Биохимический контроль в спорте

Спортивный результат в определенной степени лимитируется уровнем развития механизмов энергообеспечения организма. Поэтому спортивной в практике в процессе тренировки контролируется мощность, емкость и эффективность анаэробных и аэробных механизмов энергообразования.

Для оценки мощности и емкости креатинфосфокиназного механизма энергообразования используются показатели общего алактатного кислородного долга, количество креатинфосфата и активность креатинфосфокиназы в мышцах. В тренированном организме эти показатели значительно выше. Это свидетельствует о повышении возможностей креатинфосфокиназного (алактатного) механизма энергообразования.

При выполнении физических нагрузок степень подключения креатинфосфокиназного механизма можно оценить также по увеличению в крови содержания продуктов обмена КрФ в мышцах (креатина, креатинина и неорганического фосфата) или изменению их содержания в моче.

Для характеристики гликолитического механизма энергообразования часто используют величину максимального накопления лактата в артериальной крови при максимальных физических нагрузках, а также величину общего и лактатного кислородного долга, значение рН крови и показатели кислотно-основного равновесия, содержание глюкозы в крови и гликогена в мышцах, активность ферментов лактатдегидрогеназы, фосфорилазы и др.

При предельных физических нагрузках о повышении у спортсменов возможностей гликолитического (лактатного) энергообразования свидетельствует более высокий уровень лактата в крови и его более поздний выход на максимальное количество. У высококвалифицированных спортсменов, специализирующихся в скоростных видах спорта, при интенсивных физических нагрузках количество лактата в крови может возрастать до 26 ммоль/л и более. Тогда как у людей, не занимающихся спортом, максимально переносимое количество лактата составляет 5-6 ммоль/л. Количество же лактата крови в пределах 10 ммоль/л может привести к летальному исходу. Потому, что функциональная норма равна 1-1,5 ммоль/л. Увеличение емкости гликолиза сопровождается увеличением запасов гликогена в скелетных мышцах, особенно в быстрых волокнах, а также повышением активности гликолитических ферментов.

Для оценки мощности аэробного механизма энергообразования чаще всего используются уровень максимального потребления кислорода, VО₂max, время наступления ПАНО, а также концентрация гемоглобина – показателя кислородтранспортной системы крови. Повышение уровня С0₂ свидетельствует об увеличении мощности аэробного механизма энергообразования. Максимальное потребление кислорода у не занимающихся спортом взрослых мужчин составляет 3,5 л/мин, у женщин — 2,0 л/мин. Также оно зависит от массы тела. У высококвалифицированных спортсменов абсолютная величина VO₂max у мужчин может достигать 6-7 л/мин, у женщин — 4-5 л/мин.

О повышении емкости механизма энергообразования судят по длительности работы на уровне ПАНО. Люди, не занимающиеся спортом, не могут выполнять физическую работу на уровне ПАНО более 5-6 мин. У спортсменов, специализирующихся на выносливость, длительность работы на уровне ПАНО может достигать 1-2 ч.

Эффективность аэробного механизма энергообразования зависит от скорости утилизации кислорода митохондриями. Это связано, прежде всего, с активностью и количеством ферментов окислительного фосфорилирования. количеством митохондрий, а также с количеством липидов для энергообразовании. Под влиянием интенсивной тренировки аэробной направленности увеличивается эффективность аэробного механизма. Это происходит за счет увеличения скорости окисления липидов и увеличения их роли в энергообеспечении работы.

При биохимическом контроле функционального состояния спортсмена уровень тренированности оценивается по изменению концентрации лактата в крови. Это определение проводится при выполнении стандартной либо предельной физической нагрузки для данного контингента спортсменов. О более высоком уровне тренированности свидетельствуют:

• меньшее накопление лактата (по сравнению с лицами, не занимающимися спортом), что связано с увеличением доли аэробных механизмов в энергообеспечении этой работы;

• большее накопление молочной кислоты при выполнении предельной работы, что связано с увеличением емкости гликолитического механизма энергообеспечения;

• повышение ПАНО у спортсменов по сравнению с лицами, не занимающимися спортом;

• более длительная работа на уровне ПАНО;

• меньшее увеличение содержания лактата в крови при возрастании мощности работы. Что объясняется совершенствованием анаэробных процессов и экономичностью энерготрат организма;

• увеличение скорости утилизации лактата в период восстановления после физических нагрузок.

