ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЮНЫХ СПОРТСМЕНОВ

А.С. Самойлов, Н.В. Рылова, А.А. Биктимирова

Федеральный научно-клинический центр спортивной медицины и реабилитации ФМБА

Казанский государственный медицинский университет

В статье представлены результаты изучения особенностей карнитинового обмена у юных атлетов, занимающихся циклическим видом спорта (плавание), а также игровыми дисциплинами (хоккей на траве). Обследован 41 спортсмен. Методом тандемной хромато-масс-спектрометрии был определен уровень свободного карнитина, связанного карнитина и проведено статистическое сравнение полученных результатов в двух группах. Было выявлено, что в группе спортсменов-хоккеистов (n=19) уровень свободного карнитина (С0) достоверно ниже (р<0,001), чем в группе пловцов (n=22). А значение индекса ацилкарнитины/свободный карнитин, в свою очередь, достоверно выше в первой группе (р<0,001), что косвенно указывает на относительную недостаточность свободного карнитина.

Ключевые слова: карнитин, ацилкарнитины, юные атлеты, карнитиновый обмен

The study of carnitine metabolism of young athletes

The article presents the results of studying the characteristics carnitine metabolism in young athletes involved in cycling sport (swimming), as well as game discipline (field hockey). The study included 41 athletes. Using the method of tandem chromatography-mass spectrometry was determined the level of free carnitine, carnitine and it was conducted statistical comparison of the results obtained in the two groups. It was found that in a group of athletes, hockey players (n = 19), the level of free carnitine (C0) was significantly lower (p <0.001) than in the group of swimmers (n = 22). A value of the index acylcarnitines / free carnitine, in turn, was significantly higher in the first group (p <0.001), which indirectly indicates the relative lack of free carnitine.

Keywords: carnitine, acylcarnitines, young athletes, carnitine exchange

Актуальность. Развитие детского и юношеского спорта делает необходимым расширение профилактического направления в педиатрии. В частности, встает вопрос об эффективной и быстрой диагностике различных состояний. Для детей особенно важно использование малоинвазивных и показательных методов исследования. Определение уровня ацилкарнитинов, аминокислот, свободного карнитина в крови методом тандемной хромато-масс-спектрометрии дает возможность диагностировать состояние энергетического обмена клетки. Данный метод является максимально специфичным и чувствительным инструментом для определения концентраций веществ на следовом уровне. Нарушения обмена жирных кислот (ацилкарнитинов) является одним из видов метаболических расстройств, которые можно диагностировать с помощью данного метода.

Процессы энергообеспечения, которые осуществляются за счет митохондрий, играют важную роль для достижения успехов в спорте. Для поддержания метаболизма, а именно, бета-окисления жирных кислот в условиях гипоксии и образования энергии необходимо поддерживать уровень карнитина на достаточном уровне. Карнитин – это вещество, которое принимает непосредственное участие в ведении метаболических процессов в клетке и поддержания сохранности тканей. Основная функция карнитина заключается в участии в энергетическом обеспечении клетки [1, 2]. Это происходит за счет транспорта остатков длинноцепочечных жирных кислот в форме ацилкарнитина через митохондриальную мембрану с целью дальнейшего β-окисления и образования АТФ [2]. Детоксицирующая функция карнитина заключается в связывании и выведении из клеток органических кислот, которые являются промежуточными продуктами окисления [3].

В организме карнитин существует в форме активного L-изомера. Часть суточной потребности (25%) в L-карнитине покрывается за счет эндогенного синтеза, а 75% за счет поступлений извне. Основная доля карнитина поступает в организм с пищей животного происхождения: молоко, мясо, рыба. Эндогенный синтез L-карнитина происходит в печени путем трансформации лизина, донатором метильных групп при этом является метионин. В синтезе L-карнитина принимают участие витамины С, В3, В6, фолиевая кислота, железо и некоторые ферменты [4]. 97 % L-карнитина находится в скелетных мышцах и миокарде. Это ткани, которые используют жирные кислоты, в качестве главного источника энергии [5]. Эндогенный синтез карнитина снижается также при гипотрофии, поражении печени и почек, нарушении физического развития. Нарушение питания, поражение гастродуоденальной системы, сопутствующие заболевания, различные стрессовые ситуации не только ухудшают всасывание, но и ускоряют выведение карнитина из организма.

Несмотря на то, что большинство клеток организма обладают способностью синтезировать эндогенный карнитин в течение всей жизни, в условиях гипоксии тканей может возникать дефицит карнитина, происходит изменение метаболизма жирных кислот в виде нарушения их β-окисления [7]. При этом происходит снижение уровня карнитина, в результате чего в клетке накапливаются жирные кислоты, ацилкарнитины, ацил-КоА. Повышенная концентрация ацил-КоА подавляет транспорт адениннуклеотидов в митохондриях, уменьшает активность ацил-КоА-синтетазы [8]. Пониженный уровень карнитина также негативно влияет на проницаемость митохондриальных мембран, что ведет к накоплению продуктов окислительно-восстановительных процессов. Отсюда возникает относительная недостаточность и повышенная потребность в карнитине [6].

