Биохимические процессы в организме спортсменов

ОГЛАВЛЕНИЕ : 

   Введение.

1.Задачи, виды и организация биохимического контроля.

2.Объекты исследования и основные биохимические показатели.

3.Контроль за приминением доппинга в спорте.

4.Классификация доппингов.

5.Задачи, объекты и методы доппинг контроля.

   Список использованной литературы.

      ВВЕДЕНИЕ 

    При адаптации организма к физическим нагрузкам, перетренировке, а также  при патологических состояниях в  организме изменяется обмен веществ, что приводит к появлению в  различных тканях и биологических  жидкостях отдельных метаболитов (продуктов обмена веществ), которые отражают функциональные изменения и могут служить биохимическими тестами либо показателями их характеристики. Поэтому в спорте наряду с медицинским, педагогическим, психологическим и физиологическим контролем используется биохимический контроль за функциональным состоянием спортсмена.

    В практике спорта высших достижений обычно проводятся комплексные научные  обследования спортсменов, дающие полную и объективную информацию о функциональном состоянии отдельных систем и всего организма, о его готовности выполнять физические нагрузки. Такой контроль на уровне сборных команд страны осуществляют комплексные научные группы (КНГ), в состав которых входит несколько специалистов: биохимик, физиолог, психолог, врач, тренер.

1. Задачи, виды и  организация биохимического  контроля

    Определение биохимических показателей обмена веществ позволяет решать следующие  задачи комплексного обследования: контроль за функциональным состоянием организма  спортсмена, которое отражает эффективность и рациональность выполняемой индивидуальной тренировочной программы, наблюдение за адаптационными изменениями основных энергетических систем и функциональной перестройкой организма в процессе тренировки, диагностика предпатологических и патологических изменений метаболизма спортсменов. Биохимический контроль позволяет также решать такие частные задачи, как выявление реакции организма на физические нагрузки, оценка уровня тренированности, адекватности применения фармакологических и других восстанавливающих средств, роли энергетических метаболических систем в мышечной деятельности, воздействия климатических факторов и др. В связи с этим в практике спорта используется биохимический контроль на различных этапах подготовки спортсменов.

    В годичном тренировочном цикле подготовки квалифицированных спортсменов выделяют разные виды биохимического контроля:

    текущие обследования (ТО), проводимые повседневно  в соответствии с планом подготовки;

    этапные комплексные обследования (ЭКО), проводимые 3—4 раза в год;

    углубленные комплексные обследования (УКО), проводимые 2 раза в год;

    обследование  соревновательной деятельности (ОСД).

    На  основании текущих обследований определяют функциональное состояние  спортсмена — одно из основных показателей  тренированности, оценивают уровень срочного и отставленного тренировочного эффекта физических нагрузок, проводят коррекцию физических нагрузок в ходе тренировок.

    В процессе этапных и углубленных  комплексных обследований спортсменов  с помощью биохимических показателей  можно оценить кумулятивный тренировочный эффект, причем биохимический контроль дает тренеру, педагогу или врачу быструю и достаточно объективную информацию о росте тренированности и функциональных системах организма, а также других адаптационных изменениях.

    При организации и проведении биохимического обследования особое внимание уделяется  выбору тестирующих биохимических  показателей: они должны быть надежными  либо воспроизводимыми, повторяющимися при многократном контрольном обследовании, информативными, отражающими сущность изучаемого процесса, а также валидными либо взаимосвязанными со спортивными результатами.

    В каждом конкретном случае определяются разные тестирующие биохимические  показатели обмена веществ, поскольку  в процессе мышечной деятельности по-разному изменяются отдельные звенья метаболизма. Первостепенное значение приобретают показатели тех звеньев обмена веществ, которые являются основными в обеспечении спортивной работоспособности в данном виде спорта.

    Немаловажное  значение в биохимическом обследовании имеют используемые методы определения показателей метаболизма, их точность и достоверность. В настоящее время в практике спорта широко применяются лабораторные экспресс-методы определения многих (около 60) различных биохимических показателей в плазме крови с использованием портативного прибора 1Р-400 швейцарской фирмы «Доктор Ланге» или других фирм. К экспресс-методам определения функционального состояния спортсменов относится также предложенный академиком В.Г. Шахба-зовым новый метод определения энергетического состояния человека, в основу которого положены изменения биоэлектрических свойств ядер эпителиальных клеток в зависимости от физиологического состояния организма. Данный метод позволяет выявить нарушение гомеостаза организма, состояние утомления и другие изменения при мышечной деятельности.

