Разработка и экспериментальная оценка эффективности нового специализированного пищевого продукта на основе сухого кобыльего молока при физической нагрузке

Резюме

Разработка и внедрение эффективных средств, способствующих повышению работоспособности, выносливости, быстрому восстановлению организма после физической нагрузки и в конечном итоге улучшению спортивных достижений, по-прежнему актуальны.

Цели работы - разработка нового специализированного продукта на основе сухого кобыльего молока, а также экспериментальная оценка его эффективности на экспериментальной модели физической нагрузки.

Материал и методы. Разработан специализированный продукт, включающий сухие кобылье молоко, обезжиренное коровье молоко, растительные сливки, измельченные плоды облепихи, зародыши пшеницы, витамины А, Е, С, РР, фолиевую кислоту, макро- и микроэлементы (селен, магний, цинк, железо), инулин, сухую бактериальную закваску (Lactobacillus acidophilus, Streptococcus lactis, Bifidobacterium bifidum в соотношении 1:1:1) и фукоидан. Экспериментальные исследования были выполнены на 70 белых крысах-самцахлинии Вистар с исходной массой тела 207-226 г. Животных содержали на полусинтетическом рационе на основе казеина (20%) со свободным доступом к пище и воде. Крысы опытной группы дополнительно ежедневно получали по 10 г специализированного продукта, животные контрольной группы - глюкозу в количестве, соответствующем калорийности 10 г специализированного продукта (45 ккал). Животных подвергали физической нагрузке - принудительному плаванию до полного утомления. Плавательный тест проводили каждые 7 дней на протяжении 21-дневного экспериментального периода с грузом, составляющим 10% массы тела животного. В гемолизатах эритроцитов, микросомах печени и в митохондриальной фракции бедренной мышцы оценивали активность каталазы и супероксиддисмутазы с помощью наборов, концентрацию малонового диальдегида (МДА) и диеновых конъюгатов - спектрофотометрически. В сыворотке крови и гомогенатах бедренной мышцы определяли молочную и пировиноградную кислоты спектрофотометрически. Печень и сердце были подвергнуты гистологическим исследованиям.

Результаты. Кормление животных специализированным продуктом в течение 21 дня привело к статистически значимому повышению выносливости, о чем свидетельствовали данные по времени плавания с грузом. Так, в опытной группе по сравнению с исходными данными время плавания увеличилось на 223%. В контрольной группе время плавания с грузом возросло по сравнению с исходными данными только на 71,4%, что в 3,1 раза ниже значений в опытной группе. Время плавания с грузом животных из обеих групп (n=15) статистически значимо не изменилось и в последующие 7 сут содержания исключительно на полусинтетическом рационе. Потребление крысами специализированного продукта сопровождалось положительной динамикой в изменении показателей антиоксидантного статуса. Так, в мембранах эритроцитов статистически значимо снижалась концентрация МДА на 55,2% и повышалась активность каталазы и супероксиддисмутазы - на 19,6 и 37,9% соответственно по сравнению с данными в контрольной группе. В микросомальной фракции печени уровень МДА снизился на 40,0%, а активность каталазы повысилась на 59,6%. В митохондриальной фракции бедренной мышцы крыс отмечено снижение уровня МДА и диеновых конъюгатов соответственно на 46,8 и 40,8%. У крыс опытной группы концентрация молочной кислоты в сыворотке крови была на 40,6%, а в бедренной мышце - на 24,7% ниже по сравнению с показателями животных контрольной группы, а гистологические исследования печеночной и сердечной ткани подтвердили положительные сдвиги в структуре исследуемых органов.

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о благоприятном влиянии специализированного продукта на состояние антиоксидантной системы, общее физиологическое состояние крыс, их выносливость по отношению к физической нагрузке, что в значительной степени связано с набором пищевых ингредиентов, входящих в состав, и в первую очередь полноценного белка, витаминов-антиоксидантов (А, Е, С), а также энергетических источников, пре- и пробиотиков, макро- и микроэлементов, факторов иммунной защиты, благоприятно влияющих на состояние мембран эритроцитов, миоцитов и гепатоцитов и повышающих не только выносливость организма, но и его метаболические функции, что подтверждено данными биохимических и морфологических исследований.

Ключевые слова:спортивное питание, белковая смесь, кобылье молоко, показатели выносливости, антиоксидантная активность, продукты перекисного окисления липидов, морфологические изменения

Финансирование. Исследование выполнено при финансировании Министерства сельского хозяйства Республики Казахстан (грант "Разработка технологии получения сухого кобыльего молока для широкого его использования при производстве продуктов массового потребления и лечебно-профилактического назначения").

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Синявский Ю.А., Сарсембаев Х.С. Разработка и экспериментальная оценка эффективности нового специализированного пищевого продукта на основе сухого кобыльего молока при физической нагрузке // Вопросы питания. 2020. Т 89, № 6. С. 91-103. DOI: 10.24411/0042-8833-2020-10082

Согласно данным литературы, роль и режим питания являются неоспоримыми и ведущими факторами в повышении работоспособности, выносливости и в достижении высоких спортивных результатов у спортсменов [1-4].

Современный спорт и подготовка спортсменов высшей квалификации требуют не только использования научно обоснованных физических и психологических нагрузок, но и применения средств, повышающих адаптационные возможности и работоспособность спортсменов в период как соревнований, так и интенсивных тренировок [4, 5].

На данный момент одной из распространенных стратегий для оптимизации периода восстановления является использование специализированного спортивного питания [4, 6].

Новые подходы и принципы организации специализированного питания у спортсменов должны быть ориентированы не только на общее количество поступающих в организм белка, жира и углеводов, но и на качественное соотношение белковых, жировых и углеводных компонентов в суточном рационе, достаточное поступление с пищей витаминов, макро- и микроэлементов, а также факторов, повышающих защитные механизмы организма и усиливающих его энергетический статус [6, 7].

