Джривах Башар Специальность 03.03.01-физиология диссертации на соискание ученой степени
реклама
на правах рукописи
Джривах Башар
ВЛИЯНИЕ ЙОДНОГО СТАТУСА СПОРТСМЕНА НА АДАПТАЦИЮ К
ФИЗИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ СУБМАКСИМАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ
Специальность 03.03.01-физиология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Майкоп- 2011
Работа выполнена на кафедре физиологии ФГБОУ ВПО «Адыгейский
государственный университет»
Научный руководитель
доктор биологических наук
Цикуниб Аминет Джахфаровна
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук, профессор
Водолажская Маргарита Геннадьевна
доктор медицинских наук
Уракова Тамара Юрьевна
Ведущая организация:
ФГБОУ ВПО «Сочинский государственный
университет»
Защита состоится «20» января 2012 года в 13.00 часов на заседании
Диссертационного Совета Д 212.001.07 при Адыгейском государственном
университете по адресу: 385000, Республика Адыгея, г. Майкоп, ул.
Пионерская, д.260, конференц-зал научной библиотеки АГУ
С диссертацией можно ознакомиться
в научной библиотеке
Адыгейского государственного университета, с авторефератом на сайте ВАК
http://www.vak.ed.gov.ru.
и на сайте Адыгейского государственного
университета www.adygnet.ru.
Автореферат разослан «___» «декабря» 2011 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
кандидат биологических наук, доцент
Н.Н. Хасанова
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность
проблемы.
Высокие
физические
нагрузки,
свойственные современному спорту, предъявляют особые требования
энергообеспечивающей
системе
организма
спортсмена.
к
Спортивный
результат зависит от того, насколько эффективно организм спортсмена
сможет мобилизовать и использовать энергетические субстраты и насколько
совершенно будет сформирована система регуляции этих процессов (А.Г.
Самборский,1991; P.C. Суздальницкий и др., 2000). Особый интерес в этом
плане представляет физическая работа в зоне субмаксимальной мощности
(легкоатлетический бег на средние дистанции, велосипедные гонки, плавание
на короткие дистанции и др.), в которой реализуются все типы
энергообеспечения, с преимущественным гликолитическим механизмом
ресинтеза АТФ (Г.Е. Медведева и др. 2006; С.С. Михайлов, 2007),
характеризующимся
высокой
интенсивностью
накопления
молочной
кислоты, уменьшающей активность ключевых ферментов гликолиза
дыхательного
комплекса
эффективность
как
митохондрий
анаэробных,
так
и
снижающей,
и
тем
аэробных
и
самым,
механизмов
энергообразования (Р.Ж Портман, 1975; Е.С. Северин и др., 2005; Г.Е.
Медведева, 2006; S.Passarella e.a. 2008).
В приспособлении спортсменов к физическим нагрузкам, в том числе
субмаксимальной мощности, традиционно приоритет отводится системе
«гипофиз - кора надпочечников», при этом роль других гормональных
систем в процессах адаптации к такого рода нагрузкам изучена недостаточно.
В первую очередь это касается щитовидной железы (A.A.Виру., 1984; А.А
Кублов,
2005),
исключительно
важная
роль
которой
в
регуляции
энергетического обмена в организме не вызывает сомнений (Е.С. Северин и
др., 2005). При этом обязательным условием нормального функционирования
щитовидной железы является адекватная обеспеченность организма йодом,
дефицит
которого
является
одним
из
наиболее
распространенных
алиментарных дефицитов в мире (В.А. Конюхов, 1998; A. Franklyn, 2009;
3
L.Pieter, 2010; F. Soriguer e.a., 2011). По данным ВОЗ общее число лиц,
проживающих в дефицитных по йоду районах, составляет более одного
миллиарда человек (Е.М. Мейер, 1981; M. Zimmermann, 2008). В России, по
мнению большинства исследователей, практически нет регионов, свободных
от йодной эндемии (И.В. Писарская, 1990; В.А. Конюхов, 1998; С.Ю.
Сухинина, 1999; А.Д Цикуниб, 2000, 2007).
Физическая
недостаточной
нагрузка
в
неблагоприятных
обеспеченностью
организма
условиях,
вызванных
йодом,
а
также
недостаточностью коферментных форм ферментов и полноценного белка,
сопровождается
значительное
напряженным
снижение
тиреоидным
синтеза
статусом
ферментов
и
вызывает
митохондрий
и
энергопродуцирующей функции клетки (Е.Б Демко, 1972; Ю.В.Руль, 1974;
А.И Штенберг и др., 1979; А.Уайт с соавт.,1981; И.В Писарская, 1990; M. J.
Berry e.a., 1992; Е.С.Северин, 2005; А.Д. Цикуниб, 1999, 2007; S. Passarella,
2008). Вместе с тем, анализ результатов научных исследований показывает,
что в отношении спортсменов комплексные исследования йодного статуса, а
также влияния йодной недостаточности на физическую работоспособность и
процессы восстановления после мышечной работы, в том числе анаэробно –
гликолитической направленности, не проводились. В этой связи изучение
физиологических механизмов влияния йодного статуса спортсменов на
адаптацию
к
физическим
нагрузкам
представляется своевременной
субмаксимальной
мощности,
и актуальной проблемой. Несмотря на
определенные успехи в развитии физиолого-биохимического контроля в
спорте, актуальным остается также расширение аналитической и научнометодической базы оценки йодного статуса спортсменов и эффективности
систем энергообеспечения организма при мышечной деятельности с
использованием
современных
физиолого-биохимических
методов
исследования (B.Л. Карпман, 1988; Г.И. Козинец, 2000).
