Научно-практический журнал "Медицина экстремальных ситуаций"
№3 (61) / 2017

Ключевые слова: спортивная медицина, биохимия, клиническая лаборатория, физическая нагрузка, спорт высших достижений.

Keywords: sports medicine, biochemistry, clinical laboratory, exercise stress, sport of highest achievements.

Аннотация: В статье представлены результаты исследований биохимических показателей крови у высококвалифицированных спортсменов в сравнении с аналогичными показателями у нетренированных людей на основании проведенного анализа российских и зарубежных исследований. В работе представлена характеристика и особенность динамики результатов основных маркеров функциональных систем. Проведен сравнительный анализ, показаны особенности динамики биохимических показателей под влиянием физической нагрузки в различных видах спорта. Обобщены основные принципы интерпретации результатов биохимического обследования у спортсменов. На основании анализа литературных источников сделаны выводы, в которых авторы подчеркивают значение и актуальность данной проблематики в области спортивной медицины.

Abstract: This article presents the results of studies of biochemical blood parameters in highly skilled athletes in comparison with similar indicators in untrained people on the basis of the analysis of Russian and foreign studies. The paper presents the characteristic and feature of the dynamics of the results of the main markers of functional systems. The comparative analyze is carried out, we can see features of dynamics of biochemical indicators depends physical active in various kinds of sports. Basic principles of interpretation of the results of biochemical examination in athletes are summarized. Conclusions are drawn based on the analysis of literature sources, in which the authors emphasize the significance and relevance of this topic in the field of sports medicine.

Введение

Одной из главных задач врача по спортивной медицине, работающего с высококвалифицированными спортсменами, является оценка состояния их здоровья, выявление органических и функциональных патологических изменений, которые могут развиваться на фоне регулярных интенсивных физических нагрузок. Для оценки функционального состояния спортсменов и их уровня адаптации к физическим нагрузкам проводится регулярное углубленное медицинское обследование, в котором изучают гематологические показатели и биохимические маркеры метаболических процессов.
Любая физическая работа сопровождается изменением скорости метаболических и биохимических процессов в организме, работающих мышцах, внутренних органах и крови. Глубина биохимических изменений, возникающих в мышечной ткани, внутренних органах, крови и моче при физической нагрузке, зависит от ее мощности и продолжительности. Условия жизни спортсмена существенно отличаются от тех, что наблюдаются у людей, не занимающихся спортом. Это и соблюдение строгого режима дня, и стрессовые состояния во время соревнований, частые разъезды, смена часовых поясов и климатических зон, подчиненность требованиям тренера, и наконец, необходимость систематически выполнять большие физические нагрузки .
На основании приказа Минздрава России от 01.03.2016 №134n “О Порядке организации оказания медицинской помощи лицам, занимающимся физической культурой и спортом (в том числе при подготовке и проведении физкультурных мероприятий и спортивных мероприятий), включая порядок медицинского осмотра лиц, желающих пройти спортивную подготовку, заниматься физической культурой и спортом в организациях и (или) выполнить нормативы испытаний (тестов) Всероссийского физкультурно-спортивного комплекса "Готов к труду и обороне" систематический контроль за состоянием здоровья лиц, занимающихся физической культурой и спортом (в том числе при подготовке и проведении физкультурных мероприятий и спортивных мероприятий), осуществляется врачом по спортивной медицине постоянно в целях оперативного контроля за состоянием их здоровья и динамики адаптации организма к тренировочным и соревновательным нагрузкам и включает предварительные и периодические медицинские осмотры, в том числе по углубленной программе медицинского обследования, этапные и текущие медицинские обследования, врачебно-педагогические наблюдения. На основании Приложения N2 к данному приказу установлен перечень обязательных биохимических параметров крови при углубленном медицинском обследовании (УМО) спортсменов сборных команд РФ.
Традиционно биохимические маркеры были интересны в спортивной науке для определения уровня работоспособности спортсмена или его перетренированности. В последние годы уделяется особое внимание к взаимосвязи биохимических показателей крови с уровнем интенсивности физических нагрузок. В спорте высших достижений биохимические маркеры являются ключевыми параметрами для оценки влияния физических упражнений на различные органы и системы спортсмена. Значения или концентрации биохимических показателей сыворотки крови зависят от многих факторов. Это и уровень физической подготовки спортсмена, уровень его психоэмоциональной устойчивости, возраст, пол, и, конечно, состояние здоровья. Основной проблемой правильной интерпретации биохимических показателей у спортсменов является отсутствие для них референсных значений .
В нашей статье мы попытались выявить, отличаются ли нормы биохимических показателей крови у высококвалифицированных спортсменов от тех же показателей у не тренированных людей, а также выделить наиболее важные биохимические маркеры у спортсменов, которые необходимо учитывать в работе врача по спортивной медицине.
Наиболее значимыми биохимическими показателями крови у спортсменов на основании проведенного анализа российских и зарубежных исследований являются лактат, креатинфосфокиназа (КФК), креатинин, лактатдегидрогеназа (ЛДГ), мочевая кислота, мочевина, BNP, pro-BNP, алпартатаминотрансфераза (АСТ), аланинаминотрансфераза (АЛТ), билирубин, миоглабин, тропонин, цистатин С, железо.

Печеночные показатели

В одном из исследований была определена концентрация аминотрансфераз (АЛТ, АСТ) и индекса массы тела (ИМТ) у профессиональных спортсменов из 7 различных видов спорта (регби, триатлон, футбол, плавание, езда на велосипеде, баскетбол, горные лыжи) до начала тренировок и соревновательного сезона. Не было выявлено статистически значимых различий в концентрациях между спортсменами и группой контроля (люди, не занимающиеся профессиональным спортом), а также не было выявлено достоверных различий в концентрациях АЛТ и АСТ в сыворотке крови между спортсменами (бегуны, метатели молота, борцы, штангисты) и подобранной по возрасту группой контроля . Активность АСТ значительно увеличивается сразу после тренировки и снижается до нормальных значений через час после физической нагрузки у хоккеистов. . Точная оценка и интерпретация концентрации АЛТ и АСТ у высококвалифицированных спортсменов имеет важное значение для диагностики патологических состояний и профилактики перетренированности . Было проведено исследование среди футболистов. Среднее значение АСТ до и после тренировки были выше, чем в группе контроля. Уровень АЛТ остался в пределах нормы. Среднее значение ГГТ было выше нормы только после тренировки. Что касается обмена билирубина его уровни в плазме крови спортсменов были похожи до и после забега, независимо от пола. . Также было выявлено, что у спортсменов повышение концентрации билирубина стоит на втором месте после увеличения АСТ . В исследовании с участием 10 элитных футболистов образцы крови были взяты в конце сезона, после периода восстановления, а затем после следующей предсезонной подготовки. Средние значения билирубина значительно увеличились в конце периода восстановления, а затем возвратились к исходному уровню перед началом нового сезона .
Лактатдегидрогеназа представляет собой каталитический фермент, который находится в большинстве тканей тела человека, и, в частности, в сердце, печени, почках, мышцах, клетках крови, мозге и легких . При острых нагрузочных реакциях отмечается повышение уровня активности ЛДГ в сыворотке крови . Существует связь между уровнем активности ЛДГ и работоспособностью организма . Повышенная активность ЛДГ наблюдается у спортсменов в состоянии покоя и после выполнения интенсивных физических нагрузок. Результаты исследования выявили снижение активности ЛДГ в состоянии покоя у спортсменов второй группы, что связано с энергетически более экономным режимом работы мышечной ткани спортсменов, тренирующих скоростно-силовые качества .
Уровни ЛДГ, АСТ и АЛТ были значительно выше после завершения забега на дистанцию 100 км, чем у марафонцев и значительно выше после забега на дистанцию 308 км, чем у марафонцев или забега на 100 км .

Мышечные показатели

Креатинфосфокиназа используется в качестве маркера повреждения мышечных волокон. Концентрация в крови увеличивается в ответ на непрерывные мышечные сокращения . В исследовании с участием легкоатлетов было выявлено, что увеличение креатинкиназы во время тренировок зависит от интенсивности тренировки . Хотя концентрации КФК в основном была изучена в индивидуальных видах спорта, также интересно оценить этот параметр в командных видах спорта, которые характеризуются тяжелыми и интенсивными тренировками и соревнованиями. Регби считается одним из самых физически сложных командных видов спорта в мире. В исследовании B. Cunniffe КФК измеряли у 10 регбистов во время международного турнира. Было выявлено, что значения КФК после игры были значительно выше, чем значения данного показателя перед игрой . В исследовании, проведенном на борцах в Турции, было выявлено, что уровень креатинкиназы был значительно выше нормы, принятой для популяции в целом . Швейцарские ученые провели исследование, направленное на изучение уровня мышечных маркеров в биохимическом анализе крови элитных игроков флорбола. Было выявлено значительное повышение креатинфосфокиназы и миоглобина после физической нагрузки . В исследовании по изучению маркеров повреждения мышц, проведенном в Бразилии среди теннисистов, выявлено небольшое увеличение миоглобина и КФК через 24-48 часов после игры. Однако в образцах крови, взятых сразу после игры, обнаружен значительный подъем уровня данных показателей .

