CC BY
30
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 577.1+612.766.1(045)
АНАЛИЗ ЭНДОГЕННОЙ ИНТОКСИКАЦИИ ПРИ СТАНДАРТНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ
Е. С. Мухина, Д. Ю. Гольцер, Д. С. Сердюков
Хакасский государственный университет им. Н. Ф. Катанова
В данной работе исследована эндогенная интоксикация при стандартной физической нагрузке, что значительно расширяет возможности углублённого понимания процессов, протекающих в целом в организме при физических нагрузках.
Ключевые слова: эндогенная интоксикация, молекулы, средней массы, стандартная физическая нагрузка.
В настоящее время в спорте актуальна проблема определения степени тренированности спортсменов на разных этапах спортивной подготовки в детских и юношеских спортивных школах. При этом существует предположение, что степень тренированности спортсменов можно определить, используя показатель молекул средней массы (МСМ).
МСМ - это обширный класс соединений, который подразделяется на две группы: вещества средней молекулярной массы и олигопептиды. Химический состав МСМ весьма неоднороден и объединяет гетерогенную группу веществ. Это пептиды, гликопептиды, нуклеопептиды, эндорфины, аминосахара, полиамины, многоатомные спирты, некоторые гуморальные регуляторы (инсулин, глюкагон, адренокортикотропный гормон, ва-зопрессин, окситоцин, ангиотензин, кальцитонин), липофусцин (внутриклеточные комплексы липидов и белков), атерогенно окисленные липопротеины, некоторые витамины, нуклеотиды, олигосахариды, производные глюкуроновых кислот и др.
Существенная особенность молекул средней массы заключается в их отчётливо выраженной высокой биологической активности. Показатель уровня МСМ считают основным биохимическим маркером в моче и крови, отражающим уровень патологического белкового метаболизма [1].
Общеизвестно, что уровень молекул средней массы коррелирует с метаболическим состоянием организма и в какой-то степени служит прогностическим критерием нарушения обменных процессов. Показано, что содержание МСМ в крови повышается при различных патологических состояниях, причём наблюдается варьирование уровня данного показателя. При рассмотрении механизмов влияния молекул средней массы на организм, как правило, учитывается лишь их роль в развитии интоксикации организма, а также способность соединяться с любыми клеточными рецепторами, блокируя их и таким образом отрицательно влияя на метаболизм и функции клеток. Однако не следует исключать и возможное участие МСМ в биорегуляторных механизмах, поскольку пул данных соединений довольно разнообразен и широк по химическому составу, и поэтому возникает вопрос о возможности расширения представлений о роли данных молекул [2; 3].
Эндогенная интоксикация, служащая мерой метаболического ответа организма на агрессивный фактор, сопровождает развитие неотложных состояний. При этом происходит активация нейтрофильных лейкоцитов, макрофагов и других клеток, способных продуцировать активированные формы кислорода (АФК), а также могут создаваться предпосылки для развития окислительного стресса [4; 5; 6].
АФК выступают инициаторами интенсификации свободнорадикальных процессов в тканях и органах больного при критических состояниях любого генеза. Основные виды АФК исходно являются нормальными компонентами клеточного метаболизма и выполняют определённые биологические функции. Их реактивная агрессивность сдерживается антиоксидантной системой (АОС), присутствующей в любом живом организме, но в патологических условиях этот баланс нарушается в сторону неконтролируемой генерации реактивных оксиге-нирирующих радикалов, что приводит к формированию оксидантно-антиоксидантного дисбаланса в развитии эндотоксикоза, в том числе повышению уровня перекисного окислении липидов (ПОЛ) [7].
Перекисное окисление - это физиологичный этап воспаления, часть биологической функции поддержания «чистоты» внутренней среды многоклеточного организма. Наработка и секреция АФК клетками, такими как нейтрофилы, моноциты, эндотелиальные клетки и макрофаги, есть этап синдрома системного воспалительного ответа. Активация же синтеза клетками антиокислительных ферментов - это часть синдрома компенсаторной противовоспалительной защиты. Антиоксидантами in vivo являются все вещества, которые предотвращают формирование эндогенных патогенов [8]. Характерно, что интенсивность процессов ПОЛ нарушается при многих патологических состояниях, сопровождающихся эндогенной интоксикацией организма. Процессы ПОЛ не относятся к специфическим, и их оценку необходимо проводить в комплексе с оценкой активности системы антиоксидантной защиты организма. Таким образом, в комплексе биохимических проявлений выраженности эндотоксикоза, наряду с оценкой уровня молекул средней массы, изучение показателей оксидантной и антиок-сидантной систем также представляется прогностически значимым.
