Изучение взаимосвязи между показателями карнитинового обмена и содержанием жировой массы у юных пловцов Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ

Для корреспонденции

Рылова Наталья Викторовна - доктор медицинских наук, профессор кафедры госпитальной педиатрии с курсами поликлинической педиатрии и последипломного образования ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет» Минздрава России Адрес: 420012, г. Казань, ул. Бутлерова, д. 49 Телефон: (843) 237-30-37 E-mail: [email protected]

Н.В. Рылова1, А.А. Биктимирова1, А.П. Середа2, А.С. Самойлов3

Изучение взаимосвязи между показателями карнитинового обмена и содержанием жировой массы у юных пловцов

1 ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет» Минздрава России

2 ФГБУ «Федеральный научно-клинический центр спортивной медицины и реабилитации» ФМБА России, Москва

3 ФГБУ «Государственный научный центр Российской Федерации -Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна» ФМБА России, Москва

1 Kazan State Medical University

2 Federal Research and Clinical Center of Sports Medicine and Rehabilitation of Federal Medical-Biological Agency of Russia, Moscow

3 State Scientific Center of the Russian Federation - Federal Medical Biophysical Center named after A.I. Burnazyan of Federal Medical-Biological Agency of Russia, Moscow

The study of the relationship between rates of carnitine exchange and fat mass in young swimmers

^ N.V. Rylova1, A.A. Biktimirova1,

A.P. Sereda2, A.S. Samoylov3

36

Изучение состояния карнитинового обмена является актуальной задачей для специалистов, исследующих состояние здоровья детей, занимающихся спортом. Показатели карнитинового обмена отражают митохондриальный потенциал и состояние клеточного энергообмена. Цель исследования - определение особенностей карнитино-вого обмена у юных спортсменов, а также установление корреляции между показателями карнитинового обмена и жировой массы тела. В исследовании приняли участие 46 спортсменов 12-17 лет (31 мальчик и 15 девочек), занимающихся плаванием. Средний возраст обследованных составил 15,9±0,2 года. Карнитиновый обмен изучали с помощью тандемной хромато-масс-спектрометрии, содержание жировой массы тела определяли методом биоимпедансометрии. Содержание свободного карнитина достоверно не различалось у мальчиков (36,3±1,1 мкмоль/л) и девочек (36,3±1,3 мкмоль/л). Содержание связанного карнитина оказалось выше у мальчиков - 17,4±0,8 мкмоль/л (против 14,0±0,9 мкмоль/л у девочек; р<0,05). Соотношение связанный карнитин/свободный карнитин достоверно выше на 22,5% у мальчиков (0,49±0,03), что обусловлено более высоким содержанием у них связанного карнитина. Среднее содержание жировой массы тела у мальчиков составило 9,6±0,87%, а у девочек - 22,24±1,0%. Выявлена достоверная

#

Н.В. Рылова, А.А. Биктимирова, А.П. Середа и др.

корреляция между показателями карнитинового обмена и содержанием жировой массы тела. Таким образом, по сравнению с мальчиками у девочек, занимающихся плаванием, обнаружен более высокий мито-хондриальный потенциал.

Ключевые слова: юные спортсмены, карнитиновый обмен, жировая масса тела

The study of the state of carnitine metabolism is an actual problem for the specialists who are interested in the investigating of children's health, involved in sport. Indicators of carnitine metabolism reflect mitochondrial capacity and the state of energy of the cell, which in it's turn effect on the level of physical performance of athletes and their health status. The aim of our study was to identify the characteristics of carnitine metabolism in young athletes, as well as the establishment of correlation between carnitine metabolism and body fat mass. The study included 46 young athletes 12-17 years old involved in swimming. The average age of the athletes was 15.9±0.2 years. Carnitine metabolism has been studied by gas chromatography-tandem mass spectrometry, the content of body fat mass has been established by bioimpedance. The free carnitine didn't significantly differ in males (36.3±1.1 mmol/l) and females (36.3±1.3 mmol/l). Content of related carnitine was higher in boys -17.4±0.8 mmol/l (vs 14.0±0.9 mmol/l in girls, p<0.05). Value of related carnitine/free carnitine (AC/C0) was significantly 22.5% higher in boys (0.49±0.03), because of higher content of related carnitine. The content of body fat mass in boys was 9.6±0.87%, and in girls - 22.24±1.0%. There was found a significant correlation between indicators of carnitine metabolism and fat body mass. The findings may suggest a higher mitochondrial potential of girls engaged in swimming.

