Таврійський НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

iм. В.І. Вернадського

Нікольська Вікторія Олександрівна

Індекс УДК 577.112.82:613.72:613.292

Структурно-функціональний стан сироваткового альбуміну спортсменів при впливі фізичного навантаження та в умовах застосування харчової добавки

03.00.04. – біохімія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Сімферополь – 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Таврiйському нацiональному унiверситетi імені

В.І. Вернадського Мiнiстерства освiти і науки України.

Науковий керівник

доктор біологічних наук, професор

Коношенко Світлана Володимирівна

Таврiйський нацiональний унiверситет

імені В.І. Вернадського,

завідувач кафедри біохімії

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, професор Єфетов Костянтин Олександрович,

Кримський державний медичний університет імені С.І. Георгієвського

Міністерства охорони здоров’я України,

завідувач кафедри біохімії

кандидат біологічних наук, Руднєва Ірина Іванівна,

Інститут біології південних морів імені О.О. Ковалевського НАН України,

старший науковий співробітник

Провідна установа

Київський національний університет імені Тараса Шевченка, кафедра біохімії

Захист відбудеться “ 05 ” грудня 2002 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 52.051.04 Таврiйського нацiонального унiверситету імені В.І. Вернадського, за адресою: 95007, Україна, Крим, м.Сімферополь, вул. Ялтинська, 4, Таврiйський нацiональний унiверситет імені В.І. Вернадського

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Таврiйського нацiонального унiверситету імені В.І. Вернадського (95007, Україна, Крим, м. Сімферополь, вул. Ялтинська, 4)

Автореферат розісланий “ 01 ” грудня 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат біологічних наук

В. С. Мартинюк

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Проблема розширення меж адаптації до фізичних навантажень має значення не тільки для біохімії спорту, але й для біології в цілому, оскільки прискорення процесів відновлення, збільшення адаптаційних можливостей організму, а також профілактика перевтоми при виконанні інтенсивних чи тривалих навантажень є важливими аспектами охорони здоров'я. Сучасна стратегія вдосконалення методів тренування, пошук більш ефективних засобів підвищення працездатності, регламентація спортивної діяльності чи відпочинку, оцінка рівня тренованості спортсменів і раціоналізація їхнього харчування базуються на вивченні біохімічних механізмів адаптації до дії фізичних навантажень. Загальновідомо, що одним із її складників є перебудова метаболічних процесів (Ігнатьєва Л.П. та ін., 1987; Меєрсон Ф.З. та ін., 1988), зокрема, обміну ліпідів (Марков Л.Л., 1988; Berning J.R., 1996; Wolfe R.R. et al, 1995), у якому активну участь бере сироватковий альбумін (Толкачова Н.В. та ін., 1994; Ільїн Р.Б. та ін., 1987). До цього часу недостатньо вивчені ті ланки біохімічної адаптації до дії фізичних навантажень, які пов'язані з транспортом та метаболізмом жирних кислот, особливо есенціальних поліненасичених 3 жирних кислот, що використовуються не тільки як енергетичні субстрати, а також як попередники біологічно активних сполук, ефекторні функції яких висвітлюються у виданнях останніх років (Дятловицька Е.В. та ін., 1998; Когтєва Г.С. та ін., 1998; Сала А., 1998).

У літературі є дані про роль сироваткового альбуміну в транспорті ліпідних лігандів при адаптації до фізичних навантажень циклічного типу (Сорокіна А.Г., 1989; Толкачова Н.В., 1991; Ніколенко О.В., 1991). При цьому залишається не вивченим питання про структурні та функціональні особливості сироваткового альбуміну спортсменів, які займаються ациклічним видом спорту. Проте, розв’язання цієї проблеми є важливим для більш глибокого розуміння молекулярних основ процесу адаптації до фізичних навантажень залежно від характеру та рівня тренувальних навантажень.

Самостійний інтерес представляє також пошук засобів, які б сприяли підвищенню адаптаційних можливостей організму спортсменів, на яких впливають регулярні спортивні навантаження.

Усе зазначене стало підставою для досліджень, основні результати яких викладені в цій роботі.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася на кафедрі біохімії Таврійського національного університету імені В.І. Вернадського в межах теми “Біохімічні механізми адаптації при різних станах організму людини та тварин”, № держ. реєстрації 0101U005237.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи було вивчення структурно-функціональних властивостей сироваткового альбуміну спортсменів, які займаються ациклічним видом спорту, а також функціонального стану альбуміну в умовах застосування харчової добавки, яка містить поліненасичені 3 жирні кислоти.

У зв'язку з поставленою метою розв’язували такі завдання:

1. Встановити характер структурних змін альбуміну сироватки крові спортсменів-волейболістів під впливом фізичного навантаження ациклічного типу.

2. Вивчити особливості транспортування сироватковим альбуміном спортсменів речовин ліпідної і вуглеводної природи при впливі фізичного навантаження до й після вживання біологічно активної добавки (БАД) до їжі.

3. Дати оцінку вмісту продуктів перекисного окислення ліпідів у ліпід-альбуміновому комплексі спортсменів до й після вживання БАД.

4. Визначити функціональні можливості сироваткового альбуміну у зв'язуванні жирних кислот різних родин при адаптації спортсменів до впливу фізичного навантаження до й після вживання БАД.

5. Вивчити вплив фізичного навантаження ациклічного типу на ефективну концентрацію сироваткового альбуміну спортсменів та утворення його модифікованої форми до й після вживання БАД.

