Биохимия в практике спорта

III. Биохимические показатели

Наибольшее количество магния содержится в тканях с наиболее интенсивными обменными процессами: основная часть его внутриклеточной фракции практически поровну поделена между тканями мозга и мышцами, при этом наивысшее относительное содержание магния отмечается в миокарде.

Концентрация магния в сыворотке крови составляет в норме 0,75–0,95 ммоль/л, а в клетках может достигать 5–10 ммоль/л. Однако в связи с неоднородностью его распределения в различных тканях его внутриклеточная концентрация варьирует в широких пределах, составляя, например, в эритроцитах лишь 2– 2,6 ммоль/л.

Выведение магния из организма осуществляется почками, через которые теряется примерно 100 мг/сут., то есть все всосавшееся из пищи количество. При дефиците его почечная экскреция снижается или прекращается вовсе; при увеличении поступления магния увеличивается и экскреция. Его потери с мочой возрастают под влиянием катехоламинов и кортикоидных гормонов, чем объясняется возможность возникновения магниевого дефицита при стрессе. Существенные количества магния могут теряться и в случае усиления потоотделения при напряженной физической работе или тепловой нагрузке; при этом его потери с потом могут достигать 15%, в то время как в обычных условиях они не превышают 1,5 мг/сут. (последним при анализе магниевого гомеостаза пренебрегают).

Спортсмены, тренирующие как стайерские, так и спринтерские спортивные качества (с биохимическим контролем своих показателей), знают о своем отрицательном магниевом балансе. Явными симптомами дефицита магния у спортсмена является снижение работоспособности, при этом отмечается неспособность выполнять физические упражнения достаточно качественно. При дальнейшем развитии дефицит магния в первую очередь проявляется мышечными судорогами чаще всего в тех мышцах, которые больше остальных нагружены работой.

Симптомы дефицита магния носят неспецифический характер. Это сердечно-сосудистые проявления (боль в области сердца, тахикардии, экстрасистолия, все виды аритмий); церебральные (головная боль, головокружение, плохая концентрация, наруше-

131

КУЛИНЕНКОВ О.С., ЛАПШИН И.А.

ния памяти, психические расстройства типа раздражительности или бессонницы, чувство хронической усталости); висцеральные (боли в животе, тошнота, диарея, запоры); мышечно-тета- нические (мышечные судороги в области затылка, спины, лица, парастезии конечностей, судороги икроножных мышц, подошв, стопы).

Магний поступает в организм с пищей и водой. Количество магния в воде определяет (вместе с кальцием) ее жесткость. Основные пищевые продукты им, как правило, небогаты.

С помощью препаратов магния можно добиться лучшей переносимости нагрузок в видах спорта на выносливость (триатлон, легкая атлетика, лыжные гонки, биатлон, плавание, гребля, многодневные велогонки и другие марафоны).

Многие исследования показали, что суточная потребность в магнии у спортсменов повышена. Динамика концентрации магния при физических нагрузках разнонаправлена в сыворотке и в эритроцитах.

Определение внутриклеточного содержания магния проводится в эритроцитах и мононуклеарах. Содержание магния в волосах отражает устойчивые показатели, сформировавшиеся за большие промежутки времени и позволяет охарактеризовать состояние магниевого гомеостаза в целом, что не всегда удобно для оценки текущего состояния.

Определение экскреции магния с мочой – один из наиболее достоверных методов оценки текущего магниевого гомеостаза. Экскреция магния почками зависит от его потребности: при избыточном его поступлении экскреция возрастает, а при дефиците – падает. Существует специальная физиологическая проба, позволяющая количественно оценить соотношение между поступлением и выведением.

При насыщении организма магнием происходит возрастание физической работоспособности с явными признаками экономизации энергетических трат и вегетативного ответа на тестовую нагрузку: улучшаются показатели PWC170, максимального потребления кислорода и ватт-пульс при снижении максимальной ЧСС (Golf et al., 1998).

132

Препараты магния в лечении больных и реабилитации спортсменов применяются достаточно давно, в т.ч. при лечении инфаркта миокарда, нарушении диастолической функции левого желудочка, аритмий сердца, пролапсов сердечных клапанов (Соболева Т.С. с соавт., 2000).

III. Биохимически показатели

Прием магния показан спортсменам при наличии признаков нарушения диастолической функции левого желудочка, ЭКГ синдроме удлинения интервала QT.

Имеет значение при приеме препаратов магния как выбранная доза, так и длительность курса. Концентрация магния отражается в степени проявления выраженности эффектов: сначала проявляется его седативное, спазмолитическое и некоторое гипотензивное действие при приеме внутрь. Для заметного воздействия на метаболизм сердечной мышцы требуется при приеме внутрь длительный курс (6–12 недель) или парентеральное введение (О.С. Кулиненков, 2016).

Положительный эффект препаратов магния наблюдается при восстановительных мероприятиях после тяжелой физической нагрузки для нормализации жизненно важных функций. Для восполнения выявленного дефицита магния необходимо ориентироваться в основном на прием фармакологических препаратов. Возможности диетической компенсации повышенной потребности при занятии спортом несколько ограничены по ряду причин.