Потребность в L-карнитине зависит от возраста, вида спорта и повышается при физических и психо-эмоциональных нагрузках в 4–20 раз. Даже ежедневный пищевой рацион, включающий в себя полноценное разнообразное питание, то есть продукты, как животного, так и растительного происхождения, могут обеспечить около 25% потребности организма в L-карнитине. Поэтому при организации питания спортсменов необходимо учитывать белковую, энергетическую ценность продуктов, содержание жиров в рационе. Питание юных спортсменов с низким содержанием жиров подавляет запас триглицеридов, что клинически выражается в раннем наступлении утомления в процессе тренировок [6].

Цель нашего исследования - изучение показателей карнитинового обмена у юных атлетов, наличия достоверных отличий исследуемых величин в группе хоккеистов и пловцов.

Материалы и методы исследования.

Нами было проведено исследование уровня свободного и связанного карнитина, определение уровня незаменимой аминокислоты – метионина, подсчет индекса связанный карнитин/свободный карнитин. Исследование осуществлялось на базе лаборатории общей патологии Научно-исследовательского Клинического Института Педиатрии РНИМУ им. Н.И. Пирогова, заведующий лабораторией – д.м.н., профессор Сухоруков В.С. В процессе исследования у спортсменов забиралась одна капля капиллярной крови на специальную фильтровальную бумагу. После высушивания при комнатной температуре и отсутствии прямых солнечных лучей, сухое пятно подвергалось анализу методом жидкостной тандемной хромато-масс-спектрометрии с ионизацией в электроспрее. В результате автоматической обработки данных с помощью компьютерной программы выдавался результат содержания ацилкарнитинов (связанного карнитина), свободного карнитина (С0), а также аминокислот (в частности, метионина) в мкмоль/л.

В исследовании принимали участие 41 спортсмен, представители двух групп по «Олимпийской классификации видов спорта». В первую группу были включены 19 представителей игровых видов спорта - хоккея на траве (девочки, средний возраст которых 16,21±0,29 лет). Квалификация спортсменок: 1 взрослый разряд (8 человек – 42%), а также кандидаты в мастера спорта (11 человек – 58%). Во вторую группу вошли 22 спортсмена, занимающихся плаванием (10 девочек и 12 мальчиков, средний возраст группы 16,95±0,25 лет). Квалификация спортсменов: кандидаты в мастера спорта (18 человек – 81%), а также мастера спорта (4 человека – 19%).

Результаты исследования и их обсуждение.

Были получены и проанализированы показатели уровня свободного и связанного карнитина (ацилкарнитинов), а также коэффициент достоверности различий полученных данных. Необходимо отметить, что показатели свободного карнитина находились в пределах возрастной нормы (нормальные значения для возраста 2-17 лет: 19-45 мкмоль/л).

Уровень свободного карнитина в группе хоккея на траве в среднем составил 27,03±0,96 мкмоль/л, а в группе пловцов - 37,85±1,07 мкмоль/л. После статистической обработки было выяснено, что в первой группе уровень свободного карнитина достоверно ниже (р<0,001) по сравнению с первой. Уровень ацилкарнитинов в двух группах достоверно не отличается. У хоккеистов он составил в среднем 12,27±0,50 мкмоль/л, а в группе пловцов - 12,75±0,57 мкмоль/л. Большую часть связанного карнитина в обеих группах составил ацетилкарнитин. В группе хоккеистов он составил в среднем 57,53±0,011%, а в группе пловцов – 54,03±0,018%. Достоверных различий содержания ацетилкарнитина в двух группах не выявлено. Ацетилкарнитин представляет собой легкодоступный субстрат для запусков энергозависимых обменных процессов в митохондрии [9].

Было также произведено исследование уровня незаменимой аминокислоты метионина, который является субстратом для эндогенного синтеза карнитина. Возрастные нормы данного вещества находятся в пределах от 6 до 37 мкмоль/л. В первой группе уровень метионина варьировался 5,001 до 10,908 мкмоль/л, среднее значение – 6,64±0,37 мкмоль/л. Во второй группе максимальное значение достигало 18,99 мкмоль/л, а минимальное – 3,955 мкмоль/л (у одного представителя плавания уровень метионина ниже нормы). Среднее значение уровня метионина в группе пловцов – 8,46±0,66 мкмоль/л. Так, уровень метионина в группе пловцов выше, чем в группе хоккеистов (р<0,005).

Для дополнительной характеристики содержания ацилкарнитинов (АК) и свободного карнитина (С0) используется соотношение АК/С0. Нормальные значения этого показателя – менее 0,7. Величина индекса связанный карнитин/свободный карнитин находится в обратной связи с уровнем свободного карнитина и в прямой – с уровнем связанного карнитина. Несмотря на то, что показатели в обеих группах укладываются в пределы нормы, данный индекс достоверно выше у хоккеистов. Увеличение данного соотношения указывает на недостаточность свободного карнитина. В группе хоккеистов он составил в среднем 0,46±0,02, а у пловцов 0,34±0,02.