С увеличением уровня тренированности спортсменов в видах спорта на выносливость увеличивается общая масса крови: у мужчин — от 5-6 до 7-8 л, у женщин — от 4-4,5 до 5,5-6 л. Это приводит к увеличению концентрации гемоглобина до 160-180 г/л — у мужчин и до 130-150 г/л — у женщин.

Контроль за процессами утомления и восстановления необходим для оценки переносимости физической нагрузки и выявления перетренированности, достаточности времени отдыха после физических нагрузок, эффективности средств повышения работоспособности.

Утомление, вызванное физическими нагрузками максимальной и субмаксимальной мощности, связано с:

1. истощением запасов энергетических субстратов (АТФ, КрФ, гликогена) в тканях, обеспечивающих этот вид работы,

2. накоплением продуктов их обмена в крови (молочной кислоты, креатина, неорганических фосфатов).

При выполнении продолжительной напряженной работы развитие утомления может выявляться:

1. по длительному повышению уровня мочевины в крови после окончания работы,

2. по изменению компонентов иммунной системы крови,

3. по снижению содержания гормонов в крови и моче.

В спортивной практике для выявления утомления обычно определяют содержание в крови и моче продуктов обмена гормонов симпатоадреналовой системы (адреналина и др.). Эти гормоны отвечают за степень напряжения адаптационных изменений в организме. При физических нагрузках, неадекватных функциональному состоянию организма, наблюдается снижение уровня в моче продуктов их обмена. Это свидетельствует об исчерпании резервов эндокринных желез и указывает на перенапряжение регуляторных функций организма, контролирующих адаптационные процессы.

Для ранней диагностики скрытой фазы утомления при перетренированности используется контроль за функциональной активностью иммунной системы. Для этого определяют количество и функциональную активность клеток Т- и В-лимфоцитов. Т-лимфоциты обеспечивают процессы клеточного иммунитета и регулируют функцию В-лимфоцитов. В-лимфоциты отвечают за процессы гуморального иммунитета. Функциональная активность В-лимфоцитов определяется по количеству иммуноглобулинов в сыворотке крови.

Определение компонентов иммунной системы требует специальных условий и аппаратуры. При иммунологическом контроле за функциональным состоянием спортсмена, необходимо знать его исходный иммунологический статус с последующим контролем в различные периоды тренировочного цикла. Такой контроль у спортсменов высокой квалификации позволит предотвратить срыв адаптационных механизмов, исчерпание иммунной системы и развитие инфекционных заболеваний в периоды тренировки и подготовки к ответственным соревнованиям (особенно при резкой смене климатических зон).

Восстановление организма связано с возобновлением количества энергетических и пластических субстратов, израсходованных во время работы. Их восстановление, а также скорость обменных процессов происходят не одновременно. Для правильного построения тренировочного процесса необходимо знать время восстановления в организме различных энергетических субстратов. Восстановление организма оценивается по изменению количества тех метаболитов углеводного, липидного и белкового обменов в крови или моче, которые под влиянием тренировочных нагрузок существенно изменяются.

Из показателей углеводного обмена чаще всего исследуется скорость утилизации молочной кислоты во время отдыха. Кроме того исследуются показатели липидного обмена — нарастание содержания жирных кислот и кетоновых тел в крови. В период отдыха они являются главным субстратом аэробного окисления, о чем свидетельствует снижение дыхательного коэффициента. Однако, наиболее информативным показателем восстановления организма после мышечной работы является продукт белкового обмена — мочевина. При мышечной деятельности усиливается катаболизм тканевых белков. Это приводит к повышению уровня мочевины в крови, поэтому нормализация ее содержания в крови свидетельствует о восстановлении синтеза белка в мышцах, а, следовательно, и восстановлении организма.

 

Допинг

В начале XX века в спорте для повышения физической работоспособности, ускорения процессов восстановления, улучшения спортивных результатов стали широко применять различные стимулирующие препараты. В их состав входили гормональные, фармакологические и физиологически активные вещества, 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;

· атрофия эндокринной, особенно половых желез 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, инфекционным 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 допинг-контроль на наличие в организме спортсмена запрещенных препаратов. Каждый спортсмен, тренер, врач команды должен знать запрещенные к использованию препараты.

