Это открытие поможет упростить мониторинг физической активности спортсменов.
Молочная кислота и ее анион, лактат, являются продуктами неполного расщепления глюкозы. У спортсменов концентрация лактата в крови – показатель уровня индивидуальной подготовки. Тестирование с постепенным повышением нагрузки фиксирует 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 причиняет ущерб здоровью спортсмена. В соответствии с результатами тестов проводится корректировка индивидуальной программы каждого атлета. Отбор крови – болезненная процедура, и для некоторых видов спорта, например, для бега и плавания, онлайн-мониторинг по этой причине невозможен.
Помимо спортивной медицины, контроль уровня лактата позволяет выявить гипоксию, при которой его содержание в крови повышается. Речь идёт о кислородной недостаточности, вызванной излишней физической нагрузкой, физическими повреждениями организма или нарушением метаболизма. Значительная концентрация молочной кислоты – маркёр опасного метаболического нарушения в организме, лактатацидоза, который сопровождается воспалительными процессами, нарушениями функций органов и тканей и кровотечениями.
Теперь вместо болезненного инвазивного мониторинга уровня лактата в крови для исследований можно применять анализ пота. Более 80 лет назад учёные выдвинули предположение, что концентрации лактата в поте и крови пропорциональны, так как потовые железы, возможно, «секретируют» лактат крови при интенсивной нагрузке. Но несколько лет назад британские исследователи пришли к выводу, что корреляция отсутствует, поэтому использовать связь лактата в крови и поте для неинвазивной диагностики нельзя. Сотрудники химфака МГУ под руководством профессора, д.х.н. Аркадия Карякина доказали существование взаимосвязи между изменениями концентрации лактата в поте и крови.
Экспериментальные данные для исследования химикам МГУ предоставили сотрудники ЦСТиСК Москомспорта и РГУФК: образцы пота и крови были отобраны у 10 спортсменов-добровольцев при занятиях на эллиптическом эргометре. Химики выяснили, что концентрация лактата в поте активной мышцы и в крови пропорциональны физической нагрузке. При этом максимальное изменение уровня лактата в поте наступает раньше, чем в крови, являясь таким образом более быстрым индикатором метаболизма. Результаты работы подтвердили применимость пота в неинвазивной диагностике и открыли возможность создать носимые устройства 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, – рассказал один из авторов исследования, младший научный сотрудник кафедры химической энзимологии химфака МГУ Егор Андреев. – В отличие от работ с отсутствием 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».
Исследование корреляции и опыты с атлетами, а также создание биосенсоров для мониторинга лактатов поддержаны грантами Российского научного фонда.
