Содержание к диссертации
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 13
2.1. Влияние физических нагрузок на организм человека 13
Механизмы реализации биологических эффектов физических нагрузок в различных морфофункциональных системах 14
Дизадаптация при физических нагрузках 40
Адаптогенез и адаптивная саморегуляция функций организма на физическую нагрузку 49
Эндотоксин грамотрицательных бактерий кишечника и его
роль в физиологических и патологических проявлениях стресса 57
Состояние эндотоксин-антиэндотоксиновой защиты организма в ответ на физическую нагрузку 72
Факторы антиэндотоксинового иммунитета 75
3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 84
Характеристика обследуемого контингента 84
Методы исследования 87
3.2.1. Определение общей физической работоспособности
и общей выносливости (тест PWCno) 87
Лабораторные исследования крови 91
Исследование сердечно -сосудистой системы 92
Исследование функции внешнего дыхания 93
Ультразвуковое исследование внутренних органов 95
Методы диагностики системной эндотоксинемии и активности антиэндотоксинового иммунитета 95
Статистический анализ 100
4. СОБСТВЕННЫЕ КЛИНИКО-ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ 101
Показатели физической работоспособности исследуемого контингента в условиях выполнения аэробно-анаэробной нагрузки большой мощности (PWCno) 101
Оценка состояния сердечно-сосудистой системы в исследуемых группах до и после выполнения
физической нагрузки 103
4.3. Особенности показателей внешнего дыхания
в исследуемых группах до и после выполнения
физической нагрузки 107
4.4. Ультразвуковые исследования органов брюшной полости
и забрюшинного пространства у исследуемого контингента 111
4.5. Особенности липидного обмена в исследуемых группах
до и после выполнения физической нагрузки 112
4.6. Клинико-биохимические показатели сыворотки крови
в исследуемых группах до и после выполнения
физической нагрузки 114
4.7. Гемореологические показатели крови
в исследуемых группах до и после выполнения
физической нагрузки 115
4.8. Особенности клеточного состава крови
в исследуемых группах до и после выполнения
физической нагрузки 116
4.9. Изменение клинико-инструментальных показателей
при дизадаптации к физическим нагрузкам 118
5. СОСТОЯНИЕ ЭНДОТОКСИН-АНТИЭНДОТОКСРШОВОИ
СИСТЕМЫ В ИССЛЕДУЕМЫХ ГРУППАХ
ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ 127
5.1. Показатели концентрации эндотоксина, антиэндотоксинового
и антибактериального иммунитета в состоянии покоя
у исследуемых групп 128
5.2. Влияние однократной физической нагрузки на концентрацию
кишечного эндотоксина в общем кровотоке, показатели
антиэндотоксинового и антибактериального иммунитета
у исследуемых групп 144
5.3. Динамика изменения концентрации эндотоксина,
антиэндотоксинового и антибактериального иммунитета
в зависимости от реакции организма на физическую нагрузку
и фазы адаптации 154
5.3.1 Динамика изменения концентрации эндотоксина,
антиэндотоксинового и антибактериального иммунитета
при "срочной" адаптации 155
5.3.2. Динамика изменения концентрации эндотоксина,
антиэндотоксинового и антибактериального иммунитета
в подготовительном периоде тренировочного цикла 162
5.3.3. Динамика изменения концентрации эндотоксина,
антиэндотоксинового и антибактериального иммунитета
в соревновательном периоде тренировочного цикла 169
СКРИНИНГОВЫЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ЭНДОТОКСИН-ТЕСТ-СИСТЕМЫ В ОПРЕДЕЛЕНИИ И ОЦЕНКЕ ИММУННОГО СТАТУСА У ОБСЛЕДУЕМОГО КОНТИНГЕНТА 182
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 194
ВЫВОДЫ 209
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 210 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 211
5 УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
АД - артериальное давление
АОС - антиоксидантная система
Гр+ - грамположительная микрофлора
Гр_ - грамотрицательная микрофлора
ЖЕЛ - жизненная емкость легких
ИЛ - интерлейкины
ИФ - интерфероны
ИБС - ишемическая болезнь сердца
КДО - кетодезоксиоктулоновая кислота
ЛПВП - липопротеиды высокой удельной плотности
ЛПНП - липопротеиды низкой удельной плотности
ЛПОНП - липопротеиды очень низкой удельной плотности
ЛПС - липополисахарид
МОД - минутный объем дыхания
МПК - максимальное потребление кислорода
Нф - нейтрофилы
ОАЭ - общий антиген энтеробактерий
ОП - оптическая плотность
ПОЛ - перекисное окисление липидов
ПЯЛ - полиморфноядерные лейкоциты
СЭЕ - системная эндотоксинемия
ТГ - триглицериды
ТП - тренировочный процесс
ФНО - фактор некроза опухоли
ХИНК - хроническая ишемия нижних конечностей
ХС - холестерин
ЧДД - частота дыхательных движений
ЧСС - частота сердечных сокращений
ЭА - эндотоксиновая агрессия
ЭТ - эндотоксин
IgA, IgG, IgM - иммуноглобулины классов A, G и М соответственно
LBP - белок, связывающий липополисахарид
Введение к работе
Актуальность темы. Физические нагрузки в современном спорте за последние годы возросли практически в 2-5 раз и являются предельными для организма здорового человека [Р. С. Суздальницкий, В. А. Левандо, 1998]. В связи с этим особую значимость приобретают проблемы, связанные с адекватной оценкой функционального состояния организма спортсменов. В настоящее время имеется ряд публикаций, в которых рассматриваются вопросы адаптации к физическим нагрузкам с позиции иммунитета, так как наиболее раннее отражение адаптивных процессов проявляется в изменении иммунных реакций [Е. Н. Антропова и соавт., 1990; Г. Е. Аронов, Н. И. Иванова, 1987; Ю. И. Бажора, В. С. Соколовский, 1991; В. Н. Волков и соавт., 1995; Б.Б. Перший, А. Б. Гелиев и соавт. 2002; Е. Н. Faist et al., 1990; L. Hoffman-Goetz, В. K. Pedersen, 1994]. Отмечено, что уже при однократной мышечной нагрузке могут происходить изменения ряда иммунологических показателей [Н. А. Фомин, В. В. Рыбаков, 1997; Р. С. Суздальницкий и соавт., 2000].
Известно, что границы показателей иммунного гомеостаза у спортсменов значительно расширены по сравнению с нетренированными людьми. Разнообразные виды спорта моделируют практически все особенности специфики работы систем организма человека, при этом в иммунологическом статусе спортсменов прослеживается особая группа скрытых или компенсированных иммунодефицитов, проявляющихся внезапным срывом адаптации в определенных стрессовых ситуациях [Б. Б. Перший, 1994, 2003; S.N.
Sullvan, 1981].
В последние годы внимание общих патологов, микробиологов и клиницистов привлекают вопросы, связанные с изучением роли эндотоксина (ЭТ) грамотрицательной кишечной микрофлоры в физиологии и патологии человека. В научных исследованиях последних лет, проведенных сотрудниками Института общей и клинической патологии КДО РАЕН, показано, что ЭТ
7 кишечной микрофлоры играет уникальную роль в физиологии и патологии человека [М. Ю. Яковлев, 1981 - 2003]. Многие симптомы и синдромы, развивающиеся при различных стрессах и терминальных осложнениях заболеваний (тяжелая интоксикация, гемодинамические нарушения, ДВС-синдром) сходны с эффектами, вызываемыми в эксперименте ЭТ грамотрицательных бактерий [В. Г. Лиходед и соавт., 1996; М.Ю. Яковлев, А. А. Кубатиев и со-авт., 1989; М. Arditi et al., 1993; Н. Brade, et al., 1999].