Keywords: young athletes, carnitine metabolism, body fat mass

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 содержа-

ния 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 их р-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

37

#

функции. Первая заключается в участии в энергетическом обеспечении клетки. Это происходит за счет транспорта остатков длинноцепочечных жирных кислот в форме ацилкарнитина через ми-тохондриальную мембрану с целью дальнейшего ß-окисления и образования аденозинтрифосфор-ной 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 кар-нитине 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 кар-нитина 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 карни-тина 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 ВС-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 со-

38

#

Н.В. Рылова, А.А. Биктимирова, А.П. Середа и др.

Таблица 1. Показатели карнитинового обмена у пловцов

Показатель Обследованные (л=46)

мальчики (л=31) девочки (л=15) Р

Свободный карнитин (С0), мкмоль/л 36,3±1,1 36,3±1,3 >0,05

Связанный карнитин (АК), мкмоль/л 17,4±0,8 14,0±0,9 <0,05

АК/С0 0,49±0,03 0,40±0,04 <0,05

Таблица 2. Масса тела и содержание жировой массы у обследованных детей и подростков

Масса тела, кг % жировой массы тела

мальчики девочки мальчики девочки

65,93±1,39 57,66±1,71* 9,6±0,87 22,24±1,0*

* - достоверность отличий (р<0,001) от показателя мальчиков.

отношения АК/С0. Полученные данные представлены в табл.1.

При сравнении содержания СО 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 ацетилкар-нитина 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):

гАК/С0 1

0,621-0,011*X]

ЖМТ

(2)

где УАК/С0 - соотношение связанного карнитина к свободному карнитину; ХЖМТ - содержание жира в массе тела (%).

Полученная регрессионная модель характеризуется значением коэффициента корреляции Я=-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 р<0,001.

Зависимость содержания АК (мкмоль/л) от жировой массы тела описывается следующим уравнением регрессии (1):

ГАК =

19,43-0,29*X;

ЖМТ

(1)

где УАК - содержание связанного карнитина (мкмоль/л), ХЖМТ - содержание жировой ткани в организме (%).

Полученная регрессионная модель характеризуется значением коэффициента корреляции Я=-0,45, что по шкале Чеддока соответствует умеренной тесноте связи между показателями. Наблюдаемая зависимость статистически значима при р<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 СО снижался до 37% от общего карнитина, а уровень ацилкарнитинов возрастал до 288%. При изучении взаимосвязи между содержанием жировой массы тела, ацил-карнитинами, а также С0 у 33 здоровых людей была установлена статистически значимая отрицательная корреляция между уровнем ацетилкар-нитина в плазме крови и мышечной массой, что, по мнению авторов, является следствием улучшения

39

окислительного метаболизма мышц и подтверждает то, что изменение мышечного метаболизма находится в тесной связи с концентрацией ацетил-карнитина в крови [10].

Таким образом, в результате проведенного нами исследования было установлено, что у девочек, занимающихся плаванием, более высокий митохонд-риальный 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 карнитино-вого обмена и содержанием жировой массы тела и выявлена прогностическая значимость уровня жировой массы тела в дисперсию соотношения АК/С0.

