Amino acid and vitamin profiles in serum of the university students practicing sports

Full Text

Введение В отличие от всех других жизненно важных пищевых веществ (незаменимых аминокислот, полиненасыщен-ных жирных кислот и т.д.), витамины не обладают пластическими свойствами и не используются организмом в качестве источника энергии. Участвуя в разнообразных химических превращениях, они оказывают регулирующее влияние на обмен веществ и тем самым обеспечивают нормальное течение практически всех биохимических и физиологических процессов в организме. Значительный дефицит тех или иных витаминов в организме (авитаминоз) в настоящее время довольно редок, намного чаще встречается умеренный недостаток витаминов. Это состояние не сопровождается яркой клинической картиной, однако отрицательно сказывается на общем состоянии. Следует отметить, что полиавитаминозы встречаются чаще, чем изолированная относительная или полная недостаточность одного из витаминов. При гиповитаминозах особенно часты слабость, снижение памяти, трудоспособности, нарушения сна, понижение аппетита, одышка при обычной физической нагрузке [1, 2]. Аминокислоты - органические соединения, аминопроизводные карбоновых кислот - основной структурный материал для синтеза белков и пептидов в организме. В составе белков пищи найдено 20 видов боковых аминокислотных цепей, некоторые из которых не могут синтезироваться в организме человека (незаменимые аминокислоты) и должны поступать с пищей. Аминокислоты являются не только составными частями молекулы белка, но и самостоятельными биологически активными регуляторами различных реакций организма. Как известно, нарушение обмена аминокислот обусловливает развитие патологических изменений в организме. Аминокислоты являются главным строительным материалом при восстановлении и наращивании мышечной массы. Во время физических упражнений аминокислоты активно используются в различных химических реакциях. Установлено, что нагрузки даже средней интенсивности вызывают распад аминокислот с разветвленными боковыми цепочками. Считается, что аминокислотные комплексы достигают 60-80% эффективности анаболических стероидов. Поэтому многие атлеты используют аминокислотную и протеиновую загрузку для усиления синтеза белка в организме и повышения скорости восстановительных процессов. Многие аминокислоты являются мощными активаторами высвобождения гормона роста, например, 3,4-дегидроксифенилаланин и 5-гидрокситриптофан. Другие аминокислоты, например, аргинин, гистидин, лизин, орнитин, цистеин и триптофан также обладают анаболическим эффектом с менее выраженными побочными явлениями [3]. Материалы и методы В исследовании принимали участие 37 студенток университета в возрасте от 18 до 22 лет, регулярно занимающихся спортом (различные виды фитнеса). Группой сравнения служили студентки с низкой физической активностью (19 человек). Перед забором крови в течение 2 недель студентки воздерживались от приема препаратов, содержащих витамины, спортивных белковых смесей и препаратов, содержащих аминокислоты (глицин, лимонтар, ГАМК и др.). Забор крови для анализа содержания витаминов производился в две пробирки-контейнеры по 10 мл, предназначенные для получения цельной крови и содержащие антикоагулянт Na2ЭДТА. Для анализа содержания аминокислот собирали сыворотку в специальные пробирки-контейнеры с активатором свертывания в виде геля или гранул. После взятия крови пробирки мягко переворачивали не менее 5 раз. Пробирки с сывороткой центрифугировали при 1500 об/мин 15 мин. Полученную сыворотку отбирали в микропробирку типа эппендорф. Далее все пробы хранились при температуре -18оС вплоть до проведения пробоподготовки и ВЭЖХ-анализа, осуществляемых в АНО «Центр биотической медицины». Пробоподготовку образцов сыворотки при выделении аминокислот проводили, усовершенствовав метод компании Waters (США). При этом вместо обра- 62 Диссертационная орбита Вестник восстановительной медицины № 2^2014 щенно-фазных колонок PicoTag использовали картриджи, содержащие специальный сорбент на основе пористого кремнезема, поверхностно модифицированного слоем фторопласта. ВЭЖХ проводили в условиях, рекомендованных компанией Waters. Пробоподготовку образцов крови при выделении витаминов проводили совместно разработанным ФГБУН ИБХ РАН и АНО «Центр биотической медицины» методом [4], включающим этапы осаждения белков крови двукратным объемом ацетонитрила, концентрирования надоса-дочной жидкости с последующей жидкофазной экстракцией четырех жирорастворимых витаминов (A, D, E, K) н-гексаном и твердофазной экстракцией полученных и сконцентрированных фракций жиро- и водорастворимых витаминов (B1, B5, B6, B12, С) на кремнеземном сорбенте, модифицированном фторопластом-42Л, проводя элю-цию указанных фракций метанолом и 30% водным