НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ФІЗИЧНОГО ВИХОВАННЯ I СПОРТУ УКРАЇНИ

ТКАЧЕНКО НАТАЛІЯ ВОЛОДИМИРІВНА

УДК 796. 072.2

КОРЕКЦІЯ МОДУЛЮЮЧОГО ВПЛИВУ СЕЧОВИНИ НА СТАН АНТИОКСИДАНТНОЇ СИСТЕМИ ОРГАНІЗМУ ПРИ НАПРУЖЕНІЙ М'ЯЗОВІЙ ДІЯЛЬНОСТІ

24.00.0I - Олімпійський і професійний спорт

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата наук з

фізичного виховання і спорту

Київ – 1999

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Національному університеті фізичного виховання і спорту України і Державному науково-дослідному інституті фізичної культури і спорту, Державний комітет України з фізичної культури і спорту.

Науковий керівник - доктор педагогічних наук Смульский Валерій Леонідович, професор кафедри медико-біологічних основ фізичної культури і спорту Національний університет фізичного виховання і спорту України, завідувач лабораторії спеціального харчування Державний науково-дослідний інститут фізичної культури і спорту.

Офіційні опоненти:

- доктор медичних наук, професор, Верич Георгій Євгенович, зав. кафедри фізичної реабілітації Національного університету фізичного виховання і спорту України;

- доктор медичних наук, професор, Вікторов Олексій Павлович, зав. відділу клінічної фармакології інституту кардіології ім. акад. М.Д. Стражеско України.

Провідна організація: Львівський державний інститут фізичної культури, Державний комітет України з фізичної культури і спорту, м. Львів.

Захист відбудеться “   ”  вересня 1999 р. о 14 год. 30 хв. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.829.01 Національного університету фізичного виховання і спорту України (252150, Київ-150, вул. Фізкультури, 1).

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного університету фізичного виховання і спорту України (252150, Київ-150, вул. Фізкультури, 1).

Автореферат розісланий “12 ” липня 1999 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор педагогічних наук, професор Іващенко Л.Я.

Загальна характеристика роботи

Актуальність. Пошук шляхів підвищення фізичної працездатності, прискорення протікання відновлювальних процесів після значних фізичних навантажень завжди вважалися найбільш актуальними проблемами фізіології спорту. Особливу зацікавленість ці питання викликають у спорті вищих досягнень, у якому поряд із постійним вдосконаленням методики тренувального процесу все більша увага приділяється пошуку можливостей використання додаткових ергогенних засобів стимуляції спортивної працездатності, які не належать до допінгу (А.П. Азізов, 1998, І.Г. Борисова, 1989, Р.Д. Сейфула, 1989-1998, R. Collom, 1992, D.R. Lamb, 1991, M. Wiliams, 1997 і ін.). Визначної значимості разом з цим набуває з'ясування як динаміки, так і характеру біологічної активності в організмі деяких проміжних та кінцевих продуктів метаболізму, які відповідно до закономірностей складних міжсистемних взаємовідносин можуть відігравати істотну роль в адаптації організму до значних м'язових напружень. Серед таких метаболітів на особливу увагу заслуговують продукти білкового обміну, зокрема, сечовина, щодо активності якої до теперішнього часу накопичена значна кількість даних (А.Ю. Виноградов, 1994, М.У. Кенія, 1993, А.І. Лукаш, 1993, В.І. Стабровська, 1983, P. Fild, 1993, R. Hendler, 1993, F. Wenke, 1995, G. Xingi, 1995).

Одним із помітних ефектів сечовини є її участь як активного перехоплювача вільних радикалів у водяній фазі (H.H. Graper, 1993, E. Niki, 1986, Y. Yamomoto, 1986) у механізмах антиоксидантного захисту від ушкоджуючого впливу вільнорадикальних процесів, які активуються у клітинах активно функціонуючих органів під час фізичних навантажень (І.А. Волчегорський, 1996, Д.А. Дятлов, 1996, P. Foxdahl, 1994, I. Frey, 1994, G. Karlsson, 1997, A. Knutson, 1994).

Таким чином, уточнення характеру впливу сечовини на функціональний стан як окремих антиоксидантних, так і інших метаболічних і функціональних механізмів, які забезпечують фізичну працездатність, може відкрити нові підходи до пошуку і застосування засобів, які сприяють підвищенню опору організму до напруженої м'язової діяльності.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи є розділом теми 2.3.7 “Вивчення застосування препаратів природного та синтетичного походження у процесі підготовки спортсменів збірних команд України”, зведеного плану НДР з фізичної культури та спорту на 1998-2000 роки (№ держреєстрації 096U10536).

Мета роботи — визначити вплив сечовини на окремі показники стану антиоксидантної системи (АО-системи) організму під час напруженої м'язової діяльності та з урахуванням з’ясованих особливостей знайти можливість підвищення ефективності тренувальної і змагальної діяльності спортсменів у видах спорту, які потребують вияву витривалості.

Задачі дослідження:

1. Вивчити вплив напруженої м'язової діяльності на динаміку сечовини в крові спортсменів у зіставленні з динамікою концентрації проміжних продуктів метаболізму вуглеводів і жирів у відновлювальному періоді, а також на показники, які характеризують якісні сторони рухової діяльності спортсменів.

2. Дослідити рівень антиоксидантної активності сечовини та її вплив на стан окремих ланок АО-системи в організмі.

3. Вивчити вплив сечовини на процеси окисного фосфорилювання в ізольованих мітохондріях.

4. Визначити вплив високих концентрацій сечовини на фізичну працездатність експериментальних тварин.

