Материалы 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 Roche Omni S 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.

В результате проведённого исследования получили следующие данные: до нагрузки спортсмены экстра-класса и контрольная группа добровольцев не отличались по исследуемым показателям. При максимальной физической работе уровень инсулина у спортсменов высокой квалификации поднимался на 90% по сравнению с исходным, в то время как у не спортсменов уровень инсулина при нагрузке не отличался от исходного. Данный факт позволяет объяснить наблюдаемые изменения в концентрации глюкозы при физической нагрузке.

Повышенный уровень инсулина позволяет спортсменам сохранять стабильный уровень глюкозы при физической работе. Изменение концентрации глюкозы в крови во время работы характеризуется фазностью. В начале работы уровень глюкозы в крови возрастает. Это объясняется тем, что в начале работы в печени имеются большие запасы гликогена и глюкогенез протекает с высокой скоростью. С другой стороны, в начале работы мышцы тоже обладают значительными запасами гликогена, которые они используют для своего энергообеспечения, и поэтому не извлекают глюкозу из кровяного русла. По мере выполнения работы снижается содержание гликогена как в печени, так и в мышцах. В связи с этим печень направляет всё меньше и меньше глюкозы в кровь, а мышцы наоборот, начинают в большей мере использовать глюкозу крови для получения энергии.

В покое, до работы содержание лактата в крови равняется 1 – 2 ммоль/л. После работы «до отказа» у контрольной группы добровольцев концентрация лактата повышалась до 8 – 14 ммоль/л, в то время как у высокотренированных спортсменов этот рост может достигать 18 – 28 ммоль/л. Наибольший подъём уровня лактата в крови отмечается при выполнении физических нагрузок в зоне субмаксимальной мощности, так как в этом случае главным источником энергии для работающих мышц является анаэробный гликолиз, приводящий к образованию и накоплению молочной кислоты.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что резкое возрастание уровня лактата в крови после максимальной нагрузки говорит о высоких возможностях гликолитического пути ресинтеза АТФ и о резистентности организма к повышению кислотности. Незначительный же подъём содержания молочной кислоты в крови, наоборот, указывает на слабое развитие гликолиза и на слабую резистентность организма к накоплению лактата. В связи с этим у добровольцев состояние полного утомления при выполнении максимальной работы наступает раньше, что находит отражение в объёме проделанной работы и глубине возникающих в организме сдвигов. При этом наблюдается низкий спортивный результат.

ВЫВОДЫ

1. В физиологическом состоянии спортсмены и контрольная группа характеризовались одинаковым уровнем обмена глюкозы.

2. При максимальной физической нагрузке у спортсменов высокой квалификации наблюдается экономизация потока глюкозы за счёт повышения уровня инсулина. Вероятно, это является одним из факторов, позволяющих показывать высокий результат.

3. Экономизация потока глюкозы позволяет ускорить ее распад в мышцах и достигнуть высокой концентрации лактата у спортсменов экстра-класса.

ЛИТЕРАТУРА

 

1.         Михайлов С.С. Спортивная биохимия // Издательство Советский спорт. – 2004. – С. 149 – 170.

2.         Р. Марри, Д. Греннер, В. Родуэлл. Биохимия человека. Том Ι // Мир. – 1993. – С. 221 – 223.

3.         A. Уайт, Ф. Хендлер, Э. Смит, Р. Хилл. Основы биохимии. Том ΙΙΙ // Мир. – 1981. С. 1417 – 1432.

4.         А. Ленинджер. Основы биохимии. Том ΙΙ // Мир. – 1985. С. 442 – 443.

5.         Л. Страйер. Биохимия. Том ΙΙ // Мир. – 1985. С. 128 – 131.

6.         Р. Марри, Д. Греннер, В. Родуэлл. Биохимия человека. Том ΙΙ // Мир. – 1993. – С. 248 – 260.