Учитывая вышеизложенное на сегодняшний день в спортивной медицине весьма актуальной представляется разработка отечественных средств алиментарной поддержки в виде специализированных пищевых продуктов, способствующих повышению работоспособности, выносливости, быстрому восстановлению организма спортсменов после физической нагрузки и в конечном итоге приводящих к высоким спортивным результатам [8, 9].

Благодаря введению в состав рациона питания спортсменов специализированных продуктов гораздо легче откорректировать питание, обеспечить организм необходимыми нутриентами с учетом энерготрат и метаболической потребности организма, снизив негативное влияние повышенных физических и психоэмоциональных нагрузок [10, 11].

Немаловажным фактором при создании продуктов спортивного питания являются национальные и этнические особенности питания спортсменов, использование традиционного сырья или продуктов, исторически известных своими лечебными и профилактическими характеристиками и традиционно применяемых в рационе питания того или иного народа [12].

Цель данной работы - разработка нового специализированного пищевого продукта на основе сухого кобыльего молока, а также оценка его эффективности на экспериментальной модели физической нагрузки.

В связи с этим задачи исследования включали научное обоснование разработки рецептуры продукта, оценку его влияния на показатели физической активности и выносливости крыс, а также состояние системы антиоксидантной защиты и процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ).

Материал и методы

В работе использовали физико-химические методы оценки как сырья, так и специализированного пищевого продукта на основе сухого кобыльего молока. Жирнокислотный состав продукта определяли согласно ГОСТ 32915-2014 "Молоко и молочная продукция. Определение жирнокислотного состава жировой фазы методом газовой хроматографии", аминокислотный состав - по ГОСТ 34132-2017 "Метод определения аминокислотного состава животного белка" и МВИ.МН-1363-200 "Метод определения аминокислот в продуктах питания с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии", витаминов - по ГОСТ EN 14122-2013 "Продукты пищевые. Определение витамина В1 с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии", ГОСТ EN 14663-2014 "Продукция пищевая. Определение витамина В6 (включая гликозилированные формы) методом высокоэффективной жидкостной хроматографии", ГОСТ EN 15652-2015 "Продукты пищевые. Определение ниацина методом высокоэффективной жидкостной хроматографии", минеральных веществ - по ГОСТ ISO 12081-2013 "Определение содержания кальция. Титриметрический метод", ГОСТ 30178-96 "Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов (железо, медь, цинк)".

Экспериментальные исследования были выполнены на белых крысах-самцах линии Вистар с исходной массой тела 207-226 г. Животных содержали при естественном световом режиме в стандартных условиях вивария Казахской академии питания по 5-6 особей в клетке размером 45x60 см и высотой 25 см. Площадь дна клеток составляла 2700 см2, что, согласно Санитарным правилам по устройству оборудования и содержания экспериментально-биологических клиник (вивариев) от 06.04.1973 № 1045-73 [ч. 3 (оборудование вивария и условия размещения животных), п. 3.3 - на 1 животное (крысу) при размещении в клетке необходима минимальная площадь дна 150 см2], позволило разместить максимально допустимое количество животных в клетке - 10. В помещении вивария поддерживали относительную влажность 50-65%, а также температуру воздуха 20-25 °С. Эксперименты проводили в летний период (июнь-июль).

Животных контрольной и опытной групп содержали на полусинтетическом рационе со свободным доступом к пище и воде. Базовый полусинтетический казеиновый рацион, согласно Методическим рекомендациям "Оценка безопасности наноматериалов" (утв. приказом Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека от 12.10.2007 № 280), из расчета на 100 г диеты включал: казеин - 20,0 г, крахмал - 63,0 г, масло подсолнечное - 5,0 г, лярд - 5,0 г, солевую смесь - 4,0 г, смесь водорастворимых витаминов - 0,9 г, смесь жирорастворимых витаминов (масляный раствор витаминов А, Е, D, рыбий жир) - 0,1 мл и целлюлозу - 2,0 г, а также содержал 17,1 г белка, 10,3 г жира, 54,5 г углеводов. Калорийность рациона составляла 379 ккал.

Животных держали на диете в течение 30 дней в целях адаптации к полусинтетическому рациону. По истечении данного срока крысы были разделены на 2 группы (опытную и контрольную), в каждой по 35 животных, и взяты в эксперимент с массой тела 269,8±25,2 г.

Животные опытной группы на фоне полусинтетического рациона дополнительно ежедневно получали по 10 г специализированного продукта. Крысы контрольной группы на фоне полусинтетического рациона ежедневно дополнительно получали раствор глюкозы в количестве, соответствующем по калорийности 10 г специализированного продукта (45 ккал).

Содержание животных и проведение экспериментов осуществляли в соответствии с Правилами Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и научных целей.

В течение всего эксперимента наблюдали за поедаемостью корма и общим состоянием животных, каждые 7 дней взвешивали крыс. Общее состояние крыс было удовлетворительным; по внешнему виду, качеству шерстного покрова, поедаемости, поведению разницы между животными опытной и контрольной групп не выявлено.

Животных контрольной и опытной групп подвергали физической нагрузке - принудительному плаванию. Плавательный тест проводили каждые 7 дней на протяжении 21-дневного экспериментального периода в одно и то же время суток (с 10:00 до 13:00) с грузом, составляющим 10% массы тела животного.

Моделью физической нагрузки была выбрана методика принудительного плавания крыс до полного утомления [13]. Критерием полного утомления служили 3 безуспешные попытки крыс всплыть на поверхность либо отказ от таких попыток и опускание на дно ванны. О работоспособности животных судили по продолжительности плавания (в секундах). Температуру воды поддерживали в пределах 29-30 °С.

Для оценки сохранения эффекта приема специализированного продукта часть животных из опытной и контрольной групп (n=15) после окончания эксперимента в течение 7 дней получала только базовый полусинтетический рацион, что завершалось плаванием на 7-е сутки эксперимента.

