ROLE OF INTEGRAL INDICATORS OF THE ENDOTOXIN-ANTIENDOTOXIN SYSTEM IN EVALUATING THE EFFECTIVENESS OF THE TRAINING PROCESS

РОЛЬ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭНДОТОКСИН-АНТИЭНДОТОКСИНОВОЙ СИСТЕМЫ В ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРЕНИРОВОЧНОГО ПРОЦЕССА

Научная статья

Опарина О.Н. ^1, *, Тома Ж.В. ²

^{1, 2} Пензенский государственный университет, Пенза, Россия

* Корреспондирующий автор (oparina2011[at]yandex.ru)

Аннотация

В основе достижения спортивного результата и его роста лежат адаптационные процессы, происходящие в организме. Процесс адаптации сопровождается повышением функциональной мощности структуры и улучшением ее функционирования. При компенсации некоторые функции могут истощаться и тогда функционирование организма протекает на предпатологическом и патологическом уровнях [7]. Такое состояние дизадаптации может привести к развитию переутомления, перенапряжения, значительному снижению работоспособности спортсменов [8]. Эндотоксин (ЭТ) представляет собой липополисахарид (ЛПС), который является структурным компонентом клеточной мембраны всех грамотрицательных бактерий. ЛПС кишечной микрофлоры принимает активное участие в процессах гомеостаза и поддерживает все звенья иммунной системы в состоянии физиологического тонуса [9], [10]. Исследования показали, что целый ряд инфекционных и неинфекционных заболеваний и патологических состояний характеризуется резким изменением показателей антиэндотоксинового иммунитета (АЭИ), причем при излечении или устранении причины стресса показатели антиэндотоксинового иммунитета восстанавливаются [1]. В организме человека имеется ряд клеточных и гуморальных факторов антиэндотоксинового иммунитета, это нейтрализующие эндотоксин антитела, клетки Купфера, макрофаги и полиморфноядерные лейкоциты. Активность этих факторов определяет устойчивость к эндотоксину, предупреждает проявление его патогенных свойств и развитие эндотоксиновой агрессии [4].

Ключевые слова: эндотоксин, антиэндотоксиновая система, иммунитет, тренировочный процесс.

ROLE OF INTEGRAL INDICATORS OF THE ENDOTOXIN-ANTIENDOTOXIN SYSTEM IN EVALUATING THE EFFECTIVENESS OF THE TRAINING PROCESS

Research article

Oparina O.N. ^1, *, Toma J.V. ²

^{1, 2} Penza State University, Penza, Russia

* Corresponding author (oparina2011[at]yandex.ru)

Abstract

At the heart of achieving sports results and its growth are adaptive processes that occur in the body. The adaptation process is accompanied by an increase in the functional capacity of the structure and improvement of its functioning. With compensation, some functions can be depleted and then the functioning of the body proceeds at the pre-pathological and pathological levels [7]. This state of disadaptation can lead to the development of fatigue, overstrain, and a significant decrease in the performance of athletes [8]. Endotoxin (ET) is a lipopolysaccharide (LPS) that is a structural component of the cell membrane of all gram-negative bacteria. LPS of the intestinal microflora takes an active part in the processes of homeostasis and supports all parts of the immune system in a state of physiological tone [9], [10]. Studies have shown that a number of infectious and non-infectious diseases and pathological conditions are characterized by a sharp change in the indicators of anti-endotoxin immunity (AEI), and when the cause of stress is cured or eliminated, the indicators of anti-endotoxin immunity are restored [1]. The human body has a number of cellular and humoral factors of anti-endotoxin immunity, such as endotoxin-neutralizing antibodies, Kupfer cells, macrophages and polymorphonuclear leukocytes. The activity of these factors determines the resistance to endotoxin, prevents the manifestation of its pathogenic properties and the development of endotoxin aggression [4].

Keywords: endotoxin, anti-endotoxin system, immunity, training process.

Актуальность работы

Физические нагрузки в современном спорте являются предельными для организма здорового человека. В связи с этим особую значимость приобретают проблемы, связанные с адекватной оценкой функционального состояния организма спортсменов. В исследованиях, проведенных сотрудниками Института общей и клинической патологии Клинико-диагностического общества (КДО), показано, что эндотоксин (ЭТ) грамотрицательных бактерий кишечной микрофлоры играет уникальную роль в физиологии и патологии человека [1], [9], [10]. В научной литературе имеются единичные сообщения о возможной роли кишечного ЛПС в дизадаптации организма к физическим нагрузкам (перегрузкам) [4], [5]. Решение этих вопросов 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 [10], доступных методов определения концентрации ЛПС в плазме крови и оценки активности АЭИ [3], [6] сняли эти ограничения, сделали возможным изучение роли кишечного ЭТ в механизмах адаптации и ее срыва.