    Контроль  за функциональным состоянием организма  в условиях учебно-тренировочного сбора  можно осуществлять с помощью  специальных диагностических экспресс-наборов  для биохимического анализа мочи и крови. Основаны они на способности определенного вещества (глюкозы, белка, витамина С, кетоновых тел, мочевины, гемоглобина, нитратов и др.) реагировать с нанесенными на индикаторную полоску реактивами и изменять окраску. Обычно наносится капля исследуемой мочи на индикаторную полоску «Глюкотеста», «Пентафана», «Меди-теста» или других диагностических тестов и через 1 мин ее окраска сравнивается с индикаторной шкалой, прилагаемой к набору.

    Одни  и те же биохимические методы и  показатели могут быть использованы для решения различных задач. Так, например, определение содержания лактата в крови используется при оценке уровня тренированности, направленности и эффективности применяемого упражнения, а также при отборе лиц для занятий отдельными видами спорта.

    В зависимости от решаемых задач изменяются условия проведения биохимических исследований. Поскольку многие биохимические показатели у тренированного и не тренированного организма в состоянии относительного покоя существенно не различаются, для выявления их особенностей проводят обследование в состоянии покоя утром натощак (физиологическая норма), в динамике физической нагрузки либо сразу после нее, а также в разные периоды восстановления.

    При обследовании спортсменов применяются  различные типы тестирующих физических нагрузок, которые могут быть стандартными и максимальными (предельными).

    Стандартные физические нагрузки — это нагрузки, при которых ограничиваются количество и мощность выполняемой работы, что  обеспечивается с помощью специальных  приборов — эргометров. Наиболее часто используют степэргометрию (восхождение в разном темпе на ступеньку или лестницу разной высоты, например Гарвардский степ-тест), велоэргометрию (фиксированную работу на велоэргометре), нагрузки на тредмиле — движущейся с фиксируемой скоростью ленте. В настоящее время существуют диагностические комплексы, позволяющие выполнять специальную дозированную физическую нагрузку: плавательный тредмил, гребные эргометры, инерционные велоэргометры и др. Стандартные физические нагрузки способствуют выявлению индивидуальных метаболических различий и используются для характеристики уровня тренированности организма.

    Максимальные  физические нагрузки применяются при  выявлении уровня специальной тренированности  спортсмена на разных этапах подготовки. В данном случае используются нагрузки, наиболее характерные для данного вида спорта. Выполняются они с максимально возможной интенсивностью для данного упражнения.

    При выборе тестируемых нагрузок следует  учитывать, что реакция организма  человека на физическую нагрузку может  зависеть от факторов, непосредственно не связанных с уровнем тренированности, в частности от вида тестируемого упражнения, специализации спортсмена, а также от окружающей обстановки, температуры среды, времени суток и др. Выполняя привычную для себя работу, спортсмен может осуществить большой ее объем и добиться значительных метаболических сдвигов в организме. Особенно отчетливо это проявляется при тестировании анаэробных возможностей, весьма специфичных и в наибольшей степени проявляющихся только при работе, к которой спортсмен адаптирован. Следовательно, для велосипедистов наиболее подходящими являются ве-лоэргометрические тесты, для бегунов — беговые и т. д. Однако это не означает, что для легкоатлетов или спортсменов других видов спорта нельзя использовать велоэргометрические тесты, которые позволяют наиболее точно учитывать объем выполненной работы. Однако велосипедисты при велоэргометрическом тестировании будут иметь преимущество по сравнению с представителями других видов спорта той же квалификации и специализирующихся в упражнениях, относящихся к той же зоне мощности.

    Используемые  тестируемые нагрузки, специфические  по мощности и продолжительности, должны соответствовать нагрузкам, используемым спортсменом в процессе тренировки. Так, для легкоатлетов-бегунов, специализирующихся на короткие и сверхдлинные дистанции, тестирующие нагрузки должны быть разными, способствующими проявлению их основных двигательных качеств — скорости либо выносливости. Важным условием применения тестируемых физических нагрузок является точное установление их мощности либо интенсивности и длительности.

    На  результаты исследования влияет также  температура окружающей среды, время  тестирования и состояние здоровья. Более низкая работоспособность  наблюдается при повышенной температуре  среды, а также в утреннее и вечернее время. К тестированию, как и к занятиям, спортом, особенно с максимальными нагрузками, должны допускаться только полностью здоровые спортсмены, поэтому врачебный осмотр должен предшествовать другим видам контроля. Контрольное биохимическое тестирование проводится утром натощак после относительного отдыха в течение суток. При этом должны соблюдаться примерно одинаковые условия внешней среды, которые влияют на результаты тестирования.

