Институт физиологии им. А.И. Караева Национальной Академии Наук Азербайджана, Государственная Академия Физической Культуры и Спорта (г. Баку, Азербайджан)

Скелетно-мышечные ткани являются уникальными среди тканей других органов в связи с тем, что в них потребление кислорода при интенсивных физических нагрузках может возрасти на несколько порядков, повышая при этом вероятность его утечки в виде радикала супероксиданиона, и тем самым привести к установлению окислительного стресса. Изучение природы, возможной роли и последствий окислительного стресса и противостоящего этому опасному для жизни клеток состоянию антиоксидантной системы требует серьезного внимания и является актуальной задачей для фундаментальных и прикладных аспектов биохимии и физиологии спортивных упражнений. 

Исследования активности различных ферментов антиоксидантной системы скелетных мышц показывают такие изменения, которые в принципе могут свидетельствовать в пользу адаптации к физическим нагрузкам, хотя данные, по-видимому, из-за различий в методологических подходах (в выборе типов мышц, волокон, способов физических нагрузок и т.д.) имеют некоторые расхождения [1]. С другой стороны, существование различных изоформ ферментов тоже может быть причиной появления разноречивых утверждений о роли того или иного фермента в антиоксидантной реакции мышц к физическим нагрузкам [2,3]. 

В этой связи нами проведены несколько серий экспериментов по изучению субклеточных особенностей изменений различных компонентов антиоксидантной системы скелетных мышц при действии на организм физических нагрузок. Эксперименты проводились на белых крысах, в которых исследовались активность ферментных антиоксидантов супероксиддисмутазы (СОД), глутатионредуктазы (ГР) и глутатионпероксидазы (ГПО), а также содержание различных восстановленных тиолов в митохондриальной и цитозольной фракциях белой и красной частей скелетной мышцы m.gastrocnemius в ответ на применение физических нагрузок (методики ранее описаны в [4]). Из двух групп (по 10-12 крыс в каждой) 6-месячных животных одна группа подвергалась регулярным тренировочным нагрузкам, другая оставлялась в качестве контрольной. Процесс тренировки осуществлялся на барабане диаметром 44 см с помощью беговой нагрузки: 25 м/мин, 30 мин/день, 5 дней/нед., всего 4 недели. Через сутки после окончания тренировок половина контрольных и половина тренированных крыс подвергались однократной нагрузке, сразу после этого производились декапитация всех животных и выделение тканей. Митохондрии осаждались из 10% гомогената тканей в сахарозной среде (0,3 М сахароза, 10 мМ ЭДТА; pH 7,5). В надосадочной жидкости определяли активность цитоплазматической активности ферементов. Осадок митохондрий переносился в фосфатный буфер для определения активности митохондриальной активности. Активность ферментов и концентрация восстановленных тиолов определялись по стандартным методикам, описанным в литературе. Статистическая достоверность сравнений между показателями различных групп оценивалась по t-критерию Стьюдента.

Показано, что у крыс, подверженных хронической нагрузке в течение 4-х недель адаптивная индукция митохондриальной активности СОД в белой мышце проявляется более отчетливо, чем в красной мышце. Для митохондриальной ГР выявлено адаптивное увеличение активности в скелетной мышце независимо от её скоростных качеств, тогда как активность в цитозольной фракции испытывает адаптивный рост активности только в белой мышце. Под действием тренировочных нагрузок ГПО в митохондриях белой и красной мышц обнаруживает индуцируемую однократной нагрузкой активность. Увеличивается соответствующая состоянию покоя базовая ГПО-ная активность цитозоли белой мышцы, однако не наблюдается реакция активности на однократную нагрузку. В то же время, в красной мышце базовый уровень цитозольной активности фермента не меняется, хотя проявляется индукция однократной нагрузкой. На фоне хронической тренировки в белой мышце реакция на однократную нагрузку сопровождается преобладанием окисления митохондри¬альных тиолов, а в красной – их восстановления. Результаты работы указывают на то, что участие компонентов антиоксидантной системы скелетных мышц в адаптации к физическим нагрузкам должно рассматриваться с учетом типа мышц (оксидативный или гликолитический) и субклеточной принадлежности ферментов.

Анализ роли свободнорадикальных процессов в мышечной деятельности выявляет новые аспекты исследований в биохимии и физиологии физических упражнений и спорта, которые представляют интерес, как в фундаментальном, так и в прикладном плане. Новые достижения в этой области исследований необходимы для развития теории и практики физической культуры и спорта и будут служить укреплению здоровья и совершенствованию атлетических возможностей людей. В современном мире, где высочайшие достижения научного и технологического прогресса обещают лучшие, достойные жизненные условия, люди должны наслаждаться собственным физическим и духовным здоровьем и быть менее уязвимым для различных болезней.

Литература

1. Ji L.L. Antioxidants and oxidative stress in exercise. PSEBM, 1999, v.222, p.283-292

2. Jackson M. Reactive oxygen species and redox-regulation of skeletal muscle adaptation to exercise. Phil. Trans. R. Soc. B,  2005, v.360, p. 2285–2291 

3. Гаджиев А.М., Керимова А.К. Оксида¬тивные аспекты адаптации мышц к физическим нагрузкам. Сборник статей. II Всероссийская научная конференция «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды». Челябинск, РФ, 2006, с.354-358 

4. Гаджиев А.М., Рзаев З.Б. Субклеточные особенности реакции ферментных антиоксидантов скелетных мышц к физическим нагрузкам. Проблемы физиологии и биохимии. Труды  Института физиологии им. А.И. Караева НАН Азербайджана, 2013, Т.31, С.94-102