Вариативность клинико-лабораторных маркеров адаптации организма спортсменов высокой квалификации к тренировочным нагрузкам

ВАРИАТИВНОСТЬ КЛИНИКО-ЛАБОРАТОРНЫХ МАРКЕРОВ АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМА СПОРТСМЕНОВ ВЫСОКОЙ КВАЛИФИКАЦИИ

К ТРЕНИРОВОЧНЫМ НАГРУЗКАМ

Е.А. ШИРКОВЕЦ, ФГБУ ФНЦ ВНИИФК; И.Л. РЫБИНА,

Белорусская федерация биатлона, г. Минск, Республика Беларусь

Аннотация

В статье представлены данные, характеризующие вариативность клинико-лабораторных маркеров в процессе адаптации организма спортсменов высокой квалификации. Представлены результаты биохимического мониторинга тренировочного процесса репрезентативной выборки пловцов высокой квалификации. Анализу подверглись результаты более восьми тысяч биохимических и гематологических тестов, по которым определена физиологическая вариативность показателей, характеризующих состояние разных систем организма.

Полученные данные позволяют учитывать особенности метаболизма при выполнении тренировочных нагрузок спортсменов при разных уровнях специальной подготовленности.

Ключевые слова: адаптация, биохимические и гематологические показатели, тренировочный процесс, высококвалифицированные спортсмены.

Abstract

The article presents data characterizing the variability

of clinical and laboratory markers in the process

of adaptation of the elite athletes' organism.

The results of biochemical monitoring of the training

process of a representative sample of elite swimmers

are presented. The analysis was carried out

the results of more than eight thousand

biochemical and hematological tests,

which determined the physiological variability

of indicators characterizing the state

of different body systems.

The received data allow take into account features of a metabolism at performance of training loads in athletes at different levels of special readiness.

Keywords: adaptation, biochemical

and hematological indicators, training process,

elite athletes.

Введение

Эффективное управление тренировочным процессом спортсменов обеспечивается индивидуализацией тренировочных программ с учетом реакции организма на выполняемые нагрузки. Для контроля динамики адаптационных процессов к тренировочным нагрузкам необходимо использование адекватных и информативных методов исследования. Биохимические методы в значительной степени отвечают вышеуказанным требованиям и в настоящее время они широко используются при оценке воздействия физических нагрузок на организм спортсменов [2, 3, 5]. Одной из проблем спортивной биохимии является разработка объективных критериев реакции организма спортсмена на физическую нагрузку, или, проводя аналогии с медицинской лабораторной диагностикой, для диагностики нормы и патологии [1]. Вектор решения данной проблемы направлен на поиск достоверных корреляций клинико-лабораторных маркеров с неадекватными ответами на физическую нагрузку. Биологически обоснованные результаты лабораторного обследования служат базой оценки тренировочных нагрузок [13].

Целью настоящего исследования явилось изучение вариативности биохимических маркеров в процессе адаптации организма спортсменов высокой квалификации к интенсивным физическим нагрузкам.

Методы исследования

Для решения поставленной цели были систематизированы и подверглись статистической обработке результаты многолетнего биохимического мониторинга (20012014 гг.) тренировочного процесса спортсменов. В качестве испытуемых выступили 97 пловцов (45 мужчин и 52 женщины) с квалификацией от мастера спорта до мастера спорта международного класса, возраст которых варьировал от 19 до 29 лет. Всего обработано более восьми тысяч биохимических и гематологических тестов, полученных в процессе исследования тренировочной деятельности на разных этапах подготовки. Анализу подвергалась капиллярная кровь. При проведении кли-нико-лабораторных исследований было использовано следующее оборудование: анализатор PICCOLO Xpress (ABAXIS, США), фотометр РМ 2111, гематологические анализаторы Sysmex XT-2000i, (Sysmex, Япония) и QBC Autoread (Becton Dicinson, США), портативный анализатор гормонов ¿-CHROMA READER (Южная Корея), анализатор лактата BIOSEN (EKF, Германия).

Результаты исследования

При изучении динамики биохимических и гематологических показателей в процессе долговременной адаптации были выявлены особенности их динамики на разных этапах подготовки. В частности, выявлена

высокая информативность соотношения лимфоцитов и нейтрофилов периферической крови, используемых при оценке адаптационных изменений гомеостаза под влиянием напряженной мышечной деятельности.

Показатели активности ферментов в сыворотке крови служат информативными критериями для оценки состояния метаболизма ряда органов и систем организма [2, 7]. Особый интерес представляют тканевые ферменты, поступающие в кровь из скелетных мышц и других тканей как следствие нарушения проницаемости клеточных мембран под влиянием интенсивной мышечной деятельности [2, 5]. В этих условиях важно определить размах вариаций ключевых ферментов под влиянием напряженной мышечной деятельности. Такой

анализ позволяет определить ориентиры для трактовки результатов исследований. Кроме того, в результате исследований появляется возможность предотвратить травмы, а также развитие хронической усталости и явлений перетренированности.

В приведенной ниже таблице дана обобщенная сводка результатов исследования биохимических и гематологических показателей, которые были получены при многолетнем мониторинге тренировочного процесса. Приведены данные о количестве анализов по каждому показателю, средние данные и их стандартное отклонение, а также коэффициенты вариации, которые дают возможность сравнивать разброс показателей с разной размерностью.

Таблица

Вариативность активности ферментов и метаболических маркеров в капиллярной крови у пловцов высокой квалификации

Показатель Мужчины Женщины

n X ± SD CV

АСТ (Ед/л) 579 35,3 ± 16,8* 48 447 28,8 ± 14,4 50

АЛТ (Ед/л) 445 26,3 ± 14,0* 53,8 303 19,1 ± 9,5 50

КФК (Ед/л) 581 276,7 ± 284,6* 102,7 450 171±220 128,6

Мочевина (ммоль/л) 587 5,79 ± 1,40* 24,2 472 5,04±1,27 25,4

Триглицериды (ммоль/л) 586 0,73 ± 0,30* 42,9 470 0,63 ± 0,25 39,7

Глюкоза (ммоль/л) 587 4,67 ± 0,71 15,2 469 4,56 ± 0,64 14

Гемоглобин (г/л) 546 159,4 ± 9,3* 5,9 431 140,8 ± 9,4 6,7

Гематокрит (%) 540 46,8 ± 2,8* 5,9 411 41,5 ± 2,7 6,5

Ретикулоциты (%) 56 0,64 ± 0,2 31,2 92 0,61 ± 0,2 37,7

Обозначения в таблице: X ± ББ - среднее и стандартное отклонение. СУ - коэффициент вариации.

* Различия достоверны у спортсменов разного пола, Р < 0,05.

Из представленных данных видно, что существуют достоверные различия в значениях активности большинства ферментов в половом аспекте. Они обусловлены как различной мышечной массой испытуемых, так и особенностями компонентного состава тела представителей мужского и женского пола. Половые различия активности ферментов обусловлены разным гормональным статусом обследуемых контингентов [12].

У обследованных спортсменов наименьшая вариативность была присуща показателям гемоглобина и гемато-крита (около 6,0%), а наибольшая - показателям активности сывороточной КФК, где коэффициент вариации превышает 100%. В специальной литературе отмечаются противоречивые данные о наличии положительной взаимосвязи между интенсивностью физических нагрузок и активностью КФК [8, 10]. На активность фермента КФК оказывают влияние такие факторы, как уровень

подготовки спортсмена, пол, группы мышц, которые участвуют в выполнении упражнения [7], возраст, раса, мышечная масса, направленность физической нагрузки и климатические условия [9], а также индивидуальные особенности метаболизма [4]. Кроме того, имеются данные, свидетельствующие о большей активности КФК после упражнений, вовлекающих мышцы верхней части тела, по сравнению с упражнениями для нижних конечностей [6, 11].

На рисунке 1 представлены сравнительные данные концентрации КФК, измеренные до и после максимальной нагрузки в ступенчатом тесте, выполненном на велоэргометре, у пловцов высокой квалификации.

Показатели у мужчин в среднем составили до выполнения упражнения 234,5 ± 140,6 Ед/л, а после окончания упражнения - 232,5 ± 140,8 Ед/л. У женщин аналогичные показатели равнялись соответственно 210,6 ± 198,7 Ед/л

и 224,9 ± 207,7 Ед/л. В целом такая картина экспериментальных данных свидетельствует, во-первых, о значительных индивидуальных различиях по данному показателю. Во-вторых, о малых сдвигах показателя, замеренных до нагрузки и сразу после нее, поскольку выход в кровяное русло КФК происходит в течение нескольких часов после активного воздействия на данную систему организма. Еще следует отметить, что показатели кон-

центрации КФК и у мужчин, и у женщин во многих случаях превышают показатели нормы, которые характерны для взрослых испытуемых (50-200 Ед/л у мужчин и 40-170 Ед/л у женщин). Данный факт, вероятно, обусловлен повышенной физической активностью спортсменов, ежедневно выполняющих большие объемы тренировочных нагрузок.

800

700

о.

eg X 600

ш с; 500

О

с 400

£ 300

200

ft

100

0

Мужчины у= 0,938 х + 12,4 Я2 = 0,877

Л

200 400 600 800 КФК (Ед/л) до нагрузки

s

*

I

га х

ш

^

о

0 с

1

ш §

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Женщины у= 1,033 х+ 7,225 Я2 = 0,977

200 400 600 800 КФК (Ед/л) до нагрузки

1000

Рис. 1. Концентрация КФК, измеренная до и после выполнения максимальной нагрузки (ступенчатый тест) у спортсменов высокой квалификации

Обсуждение результатов

Результаты статистического анализа активности ферментов на различных этапах подготовки позволили выявить особенности тенденции их изменения. При анализе результатов был отмечен тренд к снижению средне-групповых данных активности ферментов при переходе от общеподготовительного к соревновательному этапу подготовки. Повышенная напряженность энергообмена в мышцах в подготовительном периоде может быть связана с большими объемами тренировочных нагрузок, а также с различной скоростью адаптации организма спортсменов к таким нагрузкам.

В данном периоде закладываются основы общей физической подготовленности и увеличение возможностей основных функциональных систем организма. Важной задачей этапа подготовки является увеличение аэробного потенциала спортсмена. Для этого используется набор различных средств и методов подготовки, которые способствуют развитию мощности, емкости и эффективности аэробного метаболизма.

Интенсивность и степень напряжения метаболических процессов при выполнении физических нагрузок отражает факт превышения верхней границы популяцион-ных норм. В процессе тренировки пловцов это наблюдалось в 23,6% случаев для показателя КФК, в 22,4% -для АСТ и в 10,2% - для АЛТ.

Особо следует подчеркнуть, что интерпретация результатов исследования динамики аминотрансфераз является сложной задачей, поскольку повышение активности АСТ может являться результатом активизации энергообмена

как в сердечной мышце, так и в скелетных мышцах, печени и т.д. Информативным показателем в этом отношении является определение коэффициента де Ритиса (соотношение активности сывороточных АСТ и АЛТ -АСТ/АЛТ). Данный показатель широко используется в клинической практике для дифференциальной диагностики заболеваний печени и миокарда. При анализе данных, представленных в табл. 1, коэффициент де Рити-са у мужчин составил 1,59 ± 0,75, а у женщин 1,72 ± 0,73. Повышение активности одного или обоих ферментов при одновременном росте или снижении коэффициента де Ритиса является информативным диагностическим тестом для определения органной специфичности напряженности метаболических процессов во время тренировки спортсменов. Для данного контингента увеличение соотношения АСТ/АЛТ ассоциируется преимущественно с мышечными повреждениями при напряженной физической работе.

Ряд биохимических маркеров, ассоциированных с переносимостью тренировочных нагрузок, имеет достоверные различия в половом аспекте. Концентрация мочевины и триглицеридов у мужчин достоверно выше, чем у женщин (Р < 0,05). Наблюдалось достоверное снижение содержания мочевины в процессе перехода от общеподготовительного к специально-подготовительному и соревновательному периодам (Р < 0,05).

Число выходов за пределы нижней границы нормы для триглицеридов составило 9,9%. В этих случаях отмечена несбалансированность процессов мобилизации липидов из депо для обеспечения восстановительных

процессов энергосубстратами после нагрузок, вовлекающих липиды в энергообеспечение мышечной деятельности. Встречаемость снижения уровня глюкозы ниже нижней границы референтного диапазона наблюдалась в 6,2% измерений.

