Влияние тестовой мышечной нагрузки на постпрандиальный уровень ферментов в сыворотке крови спортсменов различных специализаций

Резюме

В статье представлены данные о влиянии сочетанного действия пищевой и мышечной нагрузки на содержание гидролитических ферментов в сыворотке крови у здоровых молодых людей 18-22 лет, имеющих различный уровень адаптированности к физической нагрузке. 1-я группа (n=8) обследуемых - высококвалифицированные спортсмены, развивающие скоростно-силовые качества, тренирующиеся преимущественно в анаэробном энергетическом режиме (греко-римская борьба, борьба самбо, дзюдо). 2-я группа (n=8) - спортсмены, развивающие выносливость, тренирующиеся преимущественно в аэробном энергетическом режиме (лыжники, легкоатлеты-стайеры, биатлонисты).

Контрольную группу (n=8) составили лица, не занимающиеся спортом.

Иммуноферментным методом определяли содержание гидролитических проферментов пепсиногена-1 и пепсиногена-2, активность панкреатической α-амилазы и липазы в сыворотке крови, взятой утром натощак и в постпрандиальный период, в динамике через 15, 45, 75 и 105 мин после приема тестового завтрака (100 г молотого вареного говяжьего мяса и 200 мл несладкого чая) в состоянии относительного физиологического покоя и после выполнения велоэргометрической мышечной нагрузки (на уровне 60-70% от максимального потребления кислорода) в течение 1 ч (через 7-14 дней). Определены разнонаправленные изменения концентрации исследуемых ферментов в постпрандиальный период у обследуемых в условиях относительного физиологического покоя и при действии острого мышечного напряжения. Для групп спортсменов характерны более высокая активность α-амилазы и липазы крови как в состоянии физиологического покоя, так и при действии мышечной нагрузки. После мышечного напряжения происходит увеличение активности α-амилазы на 75-й минуте и липазы на 115-й минуте по отношению к показателям фона у лиц, не занимающихся спортом. Для спортсменов 2-й группы отмечено увеличение (р<0,01) относительно фоновых данных активности как α-амилазы, так и липазы натощак. Вместе с тем после приема пищи (15-45 мин) активность α-амилазы (р<0,05) и липазы (р<0,001) значимо снижалась. При относительно высоких показателях активности α-амилазы натощак в постпрандиальном периоде происходит снижение активности исследуемого фермента, тогда как при низких показателях натощак в постпрандиальном периоде - ее увеличение. Активность липазы изменялась в группах спортсменов однонаправлено: она снижалась (р<0,01) у спортсменов 1-й группы на 45-й минутеи у спортсменов из 2-й группы на - на 15-105-й минуте (р<0,001). Для спортсменов 1-й группы, так же как и для лиц, не занимающихся спортом, в состоянии покоя и в условиях мышечного напряжения отмечалась значимо низкая активность липазы крови. После выполнения физической нагрузки на протяжении всего постпрандиального периода у спортсменов из 2-й группы активность липазы снижается.

Концентрация пепсиногена-1 и -2 в сыворотке крови также значимо выше у спортсменов, но лишь в условиях натощак. После приема завтрака содержание этих проферментов у спортсменов становится значимо ниже относительно контрольной группы. Концентрация пепсиногена-2 достоверно снижалась в условиях всего постпрандиального периода (на 15-й и 105-й минуте) у спортсменов после мышечной нагрузки.

Для 1-й группы свойственно снижение концентрации пепсиногена-2 до величин, принятых за норму (4-22 мкг/л). Полученные данные позволяют предположить, что выявленные изменения связаны со спортивной направленностью и уровнем повседневной двигательной активности.

Ключевые слова:острая мышечная нагрузка, пищеварительные ферменты, пепсиноген, α-амилаза, липаза, белковый завтрак, спортсмены

Вопр. питания. - 2014. - № 1. - С. 20-26.

В многочисленных исследованиях [1-3, 5-9, 11, 12] установлено, что питание и состав пищи значительно влияют на изменение ферментного потенциала после приема пищи и физической нагрузки. В то же время значение эффектов ферментативных изменений на метаболические процессы в организме (прежде всего на уровне желудочно-кишечного тракта) пока мало изучено [3-5].

