МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени академика И.П.ПАВЛОВА
ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Научный руководитель
Заслуженный деятель науки РФ,
доктор медицинских наук, профессор В.Г.Макарова,
Рязань-2001
ПУНЯКИН Алексей Константинович
БИОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ
БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ
ПРОДУКТОВ ПЧЕЛОВОДСТВА
Диаграмма 10
Содержание
Глава 1.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1.
Особенности изучения медицинских
средств восстановления
спортивной работоспособности
Предельные физические и психоэмоциональные спортивные нагрузки, безусловно, требуют от организма человека такого уровня приспособительных реакций, достижение которых без вмешательства извне становится крайне сложным, а иногда практически невозможным. Вот почему еще в 1969 г. А.В.Коробов (один из ведущих специалистов в области спортивной медицины) признал право спортсменов на лекарственную поддержку и профилактику [Чоговадзе A.B., Бутченко JI.A., 1984], приравняв их в этом отношении к зимовщикам в Антарктиде, горноспасателям, ученым в период максимального умственного напряжения и космонавтам [Макарова Г.А., 2000].
Однако вряд ли в то время можно было предполагать, что современные лекарственные средства столь бурно ворвутся в мир спорта и вызовут (причем не только среди спортсменов и тренеров, но и среди многих спортивных врачей) почти неуправляемый фармакологический бум [Гречко А.Т., 1994], тогда как именно в практике спортивной медицины необходимо соблюдение поистине “ювелирной техники” применения фармакологических препаратов [Кутузова Т.Г., 1996], которая должна учитывать и тончайшие механизмы их действия, и особые условия функционирования ведущих систем организма в условиях напряженной мышечной деятельности [Рудаков А.Г., 1990].
С другой стороны, если четверть века назад знания спортсменов и их тренеров об интимных механизмах действия многих стресс-протекторных препаратов нередко существенно превосходили знания клиницистов в этой области [Матвеев Л.П., 1977], то сейчас все изменилось, и нередко даже желая получить информацию о влиянии того или иного средства на организм спортсмена (особенно на биохимическом уровне), сделать это практически невозможно [Волков Н.И., 1998].
В настоящее время не вызывает сомнения тот факт, что для объективной оценки лекарственного обеспечения напряженной мышечной деятельности, прежде всего необходимо четкое соблюдение ряда принципов, которые могут быть сформулированы [Макарова Г.А., 2000] следующим образом:
Диаграмма 14
Использование биологически активных
продуктов пчеловодства
и апикомпозиций на их основе,
как потенциальных регуляторов
обменных процессов в спортивной медицине
Диаграмма 12
- Любые воздействия, направленные на ускорение процессов постнагрузочного восстановления и повышение физической работоспособности, неэффективны при наличии у спортсменов предпатологических состояний и заболеваний, а также при отсутствии адекватного дозирования тренировочных нагрузок.
- Ускорение процессов постнагрузочного восстановления должно достигаться в первую очередь созданием оптимальных условий (в том числе и путем коррекции обмена веществ) для их естественного протекания.
- При назначении спортсменам лекарственных препаратов и пищевых добавок необходимо иметь четкие представления о химическом составе рационов их питания, механизмах действия каждого из этих препаратов (включая влияние на эффективность тренировочного процесса), побочных эффектах и возможных результатах взаимодействия препаратов между собой.
- При использовании лекарственных препаратов и пищевых добавок для повышения физической работоспособности спортсменов нужно учитывать следующее: а) их срочный, отставленный и кумулятивный эффект, б) дифференцированное влияние на такие параметры физической работоспособности, как экономичность, мобилизуем ость и реализуемость [Рудаков А.Г, 1990; Кутузова Т.Г., 1996], в) степень эффективности в зависимости от уровня квалификации, исходного функционального состояния организма, периода тренировочного цикла, энергетического характера текущих тренировочных и предстоящих соревновательных нагрузок [Макарова Г.А., и др. 1991; Макарова Г.А., 2000] и г) технологию использования (речь идет прежде всего о дозах и времени приема препаратов по отношению к выполняемым физическим нагрузкам).
Унифицированная программа экспериментальных исследований [Макарова Г.А.,2000] апробации каждого препарата и метода, рекомендуемого в целях повышения физической работоспособности спортсменов, представляет собой изучение срочного (через 90-120 мин после приема), отставленного (через 16-24 часа) и длительного (для пищевых добавок) кумулятивного (по- еле 7-14 дней приема) влияния препарата на эргометрические, газометрические и пульсовые критерии, а также морфологические, биохимические и показатели КЩС крови. Кроме того, обязательно должны соблюдаться следующие условия эксперимента:
- Число обследуемых спортсменов – не менее 6 человек.