Интересным примером для рассмотрения непосредственно роли пептидов в организме являются гормоны сердца. Предсердный натрийуретический гормон был открыт в 1981 году в канадском городе Онтарио командой во главе с Adolfo J. de Bold [9], а в настоящее время И. В. Григорьевым (Витебск) установлено, что в мио-
цитах существует предсердная натрийуретическая система, состоящая из прогормона [10]. Прогормон включает 126 аминокислотных остатков и принимает участие в снижении артериального давления, обладает натрийуре-тическим, диуретическим, калийуретическим свойствами [11].
Методика исследования. Исследование эндогенной интоксикации при физических нагрузках проводилось на двух группах юношей-студентов в возрасте от 18 до 20 лет. В первую группу входили спортсмены, имеющие спортивный разряд не ниже 3-го взрослого, вторая группа включала нетренированных студентов. Забор мочи осуществлялся до и после выполнения студентами стандартной физической нагрузки (60 приседаний за 1 минуту). Общее количество испытуемых составляло 14 человек, соответственно по 7 человек на каждую группу.
Количество пептидов определялось спектрофотометрически (Н. Г. Габриэлян, В. И. Липатова и др.) на приборе «Unico 2800» [12]. Для этого биологический материал (моча) разводился дистиллированной водой в соотношении 1:10. Далее осаждались белки 15-процентной трихлоруксусной кислотой, осадок отделялся центрифугированием при 3 000 об/мин в течение 30 мин. Супернатант разводился дистиллированной водой в соотношении 1:10, после этого измерялось оптическое поглощение в диапазоне 188-310 нм с интервалом 4 нм. Конечный результат выражался в условных единицах, полученных путём суммирования значений оптической плотности при каждой к и умножения на 4. Согласно этому методу физиологические величины молекул средней массы составляют для мочи 30-45 единиц.
Важно отметить, что О. А. Виноградова из С-Петербурга условно выделила два фонда среднемолекулярных молекул [13]. Первый фонд - среднемолекулярные пептиды, содержащие ароматические аминокислоты и имеющие максимум поглощения при X = 280 нм; второй фонд «средних молекул» не содержит ароматических аминокислоты и имеет максимум поглощения при X = 254 нм (фрагменты нуклеиновых кислот, производные олигоспиртов и др.).
Результаты исследования. В результате проведения исследования определена эндогенная интоксикация у обеих групп до физической нагрузки (рис. 1; 3). Среднее значение эндогенной интоксикации у тренированной группы (спортсменов) составило 6,315 ± 0,837 ед., у нетренированной группы - 7,526 ± 0,485 ед. (рис. 2, 3). Полученные данные свидетельствуют о повышении эндогенной интоксикации у студентов с низкой физической активностью (нетренированная группа), что может быть также следствием влияния неблагоприятных факторов окружающей среды (плохая экология), неправильного образа жизни (несоблюдение режима дня, вредные привычки), нервных перегрузок, обусловленных нерациональным построением учебного процесса. Воздействие указанных факторов на организм студентов, занимающихся спортом, не является столь значительным с точки зрения состояния иммунной системы. Эндогенная интоксикация после нагрузки имеет сходные различия: увеличение интоксикации у тренированной и нетренированной групп до 8,798 ± 0,745 и 10,538 ± 0,950 ед. соответственно.