После завершения последнего плавательного теста всех животных выводили из эксперимента одномоментной декапитацией под легким эфирным наркозом. У декапитированных животных брали кровь, извлекали внутренние органы, после чего в сыворотке крови, гомогенатах бедренной мышцы определяли уровень молочной и пировиноградной кислот спектрофотометрически [14]. В крови крыс определяли содержание гемоглобина, эритроцитов и гематокрит в соответствии с общепринятыми лабораторными методами исследования.

Мембраны эритроцитов получали по методу А.М. Казенова и соавт. [15]. Микросомы выделяли по методу T. Omura и R.J. Sato (1964) [16]. Митохондриальную фракцию бедренных мышц получали путем центрифугирования гомогената при 1000g с последующим центрифугированием супернатанта при 10 000g в течение 20 мин.

Осадок дважды промывали в среде гомогенизации, центрифугировали при 10 000g в течение 20 мин и использовали в качестве митохондриальной фракции.

Об интенсивности процессов ПОЛ в микросомах печени, митохондриях бедренных мышц и мембранах эритроцитов судили по содержанию ТБК-активных продуктов. Концентрацию малонового диальдегида (МДА) определяли по интенсивности развивающейся окраски в результате взаимодействия с тиобарбитуровой кислотой (ТБК) [17]. Содержание диеновых конъюгатов (ДК) оценивали по методу В.Б. Гаврилова, М.И. Мишкорудной (1983) [18]. Активность антиоксидантных ферментов (каталазы и супероксиддисмутазы) определяли с использованием коммерческих наборов (Sigma, США). Содержание белка в мембранах эритроцитов, митохондриальной и микросомальной фракциях определяли по O. Lowry (1954).

Для гистологических исследований кусочки ткани печени, сердца и бедренной мышцы животных фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина на 0,1 М фосфатном буфере при рН 7,2-7,4. Обезвоживание кусочков тканей осуществляли проводкой через ряд растворов изопропанола восходящей крепости с последующей заливкой в парафин. Готовили срезы толщиной 3-5 мкм, окрашивали гематоксилином и эозином. Просматривали и фотографировали полученные гистологические препараты при помощи светового микроскопа Leica DMLS с цифровой камерой Leica DFS 280 (Leica Biosystems GmbH, ФРГ). Полученные фотографии обрабатывали на компьютере с использованием процессора Pentium 4.

Полученные результаты статистически обрабатывали с использованием программы Microsoft Excel, рассчитывая среднюю арифметическую параметра, среднее квадратическое отклонение и ошибку средней арифметической. Для сравнения использовали t-критерий Стьюдента, различия считали достоверными при р≤0,05.

Результаты и обсуждение

Медико-биологическое обоснование к разработке продукта спортивного питания на основе кобыльего молока

В спортивном питании особая роль отводится белковому компоненту, который должен иметь хорошую усвояемость и биодоступность, а также высокую метаболическую эффективность. В связи с этим особый интерес представляют низкомолекулярные сывороточные белки, изоляты, пептиды и свободные аминокислоты, в частности аминокислоты с разветвленной цепью, способные обеспечить организм энергией во время тренировок [19].

В последнее время ведется активный поиск новых источников белка, отличающихся не только высокой биологической ценностью и доступностью, но и определенными физиолого-биохимическими характеристиками. К такому виду сырья сегодня можно отнести сухое кобылье молоко, обладающее высокой пищевой и биологической ценностью, а также максимальной усвояемостью [20]. В кобыльем молоке белок на 60% представлен низкомолекулярными белками (лактоальбуминами и лактоглобулинами), свободными аминокислотами и пептидами, в молоке содержится более 40 биологически активных ингредиентов, включая витамины А, С, В1, В2, В6, В12, лизоцим, макро- и микроэлементы, а также биодоступный кальций, до половины которого входит в состав белков и хорошо усваивается организмом. Кроме того, в молоке кобыл содержатся кобальт, медь, марганец и другие макро- и микроэлементы [21-23].

В липидах кобыльего молока по сравнению с коровьим найдено больше моно- и полиненасыщенных жирных кислот. Так, содержание полиненасыщенных жирных кислот (линолевая, линоленовая и арахидоновая) в липидах кобыльего молока составляет 11,3%, тогда как в коровьем молоке - только 2,3% [24]. Следовательно, эссенциальных жирных кислот в липидах кобыльего молока содержится почти в 5 раз больше, чем в коровьем.

Одним из главных факторов, обеспечивающих уникальность состава кобыльего молока, является высокий уровень лизоцима и низкомолекулярных пептидов [25].

На основе кобыльего молока с включением ряда пищевых ингредиентов, в том числе витаминов, макро-и микроэлементов, был разработан специализированный продукт для спортивного питания, свойства которого были оценены в эксперименте на животных. Рецептура специализированного пищевого продукта представлена в табл. 1.

Таблица 1. Рецептура специализированного продукта (из расчета на 100 г)

Table 1. Recipe for a specialized sport product (per 100 g)

В продукте содержится 20,7 г белка, 15,0 г жиров, 58,0 г углеводов; калорийность продукта составляет в среднем 450 ккал/100 г.

Жирнокислотный состав специализированного продукта на 20,9% представлен мононенасыщенными жирными кислотами, на 23,0% - полиненасыщенными и на 56,0% - насыщенными жирными кислотами. Содержание ω-3 и ω-6 полиненасыщенных жирных кислот в специализированном продукте - соответственно 66,17 и 70,95 мг%, трансизомеры жирных кислот отсутствовали. Аминокислотный состав продукта представлен в табл. 2.

Таблица 2. Аминокислотный состав специализированного пищевого продукта на основе кобыльего молока

Table 2. Amino acid composition of a specialized sport product based on mare’s milk

Данные об аминокислотном составе специализированного продукта могут свидетельствовать о его благоприятном влиянии на работоспособность и физические возможности организма в процессе физической нагрузки. Так, присутствующие в продукте глицин, серин, цистеин, аланин и аспартат превращаются в пируват, который, окисляясь пируватдегидрогеназой, вступает в реакции цикла Кребса. Лизин и триптофан окисляются до глутарил-коэнзима А и ацетил-коэнзима А, в цитозоле мышечных клеток такие аминокислоты превращаются в сукцинил-коэнзим А, являющийся непосредственным субстратом цикла Кребса [26].

