Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Биохимический контроль в спорте



Биохимические исследования в спортивной практике проводятся либо самостоятельно, либо входят в комплексный медико- биологический контроль подготовки спортсменов высокой квалифика­ции.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ БИОХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

• Оценка уровня общей и специальной тренированности спортсмена (необходимо отметить, что биохимические исследования более эффек­тивны для характеристики общей тренированности, т. е. физической подготовки спортсмена. Специальная тренированность в значительной мере зависит от технической, тактической и психологической подго­товки спортсмена).

• Оценка соответствия применяемых тренировочных нагрузок функциональному состоянию спортсмена, выявление перетренирован­ности.

• Контроль протекания восстановления после тренировки.

• Оценка эффективности новых методов и средств развития скоро- стно-силовых качеств, повышения выносливости, ускорения восста­новления и т. п.

• Оценка состояния здоровья спортсмена, обнаружение начальных симптомов заболеваний.

МЕТОДЫ БИОХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

Особенностью проведения биохимических исследований в спорте является их сочетание с физической нагрузкой. Это обусловлено тем, что в состоянии покоя биохимические параметры тренированного спортсмена находятся в пределах нормы и не отличаются от анало­гичных показателей здорового человека. Однако характер и выражен­ность возникающих под влиянием физической нагрузки биохимиче­ских сдвигов существенно зависят от уровня тренированности и функционального состояния спортсмена. Поэтому при проведении биохимических исследований в спорте пробы для анализа (например, крови или мочи) берут до тестирующей физической нагрузки, во вре­мя ее выполнения, после ее завершения и в разные сроки восстанов­ления.

Физические нагрузки, используемые для тестирования, можно раз­делить на два типа: стандартные и максимальные.

Стандартные физические нагрузки являются строго дозирован­ными. Их параметры определены заранее. При проведении биохи­мического контроля в группе спортсменов (например, игроков од­ной команды, членов одной спортивной секции и т. п.) эти нагрузки должны быть доступными для всех испытуемых и хорошо воспроиз­водимыми.

В качестве таких нагрузок могут использоваться Гарвардский степ- тест, работа на велоэргометре и на других тренажерах, бег на тредбане. При использовании Гарвардского степ-теста (подъем на скамейку вы­сотой 50 см для мужчин и 40 см - для женщин) заранее задаются высо­та скамейки, частота восхождения (высота скамейки и темп выполне­ния нагрузки обусловливают мощность выполняемой работы) и время выполнения этого теста.

При выполнении стандартной работы на велоэргометре и других тренажерах задается усилие, с которым производится вращение педа­лей, или масса отягощения, темп выполнения нагрузки (в случае вело- тренажера - частота вращения педалей) и продолжительность нагрузки.

При работе на тредбане («бегущая дорожка») регламентируются угол наклона дорожки, скорость движения ленты и время, отводимое на выполнения нагрузки.

В качестве стандартной работы можно также использовать цикли­ческие упражнения, такие как бег, спортивная ходьба, гребля, плава­ние, бег на лыжах, езда на велосипеде, бег на коньках и т. п., выпол­няемые всеми испытуемыми с одинаковой скоростью в течение заранее установленного времени или на одной и той же дистанции.

Из всех описанных стандартных нагрузок все же более предпочти­тельна работа на велотренажере, так как в этом случае объем выпол­ненной работы может быть определен с большой точностью и мало за­висит от массы тела испытуемых.

При оценке уровня тренированности с помощью стандартных на­грузок желательно подбирать группы спортсменов примерно одинако­вой квалификации.

Стандартная нагрузка также может быть использована для оценки эффективности тренировок одного спортсмена. С этой целью биохими­ческие исследования данного спортсмена проводятся на разных этапах тренировочного процесса с использованием одних и тех же стандарт­ных нагрузок.

Максимальные, или предельные, физические нагрузки (работа «до отказа») не имеют заранее заданного объема. Они могут выполняться с за­данной интенсивностью в течение максимального времени, возможного для каждого испытуемого, или в течение заданного времени, или на опре­деленной дистанции с максимально возможной мощностью. В этих случа­ях объем нагрузки определяется тренированностью спортсмена.

В качестве максимальных нагрузок можно использовать описанные выше Гарвардский степ-тест, велоэргометрическую пробу, бег на тред­бане, выполняемые «до отказа». «Отказом» следует считать снижение заданного темпа (частоты восхождения на скамейку или вращения пе­далей, скорости бега на тредбане).

Работой «до отказа» также являются соревновательные нагрузки в ряде видов спорта (например, гимнастические и легкоатлетические уп­ражнения, спортивная ходьба, гребля, плавание, велогонки, бег на лы­жах и коньках).

Стандартные и максимальные нагрузки могут быть непрерывными, ступенчатыми и интервальными.

Для оценки общей тренированности (общей физической подготовки - ОФП) обычно используются стандартные нагрузки, неспецифические для данного вида спорта (для исключения влияния технической и так­тической подготовки обследуемых спортсменов). Примером такой не­специфической нагрузки может быть велоэргометрический тест.

Оценка специальной тренированности проводится чаще всего с применением упражнений, свойственных соответствующей спортивной специализации.

Мощность тестирующих нагрузок (стандартных и максимальных) определяется задачами биохимического контроля.

Для оценки анаэробной работоспособности используются нагрузки в зоне максимальной и субмаксимальной мощности. Аэробные воз­можности спортсмена определяются с помощью нагрузок в зоне боль­шой и умеренной мощности.

ОБЩАЯ НАПРАВЛЕННОСТЬ БИОХИМИЧЕСКИХ СДВИГОВ В ОРГАНИЗМЕ ПОСЛЕ ВЫПОЛНЕНИЯ СТАНДАРТНЫХ И МАКСИМАЛЬНЫХ НАГРУЗОК В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ ТРЕНИРОВАННОСТИ

Биохимические сдвиги, возникающие после выполнения стандарт­ной нагрузки, обычно тем больше, чем ниже уровень тренированности спортсмена. Поэтому одинаковая по объему стандартная работа вызы­вает выраженные биохимические изменения у слабо подготовленных испытуемых и мало влияет на биохимические показатели хорошо тре­нированных атлетов. Например значительное увеличение содержания в крови лактата после стандартной нагрузки указывает на низкие воз­можности аэробного энергообразования, вследствие чего мышцам пришлось для энергообеспечения выполняемой работы в значительной мере использовать гликолитический ресинтез АТФ. У спортсменов с высоким уровнем тренированности хорошо развито аэробное энерго­обеспечение (тканевое дыхание), и оно при выполнении стандартной нагрузки является основным источником энергии, в связи с чем по­требность в гликолитическом способе образования АТФ мала, что в итоге проявляется лишь незначительным повышением в крови концен­трации лактата.

Уменьшение концентрации молочной кислоты на разных этапах подготовки одного и того же спортсмена после одинаковой стандарт­ной работы свидетельствует о росте тренированности и аэробных воз­можностей организма. Отсутствие снижения или возрастание содержа­ния лактата в крови, наоборот, указывают на неэффективность трени­ровочного процесса.

После выполнения максимальной нагрузки биохимические измене­ния чаще всего пропорциональны степени подготовленности спортсме­нов. Это объясняется тем, что испытуемые высокой квалификации вы­полняют максимальную работу большего объема и их организм менее чувствителен к возникающим биохимическим и функциональным сдвигам. В этом случае резкое возрастание уровня лактата в крови по­сле максимальной нагрузки в зоне субмаксимальной мощности свиде­тельствует о высоких возможностях гликолитического пути ресинтеза АТФ и о резистентности организма к повышению кислотности. Незна­чительный подъем содержания молочной кислоты в крови, наблюдае­мый после максимальных нагрузок субмаксимальной мощности, на­оборот, указывает на слабое развитие гликолиза (например, вследст­вие невысокой концентрации мышечного гликогена, низкой активно­сти ферментов гликолиза) и на слабую резистентность организма к накоплению лактата. В связи с этим у слабо подготовленных «отказ» при выполнении максимальной работы наступает раньше, что нахо­дит отражение в объеме проделанной работы и глубине возникающих в организме сдвигов. При этом наблюдается низкий спортивный ре­зультат.

ОБЪЕКТЫ БИОХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

Кровь

Для проведения биохимических исследований обычно используют капиллярную кровь, взятую из пальца или мочки уха. Венозную кровь исследуют в тех случаях, когда необходимо определить много биохи­мических показателей и для анализа требуется большое количество крови.

Забор крови для биохимического анализа чаще всего производится до выполнения физической нагрузки и после ее завершения (примерно через 5 мин). Иногда для изучения динамики биохимических сдвигов во время выполнения работы, а также для оценки восстановительных процессов взятие крови может проводиться в разные моменты в период работы и восстановления.

В спортивной практике при анализе крови определяются следую­щие показатели:

• количество форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов);

• концентрация гемоглобина;

• водородный показатель (рН);

• щелочной резерв крови;

• концентрация белков плазмы;

• концентрация глюкозы;

• концентрация лактата;

• концентрация жира и жирных кислот;

• концентрация кетоновых тел;

• концентрация мочевины.

Биологическое значение перечисленных биохимических показате­лей, их величины в покое, а также их изменение под влиянием физиче­ских нагрузок описано выше в главах 12 «Биохимия крови» и 16 «Био­химические сдвиги в организме при мышечной работе».

Необходимо еще раз подчеркнуть, что при интерпретации результа­тов биохимических исследований нужно обязательно учитывать харак­тер выполненной физической работы.

Моча

В связи с возможностью инфицирования при взятии крови (напри­мер, заражение гепатитом или СПИДом) в последнее время объектом биохимического контроля в спорте становится моча.

Для проведения биохимических исследований может быть исполь­зована суточная моча (т. е. моча, собранная в течение суток), а также порции мочи, полученные до и после выполнения физических нагру­зок.

В суточной моче обычно определяют креатининовый коэффици­ент - выделение креатинина с мочой за сутки в расчете на 1 кг мас­сы тела. У мужчин выделение креатинина колеблется в пределах 18-32 мг/сутки-кг, у женщин - 10-25 мг/сутки-кг. Креатининовый коэффициент характеризует запасы креатинфосфата в мышцах и коррелирует с мышечной массой. Поэтому величина креатининового коэффициента позволяет оценить возможности креатинфосфатного ресинтеза АТФ и степень развития мускулатуры. По этому показа­телю можно также оценить динамику увеличения запасов креатин­фосфата и нарастания мышечной массы у отдельных спортсменов в ходе тренировочного процесса.

Для проведения биохимического анализа также используются пор­ции мочи, взятые до и после нагрузки. В этом случае непосредственно перед выполнением тестирующих нагрузок испытуемые должны пол­ностью опорожнить мочевой пузырь, а сбор мочи после нагрузки осу­ществляется через 15-30 мин после ее выполнения. Для оценки течения восстановительных процессов могут быть исследованы порции мочи, полученные на следующее утро после выполнения тестирующей на­грузки.

Исследования, выполненные на кафедре биохимии СПбГАФК им. П.Ф. Лесгафта, выявили четкую корреляцию между изменениями био­химических показателей крови и мочи, вызванными физической рабо­той, причем в моче наблюдался более высокий рост этих показателей. В качестве примера на рис. 22 приведены данные о влиянии велоэрго- метрической нагрузки в зоне большой мощности на показатели сво- боднорадикального окисления - диеновые конъюгаты, ТБК-зависимые продукты, шиффовы основания (см. главу 17 «Молекулярные механиз­мы утомления) и уровень лактата крови и мочи.


- до нагрузки

- после нагрузки


 

 


3,7
3,3
1,2
4,4
4,8
8,5
5,6
0,3

2,9


 

 


Кровь Моча Кровь Моча Кровь Моча Кровь Моча

диеновые ТБК-зависимые шиффовы основания лактат

конъюгаты продукты

(усл. ед./л) (мкмоль/л) (усл. ед./мл) (ммоль/л)

Рис. 22. Изменение биохимических показателей крови и мочи под влиянием велоэргометрической нагрузки

Как видно из рисунка, для всех исследованных показателей, кроме шиффовых оснований, значительно большие сдвиги под влиянием физической нагрузки обнаруживаются в моче. Например, уровень лактата в крови повысился немногим более чем в 2 раза, в то время как в моче отмечается увеличение содержания лактата в 11 раз. Это различие может быть обусловлено тем, что в моче во время выполне­ния физических нагрузок происходит постепенное накопление (куму- лирование) поступающих из крови химических соединений, приво­дящее после завершения работы к значительному повышению их со­держания в моче.

Кроме того, физические нагрузки вызывают не только изменение содержания в моче ее ингредиентов, но и приводят к появлению в ней веществ, отсутствующих в состоянии покоя, - так называемых патоло­гических компонентов (см. главу 16 «Биохимические сдвиги в организ­ме при мышечной работе»).

В спортивной практике при проведении анализа мочи, полученной до и после выполнения тестирующих нагрузок, обычно определяются следующие физико-химические и химические показатели:

• объем (диурез);

• плотность (удельный вес);

• кислотность (рН);

• сухой остаток;

• лактат;

• мочевина;

• показатели свободнорадикального окисления (диеновые конъюга- ты, ТБК-зависимые продукты, шиффовы основания);

• патологические компоненты (белок, глюкоза, кетоновые тела).

Перечисленные биохимические показатели мочи были подробно

рассмотрены в главах 13 «Биохимия почек и мочи» и 16 «Биохимиче­ские сдвиги в организме при мышечной работе».

При оценке обнаруженных изменений в порциях мочи после вы­полнения тестирующих нагрузок необходимо исходить из их характе­ра. У хорошо подготовленных спортсменов стандартные нагрузки при­водят к незначительному изменению физико-химических свойств и хи­мического состава мочи. У малотренированных, наоборот, эти сдвиги весьма существенны. После выполнения максимальных нагрузок более выраженные изменения показателей мочи обнаруживаются у спорт­сменов высокой квалификации.

Отдельно следует остановиться на особенностях экскреции мочеви­ны с мочой после завершения мышечной работы. В литературе приво­дятся данные как об увеличении, так и о снижении выделения мочеви­ны после физической нагрузки. Эта противоречивость обусловлена разным временем забора проб мочи. На кафедре биохимии СПбГАФК им. П.Ф. Лесгафта подробно изучена динамика экскреции мочевины после выполнения стандартных нагрузок большой мощности. Оказа­лось, что в порциях мочи, взятых для анализа через 15-30 мин после выполнения нагрузки, содержание мочевины обычно понижено по сравнению с ее экскрецией до начала работы, причем это более выра­жено у слабо подготовленных испытуемых. Обнаруженное явление можно объяснить тем, что при выполнении работы ухудшается экскре­торная функция почек (в главе 16 «Биохимические сдвиги в организме при мышечной работе» отмечалось, что при выполнении продолжи­тельной физической работы уровень мочевины в крови может возрас­тать в несколько раз, что и является свидетельством уменьшения по­чечной экскреции). В порциях мочи, взятых утром на следующий день после выполнения нагрузки, обнаруживается повышенное по сравне­нию с уровнем покоя содержание мочевины. Здесь также прослежива­ется зависимость выделения мочевины от уровня тренированности: у малотренированных экскретируются большие количества мочевины, а у спортсменов высокой квалификации ее содержание лишь незначи­тельно превышает дорабочий уровень.

В последнее время при анализе мочи все большее применение нахо­дят методы экспресс-диагностики. Эти очень простые методы (в основ­ном с использованием индикаторной бумаги) позволяют в любых усло­виях оперативно проводить исследование мочи, причем это могут де­лать не только специалисты-биохимики, но и тренеры и сами спорт­смены. С помощью экспресс-методов можно быстро определить в пор­циях мочи концентрацию мочевины, наличие белка, глюкозы, кетоно­вых тел, измерить величину рН. Недостатком экспресс-контроля явля­ется низкая чувствительность используемых методик.

К методам экспресс-контроля можно также отнести цветную оса­дочную реакцию по Я.А. Кимбаровскому (ЦОРК). Эта реакция прово­дится следующим образом: к порции исследуемой мочи добавляется раствор азотнокислого серебра. При последующем нагревании выпада­ет окрашенный осадок. Интенсивность реакции Кимбаровского выра­жается в условных единицах, исходя из цвета и насыщенности окраски полученного осадка, с использованием специальной цветной шкалы. Величины ЦОРК коррелируют с глубиной биохимических и физиоло­гических сдвигов, возникающих под влиянием физической нагрузки, в том числе с изменением содержания мочевины в крови. Поэтому с по­мощью ЦОРК можно косвенно судить о концентрации мочевины в крови.

Выдыхаемый воздух

Сбор выдыхаемого воздуха производится с применением маски с клапаном, позволяющим направлять выдыхаемый воздух в специаль­ный дыхательный мешок. С помощью приборов - газоанализаторов в выдыхаемом воздухе определяется содержание кислорода и углекисло­го газа. Сравнивая содержание этих газов в выдыхаемом и во вдыхае­мом, т. е. в атмосферном, воздухе можно рассчитать следующие пока­затели:

• максимальное потребление кислорода (МПК);

• кислородный приход (количество кислорода, использованного во время работы сверх уровня покоя);

• алактатный кислородный долг;

• лактатный кислородный долг;

• дыхательный коэффициент.

Для определения МПК и кислородного прихода выдыхаемый воздух собирают во время выполнения работы, а для расчета кислородного долга - после завершения работы.

Диагностическое значение показателей, полученных при анализе выдыхаемого воздуха, описано в главах 15 «Биоэнергетика мышечной деятельности» и 18 «Биохимические закономерности восстановле­ния».

Слюна

Анализ слюны проводится сравнительно редко. Для получения слюны испытуемые ополаскивают ротовую полость определенным ко­личеством воды.

Чаще всего в слюне определяют величину рН и активность фермен­та амилазы. По активности этого фермента можно судить об интенсив­ности углеводного обмена, поскольку существует определенная корре­ляция между активностью амилазы слюны и активностью тканевых ферментов обмена углеводов.

Пот

Биохимическое исследование пота проводится тоже не часто. Для сбора пота используется хлопчатобумажное белье, в котором испытуе­мый выполняет физическую нагрузку, или же испытуемого после за­вершения работы вытирают хлопчатобумажным полотенцем. Затем бе­лье или полотенце замачивают в дистиллированной воде, где и раство­ряются компоненты пота. Полученный после выпаривания в вакууме концентрированный раствор подвергают химическому анализу.

Исследование пота позволяет оценить состояние минерального об­мена, так как с потом в первую очередь выделяются из организма ми­неральные вещества.

Биоптат мышечной ткани

Для получения образца мышечной ткани проводится микробиопсия: под местным обезболиванием над исследуемой мышцей делается раз­рез кожи и специальной иглой берется маленький кусочек мышцы объ­емом 2-3 мм3. Полученный биоптат подвергается микроскопическому и биохимическому анализу.


При микроскопическом исследовании определяется соотношение между типами мышечных волокон, количество миофибрилл и их тол­щина, количество митохондрий и их размер, развитие саркоплазмати- ческой сети в отдельных мышечных клетках.

Биохимическое исследование позволяет определить концентрацию важнейших химических соединений (АТФ, креатинфосфата, гликогена, миоглобина, сократительных белков) и активность ферментов.

Микробиопсия может проводиться как в состоянии покоя, так и по­сле выполнения тестирующих нагрузок.

Однако исследование биоптата мышечной ткани требует дорого­стоящих аппаратуры и реактивов, а также участия высококвалифици­рованных специалистов. Поэтому такие исследования проводятся в крупных лабораториях.

В заключение необходимо отметить, что в каждом конкретном слу­чае выбор тестирующих нагрузок и объектов биохимического контроля определяется видом спорта, спортивной квалификацией испытуемых, периодом тренировочного процесса, наличием соответствующих тре­нажеров (например, велоэргометра, тредбана и т. п.), оснащенностью биохимической лаборатории и т. д.




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.