Сравнительный анализ гематологических данных в половом аспекте выявил достоверно более высокие уровни гемоглобина и гематокрита у мужчин по сравнению с женщинами (Р < 0,05). Снижение концентрации гемоглобина под влиянием тренировочных нагрузок ниже физиологических значений, полученных для данного вида спорта, может быть использовано в качестве важного индикатора определения плохой переносимости тренировочных нагрузок. В результате анализа маркеров активации эритропоэза выявлена разнонаправленная тенденция изменения ретикулоцитов у спортсменов мужского и женского пола. У мужчин в возрастном аспекте отмечается увеличение содержания молодых клеток эрит-роцитарного ряда, а у женщин - снижение. Данный факт обусловлен различием динамики процессов активации и ингибирования эритропоэза, поскольку эстрогены оказывают тормозящее влияние на кроветворные процессы, а продукты метаболизма андрогенов - стимулирующее.

Выводы

В результате выполненного исследования определены физиологические значения наиболее популярных биохимических маркеров у спортсменов высокой квалификации, позволяющие оценить адаптацию к тренировочным нагрузкам с учетом пола и периода подготовки.

Практическая ценность мониторинга активности ферментов, выполняемого во время тренировочного процесса, заключается в следующем. Анализируя динамику ферментов под влиянием физических нагрузок, можно варьировать упражнения различного характера и интенсивности таким образом, чтобы не вызывать деструктивные изменения в системах организма.

Результаты выполненных исследований открывают перспективы совершенствования методологии оценки адаптационных процессов в спорте высших достижений. Появление инновационных методов клинико-лабора-торного контроля, влекущих за собой оптимизацию технологий тренировочного процесса, дают хорошую перспективу научных исследований в данном направлении. Это особенно актуально в процессе разработки объективных критериев специальной работоспособности в спорте высших достижений.

Литература

1. Меньшиков, В.В. От достижений фундаментальной науки - через лабораторию - к эффективной диагностике и лечению / В.В. Меньшиков // Клиническая лабораторная диагностика. - 2003. - № 6. -53 с.

2. Banfi, G. Metabolic markers in sports medicine / G. Banfi, A. Colombini, G. Lombardi, A. Lubkowska // Adv. Clin. Chem. - 2012. - No. 56. - Pp. 1-54.

3. Brancaccio, P. Biochemical markers of muscular damage / P. Brancaccio, G. Lippi, N. Maffulli // Clin. Chem. Lab. Med. - 2010. - No. 48 (6). - Pp. 757-767.

4. Carmo, F.C. Variability in resistance exercise induced hyperglycemia / F.C. Carmo, R. Pereira, M. Machado // Isok. Exerc. Sci. - 2011. - No. 19. - Pp. 191-197.

5. Gleeson M. Biochemical and immunological markers of overtraining // Journal of Sport Science and Medicine. -2002. - No. 1. - Pp. 31-41.

6. Jamurtas, A.Z. Comparison between leg and arm eccentric exercises of the same relative intensity on indices of muscle damage / A.Z. Jamurtas, V. Theocharis, T. Tofas, A. Tsiokanos, C. Yfanti, V. Paschalis, Y. Koutedakis, K. No-saka // European Journal of App lied Physiology. - 2005. -No. 95. - Pp. 179-185.

7. Koch A.J., Pereira R, Machado M. The creatine kinase response to resistance exercise // J. Musculoskelet Neuronal. Interact. - 2014. - No. 14 (1). - Pp. 68-77.

8. Machado, M. Creatine kinase activity weakly correlates to volume completed following upper body resistance exercise / M. Machado, J.M. Willardson, D.P. Silva, I.C. Fri-gulha, A.J. Koch, S.C. Souza // Res Q Exerc Sport. - 2012. -No. 83. - Pp. 276-281.

9. Mougios, V. Reference intervals for serum creatine kinase in athletes / V. Mougios // Br J Sports Med. - 2007. -No. 41 (10). - Pp. 674-678.

10. Nosaka, K, Clarkson P.M. Relationship between postexercise plasma CK elevation and muscle mass involved in the exercise / K. Nosaka, P.M. Clarkson // Int. J. Sports Med. - 1992. - No. 13. - Pp. 471-475.

11. Saka, T. Differences in the magnitude of muscle damage between elbow flexors and knee extensors eccentric exercises / T. Saka, A. Bedrettin, Z. Yazici, U. Sekir, H. Gur, Y. Ozar-da // J. Sports Sci. Med. - 2009. - No. 8. - Pp. 107-115.

12. Tiidus, P.M. Influence of estrogen on muscle plasticity / P.M. Tiidus // Braz. J. Biomotricity. - 2011. - No. 4. -Pp. 143-155.

13. Ширковец, Е.А. Методология и методы определения функциональных возможностей спортсменов / Е.А. Ширковец, Э.С. Озолин, М.В. Арансон, Л.Н. Ов-чаренко // Вестник спортивной науки. - 2010. - № 4. -С. 3-5.

References

1. Men'shikov, V.V. From the achievements of fundamental science - through the laboratory - to effective diagnosis and treatment / V.V. Men'shikov // Klinicheskaya labora-tornaya diagnostika. - 2003. - No. 6. - 53 p.

2. Banfi, G. Metabolic markers in sports medicine / G. Banfi, A. Colombini, G. Lombardi, A. Lubkowska // Adv. Clin. Chem. - 2012. - No. 56. - Pp. 1-54.

3. Brancaccio, P. Biochemical markers of muscular damage / P. Brancaccio, G. Lippi, N. Maffulli // Clin. Chem. Lab. Med. - 2010. - No. 48 (6). - Pp. 757-767.

4. Carmo, F.C. Variability in resistance exercise induced hyperglycemia / F.C. Carmo, R. Pereira, M. Machado // Isok. Exerc. Sci. - 2011. - No. 19. - Pp. 191-197.

5. Gleeson M. Biochemical and immunological markers of overtraining // Journal of Sport Science and Medicine. -2002. - No. 1. - Pp. 31-41.

6. Jamurtas, A.Z. Comparison between leg and arm eccentric exercises of the same relative intensity on indices of muscle damage / A.Z. Jamurtas, V. Theocharis, T. Tofas, A. Tsiokanos, C. Yfanti, V. Paschalis, Y. Koutedakis, K. No-saka // European Journal of App lied Physiology. - 2005. -No. 95. - Pp. 179-185.

7. Koch A.J., Pereira R, Machado M. The creatine kinase response to resistance exercise // J. Musculoskelet Neuronal. Interact. - 2014. - No. 14 (1). - Pp. 68-77.

8. Machado, M. Creatine kinase activity weakly correlates to volume completed following upper body resistance exercise / M. Machado, J.M. Willardson, D.P. Silva, I.C. Fri-gulha, A.J. Koch, S.C. Souza // Res Q Exerc Sport. - 2012. -No. 83. - Pp. 276-281.

9. Mougios, V. Reference intervals for serum creatine kinase in athletes / V. Mougios // Br J Sports Med. - 2007. -No. 41 (10). - Pp. 674-678.

10. Nosaka, K, Clarkson P.M. Relationship between postexercise plasma CK elevation and muscle mass involved in the exercise / K. Nosaka, P.M. Clarkson // Int. J. Sports Med. - 1992. - No. 13. - Pp. 471-475.

11. Saka, T. Differences in the magnitude of muscle damage between elbow flexors and knee extensors eccentric exercises / T. Saka, A. Bedrettin, Z. Yazici, U. Sekir, H. Gur, Y. Ozarda // J Sports Sci. Med. - 2009. - No. 8. -Pp. 107-115.

12. Tiidus, P.M. Influence of estrogen on muscle plasticity / P.M. Tiidus // Braz. J. Biomotricity. - 2011. - No. 4. -Pp. 143-155.

13. Shirkovets, E.A. Methodology and methods for determining the functional capabilities of athletes / E.A. Shir-kovets, E.S. Ozolin, M.V. Aranson, L.N. Ovcharenko // Vestnik sportivnoy nauki. - 2010. - No. 4. - Pp. 3-5.