Как известно, наиболее быстро в энергетический обмен вступают аминокислоты с разветвленной цепью (валин, лейцин, изолейцин). Показано, что у спортсменов-единоборцев в течение тренировочного периода разветвленные аминокислоты, получаемые дополнительно к основному рациону, повышали работоспособность и интенсивность обмена, способствовали увеличению мышечной массы, повышению уровня гемоглобина в эритроцитах, что свидетельствовало об их быстром активном участии в энергетическом обмене [27].

Для оценки полноценности белка специализированного продукта нами был оценен аминокислотной скор, рассчитываемый путем отношения содержания незаменимых аминокислот в исследуемом белке к его количеству в эталонном белке, предложенном Комитетом ФАО/ВОЗ (табл. 3).

Таблица 3. Аминокислотный скор специализированного пищевого продукта в сравнении со шкалой идеального белка, предложенного комитетом Продовольственной и сельскохозяйственной организации Организации Объединенных Наций (2007)

Table 3. Amino acid score of the specialized food compared to the ideal protein scale proposed by the Food and Agriculture Organization the World Trade Organization committee (2007)

Согласно представленным в табл. 4 данным, можно сделать вывод, что белок специализированного продукта на основе сухого кобыльего молока полноценный, содержит все незаменимые аминокислоты, а также имеет высокий аминокислотный скор.

В 100 г продукта содержится 14-15 мг α-токоферил-ацетата, 1,5-1,7 мг ретинилацетата, 120-130 мг аскорбиновой кислоты, 13-14 мг ниацина, 220 мкг фолиевой кислоты. Кроме того, в продукте присутствует порядка 430-450 мг кальция, около 40,0-42,0 мг магния, 9,0-10,0 мг цинка; 7,0-8,0 мг железа и 50 мкг селена. Наличие вышеуказанных ингредиентов в специализированном продукте связано не только с присутствием их в используемом сырье, но и с дополнительным обогащением специализированного продукта витаминами, макро- и микроэлементами.

Включение в состав продукта сухих культур молочнокислых и бифидобактерий (Lactobacillus acidophilus, Streptococcus lactis, Bifidobacterium bifidum), взятых в соотношении 1:1:1, было обусловлено целью нормализации функционирования желудочно-кишечного тракта и повышения защитных функций организма.

Облепиха, присутствующая в продукте, богата витаминами С и Е, провитамином А, а также содержит флавоноиды, серотонин, органические кислоты (яблочная, щавелевая и винная), минеральные вещества (калий, магний, фосфор, железо), дубильные вещества, пектины, сахара (глюкоза и фруктоза - 3-6%) [28].

Инулин, включенный в состав продукта, относится к пребиотикам, стимулирующим активный рост полезных микроорганизмов, обеспечивающим нормальное функционирование желудочно-кишечного тракта и благоприятно влияющим на липидный и углеводный метаболизм [29].

Витамины-антиоксиданты (А, Е, С), а также селен защищают клеточные структуры от разрушения свободными радикалами, способствуют укреплению иммунитета, повышают адаптационные возможности организма и устойчивость к стрессам. Фолиевая кислота в комбинации с железом направлена на регуляцию процессов гемопоэза [30].

Важное значение имеет введение в специализированный продукт фукоидана - сульфатированного полисахарида, обладающего противоопухолевыми, радиопротекторными, антитромбиновыми и противовоспалительными свойствами [31].

В сухих зародышах пшеницы высокое содержание белка, включая незаменимые аминокислоты, жиров, моно- и дисахаридов, витамина Е и некоторых витаминов группы В, а также макро- и микроэлементов, включая фосфор, калий, медь, кобальт, селен, а уровень железа составляет 10 мг% [32, 33].

Используемая комбинация витаминов и минеральных веществ в продукте была направлена в первую очередь на нормализацию обменных процессов, в том числе иммунитета, а также на повышение физической активности и работоспособности.

Таким образом, разработан специализированный продукт, включающий сухое кобылье и обезжиренное коровье молоко, растительные сливки, измельченные плоды облепихи, сухие зародыши пшеницы, витамины, макро- и микроэлементы, инулин, сухую бактериальную закваску и фукоидан, который может быть использован в виде сухой смеси, а также при производстве кисломолочных продуктов, коктейлей, при выпечке хлебобулочных и кондитерских изделий и других продуктов массового потребления и специализированного назначения.

Включение вышеуказанных ингредиентов в продукт для спортивного питания на основе кобыльего молока позволило создать специализированный продукт с повышенной пищевой и биологической ценностью, а также направленными профилактическими свойствами, эффективность которой была оценена на модели физической нагрузки в эксперименте.

Экспериментальная оценка свойств специализированного пищевого продукта на модели физической нагрузки

Животных контрольной и опытной групп содержали на полусинтетическом рационе со свободным доступом к пище и воде. Ежедневная поедаемость рациона, дополнительно обогащенного раствором глюкозы, для крыс контрольной группы составляла 25-27 г, а для крыс опытной группы средняя поедаемость корма была несколько выше - в среднем 32-35 г. Животные контрольной и опытной групп ежедневно потребляли в среднем 30-32 мл воды. Начиная с 7-го дня эксперимента на фоне физической нагрузки отмечалось повышение потребления воды в среднем на 10-12% животными как контрольной, так и в опытной групп

Динамика массы тела крыс контрольной и опытной групп с 1-го по 28-й день эксперимента приведена на рис. 1. По истечении 28-дневного срока эксперимента масса тела крыс в опытной группе по сравнению с показателем животных контрольной группы увеличилась статистически значимо (р<0,05) на 21-е и 28-е сутки эксперимента.

Рис. 1. Изменение массы тела крыс в контрольной и опытной группах (M±m)

Fig. 1. Change in body weight of rats in the control and experimental groups (M±m)

Относительная масса органов животных представлена в табл. 4.

Таблица 4. Относительная масса органов крыс в контрольной и опытной группах, % (M±m)

Table 4. Relative mass of rat organs in the control and experimental groups, % (M±m)

П р и м е ч а н и е. * - статистически значимое отличие (р<0,05) от показателя животных контрольной группы.

N o t e. * - statistically significant difference (p<0.05) from the index of control animals.

Как видно из представленных в табл. 4 данных, у крыс опытной группы отмечалось увеличение относительной массы сердца, легкого и бедренной мышцы соответственно на 23,4; 36,4 и 32,6% по сравнению с относительной массой органов у животных контрольной группы, однако статистически значимым было только изменение относительной массы бедренной мышцы.

Оценка показателей выносливости крыс в контрольной и опытной группах при проведении плавательного теста приведена в табл. 5.

Таблица 5. Показатели выносливости животных контрольной и опытной групп (время плавания крыс с грузом, с) (M±m)

Table 5. Indicators of endurance of animals in the control and experimental groups (swimming time of rats with a load, s) (M±m)

П р и м е ч а н и е. Здесь и в табл. 6-9: * - статистически значимое отличие (р<0,05) от исходных показателей; ** - статистически значимое отличие (р<0,05) от показателя животных контрольной группы.

N o t e. Here and in tables 6-9: * - statistically significant difference (p<0.05) from initial index; ** - statistically significant difference (p<0.05) from the index of control animals.

Как видно из представленных в табл. 5 данных, исходные результаты оценки выносливости у опытных и контрольных крыс были одинаковыми. Кормление животных опытной группы специализированным белковым продуктом в течение 21 дня привело к статистически значимому повышению выносливости крыс, на что указывает увеличение времени плавания с грузом. Так, если в опытной группе, по сравнению с исходными данными, время плавания увеличилось на 223%, то у крыс контрольной группы - только на 71,4%, т.е. в 3,1 раза ниже, чем в опытной группе.

Для оценки длительности эффекта приема продукта на выносливость часть животных из опытной и контрольной групп в течение 7 дней получала полусинтетический рацион и подвергалась вынужденному плаванию по той же схеме. Специализированный продукт был исключен из рациона крыс опытной группы, а калорийность рациона контрольных крыс была снижена на 45 ккал. По истечении 7 дней у крыс опытной группы не было выявлено значимых изменений в показателях выносливости, время плавания осталось практически на том же уровне (см. табл. 5). Аналогичная картина отмечена также и для крыс контрольной группы.

Таким образом, потребление специализированного продукта в течение 21 дня положительно сказалось на физической выносливости крыс, которая сохранялась и в последующие 7 дней без получения специализированного продукта, что было подтверждено данными по времени плавания животных с грузом.

Изменение антиоксидантного статуса в мембранах эритроцитов, микросомах печени и митохондриях бедренных мышц крыс на фоне приема специализированного пищевого продукта

Известно, что в ответ на усиление процессов ПОЛ в организме происходит мобилизация эндогенных антиоксидантных резервов, включая активацию ферментов антиоксидантной системы и использование внутренних антиоксидантных источников, включая витамины, флавоноиды и др. [34].

Как показали результаты проведенных экспериментальных исследований, потребление крысами в течение 21 дня белковой смеси на основе кобыльего молока, обогащенной витаминами-антиоксидантами и другими биологически активными ингредиентами, сопровождалось положительной динамикой в изменении показателей системы антиоксидантной защиты.

Так, по отношению к исходным данным в мембранах эритроцитов контрольной группы крыс отмечено статистически значимое увеличение уровня МДА и ДК на 229 и 125,3%, а также снижение активности супероксиддисмутазы и каталазы на 37,4 и 39,0% соответственно (табл. 6). Прием специализированного продукта на основе кобыльего молока, по сравнению с данными в контрольной группе, на фоне физической нагрузки сопровождался снижением в мембранах эритроцитов уровня МДА на 55,2%. Активность супероксиддисмутазы и каталазы в мембранах эритроцитов у крыс опытной группы статистически значимо не отличалась от исходных показателей.

Таблица 6. Изменение показателей перекисного окисления липидов и антиоксидантной активности в мембранах эритроцитов у экспериментальных животных на фоне физической нагрузки (M±m)

Table 6. Changes in lipid peroxidation and antioxidant activity in erythrocyte membranes in experimental animals during exercise (M±m)

Изменение показателей ПОЛ и активности ферментов антиоксидантной защиты в микросомах печени приведено в табл. 7.

Таблица 7. Изменение показателей перекисного окисления липидов и антиоксидантной активности в микросомах печени у экспериментальных животных (M±m)

Table 7. Change in lipid peroxidation and antioxidant activity in liver microsomes in experimental animals (M±m)

Как видно из представленных данных, в микросомальной фракции печени крыс контрольной группы по отношению к исходным данным отмечено статистически значимое увеличение уровня МДА на 53,8% и ДК в 1,9 раза. На фоне приема специализированного продукта по сравнению с контролем отмечено статистически значимое снижение уровня МДА на 40,0%, а также повышение активности каталазы на 59,6%.

Изменения показателей антиоксидантного статуса в митохондриальной фракции бедренной мышцы были подобны сдвигам параметров в микросомальной фракции печени и мембран эритроцитов (табл. 8). Так, уровни МДА и ДК увеличились в контрольной группе по сравнению с исходными данными в 2,9 и 2,7 раза соответственно. В опытной группе на фоне приема специализированного продукта и физической нагрузки по сравнению с контрольной группой отмечено снижение уровня МДА и ДК на 46,8 и 40,8% соответственно.