7.         Cohen, B., D. Novick, and M. Rubinstein. Modulation of insulin activities by leptin // Science. – 1996. N 274, Р. 1185-1188.

8.         Borghouts LB, Keizer HA. Exercise and insulin sensitivity: a review // International J Sports Med. – 2000. N 12, Р. 12 – 16.

9.         Sato Y, Oshida Y, Ohsawa I, Sato J, Yamanouchi K. Biochemical determination of training effects using insulin clamp and microdialysis techniques // Medicine and Sport Science. – 1992. N 37, Р. 193–200.

10.       Kitamura I, Takeshima N, Tokudome M, Yamanouchi K, Oshida Y, Sato Y. Effects of aerobic and resistance exercise training on insulin action in the elderly // Geria Gerontol Int. - 2003. N 11, P. 47–52.

11.       Balon TW, Nadler JL. Evidence that nitric oxide increases glucose transport  in skeletal muscle // J Appl Physiology. – 1997. N 4, Р. 359 – 363.

12.       Perseghin G, Price TB, Petersen KF. Increased glucose transport-phosphorylation and muscle glycogen synthesis after exercise training in insulin resistance subjects // N England J Med. – 1999. N 3, Р. 1357–1362.

13.       Craig BW, Everhart J, Brown A. The influence of high-resistance training on glucose tolerance in young and elderly subjects // Mech Ageing Dev. – 2003. N 6, Р. 147–157.

14.       Miller WJ, Sherman WM, Ivy JL. Effect of strength training on glucose tolerance and post-glucose insulin response // Med Science Sports Exerc. – 2000. N 16, Р. 539–543.

15.       Goodpaster BH, Thaete FL, Simoneau JA, Kelley DE. Subcutaneous abdominal fat and thigh muscle composition predict insulin sensitivity independent // Medicine. – 1999. N 12, Р. 1579–1585.

16.       DeFronzo RA, Tobin JD, Andres R. Glucose clamp technique: a method for quantifying insulin secretion and resistance // Am J Physiology. – 2003. N 11, Р. 214–233.

17.       Segal KR, Edano E, Abalos A, et al. Effects of exercise training on insulin sensitivity and glucose metabolism in lean, obese and diabetic men // J Appl Physiology. – 2001. N 12, Р. 2402–2411.

18.       Tonino RP. Effect of physical training on the insulin resistance of aging // Am J Physiol. – 2003. N 7, Р. 352–356.

19.       Trovati M, Carta Q, Cavalot F, et al. Influence of physical training on blood glucose control, glucose tolerance, insulin secretion, and insulin action // Metabolism. – 2004. N 5, Р. 133 – 137.

20.       Goodyear LJ, Hirshman MF, Valyou PM, Horton ES. Glucose transporter number, function and subcellular distribution in rat skeletal muscle after exercise training // Metabolism. - N 41, Р. 1091–1099.

21.       Ebeling P, Bourey R, Koranyi L, et al. Mechanism of enhanced insulin sensitivity in athletes // J Clin Invest. – 2001. N 92, Р. 1623–1631.

22.       Smutok MA, Reece C, Kokkinos PF. Effects of exercise training modality on glucose tolerance in men with abnormal glucose regulation // International J Sports Med. – 2002. N 15, Р. 283 – 289.

23.      Eriksson J, Turminen J, Valle T. Aerobic endurance exercise or circuit-type resistance training for individuals with impaired glucose tolerance // Horm Metabolism Res. – 2001. N 30, Р. 37–43.

24.      Short KR, Vittone JL, Bigelow ML. Impact of aerobic exercise training changes in insulin sensitivity and muscle oxidative capacity // Medicine. - 2003. N 5, Р. 88 – 96.

25.      Jensen J, Ruzzin J, Jebens E. Improved insulin-stimulated glucose uptake and glycogen synthase activation in rat skeletal muscles after adrenaline infusion: role of glycogen content // Acta Physiology Scand. – 2004. N 3, Р. 121 - 130.