Обозначенный
перечень
вопросов
послужил
проведения работы, определил ее цели и задачи.
4
основанием
для
Цель
исследования:
обосновать
физиолого-биохимические
механизмы влияния йодного статуса спортсмена на адаптацию к физическим
нагрузкам субмаксимальной мощности.
Задачи исследования:
- провести физиолого-гигиеническую оценку фактического питания
спортсменов и установить уровень потребления важнейших пищевых
веществ, в том числе йода и нутриентов, влияющих на его биодоступность;
- выявить физиолого-биохимические механизмы влияния йодной
недостаточности на процессы
восстановления после мышечной нагрузки
субмаксимальной мощности и физическую работоспособность;
- изучить характер влияния энергетических и тонизирующих напитков
на обеспеченность организма йодом в условиях интенсивных физических
нагрузок;
- обосновать структурную модель оптимизации йодного статуса и
энергетического обмена спортсменов.
Научная
физиологических,
новизна
исследования.
биохимических,
На
основании
педагогических
и
комплекса
гигиенических
исследований йодного статуса спортсменов впервые:
- установлены значительные диетологические нарушения питания
спортсменов, заключающиеся в нерациональном распределении суточной
энергоемкости пищи, недостаточном потреблении полноценных групп
пищевых
продуктов,
выраженной
углеводно-жировой
направленности
рационов, высоком риске недостаточного потребления йода и нутриентов,
повышающих его биодоступность;
- выявлены физиолого-биохимические механизмы лимитирующего
действия йодной недостаточности на процессы восстановления после
мышечной нагрузки и физическую работоспособность, заключающиеся в
снижении эффективности утилизации лактата после физической нагрузки,
уменьшении скорости перевода лактата в глюкозу клетками печени,
снижении уровня физиологической подготовленности спортсменов;
5
- в процессе утилизации лактата, установлено существование двух
пунктов более активног снижения уровня лактата: первого - происходящего в
течение начальных пятнадцати минут после прекращения физической
нагрузки
и
механизмом,
синтезом
обеспечиваемого
и
преимущественно
гепато-миокардным
второго - наблюдаемого после часа и обусловленного
ферментов
дыхательной
цепи
в
митохондриях
клеток,
происходящего под действием возросшего после физической нагрузки
уровня гормонов щитовидной железы;
- доказано, что употребление энергетических и тонизирующих
напитков на фоне физических нагрузок уменьшает количество йода в
организме, нарушая тем самым естественные механизмы
регуляции
энергетического обмена;
- разработана физиолого-биохимическая модель оптимизации йодного
статуса, ключевым звеном которой выступает «йодсберегающий» рацион,
формула которого не только максимально приближена к норме, но и имеет
физиологически допустимый
запас, по содержанию йода и нутриентов,
повышающих его биодоступность.
Теоретическая значимость. Результаты исследования расширяют
представление о физиологических и биоэнергетических механизмах влияния
йодной недостаточности на организм в условиях интенсивной мышечной
деятельности в зоне субмаксимальной мощности, углубляют знания о
закономерностях процессов утилизации лактата и нормализации уровня
глюкозы
в
крови
после
физических
нагрузок.
Получены
новые
дополнительные факты, позволяющие по новому оценить сложившиеся
представления
тестирующих
о
динамике
физических
нормализации
нагрузок:
наряду
уровня
с
глюкозы
явлением
после
«рабочей
гипергликемии», широко известном в биохимии спорта, наблюдается
феномен «рабочей гипогликемии», стимулирующей глюконеогенез, более
выраженный при оптимальной йодной обеспеченности.
6
Практическая
значимость.
Разработан
и
апробирован
«йодсберегающий» рацион на основе оптимальной линейки натуральных
традиционных доступных пищевых продуктов с высоким содержанием йода
и нутриентов, повышающих его биодоступность.
Полученные данные о высоких корреляционных зависимостях между
уровнями йода в моче и лактата в крови до и после физической нагрузки,
позволяют рекомендовать йодурию в качестве надежного биохимического
маркера оценки, как йодного статуса спортсменов, так и эффективности
систем энергообеспечения организма при мышечной деятельности и в период
восстановительных процессов после физических нагрузок субмаксимальной
мощности.
Данные об увеличении потери организмом йода под влиянием
тонизирующих и энергетических напитков могут выступить дополнительным
аргументом для медиков и педагогов в дискуссии об отрицательном влиянии
такого рода напитков на организм, особенно в условиях интенсивных
физических нагрузок.
Основные
научно-методические
разработки
настоящего
диссертационного исследования могут быть использованы в учебном
процессе по физиологии и биохимии
при подготовке специалистов по
физической культуре и спорту.
Положения, выносимые на защиту:
1. Наиболее существенные отклонения от физиологических норм в
питании
обследованных
спортсменов
проявляются
в
недостаточном
потреблении йода и нутриентов, повышающих его биодоступность, таких
как фенилаланин+тирозин, селен, витамины А, Е и С, бета-каротин.
