Состояние карнитинового обмена у юных спортсменов


А.А. БИКТИМИРОВА1, Н.В. РЫЛОВА2

1Казанская государственная медицинская академия, 420012, г. Казань, ул. Бутлерова, д. 36

2Казанский государственный медицинский университет, 420012 г. Казань, ул. Бутлерова, д. 49

Биктимирова Алина Азатовна — аспирант кафедры педиатрии с курсом поликлинической педиатрии, тел. +7-904-662-21-36, e-mail: biktimirova.alin@mail.ru

Рылова Наталья Викторовна — доктор медицинских наук, профессор кафедры госпитальной педиатрии с курсами ПП и ПДО, тел. +7-917-397-33-93, e-mail: rilovanv@mail.ru 


В статье представлены результаты изучения показателей карнитинового обмена у юных атлетов, занимающихся циклическим видом спорта (плавание), а также игровыми дисциплинами (хоккей на траве). Обследован 41 спортсмен. Методом тандемной хромато-масс-спектрометрии был определен уровень свободного карнитина, связанного карнитина и проведено статистическое сравнение полученных результатов в двух группах. Было выявлено, что в группе спортсменов-хоккеистов (n=19) уровень свободного карнитина (С0) достоверно ниже (р<0,001), чем в группе пловцов (n=22). Значение индекса ацилкарнитины/свободный карнитин в свою очередь достоверно выше в первой группе (р<0,001), что косвенно указывает на относительную недостаточность свободного карнитина.

Ключевые слова: карнитин, ацилкарнитины, юные атлеты, карнитиновый обмен.

 

A.A. BIKTIMIROVA1, N.V. RYLOVA2


1Kazan State Medical Academy, 36 Butlerov St., Kazan, Russian Federation, 420012

2Kazan State Medical University, 49 Butlerov St., Kazan, Russian Federation, 420012

The study of carnitine metabolism of young athletes

Biktimirova A.A. — postgraduate student of the Department of Pediatrics with a course of Outpatient Pediatrics, tel. +7-904-662-21-36, e-mail: biktimirova.alin@mail.ru

Rylova N.V. — D. Med. Sc., Professor of the Department of Hospital Pediatrics with courses of Outpatient Pediatrics and PGE, tel. +7-917-397-33-93, e-mail: rilovanv@mail.ru

The article presents the results of studying the carnitine metabolism in young athletes involved in cyclical sport (swimming), as well as game sport (field hockey). The study involved 41 athletes. Using the method of tandem chromatography-mass spectrometry, the levels of free carnitine and bound carnitine were determined. The results obtained in the two groups were statistically compared. It was found that in a group of hockey players (n=19), the level of free carnitine (C0) was significantly lower (p<0.001) than in the group of swimmers (n=22). A value of the acylcarnitines / free carnitine index, in turn, was significantly higher in the first group (p<0.001), which indirectly proves the relative deficiency of free carnitine.

Key words: carnitine, acylcarnitines, young athletes, carnitine metabolism.

 

Развитие детского и юношеского спорта делает необходимым расширение профилактического направления в педиатрии. В частности встает вопрос об эффективной и быстрой диагностике различных состояний. Для детей особенно важно использование малоинвазивных и показательных методов исследования. Определение уровня ацилкарнитинов, аминокислот, свободного карнитина в крови методом тандемной хромато-масс-спектрометрии дает возможность диагностировать состояние энергетического обмена клетки. Данный метод является максимально специфичным и чувствительным инструментом для определения концентраций веществ на следовом уровне. Нарушения обмена жирных кислот (ацилкарнитинов) являются одним из видов метаболических расстройств, которые можно диагностировать с помощью данного метода.

Процессы энергообеспечения, которые осуществляются за счет митохондрий, играют важную роль для достижения успехов в спорте. Для поддержания метаболизма, а именно бета-окисления жирных кислот в условиях гипоксии и образования энергии, необходимо поддерживать уровень карнитина на достаточном уровне. Карнитин — это вещество, которое принимает непосредственное участие в метаболических процессах в клетке и поддержании сохранности тканей. Основная функция карнитина заключается в участии в энергетическом обеспечении клетки [1, 2]. Это происходит за счет транспорта остатков длинноцепочечных жирных кислот в форме ацилкарнитина через митохондриальную мембрану с целью дальнейшего β-окисления и образования АТФ [2]. Детоксицирующая функция карнитина заключается в связывании и выведении из клеток органических кислот, которые являются промежуточными продуктами окисления [3].

В организме карнитин существует в форме активного L-изомера. Часть суточной потребности (25%) в L-карнитине покрывается за счет эндогенного синтеза, а 75% — за счет поступлений извне. Основная доля карнитина поступает в организм с пищей животного происхождения: молоко, мясо, рыба. Эндогенный синтез L-карнитина происходит в печени путем трансформации лизина, донатором метильных групп при этом является метионин. В синтезе L-карнитина принимают участие витамины С, В3, В6, фолиевая кислота, железо и некоторые ферменты [4]. 97% L-карнитина находится в скелетных мышцах и миокарде. Это ткани, которые используют жирные кислоты в качестве главного источника энергии [5]. Эндогенный синтез карнитина снижается также при гипотрофии, поражении печени и почек, нарушении физического развития. Нарушение питания, поражение гастродуоденальной системы, сопутствующие заболевания, различные стрессовые ситуации не только ухудшают всасывание, но и ускоряют выведение карнитина из организма.

Несмотря на то, что большинство клеток организма обладают способностью синтезировать эндогенный карнитин в течение всей жизни, в условиях гипоксии тканей может возникать дефицит карнитина, происходит изменение метаболизма жирных кислот в виде нарушения их β-окисления [7]. При этом происходит снижение уровня карнитина, в результате чего в клетке накапливаются жирные кислоты, ацилкарнитины, ацил-КоА. Повышенная концентрация ацил-КоА подавляет транспорт адениннуклеотидов в митохондриях, уменьшает активность ацил-КоА-синтетазы [8]. Пониженный уровень карнитина также негативно влияет на проницаемость митохондриальных мембран, что ведет к накоплению продуктов окислительно-восстановительных процессов. Отсюда возникает относительная недостаточность и повышенная потребность в карнитине [6].

Потребность в L-карнитине зависит от возраста, вида спорта и повышается при физических и психоэмоциональных нагрузках в 4-20 раз. Даже ежедневный пищевой рацион, включающий полноценное разнообразное питание, то есть продукты как животного, так и растительного происхождения, могут обеспечить около 25% потребности организма в L-карнитине. Поэтому при организации питания спортсменов необходимо учитывать белковую, энергетическую ценность продуктов, содержание жиров в рационе. Питание юных спортсменов с низким содержанием жиров подавляет запас триглицеридов, что клинически выражается в раннем наступлении утомления в процессе тренировок [6].

Цель исследования — изучение показателей карнитинового обмена у юных атлетов, в группе хоккеистов и пловцов.

Материалы и методы исследования

Проведено исследование уровня свободного и связанного карнитина, определение уровня незаменимой аминокислоты — метионина, подсчет индекса связанный карнитин/свободный карнитин. Исследование осуществлялось на базе лаборатории общей патологии Научно-исследовательского клинического института педиатрии РНИМУ им. Н.И. Пирогова (заведующий лабораторией — д.м.н., профессор Сухоруков В.С.). В процессе исследования у спортсменов забиралась одна капля капиллярной крови на специальную фильтровальную бумагу. После высушивания при комнатной температуре и отсутствии прямых солнечных лучей сухое пятно подвергалось анализу методом жидкостной тандемной хромато-масс-спектрометрии с ионизацией в электроспрее. В результате автоматической обработки данных с помощью компьютерной программы выдавался результат содержания ацилкарнитинов (связанного карнитина), свободного карнитина (С0), а также аминокислот (в частности метионина) в мкмоль/л.

Обследован 41 спортсмен, представители двух групп по «Олимпийской классификации видов спорта». В первую группу было включено 19 представителей игровых видов спорта — хоккея на траве (девочки, средний возраст 16,21±0,29 лет); квалификация спортсменок: 1 взрослый разряд (8 человек — 42%), а также кандидаты в мастера спорта (11 человек — 58%). Во вторую группу вошли 22 спортсмена, занимающихся плаванием (10 девочек и 12 мальчиков, средний возраст 16,95±0,25 года); квалификация спортсменов: кандидаты в мастера спорта (18 человек — 81%), а также мастера спорта (4 человека — 19%).

Результаты исследования и их обсуждение

Следует отметить, что показатели свободного карнитина находились в пределах возрастной нормы (нормальные значения для возраста 2-17 лет 19-45 мкмоль/л). Уровень свободного карнитина в группе хоккеистов в среднем составил 27,03±0,96 мкмоль/л, а в группе пловцов — 37,85±1,07 мкмоль/л. После статистической обработки установлено, что в первой группе уровень свободного карнитина достоверно ниже (р<0,001) по сравнению с первой. Уровень ацилкарнитинов в двух группах достоверно не отличался. У хоккеистов он составил в среднем 12,27±0,50 мкмоль/л, в группе пловцов — 12,75±0,57 мкмоль/л. Большую часть связанного карнитина в обеих группах составил ацетилкарнитин. В группе хоккеистов он составил в среднем 57,53±0,011%, а в группе пловцов — 54,03±0,018%. Достоверных различий содержания ацетилкарнитина в двух группах не выявлено. Ацетилкарнитин представляет собой легкодоступный субстрат для запусков энергозависимых обменных процессов в митохондрии [9].

Было также проведено исследование уровня незаменимой аминокислоты метионина, который является субстратом для эндогенного синтеза карнитина. Возрастные нормы данного вещества находятся в пределах от 6 до 37 мкмоль/л. В первой группе уровень метионина варьировал от 5,001 до 10,908 мкмоль/л — среднее значение — 6,64±0,37 мкмоль/л. Во второй группе максимальное значение достигало 18,99 мкмоль/л, а минимальное — 3,955 мкмоль/л — среднее значение уровня метионина в группе пловцов — 8,46±0,66 мкмоль/л (уровень метионина в группе пловцов выше, чем в группе хоккеистов, — р<0,005).

Для дополнительной характеристики содержания ацилкарнитинов (АК) и свободного карнитина (С0) используется соотношение АК/С0. Нормальные значения этого показателя — менее 0,7. Величина индекса связанный карнитин/свободный карнитин находится в обратной связи с уровнем свободного карнитина и в прямой — с уровнем связанного карнитина. Несмотря на то, что показатели в обеих группах укладываются в пределы нормы, данный индекс достоверно выше у хоккеистов. Увеличение данного соотношения указывает на недостаточность свободного карнитина. В группе хоккеистов он составил в среднем 0,46±0,02, у пловцов 0,34±0,02 (р<0,05).

Выводы

1. Уровень свободного карнитина (С0) у хоккеистов достоверно ниже, чем в группе пловцов (р<0,001), а уровни ацилкарнитинов достоверно не отличаются.

2. Более половины связанного карнитина составляет ацетилкарнитин (у хоккеистов среднее значение — 57,53±0,011%; у пловцов — 54,03±0,018%).

3. При подсчете индекса соотношения ацилкарнитинов и свободного карнитина средние показатели данного индекса оказались достоверно ниже (р<0,001) в группе хоккеистов.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Borum P.R. Carnitine function. In: Borum P.R., ed. Clinical Aspects of Human Carnitine Deficiency. Elmsford, NY: Pergamon Press. — 1986. — Р. 16-27.

2. Bremer J. Carnitine-metabolism and functions // Physiol. Rev. — 1983. — Vol. — Р. 1420-80.

3. Балыкова Л.А. Результаты и перспективы использования средств энерготропной терапии в педиатрии на примере L-карнитина // Вопросы практической педиатрии. — 2009. — Т. 4, № 2. — С. 49-55.

4. Николаева Е.А., Золкина И.В., Харабадзе М.Н. Коррекция недостаточности карнитина у детей с митохондриальными заболеваниями // Практика педиатра. — 2011, октябрь. — С. 44-48.

5. Кулиненков О. С. Фармакологическая помощь спортсмену: коррекция факторов, лимитирующих спортивный результат. — Москва: Советский спорт, 2007. — 145 с.

6. Сухоруков В.С. Очерки митохондриальной патологии. — М.: Медпрактика-М, 2011. — 288 с.

7. Леонтьева И.В. Диагностика и лечение метаболических кардиомиопатий, возникающих при нарушениях обмена жирных кислот, у детей / И.В. Леонтьева, Ю.М. Белозеров // Лечащий врач. — 2012. — № 9. — С. 57-62.

8. Михайлова А.В. Особенности функционального статуса спортсменов с перенапряжением сердечно-сосудистой системы / А.В. Михайлова, А.В. Смоленский // Материалы всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Методы оценки и повышения работоспособности у спортсменов». — СПб, 2013. — С. 54-57.

9. Копелевич В.М. Применение ацетил-L-карнитина (Карницетин®) в клинической практике. Метод. пособие / В.М. Копелевич. — Москва, 2010. — 28 с.

 

 

REFERENCES

1. Borum P.R. Carnitine function. In: Borum P.R., ed. Clinical Aspects of Human Carnitine Deficiency. Elmsford, NY: Pergamon Press, 1986. Rr. 16-27.

2. Bremer J. Carnitine-metabolism and functions. Physiol. Rev., 1983, vol. 63, pp. 1420-80.

3. Balykova L.A. Results and prospects of the use of funds energotropic therapy in pediatrics for example, L-carnitine. Voprosy prakticheskoy pediatrii, 2009, vol. 4, no. 2, pp. 49-55 (in Russ.).

4. Nikolaeva E.A., Zolkina I.V., Kharabadze M.N. Correction of carnitine deficiency in children with mitochondrial diseases. Praktika pediatra, 2011, October, pp. 44-48 (in Russ.).

5. Kulinenkov O. S. Farmakologicheskaya pomoshch’ sportsmenu: korrektsiya faktorov, limitiruyushchikh sportivnyy rezul’tat [Pharmacological assistance athlete: correction factors limiting athletic performance]. Moscow: Sovetskiy sport, 2007. 145 p.

6. Sukhorukov V.S. Ocherki mitokhondrial’noy patologii [Essays mitochondrial pathology]. Moscow: Medpraktika-M, 2011. 288 p.

7. Leont’eva I.V., Belozerov Yu.M. Diagnosis and treatment of metabolic cardiomyopathy occurs when the exchange of fatty acids in children. Lechashchiy vrach, 2012, no. 9, pp. 57-62 (in Russ.).

8. Mikhaylova A.V., Smolenskiy A.V. Osobennosti funktsional’nogo statusa sportsmenov s perenapryazheniem serdechno-sosudistoy sistemy [Features of the functional status of athletes with overvoltage cardiovascular]. Materialy vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem “Metody otsenki i povysheniya rabotosposobnosti u sportsmenov”. Saint Petersburg, 2013. Pp. 54-57.

9. Kopelevich V.M. Primenenie atsetil-L-karnitina (Karnitsetin®) v klinicheskoy praktike. Metod. posobie [Use of acetyl-L-carnitine (Karnitsetin®) in clinical practice. Method. Manual]. Moscow, 2010. 28 p.