Изменение биохимических показателей под воздействием физических нагрузок зависит от степени тренированности, объема выполненных нагрузок, их интенсивности и анаэробной или аэробной направленности, а также от пола и возраста обследуемых. После стандартной физической нагрузки значительные биохимические сдвиги обнаруживаются у менее тренированных людей, а после максимальных — у высокотренированных. При этом после выполнения специфических для спортсменов нагрузок в условиях соревнования или в виде прикидок в тренированном организме возможны значительные биохимические изменения, которые не характерны для нетренированных людей.
2. Объекты исследования и основные биохимические показатели
Объектами биохимического исследования являются выдыхаемый воздух и биологические жидкости — кровь, моча, слюна, пот, а также мышечная ткань.
Выдыхаемый воздух — один из основных объектов исследования процессов энергетического обмена в организме, использования отдельных энергетических источников в энергообеспечении мышечной деятельности. В нем определяют количество потребляемого кислорода и выдыхаемого углекислого газа. Соотношение этих показателей в определенной мере отражает интенсивность процессов энергообмена, долю в них анаэробных и аэробных механизмов ресинтеза АТФ.
Кровь используется как один из наиболее важных объектов биохимических исследований, так как в ней отражаются все метаболические изменения в тканевых жидкостях и лимфе организма. По изменению состава крови либо жидкой ее части — плазмы можно судить о гомеостатическом состоянии внутренней среды организма или изменении его при спортивной деятельности (табл. 1).
Для многих исследований требуется небольшое количество крови (0,01—0,05 мл), поэтому берут ее из безымянного пальца руки либо из ребра мочки уха. После выполненной физической работы забор крови
Таблица 1. Основные химические компоненты цельной крови и плазмы здорового взрослого человека
| Компоненты крови | Цельная кровь | Плазма |
| Вода, % | 75-85 | 90-91 |
| Сухой остаток (белок крови), % | 15-25 | 9-10 |
| Общий белок, г • л"1 | — | 65-80 |
| Гемоглобин, г • л'1 | 120—140 (женщины) | — |
| 140—160 (мужчины) | ||
| Гематокрит, мл • 100 мл"1 | 37—47 (женщины) | — |
| 40 — 54 (мужчины) | ||
| Глобулины, г • л"1 | — | 20-30 |
| Альбумины, г • л"1 | — | 40-50 |
| Мочевина, ммоль • л~1 | 3,30-6,60 | 3,30-6,60 |
| Мочевая кислота, ммоль • л"1 | 0,18-0,24 | 0,24-0,29 |
| Креатин, ммоль • л"1 | 0,23-0,38 | 0,08-0,11 |
| Креатинин, ммоль • л"1 | 0,06-0,067 | 0,06-0,067 |
| Глюкоза, ммоль • л'1 | 3,30-5,50 | 3,60-5,50 |
| Молочная кислота, ммоль • л"1 | — | 1,00-2,50 |
| Пировиноградная кислота, ммоль • л~1 | — | 0,07-0,14 |
| Нейтральные жиры, ммоль • л"1 | 1,00-2,60 | 1,20—2,80 |
| Свободные жирные кислоты, ммоль • л~1 | — | 0,10-0,40 |
| Холестерин общий, ммоль • л"' | 3,90-5,20 | 3,90-6,50 |
| Кетоновые тела, ммоль • л"' | — | 8-30 |
| Ацетоуксусная кислота, ммоль • л~1 | — | 0,05-0,19 |
| Ацетон, ммоль • л"1 | 0,20 | 0,20-0,30 |
| Лимонная кислота, ммоль • л~1 | — | 0,10-0,15 |
| Аскорбиновая кислота, ммоль • л"1 | — | 0,05-0,10 |
| Билирубин общий, ммоль • л"1 | — | 4—26 |
| рН | 7,35—7,45 | — |
| Гормоны (см. главу 8) |
рекомендуется проводить спустя 3—7 мин, когда наступают наибольшие биохимические изменения в ней.
При физических нагрузках и воздействии других факторов среды, а также при патологических изменениях обмена веществ или после применения фармакологических средств содержание отдельных компонентов крови существенно изменяется. Следовательно, по результатам анализа крови можно охарактеризовать состояние здоровья человека, уровень его тренированности, протекание адаптационных процессов и др. В последние годы в связи с угрозой заражения СПИДом исследования крови необходимо проводить с соблюдением всех предусмотренных мер защиты.
Моча в определенной степени отражает работу почек — основного выделительного органа организма, а также динамику обменных процессов в различных органах и тканях. Поэтому по изменению количественного и качественного ее состава можно судить о состоянии отдельных звеньев обмена веществ, избыточному их поступлению, нарушению гомеостатических реакций в организме, в том числе связанных с мышечной деятельностью. С мочой из организма выводятся избыток воды, многие электролиты, промежуточные и конечные продукты обмена веществ, гормоны, витамины, чужеродные вещества (табл. 2). Суточное количество мочи (диурез) в норме в среднем составляет 1,5 л. Мочу собирают в течение суток, что вносит определенные затруднения в проведение исследований. Иногда мочу берут дробными порциями (например, через 2 ч), при этом фиксируют порции, полученные до выполнения физической работы и после нее. Моча не может быть достоверным объектом исследования после кратко временных тренировочных нагрузок, так как сразу после этого весьма сложно собрать необходимое для ее анализа количество.
При различных функциональных состояниях организма в моче могут появляться химические вещества, не характерные для нормы: глюкоза, белок, кетоновые тела, желчные пигменты, форменные элементы крови и др. Определение этих веществ в моче может использоваться в биохимической диагностике отдельных заболеваний, а также в практике спорта для контроля эффективности тренировочного процесса, состояния здоровья спортсмена.
ТАБЛИЦА 2 Химический состав мочи здорового взрослого человека
| Компоненты мочи | Содержание в норме | |
| г • сут"1 | ммоль • сут ' | |
| Органические вещества: | 22-46 | _ |
| мочевина | 20-35 | 333-583 |
| аминокислоты | ДО 1,1 | 8,8 |
| креатинин | 1,0-2,0 | 8,8—17,7 |
| мочевая кислота | 0,2—1,2 | 1,2—7,1 |
| глюкоза | 0 | 0 |
| белок | 0 | 0 |
| Неорганические вещества: | 15-25 | _ |
| хлорид | 3,6-9,0 | 100-250 |
| фосфор неорганический | 0,9—1,3 | 29-45 |
| фосфаты | 2,0-6,7 | — |
| натрий | 3,0-6,0 | 130-260 |
| калий | 1,5-3,2 | 38—82 |
| кальций (общий) | 0,1-0,25 | 2,5-6,2 |
| магний | 0,1-О,2 | 4,2-8,4 |
| бикарбонаты | — | 0,5 ммоль • л"1 |
| (при рН 5,6) | ||
| азот аммиака | 0,5-1,0 | 36—71 |
| РН | 4,6-8,0 | — |
Слюна обычно используется параллельно с другими биохимическими объектами. В слюне определяют электролиты (N3 и К), активность ферментов (амилазы), рН. Существует мнение, что слюна, обладая меньшей, чем кровь, буферной емкостью, лучше отражает изменения кислотно-щелочного равновесия организма человека. Однако как объект исследования слюна не получила широкого распространения, поскольку состав ее зависит не только от физических нагрузок и связанных с ними изменений внутритканевого обмена веществ, но и от состояния сытости («голодная» или «сытая» слюна).
Пот в отдельных случаях представляет интерес как объект исследования. Необходимое для анализа количество пота собирается с помощью хлопчатобумажного белья или полотенца, которое замачивают в дистиллированной воде для извлечения различных компонентов пота. Экстракт выпаривают в вакууме и подвергают анализу.
Мышечная ткань является очень показательным объектом биохимического контроля мышечной деятельности, однако используется редко, так как образец мышечной ткани необходимо брать методом игольчатой биопсии. Для этого над исследуемой мышцей делается небольшой разрез кожи и с помощью специальной иглы берется кусочек (проба) мышечной ткани (2—3 мг), которая сразу замораживается в жидком азоте и в дальнейшем подвергается структурному и биохимическому анализу. В пробах определяют количество сократительных белков (актина и миозина), АТФ-азную активность миозина, показатели энергетического потенциала (содержание АТФ, гликогена, креатинфосфата), продукты энергетического обмена, электролиты и другие вещества. По их содержанию судят о составе и функциональной активности мышц, ее энергетическом потенциале, а также изменениях, которые происходят при воздействии однократной физической нагрузки или долговременной тренировки.
При биохимическом обследовании в практике спорта используются следующие биохимические показатели:
энергетические субстраты (АТФ, КрФ, глюкоза, свободные жирные кислоты);
ферменты энергетического обмена (АТФ-аза, КрФ-киназа, цитохромоксидаза, лактатдегидрогеназа и др.);
промежуточные и конечные продукты обмена углеводов, липидов и белков (молочная и пировиноградная кислоты, кетоновые тела, мочевина, креатинин, креатин, мочевая кислота, углекислый газ и др.); показатели кислотно-основного состояния крови (рН крови, парциальное давление СО2, резервная щелочность или избыток буферных оснований и др.);
регуляторы обмена веществ (ферменты, гормоны, витамины, активаторы, ингибиторы);
минеральные вещества в биохимических жидкостях (например, бикарбонаты и соли фосфорной кислоты определяют для характеристики буферной емкости крови);
содержание общего белка, количество и соотношение белковых фракций в плазме крови;
анаболические стероиды и другие запрещенные вещества в практике спорта (допинги), выявление которых — задача допингового контроля.
3. Основные биохимические показатели состава крови и мочи, их изменение при мышечной деятельности
Показатели углеводного обмена