EFFECT F INFRARED LASER RADIATION AND AMINO ACID INTAKE ON THE VASCULAR BED ADAPTATION OF THE IN TERMUSCULAR CONNECTIVE TISSUE 158 TO PHYSICAL ACTIVITY

Full Text

Для сохранения работоспособности мышц во время физической нагрузки необходим приток кислорода, являющийся обязательным условием для биологического окисления и синтеза АТФ, обеспечивающего потребность организма в энергии [1]. При выполнении длительных нагрузок аэробной направленности, когда резервы фосфогенной и лак-татной систем энергообеспечения - креатин фосфат и гликоген - уже истощены, наблюдается переход к аэробной системе энергообеспечения. В связи с увеличенной потребностью мышц в кислороде развиваются краткосрочные адаптивные реакции, включающие увеличение частоты сердечных сокращений, сердечного выброса, внутрисосудистого давления, что позволяет увеличить приток крови к мышцам. Долгосрочные адаптивные процессы развиваются при повторяющейся и увеличивающейся со временем физической нагрузке и проявляются в ангиогенезе, изменении реологических свойств крови и эритроцитов с течением времени [2, 3]. Известно, что фотобиомодуляция способствует увеличению экспрессии ростовых факторов, в частности, фактора роста эндотелия [4], а также адаптации и регенерации скелетных мышц [5]. Аминокислоты с разветвленной боковой цепью (BCAA) способствуют восстановлению скелетной мышечной ткани после физических нагрузок [6]. Однако влияние BCAA в сочетании с действием фотобиомодуляции на перестройку сосудистого русла мышц при тренировках плаванием не исследовалось ранее. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Анализ влияния лазерного облучения и аминокислот с разветвленной боковой цепью (BCAA) на перестройку сосудистого компонента m. Bicepsfemoris при систематичных тренировках плаванием. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Исследование выполнено на 25 крысах-самцах (сток Wistar) на этапе онтогенеза от 4 до 7 месяцев, с массой тела от 310 до 390 г. Содержание и обращение с животными в эксперименте осуществлялись согласно приказу Минздрава РФ от 01.04.2016 № 199Н «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики». Животные были разделены на 5 групп по 5 особей: 1-я группа - интактный контроль, 2-я группа - динамический контроль (тренировки принудительным плаванием), 3-я группа - тренировки и прием BCAA, 4-я группа - тренировки и лазерное инфракрасное воздействие на мышцы бедра (970 нм, 1 Вт, 60 с), 5-я группа - тренировки и прием ВСАА, комбинированный с лазерным инфракрасным излучением. Модель тренировки соответствовала принципу благоприятного влияния нагрузки, чередуя тренировочное время с достаточным отдыхом. Тренировочный процесс моделировался путем погружения животных в емкость с водой диаметром 60 см, высотой 85 см, емкостью 200 л. Во избежание опоры во время плавания глубина от поверхности воды составляла 50-55 см. Тренировки проводились 3 раза в неделю, с увеличением времени плавания каждую неделю на 5 минут, в первую неделю время плавания составляло 30 минут, на последней неделе время плавания составляло 55 минут. Пищевую добавку BCAA животные получали вместе с питьевой водой. На поилку объемом 500 мл добавляли 2 г смеси (содержание на 1 г - L-лейцин - 0,46 г, L-валин и L-изолейцин по 0,22 г). В день каждое животное потребляло (27,00 ± 1,02) мл жидкости, что в пересчете на BCAA эквивалентно 0,049 г L-лейцина и по 0,024 г L-валина и L-изолейцина. Питьевую смесь ежедневно заменяли на свежую. Лазерное воздействие производилось каждый раз после тренировки в течение 1 минуты на каждую заднюю конечность, сканирующими движениями в области бедра, с захватом соответствующих мышц (двуглавой мышцы бедра, полусухожильной мышцы) задних конечностей. Фотомодуляцию осуществляли с помощью лазерного аппарата «ИРЭ Полюс» (Россия), мощностью 1 Вт, длиной волны 970 нм, в непрерывном режиме. Излучение подавалось через моноволо-конный кварцевый световод с диаметром светонесущей жилы 0,4 мм. Обработку таргетной поверхности производили с расстояния 5 мм сканирующими движениями со скоростью продвижения 5 мм/с. Опыт проводился 6 недель, на следующий день после окончания эксперимента производилось выведение животных с забором m. bicepsfemoris. Для оценки морфофункционального состояния скелетной мышечной ткани препараты фиксировали 10%-м нейтральным забуференным формалином. После стандартной гистологической проводки, приготовления парафиновых блоков срезы окрашивались гематоксилин-эозином. Гистологические препараты изучали на микроскопе LEICA DMRXA (Германия), с помощью цифровой видеокамеры LEICA DFC 290 (Ге рмания), сопряженной с ПК. Получившиеся изображения микропрепаратов в формате графических файлов *.TIFF в цветовом пространстве RGB, использовали в качестве объектов для морфометрических исследований. Для морфометрических исследований использовали лицензионную версию программы анализа изображений ImageScope М (Россия). Статистическая обработка данных проводилась с помощью лицензионного пакета прикладных программ: Excel 2020 и PAST версии 4.03. При обработке полученных данных использовались методы вариационной статистики. Для оценки достоверности различий между группами использовали непараметрический метод Манна - Уитни. Данные представлены в виде среднего арифметического значения и его ошибки (М ± м). Статистически значимыми считали различия р ^ 0,05. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Полученные в ходе эксперимента данные свидетельствуют о достоверном увеличении площади JOURNAL OF VOLGOGRAD STATE I MEDICAL UNIVERSITY сосудистого русла межмышечной соединительной ткани в опытных группах по сравнению с группой интактного контроля. Это указывает на идущий процесс адаптации к увеличивающейся потребности скелетных мышц в кислороде, при еженедельно увеличивающейся продолжительности тренировочного процесса плаванием. В группе тренировок с применением аминокислот (3-я группа), помимо площади сосудистого компонента, увеличивалась толщина сосудистой стенки и площадь просвета артерий по сравнению с интакт-ными животными, что отражало адаптацию артериальных сосудов к росту гемодинамических нагрузок при тренировках на фоне интенсивного роста мышечной ткани [6, 7, 8]. Характеристика компонентов сосудистого русла межмышечной соединительной ткани Показатели Интактные крысы (1) Физическая нагрузка динамический контроль (2) BCAA (3) лазерное облучение (4) лазерное облучение + BCAA (5) Относительная площадь сосудистого русла, % 0,0200 ± 0,0011 0,0220 ± 0,0013 0,0280 ± 0,0026#*л 0,0290 ± 0,0022#*Л 0,0340 ± 0,0037#* Толщина сосудистой стенки, мкм артериолы 13,76 ± 0,51 14,22 ± 0,82 14,48 ± 0,65# 14,45 ± 0,75# 15,11 ± 0,71#* венулы 10,02 ± 0,39 9,98 ± 0,56 10,47 ± 0,42 9,80 ± 0,53 9,60 ± 0,37 Площадь просвета сосуда, мкм2 артериолы 230,17± 8,03 252,17 ± 20,03 263,00 ± 19,58# 243,33 ± 8,34 247,17 ± 13,97 венулы 431,5 ± 30,2 439,00 ± 26,27 448,50 ± 24,65 427,50 ± 17,67 421,50 ± 27,32 #р < 0,05 при сравнении опытной группы с интактной группой. *р < 0,05 при сравнении с группой динамического контроля. лр < 0,05 при сравнении 3-й и 4-й групп с 5-й группой. В группе использования инфракрасного лазерного излучения также было обнаружено увеличение площади сосудистого русла (относительно групп интактного и динамического контроля) и толщины стенки артериол (по сравнению с интактными животными), однако достоверных различий в площади просвета артериол не было обнаружено. Очевидно, рост толщины стенки артерий является отражением стимуляции ангиогенеза под влиянием лазерного излучения, а увеличение площади сосудистого русла напрямую связано с синтезом и выделением клетками регуляторов сосудистого тонуса, так как известно, что лазерное воздействие является стимулятором микроциркуляции в тканях [4, 5]. В экспериментальной группе с сочетанным действием инфракрасного лазерного облучения и BCAA увеличение относительной площади сосудистого русла, а также толщины сосудистой стенки артериол относительно показателей групп интактного и динами -ческого контроля имело достоверный характер. Также относительная площадь сосудистого русла имеет достоверные различия с группами изолированного воздействия аминокислот либо лазера, отражая синергическую природу регенеративного влияния сочетания приема аминокислот и лазерного облучения на процесс адаптации скелетных мышц к физической нагрузке. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Инфракрасное лазерное воздействие и прием аминокислот с разветвленной боковой цепью при тренировках плаванием способствуют адаптивной перестройке сосудистого компонента соединительной ткани скелетных мышц, что проявляется в увеличении показателя относительной площади сосудистого русла и толщины сосудистой стенки артериол.

About the authors

Rostislav V. Gallyamutdinov

Multidisciplinary Center of Laser Medicine

Email: rkenpachi@bk.ru
Researcher Chelyabinsk, Russia

Elena S. Golovaneva

South Ural State Medical University

Email: main@cgilh.chel.su
Doctor of Medical Sciences, Associate Professor, Professor of the Department of Normal Physiology Chelyabinsk, Russia

Gennady V. Bryukhin

South Ural State Medical University

Email: gist_chelsma@mail.ru
Doctor of Medical Sciences, Professor, Head of the Department of Histology, Embryology and Cytology Chelyabinsk, Russia

References

Supplementary files