Об'єктом дослідження є процес адаптації організму спортсменів до впливу фізичних навантажень ациклічного типу. Предметом дослідження виступає альбумін сироватки крові спортсменів-волейболістів.

При виконанні експериментальної частини роботи використані методи фізико-хімічного та біохімічного аналізу: спектрофотометричний та флуоресцентний аналіз, електрофорез, круговий дихроїзм та газорідинна хроматографія.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше вивчено структурно-функціональний стан сироваткового альбуміну спортсменів при впливі фізичного навантаження ациклічного типу. Встановлені функціональні особливості сироваткового альбуміну спортсменів в умовах застосування БАД, яка містить поліненасичені 3 жирні кислоти та жиророзчинні вітаміни А, D і E.

Показано характер змін функціональної активності сироваткового альбуміну спортсменів, які займаються ациклічним видом спорту, в транспортуванні речовин ліпідної і вуглеводної природи, продуктів перекисного окислення ліпідів. Уперше дана оцінка впливу фізичних навантажень ациклічного типу на якісний і кількісний склад жирних кислот, що зв'язуються сироватковим альбуміном спортсменів, а також корекції ліпідного компонента раціону з використанням біологічно активної харчової добавки. Виявлена залежність змін ефективної концентрації сироваткового альбуміну спортсменів та утворення його модифікованої форми, що супроводжується структурною перебудовою білка, від інтенсивності лігандування альбуміну при впливі фізичного навантаження ациклічного типу.

Практичне значення одержаних результатів. Результати дослідження мають певне значення для практики спорту, для ідентифікації тестів, необхідних для корекції тренувального процесу, прогнозування спортивних результатів та діагностики стану перенапруження, зриву адаптації. Проведене дослідження свідчить про те, що вміст ліпідних і вуглеводних лігандів, співвідношення жирних кислот різних родин, які зв'язуються альбуміном сироватки крові, вміст модифікованої форми альбуміну та ефективної концентрації білка є індикаторами, що, поряд з іншими, можуть використовуватися як тести для визначення рівня тренованості спортсменів, дезадаптаційних розладів у їхньому організмі з метою регламентації й програмування спортивної роботи.

Одержані дані сприяли оптимізації харчування спортсменів-волейболістів і дали можливість рекомендувати включення в їхній раціон біологічно активної добавки до їжі, яка містить поліненасичені 3 жирні кислоти та жиророзчинні вітаміни А, D і Е. Результати дослідження показують, що застосування БАД виявляє виражений вплив на вивчені показники та сприяє підвищенню працездатності спортсменів, які тренуються. Крім того вони можуть застосовуватися для розв’язання прикладних питань у тих сферах діяльності людини, де вона зустрічається з перевантаженнями, перевтомою, і де необхідно підвищити працездатність та прискорити процеси відновлення.

Одержані дані використовуються в лекційному матеріалі спецкурсів “Молекулярні механізми процесів адаптації”, “Молекулярна біологія”, “Структура та функції біоорганічних компонентів клітини” на кафедрі біохімії Таврійського національного університету імені В.І. Вернадського.

Особистий внесок здобувача. Дисертантом самостійно виконана експериментальна частина роботи, аналіз та узагальнення результатів дослідження, статистична обробка отриманих даних, аналіз наукової літератури за темою дослідження, написані всі розділи дисертації, сформульовані висновки.

Обговорення результатів газорідинної хроматографії жирних кислот проведено за допомогою фахівців Інституту харчування РАМН м. Москви. Формування груп волейболістів здійснено за участю та за консультацією співробітників факультету фізичної культури, спорту й туризму Таврійського інституту підприємництва і права м. Сімферополя.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дослідження, які ввійшли в дисертацію, доповідалися та обговорювалися на Всеукраїнській міжвузівській науково-практичній конференції “Медичні проблеми фізичної культури і спорту: досвід, сучасні напрямки та перспективи” (м. Дніпропетровськ, 1999 р.), республіканській науково-медичній конференції “Актуальні проблеми фізичного виховання і спорту учнівської та студентської молоді” (м. Дніпропетровськ, 1999 р.), I республіканській конференції молодих учених Криму “Актуальні питання сучасної біології” (м. Сімферополь, 2000 р.), науково-практичній міжнародній конференції “Адаптацiйнi можливостi дiтей та молодi” (м. Одеса, 2000 р.) і щорічних наукових конференціях професорсько-викладацького складу Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського.

Публікації. За результатами дисертації опубліковано 11 праць, з них – 5 публікацій у спеціалізованих наукових журналах, а також 6 тез і матеріалів конференцій.

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 144 сторінках машинописного тексту, складається зі вступу, розділів: “Літературний огляд”, “Матеріали та методи досліджень”, “Результати досліджень та обговорення”, висновків, списку з 281 використаного джерела літератури. Дисертація ілюстрована 8 малюнками і включає 17 таблиць.

Основний зміст роботи

Огляд літератури

У цьому розділі зроблено аналіз даних літератури про будову, фізико-хімічні та функціональні властивості сироваткового альбуміну (СА), висвітлено його роль у транспортуванні жирних кислот. Розглянуто біологічну роль поліненасичених жирних кислот (ПНЖК), питання про застосування ПНЖК у складі БАД. Проаналізовані відомі з літератури уявлення про біохімічні механізми адаптації організму до впливу фізичних навантажень.

