Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

К ВОПРОСУ О РОЛИ МЕТАЛЛОТИОНЕИНОВ КАК МАРКЕРОВ ТРЕНИРОВАННОСТИ К ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ

Елаева Н.Л. 1 Минаева Л.В. 1 Батоцыренова Е.Г. 1 Степанова С.В. 1 Елаева М.Н. 1 Кашуро В.А. 1
1 ФГБУН «Институт токсикологии ФМБА России»
Целью работы явилось изучение содержания металлотионеинов и олигопептидов в плазме крови спортсменов после окончания недельного интенсивного микроцикла тренировочного бега. Исследование выполнено с участием 27 мужчин – спортсменов различной квалификации. Показано, что в крови спортсменов квалификации 1 разряда, КМС и МС уровень металлотионеинов достоверно снижен по сравнению с определяемым у спортсменов более низкой квалификации (2 разряд и без разряда). Отмечена положительная корреляция между индивидуальными значениями металлотионеинов и олигопептидов, измеренными в плазме крови спортсменов. Полученные результаты поддерживают представление о возможной роли металлотионеинов как маркеров тренированности к физической нагрузке.
металлотионеины
олигопептиды
плазма крови
спортсмены
бег
1. Viarengo A., Burlando B., Ceratto N., Pantoli L. Antioxidant role of metallotioneins: a comparative overview. // Cell Mol. Biol. – 2000. – Vol. 46. – P. 407–417.
2. McCluggage W.G.,Strand K., Abdulkadir A. Mammalian metallotionein in toxicology, cancer and cancer chemotherapy. // Int. J. Gynec. Cancer. – 2002. – Vol. 121. – P. 62–65.
3. Sandeep K. Shama, Goloubinoff R., Christen P. Heavy metal ions are potent inhibitors of protein folding. // Biochemical and biophysical research communication. – 2008. – Vol. 372. – P. 341–345.
4. Feder M.S., Hofmann G.E. Heat-shock proteins, molecular chaperones and the stress response. // Ann. Rev. Physiol. – 1999. – Vol. 61. – P. 243–282.
5. Fink A.L. Chaperone-mediated protein folding. // Physiol. Rev. – 1999. – Vоl. 79. – P. 425–449.
6. Малахова М.Я. Метод регистрации эндогенной интоксикации. Пособие для врачей. СПБ. Издательство МАПО, 1995-2.
7. Елаева Н.Л., Иваненко А.А., Великова В.Д., Кашуро В.А., Малов А.М., Соколян Н.А. Сравнительный анализ концентрации металлотионеинов в плазме крови людей при использовании двух разных методов определения. //Токсикологический вестник. – 2013. – № 4. – С. 12–15.
8. Roshan D., Jolazadeh T., Hosseinzadeh M., Myers J. Effect of acute and chronic exercise on cardiac metallothionein in rat. // Gaz. Med. Ital. Arch. Sci. Med. – 2012. – Vol. 171. – P. 693–701.
9. Стаценко Е.А., Ковкова А.В., Нехай Е.В. Разработка нового маркера тренированности у спортсменов. // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. – 2012. – № 3. – С. 42–45.
10. Wochynski Z., Sobiech K.A., Milnerowicz H., Novak P. Can metallothionein be considered a diagnostic marker in physical exercise? // Adv. Clin. Exp. Med. – 2003. – № 5. – P. 641–645.

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.

el1.wmf

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

el2.wmf

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.


Библиографическая ссылка

Елаева Н.Л., Минаева Л.В., Батоцыренова Е.Г., Степанова С.В., Елаева М.Н., Кашуро В.А. К ВОПРОСУ О РОЛИ МЕТАЛЛОТИОНЕИНОВ КАК МАРКЕРОВ ТРЕНИРОВАННОСТИ К ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ // Успехи современного естествознания. – 2015. – № 3. – С. 133-136;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=34750 (дата обращения: 18.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074