Рис. 1. Спектральные кривые МСМ до физической нагрузки
Рис. 2. Спектральные кривые МСМ после физической нагрузки
Мы предполагаем, что увеличение эндогенной интоксикации после физической нагрузки вызвано не патологическим белковым метаболизмом, а возможным участием молекул средней массы в биорегуляторных механизмах, поскольку, как уже было сказано ранее, канадскими учёными доказано, что физическая нагрузка и стрессовое воздействие (увеличивающее ЧСС - частоту сердечных сокращений - свыше 125 ударов в минуту) приводит к выделению ^терминального пептида (состоящего из 98 аминокислотных остатков) и терминального пептида (состоящего из 28 аминокислотных остатков).
14
Рис. 3. Эндогенная интоксикация до и после физической нагрузки
Данные, представленные на диаграмме рисунка 3, свидетельствуют о том, что у первой группы эндогенная интоксикация после физической нагрузки увеличилась в меньшей степени, чем у второй. Это можно обосновать тем, что у спортсменов при физической нагрузке сначала увеличивается сила сокращения сердца, а не частота сердечных сокращений; у нетренированных людей при физической нагрузке всегда сначала увеличивается ЧСС и тем самым возрастает эндогенная интоксикация.
Библиографический список
1. Никольская, В. А. Влияние окислительного стресса in vitro на биохимические показатели эритроцитов и сыворотки крови представителей класса птиц и класса млекопитающих / В. А. Никольская, И. В. Черетаев // Учёные записки ТНУ, серия «Биология. Химия». -2008. - Т. 21, № 2 - С. 92-96.
2. Липатова, В. И. Опыт использования показателей средних молекул для диагностики нефрологических заболеваний у детей / В. И. Липатова // Лаб. дело. - 1984. - № 3. - С. 138-140.
3. Громышевская, Л. Л. Средние молекулы как один из показателей «метаболической интоксикации» в организме / Л. Л. Громышевская // Лаб. диагностика. - 1997. - № 1. - С. 11-16.
4. Пасечник, И. Н. Механизмы повреждающего действия активированных форм кислорода на биологические структуры у больных в критических состояниях / И. Н. Пасечник // Вестник интенсивной терапии. - 2004. - № 3. - С. 27-31.
5. Часовских, Н. Ю. Молекулярные механизмы апоптоза при окислительном стрессе: автореф. дис. ... д-ра мед. наук / Н. Ю. Часовских. -Томск, 2009. - 45 с.
6. Чистяков, В. А. Биохимические механизмы неспецифической защиты от окислительного стресса: автореф. дис. . д-ра мед. наук /
B. А. Чистяков. - Ростов-на-Дону, 2011. - 44 с.
7. Семёнов, В. Н. Апоптоз и его роль в патогенезе критических состояний / В. Н. Семёнов, И. Н. Пасечник // Вестник интенсивной терапии. - 2004. - № 1. - С. 3-7.
8. Титов, В. Н. Регуляция перекисного окисления in vivo как этапа воспаления. Олеиновая кислота, захватчики активных форм кислорода и антиоксиданты / В. Н. Титов, Д. М. Лисицын // Клиническая лабораторная диагностика. - 2005. - № 6. - С. 3-11.
9. Бертрам, Г. Базисная и клиническая фармакология: пер. с англ. В 2-х т. Т. 1. / Г. Бертрам, Д. Катцунг - М.: Бином-Невский Диалект, 1998. - 607 с.
10. Docherty, К. Molecular and Cellular Biology of beta-cell in Diabetes Mellitus. Fifth edition / К. Docherty, D. Steiner, 1997. - P. 29-47.
11. Химкина, Л. Н. Значение эндогенной интоксикации при хронических дерматозах. Методы коррекции / Л. Н. Химкина, Н. А. Добротина, Т. В. Копытова // Вестник дерматологии и венерологии. - 2001. - № 5. - С. 40-43.
12. .Габриэлян, Н. И. Опыт использования показателя средних молекул в крови для диагностики нефрологических заболеваний у детей / Н. И. Габриэлян, В. И. Липатова // Лаб. дело - 1984. - № 3. - С. 138-140.
13. Виноградова, О. А. 15-й съезд оториноларингологов России / О. А. Виноградова, Е. В. Тырнова // С-Петербург, 1995. - № 2. -
C. 205- 210.
© Мухина Е. С., Гольцер Д. Ю., Сердюков Д. С., 2013