- Пол обследуемых – мужской.
- Уровень спортивной квалификации – не ниже к.м.с.
- Наличие идентичной по составу контрольной группы.
- Унифицированный тренировочный процесс.
- Период обследования (в зависимости от основных задач) – подготовительный (базово-развивающий этап) или предсоревновательный.
В настоящее время при сложившейся в стране финансово- экономической ситуации в большинстве исследований по изучению эффективности использования различных средств и пищевых добавок, как правило, в качестве тестирующих процедур обычно используются относительно дешевые морфометрические и функциональные пробы с физической нагрузкой. В то же время, за очень редким исключением [Макарова В.Г., 1994, 1997, 1998, 2000; Потапов A.B., 1994; Насолодин В.В., Гладких И.П., Груздев И.И. и др., 1997; Воронина Т.А., С.Б. Серединин, 1998], совершенно неизученным остается вопрос о тонких, биохимических аспектах применения медицинских средств восстановления спортивной работоспособности. Речь идет прежде всего о тех тестах, которые являются наиболее информативными в плане оценки динамики белкового, углеводного, липидного, минерального, ферментного и пигментного обменов. Достаточно высокая стоимость проведения комплекса этих исследований ограничивает изучение влияния медицинских средств восстановления спортивной работоспособности, в том числе и перспективных.
С другой стороны, следует понимать, что единственное, на чем может базироваться теория спортивной тренировки [Волков Н.И., 1998], – это биологические законы, которые, как и другие человеческие знания, подвержены эволюции. Изменившаяся в стране экономическая ситуация сегодня уже не позволяет тренерам “перемалывать” огромное количество “материала” в надежде, что какой-нибудь суперталант сможет подняться на вершину спортивного Олимпа не благодаря, а вопреки применяемым методикам спортивной тренировки. Назревшие коренные преобразования теории и методики спортивной тренировки на основе последних достижений в биологии, физиологии, медицине – один из реальных путей возвращения нашей стране потерянного лидерства на спортивных аренах [Павлов С.Е., 2000].
Диаграмма 13
1.2.
Характеристика адаптационных процессов
и особенностей обмена веществ
в организме спортсменов
Совершенно очевидно, что спортсмены (уровня к.м.с. и выше) уже давно вышли за рамки общих среднестатистических параметров обмена веществ [Волков Н.И., 1998]. Обычный человек не в состоянии за часовую тренировку выполнить работу, равносильную подъему 5-10 тонн на метровую высоту, потреблять огромное количество килоджоулей в сутки и при этом терять вес, выходить на те режимы пульса и потребления кислорода, которые считаются обычными в спорте.
Изменения в организме спортсмена являются адаптивной реакцией на тренировочные нагрузки. Адаптационные изменения (более или менее выраженные) происходят в организме в ответ практически на любые изменения его внешней и внутренней среды. Спортивная тренировка фактически является изменением условий существования организма спортсмена, призванным добиться в нем определенных спецификой спорта адаптационных изменений [Павлов С.Е., 2000].
Адаптационные изменения могут носить как позитивный, так и негативный или относительно негативный характер, в том числе и в случаях, когда речь идет о спорте. Так, увеличение процента содержания медленных волокон в мышцах спринтера вследствие избыточного применения в тренировках нагрузок аэробной направленности [Селуянов В.Н., Е.Б. Мякинченко, В.Т. Тураев, 1993] может расцениваться как негативный эффект адаптационных изменений в ответ на данные нагрузки. О перераспределении клеточного фонда организма (за счет гепатоцитов) в результате адаптационных изменений в ответ на многолетние тренировочные нагрузки у тяжелоатлетов упоминает А.Н. Воробьев (1977).
Оценка адаптивных изменений в организме спортсмена на уровне целостного организма и клеточном уровне начала проводиться сравнительно давно и на сегодня является в целом выполненной задачей [Гаркави Л.Х.,Е.Б. Квакина, М.А.Уколова, 1977; Чоговадзе A.B., Бутченко Л.А., 1984; Карпман В.Л., 1987].
Гораздо менее изученным является вопрос об адаптивных изменениях в организме спортсмена на субклеточном уровне. Несмотря на то, что разработка этого вопроса началась с середины 70-х годов [Рогозкин В.А., 1976], и продолжилась к началу 80-х годов [Русин В .Я. и др., 1980; Силуя- нова В.А., Бурнашов А.Б., Потекаева С.А. и др., 1980; Танеева Г.В., Во- лошко H.A., 1980;], и далее [Соломина Т.В., 1982; Волков Н.И., 1984; Потапов A.B., 1994; Насолодин В.В., Гладких И.П., Груздев И.И. и др., 1997] систематических обзоров работ, посвященных комплексному изучению специфических изменений биохимических показателей в организме спортсменов на сегодня нет.