2. Недостаточная обеспеченность организма
спортсменов йодом в
условиях физической работы в зоне субмаксимальной мощности снижает
эффективность гепато-миокардного механизма утилизации лактата после
физической нагрузки, уменьшает скорость глюконеогенеза в печени, снижает
7
уровень физической подготовленности спортсменов и выступает фактором,
лимитирующим физическую работоспособность.
3. Энергетические и тонизирующие напитки способствуют вымыванию
йода из организма и, тем самым, снижают функциональную активность
щитовидной железы и эффективность механизмов регуляции энергообмена в
клетках.
недостаточность
4.Йодная
эффективно
поддается
коррекции
«йодсберегающим» рационом, целесообразность использования которого
определяется возможностью оптимизации тиреоидного статуса, расширения
потенциальных
возможностей
ферментного
аппарата
митохондрий,
повышения эффективности энергетического обмена, ускорения процессов
восстановления после физических нагрузок анаэробно-гликолитической
направленности.
Апробация работы. Результаты исследования доложены и обсуждены
на «Всероссийской научно-практической конференции с международным
участием «На пути к XXII олимпийским и XI параолимпийским играм»
(г. Краснодар, 2008), на Всероссийском форуме «Молодые ученые- 2009»
конференции
«Инновационные
технологии
и
перспективы
развития
спортивной науки» (Москва, 2009), на XXXVIII научной конференции
студентов и молодых ученых ВУЗов Южного
(г. Краснодар,
федерального округа
2010 - 2011), XIII Всероссийском конгрессе диетологов и
нутрициологов «Питание и здоровье» (Москва, 2011).
Внедрение результатов исследования. Рекомендации и практические
результаты работы, в том числе «йодсберегающий» рацион и данные о
влиянии энергетических и тонизирующих напитков на обмен йода в
организме,
используются
в
учебно-тренировочном
процессе
детско-
юношеских спортивных школ олимпийского резерва г. Майкопа (СДЮШОР
№2) и в учебно-воспитательном процессе общеобразовательных школ г.
Майкопа (МБОУ «ООШ № 20») и Республики Адыгея (МБОУ «СОШ №2 им
Х.Я. Беретаря», МБОУ «СОШ 10»).
8
Материалы диссертационного исследования, касающиеся физиологобиоэнергетических
механизмов
влияния
йодной
недостаточности
на
организм в условиях интенсивной мышечной деятельности, закономерностей
процессов утилизации лактата и нормализации уровня глюкозы в крови
после физических нагрузок, внедрены в учебный процесс Адыгейского
государственного
университета
по
дисциплинам
«Физиология»
и
«Биохимия».
Результаты исследования особенностей питания и йодного статуса
спортсменов представлены для включения в Государственный доклад «О
санитарно-эпидемиологической обстановке в Республике Адыгея в 2011 г.»
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в
том числе 2 статьи в реферируемом журнале перечня ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 183
страницах компьютерного текста, содержит 22 таблиц, иллюстрирована 20
рисунками.
Работа
состоит
из
введения,
трех
глав
собственных
исследований, обсуждения полученных результатов, заключения, выводов,
библиографического указателя использованной литературы, включающего
166 отечественных и 51 иностранных источников, приложений.
Организация и методы исследований.
С
целью
решения
поставленных
задач
проведен
комплекс
физиологических, биохимических, гигиенических и педагогических методов
исследований. Основные исследования были проведены на студентах
Адыгейского
государственного
университета,
занимающихся
легкой
атлетикой (бег на средние дистанции) и велоспортом, имеющие 1 и 2 разряд.
Отдельная серия исследований по изучению особенностей питания и
пищевого поведения спортсменов, специализирующихся в беге на 800-1500
м, была проведена на базе Кубанского государственного университета
физической культуры, спорта и туризма.
Структура и качество питания спортсменов изучалась анкетноопросным методом. Руководствуясь рекомендациями Института питания
9
РАМН, с учетом индивидуальных суточных энерготрат и физических данных
спортсменов рассчитывались потребности в энергии и основных пищевых
веществах маро- и микроряда, по которым оценивали физиологическую
полноценность питания и уровень дефицита отдельных нутриентов.
В исследованиях по изучению отношения молодежи к энергетическим
и тонизирующим напиткам и влияния их на обеспеченность организма йодом
приняли также участие студенты АГУ и учащиеся старших классов МБОУ
«ООШ № 20» г. Майкопа (n=85).
Для
проведения
исследований
по
изучению
влияния
йодной
недостаточности на динамику утилизации лактата и физиологическую
подготовленность были сформированы две группы: контрольная группа
(n=17), которую составили спортсмены с нормальным содержанием йода в
моче (14,07±2,89 мкг%) и экспериментальная группа (n=12), в которую
вошли спортсмены с низким содержанием йода в моче (5,95±1,66 мкг%).
Биохимические исследования крови и мочи проведены на базе кафедры
химии Адыгейского государственного университета и Испытательного
лабораторного
центра
Федерального
государственного
учреждения
здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Адыгея».
Йод в моче определяли экспресс-методом с использованием тест - набора
«Йодтест» и количественным церий-арсенитным методом. Определение
молочной кислоты в крови и моче проводили энзиматическим методом,
глюкозы в крови - глюкозооксидазным методом с использованием
отечественных тест-наборов.
Физическую подготовленность спортсменов оценивали по величине
адаптационного потенциала, результатам Гарвардского степ-теста (ИГСТ),
индексу физического состояния (ИФС), показателям соматического здоровья.
