Роль кальция и фосфора в крови в минеральном обмене спортсменов в процессе адаптации к нагрузкам

Кальций (Са) является внутриклеточным катионом, 99% его входит в состав костной ткани, придавая ей прочность. Са в организме находится в трех формах: связанный с белком, главным образом с альбумином; входит в комплекс с бикарбонатом, лактатом, фосфатом и цитратом; 50% Са в крови находится в ионизированном виде (Са" ). Физиологической активностью обладает его ионизированная фракция. Основным депо Са является костная ткань.

Фосфор (Ph) - электролит, обмен которого тесно связан с метаболизмом кальция. 80-85% фосфора входит в состав скелета, остальное количество распределяется между тканями и жидкостями организма. В костях фосфорная кислота находится в соединении с кальцием; скелетные мышцы содержат фосфатиды, играющие большую роль в тканевом дыхании. Органически связанная фосфорная кислота и продукты её межуточного обмена, благодаря наличию макроэргических связей, играют важную роль в обмене энергии, аккумулируя запасы её в лабильных фосфатных связях. Фосфорные соединения - аденозинмонофосфат (ЛМФ), аденозиндифосфат (АДФ), АТФ, КФ - являются составляющими адениловой системы, участвуя в энергетическом обмене в процессе мышечной деятельности. Физическая нагрузка как стрессовая ситуация оказывает существенное влияние на биохимические процессы, протекающие в организме [34]. При занятиях спортом возрастает потребность организма в макро- и микроэлементах, в том числе и фосфора. Под влиянием тренировок содержание КФ повышается [36].

Описание исследования

Цель исследования - выявить роль содержания фосфора и кальция в крови в диагностическом и прогностическом значении костного обмена для оценки функционального состояния организма спортсменов в тренировочном процессе.

Под наблюдением в подготовительном периоде тренировки находились 33 высококвалифицированных спортсмена; все - мс (11 велосипедистов и 22 футболиста).

Роль фосфора в крови в процессе адаптации к нагрузкам

Исследование велосипедистов проводилось в покое и после велоэргометрической нагрузки ступенеобразно повышающейся мощности до отказа от работы. Начальная величина нагрузки - 750 кгм/мин. Каждые 2 мин нагрузка увеличивалась на 240 кгм/мин. Через 5 мин отдыха велосипедисты выполняли вторую нагрузку: в течение одной минуты они работали с максимально возможной для себя скоростью. Регистрировалось время работы и ЧСС в процессе тестирования.

11еорганический фосфор определялся фотометрическим методом на аппарате «Conelab» (Финляндия). Анализировался уровень лактата п pH крови.

Анализ материала до работы выявил, что у велосипедистов все исследуемые параметры находились в пределах колебаний физиологической нормы [36]. По результатам тестирования спортсмены составили две группы: 1-ю - с высокими показателями работоспособности и 2-ю - с показателями, ниже средних.

В состоянии покоя у трех велосипедистов 2-й группы отмечалось неполное восстановление по показателю pi 1 крови. У них до нагрузки наблюдался компенсированный ацидоз, свидетельствующий о неполном восстановлении организма.

Продолжительность работы составила в среднем 14 мин 18 с (828 ± 26,9 с). Максимальная ЧСС составила 195 ± 8,5 уд./мин. После работы уровень лактата крови равнялся 7,1 ± 0,54 ммоль/л, pH крови - 7,19 ± 0,02 - находился в зоне декомиенсированного метаболического ацидоза, что соответствовало работе в смешанной зоне с аэробной направленностью.

Увеличение содержания в крови неорганического фосфора составило в среднем 47,4%. Изменение содержания фосфора в крови после нагрузки, по-видимому, связано с распадом легких мобильных фосфорных связей. Прирост этого показателя после нагрузки косвенно отражает возможности окислительного фосфорилирования. Уровень увеличения фосфора в ответ на нагрузку прямо пропорционален скорости реакции гидролиза АТФ и поставке энергии на сократительный механизм адаптации.

Рассматривая мышечную деятельность с позиции гомеостатического состояния организма как системы в целом, можно констатировать, что работа в смешанной зоне с аэробной направленностью протекает на фоне умеренного изменения гомеостаза.

Степень изменения исследуемых параметров у спортсменов после нагрузки была разной. Имеются различия в степени нарастания фосфора в крови после нагрузки у велосипедистов с разным уровнем работоспособности.

С учетом показателей работоспособности спортсмены были, как отмечено выше, разделены на две группы: с высоким 924 ± 14,7 с (1-я группа) и ниже средним 792 ± 29,4 с (2-я группа) объемом выполненной работы. В 1-ю группу вошли 6 велосипедистов в возрасте 17-22 лет со спортивным стажем от 3 до 10 лет, во 2-ю - 5 более молодых спортсменов в возрасте 16-18 лет со спортивным стажем от 2 до 6 лет.

Сопоставление результатов исследований, полученных в обеих группах, показывает, что велосипедисты 2-й группы при меньшем объеме выполненной работы имели выше уровень лактата - 7,63 ± 0,5 ммоль/л против 6,36 ± 0,61 ммоль/л у спортсменов

1- й группы.

Следует отметить также неодинаковое изменение фосфора после велоэргометрической нагрузки у спортсменов 1-й и 2-й групп. Если у велосипедистов, выполнивших большой объем работы (924 ± 14,7 с), зарегистрировано увеличение фосфора в крови на 41,8%, то у спортсменов 2-й группы при меньшем объеме работы (792 ± 29,4 с) уровень фосфора в сыворотке крови увеличился на 52,9%.

Если учесть, что один из механизмов освобождения энергии, состоящий в передачи энергии с АТФ на актиномиозин, происходит с освобождением неорганического фосфора, то более значительный уровень повышения фосфора в крови у велосипедистов

2- й группы свидетельствует о том, что этот механизм у них задействован в большей степени, а процесс ресинтеза АТФ несколько замедлен.

Одним из последствий гидролиза КФ при выполнении мышечной работы высокой интенсивности (выполнение на велоэргометре второй скоростной нагрузки) являются накопления в мышцах неорганического фосфора, который способен оказывать прямое угнетающее влияние на сопряженность процесса «возбуждение- сокращение». Эти изменения сопровождаются с параллельным повышением концентрации лактата и ионов водорода во время интенсивной мышечной работы. Все эти метаболиты независимо причастны к развитию мышечного утомления. Отмечено, что энергетический выход в процессе гидролиза АТФ снижается, когда концентрация продуктов этого гидролиза (АДФ и фосфора) возрастает, что также может способствовать ускорению развития утомления в связи с ослаблением реакции утилизации АТФ [34].

На степень изменения фосфора в крови большую роль играет уровень восстановления организма. В качестве примера - результаты диагностического тестирования велосипедиста М., 18 лет, мс, спортивный стаж 5 лет. До работы у него в крови отмечался субкомпенсированный ацидоз (pH 7,29), что указывало на неполное восстановление организма. Уровень фосфора составил 1,12 ммоль/л. После велоэргометрической нагрузки при ЧСС 203 уд./мин, лактате 10,1 ммоль/л и значительном снижении pH крови (7,07) отмечено значительное увеличение фосфора до 1,89 ммоль/л (68,7%). Величина выполненной работы была ниже на 8,1% по сравнению со средне труп новыми данными и протекала с включением гликолитического анаэробного механизма энергообеспечения.

У велосипедиста Ш., 20 лет, спортивный стаж 6 лет, мсмк, с хорошим восстановлением организма, выполнившего на велоэргометре самую большую работу (960 с), прирост фосфора составил 30,1%, ЧСС 187 уд./мин, лактат 8,1 ммоль/л, при умеренном сдвиге pH крови (7,23) до субкомпенсированного метаболического ацидоза. Работа протекала в смешанной зоне с аэробной направленностью. Снижение скорости гликолиза в тренированных мышцах по сравнению с нетренированными или утомленными можно объяснить менее выраженным увеличением возрастания внутримышечной концентрации АМФ и неорганического фосфора.

Следовательно, величина фосфора в крови, отражающая уровень мобилизации энергетических ресурсов организма на физическую нагрузку у велосипедистов, выполнивших сниженный объем работы, была напряженнее, чем у велосипедистов с высокой работоспособностью. Активизация энергетических систем у представителей 2-й группы носит избыточный характер.

Уровень изменений содержания неорганического фосфора в крови в тестирующей нагрузке отражает функциональное состояние организма велосипедистов, и поэтому эти данные можно использовать как дополнительные диагностические критерии, позволяющие судить об интенсивности минерального и энергетического обмена, а также о возможности выявления слабых звеньев адаптации. Определение уровня фосфора до и после нагрузки можно использовать в комплексном врачебном контроле для всесторонней оценки функциональной подготовленности спортсменов.

В клинической кардиологии описаны изменения ЭКГ при нарушении электролитного обмена [11,37,39]. С этой целью были проведены исследования по изучению взаимозависимости содержания фосфора в крови и функционального состояния сердца, по данным ЭКГ, на группе футболистов.

Результаты обследования показали, что ЭКГ в исходном состоянии у 11 спортсменов была в пределах нормальных значений и физиологической нормы. В то же время у 11 спортсменов зарегистрированы изменения в работе сердца: у 8 футболистов имели место нарушения процессов реполяризации миокарда левого желудочка, у одного была миграция водителя ритма, у одного - предсердный ритм и у одного - желудочковая экстра- систолия.

Отмечено, что у более молодых спортсменов с нарушением процессов реполяризации миокарда в состоянии покоя наблюдается более высокая ЧСС и повышенное АД на фоне сниженного уровня фосфора в крови. При этом у футболистов с низким уровнем содержания фосфора в крови в 45,5% случаев отмечалось на ЭКГ нарушение процессов реполяризации миокарда. У футболистов с более высоким содержанием фосфора в крови в покое зарегистрировано нарушение ритма в 20%; в 50% случаев в ортопробе на ЭКГ отмечалась неадекватная реакция, а в 20% случаев после велоэргометрии данная патология усиливалась.

В качестве примера - данные спортсмена С., 21 года, мс. Па ЭКГ обнаружены изменения миокарда нижней стенки левого желудочка, вероятно, дистрофического генеза (синдром 7V( = 7v6; Tv2 > 7V-), с ухудшением реполяризации миокарда нижней стенки левого желудочка в процессе ортопробы (рис. 13). Показатели электролитного обмена фосфора и кальция ниже нижней границы нормы по сравнению со спортсменами с нормальной ЭКГ (рис. 14, 15).

Следует отметить, что неорганический фосфор непосредственно сам не участвует в переносе электрического потенциала в сердечной мышце, как калий и натрий. Нарушения в работе сердца, коррелирующие с изменениями неорганического фосфора, могут быть обусловлены изменением энергии метаболических процессов в миокарде, связанным, главным образом, с ресинтезом АТФ.

Роль кальция в крови в процессе адаптации к нагрузкам

У велосипедистов уровень кальция под влиянием работы в смешанной зоне с аэробной направленностью менялся разно-

ЭКГ спортсмена С

Рис. 13. ЭКГ спортсмена С.

Кальций в крови у спортсмена С

Рис. 14. Кальций в крови у спортсмена С.

Фосфор в крови у спортсмена С

Рис. 15. Фосфор в крови у спортсмена С.

направленно. Имеются различия у велосипедистов с разным уровнем работоспособности. С учетом показателей работоспособности спортсмены, как указывалось выше, были разделены на две группы: с высоким (1-я группа) и низким (2-я группа) объемом выполненной работы. Активизация энергетических систем у представителей 2-й группы носила избыточный характер. Сопоставление результатов, полученных в обеих группах, показывает, что велосипедисты 2-й группы при меньшем объеме работы имели выше уровень лактата: 7,63 ± 0,5 ммоль/л против 6,36 ± 0,61 ммоль/л у спортсменов 1-й группы.

Следует отметить разнонаправленное изменение Са2 у спортсменов 1-й и 2-й групп. Если у велосипедистов, выполнивших большой объем работы (924 ± 14,7 с), зарегистрировано увеличение Са' в крови на 3,1%, то у выполнивших меньший объем работы (792 ± 29,4 с) уровень Са2 в сыворотке крови снизился на 6,1%. Снижение уровня ионов Са замедляет передачу нервного импульса, что может ограничивать работоспособность велосипедистов.

В качестве примера - результаты функционально-диагностического тестирования велосипедиста У., 18 лет, мс, спортивный стаж 5 лет. До работы в крови отмечался субкомпенсирован- ный ацидоз (pH 7,29), что указывало на неполное восстановление организма. Уровень Са общ. и Са2 у него был выше физиологической нормы. После велоэргомстрической нагрузки при ЧСС 203 уд./мин, лактате 10,1 ммоль/л и значительном изменении pH крови (7,07) отмечено снижение Са общ. и Са'/ что сопровождалось снижением работоспособности на 8,1% по сравнению со среднегрупповыми данными.

Без участия ионов Са невозможна нормальная работа сердца. Ионы Са сами по себе не влияют на величину электрического потенциала на клеточной мембране мышечного волокна, но изменяют проницаемость клеточной мембраны к ионам калия. Повышение концентрации Са ведет к увеличению проницаемости клеточной мембраны ионами калия в раннем периоде реполяризации, что отражается на ЭКГ в укорочении интервала RS-T. Гипокальциемия ведет к уменьшению проницаемости клеточной мембраны мышечного волокна к ионам калия и увеличению продолжительности начальной фазы реполяризации, что отражается увеличением интервала RS-Т на ЭКГ.

Обследование 22 высококвалифицированных футболистов в возрасте 17-28 лет показало, что у более молодых спортсменов с нарушением процессов реполяризации отмечалось нарушение ритма, более высокая ЧСС и повышенное АД на фоне увеличенного уровня Са в крови. У футболистов с высоким уровнем Са в крови в 41,7% случаев отмечалось нарушение реполяризации миокарда, в 16,6% - нарушение ритма. В 50% случаев на ЭКГорто отмечалась неадекватная реакция, а в 33,3% случаев после велоэргометрии данная патология усиливалась. При сниженном уровне Са в крови нарушение реполяризации миокарда зарегистрировано в 33,3% случаев, нарушение ритма - в 11,1%. В 22,2% случаев в ортопробе отмечалась неадекватная реакция, а после велоэргометрии нарушения в ЭКГ усиливались.

В качестве примера - данные спортсмена Г., 26 лет, мс по футболу. Па ЭКГ отмечалось нарушение процессов реполяризации нижней стенки миокарда левого желудочка дистрофического генеза с ухудшением состояния нижнебоковой стенки миокарда после велоэргометрии (рис. 16).

ЭКГ спортсмена Г

Рис. 16. ЭКГ спортсмена Г.

Показатели обмена Са в покое у футболиста Г. ниже средних значений по группе (рис. 17).

Са в крови у спортсмена Г. и средние данные по группе

Рис. 17. Са в крови у спортсмена Г. и средние данные по группе

У спортсменов Са относится к минералам «риска». Появление мышечных судорог после тренировок и соревнований требует дополнительного приема микроэлементов, содержащих Са и витамин D.

Измененный уровень Са в крови может служить прогнозом возникновения травматологических заболеваний и нарушений в деятельности сердечно-сосудистой системы.

* * *

Характер изменений кальция и фосфора в крови отражает функциональное состояние организма спортсменов, и поэтому эти данные можно использовать как дополнительные диагностические критерии, позволяющие судить об интенсивности минерального и энергетического обмена, а также о возможности своевременного выявления предпатологических состояний.

Выводы

Изучалась роль кальция и фосфора в крови в процессе мышечной деятельности и их взаимосвязь с показателями функциональном) состояния сердца на группе 33 высококвалифицированных спортсменов (велосипедисты и футболисты) во время вело- эргометрического тестирования. Выявлена взаимосвязь в снижении уровня фосфора и кальция в крови с появлением нарушений в функциональном состоянии сердца спортсменов и снижением показателей работоспособности в процессе тестирования у молодых спортсменов. Характер изменений кальция и фосфора в крови отражает функциональное состояние организма спортсменов, и поэтому эти данные можно использовать как дополнительные диагностические критерии, позволяющие судить об интенсивности минерального и энергетического обмена.

Своевременная коррекция минерального состава и микроэлементов с содержанием кальция и фосфора является важнейшим средством профилактики травматизма и нарушений в работе сердца у спортсменов в условиях использования напряженных тренировочных и соревновательных нагрузок.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >