Взаимосвязь нейрогуморального статуса и минеральной плотности пяточной кости у спортсменов академической гребли в условиях напряженной мышечной деятельности

МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СПОРТА

ВЗАИМОСВЯЗЬ НЕЙРОГУМОРАЛЬНОГО СТАТУСА И МИНЕРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ПЯТОЧНОЙ КОСТИ У СПОРТСМЕНОВ АКАДЕМИЧЕСКОЙ ГРЕБЛИ В УСЛОВИЯХ НАПРЯЖЕННОЙ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Т.Ф. АБРАМОВА, К.И. НИКИТИНА, Т.М. НИКИТИНА,

ФГБУ ФНЦ ВНИИФ

Аннотация

В процессе напряженной мышечной деятельности происходит изменение секреции и метаболизма различных гормонов, которые обеспечивают адаптацию спортсмена к возрастающим нагрузкам, но также могут являться и фактором риска нарушения функционирования многих систем организма, в частности костной ткани вплоть до развития остеопороза. Задача настоящего исследования - изучить взаимосвязь минеральной плотности пяточной кости и гормональных показателей у спортсменов в условиях напряженной мышечной деятельности. Измерения минеральной плотности пяточной кости проводили при помощи метода ультразвуковой денситометрии, предназначенного для изучения только пяточной кости. Оценка минеральной плотности проводилась по пиковой норме костной ткани. Показано, что снижение минеральной плотности костной ткани характеризуется усилением процессов костной резорбции (повышение уровня fi-Cross Laps), что взаимосвязано с изменением нейрогуморальных

показателей.

Ключевые слова: минеральная плотность пяточной кости, спортсмены академической гребли, гормоны, кортизол, тестостерон, инсулин, альдостерон, ТТГ, p-Cross Laps, остеокальцин, остеопения, ультразвуковая денситометрия.

Abstract

Some changes in the secretion and metabolism of hormones occurs in the process of intense muscular activity. These changes provide with the adaptation of sportsmen to increasing loads and they may be a factor of risk to disorder the functioning of different organism's systems, in particular, bone tissue up to osteoporosis. The purpose of the present study is to investigate interaction of heel bone mineral density with hormonal indicators of sportsmen's in the environment of intense muscular activity. Heel bone mineral density was measured with the help of ultrasonic densitometry method. The peak standard bone tissue was used for evaluation of bone mineral density. The result of the study showed that bone mineral density decrease was characterized by the process of bone resorbtion increase (ft-Cross laps increase) and this process is interacted to the change of the neurohumoral indicators.

Key words: heel bone mineral density, athletes academic rowing, hormones, cortisol, testosterone, thyroid-stimulating hormone, aldosterone, p-Cross Laps, osteocalcin, osteopenia, ultrasonic densitometry.

Введение

Влияние гормонов на обменные процессы важно для обеспечения в организме предельной мобилизации всех возможностей в условиях напряженной мышечной деятельности спорта высших достижений [1, 2, 3, 4]. Современная спортивная деятельность спорта высших достижений характеризуется постоянно увеличивающимися нагрузками на все системы организма, и имеет большое

значение определение взаимосвязи между спортивной деятельностью и эндокринными функциями организма, которые имеют также большое значение для управления восстановительными процессами после нагрузок и обеспечения развития энергетических, структурных и функциональных основ спортивной работоспособности [5, 6]. Напряженная мышечная деятельность является мощнейшим фактором мобилизации функциональных резервов организма спортсменов, и в тоже время создает

фактор риска снижения работоспособности и нарушения многих систем организма, в частности костной ткани, что является фактором риска развития остеопоротических изменений и одной из главных причин травматизма у спортсменов [3, 7, 8]. При этом следует отметить, что реабилитация остеопоротических изменений дорогостоящая, долговременная и не всегда эффективная [9, 10, 11].

Цель исследования

Определение взаимосвязи гормональных показателей и изменчивости минеральной плотности пяточной кости у спортсменов в условиях напряженной мышечной деятельности с учетом биохимических показателей костного и общего метаболизма.

Организация, материалы и методы

Исследования проводились в течение 2004-2008 гг. на базе лаборатории спортивной антропологии Всероссийского научно-исследовательского института физической культуры и спорта (ВНИИФК) и НЦ ЭФиС.

В соответствии с поставленной целью в исследовании принимали участие 22 спортсмена академической гребли мужского пола со стажем спортивной деятельности от 8 до 17 лет и с возрастным варьированием от 20 до 31 лет. Программа обследования включала измерение тотальных размеров тела, определение мышечного и жирового компонентов, измерение минеральной плотности пяточной кости и определение уровня секреции гормонов, показателей костного и общего метаболизма.

Измерения минеральной плотности проводили при помощи метода ультразвуковой денситометрии "Achilles Express" (Lunar, USA), предназначенного для изучения только пяточной кости; учитывалось, что изменения минеральной плотности пяточной кости, которой свойственен высокий метаболизм, адекватно отражают костные потери при нарушениях в позвоночном отделе, бедренной кости и при постменопаузальном синдроме [9, 12].

Оценка минеральной плотности проводилась относительно пикового уровня костной ткани (% от значения в 20-30 лет): норма - значения минеральной плотности в пределах 87,1-113%; снижение минеральной плотности в пределах 87-68% - остеопения; менее 68% - остео-пороз.

Статистическая обработка полученных данных была проведена с использованием пакета прикладных программ STATISTICA (StatSoft Inc. США, версия 6.0).

Результаты исследования

Для выполнения поставленной цели представители академической гребли были разделены на 3 группы в зависимости от показателя минеральной плотности костной ткани пяточной кости (МППК): 1-я - до 87% (остеопения), 2-я - от 87 до 113% (норма), 3-я - более 113% (выше нормы).

Анализ выделенных групп гребцов-академистов показал, что они достоверно различаются по уровню МППК (табл. 1). При этом все группы характеризуются близкой массой тела и уровнем абсолютного развития мышечного компонента, и достоверно отличаются по процентному содержанию мышечного компонента, абсолютному и относительному содержанию жирового компонента.

Показатели одного из ведущих маркеров костной резорбции - p-Cross laps выше в группах с низкой и нормальной МППК и достоверно ниже группе с высоким уровнем МППК (табл. 2).

Уровень одного из ведущих маркеров формирования костной ткани - остеокальцина - имеет достоверно минимальные значения у представителей академической гребли из группы с высокой МППК по сравнению с группой с низкой МППК.

Соотношение остеокальцина / p-Cross laps, напротив, максимально в группе с высокой МППК при отсутствии достоверных различий между группами с низкой и нормальной МППК.

Таблица 1

МППК и морфологические особенности у спортсменов гребцов-академистов с различным уровнем МППК

№ п/п Показатель Группы спортсменов гребцов-академистов с различным уровнем МППК Г-критерий

I II III

1-я группа

X £ X £ X £ III I—III II-III

1. МППК (правая), % 80,4 9,42 99,3 5,18 122,8 5,85 *** *** ***

2. МППК (левая), % 85,4 2,64 101,3 5,41 122,8 8,18 *** *** ***

3. МППК (средняя), % 82,8 4,38 100,3 4,91 122,8 6,41 *** *** ***

4. МТ, кг 90,5 9,54 84,8 11,59 89,0 10,54 - - -

5. ММ, кг 46,2 4,37 47,2 7,24 47,9 5,16 - - -

6. ММ, % 51,2 2,46 54,0 2,57 53,9 0,86 * * -

7. ЖМ, кг 11,9 5,24 7,3 1,93 7,8 2,04 * * -

8. ЖМ, % 12,8 4,60 8,6 1,85 8,7 1,52 * * -

Примечания:

МППК - минеральная плотность пяточной кости; МТ - масса тела; ММ - мышечная масса; ЖМ - жировая масса. Различия достоверны при: * Р < 0,05; ** Р < 0,01;*** Р < 0,001.

Таблица 2

Характеристики гормонов и биохимических показателей, маркирующих костный обмен, у спортсменов академической гребли с различным уровнем минеральной плотности пяточной кости

№ п/п Показатель Группы спортсменов гребцов-академистов с различным уровнем МППК Г-критерий

I II III

1-я группа

X £ X £ X £ III I-III II-III

1. Остеокальцин 62,53 18,12 48,31 23,20 41,55 8,97 - * -

2. P-Cross laps 1,19 0,39 1,04 0,41 0,63 0,15 - ** **

3. Остеокальцин/ p-Cross laps 54,24 10,42 45,94 8,82 66,97 6,79 - * **

4. Паратгормон 49,97 25,20 47,67 8,12 47,00 8,58 - - -

5. Кальцитонин 4,53 3,26 2,64 0,78 4,55 2,28 - - *

6. ТТГ 2,24 1,19 1,81 0,70 1,89 0,39 - - -

7. Свободный Т4 16,25 1,11 16,36 2,36 16,38 1,72 - - -

8. Инсулин 6,83 2,51 4,21 1,57 4,75 0,87 - - -

9. С-пептид 0,53 0,11 0,37 0,04 0,40 0,02 ** * -

10. Альдостерон 235,1 138,22 117,7 54,20 134,33 78,85 * - -

11. Щелочная фосфатаза 78,50 16,67 73,29 23,49 100,25 30,69 - - -

12. Кальций общий 2,41 0,07 2,53 0,11 2,49 0,12 - - -

13. Кальций ионизированный 1,20 0,02 1,18 0,02 1,19 0,02 - - -

14. Магний 0,74 0,05 0,74 0,06 0,81 0,05 - * -

15. Фосфор 1,00 0,16 1,10 0,24 1,28 0,10 - * -

16. Кортизол (К) 546,8 166,43 515,6 166,67 593,8 91,66 - - -

17. Общий тестостерон (ОТ) 18,7 4,80 20,4 3,21 18,9 2,32 - - -

18. ОТ/К, % 3,82 1,60 4,28 1,32 3,23 0,58 - - -

19. Свободный тестостерон (СТ) 22,1 8,59 15,9 2,32 13,9 4,63 * ** -

20. СТ/ОТ 1,17 0,26 0,77 0,22 0,73 0,13 ** ** -

Различия достоверны при: * Р < 0,05; ** Р < 0,01; *** Р < 0,001.