Устойчивость
к
недостатку
кислорода
и
резервные
возможности
вентиляционной системы легких определяли по результатам пробы Штанге
(время задержки дыхания на вдохе, с) и пробы Генчи (время задержки
дыхания на выдохе, с).
10
Эффективность применения «йодсберегающего» рациона апробирована
на группе спортсменов (n=17) в возрасте от 17 до 22 лет.
Статистическая обработка полученных данных и корреляционный
анализ производились с использованием пакета программ «Statistica».
Достоверность различий полученных результатов устанавливали методом
вариационной статистики по Стьюденту.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Особенности пищевого поведения, режима, качества питания и
йодного статуса спортсменов. Анализ пищевого поведения спортсменов
выявил низкий уровень знаний в области здорового питания, применение
функциональных продуктов питания без учета особенностей фактического
питания и реального уровня энергетических и пластических трат,
что
оказалась одной из причин нарушений режима, структуры и качества
питания. При этом у большинства спортсменов не соблюдается режим
питания.
Как
правило,
осуществляется
прием
пищи
большинством
обследованных
два раза в день, ежедневное трехразовое питание
представлено всего у 29 %, четырехразовое - 14 %, питание 5-6 раз в день у
3 %. Распределение энергоемкости пищи по приемам пищи не соответствует
отклонения от нормы,%
гигиеническим рекомендациям (рис. 1).
60
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
завтрак
Рис. 1.
обед
полдник
ужин
Фактическая энергетическая ценность по приемам пищи у
спортсменов, % от нормы
11
В среднем, на завтрак приходится 19±4,5% энергетической ценности
суточного рациона при рекомендуемом- 25%, на обед 31±7,8% при
рекомендуемом -35%, на полдник 12±6,2% при рекомендуемом -15%, на
ужин 38±12,7% - при рекомендуемом 25%
Анализ структуры питания спортсменов показал, что большинство
рационов питания однообразны, несбалансированны по важнейшим группам
пищевых продуктов, потребление полноценных продуктов питания ниже
рекомендуемых величин. Так, удельный вес молока и молочных продуктов,
мяса и мясопродуктов, рыбы и рыбопродуктов, а также овощей и фруктов в
структуре питания в сравнении с рекомендуемыми нормами составил 48,3%,
38,9 %, 62,3%, 43,8% и 20,4% соответственно.
Несомненно, структура потребления пищевых продуктов оказала
влияние на энергоемкость пищи и ее количественный и качественный
нутриентный состав. Существенные отклонения от физиологических норм
выявлены
в
потреблении
йода
и
нутриентов,
повышающих
его
биодоступность, таких как незаменимые аминокислоты фенилаланин +
тирозин, бета-каротин, витамины А, Е и С, селен, а также витаминов В1 и В2,
выступающих коферментами окислительно-восстановительных ферментов
митохондрий, синтез которых регулируется гормонами щитовидной железы
(рис. 2).
0
-10
-30
-40
-50
-60
-70
12
рибофлавин
тиамин
аскорбиновая
кислота
токоферол
ретинол
селен
фенилаланин+тирозин
-80
йод
% от нормы
-20
Рис.
2.
Содержание
йода
и
нутриентов,
влияющих
на
его
биодоступность, в рационах питания спортсменов
На обеспеченность организма йодом влияет также употребление
тонизирующих и энергетических напитков, получивших в последние годы
высокую популярность среди молодежи, в том числе занимающихся
спортом. Проведенные нами исследования на трех группах молодых ребят в
возрасте 15-17 лет с исходным низким йодным статусом, которые в течение
недели на фоне одинаковой физической
нагрузки в виде ежедневного
пробега 1500 м имели рацион с оптимальным содержанием йода (165±13,4
мкг/сут) при различном водном режиме, показали, что к концу наблюдений у
ребят контрольной группы, использовавших в качестве основного питья
воду, содержание йода в моче достоверно (р<0,05) увеличилось на 10,4 % по
сравнению с исходным. Тогда как, у ребят, в качестве основного питья,
использовавших тонизирующие и энергетические напитки, содержание йода
в моче достоверно (р<0,05) оказалось ниже, чем в контрольной группе (на
24,4 %), а так же ниже, чем в первый день исследования (на 11,1 %). У
членов второй экспериментальной группы, использовавших в качестве
основного питья натуральные соки, наоборот, содержание йода в моче
увеличилась, как в сравнении с контрольной группой (на 6,3%), так и
относительно исходного уровня (р<0,05)
(на 26,2%). Такую динамику
содержания йода в моче, в зависимости от используемого напитка, можно
объяснить более интенсивной потерей йода организмом, в том числе с мочой.
Об этом свидетельствует более высокое содержание йода в разовых порциях
мочи, собранных непосредственно после физической нагрузки у первой
экспериментальной группе, в сравнении с другими группами.
Комплекс
указанных
факторов
повлиял
на
высокую
распространенность среди спортсменов недостаточной обеспеченности
йодом.
По
результатам
исследования
йодурии
обеспеченность йодом выявлена у 78,5 % спортсменов.
13
недостаточная
Тестирование по выявлению начальных признаков нехватки гормонов
щитовидной железы с применением специально разработанной анкеты
показало, что у 35,7 % спортсменов с низким содержанием йода в моче
выявляется высокая степень риска недостаточности гормонов щитовидной
железы, у 42,9%- средняя степень риска,
а у 72,0% лиц с нормальной
обеспеченностью йодом, напротив выявляется низкая степень риска
недостаточности гормонов щитовидной железы.