ЭТ представляет собой липополисахарид (ЛПС), который является структурным компонентом клеточной мембраны всех грамотрицательных бактерий и, в отличие от бактериальных экзотоксинов, выделяется во внешнюю среду главным образом при разрушении бактериальных клеток. ЛПС состоит из трех крупных частей: липида А, ядра (олигосахарида) и боковых цепей, построенных из повторяющихся углеводных звеньев. Углеводные компоненты боковых цепей и, частично, ядра у разных видов бактерий могут различаться, тогда как структура липида А идентична у ЛПС всех видов грамотрицательных бактерий. Именно липид А определяет токсичность ЭТ различных бактерий и практически весь спектр их биологической активности [O.Westphaletal., 1983].
Попадая в организм млекопитающих, ЛПС может действовать на различные клетки и вызывать целый ряд эффектов [H.Brade et al., 1999; M.Salles et al., 1989]. ЛПС кишечной микрофлоры принимает активное участие в процессах гомеостаза и поддерживает все звенья иммунной системы в состоянии физиологического тонуса [М. Ю. Яковлев, 1993]. Исход взаимодействия с различными клетками зависит от концентрации ЭТ. При поступлении в общий кровоток физиологических доз ЛПС (норма меньше 1,0 EU/мл), имеет место физиологическая системная эндотоксинемия (СЭЕ), которая при увеличении концентрации кишечного ЭТ в общей гемоциркуляции и недостаточности антиэндотоксинового иммунитета (АЭИ) трансформируется в эндо-токсиновую агрессию (ЭА), характеризующуюся проявлением широкого
8 спектра патогенных действий ЛПС (в том числе развитием ДВС-синдрома, эндотоксинового шока и полиорганной недостаточности) [М. Yakovlev, 2000].
В организме человека ЭТ выполняет роль своеобразного "экзогормона" - "гормона адаптации", оставаясь при этом чужеродным для организма антигеном, против которого вырабатываются антитела [М. Ю. Яковлев, 2003]. Это свойство дало возможность использовать показатели титров антиэндо-токсиновых антител для скрининговои оценки иммунного статуса организма человека.
В научной литературе имеются единичные сообщения о возможной роли кишечного ЛПС в дизадаптации организма к физическим нагрузкам (перегрузкам) [Б. Б. Перший, 1994, 2003; Y. Fong et al., 1989; К. Maeda et al., 1995; D.C. Nieman et al., 1990, 1998]. Однако решение этих вопросов до настоящего времени не представлялось возможным, поскольку исследователи не обладали доступными методами определения концентрации ЭТ в плазме крови и интегральной оценки показателей АЭИ. Появление эндотоксиновой теории физиологии и патологии человека [М. Ю. Яковлев, 1993, 2003], доступных методов определения концентрации ЛПС в плазме крови и оценки активности АЭИ [Патенты РФ №№ 2011993, 2088936, 2093825] сняли эти ограничения, сделали возможным изучение роли кишечного ЭТ в механизмах адаптации и ее срыва. Применение этих методов позволило установить, что у практически здоровых людей в возрастной группе от 16 до 60 лет эпизоды присутствия кишечного ЛПС в плазме крови обнаруживаются у 31,25% волонтеров, что, по мнению М. Ю. Яковлева [2003], является следствием дробного поступления его в общую гемоциркуляцию.
9 До настоящего времени роль кишечного ЭТ в механизмах адаптации к физическим нагрузкам не рассматривалась и не обсуждалась. Это послужило мотивацией проведения собственных исследований по выявлению возможной взаимосвязи между показателями уровня ЛПС в плазме крови, интегральными показателями активности АЭИ и концентрацией кортизола (как стабильного маркера стресс-реакции) при физических нагрузках у нетренированных людей и спортсменов.
Цель работы - определить роль эндотоксина кишечной микрофлоры в адаптации организма человека к физическим нагрузкам.
Задачи исследования:
Определить "спортивную" физиологическую норму концентрации эндотоксина в общем кровотоке и активность антиэндотоксинового иммунитета у спортсменов.
