Enzymatic blood indicators among examined persons with different level of daily physical activity in terms of post load recovery period

Full Text

Важную роль в сохранении и увеличении уровня активности населения играет спорт [1; 2]. Во время занятий спортом в организме человека происходит ряд адаптивных процессов, которые помогают приспособиться к условиям систематических физических нагрузок [2; 3]. Пищеварительной системе принадлежит существенная роль в приспособлении организма к регулярным мышечным нагрузкам и в обеспечении оптимального протекания восстановительных процессов [4; 5]. Пищеварительные железы синтезируют набор гидролитических ферментов, обеспечивающих деполимеризацию нутриентов пищи в основном до мономеров, которые используются организмом в качестве пластического и энергетического субстратов. Кроме этого, синтезируемые и секретируемые пищеварительными железами ферменты, инкретируясь, транспортируются кровью, сорбируются ее компонентами и эндотелием сосудов, а также рекретируются (ресекретируются) в составе секретов пищеварительных желез [7; 8; 9]. Иными словами, ферменты рециркулируют в системе органов ЖКТ, выполняя сигнальную роль в авторегуляции секреторной функции пищеварительных желез.

Ферментативная активность крови относительно постоянная, что является результатом сбалансированности, с одной стороны, инкреции ферментов с их экскрецией, с другой, их инактивацией, деградацией, связью с ингибиторами и сорбентами, а также протеолизом [7; 8; 9]. В работах последних лет показано, что, несмотря на значительную вариабельность энзимологических показателей сыворотки и плазмы крови при влиянии многих физиологических и патогенных факторов [10; 11; 12], для них характерна качественно одинаковая взаимозависимость, свойственная всем метаболическим процессам в организме [13]. Однако содержание ферментов пищеварительных желез в крови, а также особенности обеспечения ферментного гомеостазиса в постнагрузочном восстановительном периоде изучены недостаточно. Кроме того, известно, что концентрация инкретируемых гидролитических ферментов в сыворотке и плазме крови зависит от количества активных секреторных клеток-продуцентов в составе пищеварительных желез, сопротивления оттоку секрета из железы в полость пищеварительного тракта [7; 9; 12]. Следовательно, учитывая содержание энзимов в крови в различных условиях функционирования организма, можно дать заключение о функциональном состоянии пищеварительных желез, синтезирующих эти ферменты.

Исходя из вышеизложенного, мы провели исследование по определению уровня ферментов в сыворотке крови у высококвалифицированных спортсменов-борцов и нетренированных добровольцев в условиях постнагрузочного восстановительного периода.

Организация и методы исследования

Исследование проводилось на базе ГБУ «Курганский областной врачебно-физкультурный диспансер» и вузовско-академической лаборатории «Физиология экстремальных состояний» кафедры анатомии и физиологии человека ФГБОУ ВО «Курганский государственный университет». В исследовании приняли участие молодые люди – студенты Курганского государственного университета в возрасте 18–22 лет, которые прошли скрининг, включающий в себя соматоскопию, антропометрию, предварительное зондирование, и по состоянию здоровья относились к основной медицинской группе. В соответствии с поставленными задачами исследования была сформирована группа спортсменов-борцов высокой квалификации (n=16) (квалификации «мастер спорта», «кандидат в мастера спорта»), мышечная деятельность которых реализуется преимущественно в анаэробном энергетическом режиме (греко-римская борьба, борьба самбо, дзюдо), а уровень тренировочных нагрузок составляет не менее 8–10 часов в неделю. В группу сравнения (n=16) были включены практически здоровые добровольцы, занимающиеся физической культурой не более 4 часов в неделю.

В зависимости от условий функционирования организма уровень ферментов в сыворотке крови определяли в 4 этапа: в условиях относительного мышечного покоя (фоновый уровень); сразу после выполнения мышечной нагрузки; постнагрузочный период продолжительностью один час (через 60 минут после выполнения мышечной нагрузки); постнагрузочный период продолжительностью два часа (через 120 минут после мышечной нагрузки). Каждый этап исследования проводили через 7-14-дневные промежутки.

В качестве мышечной нагрузки использовали модель продолжительной работы на велоэргометре в течение 60 минут на уровне 70–75 % от МПК мощностью 130 Вт, частота вращения педалей составляла 60–70 об/мин.

