Биохимический контроль в спорте

резервов организма. Поскольку состояние буферных систем организма имеет

важное значение в проявлении высокой физической работоспособности, в

спортивной диагностике используются показатели КОС. К показателям КОС,

которые в норме относительно постоянны, относятся:

1. рН крови (7,35—7,45);

2. рСО2 — парциальное давление углекислого газа (Н2СО3 + СО2) в крови (35-

—45 мм рт. ст.);

3. 5В — стандартный бикарбонат плазмы крови НСОд, который при полном

насыщении крови кислородом составляет 22—26 мэкв • л"1;

4. ВВ — буферные основания цельной крови либо плазмы (43— 53

мэкв -л"1) — показатель емкости всей буферной системы крови или плазмы;

5. Л/86 — нормальные буферные основания цельной крови при физиологических

значениях рН и СО2 альвеолярного воздуха;

6. ВЕ — избыток оснований, или щелочной резерв (от —2,4 до +2,3

мэкв -л"1) — показатель избытка или недостатка буферной емкости (ВВ - ЫВВ

= ВЕ).

Показатели КОС отражают не только изменения в буферных системах крови,

но и состояние дыхательной и выделительной систем организма. Состояние

кислотно-основного равновесия (КОР) в организме характеризуется

постоянством рН крови (7,34—7,36). Установлена обратная коре-

ТАБЛИЦА 3

Изменение

кислотно-основного

состояния

организма

|Кислотно-основно|рН мочи|Плазма |Плазма |

|е состояние | |НС03, |Н2С03, |

| | |ммоль •|ммоль •|

| | |л~' |л ' |

|Норма |6—7 |25 |0,625 |

|Дыхательный |v |^ |^ |

|ацидоз | | | |

|Дыхательный |^ |v |v |

|алкалоз | | | |

|Метаболический |v |v |v |

|ацидоз | | | |

|Метаболический |^ |^ |^ |

|алкалоз | | | |

Примечание. Направление стрелки указывает на повышение или понижение

показателей

ляционная зависимость между динамикой содержания лактата в крови и

изменением рН крови. По изменению показателей КОС при мышечной

деятельности можно контролировать реакцию организма на физическую

нагрузку и рост тренированности спортсмена, поскольку при биохимическом

контроле КОС можно определять один из этих показателей.

Наиболее информативным показателем КОС является величина ВЕ — щелочной

резерв, который

-9-

увеличивается с повышением квалификации спортсменов, особенно

специализирующихся в скоростно-силовых видах спорта. Большие буферные

резервы организма являются серьезной предпосылкой для улучшения

спортивных результатов в этих видах спорта.

Активная реакция мочи (рН) находится в прямой зависимости от кислотно-

основного состояния организма. При метаболическом ацидозе кислотность

мочи увеличивается до рН 5, а при метаболическом алкалозе снижается до рН

7. В табл. 3 показана направленность изменения значений рН мочи во

взаимосвязи с показателями кислотно-основного состояния плазмы (по Т.Т.

Березову и Б.Ф. Коровкину, 1998).

Биологически активные вещества — регуляторы обмена веществ

Ферменты. Особый интерес в спортивной диагностике представляют тканевые

ферменты, которые при различных функциональных состояниях организма

поступают в кровь из скелетных мышц и других тканей. Такие ферменты

называются клеточными, или индикаторными. К ним относятся альдолаза,

каталаза, лактатдегидрогеназа, креатинкиназа и др. Для отдельных

клеточных ферментов, например лактатдегидрогеназы скелетных мышц,

характерно наличие нескольких форм (изоферментов). Появление в крови

индикаторных ферментов или их отдельных изоформ, что связано с нарушением

проницаемости клеточных мембран тканей, может использоваться при

биохимическом контроле за функциональным состоянием спортсмена.

В спортивной практике часто определяют наличие в крови таких тканевых

ферментов процессов биологического окисления веществ, как альдолаза —

фермент гликолиза и каталаза — фермент, осуществляющий восстановление

перекисей водорода. Появление их в крови после физических нагрузок

является показателем неадекватности физической нагрузки, развития

утомления, а скорость их исчезновения свидетельствует о скорости

восстановления организма.