Таблица 8. Изменение показателей перекисного окисления липидов и активности антиоксидантных ферментов в митохондриальной фракции бедренной мышцы крыс (M±m)

Table 8. Changes in lipid peroxidation indices and the activity of antioxidant enzymes in the mitochondrial fraction of the femoral muscle of rats (M±m)

У животных контрольной группы по сравнению с исходными данными в сыворотке крови отмечалось накопление молочной кислоты - увеличение концентрации в 2,1 раза (табл. 9). В бедренных мышцах крыс, также по отношению к исходным результатам, выявлено повышение уровня молочной и пировиноградной кислот соответственно на 47,6 и 60,7%.

Таблица 9. Содержание пировиноградной и молочной кислот в тканях крыс после физической нагрузки

Table 9. The content of pyruvic and lactic acid in the tissues of rats after exercise

Прием специализированного продукта благоприятно сказался на содержании лактата и пирувата как в крови, так и в мышечной ткани (см. табл. 9). Так, по сравнению с контрольной группой, у крыс опытной группы отмечена более низкая концентрация молочной кислоты в сыворотке крови (на 40,6%) и в бедренной мышце (на 24,7%). Содержание пировиноградной кислоты не отличалось от исходных значений.

Известно, что концентрация молочной кислоты в крови отражает интенсивность анаэробных процессов (в основном гликолиза) в наиболее работающих органах, в данном случае - в мышцах экспериментальных животных, и отражает степень тренированности [35]. В нашем эксперименте установлено, что уровень лактата в крови крыс с моделью физического переутомления был выше по сравнению с исходными показателями крыс, не получавших физической нагрузки. Потребление специализированного продукта, богатого энергетическими источниками и витаминами, благоприятно сказалось на энергетическом статусе и положительно повлияло на состояние процессов антиоксидантной защиты.

Известно, чем выше тренированность спортсмена, тем ниже уровень лактата при стандартной нагрузке и выше - при максимальной физической нагрузке. Таким образом, уровень молочной кислоты в крови при физической нагрузке помогает определить тренированность спортсменов, т.е. гликолитическую способность их мышц и эффективность выполненных тренировочных программ [36].

На фоне приема специализированного продукта у крыс опытной группы по сравнению с контрольными животными отмечалось повышение в крови содержания гемоглобина, эритроцитов и гематокрита соответственно на 12,9; 7,4 и 3,2%, не достигающее, однако, уровня статистической значимости.

Выявленные биохимические изменения в органах и тканях не могли не сказаться на изменениях в морфологической картине печеночной и сердечной ткани, что представлено на рис. 2-5.

Рис. 2. Гистологическое строение сердечной ткани крыс контрольной группы на фоне физической нагрузки

Окраска гематоксилином и эозином, х400.

Fig. 2. Histological structure of the myocardium of rats in the control group during exercise.

Coloring hematoxylin and eosin, х400.

Рис. 3. Гистологическое строение сердечной ткани крыс опытной группы на фоне физической нагрузки. Наблюдается незначительный отек мышечных клеток

Окраска гематоксилином и эозином, х210.

Fig. 3. Histological structure of the myocardium of rats in the experimental group during exercise. There is a slight swelling of the muscle cells

Coloring hematoxylin and eosin, х210.

Рис. 4. Гистологическое строение печеночной ткани крыс контрольной группы на фоне физической нагрузки. Отмечены расширение синусоидов, двуядерные клетки

Окраска гематоксилином и эозином, х400.

Fig. 4. The histological picture of the liver tissue of the control group rats on the background of physical activity. Expansion of sinusoids, binuclear cells are noted

The staining is hematoxylin and eosin, х400.

Рис. 5. Гистологическая картина печеночной ткани крыс опытной группы на фоне физической нагрузки. Между балками расположены синусоидные капилляры

Окраска гематоксилином и эозином, х210.

Fig. 5. Histological picture of the liver tissue of the experimental group during physical activity. Sinusoidal capillaries are located between the beams

Coloring hematoxylin and eosin, х210.

В результате гистологических исследований миокарда крыс контрольной группы выявлены морфологические изменения мышечных волокон, которые были разделены узкими межклеточными пространствами. Просветы кровеносных капилляров были расширены. В результате деструкции эндотелия в участках отека были видны очаговые кровоизлияния. Кровеносные капилляры располагались вдоль мышечных волокон. Эндотелиальные клетки капилляров содержали ядра удлиненной формы. В центральной части мышечных клеток располагались 1-2 базофильных ядра с крупными ядрышками Физическая нагрузка способствовала истощению энергетических запасов в сердечной мышце, отмечались отек гиалоплазмы, частичная фрагментация и лизис миофи-брилл (см. рис. 2).

Морфологические исследования сердечной ткани крыс опытной группы, получавших на фоне полусинтетического рациона и физической нагрузки специализированный продукт на основе кобыльего молока, показали, что на отдельных участках ткани были обнаружены небольшие расширения интерстициального пространства, кровеносные капилляры были местами полнокровны, мышечные волокна были слегка извилисты (см. рис. 3). Отмечалось также повышение компенсаторно-приспособительных процессов и уменьшение деструктивных изменений органелл в кардиомиоцитах сердечной мышцы, менее выраженными были явления межклеточного отека по сравнению с контрольной группой. Оптимальное сочетание 2 факторов: правильного сбалансированного питания и мышечной нагрузки - способствовало повышению выносливости сердечной мышцы, обеспечивая выполнение ею достаточно высокой функциональной нагрузки.

При оценке гистологической картины печеночной ткани крыс контрольной группы отмечено расширение синусоидного пространства, гепатоциты были много-и одноядерные, обнаружены очаги с вакуолизированными гепатоцитами, сморщенной и зернистой цитоплазмой, а также исчезновение или редукция гранул гликогена (см. рис. 4).

Морфологическая оценка печеночной ткани крыс опытной группы свидетельствовала об отсутствии в печени признаков воспалительной инфильтрации и фиброза, дольки были отделены друг от друга прослойками рыхлой соединительной ткани, междольковая соединительная ткань была развита слабо. Паренхима печени была образована классическими печеночнымидольками, состоящими из радиально ориентированных к центральной вене печеночных балок. Желчные канальцы на периферии долек были покрыты однослойным кубическим эпителием, образуя междольковый желчный проток, между балками расположены синусоидные капилляры, отмечались незначительные изменения в структуре ткани (см. рис. 5).

Заключение

Анализ полученных результатов свидетельствует о благоприятном влиянии специализированного продукта на основе сухого кобыльего молока на состояние антиоксидантной системы, общее физиологическое состояние крыс, их выносливость по отношению к физической нагрузке, что в значительной степени связано с химическим составом смеси, набором пищевых ингредиентов, входящих в состав, и в первую очередь это касается повышенного в ней уровня не только полноценного белка, но и витаминов-антиоксидантов (А, Е, С), а также энергетических источников, пре- и пробиотиков, макро- и микроэлементов, факторов иммунной защиты, благоприятно влияющих на состояние мембран эритроцитов, миоцитов и гепатоцитов и повышающих не только выносливость организма, но и его функциональные возможности, что подтверждено данными биохимических и морфологических исследований. Специализированный продукт на фоне полусинтетического рациона способствовал развитию компенсаторно-приспособительных процессов в организме, а также энергетически обеспечиваемых функциональных возможностей, что не могло не сказаться на повышении выносливости крыс к физическим нагрузкам.

Литература

1. Beck K.L., Thomson J.S., Swift R.J., Hurst P.R. Role of nutrition in performance enhancement and postexercise recovery // Open Access J. Sports Med. 2015. Vol. 6. Р. 259-267. DOI: https://doi.org/10.2147/OAJSM.S33605

2. Burke L.M., Meyer N.L., Pearce J. National nutritional programs for the 2012 London Olympic Games: a systematic approach by three different countries // Nestle Nutr. Inst. Workshop Ser. 2013. Vol. 76. Р. 103-120. DOI: https://doi.org/10.1159/000350263

3. Kreider R.B., Wilborn C.D., Taylor L. et al. ISSN exercise & sport nutrition review: research & recommendations // J. Int. Soc. Sports Nutr. 2010. Vol. 7. P. 7-43. DOI: https://doi.org/10.1186/1550-2783-7-7

4. Лавриненко С.В., Выборная К.В., Кобелькова И.В., Соколов А.И., Жукова Л.А., Клочкова С.В. и др. Использование специализированных продуктов для питания спортсменов в подготовительном периоде спортивного цикла // Вопросы питания. 2017. Т. 86, № 4. С. 99-103. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-8833-2017-00065

5. Заборова В.А. Энергообеспечение и питание в спорте. Москва : Физическая культура, 2011. 107 с.

6. Shirato M., Tsuchiya Y., Sato T. et al. Effects of combined β-hydroxy-β-methylbutyrate (HMB) and whey protein ingestion on symptoms of eccentric exercise-induced muscle damage // J. Int. Soc. Sports Nutr. 2016. Vol. 13. P. 7-12. DOI: https://doi.org/10.1186/s12970-016-0119-x

7. Burke L., Cox G. The Complete Guide to Food for Sports Performance. Peak Nutrition for Your Sport. Australia : Allen and Unwin, 2010. 545 р.

8. Гаврилова Н.Б., Щетинин М.П., Молибога Е.А. Современное состояние и перспективы развития производства специализированных продуктов для питания спортсменов // Вопросы питания. 2017. Т. 86, № 2. С. 108-114. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-8833-2017-00039

9. Трофимов И.Е. Исследование и разработка технологии белково-углеводного кисломолочного продукта для специализированного питания // Вестник ОмГАУ. Технические науки. 2016. № 1 (21). С. 235-242.

10. Воробьева В.М., Шатнюк Л.Н., Воробьева И.С., Михеева Г.А., Трушина Э.Н., Зорина Е.Е. и др Классификация и характеристика специализированных продуктов для питания спортсменов // Вопросы питания. 2010. Т. 79, № 6. С. 64-68.

11. Valenta R., Dorofeeva Yu.A. Sport nutrition: the role of macronutrients and minerals in endurance exercises // Foods Raw Mater. 2018. Vol. 6, N 2. Р. 403-412. DOI: https://doi.org/10.21603/2308-4057-2018-2-403-412

12. Зилова И.С., Никитюк Д.Б. Анализ специализированных пищевых продуктов, предназначенных для питания спортсменов (исследования 2007-2010 гг.) // Вопросы питания. 2011. Т. 80, № 2. С. 71-75.

13. Волчегорский И.А., Долгушин И.И., Колесников О.Л., Цейликман В.Э. Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптивных реакций организма. Челябинск : ЧГПУ, 2000. 112 с.

14. Методы биохимических исследований / под ред. М.И. Прохорова. Ленинград, 1982. 272 с.

15. Казенов А.М., Маслова М.Н., Шалабодов А.Д. Исследование активности Na/K-АТФазы в эритроцитах млекопитающих // Биохимия. 1984. Т. 49, № 7. С. 1089-1095.

16. Omura T., Sato R. The carbon monoxide-binding pigment of liver microsomes // J. Biol. Chem. 1964. Vol. 239, N 7. Р. 2370-2378.

17. Стальная И.Д., Гаришвили Т.Г. Метод определения малонового диальдегида с помощью ТБК // Современные методы в биохимии. Москва : Медицина, 1977. С. 66-68.

18. Гаврилов В.Б., Мишкорудная М.И. Спектрофотометрическое определение содержания гидроперекисей липидов в плазме крови // Лабораторное дело. 1983. № 3. P. 33-36.

19. Gleeson M. Immunological aspects of sport nutrition // Immunol. Cell Biol. 2016. Vol. 94, N 2. P. 117-123. DOI: https://doi.org/10.1038/icb.2015.109

20. Jastrzębska E., Wadas E., Daszkiewicz T., Pietrzak-Fiećko R. Nutritional value and health-promoting properties of mare’s milk - a review // Czech J. Anim. Sci. 2017. Vol. 62, N 12. Р. 511-518. DOI: https://doi.org/10.17221/61/2016-CJAS

21. Markiewicz-Kęszycka M., Wójtowski J., Czyżak-Runowska G., Kuczyńska B., Puppel K., Krzyżewski J. et al. Concentration of selected fatty acids, fat-soluble vitamins and β-carotene in late lactation mares’ milk // Int. Dairy J. 2014. Vol. 38. Р. 31-36. DOI: https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2014.04.003

22. Fotschki J., Szyc A.M., Laparra J.M., Markiewicz L.H., Wroblewska B. Immune-modulating properties of horse milk administered to mice sensitized to cow milk // J. Dairy Sci. 2016. Vol. 99, N 12. Р. 9395-9404. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2016-11499

23. Salimei E., Park Y.W. Mare Milk. Handbook of Milk of Non-Bovine Mammals. Hoboken, NJ : Wiley; Blackwell, 2017. Р. 369-375.

24. Sinyavskiy Yu.A., Yakunin A.V., Ibraimov Y.S., Barmak S.M. Perspectives of hydrolysates from mare’s milk use in sport nutrition // Sporto Mokslas. 2017. Vol. 1 (87). Р. 38-44. DOI: https://doi.org/10.15823/sm.2017.6

25. Mazhitova A., Kulmyrzaev A. Physiologically functional components of mare’s milk // MJEN (Manas Journal of Engineering). 2015. Vol. 3. P. 1-8.

26. Каркищенко Н.Н., Уйба В.В., Каркищенко В.Н., Шустов Е.Б., Котенко К.В., Люблинский С.Л. Очерки спортивной фармакологии. Т. 4. Векторы энергообеспечения. Санкт-Петербург : Айсинг, 2014. 296 с.

27. Трушина Э.Н., Выборнов В.Д., Ригер Н.А., Мустафина О.К., Солнцева Т.Н., Тимонин А.Н. и др. Эффективность использования аминоксилот с разветвленной цепью (ВСАА) в питании спортсменов-единоборцев // Вопросы питания. 2019. Т. 88, № 4. С. 48-56. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-8833-2019-10041

28. Lalit M.B., Venkatesh A.B., Naik S.N., Satya S., Bal L.M. Sea buckthorn berries: a potential source of valuable nutrients for nutraceuticals and cosmeceuticals // Food Res. Int. 2011. Vol. 44. Р. 1718-1727. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2011.03.002

29. Samanta A.K., Jayapal N., Senani S., Kolte A.P., Sridhar M. Prebiotic inulin: Useful dietary adjuncts to manipulate the livestock gut microflora // Braz. J. Microbiol. 2013. Vol. 44, N 1. Р. 1-14. DOI: https://doi.org/10.1590/S1517-83822013005000023

30. Chiang C.P., Wu Y.-H., Wu Y.-C., Chang J.Y.-F., Wang Y.-P., Sun A. Anemia, hematinic deficiencies, hyperhomocysteinemia, and serum gastric parietal cell antibody positivity in 884 patients with burning mouth syndrome // J. Formos. Med. Assoc. 2020. Vol. 119. P. 813-820. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfma.2019.10.013

31. Oka Sh., Okabe M., Tsubura Sh., Mikami M., Imai A. Properties of fucoidans beneficial to oral healthcare // Odontology. 2020. Vol. 108, N 1. Р. 34-42. DOI: https://doi.org/10.1007/s10266-019-00437-3

32. Wang L., Ding Yu., Zhang X., Li Y., Wang R., Luo X. et al. Isolation of a novel calcium-binding peptide from wheat germ protein hydrolysates and the prediction for its mechanism of combination // Food Chem. 2018. Vol. 239. Р. 416-426. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.06.090

33. Gili R.D., Penci M.C., Irigoyen M.R.T., Giner S.A., Ribotta P.D. Effect of wheat germ heat treatment by fluidised bed on the kinetics of lipase inactivation // Food Bioprocess Tech. 2018. Vol. 11. Р. 1002-1011. DOI: https://doi.org/10.1007/s11947-018-2069-6

34. Чеснокова Н.П., Понукалина Е.В., Бизенкова М.Н. Общая характеристика источников образования свободных радикалов и антиоксидантных систем // Успехи современного естествознания. 2006. № 7. С. 37-41.

35. Messias L.H.D., Polisel E.E.C., Manchado-Gobatto F.B. Advances of the reverse lactate threshold test: non-invasive proposal based on heart rate and effect of previous cycling experience // PLoS One. 2018. Vol. 13. P. 19-23.

36. Yang W.-H., Park H., Grau M., Heine O. Decreased blood glucose and lactate: is a useful indicator of recovery ability in athletes? // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020. Vol. 17. P. 1-16. DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph17155470

SCImago Journal & Country Rank
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Тутельян Виктор Александрович
Академик РАН, доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»
Медицина сегодня
I Всероссийский форум "Актуальные вопросы медицинского права"

I Всероссийский форум "Актуальные вопросы медицинского права" 18-19 февраля 2021 года в режиме онлайн состоится Первый Всероссийский форум "Актуальные вопросы медицинского права". Мероприятие будет посвящено современным особенностям правового регулирования самых насущных...

I Всероссийский Конгресс с международным участием по фундаментальным проблемам лабораторной диагностики

I Всероссийский Конгресс с международным участием по фундаментальным проблемам лабораторной диагностики "Академия лабораторной медицины: новейшие достижения" 25-27 мая 2021 года в МВЦ "Крокус Экспо" состоится значимое событие в мире лабораторных исследований - I...

Онлайн конференция педиатров "Трудный диагноз: разбор клинических случаев",

Уважаемые коллеги! Приглашаем вас принять участие в работе III Научно-практической онлайн конференции педиатров "Трудный диагноз: разбор клинических случаев" , которая состоится 8-9 февраля 2021 года Организаторы: · ГБУЗ "Детская городская клиническая больница имени З.А...


Журналы «ГЭОТАР-Медиа»