Современные представления [3-5, 7, 8] об эндосекреции ферментов указывают на то, что этот процесс происходит непрерывно, но с переменной интенсивностью. Это обусловлено периодической деятельностью желез натощак и в связи с приемом пищи, а также с тем, что ферменты, в том числе панкреатические зимогенные протеиназы и их комплексы с ингибиторами крови, оказывают влияние на все ткани, но в большей мере на пищеварительные железы. Генерализованное влияние эндосекретированных ферментов можно рассматривать как участие пищеварительного тракта в гидролизе и всасывании нутриентов. Постпрандиальная эндосекреция ферментов пищеварительными железами является одним из выражений и компонентом специфического динамического действия пищи [3, 4, 8, 10, 11].

Цель исследования - изучение изменения содержания пищеварительных ферментов в крови у спортсменов высокой квалификации и у лиц, не занимающихся спортом, в условиях действия острой мышечной нагрузки и после приема пробного белкового завтрака.

Материал и методы

В исследовании приняли участие мужчины в возрасте от 18 до 22 лет. Все исследования проводились при наличии письменного согласия обследуемых и с соблюдением биоэтических норм.

В качестве модели гипердинамии были выбраны виды спорта, где градация интенсивности, объема и характера мышечных упражнений поддается учету и классификации. С этой целью учитывалась спортивная специализация, квалификация и стаж занятий. Обследуемые были разделены на 3 группы.

1-ю группу (n=8) составили спортсмены, развивающие скоростно-силовые качества, тренирующиеся преимущественно в анаэробном энергетическом режиме. К данным представителям отнесли единоборцев (греко-римская борьба, самбо, дзюдо).

Во 2-ю группу (n=8) вошли спортсмены, развивающие выносливость, тренирующиеся преимущественно в аэробном энергетическом режиме (лыжники, легкоатлеты-стайеры, биатлонисты). Все обследуемые были высококвалифицированными спортсменами (квалификации мастер спорта, кандидат в мастера спорта). Обследуемые тренировались не менее 5 раз в неделю по 1,5-2 ч в день и в момент исследования находились в подготовительном периоде тренировочного цикла. Контрольную группу (n=8) составили лица, не занимающиеся спортом.

Для изучения динамики изменений содержания проферментов и активности ферментов в сыворотке крови в условиях специфического динамического действия пищи использовали пищевую нагрузку в виде пробного (тестового) завтрака в виде 100 г вареного говяжьего мяса (молотого, в виде котлеты) и 200 мл несладкого чая [3-5, 8].

В качестве модели острой гиперкинезии предлагалась велоэргометрическая нагрузка на уровне 60-70% от максимального потребления кислорода в течение 1 ч.

Исследование проводили в 2 этапа. На первом этапе у обследуемых утром определяли активность ферментов натощак (Т) в 7-9 ч утра, через 12-14 ч после последнего приема пищи и в постпрандиальный период, в динамике через 15, 45, 75 и 105 мин после приема пробного завтрака [4, 5, 7].

На втором этапе у обследуемых утром определяли активность ферментов натощак (Т), ими выполнялась часовая работа на велоэргометре, после чего они принимали завтрак и далее у них определяли активность ферментов на 15-й, 45-й, 75-й, 105-й минуте после приема пищи. Между этапами исследования (фоновыми показателями и показателями, полученными после мышечной нагрузки) промежуток составлял не менее 7-14 дней.

Для определения концентрации пепсиногена-1, -2 методом твердофазного иммуноферментного анализа использовали наборы реагентов пепсиноген-1, -2 "ИФА-Бест" (РФ). Суммарную активность α-амилазы определяли кинетическим методом с помощью полуавтоматического биохимического анализатора "СНЕМ-7" (Индия), использовав при этом наборы реагентов "α-амилаза ФС" (РФ).

Активность липазы определяли колориметрическим методом с помощь наборов реагентов "Lipase Human" (РФ).

Статистический анализ проводили с использованием t-критерия Стьюдента. Взаимосвязь параметров оценивали путем расчета коэффициента корреляции (r) Пирсона при уровне безошибочного прогноза более 95% (р<0,05).

Результаты и обсуждение

Проведенные исследования позволили установить, что у спортсменов, развивающих как скоростно-силовые качества, так и выносливость, в состоянии физиологического покоя более высокая активность амилазы и липазы была статистически значимой относительно обследуемых показателей контрольной группы (см. таблицу).