5. Обгрунтувати доцільність використання конкретного біологічно - активного засобу і висловити рекомендації з корекції стану АО-системи (з урахуванням впливу на цей стан сечовини) для підвищення опору організму спортсменів до напруженої м'язової діяльності.

Наукова новизна. Додатково до вже відомих наукових даних про біологічні ефекти сечовини в організмі людини вперше встановлений вплив цього метаболіту на стан АО-системи крові спортсменів під час напруженої м'язової діяльності та запропонований спосіб його корекції (за допомогою ліпоєвої кислоти) для підвищення ефективності тренувальної діяльності спортсменів у видах спорту, які потребують вияву витривалості.

Теоретична і практична значимість отриманих результатів. Результатами роботи, а також висновками, які зроблені на їх підставі, доведено, що науковим обгрунтуванням пошуку засобів підвищення ефективності тренувальної діяльності спортсменів за допомогою біологічно-активних речовин та факторів харчування є дані про модулюючий вплив продуктів субстратного метаболізму, зокрема, сечовини, на стан АО-системи організму під час значних фізичних навантажень.

Запропоновано науково-обгрунтований підхід до використання ліпоєвої кислоти, як профілактичного засобу, який чинить антиоксидантну і ліпотропну дію та послаблює несприятливий вплив високих концентрацій сечовини в крові спортсменів під час значних м'язових навантажень.

Отримані експериментальні дані ранкової динаміки показників, які характеризують переважаючу активізацію вуглеводного, жирового та білкового обмінів для забезпечення процесів відновлення підвищують ефективність керування тренувальним процесом у видах спорту, які пов'язані із розвитком витривалості.

Реалізація рекомендацій впроваджена у практику тренувального процесу збірної команди України з легкої атлетики (біг на середні дистанції) і сучасного пятиборства, про що свідчать акти впровадження.

Апробація роботи і декларування особистого внеску дисертанта в отримання наукових результатів. Матеріали дисертації повідомлені й обговорені на III міжнародній конференції "Sports Science of Young Scientists, Masters and Ph D Students" (жовтень 20-21, Тарту, 1994), на Міжнародній конференції "The Modern Olympic Sports" (травень 16-19, Київ, 1997), а також на засіданнях кафедри медико-біологічних основ фізичної культури і спорту НУФВС України і засіданнях лабораторії спеціалізованого спортивного харчування ДНДІФВС протягом 1996 – 1999 років.

Внесок автора полягає у розробці теоретичного підгрунтя і наукового підходу до розв’язання питань, які пов'язані із темою дисертації, організацією та проведенням експериментальних досліджень, отриманні фактичного матеріалу, проведенні теоретичного аналізу отриманих даних, а також розробці на підставі обліку біологічної активності сечовини і динаміки її вмісту в крові під час напруженої м'язової діяльності рекомендацій з корекції стану антиоксидантної системи для підвищення опору організму до напруженої м'язової діяльності. До спільних публікацій увійшли результати власних досліджень і отримані на їхній підставі висновки.

Публікації.

За темою дисертаційної роботи опубліковано 10 наукових праць. З них шість статей подані у наукових журналах за фахом, які затверджені ВАК України: у журналі "Наука в олимпийском спорте" і збірках наукових праць, а також у збірках тез міжнародних конференцій і матеріалах наукових конференцій аспірантів.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 180 сторінках, складається зі вступу, чотирьох розділів, практичних рекомендацій, висновків і 26 додатків. У роботі використано 240 літературних джерел, з них 140 вітчизняних та 100 іноземних авторів (в основному роботи останніх 10 років — 1987–1998). Матеріали досліджень ілюстровані 18 малюнками та 24 таблицями.

Основні результати досліджень

1. Перший розділ – “Біологічна характеристика сечовини” присвячений аналізу наукової літератури, яка стосується питань біологічної ролі сечовини в організмі людини, особливостей білкового метаболізму, процесів активізації перекисного окислення ліпідів (ПОЛ) і особливостей антиоксидантного захисту організму людини під час напруженої м'язової діяльності, а також у різні періоди відновлення. Особлива увага приділялась розгляду питання, яке стосується механізмів антиоксидантної дії досліджуваного метаболіту. Однак у проаналізованій нами науковій літературі не вдалось виявити чіткої позиції дослідників з даного питання. Так, ряд авторів (І.А. Волчегорський, 1996, Д.А. Дятлов, 1996, М.В. Кенія, 1993, А.І. Лукаш, 1993, В.Н. Швейн, 1994, H. H. Draper, 1993, E. Niki, 1986) відносять сечовину до низки низькомолекулярних водорозчинних антиоксидантів, які містять азот і створюють у тканинах "буферну антиоксидантну систему". Наведені різні механізми впливу: активне перехоплення вільних радикалів у водяній фазі, перешкодження окислення Fe2+, в наслідок чого гальмуються процеси ПОЛ у гомогенатах різних тканин тварин, що виявляється в зниженні утворення продуктів, які реагують з тіобарбітуровою кислотою (малонового діальдегіду).

Поряд із цим існують наукові дані, які свідчать про те, що сечовина в концентраціях, яка не викликає денатураційних змін білків, з одного боку, сприяє "розладнанню" білкових структур з одночасним вивільненням додаткової кількості SH-груп, але, з іншого боку, сприяє їхній подальшій модифікації в дісульфідні групи (Х.С. Коштоянц, 1956, Б.Н. Манухін, 1956). Навряд чи це може розглядатися, як вияв сечовиною антиоксидантних властивостей, тому що, по-перше, дісульфідні групи дестабілізують біомембрани ("структурний прооксидант"); по-друге, недостатня кількість вільних SH-груп сприяє прискоренню протікання процесів вільно-радикального окислення (ВРО); по-третє, інактивуються антиоксидантні ферменти (Т.Г. Сазонова, 1995, Ю.А. Петров, 1991, S.B. Stromme, 1996, K.E. Flaim, 1996).

