Изложены современные взгляды на роль кислородзависимых реакций при формировании адаптационно-компенсаторных процессов организма в условиях различных экстремальн
|
|
Скачать 1.51 Mb.
|
Резюме. Изложены современные взгляды на роль кислородзависимых реакций при формировании адаптационно-компенсаторных процессов организма в условиях различных экстремальных влияний, значительных физических и психоэмоциональных нагрузок. Основное внимание сосредоточено на некоторых аспектах енергообеспечения организма и причинах преобразования перекисного окисления липидов с регуляторного фактора в патогенный при его чрезмерной неконтролируемой активации. Обосновано значение поддержания кислородного гомеостаза и баланса оксигеназных и оксидазных реакций за счет эндогенной продукции кислорода в метаболических адаптогенных преобразованиях. Далее приведены средства для формировании высшей антиоксидантной и адаптационной способности организма. ^ антиоксиданты, стимуляция свободнорадикальных и перекисных процессов, генерация эндогенного кислорода, формирование адаптационных реакций. Summary. This article includes the most contemporary approaches about the role of oxygen-dependent reactions during the formation of the extreme influences. The main emphasis is maid on factors which process to pathogenic one if there is the excessive uncontrolled activation of the lipid peroxidation. It proves importance of the oxygen homeostasis maintenance and balance between oxidative oxygenative reactions due to endogenous oxygen generation in metabolic adaptive transformations. Pharmacotherapeutic means used at the higher antioxidant and adaptive capacity formation of the organism are being under the discussion. ^ antioxidants, stimulation of free-radical and peroxide processes, endogenous oxygen generation, formation of adaptive reactions. Резюме. Викладені сучасні погляди на роль киснезалежних реакцій при формуванні адаптаційно-компенсаторних процесів організму в умовах різних екстремальних впливів, значних фызичних та психоэмоцыйних навантажень. Основну увагу зосереджено на окремих аспектах енергозабезпечення організму та причинах перетворення пероксидного окиснення ліпідів із регуляторного фактора на патогенний при його надмірній неконтрольованій активації. Обгрунтовано значення підтримання кисневого гомеостазу і балансу оксигеназних і оксидазних реакцій за рахунок ендогенної продукції кисню в метаболічних адаптогенних перетвореннях. Наведені засоби корекції при формуванні вищої антиоксидантної і адаптаційної здатності організму. Ключові слова: антиоксиданти, стимуляція вільнорадикальних і пероксидних реакцій, генерація ендогенного кисню, формування адаптаційних реакцій. ПЛИШ БОГДАН АНТОНОВИЧ, кандидат наук государственного управления, врач высшей категории Проблема повышения физической работоспособности Проблема повышения физической работоспособности и ускорения протекания восстановительных процессов после значительных физических напряжений всегда относилась к наиболее актуальным проблемам физиологии спортивной деятельности. Исходя из изложенного, цель спортивной фармакологии заключаются в теоретической разработке, экспериментальном изучении и практическом внедрение недопинговых лекарственных средств и биологически активных добавок к пище для повышения адаптации организма спортсменов к чрезвычайным физическим нагрузкам. Задачами спортивной фармакологии являются выявление и коррекция факторов, лимитирующих работоспособность спортсменов при помощи биологически активных веществ, которые не относятся к допингам, не являются токсичными веществами и не вызывают побочных эффектов в учебно-тренировочном процессе и соревновательной деятельности. Учитывая возможности которые открывает сегодня мир биотехнологий относительно процессов происходящих в живой материи, то некоторые классические гипотезы перестают быть справедливыми и вероятно будут заменены более универсальными научными взглядами и подходами. Непреложно доказана сложная природа атомов, а законы неизменяемости материи, как и ее элементов в последнее время уже пересмотрены. Так, существуют элементы с одинаковыми атомными массами и сходной структурой, но обладающие неодинаковыми физико-химическими свойствами. Так установлено, что ряд новых веществ и соединений (например, фуллерены), могут менять свою массу и свойства, прекращать свое существование в данном виде, могут превращаться в электромагнитное («аннигиляция» электронов и протонов) или другие виды энерги. Такие превращения возможны лишь при условии соблюдения законов сохранения энергии. Энергия не может исчезать или возникать из ничего, а следовательно меняется только материальная оболочка, количественно оставаясь той же самой. Дает ли нам этот факт право предполагать или даже утверждать, что в мире существуют другие формы энергии, может быть, гораздо более важные для мира, чем внутриатомная энергия? Широкое использование современных биотехнологий позволяет создавать качественно новые структуры и продукты, сочетающие свойства биологических и абиогенных объектов, синтезировать новые лекарства и разрабатывать системы их доставки на клеточном и субклеточном уровне. Работы в этом направлении тесно увязываются с исследованиями в других стратегических областях (получение новых материалов и структур, «компактные» источники энергии и т.д.). По мнению экспертов практически все они сегодня относятся к технологиям многофункционального назначения. Современные биотехнологии – это не только переход на новый размерный уровень, но и переход к принципиально новым технологиям, принципам и требованиям к созданию продуктов: молекулярная сборка и самосборка высокоорганизованных структур, получение новых конструкционных, электронных, оптических и магнитных материалов, информационных технологий, технологий включающих принципы взаимопроникновения и т.д. Для практического осуществления основной идеи - используются богатейшие возможности в направлении создания принципиально новых классов соединений и веществ. По существу речь идет о разработке физико-химических основ и подходов, которые открывают нанометровый диапазон измерений в мир новых возможностей (нанотехнологии): атомарные кластеры; изменение параметров кристаллической решетки и атомной динамики; тепловых и электронных свойств веществ; изменение магнитных полей (в магнитных кластерах возрастают и даже появляются новые магнитные моменты воздействия, наблюдаются магнитные фазовые переходы и таким образом возникают явления супер- и парамагнетизма). Создание новых биотехнологий позволяет перейти к использованию одноэлектронных устройств и наноэлектроники, новых электронных и магнитных наноматериалов, кластерных катализаторов и нанопленок, новых медицинских технологий. Так знание первичной и пространственной структур белков и ДНК играет решающую роль для понимания процессов протекающих в организме человека. В частности, знание пространственной структуры веществ лежит в основе современной биотехнологии создания современных лекарств (так называемый "drug design"). Внедрение в медицинскую и спортивную практику современных технологий и средств позволило получить возможность более эффективно проникать в ключевые звенья патогенеза, что привело к значительным успехам, но сегодня все еще остается существенный пробел знаний и понимания у ряда специалистов потенциальных возможностей метода метаболитно-детоксикационной коррекции гипоксических расстройств [1,2-5]. На современном этапе испытан целый арсенал средств, обладающих широким спектром действия, способствующих синтезу и мобилизации энергетических и пластических ресурсов, оптимизации деятельности физиологических систем, ускорению процессов восстановления. Сегодня основными направлениями метаболической коррекции состояния организма могут быть: коррекция энергетического обмена (усиление синтеза макроэргов, расширение их резервного пула, более экономное и эффективное использование в различных биохимических процессах; снижение степени утомления); коррекция пластического обмена (ускорение формирования структурного "следа" адаптации, профилактика дистрофических процессов в различных органах и тканях, ускорение процессов реабилитации); защита клеточных структур; оптимизация процессов нейроэндокринной регуляции; снижение выраженности острых стрессовых реакций; профилактика астенических состояний и постстрессорных расстойств; повышение неспецифической иммунорезистентности и профилактика инфекционных заболеваний; улучшение состояния ЦНС, миокарда, печени, других органов и функциональных систем, профилактика (или купирование) их дисфункций; профилактика развития переутомления и ускорение процессов восстановления после истощающих нагрузок. Чрезвычайно высокие физические и психические нагрузки, которые граничат с возможностями человеческого организма спортсменов высокой квалификации, требуют и высоких технологий медико-биологического