Сердечные показатели

Мозговой натрийуретический пептид (BNP) синтезируется кардиомиоцитами и выбрасывается в кровоток. Расщепленная форма предшественника BNP - NT-proBNP также может быть измерена в крови и является маркером для оценки и мониторинга патологических состояний сердца. Этот гормон, являясь антагонистом ренин-ангиотензиновой системы, снижает воздействие на стенку миокарда за счет натрийуретического, вазодилатирующего и симпатоингибирующего эффектов. Также он является регулятором роста клеток сердца . Физические нагрузки вызывают увеличение pro-BNP, тропонина, но концентрация в сыворотке крови редко бывает выше верхней границы нормы, принятой для населения в целом. У 15 горных марафонцев средняя концентрация pro-BNP после забега была более, чем в 2 раза выше таковой до забега . Pro-BNP измеряли у 15 спортсменов мужского пола, участвующих в марафоне в экстремальных условиях (расстояние 246 км, температура 5-36 C и влажность 60-85%). Анализ крови был взят до начала соревнования, в течение 15 минут после окончания забега, и через 48 часов. Было выявлено резкое увеличение Pro-BNP после марафона по сравнению с нормой, но через 48 часов после окончания забега концентрация снизилась почти в два раза. . У спортсменов с гипертрофией левого желудочка, повышение концентрации pro-BNP является симптомом гипертрофической кардиомиопатии. Тем не менее повышенные концентрации маркеров миокарда в сыворотке не должны быть истолкованы как сигнал опасности, а скорее, как физиологический ответ на интенсивную сердечную деятельность . Кроме того, значения NT-proBNP должны быть правильно интерпретированы c учетом скорости клубочковой фильтрации (СКФ) .
Имеются данные о том, что уровень КФК-МБ увеличивается у хоккеистов. Причем концентрация показателя через час после нагрузки ниже, чем до физических упражнений .

Почечные показатели

В спортивной медицине уровень креатинина используется при оценке общего состояния здоровья спортсмена, для которого важную роль играет водно-электролитный баланс. Концентрация креатинина в сыворотке является наиболее широко используемым и общепринятым показателем функции почек. Исходных значений креатинина, специфичных для спортсменов, нет. А те значения, которые используются, характерны для популяции в целом. Однако проводились исследования, которые свидетельствуют о том, что концентрация креатинина в сыворотке крови спортсменов выше, чем в популяции . По результатам проведенных исследований было выявлено, что вид спорта и связанные с ними антропометрические данные спортсменов могут влиять на концентрацию креатинина в сыворотке крови. Уровень креатинина у велосипедистов стабилен во время соревновательного сезона, в то время как он может быть изменен у спортсменов, соревнующихся в других видах спорта. Для интерпретации значений креатинина также важно учитывать различия в режиме тренировок и спортивных характеристик .
Мочевая кислота может быть повышена при непрерывном сокращении мышц во время интенсивных физических нагрузок. В то же время концентрация мочевой кислоты у бегунов на длинные дистанции была минимальной при низкой интенсивности тренировок и самой высокой в течение интенсивной подготовки и во время соревнований . Джованни Ломбарди и др., в течение четырех сезонов проводили мониторинг 18 спортсменов - горнолыжников из сборной Италии. Образцы крови были собраны до начала обучения, в конце тренировки, перед началом соревнований и к концу международных соревнований. По данным исследования, тренировки высокой интенсивности не привели к значительным изменениям мочевой кислоты в сыворотке крови .
Цистатин С является альтернативой креатинину в плане изучения динамики биохимических показателей у спортсменов. Это белок с низким молекулярным весом, который свободно фильтруется клубочками и является качественным маркером экскреторной функции почек. Этот показатель не зависит от возраста, пола и индекса массы тела в отличие от креатинина . Различия между этими двумя маркерами были четко отображены в исследовании у марафонцев. Концентрации цистатина С и креатинина в сыворотке крови бегунов были повышены после марафона на 26% и 46% соответственно. Среднее увеличение цистатина C было в два раза ниже по сравнению с уровнем креатинина . Исследования показали, что значения цистатина С у регбистов были в пределах нормы, в то время как концентрация креатинина во многих случаях выше, чем верхние границы нормы .

Лактат

Уровень лактата в крови тесно связан с интенсивностью физической нагрузки. При определенной интенсивности физической нагрузки лактат возрастает в геометрической прогрессии. Определение уровня лактата у спортсменов применяется во всем мире. Его можно рассматривать в качестве текущего «золотого стандарта» для определения интенсивности физических нагрузок и адаптации к ним организма спортсмена .
И. П. Сивохин и соавторы проводили исследование по изучению динамики изменения концентрации лактата в периферической крови спортсменов-тяжелоатлетов высокой квалификации. Проведенное исследование показало, что биохимический контроль за динамикой изменения лактата является чувствительным индикатором реакции организма спортсменов на тренировочную нагрузку и может использоваться для управления учебно-тренировочным процессом в тяжелой атлетике .
О.П. Петрушова и соавторы проводили исследование по изучению механизмов адаптации кислотно-основного баланса крови пловцов во время тренировочного и соревновательного процесса. Результаты исследования показали, что до физической нагрузки уровень лактата в крови спортсменов соответствует физиологической норме, а при выполнении тестовой нагрузки в крови спортсменов обнаружено существенное увеличение уровня лактата. Также необходимо отметить, что возвращение показателей кислотно-основного баланса крови пловцов к физиологическим нормам происходит довольно быстро, что указывает на высокий уровень тренированности спортсменов .

Железо

В работах по изучению обмена железа у спортсменов, было показано, что интенсивные физические нагрузки приводят к увеличению синтеза гепсидина , который, в свою очередь, приводит к блоку всасывания железа, нарушению переноса железа из макрофагов к эритробластов и может вызвать дефицит железа.
В связи с огромной функциональной ролью железа, нарушения его обмена у высококвалифицированных спортсменов имеют негативные последствия в отношении профессиональных возможностей. При железодефицитных состояниях, уже с ранних стадий отмечается угнетение аэробного энергообразования в клетках. Очевидно, что комплекс физиологических изменений, вызванный дефицитом железа может резко ограничить профессиональные возможности спортсмена и возможность достижения им высоких спортивных результатов .
Свободное железо в сыворотке крови имеет высокую изменчивость в зависимости от времени суток и индивидуального биологического ритма спортсмена. Утренние значения более чем в два раза выше значений, измеренных через 12 часов, следовательно они не могут быть использованы для определения железа в организме. Кроме того, свободное сывороточное железо снижается при воспалительных реакциях и повышается в случаях гемолиза после забора крови. В настоящее время свободное железо является устаревшим маркером и должно использоваться только для расчета насыщения трансферрина или при острых интоксикациях .
При интерпретации полученных результатов врачи используют нормативные показатели, определенные для популяции людей, не являющихся высококвалифицированными спортсменами. Требования, предъявляемые к организму профессиональных спортсменов, значительно отличаются от образа жизни обычного человека и заключаются не только в систематических интенсивных физических нагрузках, но и в регулярном психоэмоциональном напряжении, частой смене часовых поясов и климатических зон, определенном, порой жестком ограничении пищевого режима в некоторых видах спорта. Основные изменения, развивающиеся при систематической физической нагрузке, затрагивают опорно-двигательную систему, эндокринную и сердечно – сосудистую системы. Для адекватной оценки функционирования этих систем у профессиональных спортсменов, не корректно использовать общепопуляционные нормативные показатели.
Таким образом, разработка и научно-методическое обоснование нормативных диапазонов биохимических и гематологических параметров для высококвалифицированных спортсменов является актуальной задачей спортивной медицины. Именно на показателях нормы, установленных для спортсменов, должны базироваться критерии допуска к занятиям спортом, обосновываться временные ограничения и отводы от физической нагрузки.

Выводы

1. Необходимо помнить, что аланинаминотрансфераза (АЛТ) высвобождается в основном из печени, а аспартатаминотрансфераза (АСТ) из мышц во время интенсивных физических нагрузок.
2. Уровень общего билирубина может быть повышен из-за постоянного гемолиза (эритроцитов), что характерно для интенсивных физических нагрузок.
3. Концентрация КФК в сыворотке, как правило, увеличивается после физических нагрузок. Неполное восстановление концентрации КФК является признаком травмы или перетренированности. Концентрация КФК может быть использована для мониторинга возвращения к деятельности спортсменов с мышечной травмой.
4. NT-pro-BNP, маркер разрушения стенки сердца, повышается после тренировки. Повышенная концентрация в сыворотке NT-pro-BNP у спортсменов не должна быть истолкована как сигнал повреждения сердца, а, скорее, как признак адаптации миокарда к физическим нагрузкам.
5. Концентрация креатинина следует интерпретировать с учетом ИМТ спортсменов и фазы соревновательного сезона. Концентрацию креатинина, измеренную в течение сезона, не следует толковать с учетом эталонных интервалов для населения в целом. Следует помнить, что значения креатинина колеблются в течение тренировочно-соревновтельного сезона.
6. Уровень цистатина С является значимой альтернативой уровню креатинина. Мочевая кислота является основным антиоксидантом в крови и увеличивается в ответ на интенсивные физические нагрузки.
7. Концентрация мочевой кислоты стабильна во время всего соревновательного сезона.
8. У спортсменов выявлены высокие уровни ЛПВП по сравнению с группой контроля. Положительное влияние физических нагрузок на липидный профиль спортсмена сохраняется в течение всей жизни, даже после прекращения спортивной карьеры, если бывший спортсмен продолжает физические упражнения.
9. Мониторинг биохимических показателей у высококвалифицированных спортсменов позволяет выявлять уровень адаптации различных функциональных систем к физическим нагрузкам. Установление нормативных референсных значений биохимических показателей у спортсменов высокой квалификации необходимо для эффективной оценки функционального состояния спортсменов, т.к. в процессе спортивной деятельности организм спортсмена приобретает функциональные особенности, выходящие за рамки популяционных норм. Учет данных особенностей может повысить качество медицинской помощи на всех этапах медико-биологического обеспечения.

