Влияние композиции маточного молочка и экзогенного убихинона-10 на биомаркеры окислительного стресса и повреждения мышечной ткани при выполнении высокоинтенсивного интервального упражнения в подготовительном периоде

Автор: Селезнв Владислав Викторович, Овчинников Александр Николаевич, Крылова Елена Валерьевна, Копылова Светлана Вячеславовна, Дерюгина Анна Вячеславовна

Журнал: Человек. Спорт. Медицина @hsm-susu

Рубрика: Физиология

Статья в выпуске: 4 т.22, 2022 года.

Бесплатный доступ

Цель: проанализировать влияние композиции маточного молочка и экзогенного убихинона-10 на биомаркеры окислительного стресса и повреждения мышечной ткани при выполнении высокоинтенсивного интервального упражнения в подготовительном периоде. Материалы и методы. В исследовании было задействовано 16 высококвалифицированных пловцов в возрасте 16 ± 1 год. Уровень достигнутой работоспособности определялся на 1-е и 11-е сутки исследования, испытуемые преодолевали дистанцию 50 метров основным способом плавания 4 раза с интервалом отдыха 45 с между отрезками. В течение исследования пловцы из группы А ежедневно принимали плацебо (мёд), группы Б - препарат (маточное молочко пчёл (ММ) и убихинон-10 (Q-10), суспендированные в мёде). Содержание диеновых (ДК) и триеновых конъюгатов (ТК), оснований Шиффа (ОШ), активность креатинкиназы (КК) и лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в плазме крови измеряли стандартными биохимическими методами. Результаты. Показано, что пловцы группы Б на 11-е сутки статистически значимо улучшили результат контрольного тестирования на 5,6 % по сравнению с испытуемыми из группы А. При этом уровень ДК, ТК, ОШ в крови спортсменов, принимавших в течение исследования композицию ММ+Q-10, статистически значимо снизился после физической нагрузки на 10; 12,5; 24,8 % соответственно по отношению к 1-м суткам и на 15,6; 24,3; 27,9 % по сравнению с группой плацебо. Внутри группы Б в результате приема композиции ММ+Q-10 активность КК и ЛДГ в крови после физической нагрузки статистически значимо уменьшилась на 33,4 и 40,9 % соответственно, а по сравнению с группой А - на 31,2 и 49,1 %. Заключение. Введение в рацион спортсмена композиции ММ + Q-10 во время подготовительного периода способно предотвращать негативные изменения в метаболизме скелетных мышц, вызываемые окислительным стрессом, повышая при этом функциональные возможности, а именно результативность выполнения упражнений максимальной мощности.

Еще

Маточное молочко, убихинон-10, перекисное окисление липидов, креатинкиназа, лактатдегидрогеназа, физическая нагрузка максимальной мощности, плавание

Короткий адрес: https://sciup.org/147239617

IDR: 147239617 | DOI: 10.14529/hsm220401

Текст научной статьи Влияние композиции маточного молочка и экзогенного убихинона-10 на биомаркеры окислительного стресса и повреждения мышечной ткани при выполнении высокоинтенсивного интервального упражнения в подготовительном периоде

V.V. Seleznev, ,

A.N. Ovchinnikov, , E.V. Krylova, , S.V. Kopylova, ,

A.V. Deryugina, ,

Введение. В плавании подготовительный период этапа спортивного совершенствования характеризуется 10–12 тренировками в бассейне, а также 3–6 занятиями общей физической подготовкой в неделю. При этом общая преодолеваемая спортсменами дистанция может достигать 80–110 км в неделю. Объем физической нагрузки при плавании в анаэробном режиме может достигать 30–35 %. В результате функциональные резервы организма могут истощаться, что потенциально может приводить к развитию преморбидных и патологических состояний. В вышеуказанный период спортсмен демонстрирует более низкий по сравнению с предсоревновательным периодом уровень физической работоспособности, что, как правило, выражается более низкой скоростью преодоления дистанций. В подго- товительном периоде перед спортсменом стоит задача предупреждения срыва адаптационных процессов, индуцированных интенсивными физическими нагрузками. Окислительный стресс, возникающий при выполнении упражнений в зоне максимальной мощности, способствует интенсивному образованию реакционно-активных форм кислорода в задействованных мышцах с последующим накоплением токсичных продуктов липопероксидации в крови. Между тем антиоксидантная система не способна поддерживать окислительновосстановительный гомеостаз в границах физиологической нормы, что провоцирует патологические последствия для метаболического фона [5]. Изменение прооксидантно-анти-оксидантного баланса в направлении чрезмерного образования токсичных продуктов окислительной модификации макромолекул сопровождается нарушением мембранных структур – от проницаемости и барьерной функции до апоптоза клетки. Более того, избыточное содержание мышечных ферментов, таких как КК и ЛДГ, во внеклеточной среде является одним из маркеров повреждения мышечной ткани.