К сожалению, практически неизученным остается вопрос об особенностях системы перекисного окисления липидов биомембран у спортсменов, хотя первые работы в этом направлении начали проводиться с середины 80-х годов [Фоменко A.M. и др., 1986], и стали очень актуальными в настоящее время [Дятлов Д.А., 2000].
Свободнорадикальное (перекисное) окисление в физиологических условиях непрерывно протекает во всех тканях живых организмов и при низкой интенсивности является одним из типов нормальных метаболических процессов. Сущность его сводится к процессу непосредственного переноса кислорода на субстрат с образованием перекисей, кетонов, альдегидов и др., причем характерной чертой реакции является ее цепной, самоиндуцирующийся характер [Макарова В.Г., 1993, 1997].
Инициируют реакции перекисного окисления так называемые «активные формы кислорода», которые способны образовываться практически во всех тканях аэробных организмов [Lee М.Н. et al., 1995].
Первичным процессом, приводящим к генерированию активных свободных радикалов, является увеличение скорости образования супероксидного аниона кислорода, что может быть следствием различных причин: нарушений в дыхательной цепи митохондрий и микросом, подавления активности антиоксидантных систем, трансформации ксантиндегидрогеназы в ксанти- ноксидазу, введения в организм препаратов, способных восстанавливать кислород по одноэлектронному механизму и т.д. [Владимиров Ю.А., 1987].
Современное представление о роли свободных кислородных радикалов в биологических системах основывается на схеме генерирования высокоактивных радикалов, предложенной И.Б.Афанасьевым (1988) – в процесс сво- боднорадикальных превращений кислорода могут вовлекаться различные биологические субстраты: белки, макроэргические соединения, пиридиннук- леотиды, лактоферрин и трасферрин, однако, в организме решающее значение имеют липиды (за счет входящих в их состав ненасыщенных жирных кислот), причем, чем выше степень ненасыщенности кислоты, тем легче она окисляется. Свободнорадикальное окисление может развиться в цепной “лавинообразный” процесс, вовлекающий все новые и новые молекулы субстрата.
Подобная цепь перекисного окисления называется неразветвленной. Длина ее зависит от числа радикалов, которые “ведут” цепное окисление.
Далее перекисное окисление липидов развивается по разветвленному механизму, при этом накапливаются другие продукты переокисления: спирты, кетоны, эпоксиды, альдегиды, диальдегиды и т.п., способные самостоятельно привести к значительным нарушениям клеточных функций [В.Г.Макарова, 1991,1993, 1997].
Перекисное окисление фосфолипидов и ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав биомембран, может полностью разрушить их липидную основу, однако, этого не происходит вследствии взаимодействия радикалов друг с другом или антиоксидантами [Артемьева Г.Б., 1990]. При этом, в первой реакции образуются молекулярные продукты, а во второй – малоактивные радикалы антиоксиданта, что вызывает обрыв цепей свободнорадикального окисления [В.Г.Макарова, 1997].
Существование в клетке специализированных систем синтеза и утилизации [Жижина Г.П. и др., 1997] активных форм кислорода и перекисей липидов делает маловероятным “случайное” протекание в нормальных тканях неспецифического процесса – неферментного ПОЛ – с физиологически значимой интенсивностью.
Длительная активация свободнорадикального окисления приводит к со- любилизации мембран, их распаду, инактивации мембраносвязанных ферментов, дезорганизации метаболизма, и, в конечном итоге, гибели клетки.
Прямую опасность представляет избыток активных свободных радикалов, промежуточных и конечных продуктов ПОЛ – альдегидов, кетонов, эпок- сидов и др., что инициирует процесс необратимой радикальной полимеризации “сшивок” молекул биополимеров за счет образования негидролизируе- мых ковалентных связей с их инактивацией и накоплением в клетке балластного вещества липофусцина [В.Г.Макарова, 1997].
Выраженная и длительная активация ПОЛ в тканях живого организма неизбежно вызывает изменения с характерными симптомами, дающими возможность выделить данное состояние, как самостоятельную группу патологии, объединяющейся общим патогенетическим фактором – повышенной интенсивностью свободнорадикального окисления [Артемьева Г.Б., 1990].
