Изучение состояния здоровья детей и подростков, занимающихся спортом, в том числе их физического развития, реакции организма на физическую нагрузку, представляет особый интерес. Чрезмерные нагрузки вызывают перенапряжение в функционировании многих органов и систем, ухудшение психологического состояния, снижение адаптационных возможностей, что влияет на интенсивность тренировочных нагрузок, которые юный спортсмен способен выполнить без ущерба для здоровья. Правильное питание, адекватные тренировочные и соревновательные нагрузки и прочие аспекты сохранения здоровья спортсмена должны учитываться во все возрастные периоды [1].
Плавание относится к циклическим видам спорта. Такие виды спорта требуют высоких энергетических затрат, однако акцентированно развивают общую выносливость, так как в данном случае физическая нагрузка выполняется относительно длительное время в условиях аэробной работоспособности [2]. Регулярные аэробные тренировки, которых требуют циклические виды спорта, приводят к улучшению некоторых морфометрических показателей: массы тела и снижению содержания жировой ткани в организме, увеличивают не только экскурсию грудной клетки и жизненную емкость легких, но и максимальное потребление кислорода [3, 4]. При выполнении подобного рода упражнений изменяется метаболизм жирных кислот, который характеризуется нарушением ихβ-окисления, так как наступает гипоксия тканей. Этот процесс сопровождается снижением уровня карнитина, в результате чего происходит внутриклеточное накопление ацилкарнитинов и других промежуточных веществ. Возникает также дефицит ферментов, осуществляющих транспорт карнитина и его соединений через митохондриальные мембраны, что также ведет к уменьшению транспорта карнитина. Промежуточные продукты обмена жирных кислот содействуют усугублению энергодефицита и развитию ацидоза, что сначала приводит к функциональным нарушениям, повреждению мембран, а в итоге и к гибели клетки. Клинически это выражается в виде раннего наступления утомления [5, 6].
Карнитин - это вещество, которое принимает непосредственное участие в метаболических процессах в клетке и поддержании сохранности тканей.
В организме карнитин выполняет две основные функции. Первая заключается в участии в энергетическом обеспечении клетки. Это происходит за счет транспорта остатков длинноцепочечных жирных кислот в форме ацилкарнитина через митохондриальную мембрану с целью дальнейшего β-окисления и образования аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Детоксицирующая функция карнитина заключается в связывании и выведении из клеток органических кислот, которые являются промежуточными продуктами окисления. 97% активной формы карнитина находится в скелетных мышцах и миокарде, так как эти ткани используют жирные кислоты в качестве главного источника энергии. Суточная потребность организма в карнитине варьирует в широких пределах (50-200 мг).
Часть ее (25%) покрывается за счет эндогенного синтеза, а 75% - за счет поступлений извне [5, 6].
Большинство клеток организма обладают способностью синтезировать эндогенный карнитин в течение всей жизни, однако основная доля карнитина поступает в организм с пищей животного происхождения (молоко, мясо, рыба). Эндогенный синтез L-карнитина происходит в печени путем трансформации лизина, донатором метильных групп при этом является метионин. Источником лизина и метионина служат пищевые продукты, а также собственные белки мышечной ткани.
В синтезе L-карнитина принимают участие витамины С, В3, В6, фолиевая кислота, железо и некоторые ферменты [7, 8]. Таким образом, карнитин - это вещество, содержание которого зависит от большого количества факторов. Дефицит карнитина приводит к снижению работоспособности и ухудшению состояния здоровья детей, испытывающих интенсивные физические нагрузки [9].
Цель исследования - определение особенностей карнитинового обмена у юных спортсменов, а также установление корреляции между показателями карнитинового обмена и жировой массы тела.
Материал и методы
В рамках исследования определяли состояние карнитинового обмена [уровня свободного (С0) и связанного карнитина (ацилкарнитина, АК), а также подсчет коэффициента связанный карнитин/свободный карнитин (АК/С0)] и содержание жировой массы тела у 46 детей, занимающихся плаванием.
Все обследованные были разделены на 2 группы: мальчики (n=31) и девочки (n=15). В исследование были включены спортсмены в возрасте от 12 лет до 17 лет 11 мес, испытывающие интенсивную физическую нагрузку не менее 12 ч в неделю в течение последних 6 мес или более. Средний возраст обследованных составил 15,9±0,2 года.
