Российские спортсмены смогут эффективнее готовиться к соревнованиям

Сотрудники химического факультета МГУ доказали, что изменение концентрации аниона молочной кислоты (лактата) в поте пропорционально изменению его содержания в крови. Открытие позволит упростить мониторинг физической активности спортсменов. Результаты исследования российских учёных опубликованы в журнале ChemElectroChem из списка топ-25% по Web of Science.

Молочная кислота и её анион (лактат)  –  продукты неполного расщепления глюкозы. Для спортсменов концентрация лактата в крови выступает показателем уровня индивидуальной подготовки. Тестированием с постепенным повышением нагрузки фиксируется момент прохождения лактатного порога – нагрузки, при которой концентрация лактата в крови достигает 4 ммоль/л. При превышении лактатного порога физическая активность приводит к нежелательным сдвигам метаболизма, поэтому тренировка проходит в ущерб здоровью атлета. В соответствии с тестами проводят корректировку индивидуальной программы спортсмена. Отбор крови является болезненной процедурой, для некоторых видов спорта (бег, плавание) онлайн-мониторинг из-за этого невозможен.

Контроль уровня лактата важен не только в спортивной медицине. Повышение содержания лактата в крови относительно нормального уровня – это показатель гипоксии, т.е. кислородной недостаточности, вызванной излишней физической нагрузкой, физическими повреждениями организма, нарушением метаболизма. Значительная концентрация молочной кислоты является маркером опасного метаболического нарушения в организме – лактатацидоза, сопровождающегося воспалительными процессами, нарушениями функций органов и тканей, кровотечениями.

Вместо болезненного инвазивного (т.е. сопряженного с повреждением стенок кровеносных сосудов) мониторинга уровня лактата в крови для исследований можно использовать анализ пота. Более 80 лет назад предположили, что концентрации лактата в поте и крови пропорциональны (потовые железы, возможно, «секретируют» лактат крови при интенсивной нагрузке). Однако несколько лет назад британские исследователи пришли к выводу, что корреляции нет и использовать связь лактата в крови и поте для неинвазивной диагностики нельзя. Сотрудники химического факультета МГУ под руководством профессора, д.х.н. Аркадия Карякина доказали, что взаимосвязь между изменениями концентрации лактата в поте и крови существует.

Экспериментальные данные для исследования химикам МГУ предоставили сотрудники ЦСТиСК Москомспорта и РГУФК: у десяти спортсменов-добровольцев в ходе физических нагрузок отбирали образцы пота и крови во время занятий на эллиптическом эргометре. Химики-аналитики выяснили, что концентрация лактата в поте активной мышцы и в крови пропорциональны физической нагрузке. Вместе с тем максимальное изменение уровня лактата в поте наступает раньше, чем в крови, выступая более быстрым индикатором метаболизма. Результаты работы подтверждают применимость пота в неинвазивной диагностике и открывают возможность изготовления носимых устройств для определения лактата в поте.

«В поте, выделяемом вблизи активно работающих мышц, содержание лактата многократно возрастает, тогда как в поте вблизи неактивной – не изменяется или незначительно убывает. В отличие от работ об отсутствии корреляции между потом и кровью, наше исследование было направлено на изменение уровня лактата и контроль условий отбора. Это помогло подтвердить положительную корреляцию изменений концентрации лактата в поте и крове не только для активной, но и для неактивной мышцы», – прокомментировал результаты один из авторов исследования, младший научный сотрудник кафедры химической энзимологии химфака МГУ Егор Андреев.

Исследование корреляции и опыты со спортсменами, а также создание биосенсоров для мониторинга лактатов поддержаны грантами Российского научного фонда.

Рисунок: схема биосенсора. Егор Андреев/МГУ