обеспечения, что позволяет повышать спортивный результат. Все виды физической деятельности подразделяются по интенсивности нагрузок на очень высокие, высокие, средней и низкой интенсивности. Это соответствует уровню спортивной квалификации спортсменов экстра-класса (олимпийских чемпионов и чемпионов мира), мастеров спорта международного класса, мастеров спорта, разрядников, лиц, занимающихся физической культурой, не занимающихся физической культурой и занимающихся лечебной физкультурой с целью реабилитации тех или иных функций при помощи заданной двигательной активности. Естественно, что и требования к этим лицам, их подготовленность, питание и фармакологическое обеспечение будут различными. Следует иметь в виду, что факторы, лимитирующие работоспособность, зависят от вида физической деятельности, которая может быть подразделена в соответствии с классификацией видов спорта на пять основных групп. ^ с преимущественным проявлением выносливости (бег, плавание, лыжные гонки, конькобежный спорт, все виды гребли, велосипедный спорт и другие), когда одно и то же движение повторяется многократно, расходуется большое количествоэнергии, а сама работа выполняется с высокой и очень высокой интенсивностью. Эти виды спорта требуют поддержки метаболизма, специализированного питания, особенно при марафонских дистанциях, когда происходит переключение энергетических источников с углеводных (макроэргических фосфатов, гликогена, глюкозы) на жировые. Контроль гормональной системы этих видов обмена веществ имеет существенное значение, как в прогнозировании, так и коррекции работоспособности фармакологическими препаратами. ^ , когда главным качеством является проявление взрывной, короткой по времени и очень интенсивной физической деятельности (все спринтерские дистанции, метания, тяжелая атлетика и другие). Чаще эти признаки зависят от генетических детерминант, а источники энергии для обеспечения подобной деятельности принципиально отличаются при проявлении выносливости. Различают циклическую последовательность моторных действий (бег) и ациклическую (бросок). Очень трудно улучшить результат на стометровке, в то время как сила и выносливость более подверженны тренировочным воздействиям. Это же относится и к спортивной фармакологической коррекции. Прирожденные спринтеры имеют более высокий процент быстрых мышечных волокон по сравнению с бегунами на длинные дистанции. Скорость является весьма демонстративным показателем, который претерпевает с увеличением возраста самый ранний и выраженный спад по сравнению с силой и выносливостью. Увеличение массы тела у всех метателей и тяжелоатлетов требует особого контролля за специализированным питанием и сдвигом катаболической в анаболическую фазу обмена веществ без использования анаболических стероидов и соматотропина. У спринтеров же недопустимо бесконтрольное увеличение массы тела, т.к. в этом случае превалирует углеводный обмен, а источникам энергии являются макроэргические фосфаты, гликоген и глюкоза. Становятся понятны задачи фармакологической коррекции. Единоборства представляют собой весьма многочисленные виды спортивной деятельности (все виды борьбы, бокс и другие). Характерной чертой расхода энергии при единоборствах является не постоянный, циклический, а ациклический уровень физических нагрузок, зависящий от конкретных условий борьбы, и достигающий, порой очень высокой интенсивности. Вид физической деятельности, ее длительность и интенсивность являются основанием для подбора фармакологических препаратов. Поскольку некоторые виды спорта, достаточно травматичны и это может быть причиной нарушений микроциркуляции и обменных процессов в мозгу, следует в качестве протекторов использовать препараты ноотропного действия. ^ характеризуются постоянным чередованием интенсивной мышечной деятельности с отдыхом, когда спортсмены не задействованы непосредственно в тех или иных игровых эпизодах. Большое значение имеют координация движений и психическая устойчивость. Задачи фармакологического обеспечения связаны с коррекцией процессов восстановления, компенсации энергии, улучшения обменных процессов в мозгу при помощи витаминных комплексов, ноотропов, адаптогенов растительного и животного происхождения, а также антиоксидантов. Сложнокоординационные виды базируются на тончайших элементах движения, как это бывает в фигурном катании, гимнастике, прыжках в воду, стрельбе, где требуется выдержка и внимание. Физические нагрузки варьируют в широких пределах. Например, чтобы сделать сложный прыжок, требуется огромная взрывная сила, в то время как при стрельбе необходима концентрация внимания и уменьшение тремора Большое значение имеет повышение психической устойчивости растительными препаратами успокаивающего действия (валериана, боярышник без спиртовых компонентов), ноотропами, витаминными комплексами, богатыми энергетическими продуктами. ^ в значительной степени связаны с применением технических средств (автогонки, бобслей, парашютный спорт, парусный спорт и многие другие). Уровень физических нагрузок может не достигать очень высоких значений, но нервное напряжение находится на пределе человеческих возможностей, что и определяет принципы фармакологической коррекции — повышение психической устойчивости. Помимо этого, существует ряд смешанных видов спорта, где применяются различные виды многоборий, включающих перечисленные виды физической деятельности человека. Естественно, задачи специального обеспечения отличаются значительно и принципиально. Следует отметить, что сегодня возникает много проблем с восстановлением и поддержанием на высоком уровне физитческой и интеллектуальной формы. Спортивная деятельность включает практически все виды физической и умственной деятельности, поэтому огромный интерес сегодня прикован к современным технололгиям улучшения работоспособности, выживаемости человека в экстримальных условиях, и особенно к средствам или методикам повышения выносливости, скорости, силы, координации с учетом интенсивности физических нагрузок при сохранении общего качества жизни спортсмена. ^ Тренировочная и соревновательная деятельность является основой совершенствования спортсмена. В основе достижения высокого спортивного результата и его роста лежат адаптационные процессы, происходящие в организме. В процессе адаптации к физическим нагрузкам определяются два этапа — срочной и долговременной устойчивой адаптации. Переход от срочного этапа к устойчивой долговременной адаптации основан на формировании структурных изменений во всех звеньях — как в морфо-функциональных системах, так и в регуляторных механизмах. Процесс адаптации активно сопровождается повышением функциональной мощности структуры и улучшением ее функционирования. При неадекватных, нерационально построенных тренировочных программах некоторые функции могут истощаться, и тогда функционирование организма протекает на предпатологическом и патологическом уровнях. Такое состояние дезадаптации может привести к развитию переутомления, перенапряжения, перетренированности, значительному снижению работоспособности и в дальнейшем — к возникновению заболеваний и травм. При интенсивной или продолжительной работе в организме возникают и развиваютея процессы дезадаптации. Дезадаптацию следует рассматривать как сложный процесс, затрагивающий все уровни функционирования организма (молекулярный, субклеточный, клеточный, системный, целостный организм) и проявляющийся в совокупности изменений, связанных со сдвигами гомеостаза, уровня и резервов енергообеспечения, регулирующих систем. Развитие дезадаптации сопровождается временным или продолжительным снижением работоспособности [10]. Нельзя рассматривать этот процесс как нечто патологическое, вредное для организма. Это особый вид функционального состояния временно возникающего под влиянием продолжительной или интенсивной физической нагрузки. При этом может усиливаться обмен веществ, повышатьея мышечный тонус, интенсивно происходят процессы восстановления ( Сеченов, И.П. Павлов, А.А. Ухтомский, В.Е Зенблат, В.Д. Моногаров и др.). При многократно часто повторяющихся или длительно протекающих дезадаптационных процессах в организме возникает совокупность стойких функциональных нарушений исчезающих за время отдыха и являющихся благоприятными для его здоровья. Длительное переутомление — одна из причин развития напряжения и различного рода заболеваний. При интенсификации тренировочного процесса, усилений волевого начала у спортсмена может развиться и предпатологические состояния, которые без коррекции могут перейти в патологические. Причинами возникновения данных состояний могут быть:
Все эти предрасполагающие факторы, хотя и имеют дифференциальную спецификацию, в конечном результате приводят к развитию дезадаптационных процессов и разной степени выраженности определенной цепи патогенетических изменений в организме. В различных биосистемах организма происходят практически однотипные нарушения тканевого метаболизма. Детальный научный анализ возникающих нарушений позволяет получить данные, которые составляют фундаментальную основу для разработки оптимальных мероприятий по морфофункциональной и метаболической коррекции. Проведение данных мероприятий не должно ставить своей целью решение задач стимуляции и/или повышения работоспособности, а должно быть направлено на оптимизацию его гомеостатических параметров и функционального состояния, нести лечебно-восстановительный (реабилитационный) эффект. Общим в механизме развития нарушений в различных органах и тканях при дезадаптации организма в целом является то, что конечные зтапы возникающих нарушений на клеточном и молекулярном уровне взаимосвязаны. Однако разнообразные комбинации этих повреждений определяют специфику их течения у отдельно взятого человека. Анализ клинического материала, биохимических исследований и данных литературы позволяет утверждать, что жизнедеятельность индивидуума в норме и при развитии патологических процессов осуществляется на основе сравнительно небольшого числа реакций организма [9]. Примером может служить теория функциональной системы П.К.Анохина (1935), теория общего адаптационного синдрома Г.Селье (1925), попытки А.Д.Сперанского (1935) создать теорию построения медицины. Эти теории в настоящее время нашли свое подтверждение и позволили сформулировать и разработать общие или системные закономерности функционирования организма и/или органа-мишени при той или иной патологии. Существуют типовые механизмы развития различных процессов, в основе которых лежит нарушение адаптивных реакций. Такой общий подход на первый взгляд кажется странным, но выявление общих закономерностей функционирования органов н систем является базой для разработки единых принципов диагностики, терапии и профилактики [2, 9, 11]. Общим в развитии и манифестации цепи патогенетических событий, возникающих в различных органах и тканях при истощающих физических нагрузках, является следующее:
Об однонаправленности развития и течения метаболических изменений в различных органах и тканях под влиянием гипоксии и/или ишемии свидетельствует большое количество научных публикаций, в частности, в работах А.М. Голдовского, который константировал, что переживаемость органа от гипоксии напрямую зависит от содержания в нем жидкости. Именно этим обьясняется тот факт, что, например, органьі и ткани опорно-двигательного аппарата могут выдерживать многочасовую ишемию, а для жизненно важных органов, таких, как печень, миокард и в особенности мозг, допустимые сроки ишемии исчисляются минутами [4]. В основе генерализованного ответа организма на возникающую агрессию прежде всего лежит нарушение целостности сосудистого зндотелия, что в свою очередь способствует развитию целого каскада гомеостатических изменений, которые в конечном результате приводят к серьезным микроциркуляторным нарушениям, вплоть до развития синдрома "no reflow" или невосстановленности кровотока в некоторых участках органов. Активация в данных условиях реакций свободнорадикального окислення (СРО) может способствовать повреждению как сосудистого эндотелия, так и форменных злементов крови. Данный комплекс изменений вызывает, так называемый, медиаторный, или цитокиновый взрыв. Повышение уровня цитокинов в данном случае подтверждает факт повреждения зндотелия сосудов и нарушения реологических свойств крови. Активация реакций СРО приводит к структурным преформациям в мембранньх образованиях клеток и нарушению зкстра- и интрацеллюлярных обменных процессов, что в конечном результате может привести к серьезным повреждениям, вплоть до гибели клеток органов-мишеней. При повреждении мембран клеток органов-мишеней происходят патологические сдвиги в злектролитном балансе. Поскольку определенное количество вырабатываемой в клетках энергии идет на поддержание трансмембранного потенциала, снижение уровня макроэргических фосфатов и сопровождается выходом из клеток ионов К+ и Мg2+ и интрацелюллярным накоплением ионов Na+ и Са2+, что, например, в тканях миокарда приводит к его контрактуре и электрической нестабильности, а в тканях головного мозга вызывает снижение биозлектрической активности коры мозга и нарушение функции ЦНС. Кроме того, снижение ионного градиента и повышение концентрации ионов Nа+ внутри клетки способствует набуханню последних. Данные изменения имеют место и в клетках зндотелия кровеносных капилляров, вызывая их отек и усугубляя микроциркуляторные нарушения. Усилению отека капилляров способствует выброс биологически активных аминов, факторов воспаления и развивающийся лактоацидоз. Микроциркуляторные нарушения, а также последствия развития неспецифических воспалительных реакций, уменьшают зффективность процессов доставки и утилизации тканями кислорода, что в свою очередь обуславливает резкие нарушения кислородного режима тканей. Интрацеллюлярные метаболические изменения в свою очередь увеличивают степень микроциркуляторных нарушений. Запускается каскад реакций, приводящих к дальнейшим серьезным нарушениям гомеостаза организма. Кроме того, необходимо учитывать тот факт, что еще более серьезные осложнения могут возникнуть и при дальнейшем восстановлении кровотока и оксигенации ткани. Данные осложнения могут возникать как последствие имеющего место при этом "респираторного" или "оксидативного" взрыва. Каскад метаболических изменений имеет одинаковую направленность практически во всех тканях организма, может служить и основой для коррекции таких патологических состояний, патогенетической основой которых является гипоксически-ишемическое "повреждение" в различных органах и тканях [3, 6]. Приведенные выше механизмы системного ответа организма имеют универсальный характер, что позволяет разработать и использовать недифференцированную терапию, применение которой окажет позитивное влияние на резистентность организма и развитие процессов адаптации. Это, в свою очередь, уменьшит количество осложнений, улучшит прогноз и результаты, предупредит развитие патологического процесса. Следует отметить, что до настоящего времени современные подходы к коррекции гипоксически-ишемических нарушений при чрезмерных физических нагрузках окончательно не сформированы. Нет четких рекомендаций относительно групп препаратов, режимов назначения и дозирования, практически отсутствуют рекомендации относительно их рационального комбинирования. Приведенные общие механизмы метаболических нарушений в различных тканях, единые подходы и механизмы адаптивных реакций свидетельствуют о том, что в основе ответа организма на гипоксию, лежит системный ответ, заложенный в процессе зволюции живого организма и направленный на его выживание. Подобная направленность изменений может иметь место практически у каждого спортсмена, который подвергся чрезмерным, истощающим физическим нагрузкам в результате реализации неадекватной тренировочной программы. При этом следует помнить, что для каждого спортсмена могут иметь место индивидуальные особенности развития и течения патологического процесса. Если данные изменения своевременно не устранить, дальнейшая цепь событий может привести к серьезным анатомо-морфологическим изменениям в соответствующих органах и тканях. Степень выраженности и превалирования того или иного вида нарушений в различных тканях зависит от множества зкзо- и зндогенных факторов. В соответствии с современными требованиями, предьявляемыми к метаболической коррекции в спорте, выбор и назначение средств, применение методик, апаратных методов реабилитации спортсмена должны быть научно обоснованными, с учетом имеющих место частных и индивидуальных особенностей развития и протекания функциональных или патологических изменений, отдельно взятого индивидуума. В зтой связи совершенно очевидной становится еще одна проблема современной медицины — необходимость поиска, разработки и внедрения обьективных критериев оценки состояния как енергообмена, так и организма в целом на его различных системних уровнях, которые можно определять на различных зтапах тренировочно-соревновательной деятельности спортсмена. Необходимо четко дифференцировать локализацию и степень выраженности патологических процессов в органах и тканях, а также в организме в целом, знать индивидуальные особенности протекания данного процесса у конкретного индивидуума, т. є. необходимы более совершенные методы диагностики. Следует отметить, что эффективность метаболической коррекции возникающих в биосистемах организма изменений также зависит от адекватности проводимых мероприятий (метаболической терапии или коррекции), направленной на устранение нарушений, характерных непосредственно для определенной ткани или конкретного органа-мишени. Для проведення такой терапии необходимо четко ориентироваться в специфических анатомо-морфологических, физиологических и биохимических особенностях различных тканей и органов, формирующих функциональные системы. При этом считать специфическую терапию "золотой пулей", которая решит все проблемы поврежденного органа без учета общего ответа организма на повреждение, было бы большой ошибкой [9]. Как свидетельствует большинство научных публикаций, интенсивная тренировочиая нагрузка, сопровождающаяся чрезмерным утомлением, вначале обеспечивается увеличением активности функционирования перечисленных выше систем. В зависимости от выраженности нарушений деятельности систем и органов, в спортивной медицине условно выделяют четыре клинические формы перенапряжения:
Обмен веществ в органах, формирующих ключевые жизнеобеспечивающие системы, характеризуется состоянием гиперметаболизма. Функционирование биологических систем в условиях многократно повторяющегося чрезмерного перенапряжения, не обеспеченного необходимым временем отдыха, рано или поздно приводит к енергодифицитному состоянию клеток органов [9]. Кроме того, при интенсификации работы органов они не в полной мере обеспечиваются возможностями транспортной системы крови в адекватной доставке к ним кислорода и субстратов окислення. Тяжесть течения и исход критического состояния связаны не только с истощением енергетических ресурсов клеток органа-мишени или всего организма, что бывает чаще всего, но и с тяжелой формой гипоксии и других метаболических сдвигов [9]. В 1989 году С.Н. Ефуни и В.А. Шпектор, позднее Р.В. Сечча (1987 г.) предложили рассматривать критические заболевания с позиции енергетического обеспечения. По мнению авторов, енергодефицит может возникать не только как следствие, но и в виде недостаточного количества субстратов окислення в клетке или при ингибировании клеточных ферментов при нормальном или по вышенном РО2 . При перенапряжении знергодифицит чаще всего возникает в результате неадекватного кровоснабжения органов, недостаточного количества субстратов окислення в клетке или вследствие нарушений електроннотранспортного обмена. Основные деструктивные механизмы в обоих случаях обусловленны дискоординацией основных метаболических путей в клетках. Пути возможной коррекции изменений, обусловленных перенапряжением определенных систем, должны быть направлены на регуляцию и оптимизацию внутриклеточных процессов обмена веществ и енергии. При этом уже отмечалось, обязательно должны учитываться специфические структурные анатомо-морфологические, функциональные — физиологические и биохимические особенности тканей и органов, формирующих данную систему. Одной из центральных задач остается определение путей специфической коррекции енергетических и обменных процессов конкретно для тканей центральной нервной и сердечно-сосудистой системы, печени и других жизнеобеспечивающих органов и систем. Головной мозг человека, на долю которого приходится всего 2 % общей массы, отличается необычайно высокой интенсивностью енергетического обмена и весьма чувствителен к недостатку кислорода и енергетических материалов. К особенностям метаболизма тканей головного мозга относится превалирование реакций аеробного пути окислення глюкозы. В результате чего даже при небольшом дефиците кислорода и энергетических субстратов в тканях мозга сразу же обнаруживаются структурно-функциональные перестройки [4]. Метаболические нарушения, возникающие в тканях головного мозга, приводят к ухудшению и нарушению межсинаптической передачи, что ведет к дискоординации регуляторных функций ЦНС, проявляющихся снижением скоростных и силовых качеств, формированием очагов застойного возбуждения и нарастанием мотивации к отказу от выполнения физической работы. В настоящее время значительный интерес прикован к разработке современных универсальных средств, способных воздействовать практически на все звенья патогенеза гипоксического "повреждения" тканей головного мозга, регулировать енергетический обмен и минимизировать возникающие при зтом негативные последствия. Специфика биологического действия - биологически активные компоненты современных антитоксидантов с выраженным антигипоксическим эффектом, или кантиоксиданты, должны обладаеть выраженным антиоксидантным, противогипоксическим, кардио-, гепато- [11] и церебропротекторным [4] и другими видами положительного действиея. Учитывая особую подверженность к повреждению при переутомлениии или синдроме дизадаптации тканей миокарда, головного мозга и печени, назначение специальных средств оказывает позитивное воздействие. Так, у спортсменов с проявленнями нарушений в работе данных систем уменьшается содержание в крови начальних и конечных продуктов реакций пероксидного окислення липидов, уменьшается уровень гиперферментемии (снижалась активность лактатдегидрогеназы, креатинфосфокиназы, аспартатаминотрансферазы, аланинаминотрансфераз и др.). Сердечно-сосудистая система — одна из ведущих систем организма в обеспечении высокой работоспособности спортсменов. Дизадаптационные процессы в сердечно-сосудистой системе сопровождается серьезными нарушениями енергетического обмена и обмена веществ в миокардиоцитах, что приводит к растройствам как в самой системе, так и организме в целом. Современная традиционная медикаментозная терапия ишемической болезни в основном направлена на основные звенья патогенеза заболеваний: уменьшение потребности органов и тканей (миокарда, головного мозга или печени) в кислороде посредством повышения его утилизации тканями, или на улучшение его доставки, например, посредством вазодилатации или методов гипербарической оксигенации [1]. Метаболическая терапия в этом случае нацелена на улучшение еффективности утилизации кислорода в условиях ишемии. По определению, метаболические препараты (в чистом виде) не влияют на показатели гемодинамики, основной мишенью является внутриклеточные процессы митохондриального дыхания. Действие различных протективных средств должно быть направленно непосредственно на оптимизацию метаболизма, учитывая его специфику. Для того чтобы понять суть метаболической коррекции, необходимо четко ориентироваться в особенностях энергообеспечения в нормальных физиологических условиях и в состоянии ишемии. Источником энергии в клетке является митохондрия, "топливом" для которой служат карбогидраты (в основном глюкоза) и свободные жирные кислоты (СЖК) [12]. Независимо от энергетического субстрата, в заключительной стадии распада образуется ацетил-кознзим А, который вступает в цикл трикарбоновых кислот или цикл Кребса (см. схему цикл Кребса), в митохондриях, что в конечном итоге приводит к превращению химической энергии АТФ в различные виды работы, например механическую — контрактильную работу сердца.  ^ В обычных условиях начальний этап метаболизма глюкозы — аназробный гликолиз (в результате которого образуется пируват) — приводит к синтезу незначительного (менее 10 %) количества АТФ [19]. Конверсия пирувата в ацетил-кознзим А происходит в митохондриях с помощью ферментного пируватдегидрогеназного комплекса (ПДК). Данная реакция ингибируется избыточной концентрацией ацетил-кознзим А и СЖК [17, 19]. На ранних стадиях гипоксии в крови и тканях накапливаются интермедиаты цикла Кребса– лактат, пируват и цитрат [32]. Характерной особенностью шестой реакции цикла Кребса, а именно окисления янтарной кислоты (ЯК) с помощью специфического фермента – сукцинатдегидрогеназы [4, 131], является то что процесс митохондриального дыхания осуществляется на внутренней мембране митохондрий. Такая локализация и независимость активности от концентраций окисленной и восстановленной форм НАД/ НАДН+[44] позволяет сохранить энергосинтезирующую функцию митохондрий в условиях гипоксии при нарушении НАД-зависимого дыхания клеток; выполняя каталитическую функцию по отношению к циклу Кребса [107, 109]. В ряде работ было доказано, что при ишемических состояниях (остром инфаркте миокарда, ишемическом инсульте и др.) в крови, вытекающей из зоны ишемии, происходит резкое уменьшение содержания ЯК [89]. Экзогенное поступление в организм ЯК нормализует активность сукцинатдегидрогеназы, и тем самым ограничивает зону ишимического некроза [86], при этом усиливается биоэлектрическая активность, биоэнергетический потенциал, улучшается геодинамика и увеличивается толерантность организма к физическим нагрузкам [3, 16, 45, 98]. Именно антигипоксическое действие сукцинатов, равно как и увеличение содержания в мозге g–аминомаслянной кислоты (ГАМК) через шунт Робертса [3,46, 94], за счет влияния на транспорт медиаторных аминокислот [38], обусловило её антистрессорное действие. При острой экспериментальной гипоксии мозга ЯК ограничивает объем ишемических повреждений, уменьшая количество продуктов перекисного окисления липидов и увеличивая выживаемость [14]. В условиях респираторного дисстресс синдрома (РДС) у пациэнтов в тяжелом состоянии, сукцинаты дикарбоновых кислот (микст-соли типа БМ) снижали уровень свободно радикальных процессов в тканях и сыворотке крови, ослабляя деструкцию мембранных