В связи с этим использование биологически активных веществ широкого спектра физиологического действия, в том числе способных предупреждать развитие системного окислительного стресса, приобретает особую актуальность в подготовительный период. К соединениям, потенциально обладающим аддитивными антиоксидантными свойствами, можно отнести пчелиное маточное молочко (ММ), являющееся адаптогеном природного происхождения, и экзогенный убихинон-10 (Q-10) – жирорастворимый кофермент, синтезируемый в организме и выполняющий множество различных функций, связанных с его окислительно-восстановительным статусом [11]. Известно, что участие убихинона в метаболических процессах при мышечной работе в зоне субмаксимальной мощности возрастает [18]. Следовательно, прием данного вещества, предшествующий физической нагрузке, способен оказывать предупреждающее влияние на процессы липопероксидации во время и после выполнения высокоинтенсивных упражнений путем встраивания экзогенного соединения в клеточную мембрану, а также активации биосинтеза эндогенного убихинона [10, 13]. Безусловно, Q-10 играет важную роль в усилении неэнзимного компонента предупреждения оксидативного стресса [15]. В свою очередь предполагается, что ММ способно стимулировать ферментативное звено антиоксидантной системы за счет увеличения экспрессии и активности супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы (КАТ) [1, 7, 17]. Более того, указанный выше взаимопотенцирующий эффект может напрямую быть связан с поддержанием физической работоспособности при нагрузках высокой интенсивности, что имеет большое значение в практике спортивной подготовки.

Ранее было показано, что пловцы, принимавшие в предсоревновательном периоде в течение 14 суток композицию ММ + Q-10 в дозе 400 и 60 мг/сут соответственно, улучшили показатели работоспособности, которые определялись контрольным тестированием.

Количество набранных очков по унифицированной системе, разработанной Международной федерацией плавания (FINA), в группе спортсменов, принимавших ММ + Q-10, увеличилось на 12,41 % по сравнению с группой плацебо [3]. Кроме того, в аналогичный период подготовки также была доказана целесообразность приема указанной выше комбинации веществ высококвалифицированными легкоатлетами в течение 10 дней, что выражалось меньшим временем, затраченным на выполнение контрольного теста [2].

Поскольку эффективность приема композиции ММ + Q-10 спортсменами была показана во время компенсации в предсоревно-вательном периоде, то в данной работе цель состояла в изучении влияния данной комбинации веществ на биомаркеры окислительного стресса и повреждения мышечной ткани при выполнении высокоинтенсивного интервального упражнения в подготовительном периоде.

Материалы и методы исследования. Было задействовано 16 высококвалифицированных пловцов мужского пола в возрасте 16 ± 1 год. Все участники были предварительно проинформированы о цели и методике проведения исследования и дали добровольное согласие на участие в нем в соответствии с Хельсинкской декларацией [19].

Уровень работоспособности определялся на 1-е и 11-е сутки исследования, испытуемые проплывали 50 м основным способом плавания 4 раза с интервалом отдыха 45 с между отрезками. По результатам первого тестирования были сформированы 2 группы со сходными морфофункциональными показателями.

В течение 10 суток испытуемые принимали вещества сублингвально. Группа А – плацебо (мёд) в дозе 10 г/сут. Группа Б – препарат (маточное молочко пчёл и убихинон-10, суспендированные в мёде) в дозе 10 г/сут, включая 400 мг/сут ММ и 60 мг/сут Q-10. Мёд и ММ были предоставлены ФГБНУ «ФНЦ пчеловодства». Q-10 получен методом микробиологического синтеза на ОАО «Кстовский ОПЗ БВК».

Забор крови производился из локтевой вены за одни сутки до употребления и на десятые сутки приёма веществ до и после выполнения контрольного упражнения. Содержание диеновых ДК и ТК, ОШ в плазме крови измеряли на спектрофотометре «СФ-2000» («ОКБ СПЕКТР», Россия) по методу И.А. Вол- чегорского [6]. Активность КК и ЛДГ в плазме крови оценивали энзиматическим кинетическим методом в диапазоне 1–1100 ед./л и 5–1200 ед./л соответственно на биохимическом анализаторе Clima MC-15 (RAL, Испания) с использованием набора реагентов СК-NAC DiaS (Германия).