Оскільки АО-система організму є досить важливим об'єктом цілеспрямованої фармакологічної корекції з метою підвищення опору організму до напружених фізичних навантажень (В.Л. Смульський, 1997, G. Karlsson, 1997), то з'ясування характеру участі сечовини у процесах, які пов'язані із реакціями вільнорадикального окислення під час м'язової діяльності спортсменів, представляє значний теоретичний і практичний інтерес. Встановлення цих закономірностей - об'єктивна передумова до обгрунтування вибору і застосування засобів корекції фізичної працездатності спортсменів.

2. Другий розділ - “Методи та організація досліджень” - висвітлює організацію і методи досліджень, які використовувались для розв’язання поставлених задач.

Так, для розв’язання першої задачі до досліджень залучалися юні бігуни на середні дистанції віком 13...15 років, які мають спортивний стаж не менше двох років і виконували тренувальну програму анаеробно-аеробного напряму (біг 8 раз 200м з інтервалом відпочинку 2хв. і з інтенсивністю 80 % від максимальної) протягом трьох днів підряд. Щодня ранком натщесерце визначали концентрацію у крові сечовини, лактату і кетосполук із наступною оцінкою вияву рухових якостей за результатами педагогічних тестувань - швидкісних (біг 30 м зі старту) і швидкісно-силових (результат у 10-ти разовому стрибку з місця) якостей і швидкісної витривалості (біг 300 м).

Дослідження модулюючого впливу сечовини на стан АО-системи передбачало проведення досліджень за умов in vitro. Об'єктом дослідження стала плазма або гемолізат крові людини, які інкубували протягом 10 хв. із сечовиною в різних концентраціях (1,7...17,5 ммольл -1) за температури 370 С. У кожній серії дослідів було виконано від 7 до 10 визначень (загальна кількість склала приблизно 120 проб). Визначали концентрацію продуктів, які реагують із тіобарбітуровою кислотою методом Стальної І.Д. (1977), активність антиоксидантних ферментів - супероксиддисмутази (СОД) і каталази (Кат) та вміст загальних SH-груп (методом амперометричного титрування).

З метою дослідження впливу сечовини на процеси окисного фосфорилювання в ізольованих мітохондріях печінки експериментальних тварин був використаний полярографічний метод (Г.М. Франк,1973).

Відповідно до четвертої задачі дослідження було продовжено в дослідах in vivo із використанням експериментальних тварин. Лабораторні миші були розділені на 4 групи: контрольну і три дослідні, яким робили інєкції (підшкірно) за 60 хв. перед плавальним навантаженням – сечовину в дозі 500мгкг-1 (що приблизно може відповідати її концентрації в крові після значних фізичних навантажень), ліпоєву кислоту у терапевтичній дозі - 50 мг кг-1 і одночасно ліпоєву кислоту і сечовину в тих же дозах, що й у попередніх групах. Показником фізичної працездатності експериментальних тварин служили результати тесту G.F. Kiplinger (1967). У дослідженні було використано загальною кількістю 40 тварин.

Розв’язання пятої задачі дослідження проведене за участю висококваліфікованих спортсменів (чоловіків) - студентів НУФВСУ віком 19–26 років, які спеціалізувалися у легкоатлетичному бізі на середні дистанції і виконували 15 км пробіг за ЧСС 160–170 удхв-1 (середній час подолання дистанції 1 год. 15 хв) та веслярів-академістів, які виконували 6 хвилинну м'язову роботу субмаксимальної інтенсивності потужністю 370 – 400 Вт на веслярському тренажері.

За годину до виконання навантажень спортсмени дослідних груп приймали per os капсульовану ліпоєву кислоту дозою 600 мг (терапевтичне дозування), а у контрольних груп - відповідно плацебо (крохмаль у капсулі). У крові випробуваних у початковому стані на 6-тій...8-мій хвилині відновлення, а також на ранок наступного дня визначали концентрацію загальних SH-груп, а також вміст деяких продуктів субстратного метаболізму: лактату, вільних жирних кислот (ВЖК), сечовини. Проводили реєстрацію деяких фізіологічних показників: індекс напруги міокарду (за Р.М. Баєвським,1984) і пружно-вязкі властивості м'язів (за В.П. Федоровим, 1970). Педагогічні методи досліджень вміщували оцінку швидкісних якостей за результатами в бігу на 60 м із старту і швидкісної витривалості - біг 600м. Відповідно до даних календарних диспансерних обстежень всі випробувані були практично здорові. Обстежено загальною кількістю 90 спортсменів.

Отриманий цифровий матеріал результатів проведених досліджень обробляли методами варіаційної статистики за допомогою стандартних комп'ютерних програм на персональному комп'ютері IBM PC AT-486 DX.

3. У третьому розділі - “Корекція фізичної працездатності спортсменів з урахуванням модулюючого впливу сечовини на стан антиоксидантної системи організму” подані результати власних досліджень.

