Механизмы развития лимитирующих физическую работоспособность нарушений гемодинамики в звене микроциркуляции Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

34

Медико-биологические проблемы спорта

МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ ЛИМИТИРУЮЩИХ ФИЗИЧЕСКУЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ НАРУШЕНИЙ ГЕМОДИНАМИКИ В ЗВЕНЕ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ

Е.А. РОЖКОВА, Е.А. ТУРОВА, М.А. РАССУЛОВА, А.С. ГОЗУЛОВ, Р.Д. СЕЙФУЛЛА, ГБУЗ г. Москвы «Московский научно-практический центр медицинской реабилитации, восстановительной и спортивной медицины Департамента здравоохранения г. Москвы»

Аннотация

У спортсменов изучено влияние острого физического перенапряжения на физическую работоспособность, окислительный и антиокислительный статус организма, а также гемореологические параметры крови, деформируемость эритроцитов, агрегационную способность тромбоцитов, антитромботическую активность сосудистой стенки, функциональное состояние эндотелия и показатели коагуляционного звена гемостаза. Наблюдалось развитие окислительного стресса, уменьшение эластичности мембран эритроцитов, повышение динамической вязкости крови в микроциркуляторном звене гемодинамики и изменения в коагуляционном звене системы гемостаза. Исследованные показатели рекомендуется использовать для комплексной оценки функционального состояния спортсменов.

Ключевые слова: физическое перенапряжение, окислительный стресс, гемореологические нарушения.

Abstract

Influence of acute extraordinary physical strain syndrome on physical capacity of work, oxidative and antioxidative status of organism, hemoreological parameters, deformability of erythrocytes and aggregative activity of thrombocites, antithrombotic activity and endothelial status have been studied in the athletes in consequence of extraordinary strain. It is established that the extraordinary physical strain syndrome result in development of oxidative stress, decrease of elasticity of erythrocytes membranes, increase of dynamic blood viscosity in microcirculatory link of hemodynamic and the changes in coagulation link of hemostasis system. It is recommended to use the investigated indicators for complex assessment of the functional condition of the athletes.

Key words: physical overstrain, oxidative stress, hemorheology disfunction.

Одной из актуальных проблем современной спортивной медицины является профилактика и лечение острого и хронического перенапряжения высококвалифицированных спортсменов [6]. Современный спорт высших достижений предполагает необходимость экстремальных как по объемам, так и по интенсивности тренировочных и соревновательных физических и психоэмоциональных нагрузок. В основе патологических процессов, развивающихся в организме при чрезмерной физической нагрузке (ФН), лежит окислительный стресс и существенная активация процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) [3]. В качестве одного из существенных факторов снижения физической работоспособности (ФР) при физическом перенапряжении (ФП) рассматривают нарушения гемореологических параметров и осложнение условий кровотока в микроциркуляторном звене [6, 5]. Основным механизмом осложнения кровотока в капиллярном русле при ФП и нарастающем окислительном стрессе принято считать нарушения эластичности эритроцитарных мембран [8]. Значение других возможных механизмов нарушения системы гемостаза при ФП, таких, как изменения агрегационной способности тромбоцитов, параметры коагуляционной активности, показатели антитромбогенной активности сосудистой

стенки и функционального состояния эндотелия, до сих пор не изучены.

У 20 высококвалифицированных (с уровнем квалификации от КМС до МСМК) спортсменов (практически здоровые лица - добровольцы в возрасте от 18 до 23 лет, специализирующихся в академической гребле) было проведено исследование скорости восстановления физической работоспособности при повторной нагрузке (по гребному комбинированному спецтесту), активности переокислительных процессов в организме, реологических свойств крови, а также коагуляционного, эндотелиального и антитромботического звеньев системы гемостаза после максимальной гребной нагрузки (смешанная аэробно-анаэробная зона энергообеспечения). Состояние острого ФП и сопутствующего ему окислительного стресса у спортсменов моделировали первичной и повторной ФН в комбинированном тесте на гребном эргометре (близкая к максимальной работа продолжительностью 6 мин - имитирующая соревновательные нагрузки в академической гребле на дистанции 2000 м) и периодом отдыха между первичной и повторной нагрузками 60 мин.