После выполненных физических нагрузок в крови могут появляться

отдельные изоформы ферментов — креатинкиназы, лактатдегидрогеназы,

характерные для какой-то отдельной ткани. Так, после длительных

физических нагрузок в крови спортсменов появляется изоформа

креатинфосфокиназы, характерная для скелетных мышц; при остром инфаркте

миокарда в крови появляется изоформа креатинкиназы, характерная для

сердечной мышцы. Если физическая нагрузка вызывает значительный выход

ферментов в кровь из тканей и они долго сохраняются в ней в период

отдыха, то это свидетельствует о невысоком уровне тренированности

спортсмена, а, возможно, и о предпатологическом состоянии организма.

Гормоны, При биохимической диагностике функционального состояния

спортсмена информативными показателями является уровень гормонов в крови.

Могут определяться более 20 различных гормонов, регулирующих разные

звенья обмена веществ. Концентрация гормонов в крови довольно низкая и

обычно варьируется в пределах от 10~8 до 10~11 моль • л~1, что затрудняет

широкое использование этих показателей в спортивной диагностике. Основные

гормоны, которые используются при оценке функционального состояния

спортсмена, а также их концентрация в крови в норме и направленность

изменения при стандартной физической нагрузке представлены в табл. 4.

Величина изменения содержания гормонов в крови зависит от мощности и

длительности выполняемых нагрузок, а также от степени тренированности

спортсмена. При работе одинаковой мощности у более тренированных

спортсменов наблюдаются менее значительные изменения этих показателей в

крови. Кроме того, по изменению содержания гормонов в крови можно судить

об адаптации организма к физическим нагрузкам, интенсивности регулируемых

ими метаболических процессов, развитии процессов утомления, применении

анаболических стероидов и других гормонов.

Витамины. Выявление витаминов в моче входит в диагностический комплекс

характеристики состояния здоровья спортсменов, их физической

работоспособности. В практике спорта чаще всего выявляют обеспеченность

организма водорастворимыми витаминами, особенно витамином С. В моче

витамины появляются при достаточном обеспечении ими организма. Данные

многочисленных исследований свидетельствуют о недостаточной

обеспеченности многих спортсменов витаминами, поэтому контроль их

содержания в организме позволит своевременно скорректировать рацион

питания или назначить дополнительную витаминизацию путем приема

специальных поливитаминных комплексов.

Минеральные вещества В мышцах образуется неорганический фосфат в виде

фосфорной кислоты (Н3Р04) при реакциях перефосфорилирования в

креатинфосфокиназном механизме синтеза АТФ и других процессах. По

изменению его концентрации в крови можно судить о мощности

креатинфосфокиназного механизма энергообеспечения у спортсменов, а также

об уровне тренированности, так как прирост неорганического фосфата в

крови спортсменов высокой квалификации при выполнении анаэробной

физической работы больше, чем в крови менее квалифицированных

спортсменов.

Таблица 4. Направленность изменений концентрации гормонов в крови при

физических нагрузках.

| | |Направленност|

| | |ь |

|Гормон |Концентрация|изменения |

| |в крови, нг |концентрации |

| |• л'1 |при |

| | |физических |

| | |нагрузках |

|Адреналин |0-0,07 |^ |

|Инсулин |1—1,5 |v |

|Глюкагон |70-80 |^ |

|Соматотропин|1-6 |^ |

|АКТГ |10—200 |^ |

|Кортизол |50-100 |^ |

|Тестостерон |3—12 |^ |

| |(мужчины) | |

| |0,1—0,3 | |

| |(женщины) | |

|Эстрадиол |70-200 |v |

|Тироксин |50-140 |^ |

| | | |

| | | |

-10-

4. Биохимический контроль развития систем энергообеспечения организма при

мышечной деятельности

Спортивный результат в определенной степени лимитируется уровнем развития

механизмов энергообеспечения организма. Поэтому в практике спорта

проводится контроль мощности, емкости и эффективности анаэробных и

аэробных механизмов энергообразования в процессе тренировки, что можно

осуществлять и по биохимическим показателям.