Изучение связанных с мембранами биохимических процессов при экспериментальном моделировании различных патологических состояний и в условиях клиники показало, что повреждение наружных клеточных мембран и мембран субклеточных органелл является одним из универсальных механизмов, лежащих в основе нарушения функции и гибели клетки [В.Г.Макарова, 1997].
Диаграмма 17
1.3.
Использование биологически активных
продуктов пчеловодства
и апикомпозиций на их основе,
как потенциальных регуляторов
обменных процессов в спортивной медицине
В настоящее время во многих странах отмечается возрастание интереса к применению апитерапии [Кривцов Н.И., 2000]. Достоинства этого способа лечения по сравнению с традиционной фармакотерапией связаны прежде всего с высокой степенью безопасности продуктов пчеловодства, позволяющей при необходимости проводить их назначение практически неограниченно по продолжительности курсами, а также относительной их дешевизной и доступностью. При этом во многих случаях результативность апитерапии сопоставима с таковой при назначении синтетических лекарственных препаратов.
В питании спортсменов продукты пчеловодства используются очень давно. В древней Греции Пифагор и его последователи рекомендовали втирать в кожу масло, а внутрь употреблять медовую воду [Лудянский Э.А, 1994]. Подобные мероприятия были обязательны для спортсменов- участников Олимпийских игр.
Проведенные в США исследования [Младенов С., 1988] показали, что наилучший эффект при испытании спортсменов на выносливость оказывал прием двух столовых ложек за 30 минут до начала соревнования. Спортсмены, получавшие мед в перерывах между периодами игры в хоккей, баскетбол и футбол и между заездами на треках, заявляли, что чувствовали большой прилив сил и меньше усталости в конце соревнований. Спортсмены, которые должны были играть две игры подряд через два дня, сообщали, что после потребления меда для восстановления затраченной энергии после первой игры и перед началом второй они чувствовали себя лучше при второй игре. Если спортсмены, которые должны были тренироваться или участвовать в спортивных играх после работы или учебных занятий, ели мед за вторым завтраком, а после еды больше не принимали пищи, они, по их сообщениям, не ощущали обычного снижения энергии в период физической нагрузки. При получении меда после большой физической нагрузки спортсмены быстро восстанавливали силы и вскоре могли продолжать тренировки.
Пиана Дж.П. (1982) рекомендовал спортсменам-футболистам принимать мед в перерывах между матчем. Мед хорошо снимает перетренированность, являясь расщепленным сахаром, входящим в гликутин и усиливающим мышечное сокращение.
В настоящее время получены убедительные результаты, показывающие положительное воздействие меда на организм спортсмена [Strausfeld NJ; Homburg U; Kloppenberg P., 2000; Hosler JS; Buxton KL; Smith ВН., 2000; Rachinsky A; Tobe SS; Feldlaufer MF., 2000; Cierpicki T; Bania J., 2000; Toma DP; Bloch G; Moore D., 2000; Melathopoulos AP; Winston ML; Whittington R et al. 2000; Lindberg CM; Melathopoulos AP; Winston ML., 2000].
Маточное молочко рекомендовано для приема спортсменами А.Ф.Синяковым (1991). В работе показано, что максимальный эффект от приема маточного молочка наступает на 14 день, затем эффект снижается.
Таких курсов можно провести не более 3 в течение года. Лучше усваивается смесь маточного молочка с медом. Ивашкявичене Я.И и соавт, (1986) применяли для улучшения питания спортсменов маточное молочко в суточной дозе 7 мг, вследствие чего уменьшилось содержание лактата и мочевины в крови. 87% спортсменов улучшили свои показатели. Показатель восстановления после физической нагрузки (по тесту «PWC-170») — улучшился на 7%. Положительные эффекты маточного молочка на организм спортсмена показаны в работах последних лет [Hamerlinck FF., 1999; Albert S; Klaudiny J; Simuth J., 1999; Albert S; Bhattacharya D; Klaudiny J; Schmitzova J Simuth J., 2000].
Цветочная пыльца-обножка использовалась Лудянским Э.А. (1994) по 1 чайной ложке 2 раза в день в течение 3-4 недель при перетренированности, нежелании работать по плану с положительным эффектом у 37 спортсменов различной квалификации. Употребление пыльцы во время соревнований по тяжелой атлетике увеличивало интерес спортсменов к соревнованию, повышало желание выиграть, меньше было срывов заявленного веса. Е.Н.Якушева (1981, 1993, 1994) применяя смесь пчелиной пыльцы-обножки с медом и маточным молочком установила, что увеличивается масса тела. Ивашкявичене Я.И и соавт, (1986) применяли для улучшения питания спортсменов пыльцу в суточной дозе 10 г, что приводило к снижению лактата и мочевины в крови. Исследования последних лет также показали высокую анаболическую активность (не являющейся допингом) пыльцы [Mahmoud AS; Almas К; Dahlan АА., 1999; Collevatti RG; Schoereder JH; Campos LA., 2000; Sammataro D;
Gerson U; Needham G., 2000; Minckley RL; Cane JH; Kervin L., 2000; Husband ВС., 2000; Thompson ВН., 2000; Shad JA; Chinn CG; Brann OS., 2000; Pankiw T; Page RE Jr., 2000; Scheiner R; Erber J; Page RE Jr., 2000, Valcic S; Montenegro G; Mujica AM; Avila G Franzblau S; Singh MP; Maiese WM; Timmermann BN., 2000].