Цель работы ‒ изучить возможность применения показателей гуморального и клеточного иммунитета к эндотоксину для оценки эффективности тренировочного процесса.

Организация и методы исследования

Обследовано 4 группы спортсменов: легкоатлеты, триатлонисты, баскетболисты, тяжелоатлеты, находящихся на разных этапах тренировочного цикла. Группа сравнения в количестве 13 человек была отобрана из студентов 2 курса исторического факультета, которые не занимались спортом. Возрастной интервал испытуемых ‒ от 18 до 23 лет. В качестве физической нагрузки был использован тест PWC₁₇₀ [2]. Концентрацию ЭТ в кровотоке (ЛАЛ-тест, патент РФ 2093825), титры антиэндотоксиновых антител (АТ) к гликолипиду хемотипа Re и ЛПС E.coli O14 (патент РФ 2011993) и резервы связывания ЭТ лейкоцитами [3], [6] изучали до и после выполнения физической нагрузки. Полученные данные обработаны общепринятыми методами вариационной статистики с оценкой достоверности различных эмпирических выборок по t-критерию Стьюдента и с применением методов корреляционного анализа.

Результаты и их обсуждение

У спортсменов стадии и реакции адаптации имеют специфические черты избирательной мобилизации метаболических и функциональных резервов, отвечающие характеру, направленности, интенсивности нагрузки и условиям тренировочной или соревновательной деятельности. После выполнения физической нагрузки у 22 испытуемых (5 студентов из группы сравнения, 9 баскетболистов и 8 легкоатлетов) наблюдали реакцию дизадаптации, которая выражалась в покраснении кожи лица; обильном потоотделении; поверхностном дыхании с отдельными глубокими вдохами, сменяющимися беспорядочным дыханием; головокружении, учащении сердцебиения, пошатывании после окончания нагрузки. Поэтому мы проанализировали динамику концентрации ЭТ (табл.1), титров АТ и резервы связывания ЭТ лейкоцитами у испытуемых до и после выполнения физической нагрузки.

 

Таблица 1 ‒ Динамика концентрации эндотоксина в плазме крови испытуемых после выполнения физической нагрузки

Исследуемые группы	Показатель ЛАЛ-теста
	повышение		без изменений				понижение
	Количество человек
	а.ч.	%		а.ч.	%	а.ч.		%
группа сравнения, n=13	5	38,5		7	53,8	1		7,7
легкоатлеты, n=18	4	22,2		6	33,3	8		44,5
баскетболисты, n=20	8	40		5	25	7		35
тяжелоатлеты, n=13	9	69,3		-	-	4		30,7
триатлонисты, n=13	7	53,8		1	7,7	5		38,5

Примечание: а.ч. - абсолютное число.  

У триатлонистов и тяжелоатлетов не наблюдали реакцию дизадаптации после выполнения теста. Физическая нагрузка переносится триатлонистами и тяжелоатлетами адекватно и не сопровождается значимыми изменениями со стороны эндотоксин-антиэндотоксиновой системы, а изначально невысокая концентрация ЭТ в общем кровотоке (до физической нагрузки) свидетельствует о больших резервных возможностях повышения спортивного мастерства. Триатлонисты и легкоатлеты находились в подготовительном, а тяжелоатлеты и баскетболисты ‒ в соревновательном периоде годичного тренировочного цикла. В подготовительном периоде тренировочного цикла отрицательная динамика показателей ЭТ в общем кровотоке при интенсивной физической нагрузке свидетельствует о способности гиперфункционирующих структур (тканей, органов и систем) эффективно потреблять и использовать ЭТ для пластического обеспечения задаваемого режима работы, поскольку липополисахарид обладает необходимым для этого спектром биологических свойств [5]. Изначально высокие концентрации ЭТ в общем кровотоке спортсменов при отсутствии тенденции к их снижению при выполнении физической нагрузки, могут быть причиной развития реакций дизадаптации. Увеличение концентрации ЭТ до 2 EU/мл при изначально невысоких ее показателях (0,6-1,25 EU/мл) свидетельствует об эффективности тренировочного процесса.

Для адаптации спортсменов, находящихся в соревновательном периоде тренировочного цикла прирост концентрации ЛПС происходит на фоне реакции напряжения со стороны симпатоадреналовой системы. Это позволяет сделать заключение о том, что более высокая физическая нагрузка требует и более высокой концентрации ЭТ в общем кровотоке. При развитии реакций дизадаптации наряду с нарастанием концентрации ЭТ в общем кровотоке наступает истощение резервных возможностей симпатоадреналовой системы, что может явиться причиной развития эндотоксиновой агрессии (ЭА). Эти положения были подтверждены при изучении динамики антиэндотоксиновых антител и резервов связывания ЭТ лейкоцитами у исследуемых групп.

Показатели титров антигликолипидных антител в плазме крови студентов, не занимающихся спортом, в состоянии покоя были выше, чем у студентов, не занимающихся спортом с дизадаптацией. Сразу после выполнения теста PWC₁₇₀ показатели титров антигликолипидных антител в группах с адаптацией к физической нагрузке нарастали. У обследуемых с дизадаптацией титры антигликолипидных антител после выполнения физической нагрузки уменьшались и были значимо ниже по сравнению с показателями лиц с адаптацией. При оценке резервов связывания ЭТ лейкоцитами отмечали значимое снижение этого показателя в состоянии покоя у спортсменов (кроме тяжелоатлетов) по сравнению с показателями нормы. После выполнения физической нагрузки нами выявлено резкое снижение резервов связывания ЭТ лейкоцитами у неспортсменов с адаптивной реакцией, тогда как в остальных группах резервы связывания ЭТ лейкоцитами достоверно не изменялись. ЭА проявляется в случае развития дизадаптивных реакций, так как только в этих случаях имеют место все три необходимых составляющих: избыток ЛПС в системном кровотоке, недостаточность АЭИ и клиническая манифестация.

Таким образом, установлено, что состояние эндотоксин-антиэндотоксиновой системы у испытуемых зависит от периодов тренировочного процесса. У лиц с реакцией дизадаптации на физическую нагрузку имеет место относительная недостаточность гуморального звена АЭИ. Изучение индивидуальной реакций спортсмена на физическую нагрузку по показателям антиэндотоксинового иммунитета и концентрации ЭТ в плазме крови может способствовать эффективности тренировочного процесса.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Аниховская И.А. Выявление групп риска, выбор тактики обследования и оценка эффективности лечения различных заболеваний по показателям антиэндотоксинового иммунитета: дис.… канд. мед.наук: 14.00.05, 14.00.16: защищена 27.11.2001 /Аниховская Ирина Альфредовна. - М., - 2001. – 83с.
2. Карпман В.Л. Тестирование в спортивной медицине / В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский, И.А Гудков. ‒ М.: ФиС, 1988. - 208с.
3. Лиходед В.Г. Способ оценки состояния антиэндотоксинового иммунитета в отношении грамотрицательных бактерий (ЛПС-Тест-ИФА) / В.Г. Лиходед, М.Ю. Яковлев, А.В. Аполлонин. Патент РФ №2088936 на изобретение, 1996 с приоритетом от 18 апреля 1994 г.
4. Опарина О.Н. Показатели активности антиэндотоксинового иммунитета и концентрации липополисахарида кишечной микрофлоры в крови человека при физических нагрузках // Физиология человека. - 2004. ‒ №1. ‒ С.135-138.
5. Опарина О.Н. Эндотоксин кишечной микрофлоры и адаптация к физическим нагрузкам. ‒ Пенза, 2004. ‒ 99 с.
6. Пермяков Н.K. Иммуноморфологическая оценка резервов связывание эндотоксина полиморфноядерными лейкоцитами / Н.K. Пермяков, И.А. Аниховская, В.Г. Лиходед // Aрхив патологии. ‒ 1995. ‒ С.2,4-7.
7. Першин Б.Б. Стресс, вторичные иммунодефициты и заболеваемость. М., 1994. ‒189 с.
8. Суздальницкий Р.С. Стрессорные и спортивные иммунодефициты у человека / Р.С. Суздальницкий, В.А Левандо, Г.Н. Кассиль // Теор. и практ. физ. культ. ‒ 1990. ‒ № 6. ‒ С.9-17.
9. Яковлев М.Ю. Использование показателей антиэндотоксинового иммунитета для объективной оценки сопротивляемости организма и эффективности терапии / М.Ю. Яковлев, В.Г. Лиходед, И.А. Аниховская, С.А. Майская, И.М. Салахов, Р.А. Уразаев // Медицинский журнал России. ‒ 1998. ‒ №1-2. ‒ С. 139-143.
10. Yakovlev M.Yu. Elements of endotoxin theory of human physiology and pathology: systemic endotoxinemia, endotoxin aggression and endotoxin insuffcoencyi // J.Endotoxin Research. ‒ ‒ V. 6(2). ‒ P.12

Список литературы на английском языке / References in English

1. Anihovskaya I.A. Vyyavlenie grupp riska, vybor taktiki obsledovaniya i ocenka effektivnosti lecheniya razlichnyh zabolevanij po pokazatelyam antiendotoksinovogo immuniteta [Identification of risk groups, selection of survey tactics and evaluation of the effectiveness of treatment of various diseases by indicators of anti-endotoxin immunity]: dis....of PhD in Medicine: 14.00.05, 14.00.16: defense of the thesis 27.11.01 / Anikhovskaya Irina Alfredovna.– M., 2001. – 83p. [in Russian]
2. Karpman V.L. Testirovanie v sportivnoj medicine. [Testing in sports medicine] / V.L. Karpman, Z.B. Belocerkovskij, I.A. Gudkov. M.: FiS, 1988. – 208p. [in Russian]
3. Lihoded V.G. Sposob ocenki sostoyaniya antiendotoksinovogo immuniteta v otnoshenii gramotricatel'nyh bakterij (LPS-Test-IFA). Patent RF №2088936 na izobretenie [The ability to assess sostoyaniya antiendotoxinovogo immunitet in otnoshenia gramotricatel'nyh bacteria (LPS-test-IFA). Patent RF №2088936] / V.G. Lihoded, M.Yu. Yakovlev, A.V.Apollonin. 1996. [in Russian]
4. Oparina O.N. Pokazateli aktivnosti antiendotoksinovogo immuniteta i koncentracii lipopolisaharida kishechnoj mikroflory v krovi cheloveka pri fizicheskih nagruzkah [Indicators of activity of antiendotoxin immunity and concentration of lipopolysaccharide of intestinal microflora in human blood during physical activity] / O.N. Oparina // Fiziologiya cheloveka [Human physiology] – 2004. ‒ №1. ‒ P.135-138. [in Russian]
5. Oparina O.N. Endotoksin kishechnoj mikroflory i adaptaciya k fizicheskim nagruzkam [Endotoxin of the intestinal microflora and adaptation to physical activity] /O.N. Oparina. Penza, 2004. – 99 p. [in Russian]
6. Permyakov N.K. Immunomorfologicheskaya ocenka rezervov svyazyvanie endotoksina polimorfnoyadernymi lejkocitami [Immunomorphological evaluation of the reserves of endotoxin binding of polymorphonuclear leukocytes] / N.K. Permyakov, I.A. Anihovskaya, V.G. Lihoded // Arhiv patologii [Archives of pathology] ‒ 1995. ‒ P. 2,4-7. [in Russian]
7. Pershin B.B. Stress, vtorichnye immunodeficity i zabolevaemost' [Stress, secondary immunodeficiencies and the incidence] / B.B. Pershin. М., 1994. ‒ 189 p. [in Russian]
8. Suzdal'nickij R.S. Stressornye i sportivnye immunodeficity u cheloveka [Stress and sports immunodeficiency in humans] / R.S. Suzdal'nickij, V.A. Levando, G.N. Kassil // Teor. i prakt. fiz. kul't. [Theor. and practical physics. cult.] – 1990. – № 6. – P. 9-17. [in Russian]
9. Yakovlev M.Yu. Ispol'zovanie pokazatelej antiendotoksinovogo immuniteta dlya ob"ektivnoj ocenki soprotivlyaemosti organizma i effektivnosti terapii [Use of indicators of antiendotoxin immunity for an objective assessment of the body's resistance and effectiveness of therapy] / M.Yu. Yakovlev, V.G. Lihoded, I.A. Anihovskaya, S.A. Majskaya, I.M. Salahov, R.A. Urazaev // Medicinskij zhurnal Rossii [Medical journal of Russia] ‒ 1998. ‒ №1-2. ‒ P. 139-143. [in Russian]
10. Yakovlev M.Yu. Elements of endotoxin theory of human physiology and pathology: systemic endotoxinemia, endotoxin aggression and endotoxin insuffcoencyi // J.Endotoxin Research. ‒ 2000. ‒ V. 6(2). ‒ P.12.