Первичная и повторная нагрузки были идентичны -оценка специальной физической работоспособности

ФНЦ ВНИИФК

Медико-биологические проблемы спорта

35

в комбинированном тесте на гребном эргометре (Concept 2). Комби-тест (с регистрацией кардиоинтервалов и ЧСС) предназначен для оценки состояния спортсмена при последовательном выполнении на тренажере работы в трех режимах:

1. 15 стартовых гребков - определение алактатной и креатинфосфатной мощности, а также времени выполнения 15 гребков. После 40-секундной паузы (легкое катание) спортсмен приступает к выполнению следующей нагрузки.

2. Нагрузка со ступенчато нарастающим темпом и мощностью (3 х 10 гр.). Темп первых 10 гребков составляет 26, второго десятка гребков - 33 и максимально возможный - с 21-го по 30-й гребки. Задача - определить максимальные гликолитическую мощность и темп, достигаемые при выполнении последних 10 гребков. Тест занимает около 1 мин работы со ступенчато нарастающей мощностью. После 1 мин отдыха (легкое катание) спортсмен приступал к выполнению последней нагрузки.

3. 3-минутное удержание заданной мощности на уровне 55% от максимальной (гликолитической) мощности на последних 10 гребках нагрузки 2, то есть работа в зоне анаэробного порога.

У всех обследованных спортсменов исходно, до начала первой физической нагрузки и сразу же после окончания первой и повторной нагрузки осуществляли забор проб мочи и крови, в которых проводилось определение интенсивности спонтанной хемилюминесценции. В пробах крови с целью более детальной оценки активности процессов ПОЛ в организме и уровня функционирования системы антиоксидантной защиты организма определяли также содержание МДА и ДК, активность ГТПО и общей антиокислительной активности крови [3], а также измерение изменяемых при активации переокис-лительных процессов относительной и динамической вязкости крови при различных стандартных градиентах сдвига, исследование деформируемости эритроцитов [7, 4, 1]. Образцы крови брали из кубитальной вены с добавлением 3,8% раствора цитрата натрия в соотношении 9:1 в амбулаторных условиях.

Функциональную активность тромбоцитов измеряли с помощью стандартного турбодиметрического метода

с использованием двухканального лазерного анализатора агрегации тромбоцитов 230 LA BIOLA c индуктором агрегации 2,5 мкМ АДФ при температуре термостати-рования 37оС и скорости перемешивания 800 об./мин [3]. Состояние эндотелия сосудистой стенки изучали с помощью функциональной манжеточной пробы [1], позволяющей оценить антиагрегационную, антикоагуляционную и фибринолитическую активность эндотелия сосудов. Уровень эндотелина - ЭТ(1-21) и активность фактора Виллебранда (vWF) определяли методом иммуноферментного анализа на анализаторе Bio-Rad 680, содержание NO оценивали по суммарной концентрации его стабильных метаболитов (нитратов и нитритов), которые измеряли с помощью спектрофотометра APEL PD 303. Состояние коагуляционного звена гемостаза изучали с помощью биохимических методов. Общую коагуляционную способность крови определяли по времени свертывания цельной крови, силиконового времени свертывания цельной крови, времени рекальцификации плазмы, тромбиновому времени. Первая фаза процесса свертывания крови оценивалась по активированному парциальному тромбопластиновому времени (АПТВ), индексу диапазона контактной активации (ИДКА), вторая - по величине протромбинового времени и протромбинового индекса, третья - по уровню в крови фибриногена и активности XIII фактора свертывания крови. Антикоагуляционный потенциал крови устанавливали по активности антитромбина III. О состоянии фибринолиза судили по результатам исследования Хагеман-калликреин-зависимого фибринолиза. Наличие маркеров диссеминированного внутрисосудистого свертывания крови (синдрома ДВС) устанавливали по р-нафтоловому тесту, пробе на фибриноген В, пробе на растворимые фибрин-мономерные комплексы. Вязкость крови оценивали при помощи ротационного вискозиметра АКР-2. Полученные в исследованиях данные подвергались статистической обработке с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0.473.0. Значимость различий двух совокупностей оценивали с помощью критерия Стьюдента.