    Изменение биохимических показателей под воздействием физических нагрузок зависит от степени тренированности, объема выполненных нагрузок, их интенсивности и анаэробной или аэробной направленности, а также от пола и возраста обследуемых. После стандартной физической нагрузки значительные биохимические сдвиги обнаруживаются у менее тренированных людей, а после максимальных — у высокотренированных. При этом после выполнения специфических для спортсменов нагрузок в условиях соревнования или в виде прикидок в тренированном организме возможны значительные биохимические изменения, которые не характерны для нетренированных людей.

2. Объекты исследования  и основные биохимические  показатели

    Объектами биохимического исследования являются выдыхаемый воздух и биологические  жидкости — кровь, моча, слюна, пот, а также мышечная ткань.

    Выдыхаемый  воздух — один из основных объектов исследования процессов энергетического  обмена в организме, использования  отдельных энергетических источников в энергообеспечении мышечной деятельности. В нем определяют количество потребляемого кислорода и выдыхаемого углекислого газа. Соотношение этих показателей в определенной мере отражает интенсивность процессов энергообмена, долю в них анаэробных и аэробных механизмов ресинтеза АТФ.

    Кровь используется как один из наиболее важных объектов биохимических исследований, так как в ней отражаются все метаболические изменения в тканевых жидкостях и лимфе организма. По изменению состава крови либо жидкой ее части — плазмы можно судить о гомеостатическом состоянии внутренней среды организма или изменении его при спортивной деятельности (табл. 1).

    Для многих исследований требуется небольшое  количество крови (0,01—0,05 мл), поэтому  берут ее из безымянного пальца руки либо из ребра мочки уха. После  выполненной физической работы забор  крови  

    При физических нагрузках и воздействии других факторов среды, а также при патологических изменениях обмена веществ или после применения фармакологических средств содержание отдельных компонентов крови существенно изменяется. Следовательно, по результатам анализа крови можно охарактеризовать состояние здоровья человека, уровень его тренированности, протекание адаптационных процессов и др. В последние годы в связи с угрозой заражения СПИДом исследования крови необходимо проводить с соблюдением всех предусмотренных мер защиты.

    Моча  в определенной степени отражает работу почек — основного выделительного органа организма, а также динамику обменных процессов в различных  органах и тканях. Поэтому по изменению  количественного и качественного  ее состава можно судить о состоянии отдельных звеньев обмена веществ, избыточному их поступлению, нарушению гомеостатических реакций в организме, в том числе связанных с мышечной деятельностью. С мочой из организма выводятся избыток воды, многие электролиты, промежуточные и конечные продукты обмена веществ, гормоны, витамины, чужеродные вещества (табл. 2). Суточное количество мочи (диурез) в норме в среднем составляет 1,5 л. Мочу собирают в течение суток, что вносит определенные затруднения в проведение исследований. Иногда мочу берут дробными порциями (например, через 2 ч), при этом фиксируют порции, полученные до выполнения физической работы и после нее. Моча не может быть достоверным объектом исследования после кратко временных тренировочных нагрузок, так как сразу после этого весьма сложно собрать необходимое для ее анализа количество.

    При различных функциональных состояниях организма в моче могут появляться химические вещества, не характерные  для нормы: глюкоза, белок, кетоновые  тела, желчные пигменты, форменные  элементы крови и др. Определение этих веществ в моче может использоваться в биохимической диагностике отдельных заболеваний, а также в практике спорта для контроля эффективности тренировочного процесса, состояния здоровья спортсмена.

    Слюна обычно используется параллельно с другими биохимическими объектами. В слюне определяют электролиты (N3 и К), активность ферментов (амилазы), рН. Существует мнение, что слюна, обладая меньшей, чем кровь, буферной емкостью, лучше отражает изменения кислотно-щелочного равновесия организма человека. Однако как объект исследования слюна не получила широкого распространения, поскольку состав ее зависит не только от физических нагрузок и связанных с ними изменений внутритканевого обмена веществ, но и от состояния сытости («голодная» или «сытая» слюна).

    Пот в отдельных случаях представляет интерес как объект исследования. Необходимое для анализа количество пота собирается с помощью хлопчатобумажного  белья или полотенца, которое  замачивают в дистиллированной воде для извлечения различных компонентов пота. Экстракт выпаривают в вакууме и подвергают анализу.

    Мышечная  ткань является очень показательным  объектом биохимического контроля мышечной деятельности, однако используется редко, так как образец мышечной ткани  необходимо брать методом игольчатой биопсии. Для этого над исследуемой мышцей делается небольшой разрез кожи и с помощью специальной иглы берется кусочек (проба) мышечной ткани (2—3 мг), которая сразу замораживается в жидком азоте и в дальнейшем подвергается структурному и биохимическому анализу. В пробах определяют количество сократительных белков (актина и миозина), АТФ-азную активность миозина, показатели энергетического потенциала (содержание АТФ, гликогена, креатинфосфата), продукты энергетического обмена, электролиты и другие вещества. По их содержанию судят о составе и функциональной активности мышц, ее энергетическом потенциале, а также изменениях, которые происходят при воздействии однократной физической нагрузки или долговременной тренировки.

    При биохимическом обследовании в практике спорта используются следующие биохимические показатели:

    энергетические  субстраты (АТФ, КрФ, глюкоза, свободные  жирные кислоты);

    ферменты  энергетического обмена (АТФ-аза, КрФ-киназа, цитохромоксидаза, лактатдегидрогеназа  и др.);

    промежуточные и конечные продукты обмена углеводов, липидов и белков (молочная и пировиноградная кислоты, кетоновые тела, мочевина, креатинин, креатин, мочевая кислота, углекислый газ и др.); показатели кислотно-основного состояния крови (рН крови, парциальное давление СО2, резервная щелочность или избыток буферных оснований и др.);

    регуляторы  обмена веществ (ферменты, гормоны, витамины, активаторы, ингибиторы);

    минеральные вещества в биохимических жидкостях (например, бикарбонаты и соли фосфорной  кислоты определяют для характеристики буферной емкости крови);

    содержание  общего белка, количество и соотношение  белковых фракций в плазме крови;

    анаболические стероиды и другие запрещенные вещества в практике спорта (допинги), выявление  которых — задача допингового  контроля. 

3. Контроль за применением допинга в спорте

    В начале XX ст. в спорте для повышения физической работоспособности, ускорения процессов восстановления, улучшения спортивных результатов стали широко применять различные стимулирующие препараты, включающие гормональные, фармакологические и физиологические, — так называемые допинги. Использование их не только создает неравные условия при спортивной борьбе, но и причиняет вред здоровью спортсмена в результате побочного действия, а иногда являются причиной летального исхода. Регулярное применение допингов, особенно гормональных препаратов, вызывает нарушение функций многих физиологических систем:

    сердечно-сосудистой;

    эндокринной, особенно половых желез (атрофия) и  гипофиза, что приводит к нарушению  детородной функции, появлению мужских вторичных признаков у женщин (вирилизация) и увеличению молочных желез у мужчин (гинекомастия);

    печени, вызывая желтухи, отеки, циррозы;

    иммунной, что приводит к частым простудам, вирусным заболеваниям;

    нервной, проявляющейся в виде психических  расстройств (агрессивность, депрессия, бессонница);

    прекращение роста трубчатых костей, что особенно опасно для растущего организма, и др.

    Многие  нарушения проявляются не сразу  после использования допингов, а  спустя 10—20 лет или в потомстве. Поэтому в 1967 г. МОК создал медицинскую комиссию (МК), которая определяет список запрещенных к использованию в спорте препаратов и ведет антидопинговую работу, организовывает и проводит допингконтроль на наличие в организме спортсмена запрещенных препаратов. Каждый спортсмен, тренер, врач команды должен знать  запрещенные к использованию препараты.

4.Классификация  допингов

    К средствам, которые используются в  спорте для повышения спортивного  мастерства, относятся: допинги, допинговые методы, психологические методы, механические факторы, фармакологические средства ограниченного использования, а также пищевые добавки и вещества.

    К средствам, которые причиняют особый вред здоровью и подвергаются контролю, относятся допинги и допинговые методы (манипуляции).

    По  фармакологическому действию допинги делятся на пять классов: 1 — психостимуляторы (амфетамин, эфедрин, фенамин, кофеин, кокаин и др.); 2 — наркотические средства (морфин, алкалоиды-опиаты, промедол, фентанил и др.); 3 — анаболические стероиды (тестостерон и его производные, метан-дростенолон, ретаболил, андродиол и многие другие), а также анаболические пептидные гормоны (соматотропин, гонадо-тропин, эритропоэтин); 4 — бета-блокаторы (анапримин (пропранолол), окспренолол, надолол, атенолол и др.); 5 — диуретики (новурит, дихлоти-азид, фуросемид (лазикс), клопамид, диакарб, верошпирон и др.).