Спортивный стаж пловцов варьировал от 2 до 10 лет.
Наибольшую долю в структуре обеих групп составляли спортсмены, занимающиеся плаванием от 8 до 10 лет: 64,5% среди мальчиков, 40,0% среди девочек. Спортсмены, включенные в исследование, занимаются плаванием вольным стилем на дистанциях 400, 800 и 1500 м.
В группу обследованных вошли дети с I взрослым разрядом, кандидаты в мастера спорта, мастера спорта. Согласно полученным данным, среди девочек, занимающихся плаванием, 5 (33,3%) человек имели I взрослый разряд, 11 (40,0%) имели звание кандидата в мастера спорта, 4 (26,7%) были мастерами спорта. Среди мальчиков I взрослый разряд имели 15 (48,4%) спортсменов, звание кандидата в мастера спорта - также 15 (48,4%), звание мастера спорта - 1 (3,2%) человек.
Состояние карнитинового обмена исследовали методом тандемной хромато-масс-спектрометрии на базе лаборатории молекулярной и биохимической диагностики Научно-исследовательского клинического института педиатрии (заведующий - профессор В.С. Сухоруков). Методика проведения теста включала отбор образца капиллярной крови на специальную фильтровальную бумагу, высушивание, проведение стандартной подготовительной процедуры, а затем собственно спектрометрии. Содержание жировой массы тела определяли методом биоимпедансометрии. Исследование проводили с помощью аппарата "TANITA ВC-543" ("Tanita", Япония). Принцип работы анализатора основан на измерении сопротивления различных тканей организма электрическому току - биоимпеданса, по которому количественно оцениваются компоненты тела. Измерения проводились в положении стоя, при контакте электродов с босыми ступнями.
Накопление, корректировка, систематизация исходной информации и визуализация полученных результатов осуществлялись в электронных таблицах Microsoft Office Excel 2007. Статистический анализ проводили с использованием программы IBM SPSS Statistics20. Статистическую обработку полученных результатов осуществляли после проверки сравниваемых совокупностей на нормальность распределения. При сравнении исследуемых величин распределение оказалось нормальным. Способом оценки статистической значимости различий между показателями служил t-критерий Стьюдента. Для оценки связи между исследуемыми параметрами, имеющими количественное выражение, использовался метод линейной регрессии.
Результаты и обсуждение
Основными характеристиками карнитинового обмена являются С0 и АК, а также индекс их соотношения АК/С0. Полученные данные представлены в табл. 1.
&hide_Cookie=yes)
При сравнении содержания С0 у детей и подростков, занимающихся плаванием, среди мальчиков и девочек существенных различий не установлено (p>0,05). Уровень АК определялся суммарным содержанием ацилкарнитинов. Различия в содержании АК у мальчиков и девочек оказались достоверны. Большую часть АК составил ацетилкарнитин. Среднее содержание ацетилкарнитина составило 9,9±0,6 мкмоль/л, процентное содержание изменялось в широком диапазоне - от 28,0 до 88,7, составив в среднем 59,3±1,5. Особый интерес представляет соотношение АК/С0.
Этот показатель используется для дополнительной характеристики содержания ацилкарнитинов и С0 и отражает эффективность клеточной энергетики. Таким образом, чем ниже данный коэффициент, тем эффективнее энергообмен. Увеличение данного соотношения указывает на недостаточность С0, что отражает несовершенство клеточной энергетики и подтверждает увеличение доли связанных форм карнитина в структуре показателя общего карнитина.
В группе обследуемых детей и подростков было проведено изучение массы тела и процентного содержания жировой массы у мальчиков и девочек. Полученные результаты представлены в табл. 2.
Масса тела у мальчиков оказалась достоверно выше, чем у девочек, а содержание жировой массы тела, наоборот, оказалось выше у девочек.
Был проведен также корреляционно-регрессионный анализ зависимостей между массой тела, содержанием жировой массы тела и показателями карнитинового обмена.
Вначале была изучена взаимосвязь соотношения АК/С0 и жировой массы тела. В результате было получено следующее уравнение линейной регрессии (2):
YАК/С0 = 0,621-0,011*XЖМТ, (2) где YАК/С0 - соотношение связанного карнитина к свободному карнитину; XЖМТ - содержание жира в массе тела (%).
Полученная регрессионная модель характеризуется значением коэффициента корреляции R=-0,55, что по шкале Чеддока соответствует заметной тесноте связи между показателями. Вклад показателя жировой массы тела в дисперсию соотношения АК/С0 составляет 20,6%. Наблюдаемая зависимость статистически значима при p<0,001.
Зависимость содержания АК (мкмоль/л) от жировой массы тела описывается следующим уравнением регрессии (1):
YАК = 19,43-0,29*XЖМТ, (1)
где YАК - содержание связанного карнитина (мкмоль/л), XЖМТ - содержание жировой ткани в организме (%).
Полученная регрессионная модель характеризуется значением коэффициента корреляции R=-0,45, что по шкале Чеддока соответствует умеренной тесноте связи между показателями.
Наблюдаемая зависимость статистически значима при p<0,001.
Изучение карнитинового обмена привлекает внимание многих специалистов. Полученные нами результаты коррелируют с исследованиями зарубежных авторов. Так, было установлено, что в результате воздействия интенсивной длительной физической нагрузки уровень С0 снижался до 37% от общего карнитина, а уровень ацилкарнитинов возрастал до 288%. При изучении взаимосвязи между содержанием жировой массы тела, ацилкарнитинами, а также С0 у 33 здоровых людей была установлена статистически значимая отрицательная корреляция между уровнем ацетилкарнитина в плазме крови и мышечной массой, что, по мнению авторов, является следствием улучшения окислительного метаболизма мышц и подтверждает то, что изменение мышечного метаболизма находится в тесной связи с концентрацией ацетилкарнитина в крови [10].
Таким образом, в результате проведенного нами исследования было установлено, что у девочек, занимающихся плаванием, более высокий митохондриальный потенциал по сравнению с мальчиками, это подтверждается более высоким содержанием С0 и низким уровнем индекса АК/С0. Кроме того, в проведенном исследовании выявлена достоверная корреляция между показателями карнитинового обмена и содержанием жировой массы тела и выявлена прогностическая значимость уровня жировой массы тела в дисперсию соотношения АК/С0.
Литература
1. Баранов А.А. Профилактическая педиатрия : рук. для врачей. М. : Союз педиатров России, 2012. 691 с.
2. Колупаев В.А., Дятлов Д.А., Окишор А.В., Мельников И.Ю. Влияние тренировочных нагрузок анаэробной и аэробной направленности на уровень физической работоспособности и адаптационные возможности спортсменов в различные сезоны года // Теория и практика физической культуры. 2004. № 5. С. 2-6.
3. Гольберг Н.Д., Морозов В.И., Рогозкин В.А. Метаболические реакции организма при адаптации к мышечной деятельности // Теория и практика физической культуры. 2003. № 3. С. 17-20.
4. Максимов Н.Е., Гилев Н.А. Использование сочетаний упражнений различной интенсивности в тренировочном процессе пловцов // Вестн. спортивной науки. 2011. № 2. С. 12-15.
5. Сухоруков В. С. Очерки митохондриальной патологии. М. : Медпрактика-М, 2011. 288 с.
6. Копелевич В. М. Чудо Карнитина. М. : Генезис, 2003. 80 с.
7. Алямовская Г. А., Золкина И. В., Кешишян Е. С. Вторичная карнитиновая недостаточность у недоношенных детей с массой тела при рождении менее 1500 г. в патогенезе энергетического дефицита на первом-втором году жизни и возможности ее коррекции // Рос. вестн. перинатологии и педиатрии. 2012. № 4 (2). С. 126-131.
8. Bagetta V., Barone I., Ghiglieri V. Acetyl-l-Carnitine selectively prevents post-ischemic LTP via a possible action on mitochondrial energy metabolism // Neuropharmacology. 2008. Vol. 55, N 2. P. 223-229.
9. Раджабкадиев Р. М., Коростелева М.М., Евстратова В.С., Никитюк Д.Б. и др. L-карнитин, свойства и перспективы применения в спортивной практике // Вопр. питания. 2015. Т. 84, № 3. С. 4-12.
10. Claude B. et al. Familial aggregation of V·O2max response to exercise training: results from the HERITAGE Family Study // J. Appl. Physiol. 1999. Vol. 3. P. 1003-1008.