В последние десятилетия усиливается интерес к так называемым стрессовым белкам, в частности, к металлотионеинам, индукция синтеза которых отмечена в ответ на целый ряд воздействий. Функции металлотионеинов разнообразны, и наши представления об этих функциях расширяются по мере изучения самих металлотионеинов. Первоначально данным белкам отводилась, главным образом, ведущая роль в регуляции гомеостаза таких эссенциальных металлов, как цинк и медь, а также в связывании и детоксикации конкурентных с ними тяжелых металлов, прежде всего кадмия, ртути и свинца. Металлотионеины, благодаря высокому содержанию цистеина в своем аминокислотном составе, могут противодействовать развитию оксидативного стресса и повреждению клеток. В связи с этим в качестве стрессовых белков металлотионеины рассматриваются как «мусорщики свободных радикалов» [1].
С другой стороны, длительная индукция синтеза металлотионеинов вызывает антиапоптотический эффект, приводя к развитию так называемой апоптотической толерантности, что потенциально может явиться основой туморогенеза. Действительно, повышенная экспрессия металлотионеинов отмечается в карциномах в отличие от доброкачественных опухолей [2]. Учитывая появляющиеся данные об ингибировании тяжелыми металлами процесса фолдинга белков, есть предпосылки для приписывания металлотионеинам влияния и на этот процесс через деингибирование [3]. Как известно, влияние на фолдинг белков оказывают белки теплового шока, также являющиеся стрессовыми белками.
В качестве стрессовых белков металлотионеины участвуют в ответной реакции организма на физическую нагрузку. В исследованиях, проведенных на крысах, а также при изучении биохимических параметров в организме людей, выявляются достоверные изменения в уровне экспрессии генов и концентрации металлотионеинов в крови, моче и мышцах при физической нагрузке [4, 5].
Низкая молекулярная масса металлотионеинов и высокая реактивность в ответ на различные стрессовые факторы дают основания предполагать, что металлотионеины могут являться одним из источников олигопептидных компонентов при развитии эндогенной интоксикации.
Целью настоящей работы явилось изучение содержания металлотионеинов и олигопептидов в плазме крови спортсменов после интенсивного тренировочного бега.
Материалы и методы исследования
Исследование выполнено с участием 27 мужчин-спортсменов (бег на длинную дистанцию) и было проведено непосредственно после завершения недельного интенсивного микроцикла тренировки.
Субъектами первой группы исследуемых являлись 12 бегунов квалификацией 2 разряд или без разряда. Во вторую группу были включены 19 спортсменов квалификацией 1 разряд или кандидат в мастера спорта (КМС). В третьей группе были представлены 6 мастеров спорта (МС).
Металлотионеины плазмы крови определяли иммуноферментным методом. Иммуноферментный анализ осуществляли с помощью набора для количественного определения тотальных металлотионеинов в крови человека производства фирмы Cusabio (Китай), содержащего планшеты с иммобилизированными антителами. Измерения проводили на полуавтоматическом иммуноферментном микропланшетном анализаторе Immunochem 2100 (High Technology, США). Уровень металлотионеинов определяли по калибровочной кривой стандартных образцов, построенной в логарифмических координатах.
Для определения пула олигопептидов (ОП) в крови использовали метод М.Я. Малаховой [6].Суть метода состоит в осаждении крупномолекулярных частиц плазмы крови и эритроцитов 15 %-м раствором трихлоруксусной кислоты с последующим определением олигопептидов в кислоторастворимом супернатанте по методу Лоури в модификации М.Я. Малаховой. Статистическую обработку данных производили по методу Стъюдента.
Результаты исследования и их обсуждение
В таблице представлены результаты определения содержания металлотионеинов в плазме крови спортсменов, отнесенным к трем вышеописанным группам.
Для первой группы спортсменов, имеющих 2 разряд или не имеющих разряда, уровень металлотионеинов в плазме крови составил 7,1 ± 0,5 нг/мл. У второй группы спортсменов с квалификацией 1 разряд или КМС количество металлотионеинов в крови после аналогичных тренировок было достоверно ниже – 5,1 ± 0,69 нг/мл. В третьей группе у мастеров спорта был отмечен уровень металлотионеинов, равный 5,0 ± 0,7 нг/мл, который достоверно не отличен от определенного для второй группы спортсменов. Ранее нами было показано, что в плазме крови людей средний уровень металлотионеинов при использовании этого же иммуноферментного анализа составляет 10,4 ± 1,1 нг/мл [7]. Таким образом, для спортсменов всех групп содержание металлотионеинов в плазме крови ниже лабораторной нормы. В литературе имеются экспериментальные данные о том, что в отличие от нетренированных животных, у которых интенсивный (длительный) бег вызывает повышение уровня металлотионеинов, в группе крыс с хронической нагрузкой бегом наблюдается снижение количества этих белков [8].