Влияние обеспеченности йодом на интенсивность утилизации
лактата и восстановление нормального уровня глюкозы крови после
стандартной физической нагрузки. Во время мышечной работы в
организме возникают и нарастают разнообразные биохимические и
функциональные сдвиги, приводящие, в конечном счете, к снижению
физической работоспособности и развитию утомления. Устранение этих
негативных изменений осуществляется после физической работы в процессе
восстановления, биохимический смысл которого заключается, в первую
очередь, в устранении молочной кислоты. Последнее очень важно при
анаэробно-гликолитической
направленности
физических
нагрузок,
характеризующейся высокими скоростями образования и накопления
лактата.
Исследования по изучению влияния йодной недостаточности на
эффективность утилизации лактата после стандартной физической нагрузки
показала существенные отличия у спортсменов с различным йодным
статусом. Так, у спортсменов экспериментальной группы с низким йодным
статусом, выявляются более высокие исходные уровни лактата в крови, что,
по-видимому, связано с
меньшей стабильностью аэробных процессов в
организме (рис. 3).
14
Содержание лактата в
сыворотке крови, мМоль/л
14
12,68*
12
10,7**
10,62*
10
9,87**
8,43**
8
5,08**
6
4
4,83**
5,17*
2,19**
2,52*
2
1,6*
3,83*
1,56*
1,83*
0
исх
5
15
30
60
90
120
время, мин
контрольная группа
экспериментальная группа
Примечание: достоверность различий при р< 0,05 * и р< 0,01 **
Рис. 3. Динамика утилизации лактата после стандартной физической
нагрузки
После выполнения физической нагрузки уровень лактата в крови резко
увеличивается в обеих группах, но у спортсменов с недостаточной
обеспеченностью йодом уровень лактата увеличивается на 19,4 % больше,
что свидетельствует о меньшей доле включения у них аэробных механизмов
в энергообеспечении в процессе выполнения физической нагрузки в
сравнении с контрольной группой. У спортсменов контрольной группы с
адекватной обеспеченностью организма йодом (исходная йодурия составляет
в среднем 14,07±2,89 мкг%) концентрация лактата снижается до нормальных
величин
в
течение
1,0
часа,
а
обеспеченностью организма йодом,
у
спортсменов
с
недостаточной
утилизация лактата идет гораздо
медленнее, и продолжается 1,5-2,0 часа.
В процессе утилизации лактата нами установлено существование двух
пунктов быстрого снижения уровня лактата: первого пункта, происходящего
в течение первых 15 минут после физической нагрузки и обеспечиваемый
преимущественно гепато-миокардным механизмом утилизации лактата, и
второго пункта, наблюдаемого после часа и обусловленного синтезом
ферментов дыхательной цепи в митохондриях клеток, происходящего под
15
действием возросшего после физической нагрузки уровня гормонов
щитовидной железы. У спортсменов с оптимальной обеспеченностью йодом
более выражен первый пункт (уровень лактата снижается с 10,62 мМоль/л до
5,08 мМоль/л, т.е. в 2,1 раза), свидетельствующий о более эффективном
гепато-миокардном механизме утилизации лактата, а второй - менее выражен
(уровень лактата снижается с 2,19 мМоль/л до 1,56 мМоль/л, т.е. в 1,4 раза),
что обусловлено завершением утилизация лактата к часу уже имеющимся
фондом ферментов и, наоборот, у спортсменов контрольной группы
утилизация лактата наиболее активно идет во втором пункте (уровень
лактата снижается с 8,43 мМоль/л до 3,83 мМоль/л, т.е. в 2,2 раза), повидимому, после увеличения синтеза ферментов дыхательной цепи в
митохондриях клеток, в том числе печени и сердечной мышцы, под
действием возросшего уровня гормонов щитовидной железы. Как известно,
синтез ферментов, как и любых белков, это более длительный процесс, чем
активация уже имеющихся в достаточном количестве ферментов, в связи с
чем, высокие концентрации лактата у спортсменов контрольной групы
сохраняются более длительный период.
Предположение о более эффективном печеночно-миокардном пути
утилизации лактата у спортсменов с нормальной обеспеченностью йодом
подтверждаются данными динамики изменения уровня глюкозы в крови
после стандартной физической нагрузки у спортсменов с различным йодным
статусом (рис. 4).
16
содержание глюкозы в
крови, мМоль/л
7
*
6
5
*
**
**
*
**
4
*
*
**
3
*
*
2
*
1
0
исх
5
30
60
90
120
Примечание: достоверность различий при р< 0,05 * и р< 0,01 **
Рис. 4 – Динамика содержания глюкозы в крови у спортсменов с
различным йодным статусом
под влиянием стандартной физической
нагрузки
Обращает
внимание
то,
что
у
спортсменов
с
недостаточной
обеспеченностью йодом, исходный уровень глюкозы в крови в 1,5 раза ниже
и находится ближе к нижним границам нормы (3,45±0,12 мМоль/л). После
физической нагрузки происходит увеличение уровня глюкозы в крови в
обеих
группах
(контрольной
группе
до
6,54±0,20
мМоль/л
и
экспериментальной группе до 5,93±0,23 мМоль/л), за счет гликогенолиза.