Забор крови из локтевой вены осуществляли в положении сидя до введения зонда и на 15 минуте стимулирования внешнесекреторной функции поджелудочной железы (при интродуоденальном введении 30 мл 0,5 %-ого раствора соляной кислоты). Кровь подвергали центрифугированию, полученную пробу сыворотки помещали в холодильник при температуре –20°С. В сыворотке крови методом иммуноферментного анализа определяли концентрацию ферментов пепсиногена 1 и 2 (ИФА – Бест, Россия), кинетическим методом с помощью анализатора «СНЕМ-7», наборов реагентов α-АМИЛАЗА ФС определяли активность α-амилазы (Е/л) (Диакон-ДС, Россия), колориметрическим методом с помощью наборов реагентов Lipase Human определяли активность липазы (Е/л) (Биокон, Россия).

Обработку полученных данных проводили на персональном компьютере методом вариационного анализа [14] с использованием пакета прикладных программ «Statistica 5.11», «Excel 2003». Для оценки достоверности результатов использовали критерий Стьюдента-Фишера с разделением по анализируемым группам. Различия между сравниваемыми величинами считали достоверными при вероятности не менее 95 % (р=0,05).

Результаты исследования

В рамках исследования в условиях фона, сразу после выполнения мышечной нагрузки, в постнагрузочном периоде был определен уровень амилазы, липазы, пепсиногена-1 и пепсиногена-2 в сыворотке крови, которые, как известно, обладают каталитическими и регуляторными свойствами, изменяют секреторную деятельность пищеварительных желез, непосредственно и опосредованно влияя на них, интегрируют ферментовыделение [12].

Амилолитическая активность крови обеспечивается работой поджелудочной и слюнных желез [7; 15]. В сыворотке крови панкреатическая амилаза составляет 30–55 % (в среднем 43 %) [7]. Уровень этого фермента в крови является весомым диагностическим признаком, характеризующим развитие многих заболеваний. Коридор нормальных значений этого фермента составляет от 23 до 100 Ед/л.

Плазма и сыворотка крови имеют невысокую липолитическую активность [8], которой свойственно полиорганное происхождение [16]. Большое значение отводится панкреатической липазе, играющей важную роль в пищеварении. Референсный диапазон липазы крови колеблется в широких пределах от 1 до 200 Ед/л. Учитывая то, что липолитическая активность крови связана с обменом липидов в организме, то по ее показателям можно судить о метаболизме жиров.

Пепсиноген-1 происходит в основном из главных клеток желез фундо-корпорального отдела желудка, а пепсиноген-2 из антрального отдела. Количественное их измерение отражает состояние слизистой оболочки желудка, ее функциональную активность и возможные атрофические изменения. Определение пепсиногена-1 информирует о состоянии желез тела и фундального отдела, а пепсиногена-2 – всех отделов желудка. Референсный диапазон концентрации пепсиногена-1 в сыворотке крови находится в пределах 30–165 мкг/л, пепсиногена-2 – 4–22 мкг/л. Функциональный статус желудка может отражать соотношение пепсиногена-1/пепсиногена-2 [17; 18], в норме соотношение пепсиногена-1/пепсиногена-2 не выходит за пределы 3. Показано, что снижение уровня пепсиногена-1 ниже 25 мкг/л, величина соотношения пепсиногена-1/пепсиногена-2 в сыворотке крови менее 3 служит диагностическим фактором, подтверждающим выраженный атрофический процесс в слизистой оболочке тела желудка. Высокий уровень пепсиногена-2 является фактором риска язвы желудка, а также воспалительных заболеваний желудка любой этиологии [19]. Сывороточные показатели пепсиногена-1, 2 являются результатом беззондовой оценки кислотности желудка и упрощенным методом диагностики заболеваний, связанных с ним.

Результаты проведенного исследования, динамика изменения уровня амилазы, липазы, пепсиногена-1 и пепсиногена-2 в различных условиях функционирования организма (относительный мышечный покой, мышечная нагрузка, постнагрузочный восстановительный период продолжительностью один и два часа) представлены в таблице.