Полученные данные представлены в табл. 1-7. Достоверность различий: Р1 - с исходным уровнем, Р2 -с состоянием покоя после 1-й нагрузки.

Таблица 1

Показатели специальной физической работоспособности гребцов при первом и повторном (через 60 мин) тестировании, М ± о, n = 20

Wmax 15 IPm Вт О. £ “ Wmax 10 W-Вт Темп 10 гр., гр./мин W, ” удерж.’ Вт

1 тест 2 тест 1 тест 2 тест 1 тест 2 тест 1 тест 2 тест 1 тест 2 тест

M 672,5 613,5 19,1 22,7 602,0 546,0 40,7 36,6 339,2 320,5

а 37,1 21,8 1,2 1,3 25,3 19,6 1,5 1,6 13,6 12,2

Р < 0,05 Р < 0,05 Р < 0,05 Р < 0,05 Р < 0,05

ФНЦ ВНИИФК

36

Медико-биологические проблемы спорта

Таблица 2

Активность ПОЛ и САОЗО у спортсменов в покое и после первой и повторной (через 60 мин)

предельной гребной нагрузки

Показатель Исходно После 1-й нагрузки После 2-й нагрузки

M а M а M а

Интенсивность СХЛ мочи, имп./10 с 241,7 22,2 347,5 24,3 Pi < 0,001 392,5 25,2 Pi < 0,001 P2 < 0,001

Интенсивность СХЛ плазмы, имп./10 с 40,5 2,3 50,2 1,8 Pj < 0,001 53,5 2,9 Pi < 0,001 P2 < 0,01

Содержание МДА в плазме, нмоль/мл 12,4 0,4 25,2 1,2 Pi < 0,001 26,5 0,8 Pi < 0,001 P2 > 0,05

Содержание ДК в плазме, мл-1 3,36 0,23 6,44 0,46 Pi < 0,001 6,47 0,58 Pi < 0,001 P2 > 0,05

Активность ГТПО эритроцитов, мкмоль/г мин 72,0 0,6 73,3 0,5 Pi < 0,05 70,3 0,8 Pi < 0,05 P2 > 0,05

Величина АОА крови, % 15,1 0,8 13,6 0,4 Pi < 0,001 12,7 0,8 Pi < 0,001 P2 < 0,01

Таблица 3

Гемореологические показатели у спортсменов в покое и после первой и повторной предельной нагрузки

Исходно После 1-й нагрузки После 2-й нагрузки

Показатель M M M

а а а

2,83 2,89

2,16 0,09 0,11

По^ отн. ед. 0,10 Pi < 0,001 Pi < 0,001

P2 > 0,05

49,3 49,4

42,5 1,7 2,1

%, мПа • с 1,7 Pi < 0,001 Pi < 0,001

P2 > 0,05

12,10 12,19

9,42 0,99 0,92

П9, мПа • с 0,67 Pi < 0,001 Pi < 0,001

P2 > 0,05

9,12 9,22

7,05 0,74 0,59

П25, мПа • с 0,83 Pi < 0,001 Pi < 0,001

P2 > 0,05

5,36 5,50

5,38 0,37 0,25

n1oo, мПа • с 0,39 Pi > 0,05 Pi > 0,05

P2 > 0,05

4,50 4,52

4,52 0,33 0,33

n256, мПа • с 0,30 Pi > 0,05 Pi > 0,05

P2 > 0,05

1,25 1,44

1,93 0,17 0,46

ИДЭ, усл. ед. 0,17 Pi < 0,001 Pi < 0,01

P2 > 0,05

ФНЦ ВНИИФК

Медико-биологические проблемы спорта

37

Таблица 4

Агрегатная способность тромбоцитов у спортсменов в покое и после первой и повторной нагрузки,