Усвояемость магния из пищевых продуктов составляет 30– 35% (то есть из 300–350 мг суточной потребности усваивается около 100 мг). Она может увеличиваться под влиянием витамина В6 и ряда органических кислот (молочной, аспарагиновой, оротовой). Молоко и некоторые молочные продукты, содержащие казеин, также способствуют увеличению абсорбции Mg2+ (вероятно, в связи с большим содержанием оротовой кислоты). Из внутренних резервов в составе пищеварительных соков в желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) дополнительно к пищевому поступает более 400 мг магния, которые вновь всасываются в кровь. Абсорбции магния в ЖКТ препятствует большое содержание в пище веществ, с которыми он образует трудноили нерастворимые соединения – белки, жиры. Всасывание

133

КУЛИНЕНКОВ О.С., ЛАПШИН И.А.

уменьшается также при избытке ионов кальция, конкурирую- щих с магнием на слизистой кишечника, и фосфатов.

Магний как фармакологическое средство обладает множеством разнообразных клинических эффектов и показаний (табл. 13). В большинстве случаев его фармакологическое действие проявляется и при отсутствии его дефицита. Возможно, это объясняется тем, что при многих патологических процессах развивается вторичный (общий или местный) магниевый дефицит, выступающий одним из патогенетических механизмов, способствуя прогрессированию заболевания и усугублению клинического состояния больного.

Получение фармакологических эффектов магния во многих случаях с недоказанным его дефицитом можно связать с антикальциевым действием, поскольку в большинстве магниевых фармакологических эффектов решающую роль играет его антагонизм с кальцием.

Падение уровня содержания магния после спортивной нагрузки объясняется перемещением его во внутриклеточные области, т.е. в активные мышечные клетки.

В случае сочетания дефицита Mg с недостатком Ca рекомендуется компенсировать в первую очередь недостаток Mg и только после этого начинать курс приема препаратов Ca.

134

Фосфор (F). Биологическая роль фосфора весьма многогранна. Фосфор участвует в образовании нерастворимых фосфорнокислых солей кальция и магния, являющихся минеральной основой костной ткани. Часть фосфора входит в состав органических соединений, таких как нуклеиновые кислоты, фосфолипиды, фосфопротеиды. Еще часть фосфора находится в организме в форме фосфорной кислоты, которая вследствие

135

КУЛИНЕНКОВ О.С., ЛАПШИН И.А.

электролитической диссоциации превращается в ионы – Н2РО4~, НРО42~.

Фосфорная кислота демонстрирует исключительную роль в энергетическом обмене, что обусловлено уникальной способностью фосфора участвовать в синтезе богатых энергией (макроэргических) химических связей. Главным макроэргическим соединением организма является аденозинтрифосфат –

АТФ.

Регуляция содержания кальция и фосфора в плазме крови осуществляется гормоном щитовидной железы кальцитонином и гормоном паращитовидных желез паратгормоном.

Кальцитонин совместно с витамином D способствует включению кальция и фосфора в состав костной ткани, вследствие чего концентрация в крови катионов кальция и фосфатных анионов снижается и выделение их с мочой уменьшается.

Паратгормон совместно с витамином D ускоряет всасывание кальция и фосфора из кишечника. Под действием паратгормона также происходит разрушение минеральной основы костей, в результате чего кальций и фосфор выходят из костной ткани в кровь. Повышение концентрации кальция и фосфора в крови, в свою очередь, приводит к увеличению их экскреции с мочой.

В итоге такие регуляторные воздействия обеспечивают постоянство концентрации кальция и фосфора в плазме крови.

Железо (Fe) является очень важным микроэлементом. Норма в плазме крови – 10,7–32,2 мкмоль/л.

Суточная потребность в этом элементе составляет 10–15 мг. Гемоглобин – переносчик кислорода от легких к тканям. Железо используется для синтеза сложного циклического со-

единения – гемоглобина (составной части эритроцитов), состоящего из железа (гема) и глобина (белка), входящего в класс гемопротеиды. Гемоглобин – особый белок, главная задача которого состоит в переносе кислорода от легких к органам и тканям. В 1 л крови мужчины (70 кг) содержится от 130 до 160 г гемоглобина, женщины – 120–140 г.

Миоглобин – в структуре мышц отвечает за снабжение мышц кислородом. В состав миоглобина входит гем.

136

IIIцитохромах. Биохимические показатели

Железо также содержится в ферментах – (участвуют в тканевом дыхании) и каталазе (разрушает перекись водорода, возникающую в процессе катаболизма).

Таким образом, железо в первую очередь необходимо для обеспечения аэробных процессов, которые являются основными источниками энергии при выполнении продолжительных физических нагрузок.

Медицинская комиссия Международного олимпийского комитета (МОК) рекомендует 2–3 раза в год проверять содержание Fe в организме, особенно у женщин и спортсменов, тренирующих выносливость.