26.      Tischler ME, Satarug S, Aannestad A. Insulin attenuates atrophy of unweighted soleus muscle by amplified inhibition of protein degradation // Metabolism. 2005. N 4, Р. 11 – 21.

27.      Rhéaume C, Waib PH, Kouamé N. Effects of intense and prolonged exercise on insulin sensitivity and glycogen metabolism // Circulanion. 2003. N 2, Р. 225 – 229.

28.      Kumar N, Dey CS. Metformin enhances insulin signaling in insulin-dependent and independent pathways in insulin resistant muscle cells // Br J Pharmacology. – 2002. N 11, Р. 329–236.

29.      Björntorp, P, Berchtold, P, Grimby, G. Effects of physical training on glucose tolerance, plasma insulin and lipids and on body composition in men after myocardial infarction // Acta Med Scand. – 2004. N 192, Р. 439 – 443.

30.      Mourier A, Gautier JF, De Kerviler E, Bigard AX, Villette JM, Garnier JP, Duvallet A, Guezennec CY, Cathelineau G. Mobilization of visceral adipose tissue related to the improvement in insulin sensitivity in response to physical training in NIDDM // Medicine. – 2001. N 10, P. 211 – 213.

31.      Best JD, Kahn SE, Ader M, Watanabe RM, Ni T-C, Bergman RN. Role of glucose effectiveness in the determination of glucose tolerance // Metabolism. – 2004. N 2, P. 110 – 119.

32.      Taniguchi A, Nakai Y, Fukushima M, Imura H, Kawamura H, Nagata I, Florant GL, Tokuyama K. Insulin sensitivity, insulin secretion, and glucose effectiveness in subjects with impaired glucose tolerance: a minimal model analysis // Metabolism. – 2005. N 4, P. 311 – 314.

33.      Kahn SE, Larson VG, Beard JC, Cain KC, Fellingham GW, Schwartz RS, Veith RC, Stratton JR, Cerqueira MD, Abrass IB. Effect of exercise on insulin action, glucose tolerance, and insulin secretion in aging // Am J Physiology. – 2001. N 3, P. 15 – 25.

34.      Tokuyama K, Higaki Y, Fujitani J, Kiyonaga A, Tanaka H, Shindo M, Fukushima M, Nakai Y, Imura H, Nagata I, Taniguchi A. Intravenous glucose tolerance test–derived glucose effectiveness in physically trained humans // Am J Physiology. – 1993. N 18, P. 31 – 34.

35.      Brun JF, Guintrand-Hugret R, Boegner C, Bouix O, Orsetti A. Influence of short-term submaximal exercise on parameters of glucose assimilation analyzed with the minimal model // Metabolism. – 2000. N 8, P. 45 – 47.

36.      Pestell RG, Ward GM, Galvin P, Best JD, Alford FP. Impaired glucose tolerance after endurance exercise is associated with reduced insulin secretion rather than altered insulin sensitivity // Metabolism. – 1998. N 10, P. 121 – 128.

37.      Finegood DT, Tzur D. Reduced glucose effectiveness associated with reduced insulin release: an artifact of the minimal-model method // Am J Physiology. – 1996. N 1, P. 31 – 35.

38.      Garetto LP, Richter EA, Goodman MN, Ruderman NB. Enhanced muscle glucose metabolism after exercise in the rat: the two phases // Am J Physiology. - 2002. N 7, P. 87 – 90.

39.      Baron AD, Brechtel G, Wallace P, Edelman SV. Rates and tissue sites of non-insulin- and insulin-mediated glucose uptake in humans // Am J Physiology. – 1991. N 2, P. 104 – 107.

40.      Henriksson J. Influence of exercise on insulin sensitivity // J Cardiov Risk. – 1995. N 6, Р. 12 – 14.

41.      Koivisto VA, Yki-Jarvinen H, DeFronzo RA. Physical training and insulin sensitivity // Diabetes Metabolism. – 1999. N 5, P. 445 – 441.