элементов (нейронов, кардиомиоцитов, клеток Куппера печени и др.) и способствовали полному восстановлению функций и структуры тканей органов [24, 57]. В постреанимационном периоде происходила нормализация функций центральной нервной системы, снижалась чувствительность к стрессу, накопление продуктов свободнорадикального окисления и восстановление изменений в крови [85], головном мозге [108], печени, легких или сердечно-сосудистой системе. Повышение трансмембранного градиента концентрации кислорода и снижение оксигенации ядра и цитоплазмы кислорода свидетельствует о способности сукцинатов интенсифицировать диффузию кислорода в различные ткани и органы, стимулируя при этом клеточное дыхание[4, 32]: Так, например, прирост скорости потребления кислорода клетками печени при добавлении микст-солей типа БМ (картол, ноокарб) увеличивался в 60 раз [107, 123]. Способность ряда сукцинатов интенсифицировать утилизацию кислорода тканями и восстановление НАД-зависимого клеточного дыхания [4, 14, 32, 45] характеризуют её выраженное антигипоксическое действие. За счет улучшения метаболических процессов в миокарде, подавления процессов перекисного окисления липоидов в кровотоке [63] и стабилизации коронарного кровоснабжения [1, 2, 6, 7, 90, 117], обусловлено антиаритмическое действие ЯК. Кардиопротекторное действие связано с активацией сукцинатдегидрогеназного пути окислительного ресинтеза АТФ в кардиомиоцитах, с одновременным снижением уровня жирных кислот и НАД-зависимых субстратов цикла Кребса в зоне ишемии [94,110,125]. Противоишемический эффект связан не только с активацией сукцинатдегидрогеназного окисления, но и с восстановлением активности ключевого окислительно-восстановительного фермента дыхательной цепи митохондрий клеток – цитохромоксидазы [84, 103]. Антигипоксическое действие ЯК позволяет использовать ее для стимуляции регенерации роговицы глаз, профилактики пневмопатий и некротических осложнений при кожно-пластических операциях [28, 64, 65]. Адаптогенное действие сукцинатов, проявляющееся при тяжелых физических нагрузках [46, 54, 106], доказано на моделях экспериментального иммобилизированного стресса [80, 97, 132] и стресса, вызванного вибрацией [80], ожогом [60], электрическим шоком [24], острым охлаждением [9, 12]. В литературе имеются данные о стимулирующем действии ряда сукцинатов на синтез белка [25, 32], гемоглобина [101], порфиринов [22], гликогена в печени [133]. Янтарная кислота и ряд ее производных способны влиять на содержание гистамина и серотонина крови, улучшить микроциркуляцию в органах и тканях без существенного влияния на показатели артериального давления и показатели работы сердца |93]. Избирательное действие ЯК на гипоталамические структуры мозга позволяет усиливать действие эстрогенов на гормонозависимые органы и ткани [99]. Гепатотропное действие и инсулинотропный эффект ЯК обусловлено повышением соотношения НАДН+/ НАД, стимуляцией синтеза мочевины и энергетического обмена в гепатоцитах и клетках поджелудочной железы [52, 83, 116]. Активация сукцинатдегидрогеназы в митохондриях гепатоцитов под действием ЯК нормализует печеночный обмен [33, 34], препятствует жировой дистрофии печени и образованию коллагенозной ткани [62]. Влияние ряда сукцинатовна на синтез инсулина обусловлен усилением метаболических процессов в островковой ткани поджелудочной железы, а стимуляция секреции инсулина І-клетками обеспечивается за счет активации фермента Na(+) К(+)-аминотрансферазы, которые не зависят от концентрации глюкозы во внеклеточной среде [112, 113, 115]. При ятрогенном поражении печени и поджелудочной железы (например, ксенобиотиками) сукцинаты стимулируют метаболизирующую функцию с одновременным повышением устойчивости мембран к радикальному окислению [26, 38, 81, 94, 120, 126,]. Восстановление пула пиримидиновых динуклеотидов приводит к увелчению концентрации восстановленного глутатиона и усилению устойчивости митохондрий к перекисной деградации, вызваной ксенобиотиками [81, 94, 126]. Даже под действием сублетальных доз активного генератора радикальных частиц – нитрита натрия полностью нивелируется блокирование дыхательной цепи митохондрий [124]. С другой стороны не отмечено выраженное радиозащитное действие ЯК и ее препаратов, что обусловлено преимущественно влиянием на метаболические процессы в клетках (снижение оксигенации ядра и цитоплазмы, активация клеточного дыхания, стимуляция синтеза белка и АТФ, ингибирование процессов перекисного окисления липидов) [4, 13, 23, 29, 30, 37, 40, 122]. Несмотря на известные фармакологические эффекты ЯК, зарегистрированных эффективных лекарственных и нелекарственных форм, содержащих в качестве основного компонента сукцинат, немного. При достаточном кислородном обеспечении основным энергетическим субстратом миокарда являются СЖК, которые служат источником от 60 до 80 % АТФ. Следует отметить, что СЖК — менее "эффективный" источник знергии по сравнению с глюкозой, так как требуют на 10 % больше кислорода для образования эквивалентного количества АТФ. СЖК проникают в митохондрии посредством активного транспорта, за который отвечает карнитино-пальмитиновый ферментный комплекс (КПК). В митохондриях происходит окисление СЖК. Этот процесе строго контро-лируетея и зависит главным образом от интенсивности транслокации СЖК в митохондрии. ^ В случае умеренной ишемии аэробное окисление СЖК и глюкозы снижаетея. Анаэробный гликолиз становитея основным источником АТФ. В этих условиях запасы гликогена мобилизуются на поддержку гликолиза [20]. При развитии тяжелой ишемии (окклюзия коронарной артерии) аназробный гликолиз остаетея единственным источником образования АТФ. При восетановлении коронарного кровотока (реперфузии) избыточное количество СЖК ингибирует ПДК, вследствие этого основной пул АТФ (около 95 %) образуется за счет окислення СЖК [18]. По данным ряда иселедований, резкий дисбаланс между окислением глюкозы и СЖК в сторону последних, а также повышенная концентрация СЖК в ишемизированной зоне являются основными факторами реперфузионного повреждения и дисфункции и развития опасных для организма нарушений [20]. Изменения метаболизма во время ишемии и реперфузии требуют адекватного подхода и открывают широкую возможность для широкого применения средств метаболической коррекции [1, 11,13, 19]. На современном этапе научно обоснованная программа метаболической коррекции нарушений, возникающих при интенсивных или продолжительных нагрузках, обусловленных спортивной деятельностью, крайне необходима для оптимизации состояния здоровья и работоспособности спортсменов. Внедрение такой программы являетея существенным резервом в общем плане медико-биологического обеспечения спортивной деятельности и позволит:
Перспективным и необходимым условием повышения эффективности коррекционных мероприятий является использование в схемах биологически активных средств, обладающих метаболитотропным действием. Обладая достаточно выраженным протективным эффектом, чаще всего данные препараты имеют низкую токсичность и отличаются допинговой чистотой. Однако следует отметить, что эффективность их биологического действия напрямую зависит от характера метаболических нарушений в организме, этапа их развития, степени выраженности и специфики их развития в том или ином органе. Также следует, что рациональное комбинирование препаратов с разными путями реализации метаболического действия во много раз превышает терапевтический эффект их монотерапии. Таким образом, неадекватные, нерационально построенные спортивно-тренировочные программы могут способствовать развитию у спортсменов дезадаптационных растройств, состояния переутомлення, перенапряжения, перетренированости. Каскад метаболических изменений и нарушений при даных состояниях характеризуется разной степенью выраженности, но практически одинаковой направленностью во всех тканях организма. Общим в механизме развития повреждений в различных органах и тканях является то, что конечные этапы возникающих нарушений на клеточном и молекулярном уровнях взаимосвязаны, и вместе с тем разнообразные комбинации этих повреждений определяют специфику их течения у отдельно взятого спортсмена. Анализ механизмов системного ответа в различных органах и тканях при данных патологических состояниях позволяет разработать и использовать адекватную комплексную метаболитотропную терапию, направленную на оптимизацию обмена веществ в организме спортсмена. Для повышения эффективности коррекционных мероприятий также необходимо использовать средства специфической терапии (метаболитно-дезинтоксикационной терапии), направленной на устранение нарушений, характерных непосредственно для определенной ткани или конкретного органа-мишени. 