слюну брали дважды: до и после физической нагрузки.

Активность каталазы измеряли с помощью Н₂О₂-люминол-зависимой хемилюминесценции [1]. Хемилюминесцентное исследование (ХЛ) проводили на многомодовом микро-планшетном ридере TriStarLB 941 (Berthold) по следующей методике: 200 мкл слюны, 25 мкл люминола и 25 мкл 3 % Н 2 О 2 . ХЛ проводили в течение 5 мин, во время которых получали график динамики люминесценции образцов. Были зарегистрированы следующие параметры: t 0 (начальное время реакции), tmax (время до пика), Imax (максимальная интенсивность), A (амплитуда), Umax (скорость спада кривой), Smax (площадь хемилюминесцентного отклика) и тангенс угла наклона.

Данные были проанализированы с помощью программы Statistica 10. Статистическую значимость средних значений оценивали с помощью непараметрического критерия Вил-коксона. Данные обрабатывались путем расчета медианы и межквартильного размаха (процентили C25–C75). Для анализа силы корреляции между параметрами использовался метод Спирмена.

Результаты. Активность каталазы в слюне спортсменов анализировали до и после интенсивной физической нагрузки в течение 5 дней. Результаты коррелировали с параметрами ЧСС.

Показатели ЧСС у спортсменов достоверно различались до и после физической нагрузки на 3-и и 4-е сутки (рис. 1). График показывает, что ЧСС до и после физической активно-

Рис. 1. ЧСС у спортсменов до и после тренировочного процесса в динамике Fig. 1. HR in athletes before and after exercise over time

сти такая же, как и в 1-й день исследования. В последующие дни ЧСС после физических нагрузок была значительно выше.

Для активности каталазы в слюне спортсменов достоверная разница в t 0 и tmax наблюдалась до и после физической нагрузки на 2, 3, 4 и 5-й день тренировки (рис. 2, 3). Таким образом, результаты показали, что изучаемый параметр, характеризующий начало утилизации АФК, достоверно увеличивался после физических нагрузок на 2, 3 и 4-й день тренировок и снижался на 5-й день тренировки. После физической нагрузки tmax достоверно увеличивалось на 2-е сутки и снижалось на 3, 4 и 5-й день. Хемилюминесцентные параметры, в том числе интенсивность, амплитуда, скорость спада кривой и тангенс угла наклона, которые характеризуют активность каталазы в слюне, значительно увеличились после физической нагрузки на 3-й день тренировки

(рис. 4). По сравнению со значением, полученным до тренировки, Smax увеличилась после физической нагрузки на 5-й день тренировки (рис. 5). Таким образом, продукция каталазы увеличивается во время тренировки, что наблюдается по ее повышенной концентрации в слюне.

Максимальные значения Umax, характеризующие скорость утилизации свободных радикалов, наблюдались на 3-й день тренировки. Пик Umax также совпал с пиком ЧСС спортсменов. Максимальное количество свободных радикалов (Smax) наблюдалось после физических нагрузок на 4-й день тренировки. Следовательно, можно сказать, что пик выработки каталазы приходится на 3-й день тренировки. Разница показателей ЧСС до и после физической нагрузки увеличивается, а скорость нейтрализации свободных радикалов снижается. Таким образом, исследование

Рис. 2. Показатели t 0 у спортсменов до и после нагрузки в динамике Fig. 2. t 0 values in athletes before and after exercise over time

Рис. 3. Показатели tmax у спортсменов до и после нагрузки в динамике Fig. 3. tmax values in athletes before and after exercise over time

Рис. 4. Хемилюминесцентные показатели активности продукции каталазы (Imax (интенсивность), U (скорость), амплитуда кривой, тангенс угла наклона кривой) до и после физических нагрузок на 3-й день тренировочного процесса Fig. 4. Chemiluminescent measurements of catalase activity (Imax [intensity], U (rate), curve amplitude, slope tangent) before and after exercise on day 3

Рис. 5. Площадь хемилюминесцентной кривой у спортсменов до и после физической нагрузки на 5-й день тренировочного процесса Fig. 5. Chemiluminescent curve area in athletes before and after exercise on day 5

продемонстрировало снижение скорости нейтрализации свободных радикалов пероксида каталазой на 3-й день тренировки. С 4-го дня активируется антиоксидантная система, которая адаптируется к увеличению концентрации свободных радикалов в слюне.

Заключение. В этом исследовании мы показали корреляцию между уровнем каталазы в слюне и физической активностью [16]. Физическая активность вызывает стресс для организма; увеличивает окислительный стресс. Однако организм может адаптироваться к этому стрессу. Эту адаптацию мы можем наблюдать, анализируя динамические параметры уровня каталазы с 1-го по 5-й день тренировки.

Известно, что антиоксидантная система менее интенсивно перехватывает радикалы при стрессе из-за пониженной скорости нейтрализации АФК. Таким образом, наблюдается деградация системы антиоксидантной защиты предположительно в результате снижения активности ферментов системы пероксидазной защиты. Прооксидантная система также работает менее эффективно, о чем свидетельствует снижение показателей ХЛ максимальной интенсивности, амплитуды и светосуммы, которые указывают на количество каталазы. Тем не менее к 4-му и 5-му дню показатели стабилизируются и соответствуют уровням, наблюдаемым в 1-й день тренировочного процесса.