Список литературы:

1. Бутова О.А., Маслов С.В. Адаптация к физическим нагрузкам: анаэробный метаболизм мышечной ткани // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2011. №1. С. 123-128.
2. Ганеева Л.А., Скрипова В.С., Касатова Л.В. и др. Оценка некоторых биохимических параметров энергетического обмена у студентов - легкоатлетов после продолжительной нагрузки // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. 2013. Т. 155. Кн. 1. С. 40–49.
3. Никулин Б.А., Радионова И. И. Биохимический контроль в спорте. // Советский спорт. 2011. С. 9-24.
4. Первушина О.П., Микуляк Н.И. Биомедицинская химия. 2014. Т. 60. Выпуск 5. С. 591-595.
5. Сивохин И.П., Федоров А.И., Комаров О.В. Вопросы функциональной подготовки в спорте высших достижений // 2014. Т 2. С. 139-146.
6. Banfi G., Colombini A, Lombardi G., et al. Metabolic markers in sports medicine // Advances in clinical chemistry. 2012. 56. P. 1-54.
7. Banfi G., Del Fabbro M., Lippi G. Serum creatinine concentration and creatinine-based estimation of glomerular filtration rate in athletes // Sports Medicine. 2009. P. 331–337.
8. Bernstein L., Zions M., Haq S., et al. Effect of renal function loss on NT-proBNP level variations // Clinical Biochemistry. 2009. 42. P. 1091–1098.
9. Chamera T., Spieszny M., Klocek T., et al. Could biochemical liver profile help to assess metabolic response to aerobic effort in athletes // Journal of Strength and Conditioning Research. 2014. 28(. P. 2180–2186.
10. Cunniffe B1, Hore AJ, Whitcombe DM, et al. Time course of changes in immuneoendocrine markers following an international rugby game // European Journal of Applied Physiology. 2010. 108(1). P. 113-22.
11. E. Clénina G., Cordesa M., Huberb A. Iron deficiency in sports – definition, influence on performance and therap // Swiss Sports & Exercise Medicine. 2016. 64 (1). P. 6–18.
12. Fallon K. The clinical utility of screening of biochemical parameters in elite athletes: analysis of 100 cases // British Journal of Sports Medicine. 2008. 42. P. 334–337.
13. García M. Estudio de marcadores bioquímicos de interés en el diagnóstico y pronóstico del síndrome coronario agudo // Doctoral Thesis. 2010. P. 24-36.
14. Godon P., Griffet V., Vinsonneau U. et al. Athlete’s heart or hypertrophic cardiomyopathy: usefulness of N-terminal pro-brain natriuretic peptide // International Journal of Cardiology. 2009. 137. P. 72–74.
15. Gomes RV, Santos RC, Nosaka K, et al. Muscle damage after a tennis match in young players // Biology of Sport. 2014. P. 27-32.
16. Herklotz R., Huber A. Labordiagnose von Eisenstoffwechselstörungen. Swiss medical forum. 2010. 10. P. 500–507.
17. Kafkas M., TAŞKIRAN C., ŞAHİN KAFKAS A., et al. Acute physiological changes in elite free-style wrestlers during a one-day tournament // The Journal of Sports Medicine and Physical Fitness. 2016. 56(10). P. 1113-1119.
18. Kyung-A Shin, Ki Deok Park, Jaeki Ahn, et al. Comparison of Changes in Biochemical Markers for Skeletal Muscles, Hepatic Metabolism, and Renal Function after Three Types of Long-distance Running // Observational Study. 2016. V. 95. 1-6.
19. Choi J., Masaratana P., Latunde-Dada G., et al. Duodenal reductase activity and spleen iron stores are reduced and erythropoiesis is abnormal in Dcytb knockout mice exposed to hypoxic conditions // The journal of nutrition. 2012. 142. P. 1929–1934.
20. Lee H., Park J., Choi I., et al. Enhanced functional and structural properties of high-density lipoproteins from runners and wrestlers compared to throwers and lifters // BMB Reports. 2009. 42. P. 605–610.
21. Lombardi G., Colombini A., Ricci C., et al. Serum uric acid in top-level alpine skiers over four consecutive competitive seasons // Clinica Chimica Acta. 2010. 411. P. 645–648.
22. Mingels А., Jacobs L., Kleijnen V., et al. Cystatin C a marker for renal function after exercise // International Journal of Sports Medicine. 2009. 30. P. 668–671.
23. Muhsin H., Aynur O., İlhan O., et al . Effect of Increasing Maximal Aerobic Exercise on Serum Muscles Enzymes in Professional Field Hockey Players // Global Journal of Health Science. 2015. V. 7. №. 3. P. 69-74.
24. Palacios G., Pedrero-Chamizo R., Palacios N., et al. Biomarkers of physical activity and exercise // Nutricion Hospitalaria. 2015. 31. P. 237-244.
25. Reinke S., Karhausen T., Doehner W., et al. The 
influence of recovery and training phases on body composition, peripheral vascular 
function and immune system of professional soccer players // PLoS One. 2009. 4. P. 4910.
26. Saraslanidis P., Manetzis C., Tsalis G., et al. Biochemical evaluation of running workouts used in training for the 400-M sprint // Journal of the National Strength and Conditioning Association. 2009. 23. P. 2266-2271.
27. Scharhag J., George K., Shave R., et al. Exercise-associated increases in cardiac biomarkers // Medicine & Science in Sports & Exercise. 2008. 40. P. 1408–1415.
28. Wedin J., Henriksson A. Postgame elevation of cardiac markers among elite floorball players // Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports. 2015. P. 495-500.
29. Zielin ́ski J., Rychlewski T., Kusy K., et al. The effect of endurance training on changes in purine metabolism: a longitudinal study of competitive long-distance runners // European Journal of Applied Physiology. 2009. 106. P. 867–876.

Биохимические исследования в спортивной практике проводятся либо самостоятельно, либо входят в комплексный медико- биологический контроль подготовки спортсменов высокой квалифика-ции.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ БИОХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ:

Оценка уровня общей и специальной тренированности спортсмена (необходимо отметить, что биохимические исследования более эффек-тивны для характеристики общей тренированности, т. е. физической подготовки спортсмена. Специальная тренированность в значительной мере зависит от технической, тактической и психологической подго-товки спортсмена).

Оценка соответствия применяемых тренировочных нагрузок функциональному состоянию спортсмена, выявление перетренирован-ности.

Контроль протекания восстановления после тренировки.

Оценка эффективности новых методов и средств развития скоростно-силовых качеств, повышения выносливости , ускорения восста-новления и т. п.

Оценка состояния здоровья спортсмена, обнаружение начальных симптомов заболеваний.

МЕТОДЫ БИОХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

Особенностью проведения биохимических исследований в спорте является их сочетание с физической нагрузкой. Это обусловлено тем, что в состоянии покоя биохимические параметры тренированного спортсмена находятся в пределах нормы и не отличаются от анало-гичных показателей здорового человека.

Однако характер и выражен-ность возникающих под влиянием физической нагрузки биохимиче-ских сдвигов существенно зависят от уровня тренированности и функционального состояния спортсмена. Поэтому при проведении биохимических исследований в спорте пробы для анализа (например, крови или мочи) берут до тестирующей физической нагрузки, во вре-мя ее выполнения, после ее завершения и в разные сроки восстанов-ления.

Физические нагрузки, используемые для тестирования, можно раз-делить на два типа : стандартные и максимальные.

Стандартные физические нагрузки являются строго дозирован-ными. Их параметры определены заранее. При проведении биохи-мического контроля в группе спортсменов (например, игроков од-ной команды, членов одной спортивной секции и т. п.) эти нагрузки должны быть доступными для всех испытуемых и хорошо воспроиз-водимыми.

В качестве таких нагрузок могут использоваться Гарвардский степ- тест, работа на велоэргометре и на других тренажерах, бег на тредбане. При использовании Гарвардского степ-теста (подъем на скамейку вы-сотой 50 см для мужчин и 40 см - для женщин) заранее задаются высо-та скамейки, частота восхождения (высота скамейки и темп выполне-ния нагрузки обусловливают мощность выполняемой работы) и время выполнения этого теста.

При выполнении стандартной работы на велоэргометре и других тренажерах задается усилие, с которым производится вращение педа-лей, или масса отягощения, темп выполнения нагрузки (в случае вело- тренажера - частота вращения педалей) и продолжительность нагрузки.

При работе на тредбане («бегущая дорожка») регламентируются угол наклона дорожки, скорость движения ленты и время, отводимое на выполнения нагрузки.

В качестве стандартной работы можно также использовать цикли-ческие упражнения, такие как бег, спортивная ходьба, гребля, плава-ние, бег на лыжах, езда на велосипеде, бег на коньках и т. п., выпол-няемые всеми испытуемыми с одинаковой скоростью в течение заранее установленного времени или на одной и той же дистанции.

Из всех описанных стандартных нагрузок все же более предпочти-тельна работа на велотренажере, так как в этом случае объем выпол-ненной работы может быть определен с большой точностью и мало за-висит от массы тела испытуемых.

При оценке уровня тренированности с помощью стандартных на-грузок желательно подбирать группы спортсменов примерно одинако-вой квалификации.

Стандартная нагрузка также может быть использована для оценки эффективности тренировок одного спортсмена. С этой целью биохими-ческие исследования данного спортсмена проводятся на разных этапах тренировочного процесса с использованием одних и тех же стандарт-ных нагрузок.

Максимальные, или предельные, физические нагрузки (работа «до отказа») не имеют заранее заданного объема. Они могут выполняться с за-данной интенсивностью в течение максимального времени, возможного для каждого испытуемого, или в течение заданного времени, или на опре-деленной дистанции с максимально возможной мощностью. В этих случа-ях объем нагрузки определяется тренированностью спортсмена.

В качестве максимальных нагрузок можно использовать описанные выше Гарвардский степ-тест, велоэргометрическую пробу, бег на тред-бане, выполняемые «до отказа». «Отказом» следует считать снижение заданного темпа (частоты восхождения на скамейку или вращения пе-далей, скорости бега на тредбане).

Работой «до отказа» также являются соревновательные нагрузки в ряде видов спорта (например, гимнастические и легкоатлетические уп-ражнения, спортивная ходьба, гребля, плавание, велогонки, бег на лы-жах и коньках).

Стандартные и максимальные нагрузки могут быть непрерывными, ступенчатыми и интервальными.

Для оценки общей тренированности (общей физической подготовки - ОФП) обычно используются стандартные нагрузки, неспецифические для данного вида спорта (для исключения влияния технической и так-тической подготовки обследуемых спортсменов). Примером такой не-специфической нагрузки может быть велоэргометрический тест.

Оценка специальной тренированности проводится чаще всего с применением упражнений, свойственных соответствующей спортивной специализации.

Мощность тестирующих нагрузок (стандартных и максимальных) определяется задачами биохимического контроля.

Для оценки анаэробной работоспособности используются нагрузки в зоне максимальной и субмаксимальной мощности. Аэробные воз-можности спортсмена определяются с помощью нагрузок в зоне боль-шой и умеренной мощности.

ОБЩАЯ НАПРАВЛЕННОСТЬ БИОХИМИЧЕСКИХ СДВИГОВ В ОРГАНИЗМЕ ПОСЛЕ ВЫПОЛНЕНИЯ СТАНДАРТНЫХ И МАКСИМАЛЬНЫХ НАГРУЗОК В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ ТРЕНИРОВАННОСТИ

Биохимические сдвиги, возникающие после выполнения стандарт-ной нагрузки, обычно тем больше, чем ниже уровень тренированности спортсмена. Поэтому одинаковая по объему стандартная работа вызы-вает выраженные биохимические изменения у слабо подготовленных испытуемых и мало влияет на биохимические показатели хорошо тре-нированных атлетов.

Например значительное увеличение содержания в крови лактата после стандартной нагрузки указывает на низкие воз-можности аэробного энергообразования, вследствие чего мышцам пришлось для энергообеспечения выполняемой работы в значительной мере использовать гликолитический ресинтез АТФ. У спортсменов с высоким уровнем тренированности хорошо развито аэробное энерго-обеспечение (тканевое дыхание), и оно при выполнении стандартной нагрузки является основным источником энергии, в связи с чем по-требность в гликолитическом способе образования АТФ мала, что в итоге проявляется лишь незначительным повышением в крови концен-трации лактата.

Водородный показатель (рН);

Щелочной резерв крови;

Концентрация белков плазмы;

Концентрация глюкозы;

Концентрация лактата;

Концентрация жира и жирных кислот;

Концентрация мочевины.

Биологическое значение перечисленных биохимических показате-лей, их величины в покое, а также их изменение под влиянием физиче-ских нагрузок описано выше в главах 12 «Биохимия крови» и 16 «Био-химические сдвиги в организме при мышечной работе».

Необходимо еще раз подчеркнуть, что при интерпретации результа-тов биохимических исследований нужно обязательно учитывать харак-тер выполненной физической работы.

Моча

В связи с возможностью инфицирования при взятии крови (напри-мер, заражение гепатитом или СПИДом) в последнее время объектом биохимического контроля в спорте становится моча.

Для проведения биохимических исследований может быть исполь-зована суточная моча (т. е. моча, собранная в течение суток), а также порции мочи, полученные до и после выполнения физических нагру-зок.

В суточной моче обычно определяют креатининовый коэффици-ент - выделение креатинина с мочой за сутки в расчете на 1 кг мас-сы тела. У мужчин выделение креатинина колеблется в пределах 18-32 мг/сутки-кг, у женщин - 10-25 мг/сутки-кг. Креатининовый коэффициент характеризует запасы креатинфосфата в мышцах и коррелирует с мышечной массой. Поэтому величина креатининового коэффициента позволяет оценить возможности креатинфосфатного ресинтеза АТФ и степень развития мускулатуры. По этому показа-телю можно также оценить динамику увеличения запасов креатин-фосфата и нарастания мышечной массы у отдельных спортсменов в ходе тренировочного процесса.

Для проведения биохимического анализа также используются пор-ции мочи, взятые до и после нагрузки. В этом случае непосредственно перед выполнением тестирующих нагрузок испытуемые должны пол-ностью опорожнить мочевой пузырь, а сбор мочи после нагрузки осу-ществляется через 15-30 мин после ее выполнения. Для оценки течения восстановительных процессов могут быть исследованы порции мочи, полученные на следующее утро после выполнения тестирующей на-грузки.

Исследования, выполненные на кафедре биохимии СПбГАФК им. П.Ф. Лесгафта, выявили четкую корреляцию между изменениями био-химических показателей крови и мочи, вызванными физической рабо-той, причем в моче наблюдался более высокий рост этих показателей. В качестве примера на рис. 22 приведены данные о влиянии велоэрго- метрической нагрузки в зоне большой мощности на показатели сво- боднорадикального окисления - диеновые конъюгаты, ТБК-зависимые продукты, шиффовы основания (см. главу 17 «Молекулярные механиз-мы утомления) и уровень лактата крови и мочи.

До нагрузки

После нагрузки

Мочадиеновые ТБК-зависимые шиффовы основания лактатконъюгаты продукты (усл. ед./л) (мкмоль/л) (усл. ед./мл) (ммоль/л) Рис. 22. Изменение биохимических показателей крови и мочи под влиянием велоэргометрической нагрузкиКак видно из рисунка, для всех исследованных показателей, кроме шиффовых оснований, значительно большие сдвиги под влиянием физической нагрузки обнаруживаются в моче. Например, уровень лактата в крови повысился немногим более чем в 2 раза, в то время как в моче отмечается увеличение содержания лактата в 11 раз.

Это различие может быть обусловлено тем, что в моче во время выполне-ния физических нагрузок происходит постепенное накопление (куму- лирование) поступающих из крови химических соединений, приво-дящее после завершения работы к значительному повышению их со-держания в моче. Кроме того, физические нагрузки вызывают не только изменение содержания в моче ее ингредиентов, но и приводят к появлению в ней веществ, отсутствующих в состоянии покоя, - так называемых патоло-гических компонентов (см. главу 16 «Биохимические сдвиги в организ-ме при мышечной работе»).

В спортивной практике при проведении анализа мочи, полученной до и после выполнения тестирующих нагрузок, обычно определяются следующие физико-химические и химические показатели:

Объем (диурез);

Плотность (удельный вес);

Кислотность (рН);

Сухой остаток;

Мочевина;

Показатели свободнорадикального окисления (диеновые конъюга- ты, ТБК-зависимые продукты, шиффовы основания);

Патологические компоненты (белок, глюкоза, кетоновые тела).

Перечисленные биохимические показатели мочи были подробнорассмотрены в главах 13 «Биохимия почек и мочи» и 16 «Биохимиче-ские сдвиги в организме при мышечной работе». При оценке обнаруженных изменений в порциях мочи после вы-полнения тестирующих нагрузок необходимо исходить из их характе-ра. У хорошо подготовленных спортсменов стандартные нагрузки при-водят к незначительному изменению физико-химических свойств и хи-мического состава мочи. У малотренированных, наоборот, эти сдвиги весьма существенны. После выполнения максимальных нагрузок более выраженные изменения показателей мочи обнаруживаются у спорт-сменов высокой квалификации.

Отдельно следует остановиться на особенностях экскреции мочеви-ны с мочой после завершения мышечной работы. В литературе приво-дятся данные как об увеличении, так и о снижении выделения мочеви-ны после физической нагрузки. Эта противоречивость обусловлена разным временем забора проб мочи. На кафедре биохимии СПбГАФК им. П.Ф. Лесгафта подробно изучена динамика экскреции мочевины после выполнения стандартных нагрузок большой мощности. Оказа-лось, что в порциях мочи, взятых для анализа через 15-30 мин после выполнения нагрузки, содержание мочевины обычно понижено по сравнению с ее экскрецией до начала работы, причем это более выра-жено у слабо подготовленных испытуемых.

Обнаруженное явление можно объяснить тем, что при выполнении работы ухудшается экскре-торная функция почек (в главе 16 «Биохимические сдвиги в организме при мышечной работе» отмечалось, что при выполнении продолжи-тельной физической работы уровень мочевины в крови может возрас-тать в несколько раз, что и является свидетельством уменьшения по-чечной экскреции). В порциях мочи, взятых утром на следующий день после выполнения нагрузки, обнаруживается повышенное по сравне-нию с уровнем покоя содержание мочевины.

Здесь также прослежива-ется зависимость выделения мочевины от уровня тренированности: у малотренированных экскретируются большие количества мочевины, а у спортсменов высокой квалификации ее содержание лишь незначи-тельно превышает дорабочий уровень. В последнее время при анализе мочи все большее применение нахо-дят методы экспресс-диагностики. Эти очень простые методы (в основ-ном с использованием индикаторной бумаги) позволяют в любых усло-виях оперативно проводить исследование мочи, причем это могут де-лать не только специалисты-биохимики, но и тренеры и сами спорт-смены.

С помощью экспресс-методов можно быстро определить в пор-циях мочи концентрацию мочевины, наличие белка, глюкозы, кетоно-вых тел, измерить величину рН. Недостатком экспресс-контроля явля-ется низкая чувствительность используемых методик. К методам экспресс-контроля можно также отнести цветную оса-дочную реакцию по Я.А. Кимбаровскому (ЦОРК). Эта реакция прово-дится следующим образом: к порции исследуемой мочи добавляется раствор азотнокислого серебра. При последующем нагревании выпада-ет окрашенный осадок.

Интенсивность реакции Кимбаровского выра-жается в условных единицах, исходя из цвета и насыщенности окраски полученного осадка, с использованием специальной цветной шкалы. Величины ЦОРК коррелируют с глубиной биохимических и физиоло-гических сдвигов, возникающих под влиянием физической нагрузки, в том числе с изменением содержания мочевины в крови. Поэтому с по-мощью ЦОРК можно косвенно судить о концентрации мочевины в крови.

3,7
3,3
1,2
4,4
4,8
8,5
5,6
0,3

Министерство образования республики Беларусь

Учреждение образования

МОГИЛЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ А. А. КУЛЕШОВА

Кафедра химии

Биохимия спорта

Лекции по курсу «Биохимия спорта»

Для студентов факультета физического воспитания

Могилев 2007

ББК 28.072 я73

УДК 577.12 (075.8)

Рассмотрены и утверждены на заседании кафедры химии МГУ им. А. А. Кулешова

Протокол № от 2007 г.

Рецензенты: Устименко А. Н.

Филатов А. А.

Курс лекций написан в соответствии с утвержденной учебной программой для студентов факультета физического воспитания. Как учебное пособие, он представляет собой третий раздел дисциплины «Биохимия спорта». Третий раздел – специальная часть дисциплины, непосредственно связанная со спортом, студенты приступают к ее освоению после изучения разделов статической и динамической биохимии.

Лекция № 1

Теория адаптации и спортивная тренировка

Человек, спортсмен он, бизнесмен, или музыкант, функционирует как биологическая система согласно законам природы.

В числе разнообразных видов человеческой деятельности спорт занимает особое место и является важной и неотъемлемой частью общечеловеческой культуры.

Если в древние времена занятия спортом основывались на опыте, интуиции, азарте соревнований, то современная научная теории постулирует, что объективной основой спорта является биологический закон адаптационных изменений .

Все живые организмы, по крайней мере, все известные на Земле, обладают жизненно необходимым качеством – приспособляемостью к воздействиям, точней, влияющим на них изменениям, происходящим в окружающей среде. Приспособляемость иначе способность к адаптации – универсальное свойство всех живых систем , позволяющее им выжить в постоянно изменяющихся условиях и эволюционировать. Не следует смешивать с привыканием, оно также свойственно живым объектам (многим, в том числе, двуногим), но является объективной основой проявления зависимостей, особенно негативных.

Суть явления адаптации живых организмов составляют изменения биохимических процессов иначе биохимические сдвиги обмена веществ, фактически индуцированные, то есть вызванные, изменениями условий окружающей (внешней или внутренней) среды. Как ответная реакция организма они направлены на установление нового физиологического состояния – гомеостатического равновесия, позволяющего человеку нормально функционировать уже в новых измененных условиях. Каждое новое состояние – это новый уровень приспособленности – адаптированности к изменившимся условиям, соответственно, уровень тренированности, согласно теории спорта.

Теория адаптационных изменений рассматривает изменение обмена веществ, вызванное спортивной физической нагрузкой как теоретическую биохимическую основу спортивной тренировки. В соответствии с теорией спорта тренировочный процесс это процесс направленной, сознательно управляемой адаптации организма к специфическим, то есть обусловленным особенностями определенного вида спорта, нагрузкам.

В отношении массовой физической культуры и спорта нагрузки обуславливаются функциональными задачами – укреплением здоровья, общего физического состояния, повышения уровня работоспособности, выносливости. Для большого спорта и спорта высших достижений нагрузки являются соревновательными, максимальными, часто на пределе человеческих возможностей.

В спорте ставятся разные цели и задачи в зависимости от уровня (охвата масс или личных амбиций). Массовая физическая культура и спорт направлены на поддержание физического состояния, как одной из основных составляющих здоровья каждого конкретного человека (каждого из «массы»), на оптимальном уровне. Определим оптимальный уровень как все то, что обеспечивает выживаемость в постоянно изменяющихся условиях, поддерживает высокий уровень работоспособности, и вообще, способствует положительным эволюционным изменениям биологического вида Homo Sapiens и, разумеется, его прогрессивному развитию.

Цели большого спорта, спорта высоких достижений – теоретические – рекорды и расширение пределов физических, человеческих возможностей, практические – рекорды и победы – завоевание в честном, спортивном соревновании высоких призовых мест и наград, соответственно.

Согласитесь, что достижение целей спорта невозможно без знания и практического применения законов природы, которые изучают биология, физиология, анатомия, биохимия и другие науки. В этом плане знание теории адаптации и биохимических основ тренировки служит специфической (по аналогии с компьютерной) умственной базой теоретических данных, без которой невозможно формирование сознательного отношения к регулярным занятиям физической культурой всех тех, кого называют широкими массами населения. Для спортсменов, занятых в большом спорте – спорте высоких достижений, база теории адаптации и биохимических основ тренировки является необходимым минимумом, позволяющим от сознательного отношения к тренировочному процессу перейти к теоретически обоснованному подходу к нему, к научной организации спортивных тренировок.

Обобщим, и для личности спортсмена-профессионала и для спортсмена-любителя тренировка это процесс сознательно направленной адаптации организма к воздействию физических (и, или умственных) нагрузок, добровольно принимаемых на себя (в трезвом уме и твердой памяти). Результат тренировок – новый уровень тренированности и новое состояние организма спортсмена, которое определяют как спортивную форму (в данном случае имеется в виду не спортивная одежда, конечно).

Большинство специалистов в области теории спорта считают, что

- с портивная форма это строго индивидуальное адаптивное состояние организма, которое постоянно изменяется в процессе спортивного совершенствования;

Естественная, материальная основа спортивной формы это тренированность, как первичное состояние, формируемое в ходе спортивной тренировки.

Доктор педагогических наук Ц. Желязков (Национальная Академия спорта, София) подчеркивает, что «спортивная форма может формироваться как качественно новое состояние только и единственно на основе высокой степени тренированности».

Специалистами сделано следующее обобщение сути спортивной формы:

Состояние "спортивной формы" – закономерный результат тренировочных воздействий и связанных с этим адаптационных изменений в организме;

Тренировочные адаптационные изменения имеют фазовый характер, и характеризуются своими количественными и качественными параметрами;

Спортивная форма может возникнуть только при устойчивом состоянии общей и специальной работоспособности, определенном как тренированность организма;

Оба состояния – тренированность и спортивная форма - качественно различны, независимо от их общей природы;

Спортивная форма – не статичное, а развивающееся во времени состояние, которое наряду с общими чертами имеет и свою специфику для различных видов спорта;

Спортивная форма – главный постоянно действующий фактор для достижения высоких спортивных результатов».

Понятия тренированность и спортивная форма как состояния спортсмена имеют общую объективную основу, поскольку обусловлены появлением устойчивых адаптационных изменений в его организме, однако они не идентичны и в отношении степени оптимальной готовности к достижению высоких спортивных результатов рассматриваются как два качественно различных состояния организма.

В самой начальной стадии тренированности (состояние 1 – крайний правый товарищ на рис. 1) вряд ли можно говорить о наличии спортивной формы, как состояния обеспечивающего специфическую работоспособность в каком-то конкретном виде спорта (верней, спортивная форма равна нулю). Согласитесь, что достижение спортивных результатов, даже самых минимальных (этим нетренированным субъектом) – очень маловероятное событие, хотя, в общем, он работоспособен (считаем, что он не болен).

Рис. 1. Изменение тренированности и приобретение в ходе тренировочного процесса спортивной формы.

Оптимальное (с позиций результативности) состояние специфической работоспособности , в конкретном виде спорта, (состояние 5, рис 1) на основе высокой степени (ступень 5, рис. 1) тренированности – это необходимое условие для приобретения (а не покупки) спортивной формы , но недостаточное. Чтобы придти к состоянию наилучшей спортивной формы – готовности к высшему спортивному результату, кроме высокой степени тренированности, относительно стабильной составляющей формы, требуется оптимальное сочетание ряда биосоциальных параметров (включающих психоэмоциональные факторы, мотивацию и другие). Эти параметры лабильны – подвижны и привносятся из внешней среды. Кроме того, не следует забывать, что готовность – это еще не реальное достижение цели, она лишь создает максимальную вероятность (например, олимпийского рекорда). Д. Желязков пишет, «что чем выше квалификация спортсмена, тем меньше времени ему необходимо для перехода из состояния высокой тренированности в состояние спортивной формы».

В последние годы влияние биосоциальных параметров на состояние спортивной формы значительно усиливается. Коммерциализация спорта, аспекты престижности подвергают испытаниям нравственные, волевые и эмоциональные качества спортсменов. "Срывы" спортивной формы часто обусловлены стрессовым влиянием социальной среды. Даже относительно стабильная составляющая тренированность может одномоментно (и как раз в «неподходящий» момент – на соревнованиях) подвергаться психорегуляторному влиянию, то есть влиянию лабильной составляющей спортивной формы.

В то же время специалисты указывают на возрастающее «значение положительных эмоций, осознанной мотивации и предстартовой настройки спортсменов и умения тренера (достаточно часто его интуиции) направлять их самым правильным образом». Нельзя не согласиться с выводом, который делает доктор Ц. Желязков в своей статье «О сущности спортивной формы»: «главным критерием спортивной формы являются высокие и стабильные спортивные результаты, достигнутые в ответственных соревнованиях» .

В целом комплекс качеств спортсмена: его индивидуальные и генетические особенности, личностные характеристики, приемы и методы тренировочного процесса, образ жизни и питание, социальные, психоэмоциональные и мотивационные аспекты подготовки составляют базис спортивной формы, пик которой, так необходим для достижения высших целей спорта – рекордов и медалей.

При изучении темы «Биохимия питания спортсмена» студент должен знать :

1. Основные принципы питания спортсмена;
2. Факторы, определяющие ценность продуктов питания.

Уметь:

1. Составлять рацион питания в соответствии с этапом тренировочного процесса;
2. Грамотно применять биологические активные добавки к пище для повышения спортивной результативности.

Владеть :

Базовыми понятиями темы (питание, рацион, калорийность, витамины, основной обмен, суточные энергозатраты).

Питание – это поступление пищи в организм, превращение ее в системе пищеварения, всасывание в кровь основных компонентов пищи и усвоение их тканями организма. Для достижения высоких спортивных результатов необходима правильная программа питания, которая должна учитывать специфику вида спорта, пол, возраст спортсмена, а также условия тренировки и график тренировочного процесса.

Правильное питание спортсмена способствует повышению физической работоспособности, ускорению восстановления, адаптации к нагрузкам, снятию стресса и т.д. Рациональное питание предусматривает соблюдение принципа: количество поступившей энергии должно соответствовать количеству израсходованной энергии.

Пища человека содержит множество химических соединений, как органических, так и минеральных. В пище помимо полезных, могут содержаться и ненужные организму вещества, а также вредные для него. Главную долю органических веществ составляют белки, жиры, углеводы. Часть органических веществ – это витамины, которые требуются организму в небольших концентрациях.

Пищевые вещества могут быть заменимыми и незаменимыми. Заменимые – те, которые могут образовываться в организме из других веществ. Например, жиры могут образоваться из углеводов, углеводы – из аминокислот, некоторые аминокислоты – из других аминокислот и углеводов. Незаменимые пищевые вещества в организме не синтезируются и поэтому обязательно должны поступать с пищей.

К незаменимым аминокислотам относятся: валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, лизин. Если в организм не поступает хотя бы одна незаменимая аминокислота, то останавливаются процессы биосинтеза белка. Содержание этих аминокислот определяет пищевую ценность любого белка. Пищевая ценность высока, если белок содержит все незаменимые аминокислоты в необходимых человеку пропорциях. Такому требованию удовлетворяют многие белки животных. В растительных белках часто отмечается недостаток метионина, триптофана, лизина.

Наиболее важная проблема питания – удовлетворение потребностей человека в белке, которая складывается из потребности в общем азоте и незаменимых аминокислотах. Удачное сочетание продуктов растительного и животного происхождения позволяет полностью удовлетворить потребность организма в белке.

Белковая недостаточность питания ведет к серьезным нарушениям работы организма. Снижаются процессы обновления тканей, синтез ферментов и гормонов белково-пептидной природы, снижается иммунитет. У детей могут наблюдаться нарушения в физическом и умственном развитии.

Незаменимые жирные кислоты. Большинство жирных кислот, необходимых человеку, может синтезироваться в организме из углеводов. К числу незаменимых относятся линолевая и линоленовая кислоты. Линолевая кислота является предшественником арахидоновой кислоты, из которой синтезируются тканевые гормоны – простагландины. Совокупность перечисленных выше кислот называют витамином F. Основными пищевыми источниками полиненасыщенных жирных кислот являются растительные масла. Особого внимания заслуживают фосфолипиды, которые участвуют в построении клеточных мембран. Фосфолипиды содержатся в нерафинированных растительных маслах, желтке яиц. В продуктах растительного и животного происхождения содержатся стерины, важнейшим из которых считается холестерин. Из холестерина в организме синтезируются желчные кислоты, половые гормоны, кроме того, он является предшественником витамина Д. Порядка 20-30% холестерина поступает с пищей, а основная часть его синтезируется в организме человека. Наиболее богаты холестерином яйца, сыры, сливочное масло, субпродукты.

Резкое уменьшение поступления жиров с пищей моет привести неблагоприятным явлениям: дистрофии, ослаблению иммунитета, уменьшению жирорастворимых витаминов, ухудшению состояния и функций клеточных мембран.

Витамины – важнейшая группа незаменимых пищевых веществ. Известно около двух десятков витаминов. Исходя из растворимости, их делят на водорастворимые и жирорастворимые. К жирорастворимым относятся А, Д, Е, К; все остальные – к водорастворимым. Помимо витаминов есть группа веществ, которые по механизму участия в обмене веществ не относят к витаминам. Это так называемые витаминоподобные вещества. Состояние, при котором в организме снижен уровень витаминов, называется гиповитаминоз, избыточное потребление витаминов – гипервитаминоз.

Многие спортсмены используют не только естественные продукты пи­тания, но и специальные - так называемые эргогенные вещества, которые повышают уровень физической работоспособности, как правило, эргогенные вещества - это биологически активные вещества, которые влияют на про­цессы энергообразования или механизмы их регуляции. Наиболее часто употребляемыми являются: карнитин, креатин, креатинфосфат и фос­фаты , а также некоторые органические кислоты .

Питание помогает повысить физическую работоспособность, ускорить процессы восстановления, улучшить механизмы адаптации к систематическим физическим нагрузкам, снять стресса и др. Поэтому важно учитывать вид спорта, также этапы подготовки или соревнований, условия их проведения. Таким образом, при составлении рациона спортсмена необходимо учитывать:

· энерготраты спортсменов;

· компонентный состав рациона;

· подбор продуктов повышенной биологической ценности;

· употребление спортсменами витаминов;

· ухудшение работы пищеварительной системы при физической на­грузке и др.

Калорийность суточного рациона человека изменяется в зависимости от количества расходуемой энергии. При недо­статочном поступлении энергии с пищей организм расходует запасные вещества, главным образом жиры и сложные углеводы, а при длитель­ном начинает расщеплять еще и белки, что приводит к уменьшению массы тела, атрофии мышц, анемии, задержке роста, сни­жению физической работоспособности.

При избыточном поступлении энергии уменьшается ее расход, поэтому часть углеводов и жиров от­кладывается в тканях в виде жира, что может привести к ожирению.

Суточные энерготраты организма человека включают:

· основной обмен (минимальное количество энергии, необходимое для поддержания основ­ных функций организма и процессов биосинтеза в состоянии относитель­ного покоя),

· специфическое - динамическое действие пищи, или энерго­траты на пищеварение и всасывание пищи (при смешанном питании - в среднем 10-15% суточного расхода энергии),

· энерготраты на различные виды деятельности.

Основной обмен зависит от:

· возраста;

· массы тела;

· внешних ус­ловий;

· индивидуальных особенностей человека.

В среднем у взрослого мужчины с массой тела 65 кг он составляет 1600-1800 ккал, а у женщин с массой тела 55 кг - 1300-1400 ккал. У детей в расчете на единицу мас­сы тела основной обмен в 1,5 раза выше, чем у взрослых, а у пожилых лю­дей, соответственно, ниже.

Средние величины энерготрат спортсменов представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Суточная потребность спортсмена в энергии (ккал)

№	Виды спорта	Мужчины (вес 70кг)	Женщины (вес 60кг)
1.	Акробатика, гимнастика, легкая атлетика (барьерный бег, метания, прыжки, спринт), настольный теннис, стрельба, тяжелая атлетика, фехтование, фигурное катание.	3500-4500	3000-4000
2.	Бег на 400, 1500 и 3000 м, бокс, борьба (вольная, классическая, самбо), плавание, многоборье, современное пятиборье, спортивные игры	4500-5500	4000-5000
3.	Альпинизм, бег на 1000м, биатлон, велогонки на шоссе, коньки, лыжные гонки, марафон, спортивная ходьба	5500-6500	5000-6000
4.	Марафон, лыжные гонки и др. виды спорта при исключительном напряжении тренировочного режима и в период соревнований	до 8000	до 7000

Питание во время соревнований и на дистанции имеет ряд особенностей. Перед стартом очень важно повысить в организме уровень углеводов и витаминов. Решить эту задачу позволяет употребление небольшого количества напитков, содержащих глюкозу, сахарозу и др. вещества.

Если спортсмену предстоит очень длительная нагрузка, то на дистанции обеспечивается питание спортсмена. Питание должно соответствовать следующим требованиям:

• быстро восполнять запас энергии;
• устранять чувство жажды и сухости во рту;
• не повышать диурез;
• должно быть привычным на вкус;
• не должно обременять ЖКТ.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте понятие «Питание спортсмена».
2. Чем определяется ценность продуктов питания?
3. Какие составляющие определяют суточные энергозатраты человека?
4. От чего зависит величина основного обмена?
5. Обоснуйте разлиную калорийность пищевого рациона в разных видах спорта.
6. В чем заключаются особенности питания на дистанции и перед стартом?

Заключение

Изучение биохимии мышечной деятельности позволяет тренеру и спортсмену построить спортивную тренировку на высоком научно-методическом уровне с учетом биохимических закономерностей развития адаптации к физическим нагрузкам.

Развитие спортивных качеств предполагает знание механизмов энергообразования и энергообеспечения мышечной деятельности. Все возрастающее стрессовое воздействие в спорте высших достижений необходимо определенным образом корректировать, чтобы не допустить развития перетренировки.

Каждый спортсмен, обладая необходимыми знаниями по анатомии, физиологии и биохимии спорта способен грамотно организовать свою деятельность, ускорить процессы восстановления, повысить уровень работоспособности.

Варианты контрольных работ для студентов заочной формы обучения

Вариант 1.

1. Биохимический состав живых организмов. Понятие о макро-, микро-, ультрамикроэлементах.
2. Стероидные гормоны. Механизм действия. Особенности применения стероидов в спортивной практике.
3. Гликолиз и его регуляция при мышечной деятельности.

Вариант 2.

1. Общая характеристика аминокислот. Свойства, классификация, биологическое значение.
2. Биоэнергетика мышечной деятельности. Аэробные и анаэробные механизмы ресинтеза АТФ.
3. Динамика биохимических процессов в период отдыха после мышечной работы.

Вариант 3.

1. Белки. Классификация. Свойства, структура, элементный состав, биологическая роль.
2. Энергия в клетке. Биологическая роль макроэргических соединений.
3. Биохимическая характеристика утомления. Особенности развития утомления при выполнении упражнений различной мощности и продолжительности.

Вариант 4.

1. Ферменты. Классификация ферментов. Механизм действия ферментов в организме.
2. Обмен веществ в организме. Виды, этапы и регуляция обмена веществ.
3. Транспорт кислорода и его потребление при мышечной деятельности. Понятие о кислородном долге и кислородном дефиците.

Вариант 5.

1. Биосинтез белка и факторы, влияющие на скорость этого процесса
2. Обмен воды и минеральных веществ при мышечной деятельности
3. Основные принципы питания спортсмена. Роль и соотношение белков, жиров, углеводов в пищевом рационе спортсмена.

Вариант 6.

1. Общая характеристика углеводов и их классификация. Биологическая роль углеводов.
2. Ресинтез АТФ и его особенности при выполнении упражнений различной мощности и продолжительности.
3. Структура и функции мышечного волокна. Химический состав мышечной ткани

Вариант 7.

1. Общая характеристика липидов. Классификация липидов. Биологическая роль липидов.
2. Преобразование энергии в живых организмах. Биологическое окисление как основной механизм освобождения энергии в живых организмах.
3. Тренировка. Закономерности биохимической перестройки мышц под влиянием тренировки.

Вариант 8.

1. Пептидные гормоны. Структура, механизм действия.
2. Обмен липидов. Нарушения липидного обмена. Влияние мышечной деятельности на обмен липидов.
3. Допинг-контроль и влияние допингов на организм человека.

Вариант 9.

1. Общая характеристика витаминов. Роль витаминов в питании человека. Витаминоподобные вещества. Антивитамины.
2. Свободное окисление. Сопряженное окисление. Окислительное фосфорилирование.
3. Закономерности развития адаптации при физических нагрузках. Принципы тренировки.

Вариант10.

1. Характеристика жирорастворимых витаминов.
2. Биологическое окисление. Типы окислительных реакций (прямое присоединение кислорода, отщепление водорода, перенос электронов, дыхательная цепь)
3. Биохимическая характеристика процессов восстановления при мышечной деятельности

Вариант 11.

1. Характеристика водорастворимых витаминов.
2. Взаимосвязь и регуляция процессов обмена веществ.
3. Биохимические основы методов скоростно-силовой подготовки спортсменов.

Вариант 12.

1. Обмен углеводов в организме при мышечной деятельности.
2. Важнейшие белки мышц. Молекулярное строение миофибрилл.
3. Биохимия скоростно-силовых качеств спортсмена. Методы скоростно-силовой подготовки.

Вариант 13.

1. Обмен белков, азотистый баланс. Зависимость скорости обменных процессов от возраста, пола, мышечной активности.
2. Адаптация и тренировочный эффект. Специфичность и обратимость адаптации.
3. Биохимическая характеристика тренированного организма. Биохимические процессы в организме при перетренировке.

Вариант 14.

1. Использование особенностей протекания восстановительных процессов при построении спортивной тренировки.
2. Факторы, лимитирующие спортивную работоспособность. Аэробная и анаэробная работоспособность спортсменов.
3. Молекулярный механизм мышечного сокращения.

Вариант 15.

1. Биохимические факторы выносливости. Методы тренировки, способствующие развитию выносливости.
2. Явление сверхвосстановления (суперкомпенсации). Использование особенностей восстановительных процессов при построении тренировки.
3. Биохимические изменения в различных органах и тканях при мышечной работе.

Вариант 16.

1. Понятие об алактатном, гликолитическом и аэробном компонентах выносливости.
2. Биохимический контроль в спорте.
3. Особенности питания спортсмена.

В рамках изучения курса «Биохимия» студенты, обучающиеся на заочном отделении, большой объем информации осваивают самостоятельно. Они учатся анализировать материал, овладевать содержанием, выявлять особенности по изучаемой проблеме, давать оценку явлениям, использовать полученные знания на практике, уметь сравнивать, соотносить, сопоставлять.

Выполнение контрольной работы по биохимии спорта требует от студентов знания базовых (школьных) курсов биологии и химии, а также разделов биохимии:

1. Статическая биохимия, в рамках которой студент получает представление об элементном и молекулярном составе организма человека.
2. Динамическая биохимия, которая изучает особенности обмена веществ и энергии в организме человека.

Качество письменной контрольной работы оценивается по следующим критериям:

Единство содержания (четкая формулировка главной идеи, однонаправленность используемого для ее раскрытия материала);

Четкость композиции (связь между всеми разделами, частями);

Использование конкретных фактов (для подкрепления основной мысли);

Грамматическая правильность.

Выполняя работу, руководствуйтесь следующими правилами:

1. работа оформляется в соответствии с требованиями, которые предъявляются к заданиям такого рода;

2. для комментариев преподавателя оставляйте поля слева;

3. страницы должны быть пронумерованы, заголовки вопросов и подпунктов четко выделены в соответствии с планом;

4. в тексте обязательно делайте сноски на используемую литературу в соответ­ствии с требованиями ГОСТа;

5. список используемой литературы приводится в конце работы в алфавитном порядке; это составная часть работы, в определенной мере отражающая сте­пень изученности проблемы студентом.