1.2. Особенности енергетического статуса, как критерий адаптации к значительным физическим и психоэмоциональным нагрузкам в спорте Пристальное внимание сегодня сосредоточено на исследованиях биоэнергетики человека, изучении состояния нуклеарной биоэлектрокинетики, других интегральных характеристик уровня физиологичных резервов и энергетического потенциала организма. Данные параметры являются относительно тонкими индикаторами функционального состояния биологических систем. Прогресс касаемо понимания самой сути, а также современных подходов к адаптации спортсменов високого класса к значительным физическим и психоэмоциональным нагрузкам, основан на глубоком понимании биологической роли и важности проведения корекции метаболических и дезинтоксикационных нарушений. Вполне обоснованным сегодня остается постулат, что дальнейшее глубокое изучение пато- и саногенеза механизмов развития метаболических и дезинтоксикационных нарушений, как и всего широкого пласта функциональных сдвигов в организме требует современных критериев и подходов с целью осуществления рациональной современной подготовки спортсменов высокой квалификации для достижения высоких показателей. Современные данные мировой литературы свидетельствуют о том, что метаболические и детоксикационные процессы играют ведущую роль в поддержании высокого функционального состояния спортсмена, позволяя удерживать высокий энергетический потенциал организма, обезвредить и/или предотвратить эндогенно образующиеся вредные вещества (эйкозаноиды, холестерол, стероиды и др.), как равно и воздействие чужеродных токсических веществ и соединений (ксенобиотиков и др.). Ключевая роль в процессе биотрансформации, метаболических и детоксикационных механизмов сегодня отводится реакциям микросомального окисления на митохондриях, а следовательно, значительное внимание следует уделить изучению тонких биохимических (биоэнергетических) механизмов и показателей функционального состояния организма (печени, серца, легких и др.), особенно детоксикационной (ксенобиотической) и метаболической функции печени, определения места и роли молекулярных механизмов повреждения клеточных мембран, процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ), состояния и активности антиоксидантных систем (АОС) организма [1, 3-5]. Прежде всего, следует отметить процесс микросомального окисления веществ с помощью цитохрома Р-450 (первая фаза детоксикации) и коньюгации с глюкуроновой кислотой, глутатионом или другими метаболитами антиоксидантной системы, которые образовуются в первой фазе, а также различных интермедиаторов (вторая фаза детоксикации) [2-6]. Доказано, что индукция первой фазы активации ферментных систем, во время которой образуется значительное количество активных молекул, инициирует развитие адаптационных и компенсаторных процессов, связанных с мобилизацией второй фазы детоксикации, с усилением процессов конъюгации в условиях депрессии системы цитохрома Р-450 [2,3]. Таким образом, большинство медикаментозных и не медикаментозных средств, ксенобиотиков, алкоголь и др. способны приводить к индукции первой фазы активации ферментных систем, стимулируя чрезмерное образование активированных метаболитов как (следствие активации процессов ПОЛ), способных повреждать мембраны кдеток (гепатоцитов, кардиоцитов и др. клеток). Медико-биологические аспекты современных антиоксидантов широко освещены в работах J.M. Braganza (1995), C. Calzada (1997), E.Ginter (1982), G.N.Burton (1994), A. James (1995), B. Gassman (1998), Меєрсон Ф.З. (1984), Соколовський В.В. (1988), Лукъянова Л.Д. (1989), Тимочко М.Ф. и соавт. (1996-98); Зборовська И.А., Банникова М.В. (1995), Плиш Б.А., Затовский И.В., Бугай А.А., Друзь О.В., Лищук В.Д., Олейник С.А., Сосин И.К. (2001-2007) и др. Значительное лечебное и профилактическое действие авторы обосновывают относительно таких клеточных антиоксидантов, как коэнзим Ко Q-10 (убіхінону), цитохром С и Р-450, ряду биоактивных формам аминокислот и их производным, препаратам янтарной кислоты и др. Эта группа биологически активных соединений способна в той или иной мере, а также в зависимости от уровня энергетического статуса организма существенно повлиять на оптимизацию процессов микросомального окисления на митохондриях, репродукцию и клеточную пролиферацию, неспецифическую регуляцию (коррекцию) иммунного статуса, положительно влиять на качественный и количественный состав крови и ее биохимических показателей, усилить усвоение веществ или действие других биологически активных веществ, стабилизировать биологические мембраны и мембранные структуры, повысить суммарно антитоксический или антиоксидантный потенциал и тому подобное. Обращают на себя особенное внимание наиболее значимые элементы (прямой и непрямой) антиоксидантного действия ряда биологически активных веществ, которые чрезвычайно важны для организации универсальной защиты организма, повышения его энергетического, а соответственно и защитного потенциала к неблагоприятным факторам среды. Универсальным механизмом приспособления клетки к изменяющимся в результате повреждения или заболеваний условиям существования лежит перестройка обмена веществ и энергии. Практически во всех случаях, независимо от этиологии заболевания, общим патогенетическим звеном в процессе повреждения служит окислительный (оксидантный) стресс. Окислительный стресс – состояние, при котором антиоксидантные системы клетки не способны противостоять чрезмерному образованию и накопления в ней свободных радикалов – молекул со свободным, непарным электроном на внешнем уровне. Наличие у молекулы свободного, «неспареного» электрона создает электрохимическую нестабильность и «гиперагрессивность», способность «вырывать» электрон у других молекул, повреждая белки и биологические мембраны, что в свою очередь приводит к активации цепной реакции повреждения клеточных структур. Поскольку основным органом поддержания гомеостаза является печень, то именно она наиболее многогранный за своим метаболизмом внутренний орган и чрезвычайно чувствительна к данным процессам. Другие важные жизнеобеспечивающие органы и системы организма (серце, почки, легкие и др.) также играют чрезвычайно важную роль в этом процессе. Выработка реактивных форм кислорода в клетке в процессе жизнедеятельности – кислородсодержащих радикалов (ПРО2», АЛЕ2», АЛЕ», NO», ROO»), а также молекул, способных легко продуцировать синглетный кислород, Оз, ONOOH, HOC1, Н2ПРО2, ROOH, ROOR и т.д. – обычное явление. Как отмечалось ранее в процессе клеточного (митохондриальтного) дыхания образуются гидроксильные, пероксильные, нитроксильные, алкосильные, супер-оксид-анион радикалы, перекись водорода и синглетный молекулярный кислород. Содержание свободных радикалов чрезмерно возрастает в условиях интоксикации (в т.ч. алкогольной или наркотической), при повреждении и воспалении тканей (не зависимо от природы), дефиците ресурсов антиоксидантних систем, гипоксии, при воздействии ряда химических и лекарственных веществ. Как известно, свободные радикалы способны оказывать прямое и опосредованое цитотоксическое действие, причем мишенями при этом выступают в первую очередь клеточные мембраны, внутриклеточные липиды, белковые молекулы, ДНК и др. Лимитирующим участком дыхательной цепи является первый ферментный комплекс, через который окисляются НАД-зависимые субстраты. Для предупреждения ранних нарушений дыхательной цепи применяются вещества с донорно-акцепторными свойствами, например, производные хинонов. Одним из таких веществ, является витамин К3 (менадион, 2-метил-1,49-нафтохинон), который благодаря шунтированию потока электронов на участке НАДН-КоQ, может восстанавливать электронтранспортную и сопрягающую функцию цитохромного участка дыхательной цепи. При этом происходит нарушение насосной функции сердца. Чтобы предупредить ранние нарушения дыхательной цепи возможно также использование средств, усиливающих независимые от НАДН-оксидазного пути компенсаторные метаболические потоки, например, сукцинатоксидазный путь. Вводимый извне сукцинат (например сукцинат натрия) при курсовом применении оказывает умеренное антигипоксическое действие из-за низкой способности проникать через мембранные баръеры (мембраны). Отсутствие выраженного защитного действия может быть связано еще и с низкой биологической доступностью екзогенного сукцината изза его конформационных особенностей. Наиболее активно экзогенный сукцинат может захватывается печенью, что сопровождается повышением ее умеренной детоксицирующей активности. Биодоступность сукцината можно увеличить при комбинированном его введении с некоторыми метаболитами, способствующими лучшему его проникновению в клетку. Применение соответствующих органических производных сукцината, например, с производными дикарбоновых кислот - смешаные соли типа БМ (Картол), с коензимом Ко-Q10 (Убинекс) или с D- и L- формами яблочной кислоты (Ноокарб) способствует более хорошему проникновению его через биологические мембраны. При этом после поступления вещества непосредственно в клетку происходит его диссоциация или отщепление молекулы сукцината. Основная