Матеріали та методи досліджень

Матеріалом для досліджень був сироватковий альбумін (СА) і плазма крові спортсменів ациклічного виду спорту. До групи спортсменів увійшли 14 висококваліфікованих волейболістів у віці 21-22 роки (кандидати в майстри спорту та майстри спорту) до й після вживання БАД, яка виробляється АТ “Полієн”, м. Мурманськ, ТУ 9281-002-210 26794-95, гігієнічний сертифікат №17 від 26/10/93 року. БАД виготовлена на основі жирів морських риб і містить ПНЖК родини 3 та жиророзчинні вітаміни А, D і E (у 1г продукту: вітамін А – 280 м. о., вітамін D – 18 м. о., вітамін E – 10 м. о.). Вміст ПНЖК 6 у відношенні до ПНЖК родини 3 в БАД складає 0,05 – 0,08. Спортсмени вживали БАД протягом 24 днів по 5 капсул (масою 0,3г) 3 рази в день до прийняття їжі. Контрольну за віком і статтю групу склали 11 осіб, які не займалися спортом. Кров брали з ліктьової вени за 1,5 години до впливу фізичного навантаження й через 0,5 години після навантаження (3 години навчально-тренувальних занять).

Альбумін сироватки крові виділяли за допомогою препаративного електрофорезу в 7% поліакриламідному гелю (Ажицький Г.Ю., Багдасар'ян С.М., 1975). Аналіз чистоти та гомогенності отриманих препаратів білка проводили методом дискелектрофорезу в поліакриламідному гелю (Davis J., 1964). Кількісний вміст СА встановлювали мікробіуретовим методом (Міллер Дж., 1976). Вміст загальних ліпідів в альбуміні та плазмі крові визначали методом Bloor W. в модифікації Bragdon J. (Покровський О.О., 1969). Первинні продукти перекисного окислення ліпідів (ПОЛ) (дієнові кон’югати й кетони) оцінювали за методом Плацер 3. у модифікації Гаврилова В.Б. і Мішкорудної М.Л., 1983; вміст вторинних продуктів ПОЛ (ТБК-активних продуктів) – за реакцією з тіобарбітуровою кислотою (Ohkava H. et al. 1979; Гаврилов В.Б. та ін., 1987). Кількість загальних вуглеводів, зв'язаних альбуміном, і в плазмі крові встановлювали орциновим методом за Вінцлером (Готтшалк А., 1969). Рівень модифікованої форми альбуміну (МФА) визначали методом переосадження в системі трихлороцетова кислота – етанол, запропонованим Багдасар'ян С.М. та ін. (1979). Вміст МФА подано у відсотках від загальної кількості альбуміну. Газохроматографічний аналіз метилових ефірів жирних кислот (ЖК) проводили на хроматографі "Intersmat" (Франція) з пломенево-іонізаційним детектором у лабораторії ліпідного обміну Інституту харчування РАМН м. Москви. Екстракт ліпідів з альбуміну отримували методом Фолча (Folch J. et al., 1957). Жирні кислоти метилювали, застосовуючи 14%-ний тетрафлуорид бора в метанолі (Моrris W., Smith L., 1964). Склад ЖК розраховували методом внутрішнього нормування на інтерпретаторі-приставці "Intersmat", індивідуальні ЖК подані у відсотках від загальної суми. Ефективну концентрацію альбуміну (ЕКА) визначали флуоресцентним методом (Міллер Ю.І., 1993; Гризунов Ю.О. та ін., 1994) за допомогою зонда, який входить до діагностичного набору реактивів для визначення ЕКА відповідно до інструкції з використанням установки “Зонд-31”. Вторинну структуру білка встановлювали методом кругового дихроїзму в Інституті білка, РАН, (Пущинський науковий центр). Відсотковий вміст вторинних структур оцінювали за методом Янга (Chen J., Yong J., Mertinez N., 1971) за допомогою програмного пакета “STRUCTURE” (Інститут інженерної імунології, м. Любучани Московської обл.).

Отримані дані опрацьовано загальноприйнятими методами параметричної статистики за Лакіним Г.Ф., 1990 за допомогою пакета програм “STATISTIСА 5.5” (t-test for inderendent samples і t-test for dependent samples) на ПК Intel Pentium III 1,13 Ghz.

Результати дослідження та обговорення

Характеристика структурно-функціональних властивостей сироваткового альбуміну спортсменів-волейболістів

Вплив фізичних навантажень на транспортування сироватковим альбуміном спортсменів ліпідів, вуглеводів та продуктів перекисного окислення ліпідів. Аналіз отриманих даних свідчить про збільшення ліпідної ємності СА спортсменів порівняно до контрольної групи (табл.1). Рівень загальних ліпідів, що зв'язуються СА спортсменів у вихідному стані (при “довгостроковій” адаптації до фізичних навантажень), у 2,3 рази перевищує показник контрольної групи й вірогідно зростає під впливом тренувального навантаження.

Таблиця 1

Показники вмісту загальних ліпідів, продуктів ПОЛ та вуглеводів у сироватковому альбуміні й плазмі крові спортсменів-волейболістів (mm)

Обстежені

групи

Показники |

Контрольна група

(n=11) | Спортсмени

у вихідному стані

(n=14) | Спортсмени після фізичного навантаження (n=14)

Сироватковий альбумін

Загальні ліпіди, мг/100 мг білка | 2,930,14 | 6,610,05* | 7,420,10*, **

Дієнові кон’югати й кетони,

ум. од. /100 мг білка | 0,370,002 | 0,810,02* | 0,700,03*, **

ТБК-активні продукти,

ум. од./100 мг білка | 0,100,003 | 0,380,002* | 0,320,003*

Загальні вуглеводи,

мг/100мг білка | 2,900,11 | 4,100,12* | 3,500,09*, **

Плазма крові

Загальні ліпіди, мг/мл | 7,580,35 | 6,020,51* | 6,140,50*

Дієнові кон’югати й кетони,

ум. од./мг ліпідів | 0,0340,002 | 0,110,009* | 0,110,008*

ТБК-активні продукти,

ум. од./мг ліпідів | 0,00430,0002 | 0,00230,0002* | 0,00280,0003*

Загальні вуглеводи, мг% | 111,01,2 | 189,89,77* | 18111,56*

Примітка: * – вірогідність розходжень показників спортсменів порівняно до контрольної групи, р0,05; ** – вірогідність розходжень показників спортсменів під впливом фізичного навантаження, р0,05.