М ± о, n = 20

Показатель Исходно После 1-й нагрузки После 2-й нагрузки

33,5 ± 0,2 33,6 ± 0,2

Максимальная степень агрегации, % 33,2 ± 0,1 Р! > 0,05 Pi > 0,05 Р2 > 0,05

Максимальная скорость агрегации, %/мин 9,4 ± 2,0 9,5 ± 2,0 Pi > 0,05 9,8 ± 1,7 Pi > 0,05 Р2 > 0,05

Максимальный размер образующихся агрегатов, усл. ед. 7,3 ± 1,0 7,4 ± 1,2 Pi > 0,05 7,6 ± 1,1 Pi > 0,05 Р2 > 0,05

Время достижения максимальной скорости тромб. агрегатов, с 12,3 ± 0,6 12,6 ± 0,7 Р! > 0,05 12,8 ± 0,6 Pt > 0,05 P2 > 0,05

Таблица 5

Показатели антитромбогенной активности сосудистой стенки спортсменов в покое

и при развитии ФП, М ± о, n = 20

Показатель, усл. ед. Исходно После 1-й нагрузки После 2-й нагрузки

Индекс общей тромборезистентности сосудов 1,88 ± 0,3 1,90 ± 0,2 Pt > 0,05 1,92 ± 0,3 Pi > 0,05 P2 > 0,05

Индекс антикоагулентной активности 1,45 ± 0,2 1,45 ± 0,2 Pi > 0,05 1,44 ± 0,1 Pi > 0,05 P2 > 0,05

Индекс фибринолитической активности 1,17 ± 0,10 1,19 ± 0,10 Pi > 0,05 1,18 ± 0,09 Pi > 0,05 P2 > 0,05

Таблица 6

Показатели, характеризующие состояние эндотелия, М ± о, n = 20

Показатель Исходно После 1-й нагрузки После 2-й нагрузки

157,5 ± 4,50 158,35 ± 4,40

NO, мкмоль/л 153,10 ± 4,12 Pi > 0,05 Pi > 0,05 P2 > 0,05

0,41 ± 0,07 0,42 ± 0,06

ЭТ, фмоль/мл 0,38 ± 0,05 Pi > 0,05 Pi > 0,05 P2 > 0,05

81,70 ± 3,56 81,55 ± 3,48

WF, % 75,97 ± 3,18 Pi > 0,05 Pi > 0,05 P2 > 0,05

ФНЦ ВНИИФК

38

Медико-биологические проблемы спорта

Таблица 7

Показатели коагуляционного звена системы гемостаза у спортсменов,

М ± о, n = 20

Показатель Исходно После 1-й нагрузки После 2-й нагрузки

Время свертывания крови, мин 7,5 ± 1,3 7,4 ± 1,2 Р! > 0,05 7,3 ± 1,3 Pi > 0,05 P2 > 0,05

Время рекальцификации плазмы, с 120 ± 0,1 118 ± 0,2 Pi > 0,05 78,7 ± 0,5 Pi < 0,05 P2 < 0,05

Тромбиновое время, с 14,3 ± 0,6 14,9 ± 0,7 Pi > 0,05 10,3 ± 0,7 Pi < 0,05 P2 < 0,05

АПТВ, с 38,4 ± 0,6 38,5 ± 0,7 Pi > 0,05 34,3 ± 0,5 Pi < 0,05 P2 < 0,05

Силиконовое время свертывания крови, мин 8,6 ± 0,3 8,7 ± 0,2 Pi > 0,05 7,3 ± 0,3 Pi < 0,05 P2 < 0,05

ИДКА, % 1,1 ± 0,2 1,2 ± 0,3 Pi > 0,05 1,2 ± 0,4 Pi > 0,05 P2 > 0,05

Протромбиновое время, с 11,4 ± 0,4 11,7 ± 0,3 Pi > 0,05 10,0 ± 0,3 Pi < 0,05 P2 < 0,05

Протромбиновый индекс, % 96,2 ± 0,1 96,7 ± 0,5 Pi > 0,05 103,5 ± 0,6 Pi < 0,05 P2 < 0,05

Фибриноген, г/л 3,6 ± 0,2 3,7 ± 0,3 Pi > 0,05 4,6 ± 0,5 Pi < 0,05 P2 < 0,05

Активность ХШ фактора, с 78,5 ± 0,7 78,8 ± 0,7 Pi > 0,05 79,5 ± 0,7 Pi > 0,05 P2 > 0,05

Антитромбин III, % 86,3 ± 0,4 86,7 ± 0,7 Pi > 0,05 84,1 ± 0,2 Pi < 0,05 P2 < 0,05

Хагеман-калликреин-зависимый фибринолиз, мин 9,6 ± 0,7 9,7 ± 0,6 Pi > 0,05 11,8 ± 0,5 Pi < 0,05 P2 < 0,05

Р-нафтоловый тест, % положительных проб 7,6 ± 0,4 7,3 ± 0,4 Pi > 0,05 7,5 ± 0,5 Pi > 0,05 P2 > 0,05

Фибриноген В, % положительных проб 0 0 0

РФМК-тест, мг/100 мл 3,0 ± 0,1 3,1 ± 0,5 Pi > 0,05 3,5 ± 0,4 Pi < 0,05 P2 < 0,05

ФНЦ ВНИИФК

Медико-биологические проблемы спорта

39

Сравнение результатов первого и повторного тестирования ФР спортсменов свидетельствовало о развитии у них острого ФП. При повтором тестировании отмечалось существенное снижение изученных показателей специальной ФР. Достоверно уменьшались максимальная мощность 15-ти стартовых гребков, характеризующая максимальную алактатно-креатинфосфатную мощность, максимальная мощность 10-ти гребков - максимальная гликолитическая мощность, а также мощность 3-минутного удержания на уровне 55% от W^plO гр. (характеризует мощность анаэробного порога) и отмечалось снижение максимального темпа (количество гребков в минуту) при 10 максимальных гребках. Одновременно с этим при повторной нагрузке было зафиксировано достоверное увеличение времени выполнения спортсменами 15 гребков. Всё это указывает на неполное восстановление организма спортсменов за время, прошедшее после первой нагрузки (60 мин).

Отмечалось также достоверное нарастание активности процессов ПОЛ в организме как после первой, так и после повторной гребной нагрузки по сравнению с исходным уровнем, причем повторная нагрузка у спортсменов, не полностью восстановившихся после первой нагрузки, приводила к нарастанию постнагрузочного окислительного стресса.

Наблюдались также изменения параметров гемореологии, вероятно, являющиеся результатом метаболических и физико-химических сдвигов в организме в условиях окислительного стресса ФП. Так, отмечалось достоверное увеличение относительной вязкости крови и динамической вязкости крови при низких скоростях сдвига, характеризующих прежде всего условия кровотока в микроциркуляторном звене, тогда как динамическая вязкость крови при больших скоростях сдвига, характеризующая в основном условия гемореологии в больших сосудах, не изменялась в результате предложенной спортсменам нагрузки.

Состояние острого ФП спортсменов и сопровождающий его окислительный стресс не вызывали каких-либо достоверных сдвигов в большей части других изученных в настоящей работе компонентов, определяющих ус-

ловия гемодинамики. Из результатов, представленных в табл. 4-7, следует, что повторная максимальная нагрузка не влияла существенно на агрегационную активность тромбоцитов, показатели антитромбогенной активности сосудистой стенки и функциональное состояние эндотелия. После повторной максимальной ФН отмечалась активация коагуляционного звена гемостаза, так как наблюдалось статистически достоверное сокращение времени рекальцификации плазмы крови и тромбинового времени, что было обусловлено усилением образования кровяной и тканевой протромбиназы. Об этом факте свидетельствовало сокращение активированного парциального тромбопластинового времени и протромбинового времени. Одновременно активировалась третья фаза процесса свертывания крови: в крови повышался уровень фибриногена. Вместе с этим снижалась активность антитромбина III, усиливался Хагеман-зависимый фибринолиз, увеличивался уровень маркеров синдрома ДВС (табл. 7).

Таким образом, снижение ФР спортсменов в результате предельных повторных ФН, вызывающих состояние острого ФП (переутомления, недовосстановления), сопровождается развитием окислительного стресса, включающего в себя интенсификацию переокислительных процессов на фоне угнетения САОЗО. Наиболее значимыми для уровня ФР последствиями окислительного стресса при ФП являются нарушения деформируемости эритроцитарных мембран и увеличение динамической вязкости крови при малых скоростях сдвига, что осложняет условия гемодинамики в капиллярном русле, а также существенная активация коагуляционного звена гемостаза.

Вывод

Исследованные показатели рекомендуется использовать как для комплексной оценки функционального состояния спортсменов, так и для разработки новых эффективных (в том числе фармакологических) методов коррекции происходящих при перенапряжении нарушений.

Литература

1. Еликов А.В. Роль липопротеинов в поддержании оксидантного баланса у спортсменов циклических и ациклических видов спорта / А.В. Еликов, П.И. Цапок // Казанский медицинский журнал. - 2011. - № 3. -С. 324-327.

2. Камышников В.С. Клинико-биохимическая лабораторная диагностика: справочник / В.С. Камышников. -Минск: Интерпрессервис, 2003. - 958 с.

3. Конторщикова К.Н. Перекисное окисление липидов в норме и патологии / К.Н. Конторщикова. - Н. Новгород, 2000. - 24 с.

4. Масляков В.В. Физиологическое обоснование органосохраняющих операций при травмах селезенки /

В.В. Масляков, В.Г. Барсуков, А.Ю. Чуманов // Казанский медицинский журнал. - 2011. - № 3. - С. 335-340.

5. Никифоров В.С. Реологические свойства крови и состояние периферической гемодинамики: дис. ... д-ра мед. наук / В.С. Никифоров. - СПб., 2000. - 161 с.

6. Рожкова Е.А. Карнозин и антиоксиданты природного происхождения как средства профилактики острого окислительного стресса / Е.А. Рожкова, З.Г. Орджоникидзе, А.Е. Дружинин // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2007. - № 5. - С. 44-47.

7. Тюренков И.Н. Методический подход к оценке эндотелиальной дисфункции в эксперименте / И.Н. Тюренков, А.В. Воронков // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2008. - № 1. - С. 49-51.

8. Федоров З.Л. Методы исследования агрегации и деформируемости эритроцитов / З.Л. Федоров. - Л.: Ленинградский НИИ гематологии, 1989. - 58 с.

ФНЦ ВНИИФК

40

Медико-биологические проблемы спорта

References

1. Elikov A.V. Role of lipoprotein in maintenance oxidative balance at the athletes of cyclic and acyclic sports / A.V. Elikov, P.I. Tsapok // Kazanskiy meditsinskiy zhurnal. -2011. - № 3. - P. 324 - 327.

2. Kamishnikov V.S. Clinical and biochemical diagnostics / V.S. Kamishnikov. - Minsk, 2003. - 958 p.

3. Kontorshchikova K.N. Lipid peroxidation: normal and pathology / K.N. Kontorshchikova. - N. Novgorod, 2000. -24 p.

4. Maslyakov V.G. Physiological justification of organpreserving operations in spleen injuries / V.V. Maslyakov, V.G. Barsukov, A.Yu. Chumanov // Kazanskiy meditsinskiy zhurnal. - 2011. - № 3. - P. 335 - 340.

5. Nikiforov V.S. Hemoreology and the conditions of peripheral hemodinamics / V.S. Nikiforov. - SPb., 2000. -

161 p.

6. Rozhkova E.A. Karnozin and natural antioxidants as methods of profilactics of acute oxidative stress / E.A. Rozhkova, Z.G. Ordzhonikidze, A.E. Druzhinin // Eksperimentalnaya i klinitsheskaya farmakologiya. -

2007. - № 5. - P. 44-47.

7. Tyurenkov I.N. A new methodological approach to the experimental estimation of endothelial dysfunction / I.N. Tyurenkov, A.V. Voronkov // Eksperimentalnaya i kli-nitsheskaya farmakologiya. - 2008. - № 1. - P. 49-51.

8. Fedorov Z.L. Methods of investigation of erythrocyte aggregation and deformability / Z.L. Fedorov. - L., 1989. -58 p.

ФНЦ ВНИИФК