Биохимический контроль в спорте

Спортивный результат в определенной степени лимитируется уровнем развития механизмов энергообеспечения организма. Поэтому спортивной в практике в процессе тренировки контролируется мощность, емкость и эффективность анаэробных и аэробных механизмов энергообразования.

Для оценки мощности и емкости креатинфосфокиназного механизма энергообразования используются показатели общего алактатного кислородного долга, количество креатинфосфата и активность креатинфосфокиназы в мышцах. В тренированном организме эти показатели значительно выше. Это свидетельствует о повышении возможностей креатинфосфокиназного (алактатного) механизма энергообразования.

При выполнении физических нагрузок степень подключения креатинфосфокиназного механизма можно оценить также по увеличению в крови содержания продуктов обмена КрФ в мышцах (креатина, креатинина и неорганического фосфата) или изменению их содержания в моче.

Для характеристики гликолитического механизма энергообразования часто используют величину максимального накопления лактата в артериальной крови при максимальных физических нагрузках, а также величину общего и лактатного кислородного долга, значение рН крови и показатели кислотно-основного равновесия, содержание глюкозы в крови и гликогена в мышцах, активность ферментов лактатдегидрогеназы, фосфорилазы и др.

При предельных физических нагрузках о повышении у спортсменов возможностей гликолитического (лактатного) энергообразования свидетельствует более высокий уровень лактата в крови и его более поздний выход на максимальное количество. У высококвалифицированных спортсменов, специализирующихся в скоростных видах спорта, при интенсивных физических нагрузках количество лактата в крови может возрастать до 26 ммоль/л и более. Тогда как у людей, не занимающихся спортом, максимально переносимое количество лактата составляет 5-6 ммоль/л. Количество же лактата крови в пределах 10 ммоль/л может привести к летальному исходу. Потому, что функциональная норма равна 1-1,5 ммоль/л. Увеличение емкости гликолиза сопровождается увеличением запасов гликогена в скелетных мышцах, особенно в быстрых волокнах, а также повышением активности гликолитических ферментов.

Для оценки мощности аэробного механизма энергообразования чаще всего используются уровень максимального потребления кислорода, VО₂max, время наступления ПАНО, а также концентрация гемоглобина – показателя кислородтранспортной системы крови. Повышение уровня С0₂ свидетельствует об увеличении мощности аэробного механизма энергообразования. Максимальное потребление кислорода у не занимающихся спортом взрослых мужчин составляет 3,5 л/мин, у женщин — 2,0 л/мин. Также оно зависит от массы тела. У высококвалифицированных спортсменов абсолютная величина VO₂max у мужчин может достигать 6-7 л/мин, у женщин — 4-5 л/мин.

О повышении емкости механизма энергообразования судят по длительности работы на уровне ПАНО. Люди, не занимающиеся спортом, не могут выполнять физическую работу на уровне ПАНО более 5-6 мин. У спортсменов, специализирующихся на выносливость, длительность работы на уровне ПАНО может достигать 1-2 ч.

Эффективность аэробного механизма энергообразования зависит от скорости утилизации кислорода митохондриями. Это связано, прежде всего, с активностью и количеством ферментов окислительного фосфорилирования. количеством митохондрий, а также с количеством липидов для энергообразовании. Под влиянием интенсивной тренировки аэробной направленности увеличивается эффективность аэробного механизма. Это происходит за счет увеличения скорости окисления липидов и увеличения их роли в энергообеспечении работы.

При биохимическом контроле функционального состояния спортсмена уровень тренированности оценивается по изменению концентрации лактата в крови. Это определение проводится при выполнении стандартной либо предельной физической нагрузки для данного контингента спортсменов. О более высоком уровне тренированности свидетельствуют:

• меньшее накопление лактата (по сравнению с лицами, не занимающимися спортом), что связано с увеличением доли аэробных механизмов в энергообеспечении этой работы;

• большее накопление молочной кислоты при выполнении предельной работы, что связано с увеличением емкости гликолитического механизма энергообеспечения;

• повышение ПАНО у спортсменов по сравнению с лицами, не занимающимися спортом;

• более длительная работа на уровне ПАНО;

• меньшее увеличение содержания лактата в крови при возрастании мощности работы. Что объясняется совершенствованием анаэробных процессов и экономичностью энерготрат организма;

• увеличение скорости утилизации лактата в период восстановления после физических нагрузок.

С увеличением уровня тренированности спортсменов в видах спорта на выносливость увеличивается общая масса крови: у мужчин — от 5-6 до 7-8 л, у женщин — от 4-4,5 до 5,5-6 л. Это приводит к увеличению концентрации гемоглобина до 160-180 г/л — у мужчин и до 130-150 г/л — у женщин.

Контроль за процессами утомления и восстановления необходим для оценки переносимости физической нагрузки и выявления перетренированности, достаточности времени отдыха после физических нагрузок, эффективности средств повышения работоспособности.