Разом із тим змінюється зв’язування з СА речовин вуглеводної природи. Так, при “довгостроковій” адаптації спортсменів до фізичного навантаження рівень вуглеводів у СА в 1,7 рази вищий, ніж у контрольній групі (табл.1), тоді як під дією тренувального навантаження (“термінова” адаптація до фізичних навантажень) відбувається зниження їх вмісту. Активне лігандування СА ліпідами ймовірно пов’язано з переходом організму з вуглеводних на ліпідні джерела енергозабезпечення, що підтверджується даними щодо вивчення вмісту загальних ліпідів і вуглеводів у плазмі крові спортсменів.

Дослідження процесів перекисного окислення ліпідів виявило активізацію СА у зв'язуванні як первинних, так і вторинних продуктів ПОЛ у вихідному стані спортсменів порівняно до контрольної групи (табл.1). При “терміновій” адаптації показано вірогідне зниження рівня дієнових кон’югатів і кетонiв у СА порівняно з вихідним станом спортсменів. Вміст ТБК-активних продуктів залишається практично без змін.

Разом із тим у плазмі крові спортсменів при “довгостроковій” адаптації підвищення вмісту дієнових кон’югатів і кетонів супроводжується зниженням рівня вторинних продуктів ПОЛ порівняно до контрольної групи.

Це свідчить про можливість інтенсифікації метаболізму продуктів пероксидації ліпідів в організмі спортсменів, яка спрямована на шлях більш глибокого їхнього окислення, виведення або використання за ферментативним шляхом, який веде до синтезу біологічно активних сполук. Тренувальне навантаження практично не впливає на вміст продуктів ПОЛ у плазмі крові спортсменів, що може бути проявом стабілізуючої дії компенсаторно-пристосувальних механізмів адаптації до фізичних навантажень.

Односпрямованість змін у бік підвищення рівня первинних продуктів ПОЛ у СА й плазмі крові спортсменів може бути обумовлена антиоксидантним ефектом цього білка. Відомо, що СА має як високий ефективний перетин захоплення кисневих вільних радикалів, так і пероксидазну активність, здатність руйнувати гідроперекиси в присутності сполук, які мають сульфгідрильні групи (Дубініна Є.Є., 1992; Степуро І.І., 1992; Petersen Ch. еt al, 1997).

Аналіз жирнокислотного складу ліпід-альбумінового комплексу спортсменів. При аналізі жирнокислотного складу ліпід-альбумінового комплексу і плазми крові спортсменів-волейболістів розходжень у спектрі ЖК порівняно до контрольної групи не виявлено, утім їх кількісні співвідношення мали суттєві відмінності (табл.2).

Привертають увагу реципрокні зміни вмісту ЖК родин 3 і 6 у ліпід-альбуміновому комплексі спортсменів, які підсилюються при впливі фізичного навантаження: підвищення рівня 3 ПНЖК супроводжується зменшенням парціальної частки ЖК родини 6. Це підтверджує показник співвідношення сумарного вмісту ПНЖК родини 6 до 3 ПНЖК (6/3). Рівень парціальної частки 9 ЖК, які зв’язуються СА, порівняно до контрольної групи збільшується як у вихідному стані спортсменів, так і при “терміновій” адаптації до фізичного навантаження.

Таблиця 2

Основні показники жирнокислотного складу ліпід-альбумінового комплексу й плазми крові спортсменів (mm, %)

Обстежені

групи

Показники |

Сироватковий альбумін | Плазма крові

Контрольна

група

(n=11) | Cпортсмени у вихідному стані

(n=14) | Cпортсмени після фізичного навантаження

(n=14) | Контрольна

група

(n=11) | Cпортсмени у вихідному стані

(n=14) | Cпортсмени після фізичного навантаження (n=14)

3 ЖК | 6,060,17 | 7,810,23* | 11,060,33*, ** | 2,570,077 | 1,220,034* | 2,780,077**

6 ЖК | 21,830,70 | 16,220,54* | 11,990,31*, ** | 27,410,81 | 29,580,88 | 25,220,72**

9 ЖК | 20,450,61 | 24,290,71* | 24,430,71* | 17,200,45 | 22,940,63* | 20,540,59*

6/3 | 3,60 | 2,07 | 1,08 | 10,66 | 24,25 | 9,07

20:5, 3 | 0,480,009 | 0,530,015 | 0,440,013** | 0,860,027 | 0,170,005* | 0,900,021**

20:4, 6 | 3,980,117 | 3,680,11 | 1,720,05*, ** | 4,390,127 | 4,690,140 | 4,200,126

20:3, 9 | 0,320,009 | 1,010,040* | 0,790,023*, ** | 0,760,022 | 0,570,017* | 0,490,014*, **

Примітка: перша цифра – число атомів вуглецю в молекулі кислоти; друга цифра після двокрапки – число подвійних зв'язків; позначення для * і ** такі ж, що й в табл.1