Зв'язок ранкової динаміки концентрації сечовини з концентрацією лактату, кетонових сполук у крові і показниками фізичної працездатності спортсменів під час напруженої м'язової діяльності

Результати проведеного дослідження свідчать про те, що між визначеними показниками існує взаємозв'язок, який полягає у тому, що з поглибленням стану втоми після значних тренувальних навантажень у спортсменів визначається спадкоємність у переважальному використанні в організмі енергетичних субстратів, які забезпечують протікання відновлювальних процесів. Такий "метаболічний фон" характеризує схильність спортсменів до виконання фізичних вправ тієї або іншої спрямованості. Характерним для стану поглиблення втоми після трьох послідовних значних тренувальних навантажень є різке збільшення концентрації сечовини в крові (від 3,0 0,16 ммольл-1 до 6,0 0,27 ммольл-1 P ,0001) з одночасним зниженням утилізації вуглеводів і жирів у відновлювальному періоді (за показниками лактату і кетосполук, які достовірно зменшилися нижче вихідного рівня, P ,05). Такий стан супроводжувався також погіршенням швидкісних якостей і швидкісної витривалості (за результатами бігу на 30м і 300м до четвертого дня мікроциклу, P ,05).

Характерною ознакою для молодих спортсменів є більш низька концентрація сечовини в крові, яка знаходиться в межах 2,5...3,6 ммольл-1. Цей факт обумовлений тим, що в підлітковому віці анаболічні процеси переважають над катаболічними, оскільки амінокислоти використовуються більшою мірою для синтезу білка й меншою – як енергетичний субстрат.

Дослідження модулюючого впливу сечовини на стан окремих ланок антиоксидантної системи організму людини

Аналіз результатів відповідного етапу досліджень показав, що досліджуваний метаболіт виявляє як антиоксидантну, так і прооксидантну дію. Причому такий вплив залежить від його концентрації. Так, дані визначення загальної антиоксидантної активності крові людини в присутності сечовини свідчать про її антиоксидантну активність у високих фізіологічних концентраціях. Такий факт виявляється у достовірному зниженні концентрації продуктів, які реагують із ТБК за умов ініціації процесів ПОЛ 0,1 ммоль Fe2+ (від 1,00 0,03 до 0,72 0,03 мкмольл-1, Р< 0,001) у випадку, коли концентрація сечовини складала 15 ммольл-1. Характерним є те, що при відсутності такої ініціації Fe2+ статистично достовірних змін визначених показників виявлено не було (мал. 1). Отже, можна вважати, що антиоксидантний ефект високих концентрацій сечовини був обумовлений пригнобленням ініціації катіонами Fe2+ реакцій вільно-радикального окислення, чого не спостерігалося за умов відсутності Fe2+.

Мал. 1 Вплив різних концентрацій сечовини у плазмі крові людини на вміст продуктів, які реагують з ТБК при ініціації ПОЛ 10-ти хвилинною інкубацією за t37оС у присутності 0,1ммоль Fe2+ (А) та без нього (Б) (подано в % до початкового рівня) (n=7) де,

– контроль;– | у присутності 5 ммольл-1 сечовини;–

після 10-ти хвилинної інкубації; | – у присутності 15ммольл-1 сечовини.

Експериментальні дані впливу сечовини на стан тіол-дисульфідної ланки АО-системи свідчать про значне прискорення окислення SH-груп крові людини у присутності сечовини, концентрація якої складала 10,0...16,0 ммольл-1 (Р< 0,05). Таким чином, на відміну від результатів попереднього дослідження, сечовина у високих фізіологічних концентраціях виявляла прооксидантну властивість стосовно досліджуваної ланки антиоксидантної системи крові людини. Заслуговує на увагу те, що інкубація проб у присутності її концентрацій, які відповідають нормі спокою (3,3...6…6,6 ммольл-1), не викликала достовірного зниження концентрації тіолових груп у гемолізаті крові (табл. 1).

Таблиця 1

Вплив 10-ти хвилинної інкубації сечовини у різних концентраціях за t 37о С на загальну концентрацію SH-груп у плазмі крові людини (n=7)

Концентрація сечовини, яку вводили

(ммольл–1) | Концентрація

SH-груп

(мкмольл–1)

Контроль | 95,0 0,5

3,3 | 85,5 0,4

6,6 | 88,4 0,6

10,0 | 78,9 0,3 *

13,0 | 67,5 0,5 *

16,0 | 40,9 0,6 *

Примітка: * — позначені результати, рівень достовірності яких р<0,05.

Встановлено також, що сечовина в концентраціях до 10,0 ммольл-1 достовірно не впливає на активність таких антиоксидантних ферментів, як СОД і Кат (Р > 0,05), тоді як її високі концентрації сприяють зменшенню їх активності - СОД до 13,8 0,56 ЕА·мл-1 при вихідній 18,2 0,15 ЕА·мл-1, а активності Кат - до 10,10 1,2 Мкат·л-1 при вихідній 12,6 0,01 Мкат·л-1, Р< 0,005 (мал. 2).

Мал. 2 Вплив різних концентрацій сечовини на активність антиоксидантних ферментів у крові людини (подано в % відносно початкового рівня)

по осі абсцис – концентрація сечовини, яку вводили (n=7)

А – активність супероксиддисмутази; Б – активність каталази.

Таким чином, результатами зазначеної серії досліджень встановлені особливості впливу сечовини на стан досліджуваних ланок АО-системи. Згідно з отриманими результатами сечовину у фізіологічних концентраціях, які відповідають її значенням спокою (3,3...6,6 ммольл-1), слід вважати нейтральною речовиною. Підвищення концентрації цього метаболіту в крові, що як відомо, характеризує неадекватну реакцію організму на значні фізичні навантаження, здійснює модулюючий вплив – антиоксидантний, або ж прооксидантний.