Таким образом, в результате проведенного нами исследования было установлено:

1. Уровень свободного карнитина (С0) у хоккеистов достоверно ниже, чем в группе пловцов (р<0,001), а уровни ацилкарнитинов достоверно не отличаются.

2. Более половины связанного карнитина составляет ацетилкарнитин (у хоккеистов среднее значение - 57,53±0,011%, а у пловцов – 54,03±0,018%).

3. При подсчете индекса соотношения ацилкарнитинов и свободного карнитина, средние показатели данного индекса оказались достоверное ниже (р<0,001) в группе хоккеистов.

Литература.

1. Borum P.R. Carnitine function. In: Borum P.R., ed. Clinical Aspects of Human Carnitine Deficiency. Elmsford, NY: Pergamon Press; 1986; 16–27.

2. Bremer J. Carnitine-metabolism and functions. Physiol. Rev. 1983;63:1420-80.

3. Балыкова Л.А. Результаты и перспективы использования средств энерготропной терапии в педиатрии на примере L-карнитина// Вопросы практической педиатрии, 2009, т. 4, №2, с. 49–55
4. Николаева Е.А., Золкина И.В., Харабадзе М.Н. Коррекция недостаточности карнитина у детей с митохондриальными заболеваниями // Практика педиатра. – 2011, октябрь. – С. 44-48.

5. Кулиненков О. С. Фармакологическая помощь спортсмену: коррекция факторов, лимитирующих спортивный результат Москва: Советский спорт; 2007, - 145 С.

6. Сухоруков В.С. Очерки митохондриальной патологии // М.: Медпрактика-М, 2011.- 288 с

7. Леонтьева И.В. Диагностика и лечение метаболических кардиомиопатий, возникающих при нарушениях обмена жирных кислот, у детей / Леонтьева И.В., Белозеров Ю.М. //Лечащий врач. – 2012. - №9. - С. 57-62.

8. Михайлова А.В. Особенности функционального статуса спортсменов с перенапряжением сердечно-сосудистой системы / Михайлова А.В., Смоленский А.В. //Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Методы оценки и повышения работоспособности у спортсменов», СПб – 2013. - С. 54-57.

9. Копелевич В.М. Применение ацетил-L-карнитина (Карницетин^®) в клинической практике. Метод. пособие / В.М. Копелевич// Москва, 2010 – 28 с.

References.

1. Bremer J. Carnitine-metabolism and functions. Physiol. Rev. 1983;63:1420-80.

2. Borum P.R. Carnitine function. In: Borum P.R., ed. Clinical Aspects of Human Carnitine Deficiency. Elmsford, NY: Pergamon Press; 1986; 16–27.

3. Balykova L.A. Results and prospects for the use of energotropic therapy in pediatrics at the example of L-carnitine // Voprosy prakticheskojj pediatrii, 2009, t. 4, №2, рр. 49–55 (in Russ.).

4. Nikolaeva E.A., Zolkina I.V., Kharabadze M.N. Correction of carnitine deficiency in children with mitochondrial diseases // Praktika pediatra, 2011, oktjabr', рр. 44-48. (in Russ.).

5. Kulinenkov O. S. Farmakologicheskaja pomoshh' sportsmenu: korrekcija faktorov, limitirujushhikh sportivnyjj rezul'tat [Pharmacological help to the athlete: correction of the factors limiting athletic performance] Moscow: Sovetskijj sport Publ.; 2007, 145 P. (in Russ.).

6. Sukhorukov V.S. Ocherki mitokhondrial'nojj patologii [Essays of mitochondrial pathology] // Moscow: Medpraktika-M Publ., 2011.- 288 P. (in Russ.).

7. Leont'eva I.V. Diagnosis and treatment of metabolic cardiomyopathy which occurs with the disorders of metabolism of fatty acids in children / Leont'eva I.V., Belozerov Ju.M. //Lechashhijj vrach, 2012, №9. – pp. 57-62. (in Russ.).

8. Mikhajjlova A.V. Features of the functional status of athletes from overexertion of cardiovascular system / Mikhajjlova A.V., Smolenskijj A.V. //Materialy Vserossijjskojj nauchno-prakticheskojj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem «Metody ocenki i povyshenija rabotosposobnosti u sportsmenov», SPb, 2013. - pp. 54-57. (in Russ.).

9. Kopelevich V.M. Primenenie acetil-L-karnitina (Karnicetin®) v klinicheskojj praktike. Metod. posobie [Use of acetyl-L-carnitine (Karnitsetin®) in clinical practice] / V.M. Kopelevich// Moscow, 2010 – 28 P. (in Russ.).