Треба відзначити, що “термінова” адаптація до фізичних навантажень призводить до вірогідного зниження вмісту ейкозаєнових жирних кислот: ейкозапентаєнової (ЕПК 20:5, 3), арахідонової (АК 20:4, 6) та ейкозатрієнової (20:3, 9) в складі ліпід-альбумінового комплексу порівняно з вихідним станом спортсменів. Відомо, що утворення структурного “сліду” адаптації до фізичних навантажень супроводжується активізацією простагландинової системи (Меєрсон Ф.З., Пшенникова М.Г., 1988), баланс ейкозаноїдів якої є суттєвим чинником, що впливає на адаптаційні процеси в організмі (Пшенникова М.Г. та ін., 1996; Єфіменко А.М. та ін., 1978). Дані літератури свідчать про те, що використання ЖК – попередників ейкозаноїдів опосередковано їх іммобілізацією на альбуміні (Nordy A., 1979; Jorgansen K., Stoffersen E., 1980). Зменшення вмісту в складі ліпід-альбумінового комплексу ейкозаєнових жирних кислот свідчить про значні метаболічні зміни, які можуть бути спрямовані на підвищення адаптаційних можливостей організму спортсменів при впливі фізичного навантаження ациклічного типу.

Аналіз жирнокислотного складу плазми крові спортсменів при “довгостроковій” адаптації до фізичних навантажень виявив вірогідне зниження парціальної частки 3 ПНЖК, зокрема ЕПК, у вихідному стані спортсменів, що заслуговує уваги як показник, який попереджує про напруження фізіологічного стану організму (табл.2). Спостерігається реципрокний характер змін вмісту ПНЖК родин 3 та 9: зниження сумарного вмісту 3 ПНЖК супроводжується підвищенням парціальної частки 9 ЖК. Під впливом тренувального навантаження в плазмі крові спортсменів порівняно з вихідним станом відбувається вірогідне підвищення вмісту 3 ЖК і зниження ПНЖК 6 родини, парціальна частка 9 ПНЖК залишається практично без змін.

В умовах низького вмісту 3 ПНЖК у плазмі крові спортсменів у вихідному стані підвищення їхнього рівня в ліпід-альбуміновому комплексі може бути проявом компенсаторно-пристосувальних реакцій, спрямованих на активне транспортування 3 ЖК в органи й тканини, що забезпечує стійку адаптацію до фізичного навантаження ациклічного типу. В літературі є відомості про підвищення вмісту ПНЖК родини 3 у фосфоліпідах кардіоміоцитів тренованих тварин (Tibbits G. et al., 1981), на клітинних мембранах яких були виявлені рецептори для СА (Hutter J. et al, 1983, 1984).

Встановлена в наших дослідженнях реципрокність у зв'язуванні СА жирних кислот родин 3 і 6 може свідчити про більш активне використання 3 ЖК тканинами організму, а 6 ПНЖК – у руслі крові, зокрема, форменими елементами як при “довгостроковій”, так і, що особливо виражено, при “терміновій” адаптації до тренувального навантаження.

Таким чином, одержані дані свідчать про виражений вплив фізичних навантажень ациклічного типу на стан ліпід-альбумінового комплексу, зокрема, на співвідношення парціальних часток ЖК родин 3, 6 і 9.

Характеристика ефективної концентрації та структурної модифікації сироваткового альбуміну спортсменів. Кожен ліганд, що транспортується альбуміном, має свій центр зв'язування на молекулі білка, число вільних місць зв'язування характеризує ефективну концентрацію альбуміну (ЕКА) (Міллер Ю.І., 1993; Гризунов Ю.О. та ін., 1994). Одержані дані показують вірогідне зниження ЕКА спортсменів як у вихідному стані, так і при “терміновій” адаптації до фізичного навантаження, практично у 2 рази порівняно до контрольної групи (табл.3). Зниження ЕКА спортсменів свідчить про зменшення вільних місць зв'язування молекул білка за рахунок його перевантаженості лігандами.

Таблиця 3

Рівень ефективної концентрації, модифікованої форми та -спіральних структур сироваткового альбуміну спортсменів-волейболістів (Mm)

Обстежені

групи

Показники |

Контрольна група

(n=11) | Спортсмени у вихідному стані (n=14) | Спортсмени після фізичного навантаження

(n=14)

ЕКА, г/л | 492,5 | 261,2* | 240,9*

МФА, % | 5,240,26 | 19,430,98* | 23,581,99*

Вміст -спіралей, % | 55,02,7 | 44,51,0 | 502,5

Примітка: позначення для * такі ж , що й в табл.1

Оцінка вмісту МФА спортсменів при “довгостроковій” адаптації до фізичних навантажень (табл.3) показує його збільшення. Після впливу фізичного навантаження вміст МФА виявляє тенденцію до підвищення. Показано високий рівень кореляції (r= -0,98) змін вмісту МФА та ЕКА спортсменів. Цілком очевидно, що зростання МФА та зниження ЕКА в організмі спортсменів обумовлено посиленим лігандуванням СА в умовах впливу фізичних навантажень ациклічного типу.

