Уровень инсулина, глюкозы и лактаты в крови (стр. 4 из 5)

Время работы с максимальной мощностью – 2 – 3 минуты. Существуют две основные причины такой небольшой величины этого критерия. Во-первых, гликолиз протекает с высокой скоростью, что быстро приводит к уменьшению в мышцах концентрация гликогена и, следовательно, к последующему снижению скорости его распада. Во-вторых, в процессе гликолиза образуется молочная кислота, накопление которой приводит к повышению кислотности внутри мышечных клеток [35]. В условиях повышенной кислотности снижается каталитическая активность ферментов, в том числе ферментов гликолиза, что также ведёт к уменьшению скорости данного пути ресинтеза АТФ.

Гликолитический способ образования АТФ имеет ряд преимуществ перед аэробным путём. Он быстрее выходит на максимальную мощность (20-30 с), имеет более высокую величину максимальной мощности (в 2 раза больше) и не требует участия митохондрий и кислорода [24].

Однако у этого пути есть существенные недостатки. Этот процесс малоэкономичен. Распад до лактата одного остатка глюкозы, отщеплённого от гликогена, даёт только 3 молекулы АТФ, тогда как при аэробном окислении гликогена до воды и углекислого газа образуется 39 молекул АТФ в расчёте на один остаток глюкозы. Такая неэкономичность в сочетании с большой скоростью быстро приводит к исчерпанию запасов гликогена [33]. Другой серьёзный недостаток гликолитического пути – образование и накопление лактата, являющегося конечным продуктом этого процесса. Накопление лактата в мышечных клетках существенно влияет на их функционирование [36]. В условиях повышенной кислотности, вызванной нарастанием концентрации лактата, снижается сократительная способность белков, участвующих в мышечной деятельности, уменьшается каталитическая активность белков-ферментов, в том числе АТФазная активность миозина и активность кальциевой АТФазы, изменяются свойства мембранных белков, что приводит к повышению проницаемости биологических мембран. Кроме того, накопление лактата в мышечных клетках ведёт к набуханию этих клеток вследствия поступления в них воды, что в итоге уменьшает сократительные возможности мышц. Можно также предположить, что избыток лактата внутри миоцитов связывает часть ионов кальция и тем самым ухудшает управление процессами сокращения и расслабления, что особенно сказывается на скоростных свойствах мышцы.

Известные в настоящее время биохимические методы оценки использования при физической работе гликолитического пути ресинтеза АТФ основаны на оценке биохимических сдвигов в организме, обусловленных накоплением молочной кислоты. Одним из показателей, отражающих накопление в кровяном русле молочной кислоты, является водородный показатель крови (рН). В покое этот показатель равен 7,36 – 7,40, а после интенсивной работы он снижается до 7,2 – 7,0 [22].

Ещё один метод оценки скорости гликолиза, фиксирующий последствия образования и накопления молочной кислоты – это определение щелочного резерва крови. Щелочной резерв крови – это щелочные компоненты всех буферных систем крови. При поступлении во время мышечной работы в кровь молочной кислоты она вначале нейтрализуется путём взаимодействия с буферными системами крови, и поэтому происходит снижение щелочного резерва крови.

Также может быть использовано определение лактатного кислородного долга. Лактатный кислородный долг – это повышенное потребление кислорода в ближайшие 1 – 1,5 часа после окончания мышечной работы. Этот избыток кислорода необходим для устранения молочной кислоты, образовавшейся при работе. Наибольшие величины лактатного кислородного долга определяются после физических нагрузок продолжительностью 2 – 3 минуты, выполняемых с предельной интенсивностью. У хорошо тренированных спортсменов величина лактатного кислородного долга может достигать 20 л [38].

Самым основным методом оценки гликолитического пути образования АТФ является определение после физической нагрузки концентрации лактата в крови (см. гл. 3).

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Материалы исследования

Кровь является одним из наиболее важных объектов биохимических исследований, так как в ней отражаются все метаболические изменения в тканевых жидкостях и лимфе организма. По изменению состава крови или плазмы крови можно судить о гомеостатическом состоянии внутренней среды организма или изменении его при спортивной деятельности [9].

Пробы крови отбирались из локтевой вены до нагрузки и непосредственно после остановки тредбана.