Определение исследуемых гидролитических ферментов натощак позволило выявить более высокую активность α-амилазы и повышенное содержание пепсиногена-2 в сыворотке крови у спортсменов 1-й группы относительно показателей обследуемых контрольной группы (р<0,001) и спортсменов 2-й группы. Вместе с тем на 75-й минуте постпрандиального периода исследования у спортсменов 1-й группы активность липазы сыворотки крови была самой низкой.

Отмечается значимое (р<0,01) снижение амилолитической активности сыворотки крови у спортсменов, развивающих скоростно-силовые качества (1-я группа) на 15-й минуте постпрандиального периода. В отношении липолитической активности установлено ее существенное усиление у обследуемых спортсменов. Так, по отношению к значениям, полученным натощак, обнаружено достоверное увеличение активности липазы сыворотки крови у спортсменов 2-й группы на 45-75-й минутах после приема пищи. В то же время выявлено, что на 15-й минуте после приема пищи произошло значимое (р<0,05) снижение активности липазы сыворотки крови у лиц, не занимающихся спортом.

Содержание и активность гидролитических ферментов в сыворотке крови обследуемых в состоянии физиологического покоя натощак и после приема завтрака (M±m)



Примечание. * - различия достоверны по отношению к данным контрольной группы в соответствующий период (р<0,05); ** - р<0,01; *** - р<0,001; # - различия достоверны по отношению к содержанию натощак (Т), р<0,05; ## - р<0,01; ### - р<0,001.

Прием пищи не вызвал значимых изменений концентрации пепсиногена-1 у обследуемых.

Вместе с тем установлено, что в условиях постпрандиального периода концентрация данного профермента была значимо (р<0,01) более низкой (в межгрупповом аспекте) у спортсменов 2-й группы. В то же время существенных изменений относительно тощаковых показателей у данной группы обследуемых не установлено. Исследование динамики изменений пепсиногена-2 в условиях постпрандиального периода показало его увеличение в сыворотке крови обследуемых контрольной группы на 15-й минуте постпрандиального периода.

Мышечная нагрузка продолжительностью 1 ч, влияние которой испытывали на себе все обследуемые, привела к существенным изменениям в содержании изучаемых проферментов и активности ферментов в сыворотке крови.

Так, в целом, характеризуя влияние мышечного напряжения на активность ферментов крови у лиц, не занимающихся спортом, отмечается увеличение активности α-амилазы на 75-й минуте и липазы на 15-й минуте по отношению к показателям фона (рис. 1).



Рис. 1. Влияние 60-минутной нагрузки на активность α-амилазы и липазы в сыворотке крови у спортсменов различной специализации и лиц, не занимающихся спортом (за 100% приняты соответствующие показатели в условиях физиологического покоя) Различия достоверны по отношению к аналогичным данным физиологического покоя: ^ - р<0,05; ^^ - р<0,01; ^^^ - р<0,001.



Рис. 2. Активность липазы в сыворотке крови в постпрандиальный период у спортсменов различной специализации и лиц, не занимающихся спортом, после 60-минутной физической нагрузки

Различия достоверны по отношению к аналогичным данным контрольной группы: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001; # - различия достоверны по отношению к показателю натощак, р<0,05; ## - р<0,01; ### - р<0,001.



Рис. 3. Активность α-амилазы в сыворотке крови в постпрандиальный период у спортсменов различной специализации и лиц, не занимающихся спортом, после 60-минутной физической нагрузки

Различия достоверны по отношению к аналогичным данным контрольной группы: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001; # - различия достоверны по отношению к содержанию ферментов натощак р<0,05; ## - р<0,01; ### - р<0,001.

В отличие от этого для спортсменов характерны разнонаправленные изменения активности исследуемых ферментов крови.

Так, если для обследуемых 1-й группы характерно снижение (р<0,001) активности амилазы натощак, то на 15-й и 105-й минутах обнаруживается ее увеличение (р<0,01). В отношении активности липазы: на 15-й и 45-й минутах выявлено ее значимое (р<0,01) снижение в сыворотке крови относительно аналогичных показателей, полученных в условиях покоя. Для спортсменов 2-й группы, развивающих выносливость, отмечено увеличение (р<0,01) относительно фоновых данных активности как α-амилазы, так и липазы натощак. Вместе с тем исследование в разные периоды после приема пищи (15-45 мин) показало значимое снижение активности α-амилазы (р<0,05) и липазы (р<0,001).

Изучение постпрандиального периода в условиях действия мышечной нагрузки субмаксимальной мощности позволило выявить значимые изменения активности панкреатической липазы у спортсменов обеих групп (рис. 2).