Само название «допинг» происходит от английского слова «dope», что означает давать наркотик. Согласно определению Медицинской комиссии Международного Олимпийского Комитета, допингом считается введение в организм спортсменов любым путем (в виде уколов, таблеток, при вдыхании и т.д.) фармакологических препаратов, искусственно повышающих работоспособность и спортивный результат. Кроме того, к допингам относят и различного рода манипуляции с биологическими жидкостями, производимые с теми же целями. Согласно данному определению, допингом фармакологический препарат может считаться лишь в том случае, если он сам или продукты его распада могут быть определены в биологических жидкостях организма (кровь, моча) с высокой степенью точности и достоверности.

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 допинг-контроле.

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.

В настоящее время к допинговым средствам относят препараты следующих пяти групп:

o Стимуляторы (стимуляторы центральной нервной системы, симпатомиметики, анальгетики).

o Наркотики (наркотические анальгетики).

o Анаболические стероиды и другие гормональные анаболизирующие средства.

o Бета-блокаторы.

o Диуретики.

К допинговым методам относятся:

Ø Кровяной допинг.

Ø Фармакологические,

Ø Химические,

Ø Механические манипуляции с биологическими жидкостями (маскирующие средства, добавление ароматических соединений в пробы мочи, катетеризация, подмена проб, подавление выделения мочи почками).

Существует также четыре класса соединений, подлежащих ограничениям, даже при их приеме с лечебными целями:

· Алкоголь (настойки на основе этилового спирта).

· Марихуана.

· Средства местной анестезии.

· Кортикостероиды.

· Отдельные группы и виды допингов

С точки зрения достигаемого эффекта спортивные допинги можно условно разделить на две основные группы:

Ø препараты, применяемые непосредственно в период соревнований для кратковременной стимуляции работоспособности, психического и физического тонуса спортсмена;

Ø препараты, применяемые в течение длительного времени в ходе тренировочного процесса для наращивания мышечной массы и обеспечения адаптации спортсмена к максимальным физическим нагрузкам.

В первую группу входят различные средства, стимулирующие центральную нервную систему:

Ø психостимулирующие средства (или психомоторные стимуляторы): фенамин, центедрин, (меридил), кофеин, сиднокарб, сиднофен; близкие к ним симпатомиметики: эфедрин и его производные, изадрин, беротек, салбутамол; некоторые ноотропы: натрия оксибутират, фенибут;

Ø аналептики: коразол, кордиамин, бемегрид;

Ø препараты, возбуждающе действующие преимущественно на спинной мозг: стрихнин.

К этой же группе относятся некоторые наркотические анальгетики со стимулирующим или седативным (успокаивающим) действием: кокаин, морфин и его производные, включая промедол; омнопон, кодеин, дионин, а также фентанил, эстоцин, пентазоцин (фортрал), тилидин, дипидолор и другие. Кроме того, кратковременная биологическая стимуляция может достигаться с помощью переливания крови (собственной или чужой) непосредственно перед соревнованиями (гемотрансфузия, «кровяной допинг»).

Во вторую группу допинговых средств входят анаболические стероиды (АС) и другие гормональные анаболизирующие средства. Кроме того, существуют специфические виды допингов и других запрещенных фармакологических средств:

§ средства, снижающие мышечный тремор и подрагивание конечностей, улучшающие координацию движений:

· бета-блокаторы, алкоголь;

· средства, способствующие уменьшению (сгонке) веса, ускорению выведения из организма продуктов распада анаболических стероидов и других допингов – различные диуретики (мочегонные средства);

· средства, обладающие способностью маскировать следы анаболических стероидов во время проведения специальных исследований по допинг-контролю – антибиотик пробенецид и другие.

Из всех перечисленных препаратов, наибольшее распространение среди культуристов и тяжелоатлетов получили анаболические стероиды.

 

Анаболические стероиды (АС)

В биохимии под анаболизмом понимают такое течение биохимических реакций, которое способствует синтезу каких-либо соединений – белков, углеводов, липидов и т.д. С химической точки зрения анаболические стероиды – это производные вещества под названием циклопентанпергидрофенатрен, которое является структурной основой мужских половых гормонов. Таким образом, анаболические стероиды это искусственно синтезированные производные мужского полового гормона – тестостерона (в том числе сам тестостерон и его эфиры).

Тестостерон действует на организм человека в двух направлениях: способствует синтезу белков скелетной мускулатуры и частично мускулатуры миокарда, уменьшает содержание жира в теле и изменяет его распределение – это проявление так называемой анаболической активности тестостерона. Также тестостерон способствует развитию мужских половых признаков, как первичных: начальный рост пениса, рост и развитие семенных пузырьков, рост и развитие предстательной железы; так и вторичных: густота и размещение волос на теле и лице, огрубление голоса и некоторых других – это андрогенная активность тестостерона.

Синтетические анаболические стероиды представляют собой вещества с повышенной анаболической активностью и пропорционально сниженной андрогенной активностью. Однако не существует и не может существовать препаратов анаболических стероидов с нулевой андрогенной активностью. То же самое, и даже в еще большей степени, можно сказать о тестостероне и различных его производных (эфирах), а также их смесях. Таким образом, безвредных анаболических стероидов нет и попытки достать их через друзей и знакомых, есть не что иное, как пустая трата времени, сил и денег.

Основными эффектами применения анаболических стероидов в спорте в начальный период их приема, являются следующие: быстрый прирост мышечной массы (при условии достаточного содержания в пище белков, жиров, углеводов, витаминов и микроэлементов), и предотвращение ее падения в период тяжелых тренировочных нагрузок. Вследствие прироста мышечной массы наблюдается увеличение поперечного сечения мышцы и, следовательно, пропорционально увеличивается физическая сила, увеличивается скорость восстановления после физических нагрузок, повышается объем переносимых тренировочных нагрузок.

Анаболическим эффектом обладают различные группы естественных (эндогенных) гормонов и синтетических стероидных соединений. Основные группы анаболиков таковы:

· Соматотропный гормон передней доли гипофиза — соматотропин.

· Гипофизарный гонадотропный гормон — хорионический гонадотропин.

· Андрогены (мужские половые гормоны): тестостерон (тестостерона пропионат), тестостерона энантат (делатестрил), тестэнат (смесь тестостерона пропионата и тестостерона энантата), тестастерон (смесь различных эфиров тестостерона), метилтестостерон, флуоксиместерон (галотестин), тестостерона ципионат (депотестостерон), метенолон энантат (примоболин).

· Синтетические анаболические стероиды; метандростенолон (дианабол, неробол, стенолон), нероболил (феноболин, дураболин, нандролон, фенпропионат, туринабол и т.д.), ретаболил (нандролон деканоат, декадураболин), силаболин, метандростенодиол, оксандролон (анавар), станозол (винстрол) стромба, оксиметолон (анадрол-50) и др.

Анаболики могут быть в таблетированной форме (оральные АС) и в виде препаратов для внутримышечного и подкожного введения.

Побочное вредоносное действие анаболиков чрезвычайно разнообразно и опасно. Оно складывается из токсического эффекта (т.е. отравления) жизненноважных органов, прежде всего печени, грубых нарушений обмена веществ, поражения эндокринной и половой систем, заболеваний сердечно-сосудистой, мочеполовой и других систем, выраженных психических нарушений (более подробно мы остановимся на этом ниже).

Встречавшиеся ранее в специальной литературе утверждения о безвредном применении АС были основаны на результатах отдельных исследований, проводившихся в течение короткого промежутка времени и оказались неправильными. Сейчас полностью доказано, что при любом использовании АС, даже в небольших дозах и в течение коротких промежутков времени, следует говорить об абсолютной вредности применения данных препаратов, большей или меньшей. Анаболики всегда причиняют определенный ущерб здоровью атлета. Ряд исследований указывает на возможность, появления, многих негативных последствий через 15-20 лет после окончания приема препаратов.

Характер проявлений побочного действия анаболических стероидов в существенной степени зависит от ряда факторов, среди которых наиболее важными являются: индивидуальная реакция на препарат: половые и возрастные отличия; наличие острых или хронических заболеваний; величина дозы; длительность приема препарата.

Особенно быстро развиваются и оказываются более выраженными отрицательные побочные эффекты приема анаболических стероидов у детей и подростков. Очень велико их негативное влияние на женский организм. Дозы АС, применяемые в тяжелой атлетике и атлетической гимнастике, значительно выше терапевтических, т.е. применяемых при лечении некоторых заболеваний (в 10-20 и даже в 40 раз). Многие спортсмены используют так называемый «staking» — режим приема анаболических стероидов, который заключается в постепенном изменении дозы препарата и чередовании видов конкретных лекарственных форм на протяжении курса, а также комбинировании АС с препаратами других групп (в первую очередь с тестостероном и диуретиками). Показано, что применение таких схем приема анаболических стероидов может приводить к еще более неблагоприятным последствиям, чем при использовании отдельных препаратов.