Испытуемые составили две группы:

1) бегуны на средние дистанции квалификации мастера спорта и мастера спорта международного класса в возрасте 18-25 лет; 2) добровольцы того же возраста без заболеваний, связанных с изменением основного метаболизма. Каждую группу делилась на две подгруппы – до нагрузки и на максимальной нагрузке.

2.2. Создание ступенчато повышающейся физической нагрузки

Нагрузку создавали с помощью программируемого тредбана, начиная со скорости 3,0 м/с, повышая каждые две минуты на 0,5 м/с до скорости 6,5 м/с, на которой испытуемый бежал до состояния полного утомления [11].

2.3. Определение уровня инсулина

Уровень инсулина определяли иммуноферментным методом ELISA [23] в сыворотке крови. Для получения сыворотки кровь центрифугировали 30 мин при 4000 об/мин.

2.4. Определение уровня лактата и глюкозы

Уровень глюкозы и лактата определяли с помощью ферментных электродов на автоматическом анализаторе RocheOmniS 6.

2.5. Статистическая обработка результатов исследования

Для оценки достоверности различий между значениями физиологической нормы и значениями после физической нагрузки использовали t-критерий Стьюдента [8]. Это параметрический критерий, используемый для проверки гипотез о достоверности разницы средних при анализе количественных данных с нормальным распределением и одинаковой вариантой.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Уровень инсулина в сыворотке крови спортсменов экстра-класса и здоровых людей до и после максимальной физической работы

Результаты нашего исследования показывают, что до физической нагрузки спортсмены экстра-класса и здоровые люди фактически не отличались по показателям концентрации инсулина в крови. На максимальной же физической нагрузке уровень инсулина у спортсменов поднимался на 90% по сравнению с исходным, в то время, как у не спортсменов уровень инсулина не отличался от исходного (рис 1).

Рис.1. Уровень инсулина до и после максимальной физической работы.

Здесь: - спортсмены; - здоровые люди

* - сравнение с состоянием покоя: * - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001

+ - сравнение со здоровыми людьми: + - р<0,05; +++ - p<0,01;+++ - р<0,001

3.2. Уровень глюкозы в сыворотке крови спортсменов экстра-класса и здоровых людей до и после максимальной физической работы

В результате проведённого исследования было выявлено, что до нагрузки спортсмены и контрольная группа добровольцы не отличались по исследуемому показателю. Результаты исследований показывают, что при нагрузке происходит мобилизация гликогена печени и выброс глюкозы в кровь, что отражается на её содержании в крови здоровых людей (рис. 2). Однако возрастающий уровень инсулина способствует поглощению глюкозы работающими тканями и нормализации уровня глюкозы в крови.

Рис.2. Уровень глюкозы до и после максимальной физической работы.

Здесь: - спортсмены; - здоровые люди

* - сравнение с состоянием покоя: * - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001

+ - сравнение со здоровыми людьми: + - р<0,05; +++ - p<0,01;+++ - р<0,001

3.3. Уровень лактата в сыворотке крови спортсменов экстра-класса и здоровых людей до и после максимальной физической работы

Из результатов исследования видно, что спортсмены и здоровые люди не отличались по уровню лактата до проведения ими физической работы (рис. 3). У спортсменов повышенный захват глюкозы работающими мышцами приводит к значительному повышению концентрации лактата (до 20±4 ммоль/л), в то время как у контрольной группы добровольцев концентрация лактата повышалась до 11±3 ммоль/л.

Рис.3. Уровень лактата до и после максимальной физической работы.

Здесь: - спортсмены; - здоровые люди

* - сравнение с состоянием покоя: * - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001

+ - сравнение со здоровыми людьми: + - р<0,05; +++ - p<0,01;+++ - р<0,001

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Биохимические сдвиги, возникающие после выполнения стандартной нагрузки, обычно тем больше, чем ниже уровень тренированности спортсмена. Поэтому одинаковая по объёму стандартная работа вызывает выраженные биохимические изменения у слабо подготовленных испытуемых и мало влияет на биохимические показатели у спортсменов высокой квалификации. После выполнения максимальной нагрузки биохимические изменения чаще всего пропорциональны степени подготовленности спортсменов. Это объясняется тем, что спортсмены экстра-класса выполняют максимальную работу большего объёма и их организм менее чувствителен к возникающим биохимическим и функциональным сдвигам.