Сведения об авторах

Рылова Наталья Викторовна - доктор медицинских наук, профессор кафедры госпитальной педиатрии с курсами поликлинической педиатрии и последипломного образования ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет» Минздрава России E-mail: [email protected]

Биктимирова Алина Азатовна - ассистент кафедры профилактической медицины и экологии человека ФПК и ППС ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет» Минздрава России E-mail: [email protected]

Середа Андрей Петрович - доктор медицинских наук, директор ФГБУ «Федеральный научно-клинический центр спортивной медицины и реабилитации» ФМБА России (Москва) E-mail: [email protected]

Самойлов Александр Сергеевич - кандидат медицинских наук, генеральный директор ФГБУ «Государственный научный центр Российской Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна» ФМБА России (Москва) E-mail: [email protected]

#

Литература

Баранов А.А. Профилактическая педиатрия : рук. для врачей. М. : Союз педиатров России, 2012. 691 с.

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.

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. Максимов Н.Е., Гилев Н.А. Использование сочетаний упражнений различной интенсивности в тренировочном процессе пловцов // Вестн. спортивной науки. 2011. № 2. С. 12-15. Сухоруков В. С. Очерки митохондриальной патологии. М. : Медпрактика-М, 2011. 288 с.

Копелевич В. М. Чудо Карнитина. М. : Генезис, 2003. 80 с.

10.

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.

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.

Раджабкадиев Р. М., Коростелева М.М., Евстратова В.С., Ники-тюк Д.Б. и др. L-карнитин, свойства и перспективы применения в спортивной практике // Вопр. питания. 2015. Т. 84, № 3. С. 4-12.

Claude B. et al. Familial aggregation of VO2max response to exercise training: results from the HERITAGE Family Study // J. Appl. Physiol. 1999. Vol. 3. P. 1003-1008.

7

8

3.

9.

4

5

6

References

Baranov A.A. Preventive pediatrics : a guide for doctors. Moscow : Soyuz pediatrov Rossii, 2012: 691 p. (in Russian) Kolupaev V.A., Dyatlov D.A., Okishor A.V., Mel'nikov I.Yu. Influence of training loads of anaerobic and aerobic focus on the level of physical performance and adaptability of athletes in different seasons. Teoriya i praktika fizicheskoy kul'tury [Theory and Practice of Physical Culture]. 2004; Vol. 5: 2-6. (in Russian) Gol'berg N. D., Morozov V.I., Rogozkin V.A Metabolic reactions of the body in adapting to the muscular activity. Teoriya i praktika fizicheskoy kul'tury [Theory and Practice of Physical Culture]. 2003; Vol. 3: 17-20. (in Russian)

Maksimov N.E., Gilev N.A. Using a combination of exercises of varying intensity in the training process of swimmers. Vestnik sportivnoy nauki [Herald of Sports Science]. 2011; Vol. 2: 12-5. (in Russian)

Sukhorukov V.S. Essays on mitochondrial pathology. Moscow : Med-praktika-M, 2011: 288 p.

Kopelevich V.M. Carnitine's miracle. Moscow : Genesis, 2003: 80 p. (in Russian)

Alyamovskaya G.A., Zolkina I.V., Keshishyan E.S. Secondary carnitine deficiency in preterm infants with birth weight less than 1500, in the pathogenesis of the energy deficit in the first and second year

40

4

2.

5

6

3

7

Н.В. PbmoBa, A.A. BuKTHMupoBa, A.n. Cepega u gp.

of life and the possibility of its correction. Rossiyskiy vestnik peri- 9. Radzhabkadiev R.M., Korosteleva M.M., Evstratova V.S., Niki-

natologii i pediatrii [Russian Bulletin of Perinatology and Pediatrics]. tyuk D.B. et al. L-carnitine: properties and perspectives for use in

2012; Vol. 4 (2): 126-31. (in Russian) sports practice. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2015;

Bagetta V., Barone I., Ghiglieri V. Acetyl-l-Carnitine selectively Vol. 84 (3): 4-12. (in Russian)

prevents post-ischemic LTP via a possible action on mitochon- 10. Claude B. et al. Familial aggregation of V O2max response to

drial energy metabolism. Neuropharmacology. 2008; Vol. 55 (2): exercise training: results from the HERITAGE Family Study. J Appl

223-9. Physiol. 1999; Vol. 3: 1003-8.

Bonpocbi nuTaHMH. TOM 85, № 1, 2016 41

8