Вплив сечовини на процеси енергоутворення і фізичну працездатність експериментальних тварин та доцільність застосування ліпоєвої кислоти

Виявлено несприятливий вплив сечовини у концентрації 1,7 ммольл-1 на протікання процесів окисного фосфорилювання в ізольованих мітохондріях печінки експериментальних тварин, який виявився у розладнанні дихання та фосфорилювання, про що свідчить зниження коефіцієнта АДФ/О (на 33,6%, P <0,05), який характеризує ступінь поєднання досліджуваних процесів. Високі концентрації цієї речовини цілком пригнічували функцію мітохондрій. Встановлений ефект впливу сечовини вважається несприятливим, оскільки він порушує процес нормального протікання процесів енергозабезпечення м'язової діяльності.

Заслуговують на особливу увагу дані про те, що виконання плавальних завдань тваринами у тесті G.F. Kiplinger (1967) було значно затруднене за умов підвищеної концентрації сечовини в крові, про що свідчить достовірне зниження працездатності (P < 0,05) тварин порівняно з контрольними запливами. Так, якщо середній час пропливу тваринами відрізків у 16...20 спробах у другому тестуванні склало для контрольної групи 8,48 0,53с порівняно з відповідним показником першого тестування 7,34 0,45с, то у дослідній групі (з вмістом високої концентрації сечовини в крові) воно зросло з 7,84 0,58с до 11,39 0,62с (P < 0,05). Про більш швидкий розвиток стомлення під впливом сечовини свідчить також більший кут нахилу лінії регресії, який відображає залежність часу пропливу мишами відрізків від кількості спроб.

Таким чином, результати проведених досліджень впливу сечовини в її різних концентраціях як на стан окремих ланок АО-системи, так і на процеси енергоутворення і фізичну працездатність узгоджуються з сучасними уявленнями про біологічну активність сечовини в організмі і розкривають механізми її можливої участі (у високих концентраціях) у процесах розвитку стомлення під час напруженої м'язової діяльності.

Оскільки одним із механізмів несприятливого впливу сечовини у високій концентрації на стан АО-системи крові і фізичної працездатності є її спроможність прискорювати окислення SH-груп, які важливі, як відомо, не лише для нормального протікання процесів окисного фосфорилювання, але і для гліколізу (В.В. Соколовський, 1988), то передбачалося, що застосування тіолових препаратів і, зокрема, ліпоєвої кислоти (ЛК) запобігатиме розвитку виявлених несприятливих наслідків підвищення концентрації сечовини у крові. З огляду на подані вище результати про те, що значне підвищення концентрації сечовини відбувається у поєднанні зі зниженням використання вуглеводів і жирів як субстратів для енергозабезпечення, то стимуляція ліполізу є одним із засобів попередження небажаного посиленого утворення цього метаболіту під час напруженої м'язової діяльності. У зв'язку з тим, що ЛК має також і ліпотропну дію, цей препарат був обраний для здійснення корекції фізичної працездатності у видах спорту, які потребують вияву витривалості.

На особливу увагу заслуговують дані, які свідчать про те, що попереднє введення липоєвої кислоти тваринам статистично достовірно стало на перешкоді значному зменшенню фізичної працездатності за результатами тесту G.F. Kiplinger (1967).

Вплив ліпоєвої кислоти на деякі метаболічні та фізіологічні показники спортсменів під час напруженої м'язової діяльності

Виявлений модулюючий вплив високих концентрацій сечовини на стан АО-системи крові, а також позитивний вплив застосування ЛК на фізичну працездатність експериментальних тварин стали передумовою для продовження досліджень за участю спортсменів з вивчення ефектів вживання цього препарату.

Проведеними дослідженнями встановлено, що попереднє (за 60хв.) вживання ЛК як висококваліфікованими веслувальниками-академістами, так і легкоатлетами дозою 600 мг сприяє утриманню SH-груп у крові у спортсменів дослідних груп на початковому рівні (недостовірні зміни), на відміну від достовірного зниження (Р< 0,05) у контрольній групі, після виконання спортсменами навантажень як аеробно-анаеробного, так і аеробного характеру, що варто розглядати як позитивний вплив цього препарату на стан тіол-дисульфідної ланки АО-системи (мал. 3).

Показник | Аеробно-анаеробне навантаження

(веслувальники-академісти) | Аеробне навантаження

(бігуни на середні дистанції)

Контрольна група

(з плацебо) | Дослідна група

(з липоївою кислотою) | Контрольна група

(з плацебо) | Дослідна група

(з липоївою кислотою)

Концентрація

загальних SH-груп у

гемолізаті

крові

(мкмольл-1)

Вміст лактату в крові

(ммольл-1)

Вміст ВЖК в крові

(ммольл-1)

Вміст сечовини в крові (ммольл-1)

Показник пружно-в’язких якостей передньої групи м’язів стегна

( ум.од.)

Мал. 3 Вплив вживання (per os) ліпоєвої кислоти дозою 600мл веслувальниками-академістами за годину до 6-ти хвилинного фізичного навантаження на веслувальному тренажері (потужність 370-400 Вт) та легкоатлетами до пробігу дистанції 15 км та після нього на деякі біохімічні та фізіологічні показники (n=7) де:– |

тестування до навантаження;–

тестування на 6-ій – 8-ій хвилині відновлення;–

тестування наступного ранку після навантаження.