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, что

свидетельствует о повышении возможностей креатинфосфокиназного

(алактатного) механизма энергообразования.

Степень подключения креатинфосфокиназного механизма при выполнении

физических нагрузок 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 КОС,

содержание глюкозы в крови и гликогена в мышцах, активность ферментов

лактатдегидрогеназы, фосфорилазы и др.

О повышении возможностей гликолитического (лактатного)

энергообразования у спортсменов свидетельствует более поздний выход на

максимальное количество лактама в крови при предельных физических

нагрузках, а также более высокий его уровень. У высококвалифицированных

спортсменов, специализирующихся в скоростных видах спорта, количество

лактата в крови при интенсивных физических нагрузках может возрастать до

26 ммоль • л"1 и более, тогда как у нетренированных людей максимально

переносимое количество лактата составляет 5— 6 ммоль -л"1, а 10 ммоль •

л~1 может привести к летальному исходу при функциональной норме 1—1,5

ммоль-л"1. 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 (МПК или

ИЭ2тах), время наступления ПАНО, а также показатель кислородтранспортной

системы крови — концентрация гемоглобина. Повышение уровня 1/О2тах

свидетельствует об увеличении мощности аэробного механизма

энергообразования. Максимальное потребление кислорода у взрослых людей,

не занимающихся спортом, у мужчин составляет 3,5 л -мин"1, у женщин — 2,0

л • мин"1 и зависит от массы тела. У высококвалифицированных спортсменов

абсолютная величина 1/О2тах у мужчин может достигать 6—7 л • мин"1, у

женщин — 4—5 л • мин"1.

По длительности работы на уровне ПАНО судят о повышении емкости

механизма энергообразования. Нетренированные люди 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, что связано прежде всего с

активностью и количеством ферментов окислительного фосфорилирования,

количеством митохондрий, а также от доли жиров при энергообразовании. Под

влиянием интенсивной тренировки аэробной направленности увеличивается

эффективность аэробного механизма за счет увеличения скорости окисления

жиров и увеличения их роли в энергообеспечении работы.

5. Биохимический контроль за уровнем тренированности, утомления и

восстановления организма спортсмена

7. Уровень тренированности в практике биохимического контроля за

функциональным состоянием спортсмена оценивается по изменению

концентрации лактата в крови при выполнении стандартной либо предельной

физической нагрузки для данного контингента спортсменов. О более высоком

уровне тренированности свидетельствуют меньшее накопление лактата (по

сравнению с нетренированными) при выполнении стандартной нагрузки, что

связано с увеличением доли аэробных механизмов в энергообеспечении этой

работы;

8. большее накопление молочной кислоты при выполнении предельной работы,

что связано с увеличением емкости гликолитического механизма

энергообеспечения;

9. повышение ПАНО (мощность работы, при которой резко возрастает уровень

лактата в крови) у тренированных лиц по сравнению с нетренированными;

10. более длительная работа на уровне ПАНО;

11. меньшее увеличение содержания лактата в крови при возрастании

мощности работы, что объясняется совершенствованием анаэробных процессов

и экономичностью

-11-

энерготрат организма;

12. увеличение скорости утилизации лактата в период восстановления после

физических нагрузок.

13. 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, что приводит к увеличению концентрации

гемоглобина до 160—180 г • л"1 — у мужчин и до 130—150 г • л"1 — у

женщин.

Контроль за процессами утомления и восстановления, которые являются

неотъемлемыми компонентами спортивной деятельности, необходим для оценки

переносимости физической нагрузки и выявления перетренированности,

достаточности времени отдыха после физических нагрузок, эффективности

средств повышения работоспособности, а также для решения других задач.

Утомление, вызванное физическими нагрузками максимальной и

субмаксимальной мощности, взаимосвязано с истощением запасов

энергетических субстратов (АТФ, КрФ, гликогена) в тканях, обеспечивающих

этот вид работы, и накоплением продуктов их обмена в крови (молочной

кислоты, креатина, неорганических фосфатов), поэтому и контролируется по

этим показателям. При выполнении продолжительной напряженной работы

развитие утомления может выявляться по длительному повышению уровня

мочевины в крови после окончания работы, по изменению компонентов

иммунной системы крови, а также по снижению содержания гормонов в крови и

моче.

В спортивной диагностике для выявления утомления обычно определяют

содержание гормонов симпато-адреналовой системы (адреналина и продуктов

его обмена) в крови и моче. Эти гормоны отвечают за степень напряжения

адаптационных изменений в организме. При неадекватных функциональному

состоянию организма физических нагрузках наблюдается снижение уровня не

только гормонов, но и предшественников их синтеза в моче, что связано с

исчерпанием биосинтетических резервов эндокринных желез и указывает на

перенапряжение регуляторных функций организма, контролирующих

адаптационные процессы.

Для ранней диагностики перетренированности, скрытой фазы утомления

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, их функциональная активность определяется по

количеству иммуноглобулинов в сыворотке крови.

Определение компонентов иммунной системы требует специальных условий и

аппаратуры. При подключении иммунологического контроля за функциональным

состоянием спортсмена необходимо знать его исходный иммунологический

статус с последующим контролем в различные периоды тренировочного цикла.

Такой контроль позволит предотвратить срыв адаптационных механизмов,

исчерпание иммунной системы и развитие инфекционных заболеваний

спортсменов высокой квалификации в периоды тренировки и подготовки к

ответственным соревнованиям (особенно при резкой смене климатических

зон).

Восстановление организма связано с возобновлением количества

израсходованных во время работы энергетических субстратов и других

веществ. Их восстановление, а также скорость обменных процессов

происходят не одновременно (см. главу 18). Знание времени восстановления

в организме различных энергетических субстратов играет большую роль в

правильном построении тренировочного процесса. Восстановление организма

оценивается по изменению количества тех метаболитов углеводного,

липидного и белкового обменов в крови или моче, которые существенно

изменяются под влиянием тренировочных нагрузок. Из всех показателей

углеводного обмена чаще всего исследуется скорость утилизации во время

отдыха молочной кислоты, а также липидного обмена — нарастание содержания

жирных кислот и кетоновых тел в крови, которые в период отдыха 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, способствующий повышению уровня мочевины в крови,

поэтому нормализация ее содержания в крови свидетельствует о

восстановлении синтеза белка в мышцах, а следовательно, и восстановлении

организма.

6. Контроль за применением допинга в спорте

В начале XX ст. в спорте для повышения физической работоспособности,

ускорения процессов восстановления, улучшения спортивных результатов

стали широко применять различные стимулирующие препараты, включающие

гормональные, фармакологические и физиологические, — 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:

1. сердечно-сосудистой;

2. эндокринной, особенно половых желез (атрофия) и гипофиза, что приводит к

нарушению детородной функции, появлению мужских вторичных признаков у

женщин (вирилизация) и увеличению молочных желез у мужчин (гинекомастия);

3. печени, вызывая желтухи, отеки, циррозы;

4. иммунной, что приводит к частым простудам, вирусным заболеваниям;

5. нервной, проявляющейся в виде психических расстройств (агрессивность,

депрессия, бессонница);

6. 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 допингконтроль на наличие в организме

спортсмена запрещенных препаратов. Каждый спортсмен, тренер, врач команды

должен знать

-12-

запрещенные к использованию препараты.

Классификация допингов

К средствам, которые используются в спорте для повышения спортивного

мастерства, относятся: допинги, допинговые методы, психологические

методы, механические факторы, фармакологические средства ограниченного

использования, а также пищевые добавки и вещества.

К средствам, которые причиняют особый вред здоровью и подвергаются

контролю, относятся допинги и допинговые методы (манипуляции).

По фармакологическому действию допинги делятся на пять классов: 1 —

психостимуляторы (амфетамин, эфедрин, фенамин, кофеин, кокаин и др.); 2 —

наркотические средства (морфин, алкалоиды-опиаты, промедол, фентанил и

др.); 3 — анаболические стероиды (тестостерон и его производные, метан-

дростенолон, ретаболил, андродиол и многие другие), а также анаболические

пептидные гормоны (соматотропин, гонадо-тропин, эритропоэтин); 4 — бета-

блокаторы (анапримин (пропранолол), окспренолол, надолол, атенолол и

др.); 5 — диуретики (новурит, дихлоти-азид, фуросемид (лазикс), клопамид,

диакарб, верошпирон и др.).

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 допингконтроле.

К допинговым методам относятся кровяной допинг, различные манипуляции

(например, подавление процесса овуляции у женщин и др.).

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.

Следует отметить, что среди рассмотренных классов допинга наиболее

часто применяются анаболические стероиды. В тяжелой атлетике, па-

уэрлифтинге, бодибилдинге их применяют около 90 % мужчин и 20 % женщин. В

других видах спорта они используются в меньшей степени (78 % —

футболисты, 40 % — спринтеры). При этом используемые дозы могут

многократно превышать рекомендуемые (5—10 мг) и достигать 300 мг и даже 2

г.

Задачи, объекты и метолы лопингконтроля

Задачей допингконтроля является выявление возможного использования

допинговых веществ и допинговых методов спортсменами на соревнованиях и в

процессе тренировки, применение к виновным специальных санкций.

Допингконтроль проводится во время Олимпийских игр, чемпионатов мира и

Европы, а в последнее время — и на менее крупных соревнованиях либо даже

в период тренировки (по решению международных спортивных организаций).

Назначается допинговый контроль медицинской комиссией МОК или НОК, а

проводится аккредитованными МОК специальными лабораториями, обычно той

страны, в которой проводятся соревнования. Допинглаборатории существуют

при биохимических или других институтах, оснащенных современной

аппаратурой.

В последнее время в качестве основного объекта контроля используется

проба мочи, поскольку это неинвазивный объект и собрать можно

неограниченный объем. Образец мочи должен составлять не менее 100 мл с рН

6,5. Забор мочи производят в присутствии эксперта МК МОК. Собранная проба

делится на две части и на холоду доставляется в центр допингового

контроля.

С целью обнаружения применения кровяного допинга используют образцы

венозной крови.

Для выявления допинговых веществ в моче или крови спортсмена

применяются высокочувствительные методы биохимического анализа, так как

концентрация этих веществ незначительна. К таким методам относятся:

газовая хроматография, масс-спектрометрия, жидкостная хроматография,

флюоресцентный иммунный анализ. При этом следует использовать не менее

двух методов.

Хотя методы допингконтроля высокочувствительны, в настоящее время

затруднения вызывает выявление анаболических пептидных гормонов

(соматотропина, эритропоэтина и др.), а также применение кровяного

допинга.

Литература:

1. Биохимия: Учебник для институтов физической культуры/ Под ред. В.В.

Меньшикова, Н.И. Волкова.- М.: Физкультура и спорт, 1986. – 384 с.

2. Рогозкин В.А. Биохимическая диагностика в спорте. – Л.: Наука, 1988. –

50 с.

3. Хмелевский Ю.В., Усатенко О.К. Основные биохимические константы в норме

и при патологии. – Киев: Здоров’я, 1984. – 120 с.

4. Физиологическое тестирование спортсменов высокого класса/ Под ред. Дж.

Дункана МакДауэла, Говарда Э. Уэнгера, Говарда Дж. Грина. –

Киев:Олимпийская литература,1998. – 430 с.

5. Н.И. Волков, Э.Н. Несен, А.А. Осипенко, С.Н. Корсун, Олимпийская

литература, 2000. – 502 с.

Страницы: 1, 2, 3