Изучить динамику концентрации липополисахарида грамотрицатель-ных бактерий и кортизола в плазме крови спортсменов разной квалификации при выполнении физической нагрузки PWCno и определить роль симпатоад-реналовой (гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой) системы в регуляции поступления кишечного эндотоксина в общую гемоциркуляцию.
Исследовать динамику показателей активности гуморального и грану-лоцитарного звеньев антиэндотоксинового иммунитета у спортсменов разной квалификации при выполнении физической нагрузки PWCjyo.
Установить возможную роль эндотоксиновой агрессии в патогенезе общего адаптационного синдрома (реакций дизадаптации при выполнении теста PWCno) и определить ее этиологию при помощи серологических методов исследования.
10 5. Установить возможность использования скрининговых эндотоксин-тест-систем для определения и оценки иммунного статуса спортсменов.
Научная новизна исследования.
Впервые установлено, что липополисахарид грамотрицательных бактерий является важным фактором адаптации организма к физической нагрузке; объем его поступления из кишечника в общий кровоток регулируется симпа-тоадреналовой системой.
Впервые обнаружен факт значительного увеличения (по сравнению с условно здоровыми людьми) концентрации кишечного эндотоксина в плазме крови спортсменов, которая нарастает по мере роста спортивного мастерства и необходима для пластического обеспечения интенсивно функционирующих структур.
Впервые установлен факт участия эндотоксиновои агрессии в патогенезе общего адаптационного синдрома при выполнении физической нагрузки (тест PWCno), которая характеризуется избытком эндотоксина в общей гемо-циркуляции, недостаточностью антиэндотоксинового иммунитета и клинической манифестацией (реакциями дизадаптации); и возможностью установления ее этиологии при помощи серологических методов исследования. Срыв адаптации может быть прямым следствием неспособности организма испытуемых в полной мере потреблять дополнительно поступающий в общий кровоток кишечный эндотоксин.
Теоретическая и практическая значимость исследования.
Результаты исследования расширяют имеющиеся знания о процессах адаптации организма человека и патогенезе общего адаптационного синдрома, механизмах развития эндотоксиновои агрессии и направлении поиска средств ее профилактики, открывают новое направление в изучении общебиологических процессов в физиологии и общей патологии, имеют прикладное значение в спортивной практике.
Скрининговое определение концентрации эндотоксина в кровотоке и показателей гуморального и гранулоцитарного звеньев антиэндотоксинового иммунитета может быть использовано для индивидуального планирования физических нагрузок, отбора спортсменов для занятия спортом высших достижений и эффективного управления тренировочным процессом.
Разработаны методические рекомендации, которые могут применяться для своевременного выявления у спортсменов вторичного иммунодефицита и сохранения здоровья.
Результаты исследования могут быть использованы в лекционном курсе и при написании разделов учебно-методических пособий по физиологии спорта и общей патологии для студентов медицинских, биологических факультетов, факультетов физической культуры и спорта, а также в практической деятельности спортивных врачей и тренеров.
Положения, выносимые на защиту:
Средние показатели концентрации кишечного эндотоксина в общей гемоциркуляции у спортсменов (независимо от вида специализации) в 10 и более раз превышают показатели условно здоровых людей, что может пластически обеспечивать гиперфункцию органов и систем органов за счет известной способности ЛПС снимать репрессию с генома.
Динамика концентраций кишечного эндотоксина и кортизола в плазме крови в результате выполнения испытуемыми физической нагрузки PWC^o свидетельствует об участии симпатоадреналовой системы в механизмах регуляции поступления ЛПС в общий кровоток.
Состояние эндотоксин-антиэндотоксиновой системы зависит от спортивной квалификации и может применяться для оценки адекватности физических нагрузок. Рост спортивного мастерства сопровождается увеличением
12 потребности организма в повышенной концентрации эндотоксина в общем кровотоке.
4. Неспособность организма спортсменов и неспортсменов в результате выполнения физической нагрузки PWC^o адекватно потреблять дополнительно поступающий из кишечника эндотоксин обусловливает увеличение его концентрации в общей гемоциркуляции и развитие реакций дизадапта-ции.
13 2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