Литература

Основная :

1. Биохимия/ Под ред. Меньшикова В.В., Волкова Н.И. – М.: Физкультура и спорт, 1986.
2. Волков Н.И., Несен Э.Н., Осипенко А.А., Корсун С.Н. Биохимия мышечной деятельности – Киев: Олимпийская литература, 2000.
3. Динамическая биохимия: учебно-методическое пособие для студентов ФФКиС/ Сост. А.А.Говорухина. – Сургут: РИО СурГПИ, 2003
4. Статическая биохимия: учебно-методическое пособие для студентов ФФКиС/Сост. А.А.Говорухина. – Сургут: РИО СурГПИ, 2002.

Институт физической культуры (филиал)

ФГБОУ ВО «УралГУФК»

Б1.В.10 СПОРТИВНАЯ БИОХИМИЯ

Учебно-методическое пособие

для практических занятий и самостоятельной работы студентов,

обучающихся по направлению 49.03.01 «Физическая культура»

УДК 577.1 (075)

ББК 28.072 я73

Методические рекомендации для практических занятий и выполнению самостоятельной работы студентов по дисциплине «Спортивная биохимия »/ .- Уфа: Башкирский институт физической культуры (филиал) ФГБОУ ВО «УралГУФК», 2015.- 88 с.

Рецензент: канд. биол. наук., доцент кафедры физических средств

реабилитации –

Предлагаемое издание составлено в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования по дисциплине «Спортивная биохимия». Предназначено для подготовки бакалавров по направлению 49.03.01 – «Физическая культура».

В пособии рассмотрены основные темы, связанные с изучением дисциплины «Спортивная биохимия». Содержание каждой темы рассматривается как в теоретическом плане, так и в плане практического использования в процессе самостоятельного изучения дисциплины. Рекомендована литература для более глубокой проработки материала.

© Башкирский институт физической культуры (филиал) ФГБОУ ВО «УралГУФК»

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Введение
Темы: 1 и 2.Химический состав мышечной ткани. Ультратонкое строение мышечной клетки. Механизм мышечного сокращения.
Тема 3. Биоэнергетика работающей мышцы
Тема 4. Биохимические изменения в организме при выполнении упражнений различной мощности и продолжительности
Темы 5 и 6. Биохимические основы развития утомления. Биохимические процессы, проходящие в период отдыха
Тема 7. Биохимические основы адаптации к физической нагрузке. Биохимические основы правил построения тренировочного процесса
Тема 8. Биохимические основы скоростно-силовых качеств. Биохимические основы выносливости
Тема 9. Биохимический контроль в спорте

Самостоятельная работа студентов 70

Тема 10. Биохимические основы рационального питания

спортсменов 72

1. введение

Большой удельный вес в современной спортивной практике занимают медико-биологические дисциплины, в частности, биологическая химия . Эффективное управление процессом тренировки не возможно без знания спортивной биохимии и законов регуляции обмена веществ во время выполнения физических упражнений.

В соответствии с требованиями, предъявляемыми к высококвалифицированному специалисту в области физической культуры и спорта, перед студентами, изучающими курс спортивной биохимии, стоят следующие задачи:

Углубление знаний о медико-биологических закономерностях спортивной тренировки, утомления и восстановления после работы;

Ознакомление с основными методами биохимического контроля в спорте;

Иллюстрация основных теоретических положений конкретными практическими работами ;

Приобретение умений, необходимых для работы с научной литературой , позволяющих оперативно использовать информацию для постановки и решения профессиональных задач.

Работу по подготовке к каждому занятию, представленному в данном пособии, целесообразно начинать с внимательного изучения лекционного материала и краткого теоретического введения, объясняющего значение выполняемых работ . Вопросы к занятию акцентируют внимание студентов на ключевых разделах рассматриваемой темы.

Вопросы предлагаемых вариантов домашнего задания включают все разделы соответствующей темы, а их выполнение позволяет закрепить теоретический материал. Для самопроверки усвоения материала в конце каждой темы приводятся вопросы программированного контроля знаний в форме тестов с вариантами ответов, один из которых правильный.

В приложение включены: перечень ключевых терминов по спортивной биохимии, список сокращений.

Список литературы включает библиографию , рекомендованную для более глубокой подготовки по предлагаемым темам.

ТемЫ 1, 2.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЫШЕЧНОЙ ткани.

Ультратонкое строение мышечной клетки.

МЕХАНИЗМ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ

На долю мышечной ткани в организме человека приходится 40-45% веса тела человека. У женщин масса мышц обычно ниже, чем у мужчин, с чем и связаны половые различия в проявлении мышечной силы и уровня физической работоспособности. Мышцы, благодаря сократительной функции, обеспечивают процессы движения. Проявление различных двигательных качеств человека, особенно силы и скорости, зависит от морфологического строения мышц, их химического состава, особенностей протекания в них биохимических процессов, а также от регуляторного воздействия нервной системы.

Мышечное волокно является структурной единицей скелетных мышц, представляя собой большую многоядерную клетку, а точнее – бесклеточное образование – симпласт, которое образуется путём слияния в эмбриональном периоде множества миобластов.

Мембрана мышечной клетки электровозбудима и называется сарколеммой. На сарколемме находятся места контакта с окончаниями двигательных нервов – синапсы (нервно-мышечные соединения). Подобно другим мембранам, сарколемма имеет избирательную проницаемость для различных веществ. Через нее не проходят высокомолекулярные вещества, но проходят вода, глюкоза, молочная и пировиноградная кислоты, аминокислоты, кетоновые тела и некоторые другие низкомолекулярные соединения. Сарколемма имеет также транспортные системы , с помощью которых поддерживается разность концентраций ионов Nа+ и K+, а также Cl- внутри клетки и межклеточной жидкости, что приводит к возникновению на ее поверхности мембранного потенциала. Образование мембранного потенциала действия под влиянием нервного импульса – необходимое условие возбуждение мышечного волокна. На поверхности сарколеммы располагаются извилистые коллагеновые волокна, придающие ей прочность и эластичность. Внутренняя жидкость мышечной клетки называется саркоплазмой. Внутри саркоплазмы находится система продольных и поперечных трубочек мембран, пузырьков, носящая название саркоплазматического ретикулума (СР). СР регулирует концентрацию ионов Са2+ внутри клетки, что непосредственно связано с сокращением и расслаблением мышечного волокна. Как во всякой активно работающей клетке, в мышечном волокне велико число митохондрий. Около 80% объема волокна занимают длинные нити - миофибриллы.

Миофибриллы – это сократительные элементы, количество которых в мышечном волокне может достигать нескольких тысяч. Под микроскопом заметно, что миофибриллы имеют поперечную исчерченность в виде чередующихся темных и светлых участков – дисков. Темные диски отличаются двойным лучепреломлением и называются А-дисками (анизотропными), а светлые диски не обладают двойным лучепреломлением и называются I-дисками (изотропными). В центральной части диска-А имеется светлый участок – Н-зона. В середине диска-I проходит Z-мембрана, которая пронизывает все волокно, как бы удерживая и упорядочивая расположение А - и I-дисков многих миофибрилл. Участок миофибриллы между двумя Z-мембранами называется саркомером. Эта наименьшая функциональная, то есть сократительная единица мышцы. Саркомеры следуют друг за другом вдоль миофибриллы, повторяясь через каждые 1500-2300 нм. В миофибрилле может располагаться несколько сотен саркомеров. От их длины и количества в миофибрилле зависят скорость и сила сокращения мышцы. Большинство мышечных клеток выстраивается так, что их саркомеры располагаются параллельно друг другу, соответственно совпадают А - и I-диски всех мышечных клеток в волокне, что придает покоящейся мышце поперечно-полосатую исчерченность (рис. 1).

По данным электронной микроскопии (рис. 1) миофибриллярные структуры представляют собой агрегаты, состоящие из толстых филаментов около 14 нм и из расположенных между ними тонких филаментов диаметром 7-8 нм. Толстые филаменты или нити находятся в А-дисках и состоят из сократительного белка миозина. Тонкие нити находятся в I-дисках и содержат сократительный белок актин, а также регуляторные белки тропомиозин и тропонин. Филаменты (нити) располагаются таким образом, что тонкие своими концами входят в промежутки между толстыми (рис. 2).

Таким образом, диски-I состоят только из тонких нитей, а диски-А – из нитей двух типов. В состоянии покоя зона Н содержит только толстые филаменты, так как тонкие туда не доходят. Толстые и тонкие нити миофибрилл взаимодействуют между собой в процессе сокращения посредством образования между ними поперечных мостиков.

Типы мышечных волокон и их вовлечение в мышечную деятельность

В скелетных мышцах различают два основных типа мышечных волокон: медленносокращающиеся (МС) или красные и быстросокращающиеся (БС) или белые, отличающихся по сократительным и метаболическим характеристикам (табл. 1).

0 " style="border-collapse:collapse;border:none">