Так, обнаружено снижение (р<0,01) активности липазы у спортсменов 1-й группы на 45-й минуте и у спортсменов из 2-й группы на 15-105-й минуте (р<0,001). Если активность липазы изменялась в группах спортсменов однонаправлено, то в отношении изменения активности амилазы данной тенденции выявлено не было (рис. 3).

Выявлены разнонаправленные изменения активности данного фермента в группах обследуемых с различным уровнем и спецификой повседневной двигательной активности. Если для обследуемых контрольной группы не установлено сколь-нибудь значимых изменений активности амилазы в различные периода переваривания пищи, то в группах спортсменов наблюдается разнонаправленность изменений активности фермента.

Для борцов характерно увеличение (р<0,001) активности α-амилазы на всем протяжении исследуемого постпрандиального периода, спортсменам 2-й группы свойственна обратная ситуация: снижение (р<0,001) активности α-амилазы в течение всего периода после приема пищи. В отношении ферментов группы пепсиногенов установлена однонаправленность изменений: концентрация пепсиногена-2 в сыворотке крови как спортсменов 1-й группы (р<0,05), так и спортсменов 2-й группы (р<0,01) снижалась на 15-й и 105-й минутах постпрандиального периода (рис. 4).

Таким образом, анализ результатов исследований по изучению отставленной постпрандиальной динамики изменений содержания гидролитических ферментов крови у обследуемых с различным уровнем и спецификой повседневной двигательной активности позволил отметить следующие особенности.

В межгрупповом аспекте для групп спортсменов характерна более высокая активность α-амилазы и липазы крови как в состоянии физиологического покоя, так и при действии физической нагрузки.

Концентрации пепсиногена-1 и пепсиногена-2 также значимо выше в группах спортсменов, но лишь в условиях натощак. После приема пробного белкового завтрака содержание исследуемых проферментов у спортсменов становится значимо ниже по сравнению с показателями контрольной группы.

При оценке постпрандиальных изменений активности липазы установлено ее существенное снижение после выполнения физической нагрузки у спортсменов 2-й группы на протяжении всего постпрандиального периода. В состоянии относительного мышечного покоя у спортсменов этой группы, напротив, отмечается увеличение активности липазы с пиком на 75-й минуте (р<0,001). Для спортсменов 1-й группы, так же как и для лиц, не занимающихся спортом, в состоянии покоя и в условиях мышечного напряжения отмечаются значимо низкие значения липазы крови.

В отношении активности α-амилазы отмечается ее увеличение в постпрандиальном периоде в 1-й группе спортсменов. Для спортсменов 2-й группы, напротив, выявлено достоверное снижение активности α-амилазы крови после приема пищи. Данные изменения касаются прежде всего мышечной нагрузки. При этом установлена достаточно четкая закономерность, характеризующая особенности изменений данного фермента у обследуемых. При относительно высоких показателях активности α-амилазы натощак в постпрандиальном периоде происходит снижение активности исследуемого фермента, в данном случае это замечание касается спортсменов 2-й группы, в сыворотке крови которых активность α-амилазы натощак в условиях действия нагрузки составляла 67,4±2,0 Ед/л, тогда как через 15 мин после завтрака этот показатель снизился (р<0,001) до 38,4±3,1 Ед/л. При достаточно низкой активности фермента натощак в постпрандиальном периоде, наоборот, может происходить ее увеличение.



Рис. 4. Концентрация пепсиногена-2 в сыворотке крови в постпрандиальный период у спортсменов различной специализации и лиц, не занимающихся спортом, после 60-минутной физической нагрузки

Различия достоверны по отношению к аналогичным данным контрольной группы: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001; # - различия достоверны по отношению к содержанию ферментов натощак, р<0,05; ## - р<0,01; ### - р<0,001.

Концентрация пепсиногена-2 в сыворотке крови имела ярко выраженную тенденцию к достоверному снижению в условиях постпрандиального периода у спортсменов после мышечной нагрузки, причем отмечается существенное снижение концентрации исследуемого профермента на протяжении всего исследуемого периода (с 15-й по 105-ю минуту). Более того, у спортсменов 1-й группы концентрация пепсиногена-2 снижалась до величин, принятых за норму (4-22 мкг/л) [7, 12]. Анализ данного факта позволяет предположить, что при относительно высоком содержании этого профермента прием пробного белкового завтрака приводит к значимому снижению содержания пепсиногена-2. Это может быть связано с определенным гомеостатическим влиянием пищи (в данном случае преимущественно белковой) на ферментный состав крови, поскольку регулирующая роль нутриентов, обеспечивающих как эндосекрецию в целом, так и постпрандиальную эмиссию регуляторов, является известным фактом.

Заключение

Исследование ферментов крови натощак и в разные периоды после приема пищи в условиях различного функционального состояния организма обследуемых с неодинаковым уровнем и спецификой повседневной двигательной активности позволило выявить разнонаправленность изменений активности и концентрации ферментов крови, обеспечивающих субстратный гидролиз, метаболические потребности организма обследуемых. Установлен ферментативный профиль с характерной динамикой изменения концентрации ферментов в условиях как физиологического покоя, так и острого мышечного напряжения у обследуемых. Применение пищевой нагрузки, а также сочетанного действия пищевой нагрузки и мышечного напряжения оказало существенное влияние на изменение активности и концентрации гидролитических ферментов в постпрандиальный период у обследуемых.

Работа выполнена в рамках реализации аналитической ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы на 2011-2013 гг." № 1.2.11.

Литература

1. Воробьева В.М., Шатнюк Л.М., Воробьева И.С. Роль факторов питания при интенсивных физических нагрузках спортсменов // Вопр. питания. - 2012. - Т. 80, № 1. - С. 70-78.

2. Дрыгина Л.Б., Пояркова Н.А., Саблина О.А. Клинико-лабораторная оценка эффективности эрадикационной терапии Helicobacter pylori // Экспер. и клин. гастроэнтерол. - 2010 . - № 2 . - С. 27-31 .

3. Грязных А.В. Постпрандиальная динамика гидролитических ферментов крови у лиц с различным уровнем и спецификой повседневной двигательной активности // Вопр. питания. - 2012. - Т. 81, № 1. - С. 30-33.

4. Коротько Г.Ф., Аблязов А.А. Дифференцированность экскреторных реакций желудка, двенадцатиперстной кишки и поджелудочной железы на пробные завтраки разного состава // Физиология человека. - 1993. - Т. 19, № 3. - С. 135-140.

5. Кузнецов А.П., Речкалов А.В., Смелышева Л.Н. Желудочнокишечный тракт и стресс. - Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2004. - 254 с.

6. Кузнецов А.П., Панов С.Ф., Батраков А.А. Секреция и экскреция пепсиногенов в условиях велоэргометрической нагрузки у спортсменов - борцов 7-32 лет // Вестн. междунар. акад. наук экологии и безопасности жизнедеятельности. - 2011. - Т. 16, № 3. - С. 169-174.

7. Молчанова А.Р., Сорокин Н.Н., Руковишников М.Ю. Диагностическая значимость комплексного лабораторного исследования пепсиногенов // Новости "Вектор - Бэст". - 2010. - Т. 56, № 2. - С. 7-10.

8. Смелышева Л.Н., Котенко М.А., Махова М.Н. Поспрандиальные показатели корреляционных взаимоотношений между ферментами в крови у лиц с различным тонусом автономной (вегетативной) нервной системы в условиях фона // Вестник ЮУрГУ Серия "Образование, здравоохранение, физиология". - 2012. - Вып. 31, № 21 (280). - С. 109-111.

9. Токаев Э.С., Мироедов Р.Ю., Некрасов Е.А. Влияние специализированных белковых пищевых продуктов на функциональное состояние спортсменов // Вопр. питания. - 2012. - Т. 80, № 5. - С. 83-88.

10. Уголев А.М. Эволюция пищеварения и принципы эволюции функций: Элементы современного фундаментализма. - Л.: Наука, 1985. - 514 с.

11. Фефелова Ю.А. Изменение липидного спектра сыворотки крови у девушек разных соматотипов после пищевой нагрузки // Физиология человека. - 2010. - Т. 36, № 1. - С. 119-124.

12. Sipponen P., Ranta P., Kaariainen I. et al. Serum levels of amidated gastrin-17 and pepsinogen I in atrophic gastritis: an observational case-control study // Scand. J. Gastroentrol. - 2002. - Vol. 37, N 7. - P. 785-791.



Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)

SCImago Journal & Country Rank
Scopus CiteScore
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Тутельян Виктор Александрович
Академик РАН, доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»

Журналы «ГЭОТАР-Медиа»