18.1. Объекты биохимических исследований

В качестве объектов биохимических исследований в практике физической культуры и спорта широко используются: пробы выдыхаемого воздуха, пробы крови, мочи, мышечной ткани, пота, слюны. Среди этих объектов предпочтение отдается выдыхаемому воздуху и крови. Это объясняется удобством работы с этими препаратами, а также тем, что получаемые в результате их анализа результаты дают наиболее ценную информацию о состоянии здоровья обследуемого, уровне тренированности, направленности и эффективности различных средств и методов тренировки, эффективности средств, ускоряющих восстановление и т.п.

Выдыхаемый воздух является основным объектом при исследовании процессов энергетического обмена в организме человека. Заборы проб выдыхаемого воздуха могут проводиться в состоянии покоя, при выполнении некоторых видов мышечной работы, в период восстановления. Современная аппаратура позволяет проводить непрерывный анализ выдыхаемого воздуха в указанных условиях и автоматическую обработку получаемых результатов. На основании анализа выдыхаемого воздуха устанавливаются размеры легочной вентиляции, потребления кислорода, выделения углекислоты, а также целый ряд расчетных показателей: максимальное потребление кислорода, кислородный эквивалент работы, величина кислородного долга, дыхательный эквивалент, «излишек» выселяемой СО₂ (Exess СО₂) и другие показатели.

Количество потребляемого организмом в единицу времени кислорода является показателем интенсивности аэробных превращений. Данные о величине кислородного долга, о «излишке» выделяемой СО₂ дают информацию об участии анаэробных процессов ресинтеза АТФ в энергетическом обеспечении работы.

Кровь – жидкая ткань организма, циркулирующая по разветвленной сети кровеносных сосудов. Основные функции крови связаны с доставкой к тканям кислорода, питательных веществ, удалением продуктов обмена. Кроме того кровь транспортирует гормоны, вырабатываемые в железах внутренней секреции и осуществляющие регуляцию обменных процессов, а также обеспечивает защиту организма от инфекций и интоксикации благодаря присутствию в ней многочисленных форменных элементов (лейкоцитов и др.).

Уже одно определение химического состава крови, содержания важнейших её компонентов может дать ценную информацию для характеристики функционального состояния организма.

В крови определяется содержание гемоглобина, эритроцитов, других форменных элементов крови, субстратов и метаболитов энергетического обмена (глюкозы, молочной кислоты, жирных кислот, глицерина, кетоновых тел), продуктов белкового обмена, показателей кислотно-щелочного равновесия крови, содержание и активность некоторых ферментов, электролитов, гормонов и ряд других веществ.

Благодаря высокой проницаемости клеточных мембран, обеспечивающей выход в кровь многих метаболитов, кровь может дать ценную информацию о характере, направленности и интенсивности ,процессов, происходящих в различных органах и тканях. Так, например, участие анаэробного гликолиза в энергетическом обеспечении мышечной работы сопровождается повышением содержания в крови молочной кислоты. Между количеством образованной в мышцах молочной кислоты и ее содержанием в крови существует тесная взаимосвязь: чем больше ее образуется в мышечной ткани, тем выше содержание в крови.

Быстрота появления в крови многих веществ, образующихся в обменных процессах в разных органах и тканях, тесная связь между их концентрацией в клетках и крови, делает последнюю ценным объектом биохимических исследований. Исследования крови могут дать количественную характеристику различных процессов, данные об их динамике во времени.

Другим важным объектом биохимических исследований является моча. Моча образуется в почках из крови и, за исключением форменных элементов и большинства белков, содержит те же вещества, что и кровь. Моча как объект биохимических исследований имеет ряд преимуществ перед кровью, но и ряд недостатков. Ее можно собирать в больших количествах и использовать в тех случаях, когда задачей исследования является обнаружение веществ, концентрация которых в крови невысока и которые трудно определить в небольшой пробе забираемой для анализа крови.

К недостаткам мочи как объекта биохимических исследований можно отнести то, что нельзя определить динамику изменения концентрации исследуемых показателей при работе и в восстановительном периоде. На основании исследования мочи трудно установить количественные характеристики тех или иных сдвигов в организме.

Ценную информацию с количественными характеристиками могут дать определения каких-либо показателей в суточных порциях мочи. Однако, сбор суточной мочи сопряжен с большими методическими трудностями и может быть успешно реализован только в условиях госпитализации испытуемых.

Моча широко используется для определения гормонов, конечных продуктов белкового обмена, креатина, креатинина и некоторых других метаболитов.

Таким образом, в большинстве случаев анализ мочи может дать информацию о том, есть или отсутствует данное вещество в моче (в организме). Так, анализ мочи используется при антидопинговом контроле. Прием допингов неизбежно приводит к появлению в моче самих допингов или продуктов их метаболизма.

Иногда в качестве объекта биохимических исследований используется слюна. В слюне определяют электролиты (ионы Nа⁺ и К⁺), активность некоторых ферментов (например, амилазы), рН. По данным ряда авторов между активностью амилазы слюны (фермента, ускоряющего пищеварительные превращения углеводов) и ферментов, обеспечивающих превращения углеводов в тканях, существует тесная связь. Поэтому активность амилазы слюны отражает способность организма к использованию углеводов.

Существует также мнение, что слюна, обладая меньшей, чем кровь, буферной емкостью, лучше отражает изменения кислотно-щелочного равновесия в организме. Следует заметить, что в исследованиях специалистов в области спортивной биохимии слюна как объект биохимических исследований не получила широкого распространения. Это обусловлено, в частности, еще и тем, что состав слюны зависит от того, сыт или голоден человек.

Пот, как и слюна, мало популярный объект биохимических исследований. Необходимое для анализа количество пота собирают с помощью хлопчатобумажного белья, полотенца или собирают непосредственно с кожи в какую либо емкость. Белье (полотенце) замачивают в дистиллированной воде. Полученный раствор выпаривают в вакууме и подвергают анализу. В пробах пота определяют электролиты, различные продукты метаболизма. Хотя такие исследования и дают представления о концентрации исследуемых веществ в пробах пота, получить суммарные количественные характеристики их выделения из организма чрезвычайно сложно.

В качестве объекта биохимических исследований используются также пробы мышечной ткани, получаемые методом биопсии. Анализ таких проб может дать очень ценную информацию. Однако, его широкое распространение ограничивается тем, что он носит травматический характер.

Многие биохимические показатели у спортсменов в состоянии покоя мало отличаются от аналогичных показателей у лиц, не занимающихся физической культурой или спортом. Поэтому в практике научных исследований в области физической культуры и спорта в большинстве случаев изучается реакция тех или иных биохимических показателей на выполнение мышечной работы (тестирующих нагрузок).