    Допинги являются биологически активными веществами, выделенными из тканей животных или  растений, получены синтетически, как  и их аналоги. Многие допинги входят в состав лекарств от простуды, гриппа и других заболеваний, поэтому прием спортсменом лекарств должен согласовываться со спортивным врачом во избежание неприятностей при допингконтроле.

    К допинговым методам относятся кровяной допинг, различные манипуляции (например, подавление процесса овуляции у женщин и др.).

    Биологическое действие в организме отдельных  классов допингов разнообразно. Так, психостимуляторы повышают спортивную деятельность путем активации деятельности ЦНС, сердечно-сосудистой и дыхательной  систем, что улучшает энергетику и сократительную активность скелетных мышц, а также снимают усталость, придают уверенность в своих силах, однако могут привести к предельному напряжению функций этих систем и исчерпанию энергетических ресурсов. Наркотические вещества подавляют болевую чувствительность, так как являются сильными анальгетиками, и отдаляют чувство утомления. Анаболические стероиды усиливают процессы синтеза белка и уменьшают их распад, поэтому стимулируют рост мышц, количества эритроцитов, способствуя ускорению адаптации организма к мышечной деятельности и процессов восстановления, улучшению композиционного состава тела. Бета-блокаторы противодействуют эффектам адреналина и норадреналина, что как бы успокаивает спортсмена, повышает адаптацию к физическим нагрузкам на выносливость. Диуретики, или мочегонные средства усиливают выведение из организма солей, воды и некоторых химических веществ, что способствует снижению массы тела, выведению запрещенных препаратов.

    Следует отметить, что среди рассмотренных  классов допинга наиболее часто применяются анаболические стероиды. В тяжелой атлетике, па-уэрлифтинге, бодибилдинге их применяют около 90 % мужчин и 20 % женщин. В других видах спорта они используются в меньшей степени (78 % — футболисты, 40 % — спринтеры). При этом используемые дозы могут многократно превышать рекомендуемые (5—10 мг) и достигать 300 мг и даже 2 г.

5.Задачи, объекты и методы  допингконтроля

    Задачей допингконтроля является выявление  возможного использования допинговых веществ и допинговых методов  спортсменами на соревнованиях и в процессе тренировки, применение к виновным специальных санкций.

    Допингконтроль  проводится во время Олимпийских  игр, чемпионатов мира и Европы, а  в последнее время — и на менее крупных соревнованиях  либо даже в период тренировки (по решению  международных спортивных организаций). Назначается допинговый контроль медицинской комиссией МОК или НОК, а проводится аккредитованными МОК специальными лабораториями, обычно той страны, в которой проводятся соревнования. Допинглаборатории существуют при биохимических или других институтах, оснащенных современной аппаратурой.

    В последнее время в качестве основного  объекта контроля используется проба  мочи, поскольку это неинвазивный объект и собрать можно неограниченный объем. Образец мочи должен составлять не менее 100 мл с рН 6,5. Забор мочи производят в присутствии эксперта МК МОК. Собранная проба делится на две части и на холоду доставляется в центр допингового контроля.

    С целью обнаружения применения кровяного  допинга используют образцы венозной крови.

    Для выявления допинговых веществ в моче или крови спортсмена применяются высокочувствительные методы биохимического анализа, так как концентрация этих веществ незначительна. К таким методам относятся: газовая хроматография, масс-спектрометрия, жидкостная хроматография, флюоресцентный иммунный анализ. При этом следует использовать не менее двух методов.

Хотя методы допингконтроля высокочувствительны, в настоящее время затруднения  вызывает выявление анаболических  пептидных гормонов (соматотропина, эритропоэтина и др.), а также применение кровяного допинга.

Список  литературы

    1. Биохимия: Учебник для институтов  физической культуры/ Под ред.  В.В. Меньшикова, Н.И. Волкова.- М.: Физкультура и спорт, 1986. – 384 с.

    2. Рогозкин В.А. Биохимическая диагностика  в спорте. – Л.: Наука, 1988. – 50 с.

    3. Хмелевский Ю.В., Усатенко О.К.  Основные биохимические константы  в норме и при патологии.  – Киев: Здоров’я, 1984. – 120 с. 

    4. Физиологическое тестирование спортсменов  высокого класса/ Под ред. Дж. Дункана  МакДауэла, Говарда Э. Уэнгера, Говарда Дж. Грина. – Киев:Олимпийская литература,1998. – 430 с.

          5. Н.И. Волков, Э.Н. Несен, , С.Н. Корсун, Олимпийская литература, 2000.