Утомление, вызванное физическими нагрузками максимальной и субмаксимальной мощности, связано с:

1. истощением запасов энергетических субстратов (АТФ, КрФ, гликогена) в тканях, обеспечивающих этот вид работы,

2. накоплением продуктов их обмена в крови (молочной кислоты, креатина, неорганических фосфатов).

При выполнении продолжительной напряженной работы развитие утомления может выявляться:

1. по длительному повышению уровня мочевины в крови после окончания работы,

2. по изменению компонентов иммунной системы крови,

3. по снижению содержания гормонов в крови и моче.

В спортивной практике для выявления утомления обычно определяют содержание в крови и моче продуктов обмена гормонов симпатоадреналовой системы (адреналина и др.). Эти гормоны отвечают за степень напряжения адаптационных изменений в организме. При физических нагрузках, неадекватных функциональному состоянию организма, наблюдается снижение уровня в моче продуктов их обмена. Это свидетельствует об исчерпании резервов эндокринных желез и указывает на перенапряжение регуляторных функций организма, контролирующих адаптационные процессы.

Для ранней диагностики скрытой фазы утомления при перетренированности используется контроль за функциональной активностью иммунной системы. Для этого определяют количество и функциональную активность клеток Т- и В-лимфоцитов. Т-лимфоциты обеспечивают процессы клеточного иммунитета и регулируют функцию В-лимфоцитов. В-лимфоциты отвечают за процессы гуморального иммунитета. Функциональная активность В-лимфоцитов определяется по количеству иммуноглобулинов в сыворотке крови.

Определение компонентов иммунной системы требует специальных условий и аппаратуры. При иммунологическом контроле за функциональным состоянием спортсмена, необходимо знать его исходный иммунологический статус с последующим контролем в различные периоды тренировочного цикла. Такой контроль у спортсменов высокой квалификации позволит предотвратить срыв адаптационных механизмов, исчерпание иммунной системы и развитие инфекционных заболеваний в периоды тренировки и подготовки к ответственным соревнованиям (особенно при резкой смене климатических зон).

Восстановление организма связано с возобновлением количества энергетических и пластических субстратов, израсходованных во время работы. Их восстановление, а также скорость обменных процессов происходят не одновременно. Для правильного построения тренировочного процесса необходимо знать время восстановления в организме различных энергетических субстратов. Восстановление организма оценивается по изменению количества тех метаболитов углеводного, липидного и белкового обменов в крови или моче, которые под влиянием тренировочных нагрузок существенно изменяются.

Из показателей углеводного обмена чаще всего исследуется скорость утилизации молочной кислоты во время отдыха. Кроме того исследуются показатели липидного обмена — нарастание содержания жирных кислот и кетоновых тел в крови. В период отдыха они являются главным субстратом аэробного окисления, о чем свидетельствует снижение дыхательного коэффициента. Однако, наиболее информативным показателем восстановления организма после мышечной работы является продукт белкового обмена — мочевина. При мышечной деятельности усиливается катаболизм тканевых белков. Это приводит к повышению уровня мочевины в крови, поэтому нормализация ее содержания в крови свидетельствует о восстановлении синтеза белка в мышцах, а, следовательно, и восстановлении организма.

Допинг

В начале XX века в спорте для повышения физической работоспособности, ускорения процессов восстановления, улучшения спортивных результатов стали широко применять различные стимулирующие препараты. В их состав входили гормональные, фармакологические и физиологически активные вещества, так называемые допинги. Использование их не только создает неравные условия при спортивной борьбе, но и причиняет вред здоровью спортсмена в результате побочного действия, а иногда являются причиной летального исхода. Регулярное применение допингов, особенно гормональных препаратов, вызывает нарушение функций многих физиологических систем:

• сердечно-сосудистой;

• атрофия эндокринной, особенно половых желез и гипофиза. Что приводит к нарушению детородной функции, появлению мужских вторичных признаков у женщин (вирилизация) и увеличению молочных желез у мужчин (гинекомастия);

• печени, вызывая желтухи, отеки, циррозы;

• иммунной, что приводит к частым простудам, инфекционным вирусным заболеваниям;

• нервной, проявляющейся в виде психических расстройств (агрессивность, депрессия, бессонница);

• прекращение роста трубчатых костей, что особенно опасно для растущего организма, и др.

Многие нарушения проявляются не сразу после использования допингов, а спустя 10—20 лет или в потомстве. Поэтому в 1967 г. МОК создал медицинскую комиссию (МК), которая определяет список запрещенных к использованию в спорте препаратов и ведет антидопинговую работу, организовывает и проводит допинг-контроль на наличие в организме спортсмена запрещенных препаратов. Каждый спортсмен, тренер, врач команды должен знать запрещенные к использованию препараты.

Само название «допинг» происходит от английского слова «dope», что означает давать наркотик. Согласно определению Медицинской комиссии Международного Олимпийского Комитета, допингом считается введение в организм спортсменов любым путем (в виде уколов, таблеток, при вдыхании и т.д.) фармакологических препаратов, искусственно повышающих работоспособность и спортивный результат. Кроме того, к допингам относят и различного рода манипуляции с биологическими жидкостями, производимые с теми же целями. Согласно данному определению, допингом фармакологический препарат может считаться лишь в том случае, если он сам или продукты его распада могут быть определены в биологических жидкостях организма (кровь, моча) с высокой степенью точности и достоверности.

Допинги являются биологически активными веществами, выделенными из тканей животных или растений, получены синтетически, как и их аналоги. Многие допинги входят в состав лекарств от простуды, гриппа и других заболеваний, поэтому прием спортсменом лекарств должен согласовываться со спортивным врачом во избежание неприятностей при допинг-контроле.

Биологическое действие в организме отдельных классов допингов разнообразно. Так, психостимуляторы повышают спортивную деятельность путем активации деятельности ЦНС, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, что улучшает энергетику и сократительную активность скелетных мышц, а также снимают усталость, придают уверенность в своих силах, однако могут привести к предельному напряжению функций этих систем и исчерпанию энергетических ресурсов. Наркотические вещества подавляют болевую чувствительность, так как являются сильными анальгетиками, и отдаляют чувство утомления. Анаболические стероиды усиливают процессы синтеза белка и уменьшают их распад, поэтому стимулируют рост мышц, количества эритроцитов, способствуя ускорению адаптации организма к мышечной деятельности и процессов восстановления, улучшению композиционного состава тела. Бета-блокаторы противодействуют эффектам адреналина и норадреналина, что как бы успокаивает спортсмена, повышает адаптацию к физическим нагрузкам на выносливость. Диуретики, или мочегонные средства усиливают выведение из организма солей, воды и некоторых химических веществ, что способствует снижению массы тела, выведению запрещенных препаратов.

В настоящее время к допинговым средствам относят препараты следующих пяти групп:

• Стимуляторы (стимуляторы центральной нервной системы, симпатомиметики, анальгетики).

• Наркотики (наркотические анальгетики).

• Анаболические стероиды и другие гормональные анаболизирующие средства.

• Бета-блокаторы.

• Диуретики.

К допинговым методам относятся:

• Кровяной допинг.

• Фармакологические,

• Химические,

• Механические манипуляции с биологическими жидкостями (маскирующие средства, добавление ароматических соединений в пробы мочи, катетеризация, подмена проб, подавление выделения мочи почками).

Существует также четыре класса соединений, подлежащих ограничениям, даже при их приеме с лечебными целями:

• Алкоголь (настойки на основе этилового спирта).

• Марихуана.

• Средства местной анестезии.

• Кортикостероиды.

• Отдельные группы и виды допингов

С точки зрения достигаемого эффекта спортивные допинги можно условно разделить на две основные группы:

• препараты, применяемые непосредственно в период соревнований для кратковременной стимуляции работоспособности, психического и физического тонуса спортсмена;

• препараты, применяемые в течение длительного времени в ходе тренировочного процесса для наращивания мышечной массы и обеспечения адаптации спортсмена к максимальным физическим нагрузкам.

В первую группу входят различные средства, стимулирующие центральную нервную систему:

• психостимулирующие средства (или психомоторные стимуляторы): фенамин, центедрин, (меридил), кофеин, сиднокарб, сиднофен; близкие к ним симпатомиметики: эфедрин и его производные, изадрин, беротек, салбутамол; некоторые ноотропы: натрия оксибутират, фенибут;

• аналептики: коразол, кордиамин, бемегрид;

• препараты, возбуждающе действующие преимущественно на спинной мозг: стрихнин.

К этой же группе относятся некоторые наркотические анальгетики со стимулирующим или седативным (успокаивающим) действием: кокаин, морфин и его производные, включая промедол; омнопон, кодеин, дионин, а также фентанил, эстоцин, пентазоцин (фортрал), тилидин, дипидолор и другие. Кроме того, кратковременная биологическая стимуляция может достигаться с помощью переливания крови (собственной или чужой) непосредственно перед соревнованиями (гемотрансфузия, «кровяной допинг»).

Во вторую группу допинговых средств входят анаболические стероиды (АС) и другие гормональные анаболизирующие средства. Кроме того, существуют специфические виды допингов и других запрещенных фармакологических средств:

• средства, снижающие мышечный тремор и подрагивание конечностей, улучшающие координацию движений:

• бета-блокаторы, алкоголь;

• средства, способствующие уменьшению (сгонке) веса, ускорению выведения из организма продуктов распада анаболических стероидов и других допингов – различные диуретики (мочегонные средства);

• средства, обладающие способностью маскировать следы анаболических стероидов во время проведения специальных исследований по допинг-контролю – антибиотик пробенецид и другие.

Из всех перечисленных препаратов, наибольшее распространение среди культуристов и тяжелоатлетов получили анаболические стероиды.