Особенности функционирования АТФазных транспортных систем эритроцитов крови человека

Введение. В настоящее время все большее значение приобретают вопросы, раскрывающие понимание взаимосвязи физиологических и биохимических процессов с деятельностью энергетических механизмов, проводником которых являются ферментные системы, их обеспечивающие. Для обеспечения физиологических и биохимических процессов и свойств живой клетки, органов и организма в целом необходим активный транспорт веществ и энергии в клетку из внешней среды, осуществляемый ферментными системами мембран (ионными насосами), интегральными компонентами которых являются АТФазы [5, 17, 18].

За последние годы накоплено большое количество сведений по изучению транспорта ионов и функционированию Mg2+-, Ca2+-, Na+, K+-, H+-АТФаз, локализованных в мембранах эритроцитов животных [4, 10–14], вместе с тем следует отметить, что практически отсутствуют данные об особенностях функционирования АТФазных систем крови человека.

Известно, что изменения состава крови является отражением тех биохимических сдвигов, которые возникают при мышечной деятельности в различных внутренних органах, скелетных мышцах и миокарде, в том числе в состоянии клеточных мембран [9, 12, 16]. В литературе имеются разносторонние данные о влиянии различной физкультурноспортивной деятельности занимающихся и не занимающихся физическими упражнениями на кровь [1, 2, 5–8], в которых не затрагиваются вопросы активного транспорта в организме человека.

В связи, с чем очевидна актуальность исследования особенностей функционирования транспортных АТФаз крови как наиболее дос- тупной для исследования из всех тканей организма в зависимости от уровня физической подготовки и возраста.

Материал и методы. Исследования проведены в соответствии с Хельсинской декларацией (1964) на двух группах: в опытную группу входили спортсмены-легкоатлеты 1–2-го разрядов (n = 30) трех возрастов, в контрольную группу – практически здоровые мужчины таких же возрастов и антропометрических характеристик (n = 30). Забор капиллярной крови из пальца осуществляли утром, натощак; гепаринизированную кровь сразу же помещали в термос со льдом и через 15–20 минут доставляли в лабораторию, где проводили анализы.

Общий анализ крови, показателями которого являлись в том числе общее количество эритроцитов и уровень гемоглобина, проводили с помощью гематологического анализатора производства фирмы Dixion (Россия) по общепринятым методикам [3].

АТФазную активность мембран эритроцитов определяли по K.S. Keeton [15], при этом активность общей АТФазы определяли в среде, содержащей 150 мМNaCl; 5,0 мМKCl; 25 мМтрис-HCl (рН 8,0), 3 мМNa2АТФ, 3 мМMgCl 2 , пробы инкубировали в течение 45 мин при температуре 37 °С. Реакцию прекращали путем добавления 1,8 мл 6%-ного раствора трихлоруксусной кислоты. Пробы центрифугировали при 0 °С и в надосадочной жидкости определяли содержание неорганического фосфора. При определении Mg²⁺-АТФазы, т. е. уабаин-нечувствительной АТФазы, в субстратную среду вводили 10^–4 М уабаина (строфантина G), который подавлял активность Na⁺, K⁺-АТФазы.

Статистическую обработку выполняли программным обеспечением MS Excel 2003 и Statistica 10 (StatSoftInc., США). Приведены средние арифметические значения параметров (M) и их доверительные интервалы (± SEM) при 95 % уровне вероятности по t-критерию Стьюдента [7].

Результаты и обсуждение. Исследованиями установлены достоверные (Р < 0,05) отличия отдельных (HGB и RBC) гематологических параметров крови испытуемых различных возрастов в зависимости от уровня физической подготовленности (см. таблицу), при этом возрастные отличия по данным показателям незначительны (Р ˃ 0,05).

Очевидно, что прирост гемоглобина у спортсменов 1–2-го разряда по сравнению с не занимающимися спортом был обусловлен в основном повышением средней концентрации гемоглобина в эритроците наряду с увеличением количества эритроцитов, что в свою очередь явилось результатом регулярных занятий спортом и, как следствие, более интенсивного обмена веществ.

Коэффициент корреляции Пирсона, характеризующий влияние уровня физической подготовленности на количество гемоглобина, в группе спортсменов разных возрастов колеблется от 0,81 до 0,83, в группе не занимающихся спортом – от 0,89 до 0,90. Аналогичный показатель по количеству эритроцитов составил в группе спортсменов разных возрастов от 0,79 до 0,80, в группе не занимающихся спортом – от 0,85 до 0,86.

Достоверных отличий по остальным гематологическим показателям крови спортсменов и не занимающихся спортом различных возрастных категорий, корреляционной связи между этими показателями не выявлено; причем количество лейкоцитов, тромбоцитов и лимфоцитов находилось в пределах нормы у представителей всех групп.

Как показали исследования, активность Mg2+, Na+, K+-АТФазы (общей АТФазы), Mg2+-АТФазы и Na+, K+-АТФазы мембраны эритроцитов крови в группе спортсменов 1–2-го разряда всех возрастов достоверно (Р < 0,001) выше, чем в группе не занимающихся спортом, что обусловливается процессами энергообеспечения тренировочных и соревновательных нагрузок спортсменов (см. рисунок).

Проведенный корреляционный анализ достоверно (P < 0,001) доказал полученную взаимосвязь АТФазной активности мембраны эритроцитов крови и уровня физической подготовки испытуемых, при этом наиболее сильно выраженная корреляция отмечена в случае активности Mg2+, Na+, K+-АТФазы мембраны эритроцитов (коэффициент корреляции составил 0,921); наименее – в случае активности Na+, K+-АТФазы (коэффициент корреляции составил 0,858).

С целью установления силы влияния возраста и уровня физической подготовленности на АТФазную активность мембраны эритроцитов был проведен двухфакторный дисперсионный анализ, который показал, что возраст достоверно (Р < 0,001) детерминировал активность Mg2+, Na+, K+-, Mg2+- и Na+, K+-АТФазы мембраны эритроцитов на 89,15 %;

Гематологические показатели крови Hematological blood parameters

Примечание. * P < 0,05 – по сравнению с не занимающимися спортом, ** P < 0,001 – по сравнению с не занимающимися спортом.

Note. * P < 0.05 – compared to non-athletes, ** P < 0.001 – compared to non-athletes.

АТФазная активность эритроцитов крови Erythrocyte ATPase activity

87,46 и 81,40 % соответственно; уровень физической активности – на 96,19 %; 95,45 и 93,80 % соответственно. Достоверного совместного влияния факторов (возраста и уровня физической подготовленности) на активность всех исследованных АТФаз мембраны эритроцитов крови не выявлено.

Заключение. Проведенные исследования активности АТФаз мембраны эритроцитов крови спортсменов-легкоатлетов 1–2-го разряда и не занимающихся спортом выявили достоверно (Р < 0,001) более высокие значения в группе спортсменов всех возрастов. Повышение активности Mg²⁺, Na⁺, K⁺-, Mg²⁺- и Na⁺, K⁺-АТФазы у спортсменов связано с более интенсивными обменными процессами в организме представителей данной группы, поскольку именно транспортные аденозинтрифосфатазы участвуют в энергообеспечении тренировочных и соревновательных нагрузок спортсменов. Возрастные достоверные (Р < 0,05) различия активности всех исследованных АТФаз мембраны эритроцитов крови у представителей обеих групп, по всей видимости, обусловлены конформационными особенностями белков мембранного компонента эритроцитов.