Такое явление, получившее название «рабочей гипергликемии» давно
известно в биохимии спорта (С.С. Михайлов, 2007). Физиологический смысл
его заключается в том, что увеличение уровня глюкозы в крови приводит к
увеличению снабжения всех органов этим важнейшим источником энергии.
Как показали наши исследования, «рабочая гипергликемия» более выражена
у спортсменов с адекватной обеспеченностью йодом, что свидетельствует о
больших запасах гликогена в печени и (или) «готовности»
отдавать,
обусловленной
более
высокой
активностью
печени его
ферментов
гликогенолиза и, в первую очередь, органоспецефичного фермента печени
глюкозо-6-фосфатазы,
активатором
которого
выступают
гормоны
щитовидной железы (А. Уайт с соавт.,1981). Далее идет снижение уровня
17
глюкозы в крови в обеих группах, но более выраженное у лиц с адекватной
обеспеченностью йодом (37 % против 28%), что, видимо, вызвано
активизацией аэробных процессов, направленных на восполнение запасов
АТФ и КФ в мышечной ткани. Снижение уровня глюкозы в крови на этом
этапе (мы его назвали «рабочая гипогликемия») через систему гормонов
коры надпочечников, приводит к активации ферментов глюконеогенеза в
печени, в связи с чем, печень начинает активно нарабатывать глюкозу,
изымая из крови субстраты глюконеогенеза и, в первую очередь, лактат,
концентрация которого, как это было отмечено ранее, начинает уменьшаться.
Благодаря глюконеогенезу нормальный уровень глюкозы в крови у лиц с
оптимальной обеспеченностью йодом восстанавливается через 1,5 часа, а у
лиц с недостаточной обеспеченностью йодом остается низким. Сравнение
динамики утилизации лактата и динамики восстановления нормального
уровня глюкозы в крови после физической нагрузки позволяет предположить
более эффективный перевод печенью лактата в глюкозу при оптимальной
обеспеченности организма йодом.
Корреляционный анализ выявил существенную зависимость между
содержанием йода в моче и уровнями лактата в крови до и после физической
нагрузки. Коэффициент корреляции (r) между уровнем йода в моче и
уровнем лактата в крови до нагрузки у спортсменов с нормальным йодным
статусом составил -0,91, с недостаточным -0,84, а после нагрузки
-0,86 и -
0,71 соответственно.
Более высокие уровни корреляционных зависимостей между йодным
статусом
и
уровнями
лактата,
выявляемые
в
покое
до
нагрузки,
свидетельствуют об оптимальных и стабильных аэробных процессах в
организме при нормальном функционировании щитовидной железы. После
физической нагрузки выявляются также высокие корреляционные связи.
Однако они ниже, чем в покое, так как физическая нагрузка активизирует
целый ряд систем, в частности, буферную и легочную, участвующие в
утилизации лактата.
18
Влияние йодного статуса на физиологическую подготовленность
спортсменов. По результатам исследований влияния йодного статуса на
физиологическую подготовленность спортсменов установлено, что при
низкой обеспеченности организма йодом у спортсменов снижаются
физиологические показатели тренированности: адаптационный потенциал,
степень тренированности спортсменов по ИГСТ, индекс физического
состояния (рис. 5) .
1- адаптационный потенциал (удовлетворительная адаптация);
2-степень тренированности по ИГСТ (хорошая физическая подготовленность);
3- индекс физического состояния (ИФС выше среднего);
Примечание: * достоверность различий при р< 0,01
Рис 5. Параметры физиологических показателей тренированности у
лиц с различной обеспеченностью йодом
У
подавляющего
большинства
спортсменов
с
адекватной
обеспеченностью йодом (92,3% против 38,4% спортсменов с недостаточной
обеспеченностью йодом) выявляется удовлетворительная адаптация (менее
2,1балла), что свидетельствует о высоком уровне приспособительных
реакций организма к регулярным физическим нагрузкам. Определение
степени физической подготовленности спортсменов по ИГСТ показало, что у
77,8 % лиц с адекватной обеспеченностью йодом и нормальным тиреоидным
статусом выявляется средняя (ИГСТ =71±5,4) и хорошая (ИГСТ =84±3,8)
физическая подготовленность, а при недостаточности йода физическая
19
подготовленность 46,1 % спортсменов лежит преимущественно в области
средней и 30,8 % ниже средней. Полученные данные можно объяснить тем,
что в основе определения АП и ИГСТ лежат в первую очередь показатели
сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Как известно, адреналин и
норадреналин увеличивают ЧСС, а гормоны щитовидной железы повышают
чувствительность тканей к ним. С другой стороны, гормоны щитовидной
железы сами оказывают
непосредственное воздействие на сократимость
сердца: при понижении концентрации тироксина сократимость сердца
снижается, а при повышении - увеличивается (Л.К. Караулова с соавт., 2009).
Спортсмены
с
оптимальной
обеспеченностью
йодом
показали
способность задерживать дыхание на более длительное время, чем
спортсмены с недостаточной обеспеченностью йодом, как на вдохе
(79,5±10,4 сек против 68,5 ±9,9 сек, р< 0,01), так и на выдохе (58,0±4,6 сек
против 49,9±4,3 сек, р< 0,01). Надо полагать это связано с целой цепью
логически зависимых и взаимообусловленных процессов в обмене кислорода
в организме: способность внутренней среды организма насыщаться
кислородом зависит от востребованности кислорода тканями, что в свою
очередь зависит от эффективности тканевого дыхания, которое в свою
очередь
ферментов
обусловлено
активностью
окислительно-восстановительных
митохондрий, биосинтез которых зависит от концентрации
гормонов щитовидной железы, обусловленной обеспеченностью организма
йодом.
Полученные
результаты
физиолого-биохимических
исследований
позволили обосновать недостаточную обеспеченность организма йодом как
фактор, лимитирующий физическую работоспособность и предложить
йодурию в качестве тестирующего биохимического показателя для оценки
йодного статуса спортсменов и эффективности систем энергообеспечения
организма при мышечной деятельности.
Физиолого- биохимическая модель оптимизации йодного статуса.
«Йодсберегающий» рацион. Учитывая важность йода в обеспечении
20
физической
работоспособности,
распространенность
йоддефицитных
состояний среди спортсменов и то, что у большинства обследованных
спортсменов сложился рацион питания, характеризующийся не только
недостаточностью йода, но и увеличивающий потребности в йоде, нами
разработан «йодсберегающий» рацион на основе специально подобранной
линейки натуральных и доступных пищевых продуктов, богатых йодом и
нутриентами, повышающими его биодоступность,
По результатам целенаправленного анализа химического состава
пищевых продуктов были определены перечень продуктов, составивших
основу «йодсберегающего» рациона, и количества их потребления при
кефир, ряженка,
йогурт
(на выбор)
сметана
сыр
твердых сортов
Говядина или
индейка
печень
сельдь
атлантическая,
скумбрия,
окунь морской,
язык морской
(на выбор)
минтай, треска,
хек,
креветки
(на выбор)
необходимой калорийности рациона 3500 ккал (рис. 6).
{___________}{______________}{____}{_____}{_____}{___}{______}
150 г
сок шиповника**
20 г
грецкие
или
другие орехи
фасоль или соя
36 г
облепиха или
смородина
черная**
гречневая,
овсяная, пшенная,
кукурузная каша
(на выбор)
петрушка**
перец красный**
морковь**
подсолнечное
масло
хлеб ржаной или
хлеб с отрубями
морская капуста
120 г или
120 г
50 г 70 г
(1 вариант)
(2 вариант)
а) продукты животного происхождения
{___}{_____}{_____}{__}{__}{___}{_____}{________}{____}{___}{__}
20*г 200 г 15 г 120г 60 г 10 г
30 г
150 г
5 г 20 г 200 мл
*- при втором варианте приема рыбы
**-обязательно должны присутствовать в данном рационе, но
дополнительный прием других овощей и фруктов не ограничивается
б) продукты растительного происхождения
Рис. 6. Линейка продуктов «йодсберегающего» рациона
21
«Йодсберегающий» рацион позволил в течение 14 дней приема
оптимизировать уровень йода в организме, о чем свидетельствуют
показатели йодурии участников апробации (табл. 1 ).
Таблица 1 - Содержание йода в моче контрольной и экспериментальной
групп
Показатель
контрольная группа
экспериментальная группа
исходное
йод мочи, мкг %
6,4±1,82
через 14
дней
15,8± 2,75*
исходное
5,9± 1,23
через 14 дней
6,8±1,78
*- данные статистически достоверны (р<0,05)
Оптимизация
сопровождалась
йодного
статуса
повышением
у
лиц
адаптационного
исследуемой
группы
потенциала
системы
кровообращения и степени тренированности по ИГСТ (табл. 2 ).
Таблица 2– Изменения показателей функционального состояния
спортсменов на фоне приема «йодсберегающего» рациона
АП
(количество
лиц
удовлетворительной
адаптацией,%)
ИГСТ (количество лиц с 40,0
средней
физической
подготовленностью,%)
60,0
контрольная
группа
исхо через
дное 14
дней
13,3* 50,0 50,0
0
20,0* 40,0
10
50,0
прирост, %
эксперимента
льная группа
исход через
ное
14
дней
с 46,7 60,0
прирост, %
Показатель
*- данные статистически достоверны (р<0,05)
Оптимизация йодного статуса оказала также положительное влияние
на способность внутренней среды организма насыщаться кислородом, от
которого
в
большой
степени
зависит
22
интенсивность
аэробного
энергообеспечения, о чем свидетельствуют результаты дыхательных проб
(табл. 3 ).
проба Штанге, с
исходное через 14
дней
Контрольная
Эксперимент
альная
71,5± 8,3
69,3± 6,7
77,0±9,2
84,5±8,5
проба Генчи, с
исходное через 14
дней
7,9
50,0±6,4
21,9* 49,7±3,5
53,7±4,8
58,5±4,7
прирост,
%
Группы
прирост,
%
Таблица 3 – Динамика результатов дыхательных проб на фоне приема
«йодсберегающего» рациона
7,4
19,1*
*- данные статистически достоверны (р<0,05)
Комплекс проведенных гигиенических и физиолого- биохимических
исследований
позволил научно
обосновать
и
предложить
модель
оптимизации йодного статуса спортсменов и повышения уровня их
адаптации
к
физическим
нагрузкам
субмаксимальной
мощности,
базирующийся на установлении степени недостаточности йода путем
изучения содержания йода в рационах питания спортсменов и проведения
йодурии;
выявлении
распространенности
факторов,
влияющих
на
биодоступность йода, и их устранении путем введения в рацион питания
спортсменов продуктов, обладающих йодсберегающим эффектом.
