Влияние адаптации к действию периодической гипобарической гипоксии на физико-химические характеристики биомембран и работоспособность спортсменов

Изучено влияние адаптации к действию регламентированной периодической гипобарической гипоксии на показатели работоспособности спортсменов, выраженность постнагрузочной лактацидемии, активность перекисного окисления липидов в эритроцитарных мембранах и их жидкостные характеристики. Показано, что адаптационное повышение уровня общей работоспособности спортсменов и выраженность постнагрузочной ферментемии находится в прямой зависимости от динамики жидкостных характеристик биомембран и, что адаптационный эффект реализуется через изменение «микровязкости» биомембран и стабилизацию свободно-радикальных процессов в организме.

Применение периодического воздействия различных факторов внешней среды (гипоксии, физической нагрузки, температуры и т.д.) для повышения резистентности организма человека к экстремальным ситуациям в настоящее время реализовалось в самостоятельную отрасль науки и медицины - адаптационную медицину. Адаптация к периодическому воздействию как нормобарической, так и гипобарической гипоксии широко используется для лечения и профилактики целого ряда неинфекционных заболеваний и повышения работоспособности здорового человека [1,6,7, 9, 10, 14,15].

Вместе с тем, эффективность адаптационного процесса зависит от анаболической активности клетки, позволяющей сформировать и закрепить на структурно-функциональном уровне «системный структурный след», обеспечивающий повышенную устойчивость организма не только к действию адаптационного агента, но и к целому ряду других факторов внешней среды [10]. При этом функциональная активность клетки в частности и, организма в целом, определяется, прежде всего, активностью мембранно-зависимых процессов, непосредственно зависящих от жидкостного состояния фосфолипидного бислоя клеточных и субклеточных мембран.

Таким образом, целью настоящей работы явилось изучение динамики жидкостных характеристик биомембран в процессе спортивной деятельности и адаптации к действию регламентированной периодической гипобарической гипоксии спортсменов и взаимосвязи исследуемых показателей с общей и специальной работоспособностью.

Материалы и методы

В работе приняли участие 35 спортсменов высокого класса, специализирующихся в видах спорта на выносливость (легкая атлетика, лыжные гонки). Адаптацию спортсменов к действию регла ментированной периодической гипобарической гипоксии (Агип) осуществляли в многоместной гипобарической барокамере «Урал-1», начиная с «высоты» 1000 м, ступенчато повышая её до 3500 м, по 3 часа в день в течение 28 дней. За сутки до и через сутки после Агип у спортсменов определялся уровень общей работоспособности в тесте PWC170 и по реакции организма на стандартную физическую нагрузку: пробегание 500 м и, через 1 мин отдыха, 1000-метрового отрезка за заданное время. Для оценки устойчивости организма к экстремальным воздействиям через сутки после Ап,,, спортсмены подвергались однократной экстремальной физической (соревновательной) нагрузке. В эти же сроки проводились и биохимические исследования. Кровь для биохимических исследований брали из локтевой вены в утренние часы натощак с использованием в качестве антикоагулянта ЭДТА. Устойчивость биомембран к повреждающим агентам оценивали по осмотической резистентности эритроцитов (ОРЭ) и уровню органоспецифической ферментемии фруктозо-1фосфат-альдолазы (КФ 4.1.2.7.) [5]. Жидкостные характеристики отмытых эритроцитарных мембран, как универсальных маркеров состояния цитоплазматических мембран организма, оценивали по соотношению эксимеров (Fe) и мономеров (Fm) флюоресцентного зонда пирена в зонах ли-пид/липидного и липид/белкового взаимодействия, а также по тушению флюоресценции белка пиреном [3], определяемых на спектрофлюори-метре Hitachi - 4m. Состояние процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в эритроцитарных мембранах оценивали по содержанию первичных - диеновых конъюгатов [8] и вторичных - малонового диальдегида [17] продуктов липопероксида-ции и по активности основных ферментов антира-

Физиологиядвигательной активности и спорта

дикальной защиты клетки - СОД [13] и каталазы [18] определяемых в гемолизате эритроцитов.

Соотношение аэробного и анаэробного путей энергообеспечения мышечной деятельности оценивали по уровню лактата и ПВК [5] в капиллярной крови после выполнения стандартной физической нагрузки.

Полученные результаты с учетом нормальности распределения обработаны при помощи статистической диалоговой системы STADIA версия 4.51/1.92 г. (авт. А. Кулаичев) с использованием t-критерия Стьюдента и представлены в виде средней (М) ± стандартная ошибка средней (т).

Результаты и их обсуждение

Учитывая субъективные ощущения спортсменов, тест PWC170 и выраженность лактацидемии после проведения стандартной физической нагрузки все адаптированные к гипоксии спортсмены были разбиты на 3 группы (табл. 1). I группа (74% от всех адаптированных спортсменов) -субъективно чувствовали улучшение своего состояния ив тесте PWC170наблюдалось 18% повышение работоспособности; II группа (14%) - субъективно не отмечали изменений своего физического состояния и уровень работоспособности практически не отличался от такового до Агип и, III группа (12%) - отмечали ухудшение состояния после курса Агип и тест PWCi70 выявил 10% снижение работоспособности. Определение уровня лак спортсменов III группы соревновательная нагрузка вызвала существенно более выраженную активацию ПОЛ на фоне истощения основного звена защиты клетки от активных радикалов кислорода (снижение активности СОД составило 19%, а каталазы - 39%). 3-кратная гиперферментемия и резкое снижение ОРЭ свидетельствовали о существенном повреждении цитоплазматических мембран и нарушении мебранозависимых процессов, что было показано нами ранее в отношении ферментной системы цитохрома Р450 [12].

Сравнение жидкостных характеристик эритроцитарных мембран у спортсменов разных групп позволило выявить следующую закономерность (таблица 3). У спортсменов I группы наблюдалось существенное снижение «микровязкости» эритроцитарных мембран как в зоне липид/липидного, так и липид/белкового взаимодействия, что являлось положительным моментом Агвп, обеспечивая max интенсификацию мембранозависимых процессов и, соответственно, более высокую работоспособность, что и было показано в тесте PWC170. У спортсменов II группы Агип не вызвала каких либо существенных сдвигов «микровязкости» исследуемых мембран, и, как следствие, не наблюдалось изменения уровня их работоспособности. У спортсменов III группы Агип привела к достоверному повышению «микровязкости» эритроцитарных мембран в среднем на 13% в сравнении

Таблица 1

Влияние Агип на работоспособность спортсменов и выраженность постнагрузочной лактацидемии (М±т)

Показатели	Контроль п=35	I группа п=2б	Пгруппа п=5	III группа п=4
PWC170(Bt)	427,7±5,15	502,3±4,14*	431,3±5,48	387,7±11,07*
Лактат (ммоль/л)	1,035±0,075	2,163±0,178*	3,072±0,155*	4,151±0,213*
ПВК (мкмоль/л)	89,1±б,25	116,4±6,3*	129,9±7,06*	163,3±11,2*

* достоверность отличия от контроля (р<0,01).

тата и ПВК в капиллярной крови после проведения стандартной физической нагрузки показало, что наибольший прирост исследуемых показателей (4-кратный по лактату и 2-кратный по ПВК) наблюдался в III группе спортсменов, что свидетельствовало о снижение вклада аэробных механизмов энергообеспечения мышечной деятельности и, соответственно, об ограничении продолжительности выполняемой работы.

Изучение устойчивости биомембран к повреждающим агентам также выявило различие динамики исследуемых показателей в разных группах спортсменов (табл. 2). Несмотря на постнагрузочную интенсификацию процессов ПОЛ в биомембранах (35% повышение МДА и 15% - ДК) у спортсменов I группы не наблюдалось выраженной органоспецифической ферментемии, что свидетельствовало о сохранении целостности цитоплазматических мембран гепатоцитов и, соответственно, о возможности реализации их биохимической функции в полном объёме. В то же время у с исходными показателями, а по сравнению со спортсменами I группы - на 43%, что существенно сказалось на их общей работоспособности, а также устойчивости к действию на организм экстремальных физических (соревновательных) нагрузок. Важно отметить, что в процессе соревновательной нагрузки спортсмены I группы показали результаты на уровне личных рекордов, а спортсмены III группы - значительно хуже своих обычных результатов, отмечая очень плохое самочувствие.

Т.о., курс Аиш сопровождается существенным повышением как общей, так и специальной работоспособности, реализуемый через снижение микровязкости фосфолипидного бислоя биомембран и повышения их резистентности к повреждающим агентам. Это позволяет рекомендовать адаптацию к периодическому действию гипобарической гипоксии в качестве нефармакологического метода повышения работоспособности спортсменов и устойчивости организма к действию экстремальных факторов внешней среды.

Никаноров А.А., Твердохлиб ВЛ.

Влияние адаптации к действию периодической гипобарической гипоксии на физико-химические...

Таблица 2

Выраженность органоспецифической ферментемии Фр-1ф-А, ОРЗ, уровень ПОЛ и активность СОД и каталазы у АГип спортсменов через сутки после соревновательной нагрузки (М+т)

Показатели	Контроль	I группа	II группа	III группа
Фр-1ф-А (усл.ед.)	1,1±0,12	1,3±0,31	2,8±0,34*	3,4±0,41*
ОРЭ (%)	45±4,3	47,4±7,2	65,1±11,0*	79,5±12,3*
МДА (нмоль/мг.б.)	1,9±0,18	2,56±0,33*	3,07±0,37*	3,84±0,51*
ДК (ед.оп.пл./мг.л.)	0,17±0,006	0,196±0,01*	0,224±0,015*	0,292±0,031*
СОД(и/1)	217,1±6,7	219,3±7,1	202,4±13,5	175,7±14,8*
Каталаза (кат.ед • 10J)	1,8±О,О6	2,0±0,17	1,3±0,27*	1,1±0,32*

* достоверность отличия от контроля (р<0,01).

Таблица 3

Влияние А™, на жидкостные характеристики эритроцитарных мембран спортсменов (М±т)

Показатели	Контроль	I группа	II группа	III группа
Зона липид/липидного взаимодействия \озб=334 нм (Fe/Fm)	1,995±0,123	2,485±0,024*	1,955±0,054	1,744±0,041*
Зона белок/липидного взаимодействия ^036=286 НМ (Fe/Fm)	1,899±0,147	2,331±0,059*	1,885±0,029	1,733±0,039*
% тушения флюоресценции белка пиреном \O36=286 нм (Рззо/Рззо+пирен)	35,9±3,178	47,8±1,49*	36,06±1,31	28,0±1,34*

* достоверность отличия от контроля (р<0,01).