Посилене лігандування СА викликає конформаційні зміни білка при “довгостроковій” адаптації спортсменів до фізичних навантажень, які супроводжуються зниженням вмісту відсоткової частки -спіральних структур (табл.3). За даними літератури (Тринус Ф.П. та ін., 1984), конформаційні зміни СА, які супроводжуються його частковою деспіралізацією (Нямаа Д. та ін., 1984, 1985), спостерігаються при взаємодії білка з речовинами, що відрізняються низьким афінітетом і малою специфічністю зв'язування з ним, а також через порушення в розташуванні дисульфідних зв'язків у молекулах СА (Троїцький Г.В., 1991). Розвитку подібного процесу у волейболістів може сприяти виявлене нами зростання активності СА в транспортуванні продуктів ПОЛ, підвищення в його складі вмісту загальних вуглеводів порівняно до контрольної групи. При “терміновій” адаптації спостерігається тенденція до підвищення цього показника.

Одержані дані можуть бути покладені в основу тест-системи для визначення адаптаційних можливостей організму спортсменів при впливі фізичних навантажень.

Функціональний стан сироваткового альбуміну спортсменів в умовах застосування біологічно активної харчової добавки

Вплив харчової добавки на зв’язування сироватковим альбуміном спортсменів ліпідів, вуглеводів і продуктів перекисного окислення ліпідів. Відзначений у плазмі крові спортсменів-волейболістів у вихідному стані відносно низький рівень 3 ПНЖК, які є незамінними в забезпеченні процесів життєдіяльності, послужив підставою для включення до їх раціону БАД, збагаченої ПНЖК родини 3.

Застосування БАД вірогідно підвищує рівень загальних ліпідів і знижує вміст вуглеводів, що зв'язуються СА спортсменів, порівняно з показниками до вживання БАД (у вихідному стані і при впливі фізичного навантаження, відповідно). Проте вміст загальних ліпідів і вуглеводів у плазмі крові спортсменів після вживання БАД залишається практично без змін (табл.4).

Таблиця 4

Вміст загальних ліпідів, продуктів ПОЛ та вуглеводів у сироватковому альбуміні й плазмі крові спортсменів після вживання БАД (Mm)

Обстежені

групи

Показники

| Спортсмени у вихідному стані (n=14) | Спортсмени після фізичного навантаження (n=14)

Сироватковий альбумін

Загальні ліпіди, мг/100мг білка | 7,930,05*** | 8,100,20***

Дієнові кон’югати й кетони,

ум. од./100 мг білка | 0,630,03*** | 0,590,02***

ТБК-активні продукти, ум.од./100 мг білка | 0,470,02*** | 0,450,02***

Загальні вуглеводи, мг/100мг білка | 3,310,08*** | 3,090,10***

Плазма крові

Загальні ліпіди, мг/мл | 6,280,6 | 6,240,58

Дієнові кон’югати й кетони,

ум. од./мг ліпідів | 0,0970,007 | 0,1040,009

ТБК-активні продукти, ум. од./мг ліпідів | 0,00470,0005*** | 0,00500,0005***

Загальні вуглеводи, мг% | 180,511,31 | 179,78,56

Примітка: *** – вірогідність розходжень показників спортсменів під впливом БАД порівняно з показниками до вживання харчової добавки (у вихідному стані й після фізичного навантаження, відповідно), р0,05. Порівнювати з табл. 1.

Під впливом харчової добавки вірогідно знижується рівень дієнових кон’югатів і кетонів (табл.4) порівняно з показниками до прийому БАД (на 28% і 18% у вихідному стані й після навантаження, відповідно), що супроводжується підвищенням вмісту вторинних продуктів ПОЛ (у середньому на 32 %). Підвищення ТБК-активних продуктів відмічається також і в плазмі крові спортсменів. Одержані дані свідчать про те, що під впливом харчової добавки в організмі спортсменів здійснюється метаболічна перебудова, при якій можливе більш активне вивільнення продуктів ПОЛ із клітинних мембран у русло крові (Попичев М.І. та ін., 1999; Луцик О.Г. та ін., 2000), яке ініціює процеси комплексоутворення з альбуміном.

Вплив харчової добавки на склад жирних кислот у ліпід-альбуміновому комплексі спортсменів. Результати дослідження показують, що перебудова ліпід-альбумінового комплексу спортсменів, яка відбувається під впливом БАД, супроводжується суттєвими змінами його жирнокислотного складу (табл.5).

Таблиця 5

Основні показники жирнокислотного складу ліпід-альбумінового комплексу й плазми крові спортсменів після вживання БАД (Мm, %) |

Сироватковий альбумін | Плазма крові

Обстежені

групи

Показники | Спортсмени

у вихідному стані

(n=14) | Спортсмени після фізичного навантаження (n=14) |

Спортсмени

у вихідному стані

(n=14) | Спортсмени після фізичного навантаження (n=14)

3 ЖК | 4,160,10*** | 3,420,088**, *** | 2,810,058*** | 3,040,068

6 ЖК | 28,950,86*** | 30,950,92*** | 39,321,16*** | 39,721,17***

9 ЖК | 18,850,25*** | 21,560,63** | 21,540,64 | 22,050,72

6/3 | 6,96 | 9,05 | 13,99 | 13,06

20:5, 3 | 0,110,002*** | 0,240,006**, *** | 0,420,012*** | 0,470,017**, ***

20:4, 6 | 3,890,116 | 3,600,104*** | 4,380,13 | 4,460,11

20:3, 9 | 0,360,004*** | 0,310,005**, *** | 0,420,013*** | 0,410,014***

Примітка: позначення такі ж, що й у таблицях 2 і 4. Порівнювати з табл. 2.

Заслуговує на увагу той факт, що зміни вмісту ПНЖК родин 3 і 6, які зв’язуються СА спортсменів, під впливом БАД набувають реципрокного характеру стосовно показників до її вживання (рис.1): спостерігається значне зниження вмісту 3 ПНЖК й підвищення рівня 6 ЖК як у вихідному стані спортсменів, так і після дії фізичного навантаження, що підтверджує збільшення співвідношення 6/3 (табл.5).

Рис.1. Реципрокні зміни вмісту ЖК родин 3 та 6 у ліпід-альбуміновому комплексі до (___) і після (----) вживання БАД: 1 – контрольна група; 2 – спортсмени у вихідному стані; 3 – спортсмени після фізичного навантаження.

Зменшення парціальної частки ЕПК (20:5,3) у ліпід-альбуміновому комплексі спортсменів під впливом БАД може свідчити про посилення метаболічного шляху перетворення 3 ПНЖК з можливим подальшим використанням ЕПК у синтезі ейкозаноїдів (Крутецька З.І., Лебедєв О.Е., 1993; Петрухіна Г.Н., Макаров В.А., 1998). Треба також зазначити вірогідне зниження вмісту ЖК родини 9, які зв’язуються СА спортсменів, у вихідному стані, порівняно з показниками до вживання БАД.

Спрямована корекція жирового компонента раціону з використанням БАД усунула виявлений нами низький рівень 3 ПНЖК в плазмі крові спортсменів при “довгостроковій” адаптації до фізичного навантаження ациклічного типу. Разом з тим, парціальна частка ЕПК (20:5, 3) помітно знижувалась при “терміновій” адаптації до фізичного навантаження, що може бути пов’язано з необхідністю більш активного використання цієї кислоти в організмі спортсменів під впливом харчової добавки.

Враховуючи особливості перебудови ліпід-альбумінового комплексу, реципрокний характер змін у його складі вмісту ПНЖК родин 3 та 6 можна припустити, що під впливом харчової добавки відбувається вивільнення з клітин 6 ПНЖК та їх компенсаторне заміщення 3 жирними кислотами, які містяться в БАД і транспортуються СА. Це узгоджується з даними літератури, які вказують на конкурентні відносини метаболізму ПНЖК родин 3 та 6 і на можливість збільшення частки ейкозаєнових 3 ЖК аліментарного походження в тканинних ліпідах (Ендакова Е.О. та ін., 2000; Warso M., Lands W., 1983).

Ефективна концентрація сироваткового альбуміну спортсменів і характер його структурної модифікації після вживання БАД. Вивчення ефективної концентрації СА спортсменів після вживання харчової добавки показало, що достовірних змін цього показника практично не відбувається, простежується тільки тенденція до його зниження порівняно з ЕКА до використання БАД (табл.6).

Вміст МФА також не зазнає вірогідних змін, але спостерігається добре виражена тенденція до підвищення даного показника порівняно з його значеннями до вживання харчової добавки (табл.6).

Таблиця 6

Рівень ЕКА та вміст МФА спортсменів після вживання БАД (Мm)

Обстежені

групи

Показники | Спортсмени після вживання БАД (n=14)

у вихідному стані |

після фізичного навантаження

ЕКА, г/л | 231,1 | 231,2

МФА, % | 20,411,10 | 24,940,65

Примітка: порівнювати з табл. 3.

Цей ефект може бути обумовлений дією ПНЖК, які містяться в БАД, на альбуміновий комплекс, що узгоджується з даними літератури, які свідчать про стабілізуючу роль довголанцюгових ЖК у підвищенні стійкості СА до температурної денатурації та дії протеолітичних ферментів (Reed R., 1988).

У цілому, одержані дані свідчать про те, що під впливом БАД структурна перебудова ліпід-альбумінового комплексу здійснюється, головним чином в напрямку компенсаторного заміщення одних лігандів іншими, на що вказує реципрокний характер зв’язування з СА первинних і вторинних продуктів ПОЛ, а також різних за структурою ЖК, особливо представників ПНЖК родин 3 і 6. Це може мати певне метаболічне значення в умовах адаптації до впливу фізичних навантажень ациклічного типу, з переходом організму на якісно новий рівень функціонування.

ВИСНОВКИ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Список праць, опублікованих за темою дисертації

1. Попичев М.И., Толкачёва Н.В., Кулакова С.Н., Коношенко С.В., Журба В.А. Влияние биопрепарата “Полиен” на показатели жирнокислотного состава крови у спортсменов-волейболистов // Укр. биохим. журн. – 1999. – Т.71, №1. – С.98 – 102.

2. Попичев М.И., Толкачёва Н.В., Кулакова С.Н., Коношенко С.В., Журба В.А. Особенности связывания альбумином липидов и продуктов их метаболизма при физических нагрузках // Авиакосм. и экол. медицина. – 1999. – Т.33, №2. – С.67 – 69.

3. Коношенко С.В., Журба В.А., Попичев М.И. Структурно-функциональные особенности сывороточного альбумина у спортсменов при воздействии физической нагрузки // Укр. біохім. журн. – 2000. – Т.72, №1. – С.109 – 112.

4. Коношенко С.В., Журба В.А., Луцик О.Г. Вплив харчових добавок, які містять поліненасичені жирні кислоти, на функціональну активність сироваткового альбуміну та жирнокислотний склад еритроцитарних мембран у спортсменів-волейболістів // Експеримент. та клін. фізіологія і біохімія. – 2000. – №2. – С.69 – 72.

5. Журба В.А., Коношенко С.В. Влияние “Полиена” на модифицирование сывороточного альбумина у спортсменов в условиях физической нагрузки // Укр. біохім. журн. – 2001. – Т.73, №4. – С.104 – 107.