часть молекулы может встраиваться в фосфолипидную мембрану, влияя на ее физико-химические свойства, а сукцинат используется непосредственно дыхательной цепью в качестве энергетического субстрата. Так, убихинон или коензимом Ко-Q10, картол или ноокарб (сукцинаты дикарбоновых кислот – соли типа БМ), яктон (янтарнокислый тонебрал) или мексидол (производное витамина В6) сочетают антиоксидантные свойства основания с антигипоксической активностью сукцината. Препараты повышают устойчивость организма к кислородзависимым критическим состояниям (шоку, нарушениям мозгового кровообращения), улучшают функции памяти, снижают токсическое действие алкоголя. Применение их в клинической практике связано с такими показаниями, как острые нарушения мозгового кровообращения, дисциркуляторные энцефалопатии, вегетососудистая дистония, атеросклероз мозговых сосудов, купирование абстинентного синдрома при алкоголизме и наркомании. Увеличение эффективности сукцинатоксидазного окисления в условиях ограничения НАД-зависимого окисления может быть достигнуто и другим путем - за счет усиления образования эндогенного сукцината. Так, например, образование эндогенной янтарной кислоты в гипоксических условиях может активироваться за счет последовательного превращения глутамата в гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК), янтарный полуальдегид и янтарную кислоту. Антигипоксический эффект ГАМК также связывается с активацией этого цикла. Однако, низкая проницаемость ГАМК через гематоэнцефалический барьер является причиной ее невысокой эффективности самой по себе. Производное ГАМК гамма-оксимасляная кислота (ГОМК, натрия оксибутират) обладает способностью проникать через гистогематические барьеры. Через янтарный полуальдегид ГОМК также активирует сукцинатоксидазный путь окисления, конкурентно подавляя при этом окисление пирувата. Кроме того, ГОМК в результате аэробно-анаэробных превращений снижает количество восстанавливаемого при гипоксии НАДН, уменьшая тем самым дефицит окисленной формы НАД. Противогипоксический эффект ГОМК отчетливо проявляется и при инфаркте миокарда, а непрямое цитотоксическое действие свободных радикалов ведет к формированию аутоантигенов, что особенно выражено при токсическом повреждении серца, печени или почек, например при алкогольной болезни печени. Процессы перекисного окисления и повреждения гепатоцитов тесно взаимосвязаны с повышеной продукцией провоспалительного цитокина – туморнекротизирующего фактора – альфа (TNFa). (TNFa) выступает универсальным фактором повреждения паренхимы печени при воспалительных и дистрофических процессах различной этиологии. При воспалении печеночной ткани источником выработки реактивних кислородных метаболитов и туморнекротизирующего фактора служат сами клетки воспалительного инфильтрата и активированные макрофаги печени. Накопление TNFa сопровождается разобщением процессов окисления и фосфорилирования на митохондриях клетки и накоплением реактивных форм кислорода. Таким образом, TNFa фактор способен провоцировать программированную гибель (апоптоз) клеток печени. Кроме того продукты перекисного окисления активируют развитие процессов фиброза в печени. Центральную роль в продукции компонентов межклеточного матрикса, матриксных протеаз и их ингибиторов в печени играют звездчатые клетки (клетки Ито). В развертывании процесса фиброзообразования ключевыми этапами служат активация клеток Ито и их превращение в миофибробласты продуцирующие межклеточный матрикс. Эти события происходят под действием некоторых биологически активных факторов, среди которых особую роль играют реактивные формы кислорода. Давно доказано существование в организме высокоорганизованной универсальной системы естественной антиоксидантной защиты (САЗ), которую можно условно подразделить на первичную (ферменты – антиоксиданты) и вторичную (молекулы – «уборщики»). Активность первичной системы АЗ направлена на нейтрализацию реактивных форм кислорода. Ее составляют разнообразные энзимы: супероксиддисмутаза, каталазы, глутатионпероксидаза, металлосвязывающие белки. Они катализируют превращение реактивных форм кислорода в перекись водорода и в менее агрессивные кислородные радикалы. Конечными продуктами нейтрализации активных форм кислорода служат вода и кислород. Вторичная САЗ осуществляет «блокирование», своеобразное «тушение» радикалов и таким образом, тормозит развитие цепной реакции образования новых агрессивных молекул. К антиоксидантам вторичной защиты относятся: водорастворимые витамины С, Р, бета-каротин, убихиноны, биофлавоноиды - рутин, кверцетин, цитрин, гесперидин, аскорутин; липоевая кислота, жирорастворимые витамины – А, Е, К, серосодержащие аминокислоты (глютатион, цистеин, метионин), цитохром С, хелаты, микроэлементы – селен, цинк и др. Определенную роль во вторичной САЗ может выполнять медь, марганец, железо, мочевая кислота. Необходимо учитывать, что все звенья антиоксидантной системы связаны тесными функциональными связями. Например, витамин С восстанавливает окисленную форму токоферола в его активную форму, обладающую антиоксидантным потенциалом. Аминокислота цистеин и селен необходимы для осуществления функций глутатионпероксидазы, поддерживающей регенерацию глутатиона. Липоевая кислота также переводит окисленный глутатион в его активную функциональную форму. Сегодня уже точно известно, что способ включения регулирующих и большинства защитных АО-систем достаточно универсальный, а адаптогенный ответ организма формируется соответствующими механизмами стресслимитирующих систем на всех уровнях организации, среди которых главную роль играет мощность эндогенной антиоксидантной системы (АОС). Такая система носит преимущественно енерго-информационный характер, сигнализируя организму об опасности, напряженности и независимо от природы действующего агента, включает стереотипную реакцию — ответ организма — мобилизацию стресс-лимитирующих систем: гипоталамо-гипофизарной, кортикоадреналовой, симпатоадреналовой и др. В свою очередь метаболическая система активации ПОЛ и реактивной мобилизации антиоксидантного потенциала (АОП) представленна следующими составляющими: І. Кислород как основной инициатор свободно радикальных реакций и терминальный акцептор электронов в окислительно-восстановительных процессах способен к образованию активных кислородных метаболитов (АКМ) при одно-, дво- или трехэлектронном востановлении (Оз, ЭВОН, НО, НзОз) и к образованию молекулы НЗО при четырьох-электронном восстановлении цитохромоксидазой дыхательной цепи митохондрий (МХ). II. Кроме этих восстановленных продуктов кислорода, к АКМ относят синглетный кислород (Оз), окисид азота (N0), пероксиднитрит и др., а также продукты ПОЛ - перекисные (Коз) и алкоксильные (КО) радикалы. АКМ образуются в жидкостной среде организма в результате спонтанной дисмутации между собой и часто при участии металлов переменной валентности, а также во время функционирования многих ферментных систем (митохондриальной дыхательной цепи, микросомального окисления, перехода оксигемоглобина в метгемоглобин, ксантиноксидазной реакции, метаболизма катехоламинов, функциональной активности фагоцитарных и тромбоцитарных факторов крови и тому подобное. Как правило, АКМ является нестабильными соединениями, но время их жизни в биологических системах существенно отличается (от 10-9с для ЭВОН, 7с для Коз, 1-10 с для N0 и вплоть до 24 год для радикалу семихинона, образованного при окислении катехоламинов), а соответственно радиус диффузии каждого из них в живых системах и биологические эффекты, образованные их взаимодействием с липопротеидными структурами клеток, существенно отличаются. Все АМК является чрезвычайно реакционно активными, но главным инициатором перекисного окисления полиненасыщеных высокомолекулярных жирных кислот (ПНВМЖК) биомембран является супероксиданион. Этот радикал одинэлектронного возобновления запускает цепь свободно радикальных (СР) реакций, образовывая первичные (диеновые, триеновые, тетраеновые конъюгаты гидроперекисей липидов) и вторичные (малоновый диальдегид) продукты ПОЛ. Все СР, имея неспаренный электрон на внешней орбите и чрезвычайно высокую окислительную активность, способные инициировать цепные реакции окисления нуклеиновых кислот, белков и липидов (Е.Ньюсхолм, К.