Застосування ЛК також сприяє меншій "напруженості" анаеробних механізмів енергозабезпечення, що виявилося в меншому накопиченні лактату в крові порівняно з випробуваними контрольних груп. Так, у веслувальників-академістів початковий рівень лактату в крові випробуваних контрольної і дослідної груп склав відповідно 1,51 0,14 і 1,84 0,11 ммольл-1. Після 6-ти хвилинного навантаження субмаксимального характеру цей показник зріс відповідно до 25,00 0,34 і 18, 3 1,08 ммольл-1(Р < 0,0001).

Важливо відзначити, що вказаний ефект проходив на фоні стимулюючого впливу ЛК на ліполіз, що виявилося в більшому підвищенні в крові спортсменів дослідних груп концентрації ВЖК. Так, якщо в дослідних групах веслувальників і бігунів початковий рівень ВЖК склав 0,560,08 ммольл-1 і 0,600,03 ммольл-1, то після м'язової роботи він зріс відповідно до 0,790,07 ммольл-1(P ,05) і 0,950,03 ммольл-1(P ,001). У контрольних же групах випробуваних зміна досліджуваного показника виявилася статистично недостовірною.

Застосування ліпоєвої кислоти і супутнє цьому збільшення концентрації ВЖК у крові припускало вияв захисного ефекту останніх стосовно використання амінокислот як енергетичних субстратів, що сприяло б меншому накопиченню сечовини у крові. Однак у виконаному нами дослідженні на висококваліфікованих спортсменах висунуте припущення залишилося недоведеним, оскільки концентрація сечовини в крові випробуваних як дослідної, так і контрольної груп до і після фізичного навантаження вірогідно не змінювалася і не перевищувала фізіологічної норми (мал. 3). Такий результат слід вважати закономірним у випадку, коли виконувана м'язова робота відповідає функціональним можливостям спортсменів, а основними джерелами енергозабезпечення служать вуглеводи і ліпіди, використання яких не лімітоване, що ми й спостерігали під час участі у дослідженні висококваліфікованих спортсменів. Проте аналіз окремих наших спостережень, а також даних, які наведені у роботі В.Л. Смульського (1997), свідчить на користь можливості нормалізації рівня сечовини за умов напруженої мязової діяльності за допомогою тіолових сполук.

Про сприятливий вплив ліпоєвої кислоти на стан опірно-рухового апарату під час пролонгованих фізичних навантажень свідчать результати визначення пружно-вязких властивостей м'язів передньої групи стегна бігунів на середні дистанції. Так, якщо в контрольній групі спортсменів початковий показник в'язкості розслабленого м'яза (ступінь загасання сейсмохвилі — відношення амплітуди першого коливання до амплітуди другого), у середньому дорівнював 5,41 0,44 ум.од., а після бігу – 5,56 0,21 ум.од., то у дослідній групі випробуваних цей показник вірогідно збільшився (відповідно 5,20 0,45 ум.од., 6,49 0,05 ум.од., Р < 0,05), що свідчить про нижчий ступінь розвитку напруження м'язів передньої групи стегна у спортсменів дослідної групи після подолання ними 15-ти кілометрової дистанції (мал. 3).

Важливим ефектом перорального вживання ЛК перед пролонгованим фізичним навантаженням аеробної спрямованості є більш швидке протікання відновлювальних процесів, що виявляється, зокрема, у більш ефективному відновленні показника швидкісних можливостей. Так, результат з бігу на 60м у дослідній групі погіршився в середньому на 0,23 0,05 с, а в контрольній — на 0,47 0,06с (Р < 0,05) (мал. 4).

4. Четвертий розділ - “Обговорення результатів досліджень”.

Оскільки організм людини - складна соморегулююча система, то беручи до уваги виявлені антиоксидантні властивості сечовини, про які також свідчать І.А. Волчегорський (1996), Д.А. Дятлов (1996), М.В. Кенія (1993), А.І.Лукаш (1993), В.Н.Швейн (1994), H. H. Draper (1993), E. Niki (1986), то збільшення її концентрації в крові після значних фізичних навантажень допустимо розцінювати як вияв захисних функцій організму. Відомо, що в живому організмі залізо знаходиться в повязаному стані (з білками й амінокислотами). Проте під час значних м'язових навантажень цей зв'язок тимчасово може порушуватися внаслідок гемолізу еритроцитів, дисоціації залізовмісних білків при зміні pН ( E. R. Eicner, 1986, J. M. Metzger, 1992). У цьому випадку виникає можливість взаємодії сечовини з Fe2+, що пригнічує дію заліза як головного стимулятора переокислення. Однак навряд чи це можна вважати, що в системі антиоксидантного захисту цей механізм є провідним.

Мал. 4. Вплив вживання (per os) ліпоєвої кислоти дозою 600 мг легкоатлетами за годину до 15-ти кілометрового пробігу на результат у бізі на 60м (с) (n=7),

де А – контрольна група, Б – дослідна група;– |

тестування до навантаження;–

тестування наступного ранку після навантаження.

У галузі фізіології та біохімії м'язової діяльності утвердилася думка про те, що різке збільшення концентрації сечовини в крові відбувається внаслідок значної напруги адаптаційних механізмів і є показником активізації катаболічних процесів. На додаток важливо також зауважити, що за результатами експериментальних даних підвищення концентрації сечовини в крові супроводжується зниженням утилізації вуглеводів і жирів як субстратів для енергозабезпечення процесів відновлення, що слід вважати вкрай несприятливим для організму спортсменів.

