Низкая двигательная активность, как результат научно-технического прогресса, явилась причиной возникновения многочисленных нарушений в организме современного человека. Это не только нарушения обмена веществ и сердечно-сосудистой системы, но и снижение механической прочности костной ткани в связи с уменьшением ее минеральной плотности. Имеющиеся научные данные демонстрируют, что адекватные мышечные нагрузки способствуют увеличению минеральной плотности кости (Foong K. O., et. al. 2014; Joo Y.-I. et. al 2003). В то же время, изменения в опорно-двигательном аппарате часто регистрируются и у спортсменов в период интенсификации тренировочных нагрузок. Таким образом, снижение минеральной плотности и механической прочности костной ткани в настоящее время является проблемой как для людей с низкой суммарной двигательной активностью, так и для лиц выполняющих колоссальные физические нагрузки в процессе спортивных тренировок.
Снижение механической прочности кости, по всей видимости, связано с нарушением кальциевого обмена. Так как данный минеральный компонент организма в основном и обеспечивает механическую прочность костной ткани. Наряду с установлением возможных механизмов нарушения прочности кости в условиях адаптации к мышечной деятельности важным является поиск средств, позволяющих внести коррективы в обменные процессы костной ткани. Что и явилось целью нашей работы.
Материалы и методы исследования. Экспериментальным материалом в исследованиях служили лабораторные животные – крысы линии Вистар, в возрасте 12 месяцев. Для моделирования мышечной нагрузки использовалась беговая дорожка. Используемая методика тренировок предусматривала следующие этапы: подготовительный 1 – 4 недели тренировок, переходный 5 – 6 недели, этап интенсивных нагрузок 7 – 8 недели и этап активного отдыха 9 неделя эксперимента.
В процессе эксперимента у животных осуществлялось определение концентрации общего кальция методом титрования. О механической прочности кости и ее минеральном составе судили по результатам компьютерной микротомографии с использованием томографа Skyscan 1176. Использование компьютерной микротомографии позволяет оценить состояние органов и тканей, а также визуализировать структуры, как в 2D, так и в 3D изображении, в данном случае – бедренной кости животного. Максимальная площадь однократного сканирования 6 см х 6 см х 20 см (высота, ширина, длина). Разрешение 9, 18 и 35 мкм/пиксель. Полученные результаты подвергались статистической обработке. В качестве возможного корректора минеральной плотности кости исследовался экстракт корня солодки и сывороточный белок. В соответствии с этим исследования проводились на 3-х группах животных. В 1-й группе животные находились на обычном пищевом рационе, животные 2-й группы получали экстракт солодки, обладающей адаптогенными свойствами (Оболенцева Г.В. и соавт., 1999; Беляев Н.Г., Батурин В.А., 2004) 3-й сывороточный белок.
Результаты собственных исследований и их обсуждение. Согласно полученным данным в динамике кальция регистрировались фазовые изменения. У животных 1-й группы повышение кальция в крови регистрировалось уже на 4-й неделе эксперимента. Но наиболее выраженная гиперкальциемия отмечена на 7-8 неделях (период интенсивных мышечных нагрузок). На данном этапе тренировок содержание общего кальция в крови 1-й группе повысилось на 32 %, во 2-й на 12 % и в 3-й на 10 %. В период активного отдых уровень общего кальция достоверно не отличался от величин, определяемых в начале эксперимента. Из полученных данных следует, что наименее выраженная гиперкальциемия отмечалась в группе животных, в пищевой рацион которых был включен сывороточный белок.
Гиперкальциемия, регистрируемая у животных обеспечивалась выходом кальция из костной ткани, что несомненно сказывается на ее минеральной плотности. Так в первой группе животных в период с 4-й по 7-ю недели тренировок регистрировалось снижение минеральной плотности кости. В частности, кортикальная минеральная плотность понизилась с 1,14±0,04 г/см3, до 1,07±0,03 г/см3 (7 %). Трабекулярная с 0,27±0,05 г/см3 до 0,22±0,04 г/см3 (19 %). Но к моменту окончания 9 недели тренировок минеральная плотность кости возросла и была незначительно выше исходного уровня.
В том случае, если в пищевой рацион животных включали сывороточный белок, снижения минеральной плотности костной ткани не отмечено. Так в периоды с 4-й по 7-ю недели эксперимента, кортикальная минеральная плотность повысилась до 1,21±0,02 г/см3 (6 %), а трабекулярная до 0,34±0,06 г/см3,более чем на 25 %. В данной группе животных высокая минеральная плотность кости оставалась высокая и на последних этапах эксперимента. В группе животных получавших экстракт солодки снижение минеральной плотности кости на начальных этапах тренировок было незначительно. В то же время положительный эффект от приема солодки уступал действию сывороточных белков.
Процесс адаптации к мышечным нагрузкам связан с активацией всех вегетативных систем, в работе которых активно задействован кальций и с усилением анаболических процессов. Соответственно возрастает потребность в кальции и в белках. В случае недостаточного поступления их в организм, источником может явиться органический матрикс кости. Так в группе животных находящихся на обычном пищевом рационе в период повышенного содержания кальция в крови регистрировалось и повышение уровня альбуминов в крови (Беляев Н.Г. и соавт., 20015). В данном случае возможна избыточная активация остеокластов. Введение в пищевой рацион легкоусвояемых аминокислот может оказывать ингибирующее действие на данный процесс. Во всяком случае, достоверного повышения уровня альбуминов в данной группе животных не отмечено.