Указанные данные могут в определенной мере объяснять снижение содержания металлотионеинов в крови квалифицированных спортсменов, наиболее выраженное во 2 и 3 группах.
Как известно, основной причиной снижения работоспособности спортсменов является метаболическое утомление. Феномен метаболического утомления соответствует клинико-лабораторному синдрому эндогенной интоксикации.
На основании расчета корреляции уровня молекул средней массы и индекса адаптации недавно было показано, что накопление среднемолекулярных пептидов в крови спортсменов свыше 0,79 г/л плазмы является диагностическим критерием высокого риска срыва адаптации к физическим нагрузкам у спортсменов в условиях тренировочного процесса [9].
Количественное содержание металлотионеинов и олигопептидов в плазме крови спортсменов-мужчин разной квалификации*
|
показатель |
1 группа |
2 группа |
3 группа |
P1–2 |
P2–3 |
P1–3 |
|
МТ (нг/мл) |
7,1 ± 0,5 n = 12 |
5,1 ± 0,6 n = 19 |
5,0 ± 0,7 n = 6 |
< 0,05 |
> 0,05 |
< 0,05 |
|
ОП (г/л) |
0,539 ± 0,018 n = 12 |
0,559 ± 0,028 n = 19 |
0,590 ± 0,060 n = 6 |
> 0,05 |
> 0,05 |
> 0,05 |
Примечание. * 1 группа – без разряда или 2 разряд, 2 группа – 1 разряд и кандидаты в мастера спорта, 3 группа – мастера спорта.
В связи с этим в нашей работе было проведено изучение уровня олигопептидов в крови спортсменов-бегунов. В таблице отражены результаты определения, из которых следует, что различий в количестве олигопептидов в плазме крови спортсменов всех трех групп не выявлено, но их средний уровень несколько превышает нашу лабораторную норму (0,42–0,48 г/л) и соответствует литературным данным о более высоких «нормальных значениях» этого показателя для спортсменов (0,51–0,55 г/л). Однако лишь у одного спортсмена количество олигопептидов плазмы крови превышало указанное критическое значение 0,79 г/л.
Рис. 1. Корреляция содержания металлотионеинов и олигопептидов в плазме крови спортсменов 2 разряда и не имеющих разряда. По оси абсцисс – концентрация металлотионеинов в плазме крови (нг/мл), по оси ординат – концентрация олигопептидов (г/л). R = 0,63 P < 0,01
Рис. 2. Корреляция содержания металлотионеинов и олигопептидов в плазме крови спортсменов первого разряда и кандидатов в мастера спорта. По оси абсцисс – концентрация металлотионеинов в плазме крови (нг/мл), по оси ординат – концентрация олигопептидов (г/л). R = 0,67 P < 0,01
Следует отметить, что для представителей всех трех групп спортсменов выявлены значительные индивидуальные колебания количества как олигопептидов, так и металлотионеинов. Очевидно, трудно было бы ожидать, что уровень металлотионеинов будет прямо влиять на содержание олигопептидов в плазме крови, учитывая их количественное соотношение.
Однако известно, что физическая нагрузка большой интенсивности как стрессирующий фактор может приводить и к повышению уровня металлотионеинов и к сдвигу параметров эндогенной интоксикации. В связи с этим возникает вопрос о возможной корреляции между изменениями в содержании металлотионеинов и олигопептидов плазмы крови.
Действительно, проведение сравнительного анализа показало наличие значимой положительной корреляции с P < 0,01 между индивидуальными уровнями металлотионеинов и олигопептидов, определенными в плазме крови спортсменов (рис. 1–2). Эти результаты поддерживают гипотезу о том, что металлотионеины, как стрессорные белки, могут вносить определенный вклад в олигопептидный баланс.
Следует подчеркнуть, что полученные в работе данные по определению уровня металлотионеинов и олигопептидов в плазме крови спортсменов свидетельствуют об отсутствии реального риска срыва адаптации в условиях данных тренировочных режимов для всех 3 групп спортсменов. Вместе с тем выявленные различия в количестве металлотионеинов в плазме крови спортсменов находятся в соответствии с полученными в условиях эксперимента на животных данными об изменении уровня этих белков в зависимости от степени тренированности. Дальнейшие исследования могут расширить наши представления о том, в какой степени актуален вопрос о роли металлотионеинов как маркеров тренированности к физической нагрузке [10].
Выводы
1. В плазме крови спортсменов квалификации 1 разряд, КМС и МС уровень металлотионеинов достоверно снижен по сравнению с зарегистрированным у спортсменов более низкой квалификации.
2. Количество олигопептидов в плазме крови спортсменов разных групп не имеет достоверных различий.
3. Отмечена положительная корреляция между индивидуальными значениями металлотионеинов и олигопептидов, определенными в плазме крови спортсменов.