 

Таблица. Концентрация ферментов в сыворотке крови в постнагрузочном периоде (M±m) (n=32)

Исследуемый показатель	Референсный диапазон	Условия	Фоновый уровень	Сразу после нагрузки	ПНП 1 час	ПНП 2 часа
Группа сравнения (n=16)
Амилаза, Е/л	23–100	ТП	48,6±3,7	44,6±3,8	44,9±3,3	52,5±4,0
		СП	49,2±3,5	41,2±3,2	36,6±3,1*	46,6±3,2
Липаза, Е/л	1–200	ТП	168,6±18,9	176,8±22,6	94,8±11,7**	80,0±10,1***
		СП	156,5±11,9	163,3±7,0	90,1±5,7***	120,2±5,2**
ПГ 1, мкг/л	30–165	ТП	133,3±5,3	123,7±5,1	133,4±5,6	159,8±7,3**
		СП	162,8±10,1	112,3±2,5***	140,5±2,8*	170,1±2,4
ПГ 2, мкг/л	4–22	ТП	17,3±1,4	15,0±0,8	15,1±0,7	21,0±1,5
		СП	15,9±0,6	17,1±0,5	17,4±0,6	25,8±2,1***
ПГ1/ПГ2	3–20	ТП	8,21±0,71	8,73±0,72	9,04±0,63	7,91±0,52
		СП	10,52±0,81	6,61±0,51***	8,22±0,61**	7,03±0,51***
Группа борцов (n=16)
Амилаза, Е/л	23–100	ТП	83,7±92^^	84,6±8,8	93,6±11,6	44,1±4,9***
		СП	78,5±3,7^^	81,8±3,7	88,1±4,3	65,4±2,1**
Липаза, Е/л	1–200	ТП	94,9±7,5^^	92,9±12,1	97,0±10,9	194,3±18,6***
		СП	122,7±6,2^^	100,0±6,3	100,2±6,3	184,8±5,3***
ПГ 1, мкг/л	30–165	ТП	127,7±5,0	133,6±4,1	125,6±5,6	143,4±5,3*
		СП	126,7±4,1^^	154,8±4,9***	120,4±7,8	149,9±5,3**
ПГ 2, мкг/л	4–22	ТП	21,4±1,6	26,9±2,5	18,9±1,8	27,3±2,3*
		СП	22,8±1,5^^^	28,9±1,8*	19,3±0,6	28,2±1,4*
ПГ1/ПГ2	3–20	ТП	6,42±0,52	6,22±1,22	7,64±0,84	6,22±0,73
		СП	6,04±0,53	5,71±0,44	6,31±0,53	5,52±0,44

Примечание: ПНП – постнагрузочный период; ПГ – пепсиноген

 

              ТП – натощак, СП – на 15-й минуте стимулирования секреции;

              ^ ‒ различия достоверны относительно группы сравнения р<0,05;

              ^^ ‒ р<0,01;

              ^^^ ‒ р<0,01;

              * ‒ различия достоверны относительно фоновых значений р<0,05;

              ** ‒ р<0,01;

              *** ‒ р<0,001.

Установлено, что фоновый уровень активности амилазы, липазы и концентрации пепсиногена-1 и пепсиногена-2 в сыворотке крови обследуемых спортсменов-борцов высокой квалификации и нетренированных добровольцев находились в пределах референсных значений.

 

Анализ межгрупповых различий в условиях относительного мышечного покоя (фоновый уровень) показал, что активность сывороточной амилазы у борцов в тощаковой и стимулированной пробе значительно превышала аналогичные показатели группы сравнения (р<0,01), при этом липолитическая активность крови была ниже у борцов (р<0,01). Концентрация сывороточного пепсиногена-1 и пепсиногена-2 натощак не имела достоверных различий между группами обследуемых добровольцев. На 15-й минуте стимулированной секреции у борцов концентрация пепсиногена-1 ниже, чем в группе сравнения (р<0,01), содержание пепсиногена-2, напротив, выше (р<0,001). Соотношение пепсиногена-1/пепсиногена-2 в сыворотке крови обследуемых групп входило в коридор физиологической нормы.

Выполнение 60-минутной велоэргометрической нагрузки приводило к незначительному изменению концентрации обсуждаемых сывороточных ферментов натощак. В зависимости от адаптированности к мышечным нагрузкам выявлены разнонаправленные изменения концентрации ферментов. Так, после выполнения мышечной нагрузки натощак у нетренированных добровольцев отмечалась тенденция к снижению концентрации сывороточной амилазы, пепсиногена-1 и пепсиногена-2, при этом концентрация липазы увеличивалась относительно фоновых значений. В группе борцов выявлены обратные изменения: при увеличении концентрации амилазы, пепсиногена-1 и пепсиногена-2 концентрация липазы снижалась. На 15-ой минуте стимулированной панкреатической секреции выявлены достоверные изменения уровня пепсиногенов. Предложенная нагрузка потенцировала уровень пепсиногена-1 (р<0,001) и пепсиногена-2 (р<0,05) в сыворотке крови у борцов, в группе сравнения снижался уровень пепсиногена-1 (р<0,001).

В постнагрузочном восстановительном периоде значительные изменения содержания гидролаз крови у обследуемых групп выявлены через два часа отдыха после мышечной нагрузки. Для группы сравнения характерно снижение липолитической активности крови (натощак до 47,4±4.4 %, р<0,001; на 15-й минуте стимулированной секреции до 76,8±4,4 %, р<0,001), при этом увеличивалась концентрация пепсиногена-1 натощак (до 119,9±4,6 %, р<0,01) и пепсиногена-2 на 15-й минуте стимулированной секреции (до 162,9±8,1 %, р<0,001). У борцов в постнагрузочном восстановительном периоде продолжительностью два часа активность амилазы в крови снижалась, особенно натощак (до 52,7±11,2 %, р<0,001), при этом увеличивалась активность сывороточной липазы (натощак до 204,8±9,6 %, р<0,001; на 15-й минуте стимулированной секреции до 150,5±2,9 %, р<0,001), пепсиногена-1 (натощак до 118,3±3,5 %; р<0,05, при стимуляции до 127,8±8,3 %; р<0,01) и пепсиногена-2 (натощак до 127,8±8,3 %; р<0,05, при стимуляции до 123,7±4,9 %; р<0,05).

Заключение

Обобщая результаты определения гидролитической активности крови, необходимо отметить, что в условиях относительного мышечного покоя в группе борцов при высокой амилолитической активности крови снижен уровень липазы. Ферментативный состав крови обследуемых групп показал устойчивость к действию предложенной мышечной нагрузки продолжительностью 60 минут на уровне 70–75 % от МПК. Зафиксированы значительные изменения только уровня пепсиногена-1 при стимуляции панкреатической секреции интродуоденальным введением раствора соляной кислоты, причем данная нагрузка вызывала разные по направленности сдвиги данного фермента у обследуемых групп. Так, предложенная нагрузка потенцировала уровень пепсиногена-1 у спортсменов-борцов, а в группе сравнения наблюдалось тормозное влияние нагрузки на клетки фундо-корпорального отдела желудка. Значимые изменения показателей гидролитической крови установлены в постнагрузочном восстановительном периоде продолжительностью два часа. У борцов при снижении амилолитической активности крови увеличивался уровень липазы и пепсиногена-1. В группе сравнения даже через два часа отдыха не восстановился уровень липазы, в то время как содержание пепсиногенов увеличивалось.

По данным некоторых авторов, концентрация пепсиногена-1 выше 165 мкг/л позволяет относить обследуемых к группе риска по язве двенадцатиперстной кишки. Превышение верхней границы нормы сывороточного пепсиногена-2 может свидетельствовать о наличии у обследуемого человека воспаления слизистой оболочки желудка любой этиологии [19]. Увеличение уровня пепсиногена-1 и пепсиногена-2 в постнагрузочном периоде может свидетельствовать о риске развития заболеваний гастро-дуоденальной зоны ЖКТ, что, несомненно, заслуживает особого внимания и должно привести к дальнейшему изучению и поиску путей оптимизации восстановительного процесса.

About the authors

Marina V. Butakova

CEC Kurgan Regional Office of the Ministry of Internal Affairs of Russia

Author for correspondence.
Email: marabella45@yandex.ru

Candidate of Biological Sciences, Specialist

Russian Federation, Kurgan

Andrey V. Grjaznyh

Kurgan State University

Email: anvit-2004@mail.ru

Doctor of Biological Sciences, Professor, Human anatomy and physiology department

Russian Federation, Kurgan

Pavel N. Samikulin

Kurgan State University

Email: anvit-2004@mail.ru

Post-graduate, Human anatomy and physiology department

Russian Federation, Kurgan

Elena V. Kamshilova

Kurgan State University

Email: anvit-2004@mail.ru

Post-graduate of the department of Human anatomy and physiology department

Russian Federation, Kurgan

References

Supplementary files