Старт, «Регуляция метаболизма» М; Мир 1977). В биологических средах интенсификация реакций СР в первую очередь, включает эндогенные биоантиоксиданты, к которым относятся неферментные (витамины С, Е, К, А, Р-каротиноиди, глутатион восстановленный, серосодержащие ааминокислоты и тому подобное) и соответствующие ферментные ситеми, которые в свою очередь можно разделить еще на две группы. К первой, следует отнести супероксиддисмутазу, которая ингибирует супероксиданион и каталазу, которая расщепляет пероксид водорода, а ко второй, относятся ферменты окислительно восстановительных превращений аскорбата и глутатиона. Глутатионзависимая АО-система представлена такими ферментами, как: глутатионпероксидазой и глутатион-8-трансферазою, которые возобновляют гидроперекеиси липидов, а также глутатионредуктазой, что поддерживает уровень востановленного глутатиона в клетках. Эта короткая характеристика источников свободнорадикального повреждения и соответствующих систем безопасности от него формирует наше воображение о чрезвычайной значимости для организма мощной антиоксидантной защиты (АОЗ), которая побуждает сегодня более широко использовать в повседневной практике коррекцию с помощью современных антиоксидантов. Высокая биологическая доступность и эффективность современных антиоксидантов прямого энергетического действия, которые появились сегодня на фармацевтическом рынке Украины, таких как мексидол, тиатриазолин, картол, ноокарб и некоторых других, по большей части предопределенная регулирующим влиянием биологически активных компонентов этих средств на окислительно восстановительные реакции в организме (окислительно обновительный потенциал – ОВП или red/ox потенциал), способность улучшать показатели нуклеарной биоэлектрокинетики, энергетического и коагуляционного потенциала крови, существенно корректировать избыточную активацию свободно радикальных механизмов, перекисного окисление липидов (ПОЛ) и блокировать их негативное влияние. Благодаря высокой биологической доступности и беспечности для человеческого организма данный класс биологически активных веществ способный выступать активатором окислительно восстановительных процессов на митохондриях, быть высокоэффективными скаверджерами (гасителями) активных кислородных и перекисных метаболитов, и с другой стороны акцепторами возобновленных эквивалентов и электронів в случае избыточной активации свободно радикальных (СР) процессов и ПОЛ. Ввиду вышеупомянутого, целесообразность широкого применения стратегии антиоксидантной защиты в спортивной практике и медицине не вызывает сомнений и продиктованная потребностью активной коррекции метаболических нарушений посредством регуляции окислительно-восстановительных процессов и биоэнергетических потенциалов. Достижения высоких результатов в спорте связаны с длительными адаптационными процессами, которые развиваются во время тренировок и соревнований [2, 10, 12]. Все они непосредственно связаны с оксидантным стрессом и базируются на оптимизации биосинтеза, транспорта или утилизации энергии, ионных и спиновых градиентов с некоторым повышением клеточной проницаемости, процессов окисления, фосфорилирования и ряда других важных процессов, ход которых должен происходить в условиях сохранения общего гомеостаза [4, 9, 11, 13]. Нарушение энергетического обмена неизменно приводит к ухудшению физической и психической работоспособности, что отражается на динамике спортивных результатов, следовательно, требует своевременной корекции и назначения комплекса реабилитационных мероприятий. Для эффективной подготовки спортсменов высокого класса сегодня необходимо уметь своевременно определять уровень энергетического статуса, особенно при долговременных физических нагрузках и уже в начальной фазе определить критерии начальной энергетической недостаточности с целлю ее дальнейшей коррекции. Сегодня в спортивной медицине все больше используют показатели, которые характеризуют энергетику организма, такие, как окислительно востановительные потенциалы (ОВП) биологических сред, концентрации аденозинтрифосфорной кислоты в эритроцитах (АТФ), глюкозы, лактатдегидрогеназы (ЛДГ), наличие общего и ионизированного кальция в плазме крови, активность системы перекисного окисления липидов за концентрацией малонового диальдегида, диеновых конъюгатов и перекисного гемолизу эритроцитов в сыворотке крови, состояние системы антиоксидантной защиты за содержанием в крови каталазы, витамина А, В, Е и С, антиокислительную активность и активность супероксиддисмутази и т.д. Для выявления физикальных и морфофункциональных изменений определяют гипертрофию миокарда, используют данные электрокардиографии, эхокардиографии, холтеровского мониторирования, двумерную ехокардиографию и др. Так у спортсменов высокого класса обнаружено снижение концентрации АТФ и ЛДГ в крови, которая отображает возможный внутриклеточный дефицит, активацию системы перекисного окисления липидов при одновременной активации системы антиоксидантной защиты, с тенденцией к снижению концентрации общего и ионизированного кальция в плазме, но с повышением содержания внутриклеточно ионов кальция. Выраженность этих сдвигов у спортсменов разного уровня спортивного мастерства, разной специализации и уровня адаптации может существенно варьировать. Установлено, что содержание АТФ в крови как показатель энергообеспечения у спортсменов высокого класса в состоянии комфорта как правило ниже, что, возможно, связано с повышенным потребления ими АТФ и отставанием ресинтеза АТФ при значительных физических нагрузках [3, 8, 10]. В иследованиях …… наиболее низкие показатели содержания АТФ в крови обнаружены у спортсменов разрядников (табл. 1). По мере роста спортивного мастерства концентрация АТФ может увеличиваеться. В зависимости от вида спорта содержание АТФ также может варьировать, так например у велосипедистов концентрация АТФ выше, чем у пловцов (у велосипедистов — 0,743±0,07, а у пловцов — 0,695±0,07 мкмоль/мл, р<0,05). Динамика спортивных результатов не всегда влияет на концентрацию АТФ. ^
*р<0,05 сравнительно с контрольной группой **р<0,05 сравнительно с перворазрядниками Значительная физическая нагрузка сопровождается активацией окислительно-восстановительных процессов и накоплением свободных радикалов. Активность системы перокисного окисления липидов у спортсменов высокого класса характеризуется повышением концентрации, преимущественно, конечных продуктов — малонового диальдегида, в то время как содержание диеновых коньюгатов повышается намного меньше, что отвечает литературным данным [3, 4]. У спортсменов достоверно повышается перекисный гемолиз эритроцитов, что характеризует дестабилизацию клеточной мембраны. Однако перекисный гемолиз эритроцитов может свидетельствовать о менее выраженной дестабилизации мембраны клетки у хорошо тренированных спортсменов. В процессе адаптации к физическим нагрузкам параллельно с активацией системы перекисного окисления липидов повышается эффективность функционирования системы антиоксидаентной защиты, что сопровождалось повышением антиокислительной активности системы, а также активности супероксиддисмутазы и содержания каталазы при недостоверном снижении уровня витамина Е. Активация системы перекисного окисления липидов связана с повышением концентрации конечных окисленых продуктов и меньше активации системы антиоксидантной защиты без повышения содержаний витамина Е и может служить непрямым подтверждениям наличия хронического оксидантного стресса у спортсменов с длительной стимуляцией АОС. Активация системы перекисного окисления липидов с повышением проницаемости мембран является одним из факторов изменений ионных градиентов в клетке [6, 7, 14]. Виражениость этих сдвигов зависит от спортивной квалификации и динамики спортивных результатов. Повышение концентрации ионов Са2+ может тормозить активацию процессов мускульного сокращения, ферментативних и метаболических процессов у спортсменов с высоким уровнем адаптации. Так у пловцов и велосипедистов концентрации общего кальция и Са2+ практически одинаковые. Соотношение общего кальция и Са2+ у спортсменов, с хорошыми адаптационными возможностями существенно не отличаются. Однако у спортсменов с несовершенными адаптационными механизмами это соотношение может быть повышено за счет более значительного снижения концентрации ионов Са2+, что может свидетельствовать о более значительном поступлении ионов Са2+ в клетку. Активность лактатдегидрогеназы у спортсменов с хорошыми адаптационными возможностями достоверно ниже. Содержание глюкозы в крови практически одинаково у спортсменов с разной динамикой спортивных результатов, уровнем спортивного мастерства, спортивной специализации, что отвечает данным М.Кlаег [11]. Таким образом, биохимические параметры крови при долговременных физических нагрузках у спортсменов высокого класса характеризуются повышением активности перекисного окисления липидов, при умеренном повышении активности системы антиоксидантной защиты, снижением концентраций лактатдегидрогеназы, АТФ, общего и ионизированного кальция, который отображает изменения ионных градиентов, повышения енергообразования и энергообеспечения в процессе адаптации к значительным физическим нагрузкам. При хорошей адаптации эти сдвиги менее выраженные, а при нарушении адаптации — более значительные, что можно использовать в качестве критериев для оценки степени адаптации к значительным физическим нагрузкам во время контроля подготовки спортсменов высокого класса. |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям