ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНОГО ОБМЕНА В СПОРТЕ

Н.В. Рылова, Н.А. Троегубова

Поволжская государственная академия физической культуры спорта и туризма, Казань, Россия

Казанский Государственный Медицинский Университет

Спорт высших достижений, ориентированный на участие в чемпионатах мира, Европы и Олимпийских играх, превратился в один из удивительных феноменов современной цивилизации и представляет собой сложное социально-общественное явление, оказывающее значительное влияние на различные стороны человеческой жизни [1].

Развитие спорта во всем мире привело к возникновению и распространению на всех континентах земного шара множества отдельных видов спорта, которые насчитывают сейчас более 200. Только в нашей стране культивируются около 150 видов спорта, каждый из них характеризуется своим предметом состязания, особым составом действий, способами ведения спортивной борьбы, своими правилами соревнований.

Наиболее распространённые виды спорта включены в программу летних и зимних Олимпийских игр. Поэтому в теории спорта в основном используются «Олимпийская классификация видов спорта». Она основана на учете основных закономерностей соревновательной и тренировочной деятельности в различных видах спорта:

1. Скоростно-силовые виды спорта. К ним относятся прыжки, метания, тяжелая атлетика, прыжки на лыжах, спринтерские дистанции в беге, плавании, коньках и велоспорте и др.

2. Циклические виды спорта, требующие преимущественного проявления выносливости, с продолжительностью соревновательного упражнения свыше 1,5 минут (бег, плавание, ходьба, гребля, лыжи, коньки, велосипед, триатлон).

3. Сложно-координированные виды спорта, в которых оценивается сложность и красота выполняемых движений (гимнастика спортивная и художественная, прыжки в воду, фигурное катание на коньках, акробатика, конный спорт, горнолыжный спорт и др.).

4. Спортивные игры как одиночные, так и командные.

5. Единоборства (бокс, все виды борьбы, фехтование, кикбоксинг, восточные единоборства).

6. Многоборья - состоящие из упражнений, относящихся к разным, группам (легкоатлетические многоборья, лыжное двоеборье, современное пятиборье и др.) [2].

Высококвалифицированные спортсмены представляют собой биологический феномен генетически одаренных людей, обладающих рядом уникальных свойств, не присущих среднестатистическим людям. Они прошли отбор, продемонстрировали свою силу, скорость, выносливость, психическую устойчивость, способность переносить экстремальные физические нагрузки, граничащие с возможностями человека [3]. Это зависит от особенностей строения и функциональных возможностей скелетных мышц (быстрые или медленные волокна, скорость восстановления энергетических депо, содержание оксида азота, молекулярные взаимодействия актина с миозином) и многих других [4].

Учебно-тренировочный процесс квалифицированных спортсменов включает длительную высокоинтенсивную физическую нагрузку [5]. Такой режим требует напряженности обменных процессов, а значит увеличения расходов и потребности в энергии, витаминах и минералах. Потери биоактивных элементов приводят к нарушению гомеостаза, что в свою очередь лимитирует жизненно важные функции организма спортсмена[6,7,8]. Зачастую основой этих нарушений является дефицит эссенциальных и накопление токсичных микроэлементов [9]. Избыток тяжелых металлов затрудняет усвоение жизненно необходимых минералов (Zn, Fe, Ca, Mg), особенно в условиях их недостаточного содержания в рационах питания. И, наоборот, алиментарный дефицит минеральных веществ создает дополнительные условия для накопления токсичных металлов [10].

Дисэлементозы у спортсменов, пожалуй, наименее изученные состояния, хотя и чрезвычайно распространенные.

Слишком многие спортивные диетологи мало интересуются макро - микроэлементами, обращая внимание на калории и белок. Известно, что микроэлементы проявляют убиквитарные функции, т.е. участвуют во всех биохимических процессах и оказывают влияние на нормальное функционирование организма[11]. Средний спортсмен, как правило, получает недостаточно микроэлементов с пищей и питьем.

В настоящее время в литературе имеется крайне ограниченное количество работ о взаимосвязях содержания минералов и показателей деятельности спортсменов, которые не дают достаточно полного представления о том, как реализуется в организме взаимодействие макро- и микроэлементов между собой, как это взаимодействие отражается на тренировочной и соревновательной деятельности.

Традиционно все минеральные вещества делят на две группы по содержанию их в организме человека. Макроэлементы, концентрация которых в организме превышает 0,01% и микроэлементы (концентрация от 0,00001% до 0,01%) [12].

На основе анализа литературы выявлено, что наиболее важными для восстановления физической работоспособности из макро- и микроэлементов, явились: магний, калий, кальций, хром, железо, цинк, селен [13].

Среди элементов, которые входят в состав нашего тела, кальций занимает 5-е место после четырех главных элементов – углерода, кислорода, водорода и азота. Это один из важных для организма человека макроэлементов. Кальций, с одной стороны, выполняет важную пластическую функцию, образуя прочные соединения с белками, фосфолипидами и органическими кислотами, а с другой – влияет на протекающие в организме физиологические и биохимические процессы. Он принимает участие в регуляции проницаемости клеточных мембран, механизме мышечного сокращения, секреции и действии гормонов, контролирует ряд ферментных процессов, участвует в свертывании крови.

Большую роль кальций играет в построении костной ткани.
Кальций поступает в организм с продуктами питания и питьевой водой, но попадающие с пищей соединения практически нерастворимы в воде, поэтому кальций относится к трудноусвояемым элементам. Показано, что у здоровых людей всасывается около 30% поступающего с пищей кальция независимо от его источника, будь то молоко или соли.
В плазме кальций представлен двумя фракциями: диффундирующей (комплексы кальция с белками – примерно 1/3 общего количества) и недиффундирующей (ионизированный кальций и комплексы его с кислотами). Комплексы кальция с белками служат своего рода депо. Изменение концентрации ионизированного кальция имеет весьма тяжелые последствия. Ее падение приводит к нарушению минерализации костной ткани, рахиту и остеомаляции, снижению и утрате мышечного тонуса, повышенной возбудимости двигательных нейронов и тетаническим судорогам.
Ионизированный кальций служит внутриклеточным посредником в действии ферментов и гормонов, что имеет огромное значение. Комплекс ионизированного кальция с белком кальмодулином оказывает влияние не только на активность большого числа ферментов и транспорт ионов, но и на функционирование многих структурных элементов в клетке. В первую очередь это актин-миозиновый комплекс гладких мышц, а в других клетках – микрофиламенты, которые влияют на подвижность, изменение формы клеток, высвобождение секреторных гранул, процесс эндоцитоза. Не менее значима роль ионизированного кальция как медиатора действия гормонов – вазопрессина, адренокортикотропного гормона, ангиотензина II, серотонина, гонадолиберина, лютеинизирующего гормона. Сложный каскад реакций, в которых участвуют ионизированный кальций и контролируемые им ферменты, приводит к осуществлению физиологического действия гормонов на клетки.
Физиология обмена кальция такова, что максимальное выведение происходит в ночное время. В клетках концентрация кальция незначительна. В основном этот кальций связан с белками и фосфолипидами клеточных мембран и мембран органелл. Во внеклеточной жидкости концентрация кальция выше. Градиент концентрации ионов кальция по разные стороны от мембраны поддерживается с помощью кальциевого насоса. В костях кальций представлен фосфатами, карбонатами, солями органических кислот. Минеральные компоненты костной ткани находятся в состоянии химического равновесия с ионами кальция и фосфата сыворотки крови.
У растущих детей скелет полностью обновляется за 1–2 года, у взрослых людей – за 10–12 лет. При недостаточном поступлении кальция в период роста организм не способен достичь генетически запрограммированной пиковой костной массы. У взрослого человека за 1 сут из костной ткани выводится до 700 мг кальция и столько же откладывается вновь. Следовательно, костная ткань, помимо опорной функции, играет роль депо кальция и фосфора, откуда организм извлекает их при недостатке поступления с пищей.
Постоянно происходящие процессы резорбции и образования новой костной ткани регулируются разными факторами. К ним в первую очередь относят кальцийрегулирующие гормоны: паратгормон, кальцитонин, активный метаболит витамина D3 – кальцитриол.
На метаболизм кальция в организме большое влияние оказывают пищевые продукты. Так, богатым источником кальция являются молоко и молочные продукты, рыба, яйца, бобовые, сухофрукты, зеленые овощи, орехи и др.; для детей грудного возраста – только молоко. Усвояемость кальция зависит от его соотношения с ингредиентами пищи, в основном с жирами, магнием и фосфором. На всасывание кальция отрицательно влияет избыток магния и калия в пище, которые конкурируют с кальцием за желчные кислоты.
Большое значение для динамики концентрации Са имеет секреция кортизола. Так у спортсменов с высоким содержанием кортизола в крови часто отмечается потеря кальция. Повышенное потребление Са отмечается при росте костной ткани у подростков и у спортсменов при высоких физических нагрузках. В юношеском возрасте при интенсивном росте организма дефицит Са проявляется мышечными болями и судорогами, особенно после интенсивных физических нагрузок. Появляются остеохондропатии в местах прикрепления сухожилий крупных мышц (болезнь Шляттера, хондромаляция Пателла). Это все ограничивает занятия спортом. Характер изменений Са 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. У спортсменов Са относится к «минералам риска». Появление мышечных судорог после тренировок и соревнований требует дополнительного приема микроэлементов, содержащих Са и витамин D. Нормальная и стабильная концентрация Са является обязательным условием жизни. Измененный уровень Са в крови может служить прогнозом возникновения травматологических заболеваний и нарушений в деятельности сердечно-сосудистой системы. Своевременная коррекция минерального состава и микроэлементов является важнейшим средством профилактики травматизма и нарушений в работе сердца у спортсменов в условиях использования напряженных тренировочных и соревновательных нагрузок [15].

Спортсмены довольно часто подвержены дефициту магния [16], что связано с усиленными продолжительными нагрузками, сопровождающимися потерей магния мышечными клетками в результате повреждений мышечных волокон, стрессами, значительной потерей магния с потом [17].

Магний по содержанию в организме это четвертый элемент после натрия, калия и кальция, по содержанию в клетке – второй (после калия). До 80–90% внутриклеточного магния находится в митохондриях в комплексе с АТФ. Учитывая подобную привязанность микроэлемента к митохондриям, больше всего (около 40%) Mg2+ содержится в плаценте и головном мозге, особенно в сером веществе, а также в сердце, мышцах, печени, почках. Остальные 50–60% минерала концентрируется в дентине и эмали зубов, скелете. При дефиците Mg2+ может высвобождаться из костей, предотвращая снижение его концентрации в сыворотке крови, которая в норме составляет 0,8–1,2 ммоль/л. 
Магний участвует в регуляции состояния клеточной мембраны и трансмембранном переносе ионов кальция и натрия, самостоятельно участвует во многих метаболических реакциях по образованию, накоплению, переносу и утилизации энергии, свободных радикалов и продуктов их окисления. Поэтому микроэлемент в первую очередь определяет нормальную работу нервной системы, функцией которой является управление деятельностью организма, координирование протекающих в нем процессов, установление взаимосвязей организма с внешней средой, формирование адекватных приспособительных реакций и стрессоустойчивости.

Дефицит микроэлемента проявляется разнообразными клиническими симптомами и синдромами, которые можно сгруппировать по нарушениям основных функций магния. Первая группа заболеваний связана с нарушением электрической возбудимости клетки. При дефиците ионов Mg2+ нарушается их обмен на мембране клеток, электрическая возбудимость клеток повышается и клетка становится перевозбудимой:
сверхвозбудимость нервных клеток проявляется тем, что человек становится эмоциональным, плаксивым, раздражительным, тревожным, подавленным, плохо спит.
Повышение возбудимости кардиомиоцитов может привести к тахикардии и эктопическим аритмиям. При повышении возбудимости клеток скелетной мускулатуры у больного появляются судороги, мышечные подергивания, тики, дрожь, боли в икроножных и шейных мышцах. Гипервозбудимость клеток гладкой мускулатуры сосудов сопровождается повышенным артериальным давлением и головной болью.
Вторая группа заболеваний обусловлена участием магния в ферментах по обслуживанию энергетических реакций – обмена углеводов и АТФ. Поэтому недостаток магния сопровождается повышенной утомляемостью (умственной и физической) при обычных нагрузках, неадекватным теплообменом (быстрая истощаемость энергоресурсов, зябкость).

Третья группа нарушений функций магния связана с его структурообразующей ролью в медиаторном обмене. Во-первых, магний образует участки в структуре ряда рецепторов (NMDA-, AMPA-рецепторов к ацетилхолину, норадреналину и дофамину.
Во-вторых, магний необходим для нормального обмена нейромедиаторов (тирозина, дофамина, норадреналина, серотонина, гамма-аминомасляной кислоты). Эта группа причин ведет к депрессии, нарушению координации движений, внимания, памяти, настроения.

При длительно существующем магниевом дефиците развиваются обменные нарушения. В первую очередь формируется патологическая компартментализация элементов под воздействием гипомагнегистии в различных органах, биологических жидкостях и тканях. Например, в гипомагниевых биосредах с годами накапливаются соли кальция (кальцификация суставов, связочного аппарата, старение кости), кальцификация атеросклеротических бляшек аорты и других сосудистых локализаций (потенцируется дефицитом пиридоксина). Также инициируется камнеобразование в желчном пузыре, камнеобразование в почках и мочевом пузыре (потенцируется дефицитом пиридоксина), накопление токсичных элементов (Ni, Pb, Cd, Be, Al). К долговременным последствиям дефицита магния относятся развитие артериальной гипертонии, сердечно-сосудистой патологии, повышенный риск инфаркта миокарда, инсульта мозга, атеросклероза (потенцируется дефицитом пиридоксина), диабета и ряда онкологических программ [18].

Ионы магния входят в состав основного вещества соединительной ткани, участвуют в активации синтеза коллагена фибробластами и укладке коллагеновых волокон в четвертичную структуру. Магниевая недостаточность обусловливает хаотичное расположение волокон коллагена, что является основным морфологическим признаком дисплазии соединительной ткани [19].

Диагностировать дефицит магния не просто как по клиническим признакам, что связано с полисимптомностью проявлений, которые обусловлены участием микроэлемента в регуляции многих физиологических процессов человеческого организма, так и анализу крови, который дает неполную информацию о содержании микроэлемента. При дефиците Mg2+ может высвобождаться из депо костей и предотвращается первоначальное снижение концентрации магния в сыворотке крови и, следовательно, нормомагниемия не исключает возможного его дефицита. При обнаружении гипомагнезиемии (магний сыворотки меньше 0,8 ммоль/л) диагноз «дефицита магния» неоспорим. Однако в этом случае, как правило, уже исчерпаны возможности компенсации и недостаточность микроэлемента более выражена. У людей, чья жизнь и работа связаны с физическими или эмоциональными стрессами (например, спортсмены) может отмечаться скрытый дефицит магния, который связан с недостаточным восполнением магниевых потерь, с нерациональным питанием, с повышенной потребностью в этом элементе из-за высокой и продолжительной физической нагрузки, стрессов и значительных потерь магния с потом. 

Исследования минерального обмена у спортсменов показали, что уровень плазматического и эритроцитарного магния часто находится на нижней границе нормы накануне и после соревнований, а также возрастающих по нагрузке тренировок. Изучение содержания магния проводилось в контексте концепции элементного гомеостаза (Mg, K, Ca, Na, P, Se, Zn, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Si, Li, Ni, V, Pb, Sn, Cd, Al, As, Be, Bi и Ti) у 24 спортсменов. Ни у кого из обследованных спортсменов не было монодефицита магния, однако он лидировал среди 25 изученных элементов. Восполнение дефицита магния благоприятствовало восстановлению уровня таких нейроактивных микроэлементов, как марганец, кальций и цинк по каскадному принципу, а также способствовало достижению более высоких спортивных результатов, повышало переносимость тяжелой физической нагрузки, восстанавливало квоту магния с учетом усиленных потерь с потом и при физической нагрузке. 

Калий и магний – два элемента, необходимые для нормальной жизнедеятельности всех клеток организма человека. Процессы обмена калия и магния в организме настолько связаны, что при снижении уровней магния в крови усиливается выведение из организма калия, и на фоне дефицита магния восстановить нормальные уровни калия в крови оказывается весьма сложно [20].

Калий является основным внутриклеточным катионом. Его концентрация в клетках на порядок выше, чем вне клеток. Главной функцией калия является формирование трансмембранного потенциала и распространение изменения потенциала по клеточной мембране путем обмена с ионами натрия по градиенту концентраций. Вместе с натрием и хлором, калий является постоянным составным элементом всех клеток и тканей. В организме эти элементы содержатся в определенном соотношении и обеспечивают постоянство внутренней среды. В виде катиона калий участвует в поддержании гомеостаза (ионное равновесие, осмотическое давление в жидкостях организма). Хлориды калия и натрия, будучи сильными электролитами, участвуют в генерации и проведении электрических импульсов в нервной и мышечной ткани. Таким образом, калий участвует в поддержании электрической активности мозга, функционировании нервной ткани, сокращении скелетных и сердечных мышц. Калий регулирует активность таких важнейших ферментов как К+ - АТФ-аза, ацетилкиназа, пируватфосфокиназа.

Калий вызывает расширение сосудов внутренних органов и сужение периферических сосудов. Калий замедляет ритм сердечных сокращений и, действуя аналогично блуждающему нерву, участвует в регулировании деятельности сердца [12].

Рацион современного человека богат натрием, входящим в состав поваренной соли, что способствует перегрузке организма натрием и дефициту калия. Этот электролитный дисбаланс является важным звеном в процессе развития сердечно-сосудистых заболеваний и внезапной смерти. 

Стойкая гипокалиемия ассоциирована со значительным ухудшением сердечно-сосудистого прогноза, обусловленным появлением эктопических очагов в желудочках сердца, и удлинением интервала Q–T, считающимися факторами риска внезапной смерти.
Снижение содержания калия в крови является причиной ряда заболеваний и усугубляет нежелательные, побочные эффекты некоторых лекарственных препаратов.
Обмен калия обусловлен его поступлением извне и выведением почками с мочой.

Скорость и объем выделения калия определяются рядом факторов и механизмов и зависят как от уровней самого калия в крови, так и от влияния внутренних регуляторных молекул, например гормонов альдостерона и вазопрессина.
Высокое внутриклеточное содержание калия обеспечивается работой, так называемого натрий-калиевого насоса – особой белковой структуры, расположенной в клеточной мембране, для работы которой требуется энергия молекул аденозинтрифосфата (АТФ) и присутствие ионов магния. Натрий-калиевый насос начинает усиленно работать при повышении уровня калия в крови, под действием альдостерона, «гормонов стресса» катехоламинов (адреналина и норадреналина) и инсулина.

Гипокалиемией считают стойкое снижение сывороточной концентрации калия менее 3,5 мэкв/л. Причины гипокалиемии разнообразны.   Одна из них обусловлена перемещением калия из плазмы крови и внеклеточного пространства внутрь клеток. Клинически гипокалиемия проявляется миопатическим синдромом – мышечными болями, слабостью, при выраженном снижении сывороточного уровня калия возможен рабдомиолиз, иногда фатальный. Характерны снижение интенсивности перистальтики кишечника, запоры. Возможно развитие периферической полинейропатии, признаком которой служат парестезии. Снижаются адаптационные возможности организма.

Пониженное содержание калия проявляется нарушением клеточного метаболизма, приводящим к аритмии, снижению работоспособности, мышечной слабости. Увеличение концентрации данного катиона, выявленное в экспериментах связано с разрушением мышечных клеток – результатом тяжелой физической нагрузки, приводящим к его накоплению в плазме крови (феномен трансминерализации). При этом целевая коррекция микроэлемента позволила увеличить стабильность цитоплазматических мембран, предотвратить клеточную смертность, тем самым сохранить и увеличить концентрацию калия, опосредуя его биологическую роль – питания миоцита.10 Помимо полноценного отдыха, своевременное и полноценное восстановление уровней калия и магния в крови позволит уменьшить негативное влияние последствий стресса и подготовить организм к новым нагрузкам [21].

Железо – очень важный микроэлемент для нормального функционирования биологических систем организма. Биологическая ценность железа определяется многогранностью его функций и незаменимостью другими металлами в сложных биохимических процессах, таких как дыхание, кроветворение, иммунобиологические и окислительно-восстановительные реакции. Железо является незаменимой составной частью гемоглобина и миогемоглобина и входит в состав более 100 ферментов, контролирующих: обмен холестерина, синтез ДНК, качество иммунного ответа на вирусную или бактериальную инфекцию, энергетический обмен клеток, реакции образования свободных радикалов в тканях организма. Как правило, поступающей пищи хватает, чтобы перекрывать потребность организма в железе, но в некоторых случаях необходимо дополнительное поступление железа.

В организме железо содержится в нескольких формах. Клеточное железо составляет значительную часть от общего количества, участвует во внутреннем обмене и входит в состав гемсодержащих соединений (гемоглобина, миоглобина, ферментов, например, цитохромов, каталаз, пероксидазы), негемовых ферментов (например, НАДН-дегидрогеназы), металлопротеидов (например, аконитазы). К внеклеточному железу относят свободное железо плазмы и железосвязывающие сывороточные белки (трансферрин, лактоферрин), участвующие в транспорте железа. Железо запасов находится в организме в виде двух белковых соединений – ферритина и гемосидерина – с преимущественным отложением в печени, селезенке и мышцах и включается в обмен при недостаточности клеточного железа. Источником железа в организме являются пищевое железо, всосавшееся в кишечнике, и железо из разрушаемых в процессе обновления клеток эритроцитов. Различают гемовое (содержащее протопорфирин) и негемовое железо. Обе формы усваиваются на уровне эпителиоцитов двенадцатиперстной кишки и проксимального отдела тощей. В желудке возможна абсорбция только негемового железа, на долю которого приходится не более 20%. В эпителиоцитах гемовое железо распадается на ионизированное железо, окись углерода и билирубин, причем усвоение его не связано с кислотно-пептической активностью желудочного сока. Негемовое железо, получаемое из пищи, первоначально образует легко растворимые соединения с компонентами пищи и желудочного сока, что благоприятствует его усвоению. Ускоренное усвоение железа происходит под влиянием янтарной, аскорбиновой, пировиноградной, лимонной кислот, а также фруктозы, сорбита, метионина и цистеина. Напротив, фосфаты, а также сок поджелудочной железы, содержащий ингибиторы всасывания железа, ухудшают его абсорбцию. Транспорт железа осуществляется белком трансферрином, который переносит железо в костный мозг, в места клеточных запасов железа (паренхиматозные органы, мышцы) и во все клетки организма для синтеза ферментов. Железо погибших эритроцитов фагоцитируют макрофаги.

Физиологическая потеря железа происходит с калом. Незначительная часть железа теряется с потом и клетками эпидермиса. Дефицит железа в организме развивается, когда потери его превышают 2 мг/сут. Организм регулирует запасы железа в зависимости от его потребностей путем увеличения его усвоения при прежнем количестве. Всасываемость железа определяется взаимоотношением трех главных факторов: количеством железа в просвете тонкой кишки, формой катиона железа, функциональным состоянием слизистой оболочки кишечника. В желудке ионное трехвалентное железо переходит в двухвалентную форму. Всасывание железа осуществляется и наиболее эффективно протекает главным образом в двенадцатиперстной и в начальной части тощей кишки. Механизмы регуляции всасывания железа окончательно не выяснены, но твердо установлено, что всасывание ускоряется при его дефиците и замедляется при увеличении его запасов в организме [22].

У спортсменов, как правило, выделяют полидефицитную (спортивную) анемию. Лидирующую позицию среди дефицитарных элементов у спортсменов с анемией занимает дефицит железа, сопровождающихся, как правило, дефицитом цинка и меди [23].

Медь является жизненно важным элементом, который входит в состав многих витаминов, гормонов, ферментов и дыхательных пигментов. Она участвует в процессах обмена веществ, в тканевом дыхании. Медь имеет большое значение для поддержания нормальной структуры костей, хрящей, сухожилий (коллаген), эластичности стенок кровеносных сосудов, легочных альвеол, кожи (эластин).

Медь входит в состав миелиновых оболочек нервов. Действие меди на углеводный обмен проявляется посредством ускорения процессов окисления глюкозы, торможения распада гликогена в печени. Медь входит в состав многих важнейших ферментов, таких как цитохромоксидаза, тирозиназа, аскорбиназа и др. Медь присутствует в системе антиоксидантной защиты организма, являясь кофактором фермента супероксиддисмутазы, участвующей в нейтрализации свободных радикалов кислорода. Этот биоэлемент повышает устойчивость организма к некоторым инфекциям, связывает микробные токсины и усиливает действие антибиотиков. Обладает выраженным противовоспалительным свойством, смягчает проявления аутоиммунных заболеваний, способствует усвоению железа [12].

Об обмене меди можно судить с помощью определения уровня церулоплазмина в сыворотке крови, а также по активности медь содержащих ферментов.

Основные проявления дефицита меди связаны с торможение всасывания железа, нарушение гемоглобинообразования, угнетение кроветворения, развитие микроцитарной гипохромной анемии, ухудшение деятельности сердечно-сосудистой системы. Возможно образование аневризм стенок кровеносных сосудов, кардиопатии, ухудшение состояния костной и соединительной ткани, нарушение минерализации костей, остеопороз, переломы костей. Так же характерно нарушение липидного обмена (атеросклероз, ожирение, диабет), угнетение функций иммунной системы, ускорение старения организма, т.к. данный элемент участвует в значительном количестве разнообразных ферментативных реакциях, в системе антиоксидантной защиты [24].

Цинк является кофактором большой группы ферментов, участвующих в белковом и других видах обмена, поэтому он необходим для нормального протекания многих биохимических процессов. Этот элемент требуется для синтеза белков, в т.ч. коллагена и формирования костей. Цинк принимает участие в процессах деления и дифференцировки клеток, формировании Т-клеточного иммунитета, функционировании десятков ферментов, инсулина поджелудочной железы, антиоксидантного фермента супероксида дисмутазы, полового гормона дигидрокортикостерона. Цинк играет важнейшую роль в процессах регенерации кожи, роста волос и ногтей, секреции сальных желез. Способствует всасыванию витамина Е и поддержанию нормальной концентрации этого витамина в крови. Цинк входит в состав инсулина, ряда ферментов, участвует в кроветворении. Он необходим для поддержания кожи в нормальном состоянии, роста волос и ногтей, а также при заживлении ран. Цинк укрепляет иммунную систему организма и обладает детоксицирующим действием - способствует удалению из организма двуокиси углерода.

Основные проявления дефицита цинка характеризуются раздражительностью, утомляемостью, потерей памяти. Происходит снижение остроты зрения, потеря вкусовых ощущений. Возможно уменьшение массы тела, исхудание, чешуйчатые высыпания на коже, угри. Часто отмечается снижение уровня инсулина, , снижение Т-клеточного иммунитета, снижение сопротивляемости инфекциям, анемия, ускоренное старение [12].

Получены данные свидетельствующие о том, что у профессиональных спортсменов за соревновательный период, происходит существенное снижение содержания Zn. Цинк является эссенциальным элементом, и наибольший интерес представляет его участие в регуляции биосинтеза белка [25, 26]. Интенсивность белкового обмена в организме профессиональных спортсменов активируется постоянными высокими физическими нагрузками, которые стимулируют как процессы гипертрофии мышечной ткани, так и скорость ресинтеза функциональных белков. В связи с этим понятен исходно низкий уровень содержания Zn в крови и моче профессиональных спортсменов, а также еще более снижение его содержания за соревновательный период.

Хром – является постоянной составной частью клеток всех органов и тканей. Хром участвует в регуляции синтеза жиров и обмена углеводов, способствует превращению избыточного количества углеводов в жиры. Входит в состав низкомолекулярного органического комплекса – фактора толерантности к глюкозе, обеспечивающего поддержание нормального уровня глюкозы в крови. Вместе с инсулином действует как регулятор уровня сахара в крови, обеспечивает нормальную активность инсулина. Способствует структурной целостности молекул нуклеиновых кислот, участвует в регуляции работы сердечной мышцы и функционировании кровеносных сосудов. Хром способствует выведению из организма токсинов, солей тяжелых металлов, радионуклидов. Пониженное содержание хрома обычно наблюдается при стрессовых воздействиях и интенсивных физических нагрузках [12].

В природе он встречается в двух основных соединениях. Трёхвалентный хром - биологически активный, содержится в пищевых продуктах, необходим для нормальной жизнедеятельности организма и шестивалентный, он является продуктом промышленных отходов и обладает канцерогенным и токсическим действиями. Безопасное и оптимальное количество хрома, поступающего с пищей должно составлять от 50 до 200 мкг / сут для взрослых [27].

Относительно высокие концентрации хрома находятся в термически обработанном мясе, цельнозерновых продуктах, зеленой фасоли и брокколи, а сравнительно низкие в продуктах с высоким содержанием простых сахаров.

Для спортсменов важно то, что хром необходим при длительных аэробных нагрузках, когда роль углеводов и жиров в энергообеспечении организма существенно возрастает. Различные виды стресса, белковое голодание, инфекции, физическая нагрузка приводят к снижению концентрации этого элемента в крови и его интенсивному выделению. Несбалансированная диета может приводить к снижению спортивной работоспособности, повышению травматизма и другим неблагоприятным последствиям.

Уже несколько лет обсуждается вопрос о целесообразности применения дополнительных пищевых добавок, содержащих хром у спортсменов. Ранние исследования сообщали об увеличение мышечной массы и об уменьшении жировых отложений при применении препаратов хрома . Некоторые клинические испытания обнаружили, что добавки хрома могут способствовать потере веса [28].

Селен является элементом, выполняющим многочисленные защитные функции в организме. В организме он стимулирует процессы обмена веществ. Его важной биохимической функцией является участие в построении и функционировании глутатионпероксидазы, глицинредуктазы и цитохрома С - основных антиоксидантных соединений. Он участвует как в первой фазе биохимической адаптации (окисление чужеродных веществ с образованием органических окисей и перекисей), так и во второй (связывание и выведение активных метаболитов).

Селен является основным компонентом фермента пероксидазы глютатиона, который защищает организм от вредных веществ, образующихся при распаде токсинов. Это микроэлемент усиливает иммунную защиту организма, способствует увеличению продолжительности жизни. Значение селена в механизмах поддержания гомеостаза хорошо иллюстрируется эффективностью применения препаратов селена при самых разнообразных патологических процессах.

Недостаток в организме селена ведет к нарушению целостности клеточных мембран, значительному снижению активности сгруппированных на них ферментов, накоплению кальция внутри клеток, нарушению метаболизма аминокислот и кетоновых кислот, снижению энергопродуцирующих процессов [12].

Содержание селена в организме функционально связано с уровнем активности антиоксидантных систем, в частности, с содержанием альфа-токоферола. Этот микроэлемент  необходим для синтеза йодосодержащих гормонов щитовидной железы. Поэтому проводить борьбу с дефицитом йода на фоне селенового голода нерационально.

Отмечены длительные положительные изменения в метаболических процессах после включения в рацион спортсменов добавки селена [29].

В настоящее время исследование макро- и микроэлементов можно производить во всех биологических субстратах человека: в крови и плазме, в слюне, моче. Но изучение содержания металлов в волосах человека является наиболее информативным и менее инвазивным. Во время фазы роста волос подвержен влиянию метаболической среды, в частности, циркулирующей крови, лимфы, а также внеклеточной жидкости. По мере того, как волос растёт и достигает поверхности кожи, его наружные слои затвердевают, “запирая” продукты обмена, скопившиеся за период образования волоса. Этот биологический процесс даёт “отпечаток” питательной метаболической активности – биохимического состояния организма за время роста и развития волоса. Установлено, что волос является более подходящей тканью, чем кровь или моча, для исследования баланса микроэлементов, поскольку является отображением длительной экспозиции металлов в организме.

Основные аналитические методы применяемые в настоящее время: атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, высокоэффективная жидкостная хроматография. Они позволяют добиться высочайшего качества получаемых результатов.

Наиболее чувствительным методом, который позволяет фиксировать низкие концентрации препаратов в биологических жидкостях, является признанный и используемый во всем мире метод хромато-масс-спектрометрии. Этот метод применяется в настоящее время для допингового контроля, так как является наиболее точным и бесспорным [30, 31].

На волне возрождения российского спорта проблемы медицинского сопровождения тренировочного и соревновательного процесса стали звучать все более актуально. Ранняя спортивная специализация и использование даже в юном возрасте интенсивных физических нагрузок вместе с накоплением знаний о влиянии генетических детерминант и внешних факторов на состояние здоровья атлетов диктуют необходимость тщательного контроля [32]. Проблема больших тренировочных нагрузок, адаптации, стресса, а также уровня здоровья спортсменов и устойчивости агрессивной среде приобретают важное социально-медицинское значение и практическую направленность. Большие тренировочные нагрузки в юношеском спорте высоких и высших достижений порою наносят существенный вред здоровью спортсменов [33].

Использование витаминно-минеральных комплексов в спорте высших достижений является довольно эффективным вспомогательным методом поддержания пика спортивной формы на весь соревновательный период [34], в том числе, за счет снижения проявлений оксидативного стресса [35].

В большинстве случаев недостатки в организации питания спортсмен и тренер пытаются самостоятельно возместить за счет применения специализированных продуктов повышенной биологической ценности и биологически активных добавок к пище. Однако, как правило, недостаток знаний и практических навыков для эффективного использования указанных средств приводит к ошибкам, следствием которых являются нерациональное сочетание различных пищевых веществ, нарушение функций различных органов, снижение работоспособности, ятрогенные заболевания. Восстановление после высоких нагрузок при нерациональном питании происходит не полностью, что также провоцирует развитие заболеваний и травматизм [36].

Список литературы:

1.Фудин Н. А. Медико-биологическое обеспечение физической культуры и спорта высших достижений / Н. А. Фудин, А. А. Хадарцев // Вестник новых медицинских технологий. – 2010 – Т. ХVII, № 1 – С. 149

2. Холодов Ж. К. Практикум по теории и методике физического воспитания и спорта / Ж. К. Холодов, В. С.Кузнецов. - М. : Академия, 2001.

3. Сейфулла Р.Д., Орджоникидзе З.Г., Рожкова Е.А. Лекарства и БАД в спорте: практическое руководство для спортивных врачей, тренеров и спортсменов. – М.: Литтерра, 2003. – 320 с.

4. Сейфулла Р.Д., Орджоникидзе З.Г., Рожкова Е.А., Кузнецова Ю. М. Биологически активные вещества и индивидуальная чувствительность к ним спортсменов // Вестник спортивной науки. – 2009 - № 5. С. 32 -35.

5. Марков, Г.В. Система восстановления и повышения физической работоспособности в спорте высших достижений / Г.В. Марков, В.И. Романов, В.Н. Гладков. – М. :

Советский спорт, 2006. – 52 с.

6 . Дубровский, В.И. Спортивная медицина / В.И. Дубровский. – М. : ВЛАДОС, 2002. – 512 с.

7. Мирзоев, О.М. Восстановительные средства в системе подготовки спортсменов / Р.М. Мирзоев. – М. : Физкультура и спорт : СпортАкадемПресс, 2005. – 220 с.

8. Скальный А.В. Макро- и микроэлементы в физической культуре и спорте /А.В. Скальный, З.Г. Орджоникидзе, О.А. Громова. – М. : Изд-во «КМК», 2000.–71 с.

9. Похачевский А. Л., Петров А. Б., Анкудинов Н. В. Динамика минерального обмена у борцов-самбистов при выполнении соревновательной нагрузки // Научно-теоретический журнал «Ученые записки», № 12(82) – 2011 .

10. Транковская Л. В., Лучанинова В. Н., Крукович Е. В., Косолапов А.Б Эпидемиологические аспекты нарушений минерального статуса у подростков/ Дальневосточный медицинский журнал. – 2008. №3. С. 73-76.

11. Скальный, А.В. Питание в спорте: макро- и микроэлементы / А.В. Скальный,

З.Г. Орджоникидзе, А.Н. Катулин. – М. : Городец, 2005. – 144 с.

12. Скальный А. В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. – М. : Издательский дом «ОНИКС 21 век»: Мир, 2004. – 272с.

13. Похачевский А. Л., Петров А. Б., Анкудинов Н. В. Восстановление физической работоспособности квалифицированных борцов-самбистов в годичном цикле подготовки/ Ученые записки университета им. П. Ф. Лесгафта. -2011. Т. 81. № 11. С. 126-130.

14. Буслаева Г. Н. Значение кальция для организма и влияние питания на его метаболизм/ Педиатрия №3. -2009.

15. Иорданская Ф.А., Цепкова Н. К. Кальций в крови: диагностическое и прогностическое значение в мониторинге функционального состояния высококвалифицированных спортсменов / Вестник спортивной науки. – 2009. №3. С. 33-35.

16. Макарова Г.А. Фармакологическое обеспечение в системе подготовки спортсменов. – М.: Советский спорт, 2003. – 160 с.

17. Рыбина И. Л. Критерии оценки риска камнеобразования под влиянием высокоинтенсивных физических нагрузок /Вестник спортивной науки. – 2006 -№3. С. 33-35.

18. Акарачкова Е. С. Магний и его роль в жизни и здоровье человека / Справочник поликлинического врача № 5. - 2009.

19. Н.А.Шостак, Н.Г.Правдюк, А.А.Клименко Гипермобильный синдром – клинические особенности, подходы к диагностике и лечению/ Consilium Medicum том 12 / №2. - 2010.

20. Шевченко А. О., Сумакова И. А. Коррекция электролитного дисбаланса в профилактике и лечении сердечно-сосудистых заболеваний / Consilium Medicum том 12 / №10. – 2010.

21. Nicholson A, Fuhrer R, Marmot M. Psychological Distress as a Predictor of CHD Events in Men: The Effect of Persistence and Components of Risk. Psychosom Med 2005; 67: 522–30.

22. Делягин В. М. Недостаточность железа у детей и подростков / Педиатрия. №2. – 2008.

23. Луговая Е.А., Бабаниязов Х.Х. Влияние ацизола и кобазола на элементный статус организма жителей Магадана, занимающихся спортом/ Вестник ОГУ. №15.- 201. С. 82-85.

24. Фесенко А. Г. микроэлементная коррекция функционального состояния организма профессиональных регбисток в соревновательный период / Вестник ОГУ. № 15. – 2011. С. 144-149.

25. Plum L.M., Rink L., Haase H. The essential toxin: impact of zinc on human health // Int J Environ Res Public Health, 2010. – V.7.– №4. – P. 1342–1365.

26. Saper R.B., Rash R. Zinc: an essential micronutrient // Am Fam Physician., 2009. – V. 79. – №9. – P. 768–772.

27. Kobla HV, Volpe SL. Chromium, exercise, and body composition. Crit Rev Food Sci Nutr. 2000;40(4):291-308

28. Pittler MH, Stevinson C, Ernst E. Chromium picolinate for reducing body weight: meta-analysis of randomized trials. Int J Obes Relat Metab Disord 2003;27:522-9.

29. Бердников П.П., Дьяченко Ю.А. Коррекция отклонений коронарно –респираторной системы у спортивной молодежи в селенодефицитной провинции. / Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 3. - 2009. С. 36 -39.

30. Платонов В.Н. (ред.) Допинг и эргогенные вещества в спорте. – Киев: Олимпийская литература, 2003. – 575 с.

31 . Родченков Г.М. Борьба с допингом в спорте: анализ прошедшего олимпийского четырехлетия // Наука в олимпийском спорте. – Киев, 2006. – № 2. – С. 6–11.

32. Балыкова Л.А., Маркелова И. А. Подходы к диагностике и коррекции патологических изменений сердца у юных спортсменов с использованием препаратов метаболического действия/ Практическая медицина №5. -2010. С. 66-72

33. 7. Гаврилова Е.А. Спортивное сердце: стрессорная кардиопатия. – М.: Советский спорт, 2007. – 200 с.

34. 11. Machefer G., Groussard C., Vincent S., Zouhal H., Faure H., Cillard J., Radбk Z., Gratas_Delamarche A. Multivitamin_mineral

supplementation prevents lipid peroxidation during «the Marathon des Sables» // J Am Coll Nutr., 2007. – V. 26. – №2. – P. 111–120.

35. Hamed S.A., Abdellah M.M. Trace elements and electrolytes homeostasis and their relation to antioxidant enzyme activity in brain hyperexcitability of epileptic patients // J Pharmacol Sci.. 2004. – V. 96. – №4. – P. 349–359.

36 Португалов С. Н., Арансон М. В. Образовательные программы по спортивному питанию / Вестник спортивной науки. 2008. №4. С. 90 -92.