ацетонитрилом, соответственно. Способы синтеза фторпо-лимерсодержащих сорбентов и методы их применения в пробоподготовке в медицинской диагностике описаны, например, в [5, 6]. Определение концентрации выделенных витаминов проводили методом ВЭЖХ (PerkinElmer S200, PerkinElmer, США). Витамины жирорастворимой фракции определяли на колонке PerkinElmer Pecosphere RP C8 3 мкм, 80x4,5 мм с предколонкой PE NewGuard RP8, 7 мкм, 15x3,2 мм при 26оС при 270 нм в градиенте метанола (А: метанол, В: вода - 0,5 мин, В 50%, 0,7 мл/мин; 16 мин, А 100%, 0,7 мл/мин; 2 мин, В 50%, 1,0 мл/мин; 5 мин, В 50%, 2,0 мл/мин). Витамины водорастворимой фракции определяли на колонке PerkinElmer Pecosphere RP C18 3 мкм, 80x4,5 мм с предколонкой PE NewGuard RP18, 7 мкм, 15x3,2 мм при 26оС при 210 нм в градиенте ацетонитрила (А: ацетонитрил, В: 0,4 М LiClO4, рН 3,5 -3,5 мин, В 100%, 0,8 мл/мин; 15 мин, В 80 %, 0,8 мл/мин; 3 мин, В 80%, 2,0 мл/мин; 3 мин, В 100%, 2,0 мл/мин; 1 мин, В 100%, 1,0 мл/мин). результаты и их обсуждение Анализ проведенных исследований показал, что в сыворотке крови спортсменок концентрация целого ряда аминокислот была выше по сравнению с группой контроля. Так, отмечена повышенная концентрация тирозина по сравнению с таковой в группе студенток, не занимающихся спортом, на 15%, таурина на 17%, валина и гистидина на 20% и 22%, соответственно. На 24% у спортсменок были повышены концентрации глицина и треонина. В наибольшей степени отклонения в концентрации аминокислот у спортсменок отмечены по аланину и глутамину (37 и 38%, соответственно). Все перечисленные отклонения были достоверны. По степени достоверности спортсменки отличаются от контрольной группы повышенной концентрацией аминокислот в сыворотке крови в следующем порядке: глицин (p < 0,0002) и гистидин (p < 0,008), в несколько меньшей степени аланин и глутамин (p < 0,012), таурин (p < 0,013), треонин (p < 0,020), валин (p < 0,028), тирозин (p < 0,032) (табл. 1). Обращает на себя внимание, что все выявленные отклонения в основной группе направлены только в сторону увеличения концентрации. Для понимания возможных эффектов данных изменений со стороны обмена аминокислот следует учитывать функции отдельных микронутриентов в организме [3, 7]. Так, аланин играет главную роль в цикле преобразования аминокислот в глюкозу. Обладает иммуномодулирующим действием. Считается, что аланин можно эффективно использовать для увеличения концентрации глюкозы в крови перед стартом или после тренировки, когда это особенно необходимо атлету. Глутаминовая кислота способствует концентрации внимания и является потенциальным источником энергии в организме. Путем химических преобразований из глутаминовой кислоты образуются глутамин, пролин, аргинин и глутатион. Глутамин участвует в метаболизме жиров и углеводов, повышает уровень сахара в крови при гипогликемии. Глицин входит в состав структуры гемоглобина и цитох-ромов и способствует синтезу других аминокислот. В энергетическом плане является ключевым звеном в синтезе глюкагона - одного из основных факторов, влияющих таблица 1. Содержание аминокислот в цельной крови студенток-спортсменок и студенток с низкой физической активностью, мкм/л. Примечание: Me - медиана, р5 - 5% процентиль, p95 - 95% процентиль, M - среднее арифметическое, - стандартное отклонение. Диссертационная орбита 63 Вестник восстановительной медицины № 2^2014 на использование запасов гликогена мышц и печени. Он способствует выведению токсинов из организма. Гистидин участвует в производстве красных и белых кровяных телец, поэтому применяется при анемии, лечении аллергических заболеваний, язв желудка и кишечника. Гистидин - исходное вещество при биосинтезе гистамина и биологически активных пептидов мышц (карнозина и анзерина). Гистидин также влияет на иммунитет, так как его много содержится в тучных клетках. Поэтому его применяют в лечении аутоиммунных заболеваний (аллергии, ревматоидного артрита) в качестве активатора гистамина и хелатирующего агента. Существенный избыток гистидина не желателен, так как может вызывать нарушения менструального цикла у женщин, иногда ассоциируется с шизофренией. Амиды, образованные таурином (ß-аминоэтансульфо-новая кислота) и жёлчными кислотами (например, тауро-холевая кислота), входят в состав жёлчи млекопитающих и обеспечивают эмульгирование и всасывание жиров. Таурин нашел применение в качестве стимулирующего средства, средства в комплексном лечении тиков, эпилептических припадков, стенокардии, сахарного диабета. Треонин участвует в обезвреживании токсинов, предотвращает накопление жира в печени и является важным компонентом коллагена. Тирозин, влияя на функцию щитовидной железы, помогает организму мобилизовать жир из депо, ускорить обмен веществ, стимулировать выработку в кишечнике гормона холецистокинина, снижающего аппетит. Поэтому тирозин (часто в сочетании с фенилаланином) часто входит в состав программ похудания на Западе. BCAA-группа незаменимых аминокислот (лейцин, изолейцин, валин) метаболизируется в мышцах в большей степени, чем в печени. ВСАА широко используется в спорте и фитнесе для улучшения деятельности мышц и увеличения мышечной массы. Функциональные характеристики аминокислот, по которым имелись отклонения содержания у спортсменок, занимающихся фитнесом, показывают, что в организме девушек имеет место активация и усиление обменных процессов в связи с физической нагрузкой. Для витаминов отмечены изменения концентрации в цельной крови спортсменок только по двум наименованиям. Выявлено достоверное снижение содержания витамина А на 36% (p < 0,0002) и повышение витамина В1 на 55% (p < 0,018) (табл. 2). Повышение концентрации тиамина (витамин В1) в крови спортсменок, возможно, носит диетарный характер. Данный микронутриент функционирует в организме как необходимый кофермент в метаболизме белков, углеводов и жиров при выработке энергии. Этот витамин также необходим для того, чтобы копировать генетический материал, который должен передаваться от одной клетки к другой при делении клеток, а также для нормальной передачи электрических нервных сигналов. Витамин входит в состав ряда ферментов, участвующих в углеводном обмене; в организме превращается в кокарбоксилазу, которую относят к группе ферментов, участвующих в углеводном обмене. Обращает на себя внимание снижение концентрации витамина А в виду выполнения им важных функций в организме. Витамин А способствует нормальному обмену веществ, росту и развитию организма, обеспечивает физиологические функции эпителия кожных покровов и слизистых оболочек, потовых, сальных и слезных желез, органа зрения. Витамин А обеспечивает целостность эпителиальных клеток, которые формируют кожу, слизистую оболочку рта, кишечника, дыхательных и половых путей. Витамин А - необходимый кофактор при продуцировании спермы и развитии яйцеклеток. Кроме того, витамин необходим для нормального роста и развития костей. Известно, что дефицит цинка может привести к нарушению превращения витамина А в активную форму, что может привести к недостаточному поступлению витамина А к тканям. С другой стороны, для нормального поглощения витамина А необходимо присутствие в рационе жиров и белков [8]. В клинической картине недостаточности витамина А имеют место нарушения функции органов зрения, снижение сопротивляемости организма к инфекционным болезням, ороговение слизистых оболочек ряда органов и кожи. Полученные данные свидетельствуют о разбалансированном питании студенток, регулярно занимающихся спортом. Повышенные концентрации в сыворотке крови целого ряда аминокислот может говорить о «белковом перекорме» спортсменок. Об этом же свидетельствует развитие дефицита жирорастворимого витамина А. выводы Таким образом, показана неоптимальная обеспеченность организма изучаемыми микронутриентами у спортсменок, занимающихся различными видами фитнеса. Полученные результаты показывают необходимость кон- Таблица 2. Содержание витаминов в цельной крови студенток-спортсменок и студенток с низкой физической активностью, мкг/мл. Аминокислоты Спортстменки, n= =37 Контрольная группа, n=19 P M±m Me (p5-p95) M±m Me (p5-p95) A 0,280±0,0843 0,248 (0,185-0,409) 0,380±0,079 0,385 (0,267-0,499) 0,0002 B1 0,494±0,262 0,496 (0,126-0,956) 0,315±0,198 0,223 (0,109-0,598) 0,0182 B12 0,0059±0,0023 0,0054 (0,0033-0,0098) 0,007±0,002 0,008 (0,004-0,009) > 0,05 B5 1,62±1,14 1,30 (0,377-3,67) 1,90±1,05 1,57 (0,648-3,87) > 0,05 B6 0,143±0,137 0,097 (0,030-0,399) 0,157±0,110 0,106 (0,042-0,379) > 0,05 C 10,8±3,86 10,5 (5,93-17,2) 11,5±3,98 11,5 (6,34-17,4) > 0,05 D 0,0036±0,0013 0,0036 (0,0016-0,0055) 0,004±0,0026 0,0034 (0,0017-0,0083) > 0,05 E 0,175±0,087 0,145 (0,077-0,330) 0,196±0,118 0,172 (0,070-0,469) > 0,05 K 0,0023±0,0010 0,0023 (0,0010-0,0042) 0,0028±0,0018 0,0023 (0,0009-0,0066) > 0,05 Примечание: Me - медиана, р5 - 5% процентиль, p95 - 95% процентиль, M - среднее арифметическое, - стандартное отклонение. 64 Диссертационная орбита Вестник восстановительной медицины № 2^2014 троля за аминокислотным и витаминными профилями у ческих нагрузок. Это позволит восстанавливать уровень женщин, регулярно занимающихся спортом, поскольку функциональных резервов у спортсменок путем персонаимеют место нарушения их обмена вследствие физи- лизированной пищенутрицевтической коррекции.

About the authors

I. P Zaitseva

«Demidov Yaroslavl State University»

Email: irisha-zip@yandex.ru

E. P Serebryansky

«Centre for Biotic Medicine»

Moscow

M. G Skalnaya

«Centre for Biotic Medicine»

Moscow

D. V Kapustin

«Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry», Russian Academy of Science

References

Supplementary files