Исследования, проводимые на кафедре фармакологии Рязанского меду- ниверситета совместно с НИИ пчеловодства (г.Рябное) в последние годы показали, что наиболее эффективными в плане повышения физической работоспособности, являются (в опытах на животных) апикомпозиции, содержащие маточное молочко и цветочную пыльцу. Выпускаются готовые композиции, такие, как «Апитонус» и «Апифитотонус», показавшие максимальную эффективность [Киселева В.А., 2000]. «АПИТОНУС» — Способствует нормализации артериального давления, предупреждает атеросклероз, стенокардию, активизирует защитные факторы организма при умственном и физическом переутомлении (для спортсменов), предупреждает анемии (особенно Bi2 дефицитные). Используется как естественное противорадиационное средство и для косметических целей. Восстанавливает запас энергии и тонуса, умственную и физическую работоспособность. «АПИФИТОТОНУС» — мед с маточным молочком и пчелиной обножкой (пыльцой), обогащенной селеном.
Диаграмма 18
К сожалению, комплексные исследования, оценивающие биохимические сдвиги в организме спортсменов при назначении апипрепаратов, к настоящему времени не проводились.
Также не проводились и исследования по оценке влияния апипрепаратов на пероксидный статус у спортсменов. В настоящее время не существует достаточно эффективных лекарственных средств, способных существенно изменять интенсивность процессов перекисного окисления липидов [Артемьева Г.Б., 1990].
В физиологических условиях контроль за образованием оксидантов осуществляется неферментной и ферментной системами антиоксидантной защиты. Неферментная системы представлена витаминами: С, Е, А и флаво- ноидами, а ферментная – каталазой, пероксидазой и др.
Неферментные антиоксиданты могут быть естественного и химического происхождения. Применение синтетических антиоксидантов в спортивной медицине сдерживается ввиду их высокой токсичности и поэтому предпочтение отдается растительным антиоксидантам, к которым относятся многие растения [Галиновский С.П., 2000]. Наиболее распространенные из них: бессмертник песчаный, боярышник, брусника обыкновенная, земляника лесная, калина обыкновенная, крапива двудомная, капуста огородная, ромашка аптечная, черника обыкновенная, шиповник и др. Использование растительных антиоксидантов в медицинской практике освещено достаточно [Галиновский
С.П., 2000], а в настоящее время все более пристально изучаются антиокси- дантные свойства продуктов пчеловодства.
С точки зрения универсальности воздействия на механизмы ПОЛ продукты пчеловодства должны подходить идеально: мед, пыльца, маточное молочко и их композиции, в которых в естественном виде и достаточном количестве, чтобы вызвать эффект, содержатся неферментные и ферментные ан- тиоксиданты.
В эксперименте доказано, что цветочная пыльца обладает антиокси- дантным действием. Для оценки данных свойств использовалась экспериментальная модель острой гипоксической гипоксии, которая является достаточно мощным индуктором свободно радикального окисления. Опыты проводились на беспородных крысах-самцах [Макарова В.Г., 1998].
При изучении в эксперименте изменений некоторых параметров ПОЛ в мембранах эритроцитов и почечной ткани у лабораторных животных при моделировании изолированного гидронефроза была отмечена тенденция к увеличению всех оцениваемых показателей ПОЛ (МДА, НАДФ-Н-ПОЛ, АСК- ПОЛ). При назначении маточного молочка перед операцией было отмечено достоверное снижение показателей ПОЛ по сравнению с контролем, что также подтверждает антиоксидантные свойства маточного молочка [В.Г. Макарова, 1997]. Принципиально важное значение имеет и антиоксидантная активность пыльцы [A.C. Лизунова и соавт., 1997], так как индукция перекисно- го окисления липидов является одним из факторов, детерминирующих повреждение клеточных мембран [Макарова В.Г., 1993]. Работы подобного рода на спортсменах не проводились.
Диаграмма 20