6. Коношенко С.В., Журба В.А. Особенности транспортной функции альбумина крови у высококвалифицированных волейболистов // Матеріали республіканської науково-медичної конференції “Актуальні проблеми фізичного виховання і спорту учнівської та студентської молоді” (м. Дніпропетровськ, 14 – 15 вересня 1999 р.). – Дніпропетровськ: ДДУ. – 1999. – С.133 – 135.

7. Попичев М.И., Журба В.А., Коношенко С.В. Влияние пищевых добавок, содержащих полиненасыщенные жирные кислоты, на жирнокислотный спектр сывороточного альбумина у спортсменов-волейболистов // Матеріали республіканської науково-медичної конференції “Актуальні проблеми фізичного виховання і спорту учнівської та студентської молоді” (м. Дніпропетровськ, 14 – 15 вересня 1999 р.). – Дніпропетровськ: ДДУ. – 1999. – С.135 – 136.

8. Попичев М.И., Журба В.А., Коношенко С.В. Структурно-функциональные особенности сывороточного альбумина у высококвалифицированных спортсменов-волейболистов при воздействии интенсивной физической нагрузки // Тези доповідей Всеукраїнської міжвузівської науково-практичної конференції “Медичні проблеми фізичної культури й спорту: досвід, сучасні напрямки та перспективи” (м. Дніпропетровськ, 24 – 26 квітня 1999 р.). – Дніпропетровськ: ДнДМА. – Ч. I. – 1999. – С.74.

9. Журба В.А. Изменения структурно-функциональных свойств альбумина сыворотки крови у спортсменов под влиянием пищевой добавки // Материалы I республиканской конференции молодых ученых Крыма (Симферополь, 18 мая 2000 г.). – Симферополь: Таврия. – 2000. – С.8 – 9.

10. Журба В.А., Коношенко С.В. Жирнокислотный состав плазмы крови и мембран эритроцитов у спортсменов под влиянием биопрепарата, содержащего полиненасыщенные 3 жирные кислоты // Матеріали науково-практичної міжнародної конференції “Адаптацiйнi можливостi дiтей та молодi” (м. Одеса, 2000 р.). – Одесса: Рекламсервис. – 2000. – С.29 – 31.

11. Луцик Е.Г., Попичев М.И., Коношенко С.В., Журба В.А. Метаболические показатели эритроцитов и плазмы крови и сродство гемоглобина к кислороду у спортсменов разных специализаций // Матеріали науково-практичної міжнародної конференції “Адаптацiйнi можливостi дiтей та молодi” (м. Одеса, 2000 р.). – Одесса: Рекламсервис. – 2000. – С.53 – 56.

Анотації

Нікольська В. О. Структурно-функціональний стан сироваткового альбуміну спортсменів при впливі фізичного навантаження та в умовах застосування харчової добавки. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 – біохімія. – Таврiйський нацiональний унiверситет імені В. І. Вернадського, Сімферополь, 2002.

Дисертація присвячена вивченню структурно-функціональних властивостей сироваткового альбуміну спортсменів при дії фізичних навантажень ациклічного типу й оцінці функціонального стану альбуміну крові спортсменів в умовах застосування харчової добавки, яка містить поліненасичені 3 жирні кислоти.

Показано, що при адаптації до фізичних навантажень ациклічного типу зростає активність сироваткового альбуміну спортсменів в транспортуванні речовин вуглеводної та ліпідної природи, продуктів перекисного окислення ліпідів, жирних кислот родини 3. Більш активне лігандування ліпідами сироваткового альбуміну спортсменів у вихідному стані свідчить про важливу роль цього білка крові в процесах переходу організму з вуглеводних на ліпідні джерела енергозабезпечення, що підтверждується результатами вивчення вмісту загальних ліпідів і вуглеводів у плазмі крові. Виявлено зміни кількісного вмісту поліненасичених жирних кислот, зв'язаних сироватковим альбуміном, і плазми крові спортсменів, які спрямовані на збагачення ліпід-альбумінового комплексу жирними кислотами родини 3, що більшою мірою виражене при “терміновій” адаптації до фізичного навантаження.

Встановлено, що в умовах посиленого лігандування сироваткового альбуміну знижується його ефективна концентрація, здійснюються структурні зміни молекул альбуміну, що супроводжується зниженням відсоткової частки -спіральної структури і збільшенням утворення модифікованої форми білка.

Застосування біологічно активної харчової добавки, яка містить поліненасичені жирні кислоти родини 3 та жиророзчинні вітаміни А, D і Е, не тільки усуває виявлений у плазмі крові спортсменів недостатній рівень вмісту 3 жирних кислот, але також веде до зростання активності сироваткового альбуміну в транспортуванні вторинних продуктів перекисного окислення ліпідів, до перебудови ліпід-альбумінового комплексу, що проявляється, зокрема, у перерозподілі жирних кислот, компенсаторній заміні 3 жирних кислот кислотами родини 6. Показано, що в умовах застосування харчової добавки в організмі спортсменів зберігається вихідний (до вживання харчової добавки) рівень ефективної концентрації альбуміну та утворення його модифікованої форми.

Ключові слова: сироватковий альбумін, плазма крові, ліпіди, пероксидне окислення ліпідів, вуглеводи, жирні кислоти, ефективна концентрація альбуміну, модифікована форма альбуміну, -спіральна структура, харчова добавка, спортсмени.

Никольская В. А. Структурно-функциональное состояние сывороточного альбумина спортсменов при воздействии физической нагрузки и в условиях