Предложенные методические подходы могут быть использованы для
оптимизации йодного статуса спортсменов различных видов спорта, а также
в общеобразовательных школах при нормировании физических нагрузок
школьников на уроках физической культуры с учетом их йодного статуса.
23
Выводы
1. В питании спортсменов выявляются нерациональное распределение
суточной энергоемкости пищи, несбалансированное потребление белков,
жиров и углеводов с углеводно-жировой направленностью питания, высокий
риск недостаточного потребления йода у 68 % и нутриентов, повышающих
его биодоступность, таких как фенилаланин+тирозин- у 39 %, ретинол- у 40
%, токоферол- у 47%, аскорбиновая кислота- у 37%, бета-каротин – у 38 %,
селен- у 43 % обследованных.
2.
Результаты
йодурии
свидетельствуют
о
высоком
уровне
распространенности недостаточности йода среди обследованной группы
спортсменов (86,7% среди женщин и 75% среди мужчин).
3. У лиц с недостаточной обеспеченностью йодом выявляется эффект
меньшего уровня физической подготовленности, о чем свидетельствуют
более высокие (на 37,7%) исходные уровни лактата в крови, большее
накопление лактата (на 19,4%) после выполнения стандартной физической
нагрузки, меньшее (на 28,2 %) накопление лактата под влиянием
максимальных физических нагрузок, медленные начальные темпы снижения
уровня лактата в крови, приводящие к более длительному воздействию его на
организм, и меньшая скорость утилизации лактата в период восстановления
после физических нагрузок в пределах 1,5-2,0 часа против 1,0 часа у лиц с
нормальной обеспеченностью йодом.
4.
Недостаточная
обеспеченность
организма
йодом
выступает
фактором, лимитирующим физическую работоспособность, способствует
снижению физиологических показателей физической подготовленности:
адаптационного потенциала, экономичности физической деятельности по
результатам
Гарвардского
степ-теста
(ИГСТ),
индекса
физического
состояния, показателей соматического здоровья;
5.
Употребление
тонизирующих
и
энергетических
напитков
увеличивает потери йода организмом в среднем на 22,5±3,8%, особенно на
24
фоне интенсивных физических нагрузок и ухудшает энергетический обмен в
организме, снижая выработку гормонов щитовидной железы.
6. Йодурия является надежным биохимическим маркером оценки
алиментарного
статуса
энергообеспечения
спортсменов
организма
при
и
мышечной
эффективности
деятельности,
систем
о
чем
свидетельствуют высокие корреляционные зависимости (r) между уровнями
йода в моче и лактата в крови как до, так и после физической нагрузки,
которые у спортсменов с нормальным йодным статусом составили -0,91 и 0,86, с недостаточной обеспеченностью йодом -0,84 и -0,71 соответственно.
7. «Йодсберегающий» рацион, благодаря специально подобранной
линейке натуральных пищевых продуктов, богатых йодом и нутриентами
(фенилаланин+тирозин, селен, β-каротин, ретинол, токоферол, аскорбиновая
кислота), повышающими биодоступность йода позволяет оптимизировать
тиреоидный статус спортсменов, повысить эффективность энергообмена и
физическую работоспособность.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1.Джривах, Б. Влияние йодной недостаточности на эффективность
утилизации молочной кислоты /А.Д. Цикуниб, Б. Джривах, А.Х. Агиров//
Труды Куб ГАУ, г. Краснодар, 2011.-5(32).- С.146-150 (0,32 п.л., личный
вклад 55 %).
2.Джривах, Б. Влияние энергетических напитков на эффективность
энергообеспечения организма / Б. Джривах, А.Д. Цикуниб // Труды Куб ГАУ,
г.Краснодар, 2011.-5(32).- С. 106-109 (0,25п.л., личный вклад 55 %).
Работы, опубликованные в других изданиях
3.Джривах,
Б.
Мониторинг
пищевого
поведения
спортсменов,
специализирующихся в беге на 800-1500 метров/ Б. Джривах, Н.К.
25
Артемьева,
М.Ф.
Максименко//
Материалы
Всероссийской
научно-
практической конференции с международным участием «На пути к XXII
олимпийским и XI параолимпийским играм».- г. Краснодар, 2008.- С 260-266
(0,44 п.л., личный вклад 45 %).
4.Джривах Б. Оценка адекватности питания и пищевого статуса
спортсменов, специализирующихся в легкой атлетике/ Б. Джривах // Тезисы
докладов XXXVIII научной конференции студентов и молодых ученых
ВУЗов Южного
федерального округа (под ред. д.м.н., проф. Г.Д.
Алексанянца и д.п. н., проф. А.И.Погребного).- г. Краснодар. 2010 – 2011.С.52 (0,06 п.л., личный вклад 100 %).
5. Джривах, Б. Снижение йодного статуса организма под влиянием
энергетических и тонизирующих напитков / А.Д. Цикуниб, Б. Джривах, С. Р.
Кайтмесова //Вопросы диетологии.- М., 2011- т 1, №2.- С. 95 (0,06 п.л.,
личный вклад 55 %).
Список сокращений
АП - адаптационный потенциал
АТФ- аденозинтрифосфорная кислота
ИГСТ - индекс Гарвардского степ-теста
ИФС - индекс физического состояния
n- количество обследованных
r- коэффициент корреляции
26