Физическую подготовленность пловцов определяли по сумме времени преодоления четырех отрезков и дальнейшему переводу результата в систему очков FINA.

Статистическая обработка полученных данных выполнена с использованием программного приложения RStudio. Полученные результаты представлены в виде среднего арифметического ± стандартная ошибка среднего (M ± m) или медианы ± интерквартильное расстояние (Me ± 25-й процентиль). Анализ на предмет определения статистически значимых различий проводили с применением критерия Манна – Уитни и критерия Вилкок-сона.

Результаты. В ходе исследования было показано, что показатели пловцов группы Б в части выполнения контрольного тестирования на 11-е сутки исследования были статистически значимо выше на 5,6 % по сравнению с группой А (табл. 1).

Повышение результативности выполнения упражнения может быть сопряжено с изменениями метаболизма, связанными с ингибированием процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) с соответствующим предупреждением повреждения сарколеммы и других клеточных структур мышечного волокна [4]. Так, на 11-е сутки исследования у спортсменов, принимавших ММ + Q-10, уровень ДК, ТК и ОШ в крови статистически значимо снизился после физической нагрузки на 10; 12,5; 24,8 % соответственно по отношению к 1-м суткам (рис. 1).

Вместе с тем по сравнению с группой плацебо концентрация ТК и ОШ в крови после контрольного тестирования, проведенного на 11-е сутки исследования, также была статистически значимо меньше на 24,3 и 27,9 %. Чрезмерное образование ОШ, являющихся токсичными конечными продуктами ПОЛ, предполагает, что активность ферментативных белков уменьшается, функции структурных и сократительных белков мышечного волокна подавляются. При этом наблюдается деформация каналообразующих белков мембраны, в результате чего ее проницаемость возрастает, что в дальнейшем ведет к необратимым изменениям в клетке и, как следствие, ее гибели. После выполнения контрольного тестирования показатель ОШ/(ДК+ТК), характеризующий направленность цепных реакций свободнорадикального окисления липидов, статистически значимо увеличился на 18,3 % в сторону преобладания ОШ в крови у спортсменов группы А на 11-е сутки по сравнению с 1-ми сутками (табл. 2).

Интенсификация свободнорадикальных процессов в направлении образования конечных продуктов ПОЛ может свидетельствовать о снижении активности антиоксидантной системы и лимитировать физическую работоспособность. В свою очередь, мы предполагаем, что аддитивное действие ММ и Q-10 заключается в стимулировании двух взаимосвязанных звеньев антиоксидантной системы защиты. Так, деценовые кислоты ММ, являющиеся уникальным компонентом его состава, способны через активацию АМФ-активируемой

Таблица 1

Table 1

Результативность выполнения высокоинтенсивного интервального упражнения пловцами до и после приема веществ (M ± m) (n = 16)

Performance of high-intensity interval exercise before and after treatment (M ± m) (n = 16)

Показатель, ед. измерения Parameter, units of measurement	Группа А / Group A, n = 8		Группа Б / Group B, n = 8
Показатель, ед. измерения Parameter, units of measurement	до приема плацебо before placebo	после приема плацебо after placebo	до приема препарата (ММ + Q-10) before treatment (RJ + Q-10)	после приема препарата (ММ + Q-10) after treatment (RJ + Q-10)
Количество очков FINA, усл. ед. FINA points, c. u.	597,01 ± 12,03	582,17 ± 18,16	602,51 ± 11,84	614,83 ± 7,03*

Примечание. * – p < 0,05 по сравнению с группой А после приема плацебо.

Note. * – p < 0.05 compared with Group А after placebo.

протеинкиназы увеличивать экспрессию антиоксидантных ферментов [1, 7–9], в то время как Q-10 может повышать активность СОД и КАТ, а также благодаря присутствию донорно-акцепторных свойств обладает высокой реакционной способностью восстанавливать липидные радикалы, передавая им свои электроны [12, 15]. Кроме того, в восстановленной форме убихинон может непосредственно регенерировать антиоксидантную активность аскорбата и α-токоферола, участвующих в дезактивации свободных радикалов [15, 16].

Также после выполнения тестирования на 11-е сутки исследования у пловцов группы Б активность КК и ЛДГ в плазме крови была статистически значимо меньше на 31,2 и 49,1 % соответственно по сравнению с группой А (рис. 2).

При этом установлено, что внутри группы Б в результате приема композиции ММ + Q-10

Таблица 2

Table 2

Отношение содержания конечных продуктов ПОЛ к первичным в крови у пловцов до и после приема веществ (M ± m) (n = 16)

The ratio of final to primary blood lipid peroxidation products in swimmers before and after treatment (M ± m) (n = 16)

Показатель, ед. измерения Parameter, units of measurement	Группа А / Group A, n = 8		Группа Б / Group B, n = 8
Показатель, ед. измерения Parameter, units of measurement	до приема плацебо before placebo	после приема плацебо after placebo	до приема препарата (ММ + Q-10) before treatment (RJ + Q-10)	после приема препарата (ММ + Q-10) after treatment (RJ + Q-10)
ОШ/(ДК+ТК), усл. ед. Schiff base complexes / (diene + trienoic conjugates), c. u.	187,03 ± 6,51	221,29 ± 16,81^{^}	193,45 ± 5,68	140,53 ± 11,98*^#

Примечание. ^{^} – p < 0,05 по сравнению с группой А до приема плацебо; * – p < 0,05 по сравнению с группой А после приема плацебо; ^# – p < 0,05 по сравнению с группой Б до приема препарата (ММ + Q10).

Note. ^{^} – p < 0.05 compared with group А before placebo; * – p < 0,05 compared with group А after placebo; ^# – p < 0,05 compared with group Б before treatment (ММ + Q10).

F—I До приема плацебо 6 До приема препарата

* #

F—I После приема плацебо •—Н После приема препарата

О Л

Е зоо

Ё 250

■"

5 200

* #

а 100

Группа

Рис. 2. Активность КК и ЛДГ в плазме крови пловцов до и после приема веществ (Me ± 25-й процентиль) (n = 16): ^ – p < 0,05 по сравнению с группой до приема плацебо; * – p < 0,05 по сравнению с группой после приема плацебо; # – p < 0,05 по сравнению с группой до приема препарата (ММ + Q10)

Fig. 2. Plasma creatine kinase and lactate dehydrogenase activity in swimmers before and after treatment (Me ± 25 percentile) (n = 16): ^ – p < 0.05 compared with the placebo group; # – p < 0.05 compared with the data obtained before treatment (ММ + Q-10)

активность КК и ЛДГ в крови после физической нагрузки статистически значимо уменьшилась на 33,4 и 40,9 %, соответственно. Как известно, одними из маркеров повреждения клеток мышечной ткани является повышение активности КК и ЛДГ во внеклеточной среде организма. Снижение активности данных ферментов в крови после приема ММ + Q-10 свидетельствовало об ингибировании процессов, связанных с нарушением структуры и функции клеток мышечной ткани. Подтверждением последнему служит торможение реакций липопероксидации, что можно увидеть по меньшему аккумулированию токсичных конечных продуктов окислительной модификации липидов в крови после приема комбинации ММ + Q-10. Как известно, КК, локализуясь в клетке, катализирует реакцию, обеспечивающую энергией мышечные сокращения за счет образования креатинфосфата, который расходуется в том числе в процессе выполнения упражнений субмаксимальной мощности. В свою очередь ЛДГ также продолжает вы- полнять основную функцию, а именно – катализировать процесс обратного превращения молочной кислоты в пировиноградную [14]. Так, более низкий уровень лактата в крови спортсменов после интенсивных физических нагрузок был отмечен ранее в исследованиях влияния ММ + Q-10 [2, 3].

Заключение. Следовательно, введение в рацион спортсмена композиции ММ + Q-10 во время подготовительного периода способно предотвращать негативные изменения в метаболизме скелетных мышц, вызываемые окислительным стрессом, повышая при этом функциональные возможности, а именно результативность выполнения упражнений субмаксимальной мощности. Более того, мы можем предполагать, что использование данной композиции во время соревнований по плаванию может быть актуальным в связи с тем, что высококвалифицированные спортсмены участвуют в предварительных, полуфинальных и финальных заплывах на основных дистанциях.

Список литературы Влияние композиции маточного молочка и экзогенного убихинона-10 на биомаркеры окислительного стресса и повреждения мышечной ткани при выполнении высокоинтенсивного интервального упражнения в подготовительном периоде

АМРК: структура, функции и участие в патологических процессах / Д.С. Новикова, А.В. Гарабаджиу, Д. Мелино и др. // Биохимия. – 2015. – Т. 80, № 2. – С. 163–183.
Влияние пчелиного маточного молочка и убихинона-10 на содержание гемоглобина и лактата в крови высококвалифицированных легкоатлетов / В.В. Селезнёв, В.Г. Кузьмин, Е.В. Крылова и др. // Культура физическая и здоровье. – 2019. – № 4 (72). – С. 155–158.
Влияние пчелиного маточного молочка и убихинона-10 на содержание гемоглобина и лактата в крови высококвалифицированных пловцов в предсоревновательном периоде / А.Н. Овчинников, В.В. Селезнёв, Е.В. Крылова, В.Н. Крылов // Теория и практика физ. культуры. – 2016. – № 11. – С. 29–31.
Гунина, Л. Синдром перенапряжения у спортсменов: миокардильные биохимические маркеры / Л. Гунина, В. Безуглая, Е. Носач // Наука в олимпийском спорте. – 2017. – № 1. – С. 27–35.
Использование показателей свободнорадикального окисления в ротовой жидкости в качестве маркеров функционального состояния спортсменов / К.Н. Конторщикова, Ю.Р. Тихомирова, А.Н. Овчинников и др. // Современные технологии в медицине. – 2017. – Т. 9, № 3. – С. 82–86.
Сопоставление различных подходов к определению продуктов перекисного окисления липидов в гептан-изопропанольных экстрактах крови / И.А. Волчегорский, А.Г. Налимов, Б.Г. Яровинский, Р.И. Лифшиц // Вопросы мед. химии. – 1989. – Т. 35, № 1. – С. 127–131.
10-Hydroxy-2-decenoic acid, a unique medium-chain fatty acid, activates 5'-AMP-activated protein kinase in L6 myotubes and mice / M. Takikawa, A. Kumagai, H. Hirata et al. // Molecular nutrition & food research. – 2013. – Vol. 57, № 10. – P. 1794–1802.
Alvarez-Suarez, J.M. Bee Products – Chemical and Biological Properties / J.M. Alvarez-Suarez. – Springer International Publishing AG, 2017. – P. 181–187.
Antioxidant Activity of Royal Jelly Hydrolysates Obtained by Enzymatic Treatment / H. Gu, I. Song, H. Han, et al. // Korean Journal for Food Science of Animal Resources. – 2018. – Vol. 38, No. 1. – P. 135–142.
Coenzyme Q and the regulation of intracellular steady-state levels of superoxide in HL-60 cells / D. Gonzalez-Aragon, M.I. Buron, G. Lopez-Lluch et al. // Biofactors. – 2005. – Vol. 25, No. 1–4. – P. 31–41.
Effects of 10-day royal jelly and coenzyme Q10 supplementation on functional condition in highly qualified athletes / A. Ovchinnikov, A. Deryugina, C. Kontorschikova, I. Okrut // Clinica Chimica Acta. – 2019. – Vol. 493, No. S1. – P. 494.
Effect of coenzyme Q10 supplementation on antioxidant enzymes activity and oxidative stress of seminal plasma: a double-blind randomised clinical trial / A. Nadjarzadeh, F. Shidfar, N. Amirjannati et al. // Andrologia. – 2014. – Vol. 46, No. 2. – P. 177–183.
Littarru, G.P. Clinical aspects of coenzyme Q10: an update / G.P. Littarru, L. Tiano // Nutrition. – 2010. – Vol. 26, No. 3. – P. 250–254.
Meshcheryakova, O.V. Mitochondrial lactate oxidation: mechanism and importance at the temperature adaptation / O.V. Meshcheryakova, M.V. Churova, N.N. Nemova // Comparative Biochemistry and Physiology. Part A: Molecular & Integrative Physiology. – 2012. – Т. 163, No. S. – P. 5–6.
Navas, P. The importance of plasma membrane coenzyme Q in aging and stress responses / P. Navas, J.M. Villalba, R. de Cabo // Mitochondrion. – 2007 – Vol. 7. – P. 34–40.
Rodríguez-Bies, E. Age-Dependent Effect of Every-Other-Day Feeding and Aerobic Exercise in Ubiquinone Levels and Related Antioxidant Activities in Mice Muscle / E. Rodríguez-Bies, P. Navas, G. López-Lluch // The journals of gerontology. Series A, Biological sciences and medical sciences. – 2015. – Vol. 70, No. 1. – P. 33–43.
Royal jelly constituents increase the expression of extracellular superoxide dismutase through histone acetylation in monocytic THP‐1 cells / J. Makino, R. Ogasawara, T. Kamiya et al. // Journal of natural products. – 2016. – Vol. 79, No. 4. – P. 1137–1143.
Systematic review of effect of coenzyme Q10 in physical exercise, hypertension and heart failure / F. Rosenfeldt, D. Hilton, S. Pepe, H. Krum // Biofactors. – 2003. – Vol. 18, No. 1-4. – P. 91–100.
World Medical Association Declaration of Helsinki. Recommendation guiding physicians in biomedical research involving human subjects // Journal of the American Medical Association. – 1997. – Vol. 277, No. 11. – P. 925–926.

Еще

Статья научная