На правах рукописи

ТРЕНЕВА МАРИНА ВАЛЕРЬЕВНА

СОСТОЯНИЕ ПРОЦЕССОВ ЛИПИДНОЙ ПЕРОКСИДАЦИИ У

ЮНОШЕЙ 19-21 ГОДА, ЗАНИМАЮЩИХСЯ ЦИКЛИЧЕСКИМИ И

АЦИКЛИЧЕСКИМИ ВИДАМИ СПОРТА

03.00.13 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Челябинск - 2009 1 Диссертация выполнена на кафедре биохимии ФГОУ ВПО «Уральский государственный университет физической культуры» (г. Челябинск)

Научный руководитель — доктор медицинских наук, профессор Львовская Елена Ивановна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Лунева Светлана Николаевна доктор биологических наук, профессор Кузнецов Александр Петрович Ведущее учреждение - ГОУ ВПО «Татарский государственный гуманитарно-педагогический университет»

Защита состоится «» ноября 2009 года в _ часов на заседании диссертационного совета Д212.295.03 при ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 69, конференц-зал (ауд. 116).

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет».

Автореферат разослан «19» октября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, доцент Н.В. Ефимова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В последние годы значительно возрос интерес исследователей к изучению влияния двигательной активности на функциональные возможности различных физиологических систем. Особое внимание вызывает исследование влияния физических нагрузок на липидный метаболизм и особенности его обмена у спортсменов различных специализаций и разного уровня тренированности.

Процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ), играя важную роль в нормальном функционировании клетки, выступают и как ранние ключевые звенья ответной реакции организма на стресс [А.А. Виру, 1981; Ф.З. Меерсон, 1983; В.А. Барабой, 1989, 2007 и др.]. Интенсивная физическая нагрузка, являясь стрессовым фактором, также сопровождается активацией процессов ПОЛ [С.И. Красиков, 1987; Львовская, 2000,2003,2008; Н.М. Григорьева, 2003,2008]. Кроме того, при любой физической нагрузке потребление кислорода в органах возрастает в несколько раз и зависит от интенсивности и длительности нагрузки. Соответственно повышается интенсивность протекания свободнорадикальных процессов в тканях [Ф.З. Меерсон, С.И. Красиков, В.М.

Боев, В.Е. Каган, 1982; Ю.А. Владимиров, 1989; H.M. Alessio, 1993; Е.И. Н.А.

Лиханов, 2006]. Усиленное образование продуктов ПОЛ в организме при мышечной нагрузке может свидетельствовать о недостаточной активности антиоксидантной системы (АОС) [В.М. Боев, О.Н. Трифонов, 1986].

Соотношение процессов липопероксидации и антиокислительной активности в организме во многом определяет структуру и функции биологических мембран [Ю.А. Владимиров, А.И. Арчаков, 1972; Ю.П. Козлов, 1977; Ф.З. Меерсон, М.Г.

Пшенникова, 1988; Ю.А. Владимиров, 1989; М.В. Биленко, 1989; Ф.З. Меерсон, 2002].

неравномерного снабжения организма кислородом и выполняемая при предельной мобилизации всех систем организма, включая его психические возможности, сопровождается существенной активацией свободнорадикального окисления вообще, и перекисного окислении липидов, в частности. Чрезмерная активация процессов липопероксидации снижает мышечную активность, изменяет двигательные возможности организма [Ф.З.

Меерсон, М.Г. Пшенникова, 1988; Э.А. Фактор, 1995].

Характерной особенностью спорта сегодняшнего дня является высокий уровень спортивных результатов, близость рекордных результатов к психофизиологическим пределам человеческих возможностей. Однако, как свидетельствует анализ литературных данных, сведения о состоянии липидного обмена в условиях адаптации организма к интенсивным физическим нагрузкам у спортсменов различных специализаций все еще неоднозначны и недостаточно ясны [Р.С. Суздальский, И.В. Меньшиков, Е.А. Модера, 2000].

Неравномерное снабжение организма кислородом, гипоксия, гипероксия, предельный характер психических и физических нагрузок являются мощными индукторами ПОЛ [Ф.З. Меерсон, 1983, 1984; М.Г. Пшенникова, 1988; B.

Halliwell, 1994]. Все эти обстоятельства обязательно имеют место практически при любом виде спортивной деятельности. Поэтому исследование процессов липидной пероксидации имеет большое значение для понимания механизмов, обеспечивающих адаптационные процессы при мышечной деятельности.

Цель работы: определить состояние системы «перекисное окисление липидов — антиоксидантная защита», а также уровень тревожности, у студентов, занимающихся циклическими и ациклическими видами спорта.

Задачи исследования:

Оценить влияние физических нагрузок на содержание гептан- и изопропанолрастворимых продуктов перекисного окисления липидов, уровень антиокислительной активности в слюне юношей 19-21 года, занимающихся циклическими и ациклическими видами спорта.

Выявить характер реакций системы «перекисное окисление липидов — антиоксидантная защита» в ответ на субмаксимальную физическую нагрузку у юношей 19-21 года, занимающихся циклическими и ациклическими видами спорта.

специализаций и его соотношение с состоянием системы «перекисное окисление липидов — антиоксидантная защита».

Научная новизна. Установлено, что в состоянии покоя у студентов, специализирующихся в циклических и ациклических видах спорта, содержание гептанрастворимых продуктов липопероксидации существенно выше по сравнению с контрольной группой (первичных — на 49% и 66%; вторичных — на 37% и 20%; конечных — на 47% и 71% соответственно). При этом концентрация изопропанолрастворимых продуктов перекисного окисления липидов в группах как спортсменов-цикловиков, так и спортсменов — ацикловиков в состоянии покоя была ниже, чем в контрольной группе ( первичных — на 20% и 17%; вторичных — на 50% и 56%; конечных — на 46% и 68% соответственно). Показано, что уровень антиокислительной активности в покое в группах спортсменов различных специализаций превышает аналогичные показатели в контрольной группе: уровень АОА1 — на 39% в группе спортсменов- цикловиков и на 50% в группе спортсменов-ацикловиков.

Выявлено, что субмаксимальные физические нагрузки у спортсменов — цикловиков и ацикловиков сопровождаются увеличением уровня всех категорий изопропанолрастворимых продуктов перекисного окисления липидов (первичных - на 16% и 5,9%; вторичных - на 17,4% и 8,7%; конечных - на 12,7% и 6,8% соответственно), увеличением содержания лактата в среднем в 2 раза и повышением активности аланиновой и аспарагиновой трансаминаз (АЛТ в среднем на 19%-23%; АСТ — на 20%-26% соотвественно).

АЛТ - на 19% в группе цикловиков и на 23% в группе ацикловиков; АСТ на 20% в группе цикловиков и на 26% в группе ацикловиков). Показано, что ответная реакция на субмаксимальную физическую нагрузку сопровождается увеличением уровня антиокислительной активности, при этом наиболее значительный прирост антиокислительной активности (АОА1 — на 25,6%, АОА2 - на 23,2%) наблюдается в группе студентов, занимающихся ациклическими видами спорта.

Установлен высокий уровень положительной корреляции между уровнем тревожности и степенью активации липопероксидации у спортсменов различных специализаций.

Впервые показано, что юноши 19-21 года, занимающиеся ациклическими видами спорта, имеют более низкий уровень тревожности (на 8,4%) по сравнению с юношами, занимающимися циклическими видами спорта, что сопровождается меньшим увеличением содержания изопропанолрастворимых продуктов ПОЛ в слюне (первичных — на 5,9%; вторичных - на 8,7%; конечных — на 6,8%) при выполнении нагрузочных тестов субмаксимальной мощности, а также большим увеличением антиоксидантной активности (АОА1 — на 25,6%, АОА2 - на 23,2%).

Теоретическое и практическая значимость исследования заключается в расширении представлений об адаптационных изменениях под влиянием физических нагрузок, происходящих на биохимическом уровне. Полученные результаты представляют значимость для физиологии адаптации и биохимии спорта.

Результаты проведенных исследований позволили установить и обосновать взаимосвязь между уровнем тревожности, как показателем чувствительности к стрессу, и содержанием гептанрастворимых и изопропанолрастворимых продуктов ПОЛ и уровнем антиокислительной активности в слюне студентов, занимающихся циклическими и ациклическими видами спорта. Определение этих показателей может увеличить значимость и информативность психологического обследования.

Полученные результаты используются в учебном процессе на кафедре физиологии, кафедре теории и методики адаптивной физической культуры, психопрофилактики и организации общественного здоровья, кафедре биохимии УралГУФК и биохимии ЧГМА.

Положения, выносимые на защиту:

Определение параметров системы «перекисное окисление липидов — антиоксидантная защита» и уровня тревожности позволяет увеличить информативность биохимического и психологического обследования.

Более низкий по сравнению с контрольной группой уровень изопропанолрастворимых липопероксидов при выполнении субмаксимальной физической нагрузки.

Представители ациклических видов спорта имеют более низкий уровень тревожности по сравнению с представителями циклических видов спорта, что может свидетельствовать о меньшей чувствительности к стрессу.

диссертационного исследования доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции, посвященной 65-летию Южно-Уральского государственного университета (Челябинск, 2008), на II Международной научно-практической конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2008), Всероссийской научной конференции, посвященной 60-летию кафедры медикобиологических дисциплин Военного института физической культуры и 170летию со дня рождения П.Ф. Лесгафта (Санкт-Петербугр, 2007), на I Международной конференции молодых ученых (Украина, Киев, НУФВСУ, 2008), на Континентальном семинаре по спортивной медицине «Актуальные проблемы современной спортивной медицины» (Украина, Киев, НУФВСУ, 2008), на научных конференциях «Актуальные проблемы теории и методики физической культуры, восстановительной медицины и экономических аспектов» УралГУФК (Челябинск, 2007-2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ (в том числе 2 работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ).

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 160 страницах печатного текста, состоит из введения, трех глав, заключения, выводов и списка литературы (цитируется 217 источников).

Работа иллюстрирована таблицами.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Для решения поставленных задач в течение двух лет (2006-2008 гг.) нами было проведено исследование системы ПОЛ-АОС у юношей 19-21 года. В эксперименте участвовали 257 практически здоровых студентов Уральского государственного университета физической культуры различных специальностей: 117 студентов - представителей циклических видов спорта, студентов, занимающихся ациклическими видами спорта, 21 студент — реабилитолог, занимающиеся физической культурой в рамках учебного плана, а также 20 студентов специальности «Менеджмент организации», не занимающихся спортом. В группу студентов, занимающихся циклическими видами спорта входили представители следующих видов спорта: лыжные гонки, конькобежный спорт, легкая атлетика, плавание, велоспорт.

Ациклические виды спорта представляли: хоккей, футбол, борьба, спортивные игры, ФК Востока, бокс. Представители циклических и ациклических видов спорта имели спортивные разряды КМС, I и II разряд.

Для выявления особенностей протекания процессов липопероксидации у студентов был использован субмаксимальный нагрузочный тест. Все обследуемые выполняли на велоэргометре работу ступенчато возрастающей мощности с частотой педалирования 60 об/мин.

антиоксидантной защиты до физической нагрузки и в первые минуты после окончания работы у всех испытуемых забирались пробы слюны.

Состояние процессов ПОЛ оценивалось по содержанию первичных, вторичных [И.А. Волчегорский и соавт., 1989, 2000] и конечных продуктов липопероксидации Львовская, 1991] в гептан-изопропанольных экстрактах слюны.

индуцированного ПОЛ (уровень антиокислительной активности) по Львовской Е.И [1998]. Также определяли содержание молочной кислоты, активность АСТ и АЛТ до и после выполнения нагрузочного теста, используя готовые наборы реактивов «Lactic acid «E-D»», «ALT-11 «FL»» и «AST-11 «FL»» фирмы «OLVEX DIAGNOSTICUM». Для определения уровня тревожности был использован 16-факторный личностный опросник Р. Кеттела, а также тест на определение личностной и реактивной тревожности Спилбергера-Ханина.

Математическая обработка результатов проводилась на ПЭВМ с помощью системы STATISTICA и РГР2 с использованием общепринятых методов вариационной статистики, корреляционного анализа. Для оценки связи между показателями использовали коэффициент ранговой корреляции Кенделла (rк).

Результаты считали статистически значимыми при р < 0,05.

Результаты собственных исследований и их обсуждение При исследовании уровня содержания гептанрастворимых продуктов ПОЛ в состоянии покоя в исследуемых группах нами были утановлены некоторые различия в уровне содержания гептанрастворимых продуктов ПОЛ.

Выполнение велоэргометрического теста вызывало снижение первичных и вторичных гептанрастворимых продуктов липопероксидации и незначительное повышение конечных продуктов.

занимающихся циклическими видами спорта, наиболее выраженное снижение наблюдалось в уровне содержания гептанрастворимых диеновых коньюгатов — на 29,37%, несколько менее существенное — в уровне содержания гептанрастворимых кетотриенов и сопряженных триенов — на 19,12% (табл. 1).

Изменение содержания гептанрастворимых продуктов ПОЛ в слюне студентов после выполнения субмаксимальной физической нагрузки ГРПП ГРКП гептанрастворимых продуктов ПОЛ до и после нагрузки.

Примечание: содержание первичных гептанрастворимых продуктов ПОЛ (диеновых коньюгатов (ДК)) выражали в единицах индекса окисления (отношение оптических плотностей гептановой фазы липидного экстракта исследуемой биологической жидкости Е232/Е220 );

- содержание вторичных гептанрастворимых продуктов ПОЛ (триеновых коньюгатов (ТК) и сопряженных триенов (СК)) выражали в единицах индекса окисления (отношение оптических плотностей гептановой фазы липидного экстракта исследуемой биологической жидкости Е278/Е220 );

содержание конечных гептанрастворимых продуктов ПОЛ (шиффовых оснований (ШО)) выражали в единицах индекса окисления (отношение оптических плотностей гептановой фазы липидного экстракта исследуемой биологической жидкости Е400/Е220 ).

выполнения нагрузочных тестов также наблюдалось при определении первичных гептанрастворимых продуктов ПОЛ — на 45,85%. Менее значительным было снижение вторичных продуктов — 15,85%. В группе реабилитологов и в контрольной группе наблюдались однонаправленные и сходные по количественным показателям изменения уровня содержания гептанрастворимых продуктов. Наибольшее снижение после выполнения велоэргометрического теста было отмечено по первичным гептанрастворимым продуктам: 41,84% - в группе реабилитологов и 54,1% в контрольной группе.

Важно отметить существенное снижение содержания первичных и вторичных гептанрастворимых липопероксидов во всех обследуемых группах после выполнения нагрузочных тестов, отражающее, вероятнее всего, значительные изменения в состоянии системы ПОЛ-АОС.

Исследование уровня изопропанолрастворимых продуктов ПОЛ показало, что до выполнения нагрузочных тестов в исследуемых группах наблюдались некоторые количественные различия в уровне содержания всех категорий изопропанолрастворимых продуктов ПОЛ. В группах спортсменов наблюдалось меньшее содержание всех категорий изопропанолрастворимых продуктов ПОЛ по сравнению с контрольной группой. Наибольшие различия наблюдались в уровне содержания вторичных и конечных продуктов липопероксидации.

После выполнения нагрузочных тестов во всех обследуемых группах изопропанолрастворимых продуктов ПОЛ. Однако, согласно результатам наших исследований, в группах студентов, занимающихся различными видами спорта сдвиги изучаемых биохимических параметров после выполнения субмаксимального нагрузочного теста были менее выражены. Наиболее изопропанолрастворимых липопероксидов было отмечено в контрольной группе. Наиболее значимым в контрольной группе был прирост вторичных (39,7%) и первичных (32,5%) изопропанолрастворимых продуктов.

В группах студентов, занимающихся циклическими и ациклическими видами спорта, прирост всех категорий изопропанолрастворимых липопероксидов был менее выраженным по сравнению с контрольной группой.

Наименьший прирост изопропанолрастворимых продуктов ПОЛ был отмечен у представителей ациклических видов спорта.

Таким образом, выполнение нагрузочных велоэргометрических тестов изопропанолрастворимых продуктов ПОЛ, однако были выявлены некоторые количественные отличия (табл. 2).

Изменение содержания изопропанолрастворимых продуктов ПОЛ в слюне студентов после выполнения субмаксимальной физической нагрузки ИРПП ИРВП ИРКП