У зв'язку з цим на особливу увагу заслуговують дані, які свідчать про прооксидантний вплив сечовини в її високих концентраціях стосовно тіол-дісульфідної ланки АО-системи, оскільки її стан відіграє важливу роль в активності провідних ферментативних систем енерозабезпечення (О.Б. Бурлакова, 1982, Т.Ф. Іваненко, 1982, N.M. Alessio, 1988, D.D. Hackley, 1995, P. M. Jareman,1996). На думку О.Б. Квакіной (1976) і Д.М. Тарасьянц (1976) концентрація SH-груп в крові є показником неспецифічної резистентності організму спортсменів на виконане навантаження. Також характерне те, що сечовина в концентраціях вищих за 10 ммольл-1 знижує активність антиоксидантних ферментів (СОД і Кат). Такий вплив можна пояснити, з одного боку, комплексоутворюючими властивостями сечовини і, зокрема, її взаємодією з міддю і цинком, які входять до активного центру СОД. Цілком реально, що утворення такого комплексу може стати причиною зниження активності ензима. З іншого ж боку, сечовина впливає на структуру білкових молекул, які утворюють фермент. Разом з цим сечовина виступає в ролі неконкурентного інгібітора. Виходячи з вищевикладеного, можна зробити висновок, що отримані нами результати досліджень деякою мірою розкривають механізми можливої участі цього метаболіту у процесах стомлення.

У цьому випадку на підставі отриманих даних пошук шляхів запобігання неадекватній реакції організму під час напруженої м'язової діяльності, яка виражається у значному збільшенні концентрації сечовини в крові, слід вважати науково обгрунтованим підходом до вибору засобів фармакологічної корекції з метою підвищення фізичної працездатності спортсменів, які виконують фізичні вправи, спрямовані на розвиток витривалості. Одним із способів корекції модулюючого впливу сечовини на стан АО-системи є попереднє (за 60...90хв) вживання ліпоєвої кислоти у період виконання "ударних мікроциклів".

В експериментальній частині досліджень ми спостерігали захисну дію цього препарату стосовно дуже важливих у функціональному відношенні SH-груп білків і ферментів, які, як відомо, в першу чергу піддаються окисленню під час стресових впливів на організм людини (P.M. Jareman, 1996, R.J. Maxwells, 1996). У цьому випадку ЛК виконує роль донора тиолових груп - збільшує їхній загальний пул, що, у свою чергу, запобігає окисленню ендогенних SH-груп білків і ферментів під час напруженої м'язової діяльності.

Позитивним варто вважати також стимулюючий вплив ЛК на ліпідний обмін, оскільки за умов напруженої мязової діяльності, під час яких запаси м'язового глікогену є одним із головних чинників, які обмежують фізичну працездатність, більш ефективне використання як енергетичного джерела жирів виявляє економізуючий ефект стосовно запасів глікогену (M.S. El-Saed, 1995, J.U. Hill, 1996, J.O. Hollizy, 1996, S.M. Phillips, 1997, A.J. Ratty, 1995). Це створює більш вигідні умови для зберігання високої спеціальної працездатності і віддалення процесів стомлення під час значних і тривалих м'язових навантажень.

Характерно, що застосування ліпоєвої кислоти спортсменами під час навантажень різної спрямованості сприяє меншій "напруженості" анаеробних механізмів енергозабезпечення, що виявилося в меншому накопиченні лактату, яке також є одним із чинників стомлення (M. De Groot, 1993, G.W. Mainwood, 1995, J.M. Metzger, 1992), в крові дослідних груп порівняно з випробуваними контрольних груп (мал. 3).

Відповідно до останніх уявлень причини ушкодження клітинних і субклітинних мембранних структур, які призводять до порушення акту напруження і розслаблення м'язового волокна, пов'язують із надмірною активізацією процесів перекислого окислення ліпідів (ПОЛ) (S. K. Donaldson, 1990, G. Karlsson, 1997). До 80-х рр. ці ушкодження пов'язували з високоенергетичним фосфатним механізмом енергозабезпечення, накопиченням лактату, зниженням pH (M. Hiller, 1972). Загальною ознакою для цих ушкоджень є набрякання мітохондрій. У цьому випадку, як свідчать результати наших досліджень, застосування перед значними фізичними навантаженнями ліпоєвої кислоти, яка має властивості тіолового антиоксиданта, сприяє попередженню несприятливих змін у м'язових волокнах і, зокрема, розвитку "напруженності" м'язів, а, отже, здійснює сприятливий вплив на стан опірно-рухового апарату.

Відомо, що швидкісні якості під час стомлення (або на фоні неповного завершення процесів відновлення) пригнічуються найбільшою мірою, а їхня динаміка здатна чітко відображати ефективність відновлювальних процесів (І.Ю. Бондарчук, 1982). Результати бігу на 60 м, які визначались до і наступного дня після 15-ти кілометрового пробігу, свідчать про менший ступінь зниження цих якостей у дослідній групі спортсменів, що доводить вірність обраного підходу до вибору засобу корекції модулюючого впливу сечовини на стан антиоксидантної системи під час напруженої м'язової діяльності.

Наведені у дисертаційній роботі результати досліджень ще раз свідчать про те, що вибір засобів для підвищення фізичної працездатності у конкретних видах спорту важливо здійснювати з урахуванням специфічних для їхньої діяльності біологічних процесів (Р.Д. Сейфула, 1998, А.П. Азізов 1998, M. Wiliams, 1997). В обраному випадку для видів спорту, які потребують вияву витривалості, вивчення біологічних ефектів сечовини і, зокрема, її вплив на стан АО-системи розкриває нові підходи для пошуку засобів і методів підвищення ефективності тренувальної та змагальної діяльності. Одним із таких засобів, як свідчать проведені дослідження, є ліпоєва кислота.

Висновки

1. Модулюючий вплив сечовини (in vitro) на стан антиоксидантної системи залежить від її концентрації в крові.

1.1 Сечовина у фізіологічних концентраціях, які відповідають нормі (від 3,3 до 7,5 ммольл-1), достовірно не впливає на стан антиоксидантної системи.

1.2 Модулюючий вплив сечовини на стан антиоксидантної системи виявляється у випадках підвищення її концентрації в крові, починаючи з 10 ммольл-1.

1.3 Прооксидантна дія сечовини реалізується через тіол-дисульфідну ланку антиоксидантної системи за рахунок зниження вмісту загальних SH-груп білків та ферментів, а також через зниження активності супероксиддисмутази та каталази. Антиоксидантна дія – через пригнічення ініціації катіонами Fe2+ процесів перекисного окислення ліпідів.

2. Сечовина (in vitro) розладнює протікання процесів дихання та фосфорилювання в ізольованих мітохондріях, навіть у відносно незначних фізіологічних концентраціях (1,7 ммольл-1). Значні її концентрації повністю пригнічують функцію мітохондрій.

3. Природний тіоловий антиоксидант – ліпоєва кислота – запобігає прооксидантній дії сечовини. Обгрунтуванням доцільності вживання висококваліфікованими спортсменами ліпоєвої кислоти з метою підвищення фізичної працездатності під час значних навантажень як аеробного, так і аеробно-анаеробного характеру можуть бути такі її ефекти: запобігання зниженню в крові концентрації загальних SH-груп; зниження "обтяженості" гліколітичних процесів, підвищення ефективності використання жирів як енергетичного джерела для забезпечення м'язової діяльності; вияв захисного ефекту щодо ушкоджуючого впливу продуктів перекислого окислення ліпідів на опорно-руховий аппарат.

4. Пероральне вживання ліпоєвої кислоти дозою 600 мг бігунами на середні дистанції до пролонгованого фізичного навантаження аеробної спрямованості сприяє більш швидкому протіканню відновлювальних процесів, що виявляється в більш ефективному відновленні показника, який характеризує вияв спортсменами швидкісних можливостей.

5. З поглибленням стану недовідновлення після значних тренувальних навантажень у відновлювальному періоді у бігунів на середні дистанції відзначається спадкоємність у переважальному використанні енергетичних субстратів – спочатку вуглеводів, потім жирів і ендогенних білків, що знаходить відображення у послідовній зміні концентрації непрямих показників використання цих субстратів (відповідно лактату, кетосполук, сечовини).

6. Облік ранкової динаміки концентрації в крові характеризує "метаболічний фон відновлення", що висвітлює схильність спортсменів до виконання фізичних навантажень визначеної спрямованості та обгрунтовує вибір оптимального варіанту корекції фізичної працездатності.

7. Отриманні дані дозволяють рекомендувати ліпоєву кислоту для корекції стану антиоксидантної системи організму спортсменів, що спеціалізуються у видах спорту, які вимагають вияву витривалості.

Практичні рекомендації

На підставі результатів досліджень з метою підвищення фізичної працездатності спортсменів, які виконують фізичні навантаження як аеробно-анаеробного, так і аеробного характеру розроблені такі рекомендації:–

з урахуванням особливостей динаміки сечовини у крові і, зокрема, під час зниження чи підвищення її вмісту у комплексі фармакологічних засобів рекомендується додавати препарат ESPA–LIPON 600,300 (ліпоєву кислоту) дозою 600мг per os за 60–90 хвилин до значних фізичних навантажень;–

вживання мінерало-вітамінних компонентів, враховуючи на комплексоутворюючі якості ліпоєвої кислоти, рекомендується приблизно через 6–7 годин після ії прийому;–

ліпоєва кислота, як тіоловий антиоксидант, рекомендується до вживання за вищезгаданою схемою з метою запобігання розвитку шкідливих наслідків від активізації процесів ПОЛ, в першу чергу, на серце та м’язи;–

вживання ліпоєвої кислоти рекомендується у видах спорту, де виснаження запасів м’язового глікогену є фактором зниження їх фізичної працездатності, оскільки вона чинить ліпотропну дію;–

у випадках індивідуального несприйняття ліпоєвої кислоти рекомендується вживання її аміду (ліпамід);–

рекомендації з корекції стану АО-системи виконувати не протягом всього тренувального процесу, а лише під час виконання “ударних мікроциклів” в підготовчому та змагальному періодах;–

динаміка концентрації сечовини у крові у дорослих і юних спортсменів має свої особливості, які виявляються в більш низькому початковому рівні (2,3–3,3 ммольл-1) і більш виражених абсолютних зрушеннях її концентрації після значних фізичних навантажень у молодих спортсменів, що рекомендується враховувати як під час діагностики, так і під час вибору способу корекції антиоксидантної системи.

Перелік надрукованих праць

1. Ткаченко Н.В. Эффективность применения липоевой кислоты с учетом модулирующего влияния мочевины на состояние антиоксидантной системы для повышения физической работоспособности спортсменов в видах спорта, требующих проявления выносливости // Наука в олимпийском спорте. – 1999. – № 1. – С. 97-102.

2. Ткаченко Н.В. Результаты исследования модулирующего влияния мочевины на состояние антиоксидантной системы – как предпосылка для выбора средств целенаправленной коррекции физической работоспособности спортсменов // Сб. научных трудов “Физическое воспитание студентов творческих специальностей” под ред. Ермакова С.С.– Харьков: ХХПИ, 1999.– № 3.– С.