Показатели статуса железа в организме

Железо сывороточное – микроэлемент, участвующий в процессах связывания, переноса и передачи кислорода в ткани и тканевом дыхании.

Железо в организме входит в состав порфириновых соединений, главным образом гемоглобина (75–80% общего количества) и миоглобина (5–10% общего количества), около 1% содержится в дыхательных ферментах, катализирующих процессы дыхания в клетках и тканях, 20–25% железа − резервные, находятся в депо (печень, селезенка, костный мозг) в виде растворимого ферритина и нерастворимого гемосидерина.

Железо осуществляет свою биологическую функцию главным образом в составе биологически активных соединений, преимущественно ферментов. Это так называемое гемовое железо, которое обратимо связывает кислород и участвует в его транспорте, ряде окислительно-восстановительных реакций, играет важную роль в процессах кроветворения. Железо принимает участие в метаболизме порфирина, синтезе коллагена, работе иммунной системы. В организм поступает с пищей (мясо, рыба, овощи, фрукты). Из пищи усваивается около 10–15% железа, всасывание происходит в 12-перстной кишке. Общее содержание железа в организме – 4–5 г. В организме железо не встречается в виде свободных катионов, только в связи с белками (гемосидерин, ферритин, трансферрин). Концентрация

137

КУЛИНЕНКОВ О.С., ЛАПШИН И.А.

железа в сыворотке зависит от резорбции в желудочно-кишеч- ном тракте, накопления в кишечнике, селезенке и костном мозге, от синтеза и распада гемоглобина и его потери организмом.

Железодефицитные состояния (гипосидероз) – сейчас очень редкое явление в спортивной практике. При дефиците железа страдает весь организм, а гипохромная анемия – это более поздняя стадия дефицита.

Повышение. Чрезмерная резорбция железа (избыточное внутривенное и внутримышечное введение препаратов железа; прием пероральных контрацептивов. Верхний предел ограничен антидопинговыми правилами. Различные заболевания организма повышают содержание железа в организме.

Снижение. Недостаточное поступление железа в организм (молочно-растительная диета). Заболевания желудка и кишечника, хронические заболевания печени и др. Дефицит витамина С.

Биоусвояемость при поступлении через желудочно-кишеч- ный тракт (А.П. Авцын и соавт., 1991) для Fe – 7–15%. Необходимо учитывать при составлении диеты, что чай, кофе, молоко, яйца замедляют и препятствуют усвоению Fe.

Латентная железосвязывающая способность сыворотки (ЛЖСС) – показатель, характеризующий способность сыворотки крови к связыванию железа.

Железо в организме человека находится в комплексе с белком трансферрином. Железосвязывающая способность сыворотки (ЖСС) показывает концентрацию трансферрина в сыворотке крови. Изменяется при нарушении обмена, распада и транспорта железа в организме. Для диагностики анемии используют определение латентной железосвязывающей способности сыворотки крови – это ЖСС без сывороточного железа. (ЛЖСС = ЖСС − Fe сывороточное).

Норма: от 20 до 62 мкмоль/л. Повышение: дефицит железа, гепатит.

Снижение: при уменьшении количества белков в плазме (голодание, опухоли и др.), хронических инфекциях, гемахроматозе.

Трансферрин – белок плазмы крови, основной источник железа. Трансферрин синтезируется в печени, от него зависит

138

содержание железа в организме. По количествуIII. Биохимическитрансферринапоказатели можно оценить функциональное состояние печени.

Норма в сыворотке крови – 2,0–4,0 г/л. Содержание трансферрина у женщин на 10% выше, чем у мужчин, уровень трансферрина увеличивается при беременности и снижается у пожилых людей (ветеранский спорт).

Повышение трансферрина: симптом дефицита железа (предшествует развитию железодефицитной анемии в течение нескольких дней или месяцев).

Снижение в сыворотке крови: избыток железа, хронические воспалительные процессы, заболевания печени, ожоги и др.

Повышение трансферрина в крови происходит также в результате приема андрогенов и глюкокортикоидов.

Ферритин – содержится во всех клетках и жидкостях организма. Основной показатель запасов железа в организме. Осуществляет весьма важную функцию в поддержании железа в биологически полезной форме. Ферритин содержит фосфаты железа.

Анализ ферритина плазмы используют для диагностики степени тренированности спортсмена, железодефицитной анемии и диагностики анемии, сопровождающей инфекционные и другие заболевания.

Норма: для взрослых мужчин – 20–200 мкг/л; для женщин – 10–120 мкг/л.

Повышение: избыток железа при гемохроматозе заболевания печени, инфекционно-воспалительные заболевания и др. Прием оральных контрацептивов, голодание.

Снижение: дефицит железа.

Содержание железа исследовано в различных биосубстратах человека – таблица 14.

139

Примечание: указаны отклонения от среднего диапазона по данным ВОЗ (1996, 1992, Bertram et al.), полученные в отдельных исследованиях.

Соотношение физической нагрузки и содержания железа приводится в таблице 15.

140