Биохимические сезонные особенности энергообеспечения, ферментативной активности и аминокислотного обмена у детей с задержкой психического развития 12-15 лет

Автор: Аминов А.С.

Журнал: Человек. Спорт. Медицина @hsm-susu

Статья в выпуске: 4 (104), 2008 года.

Бесплатный доступ

Представлены сезонные колебания ферментативной активности подростков. Получены новые данные колебаний метаболического состояния в период экстремальных воздействий окружающей среды.

Короткий адрес: https://sciup.org/147152497

IDR: 147152497

Текст научной статьи Биохимические сезонные особенности энергообеспечения, ферментативной активности и аминокислотного обмена у детей с задержкой психического развития 12-15 лет

Экзогенные и эндогенные факторы, обуславливающие способность человека воспринимать время, впервые научно обосновал И.М. Сеченов. В частности, к эндогенным факторам исследователь отнес мышечные ощущения. Ритмичность географических изменений привела к возникновению биологических ритмов. В.П. Казначеев [2] отмечал, что производительность физического и умственного труда «во многом зависит от организации его ритма, от учета циклов жизнедеятельности, адаптационных возможностей человека».

Подростковый возраст (с 11-12 до 15-16 лет) характеризуется значительными нейрогумораль-ными перестройками и интенсивным развитием всех физиологических систем организма, ускорением роста, метаболическими изменениями. Критический период развития усугубляется различными экстремальными воздействиями. На фоне развития суставов, связок и всего скелета в 12-14 лет позвоночник теряет свою эластичность. Пубертатный период важен для развития мышечной, кардиореспираторной системы (КРС). У подростков возникают вегетативные расстройства, ослабевает роль коры, наблюдается высокая эмоциональ ность, снижение уровня физической и умственной работоспособности.

Обследовано в 2003-2005 гг. 32 подростка женской популяции. При этом 64,28 % обследуемых относились ко 2-й медицинской группе, а 35,72 % имели патологические сдвиги разной этиологии. После биохимической оценки состояния у подростков использовались оздоровительные технологии, включающие рефлексотерапию, функциональное питание и адекватную двигательную активность (ДА), и социальное благополучие.

Исследование проведено в октябре (I), январе (II), апреле (III) и июле (IV). Материалы подвергались математико-статистической обработке с помощью пакета программ SPSS-T2. Кроме ключевых параметров представлены эксцесс (Э8) и асимметричность (AS), характеризующие нарма-тивность-ненормативность распределения показателей. Уровень надежности 95 %.

Результаты исследования изменений ключевых значений метаболического состояния у девушек представлены в табл. 1.

Как следует из табл. 1, калорийность варьировала по сезонам года. Однако существенных раз-

Сезонные изменения метаболизма девочек 12-15 лет

Таблица 1

Статистики, № обследования Килокалории Белок, мг % Жиры, кДжт-1 Глюкоза, ммоль/л Фруктоза, моль/л Сахароза, ммоль/л Сумма углеводов, У-е. Глутамин, кмоль/л Глицин, кмоль/л Аланин, кмоль/л Общее количество аминокислот, У-е. I М±т 2315,408 ±26,726 93,541 ±13,687 42,909 ±4,195 1,71 ±0,217 0,997 ±6,08 4,40 ±0,802 389,244 ±28,725 12237,70 ±1064,22 1630,35 ±502,24 1473,61 ±280,298 61381,27 ±264,957 Э8 0,06 1,621 1,485 -0,338 -1,783 2,982 -1,201 -0,703 -0,580 -0,202 -0,606 AS 0,768 1,241 1,563 0,625 0,271 1,933 0,221 0,602 0,960 0,829 0,987 п М±т 2631,75 ±192,623 109,462 ±15,442 65,870 ±6,025 1,93 ±0,223 0,950 ±0,007 3,809 ±0,766 318,370 ±21,060 26531,273 ±1141,99 2437,627 ±406,122 2614,62 ±317,063 80523,89 ±1267,420 3S 0,09 1,724 1,623 -0,952 -1,479 6,649 -0,996 -0,821 -0,601 -0,378 -0,602 AS 0,782 1,292 1,598 0,636 0,246 2,330 0,201 0,637 1,017 1,175 0,879 Р1-2 >0,05 >0,05 <0,05 >0,05 >0,05 >0,05 <0,05 <0,01 >0,05 <0,05 <0,01 ш М±т . 2432,106 ±109,72 120,250 ±13,625 47,910 ±5,821 1,84 ±0,220 0,660 ±0,07 2,44 ±0,42 284,63 ±19,23 2067,12 ±1949,22 3899,98 ±702,22 4495,78 ±602,32 94676,270 ±2074,290 3S 1,826 1,449 -0,947 -1,262 1,996 -0,906 -0,922 -0,730 -0,960 -0,607 AS 1,282 1,572 0,632 0,249 0,998 0,192 0,737 0,988 1,298 0,870 Р2-3 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 <0,05 >0,05 >0,05 <0,05 <0,01 >0,05 IV М±ш 2593,712 ±123,442 170,252 ±14,662 26,543 ±3,921 2,62 ±0,247 1,18 ±0,09 4,85 ±0,801 473,910 ±24,32 2729,22 ±862,33 1254,23 ±490,32 1375,27 ±272,63 40773,85 ±1324,65 3S 0,162 1,920 3,121 -0,962 -1,479 2,346 -1,209 -0,622 -0,490 -0,296 -0,502 AS 0,794 1,398 1,281 0,643 0,276 1,732 0,292 0,592 0,890 0,923 0,637 РЗ-4 >0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,01 <0,05 <0,01 <0,01 <0,01 < 0,001 <0,05 личий не наблюдалось. Содержание белка постепенно возрастало по сезонам года и летом достоверно увеличивалось. Жировой компонент был достоверно самый высокий зимой, а самый низкий летом по сравнению с зимой (Р < 0,01) и весной (Р < 0,05). Содержание углеводов в летних условиях достоверно возрастало по сравнению с весенними (Р < 0,05-0,01).

Белки, представляющие собой последовательную цепь одной или более аминокислот является основным структурным компонентом организма. Они функционируют в качестве ферментов и гормонов, а также составляют сократительный аппарат мышц. Несмотря на стабильность структуры, в организме постоянно протекают процессы синтеза и распада белков. Белки выполняют важные функции, являясь переносчиками глюкозы и холестерина.

Необходимо отметить, что в течение учебного года возрастало стресс-напряжение, и защита организма подростков от негативных воздействий связана со стресс-лимитирующими системами в механизмах развития общего адаптационного синдрома. Регуляция стрессорной реакции происходит посредством средств коррекции, буферных систем, антиоксидантов. Гиперметаболизм этих сдерживающих факторов предупреждает негативные последствия воздействия на клетки свободных радикалов, обладающих высокой реагеноспособ-ностью. Имеются неопределенности связанные в основном с разнообразием и сложностью реакций, в которых принимают участие аминокислоты, а также с участием многих факторов, влияющих на азотистый баланс целостного организма. Общее количество аминокислот последовательно увеличивалось до апреля и достоверно снижалось в июле (Р < 0,05). Исходя из известного положения о соотношении между анаболическими реакциями, осуществляющими белковый синтез, и катаболическими процессами, контролирующими распад белков может быть нарушено воздействиями ряда факторов, одним из которых является двигательная активность [4]. К тому же повышение активности глюкагона должно стимулировать распад белков. Мышечная активность оказывает значительное влияние на скорость распада белков.

Итак, процессинг белков связан с перестройкой и модификацией молекул белка и нуклеиновой кислоты. Аминокислоты глутамин, аланин играют ключевую роль в регуляции концентрации аммиака в тканях, который потенциально токсичен, а также обеспечивает перенос азота между тканями, его транспорт в печень, где поступает в состав мочевины для экскреции почками. Увеличенная ДА летом вызывало повышение потребности организма в пищевых белках. Полупериод существования отдельных белков варьирует до нескольких недель. Это определяет скорость адаптации к условиям окружающей среды, в том числе к ДА. Белки функционируют в качестве ферментов, гормонов, а также составляют сократительный аппарат мышц.

Липиды и углеводы являются основными питательными веществами, обеспечивающими энергетику сезонных и мышечных сокращений, липидные запасы представлены преимущественно триа-цилглицеролом. Вначале они должны быть подвержены расщеплению до жирнокислотного и глицерольного компонентов. Это каскадный процесс липолиза. Глицерол плазмы крови может захватываться печенью и затем формироваться до глицерол-3 фосфата, который затем способен использоваться для образования триацилглицеролов. Основной запас липидов в организме сосредоточен в адинозной ткани, некоторое количество триацилглицерола также запасено в скелетных мышцах.

Регуляция метаболизма липидов под влиянием сезонных факторов, умственной и двигательной активности представлена в табл. 2. Как видно из табл. 2, суммарное количество липидов изменилось существенно повышаясь зимой по сравнению с осенними данными (Р < 0,01). Затем последовательно снижалось весной и особенно в летних рекреациях (Р < 0,01). Содержание триглицерола достоверно увеличивалось зимой (Р < 0,01), а затем последовательно снижалось весной и летом (Р < 0,01-0,05). Значения фосфолипидов последовательно возрастали от осени к зиме-весне (Р < 0,05).

Аналогично возрастало количество холисте-рола до весны и затем снижалось в летних рекреациях. Значения насыщенных кислот последовательно возрастало от осени к зиме и весне на уровне тенденции, а затем существенно снижалось (Р < 0,05). Значения мононенасыщенных кислот последовательно возрастало от осени к зиме, весной достоверно (Р < 0,05). В летних рекреациях наблюдалось снижение значений (Р < 0,01). Значения по-линенасыщенных кислот последовательно достоверно увеличились от осени к зиме-весне (Р < 0,05) и затем снижалось существенно (Р < 0,01). Содержание молочной кислоты было в диапазоне нормы. Значения оксипрола существенно не изменялись, но имели тенденцию к снижению с октября по апрель. В летних рекреациях показатель увеличился статистически значимо (Р < 0,01).

В современных исследованиях показано, что аэробная выносливость имеет в основе формирования работоспособности и наиболее емко влияет на формирование и укрепление здоровья [5]. Адаптация к физическим нагрузкам, направленным на развитие выносливости, сопровождается повышением способности мышц к окислению липидов.

Известно, что основной формой запаса липидов в организме является триацилглицеролы, значительная часть которых локализована в адипоз-ной ткани, печени, мышцах и крови (в составе липопротеидов). Триацилглицеролы образуются в результате последовательного присоединения 3-х молекул жирной кислоты к глицеролу. Мышцы не могут напрямую окислять триацилглицеролы. Вначале молекула триацилглицерола должна быть расщеплена на жирнокислотный и глицерольный компоненты в ходе процесса, называемого липолизом. Последний катализируется гормончувствительной липазой, обнаруживаемой в адипоцитах и мышечных волокнах. Липопротеинлипаза, присутствующая в эндотелии капилляров, расщепляет триацилглицеролы плазмы.

Незаменимые жирные кислоты имеют важное значение как предшественники лейкотриенов, простагландинов и тромбоксанов, функционирующих как «локальные гормоны» [1]. Выделяют незаме нимые, частично заменимые и условно заменимые аминокислоты. Аминокислоты представлены в табл. 3, 4: аланин, аргинин, оспаргин, гистидин, пролин, серин, тирозин, валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин.

Как видно из табл. 3, значения незаменимых кислот достоверно увеличивались зимой (Р < 0,05-0,01). В весенних исследованиях значения 4-х аминокислот снижались, в 4-х остались без изменений по сравнению с зимними данными. В летних рекреациях по сравнению с весенними данными значения аминокислот снижались достоверно в 7 из 8 представленных (Р < 0,05-0,01).

Из частично замененных аминокислот представлены аргинин, гистидин, а условно-заменимые -

Таблица 2

Этапы исследования, статистики	Сумма липидов, у.е.	Триглицерол, моль/л	Фосфолипиды, ммоль/л	Холесте-рол, ммоль/л	Насыщенные кислоты, ммоль/л	Мононена-сыщенные кислоты, ммоль/л	Полинена-сыщенные кислоты, ммоль/л	Молочная кислота, ммоль/л	Оксипрол, ммоль/л
I М±т	41,913 ±4,248	27,0162 ±4,0367	1,092 ±0,294	0,119 ±0,05	14,218 ±3,855	9,913±2,062	4,275 ±0,5795	0,215 ±0,07	22,500 ±3,857
3S	1,697	2,216	-1,480	1,874	0,491	0,485	-1,157	0,239	-0,376
AS	1,622	1,706	0,506	1,784	1,381	1,285	0,618	0,057	0,271
п М+т	65,340 ±5,982	59,572 ±7,036	2,07 ±0,313	0,327 ±0,08	20,340 ±5,620	12,126 ±2,142	5,97 ±0,602	0,890 ±0,09	19,83 ±2,49
3S	1,702	2,320	-1,692	2,160	0,528	0,496	-1,163	0,432	-0,324
AS	1,638	1,804	0,616	1,832	1,396	1,302	0,228	0,092	0,242
Р1-2	<0,01	<0,01		<0,05	>0,05	>0,05	<0,05	<0,01	>0,05
ш М±т	47,14 ±4,523	35,423 ±5,824	2,87 ±1,082	0,442 ±0,09	27,228 ±5,962	21,930 ±3,212	7,860 ±0,616	0,270 ±0,06	18,862 ±2,43
3S	1,601	2,330	-1,712	2,216	0,582	0,602	-1,172	0,261	-0,307
AS	1,498	1,812	0,692	1,842	1,408	1,414	0,236	0,062	0,212
Р2-3	<0,01	<0,01		>0,05	>0,05	<0,05	<0,05	<0,01	>0,05
IV М+т	29,24 ±3,48	24,430 ±3,823	1,032 ±0,226	0,120 ±0,06	12,682 ±3,208	8,02 ±1,96	3,18 ±0,324	0,25 ±0,06	30,527 ±24,62
3S	1,221	2,204	-1,080	1,779	0,390	0,422	-1,112	0,279	-0,406
AS	1,129	1,712	0,460	1,698	1,326	1,223	0,498	0,057	0,298
РЗ-4	<0,01	<0,05		<0,05	<0,05	<0,05	<0,01	>0,05	<0,01

Таблица 3

Статистики, период исследования	Изолейцин, мкмоль/л	Лейцин, мкмоль/л	Лизин, мкмоль/л	Метионин, мкмоль/л	Треонин, мкмоль/л	Триптофан, мкмоль/л	Валин, мкмоль/л	Фенилаланин, мкмоль/л
I М+т	3051,885 +264,271	4916,84 ±24,968	254,325 ±293,914	1226,895 ±221,293	2209,782 +357,576	673,696 +80,345	3076,874 ±954,192	3139,191 ±309,196
3S	-0,510	-0,564	-0,527	-0,288	-0,463	-0,463	-0,606	-0,737
AS	1,020	1,033	1,181	1,213	1,123	1,123	1,001	0,852
II М+т	4062,73 +286,224	7727,32 +302,632	4980,242 ±362,012	2173,05 ±298,462	3659,223 ±362,942	938,06 ±86,92	4703,252 ±266,224	4560,97 ±312,42
3S	-0,623	-0,602	-0,498	-0,302	-0,492	-0,402	-0,702	-0,787
AS	0,964	0,968	0,669	0,998	1,223	0,966	1,232	0,682
Р1-2	<0,05	<0,01	<0,01	<0,05	<0,05	<0,01	<0,01	<0,01
III М+т	2877,66 +234,224	6580,31 +296,423	3933,910 ±262,423	1804,052 ±228,423	2997,552 ±296,421	853,242 ±78,623	4016,452 ±202,382	3446,442 ±0,297
3S	-0,442	-0,492	-0,480	-0,389	-0,376	-0,312	-0,660	-0,692
AS	0,860	0,663	0,542	0,776	0,842	0,723	1,119	0,580
Р2-3	<0,01	<0,05	<0,05	>0,05	>0,05	>0,05	>0,05	<0,01
IV М±т	2843,93 +226,342	3345,752 ±224,32	1907,962 ±198,962	1016,752 ±218,623	1794.130 +212,622	512,482±	2610,032 ±202,323	2888,772 ±0,226
3S	-0,334	-0,402	-0,320	-0,420	-0,272	-0,296	-0,380	-0,512
AS	0,460	0,349	0,332	0,669	0,342	0,329	0,668	0,420
РЗ-4	>0,05	<0,01	<0,01	<0,05	<0,01	<0,01	<0,01	<0,01

Таблица 4

Частично и условно заменимые аминокислоты

Статистики, период исследования	Аргинин, нмоль/л	Гистидин, нмоль/л	Цистеин, нмоль/л	Тироксин, нмоль/л
Статистики, период исследования	Частично заменимые аминокислоты		Условно заменимые аминокислоты
I М±ш	3209,593 ±399,192	1318,946 ±186,172	1242,263 ±146,537	1854,577 ±275,187
Э8	-0,513	-0,624	-0,969	-0,527
AS	1,062	0,999	0,672	1,040
II М±т	4386,328 ±392,422	1759,420 ±196,72	1391,640 ±176,423	2435,250 ±296,423
3S	-0,486	-0,532	-0,972	-0,498
AS	0,992	0,679	0,690	0,996
Р1-2	<0,05	>0,05	>0,05	>0,05
III М±т	3237,242 ±302,42	1333,14 ±180,22	1409,95 ±162,452	2025,692 ±204,62
Э8	-0,412	-0,523	-0,988	-0,397
AS	0,664	0,762	0,690	0,632
Р2-3	<0,05	>0,05	>0,05	>0,05
IV М±т	2503,732 ±219,48	1121,510 ±168,92	1842,192 ±172,43	1105,95 ±260,32
Э8	-0,396	-0,303	-0,992	-0,303
AS	0,542	0,398	0,702	0,540
РЗ-4	<0,05	>0,05	>0,05	<0,01

Метаболическое состояние подростков с задержкой психического развития 12-15 лет

Содержание аминокислот у подростков с задержкой психического развития 12-15 лет

цистеин, тироксин (табл. 4). Как видно из табл. 4, сезонные биоритмы частично и условно заменимых аминокислот существенно изменялись в значениях аргинина по сезонам года и тироксина в весенне-летних исследованиях. В летних рекреациях снижалось количество жиров, стресс-напря-жения и содержание частично и условно заменимых аминокислот, влияющих на метаболизм жиров. Повышенная двигательная активность также приводила к уменьшению содержания аминокислот.

В заключение необходимо отметить, что исследования в области метаболизма аминокислот свидетельствуют о незначительных сдвигов данных в комплексных аспектах метаболизма. Стрессовые воздействия интегративного характера оказывают значительное воздействие на пул белков и их обращаемость. Следует сказать, что метаболизм аминогрупп очень динамичен и может играть ключевую роль в гепатическом глюконеогенезе, а также в развитии периферического или центрального утомления [3].

Показано, что под влиянием стресс-напря-жения аммиак поступает при дезаминировании АМФ в цикле пуриновых нуклеотидов. NH3 может образовываться и в результате дезаминирования аминокислот, при окислении аминокислот с разветвленной цепью - изолейцина и валина, хотя последний источник сезонно не всегда изменяется существенно. Установлено увеличение концентрации большинства незаменимых аминокислот по сезонам года вследствие пролонгированного инте гративного стресс напряжения. Известно [8, 9], что аминокислоты с разветвленной цепью - лейцин, изолейцин и валин с трудом освобождаются из внутренних органов, а под воздействием ДА выход из мышц значительно возрастал. Это сопровождалось увеличением их внутримышечного пула. Возможно, что мышечные воздействия аэробного характера на выносливость оздоровительного спектра повышают общий пул аминокислот в организме. Можно полагать, что выход фенилаланина более выражен при мышечной активности, чем в покое [6, 7].

Вполне очевидно, что интегративные факторы такие как экологические, учебные, социальнопсихологические на фоне повышенной ДА активизируют аминокислотный обмен. Следует сказать об участии аминокислот в метаболизме жиров и углеводов. Стимулируемой ДА распад белков в печени детерминирует выход значительного количества аминокислот. В летних рекреациях такой физиологической необходимости в связи с резким снижением стресс-напряжения активации метаболизма аминокислот не возникло.

Список литературы Биохимические сезонные особенности энергообеспечения, ферментативной активности и аминокислотного обмена у детей с задержкой психического развития 12-15 лет

Биохимия человека: учебник в 2-х т./Р. Марри, Д. Греннер, П. Мейес и др.; пер. с англ. -М.: Мир, 1993. -Т.1.-384 с.
Казначеев В.П. Проблемы человековедения/В.Л. Казначеев; под науч. ред. и послеачовие А.И. Суббето. -М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов, 1997. -352 с.
Метаболизм в процессе физической деятельности/под ред. М. Харгривса. -Киев: Олимпийская литература, 1998. -286 с.
Мохан Р. Биохимия мышечной деятельности и физической тренировки/Р. Мохан, М. Глессон, Л. Гринхафф. -Киев: Олимпийская литература, 2001. -294 с.
Пирогова Е.А. Совершенствование физического состояния: монография/Е.А. Пирогова. -Киев: Здоровье, 1989. -167 с.
Dohm G.L. Effect of exercise on synthesis and degradation of muscle protein/G.L. Dohm, G.J. Kasperek, E.B. Tapscott et. al.//Biochem J. -1980. -№188. -P. 255-262.
Felig P. Amino acid metabolism in exercising man/P. Felig, J. Wahren//J. Clon. Invest. -1971. -№50. -P. 2703-2714.
Graham Т.Е. Influence of fatty acids on ammonia and amino acid flux from active human muscle/Т.Е. Graham, B. Kiens, M. Hargreaves et. al.//Am. I. Physiol. -1991. -№ 261. -P. 168-176.
Maclean D.A. Plasma and muscle amino acid and ammonia responses during prolonged exercise in humans/D.A. Maclean, L.L. Spriet, E. Hultman et. al.//J. Appl. Physiol. -1991. -№ 70. -P. 2095-2103. 12.7.

Еще

Статья научная