ФУКОИДАН И СПОРТ
Мухамеджанов Э. К. д-р мед.наук, Казахстан
Спорт высших достижений требует максимального включения всех физиологических систем, всех видов обмена, поэтому возможен выход их из строя и требуется разработка здоровье сберегающих технологий. Сверх максимальные нагрузки могут приводить к нарушению деятельности сердечной, дыхательной, терморегулирующей и гормональной систем [Mitchell J.H., Blomqvist G. Maximal oxygen uptake. N. Engl. J. Med. 1971;284:1018]. Отмечается развитие окислительного стресса, убыль энергетических источников и накопление вредных метаболитов [Reid M.B. Nitric oxide, reactive oxygen species, and skeletal muscle contraction. Med. Sci. Sports Exerc. 2001;33:371–376], поэтому остро стоит вопрос в разработке здоровье сберегающих технологий.
Питание можно отнести к ключевому фактору при разработке этих технологий. В основном они направлены на устранение дефицитов микронутриентов (витаминов и микроэлементов), облегчения скорости усвоения пищевых соединений, повышения обеспеченности организма в соединениях улучшающих процессы энергообразования: дача креатина для улучшения алактатного этапа или использование карнитина для улучшения транспорта ацетил-КоА через мембрану митохондрий и улучшения окисления жиров. Широкое применение получило использования в спорте отдельных аминокислот. Так аспарагиновая аминокислота участвует в работе малат-аспартатного шунта для переноса восстановленных эквивалентов из цитоплазмы в митохондрии, что способствует улучшению аэробных процессов и снижению величины лактатацидоза. Бета-аланин является лимитирующим компонентом для построения карнозина – дипептида (гистидина и бета-аланина, где бета аланин является лимитирующим компонент питания) участвующего в качестве буфера для уменьшения ацидоза и сохранения сократительной функции мышц. Широкое применение при наращивании мышц получил прием разветвленных аминокислот – лейцина, валина, изолейцина (в английской транскрипции ВСАА), проявляющих анаболические свойства. Из них наибольшей анаболической активностью обладает аминокислота лейцин.
В связи с высокой величиной накопление восстановленных эквивалентов при недостаточном снабжении организма кислородом может происходить нарушение окислительно-восстановительных процессов, которые играют важную роль в процессах жизнедеятельности. Маркером степени нарушения этих процессов является уровень в крови молочной кислоты (лактата). Лактат своего рода маркер и для ЦНС, по которому мозг оценивает степень нарушения окислительно-восстановительных реакций и тем самым риск угрозы жизнедеятельности, поэтому для предотвращения пагубных последствий он «отдает» приказ в виде утомления или отказа от нагрузки прекратить это «безобразие».
Лактат важный ограничительный маркер физической деятельности. В мышце его накопление приводит к нарушению ее деятельности, поэтому она старается избавиться от него удалением в циркуляцию. В скелетной мышце в этом процессе участвует фермент лактатдегидрогеназа (ЛДГ) или М (muscle — мышца) тип ЛДГ. При окислении глюкозы до лактата выделяется всего 7% энергии химических связей глюкозы (крайне неэкономично), поэтому более целесообразно не удалять лактат из мышц, а полностью окислять. В тканях с высокой аэробной способностью (сердечной) лактат используется для выработки энергии, поэтому в них содержится Н (heart — сердце) тип ЛДГ. Этот тип ЛДГ ингибируется при низкой концентрации лактата, что предотвращает его выход из ткани.
В свое время нами проводились исследования влияния физической нагрузки в условиях высокогорья (2200 м над уровнем моря на Чимбулаке) на ЛДГ. В контроле 1 день пребывания в горах в мышце преобладала активность М типа ЛДГ, тогда как через 10 дней пребывания и физических тренировок стал преобладать Н тип ЛДГ. Это указывает на то, что при адаптации к физической нагрузке в условиях высокогорья увеличивается в мышце волокна первого типа с высокой аэробной активностью.
В зависимости от степени физической нагрузки отмечается V образное изменение роста острых респираторных заболеваний (ОРЗ) или инфекций верхних дыхательных путей (Nieman D.C. Risk of upper respiratory tract infection in athletes: An epidemiologic and immunologic perspective. J. Athl. Train. 1997;32:344–349). При низких и очень высоких физических нагрузок происходит рост ОРЗ, а при оптимальных, напротив, понижение, что коррелируется с состоянием иммунной системы. Избыточная физическая нагрузка приводит к снижению иммунитета и это сопровождается повышением уровня ОРЗ. Авторы показали, что у элитных спортсменов после марафона в 33% случаев (в контроле лишь в 15%) отмечается развитие ОРЗ, что коррелирует с активностью В и Т лимфоцитов. У 11 элитных марофонцев при приеме фукоидана в дозе 250 и 500 мг [S.Talbott, J.Talbott Effect of BETA 1, 3/1, 6 GLUCAN on Upper Respiratory Tract Infection Symptoms and Mood State in Marathon Athletes J Sports Sci Med. 2009. 8(4): 509–515] по сравнению с контролем (плацебо) отмечалось снижение уровня ОРЗ (рис.1).
Рисунок 1 – Влияние фукоидана на частоту ОРЗ у элитных спортсменов после марафонского забега
Как видно из рисунка 1, в контроле (принимали плацебо) уровень ОРЗ достигал 17% через две недели после забега и 6% через месяц. Дача фукоидана в дозе 250 мг способствовала снижению частоты ОРЗ до 8 и 2, а при дозе 500 мг до 6 и 2% (достоверные отличия). По другому показателю (оценка уровня здоровья) также отмечалось положительное влияние фукоидана (рис.2).
Рисунок 2 – Влияние фукоидана на показатели здоровья элитных спортсменов после марафонского забега
Прием фукоидана улучшал психологический статус и улучшал работоспособность. Наблюдения (Majtan J. Pleuran (β-glucan from Pleurotus ostreatus ): an effective nutritional supplement against upper respiratory tract infections? Med.Sport. Sci.-2012.-V.59.-P.57-61) показали профилактическое влияние фукоидана против снижения у спортсменов активности натуральных киллеров. Еще раньше проводились попытки в этом направлении, в частности показано положительное влияние пробиотика (Lactobacillus fermentum), который уменьшал степень развития ОРЗ у элитных спортсменов (Cox A.J., Pyne D.B., Saunders P.U., Fricker P.A. (2008)Oral administration of the probiotic Lactobacillus fermentum VRI-003 and mucosal immunity in endurance athletes. British Journal of Sports Medicine, 2010 Mar;44(4):222-6). Тоже отмечено для витамина С (Peters E.M., Goetzsche J.M., Grobbelaar B., Noakes T.D. (1993) Vitamin C supplementation reduces the incidence of postrace symptoms of upper-respiratory-tract infection in ultramarathon runners.American Journal of Clinical Nutrition 57, 170-174). В работе (Nieman D.C., Henson D.A., McMahon M., Wrieden J.L., Davis J.M., Murphy E.A., Gross S.J., McAnulty L.S., Dumke C.L. (2008) Beta-glucan, immune function, and upper respiratory tract infections in athletes. Medicine and Science in Sports and Exercise 40, 1463-1471) показано, что дача фукоидана 5.6 г/день в 600 мл способствовало улучшению иммунной системы.
В работе (Y-M.Chen, Y-H.Tsai, T.-Y.Tsai, Y.-S.Chiu, L.Wei, W-C.Chen, C-C.Huang Fucoidan Supplementation Improves Exercise Performance and Exhibits Anti-Fatigue Action in Mice Nutrients. 2015 Jan; 7(1): 239–252) показано положительное влияние фукоидана на силу мышц (рис 3).
Рисунок 3 – Влияние дозы фукоидана 1.5 г/день (FCD-1X) и 3.0 г/день (FCD-2X) на силу мышц (forelimb) мышей
При этом увеличивалось и время работы (рис 4).
Рисунок 4 – Влияние фукоидана на время работы
При утомлении происходит изменение метаболических показателей, и ряд из них являются биохимическими маркерами – лактат, аммиак, глюкоза и креатин-киназа (CK). Поэтому интересно было оценить влияние фукоидана на маркеры утомления (рис 5).
Рисунок 5 – Влияние фукоидана на маркеры утомления: лактата (5А), аммиака (5В), глюкозы (5С) и креатин киназы (5Д)
Как видно из рисунка 5, фукоидан оказывает явное положительное влияние на показатели маркеров утомления, т.е. достоверно уменьшался уровень лактата, аммиака и креатин киназы и, напротив предотвращалось уменьшение основного энергетического источника или глюкозы в крови.
Увеличение в крови уровня аммиака и креатин киназы указывает на усиление катаболических процессов. Их уменьшение под влиянием фукоидана четко выявляется при морфологическом исследовании органов (рис 6).
Рисунок 6 – Влияние фукоидана на морфологии органов мышей после нагрузки
Хотя эти наблюдения проведены на лабораторных животных, но они дают четкое представление о возможных структурных и метаболических нарушений возникающих при интенсивной физической нагрузке. В этом плане фукоидан можно отнести к нутрицевтикам (нутриология – питания, а цевтика – фармакология), т.е. к препаратам улучшающих здоровье и работоспособность человека, поэтому фукоидан следует отнести к препаратам здоровье сберегающих технологий.