Уровень классических регуляторов костного обмена - паратгормона и кальцитонина - не выходит за пределы нормальных значений: уровень паратгормона максимален в группе с низкой МППК, и практически одинаков в группах с нормальной и высокой МППК. Кальцито-нин имеет минимальный уровень в группе с нормальным уровнем МППК, и более высокие и близкие по значению уровни в группах с низкой и высокой МППК.

Щелочная фосфатаза для всех исследуемых групп соответствует физиологической норме, при уровне ближе к верхней границе в группе высокой МППК.

Распределение уровней фосфора и магния схожи и имеют достоверно более высокие значения у представителей из группы с высоким уровнем МППК по сравнению с группой с нормальным уровнем МППК.

Уровень альдостерона, напротив, достоверно выше в группе с низкой МППК.

Содержания общего и ионизированного кальция не имеет достоверных различий между рассматриваемыми группами.

Инсулин не обнаруживает достоверных различий при наличии тенденции к повышению в ряду: норма - высо-

кая МППК - остеопения. Схожие тенденции наблюдаются и в изменении уровня С-пептида, который более точно отражает уровень эндогенной секреции инсулина, при этом уровень С-пептида достоверно выше в группе с низкой МППК.

Характеристики функции щитовидной железы, отражаемые уровнем тиреоидных гормонов (свободный Т4) и уровнем гормонов гипофиза (ТТГ), соответствовали нормальным значениям при более высоком, но не достоверно, уровню ТТГ в группе остеопении.

Уровни кортизола и общего тестостерона как показателей активности работы глюкокортикоидной и тес-тостеронной систем организма, у всех групп соответствовали физиологической норме и не имеют достоверных отличий. При этом уровень свободного активного тестостерона достоверно максимален в группе с низкой МППК.

Показатели текущей активности аминотрансфераз, белкового и липидного обмена обнаруживают небольшое количество достоверных различий (табл. 3), в основном это касается более высокого уровня общего белка и общего билирубина в группе с низкой МППК.

Таблица 3

Характеристики печеночных аминотрансфераз, белкового и липидного обмена в группах спортсменов академической гребли с различным уровнем МППК

№ п/п Показатель Группы спортсменов гребцов-академистов с различным уровнем МППК Г-критерий

I II III

1-я группа

X £ X £ X п III I-III II-III

1. ACT 25,33 6,25 27,29 4,61 34,50 9,40 - - -

2. АЛТ 19,33 6,25 19,14 2,79 24,00 12,57 - - -

3. КФК 203,67 115,83 307,71 178,36 239,75 76,79 - - -

4. Мочевина 6,02 0,97 5,23 0,96 6,45 1,41 - - -

5. Креатинин 90,62 5,77 83,21 14,22 90,45 8,73 - - -

6. Общий белок 7,33 0,28 6,99 0,30 7,10 0,49 * - -

7. Холестерин 4,21 0,58 4,19 0,32 4,24 0,62 - - -

8. Билирубин общий 1,19 0,94 0,92 0,40 0,49 0,08 - - *

9. Билирубин прямой 0,45 0,23 0,38 0,12 0,27 0,02 - - -

* Различия достоверны при Р < 0,05.

Обсуждение результатов

Группа гребцов-академистов с низкой МППК отличается от двух других достоверно более низким процентным содержанием мышечного компонента в массе тела и более высоким содержанием жирового компонента, что косвенно оценивает наиболее низкий уровень общей физической подготовленности гребцов этой группы. Напротив, спортсмены с нормальной и высокой МППК имеют практически равные уровни мышечного и жирового компонентов, отражающие высокий уровень подготовленности.

Сопоставление характеристик костного обмена (табл. 2) показало, что основные (достоверные) различия между группами гребцов с разной МППК касаются величин концевых телопептидов (P^ross laps) и баланса процессов синтеза и резорбции костной ткани. Группа спортсменов с выраженной остеопенией отличалась достоверно самым высоким уровнем p-&oss laps (значительно выше нормы) и остеокальцина (близко к верхней границе нормы), уровень которых имеет минимальное выражение в группе с высокой МППК и занимает промежуточное положение в группе гребцов с нормальными значениями МППК.

Соотношение остеокальцин / p^ross laps, раскрывая баланс процессов синтеза и резорбции костной ткани, интегрально указывает на безусловную сбалансированность этих процессов в группе высокой МППК при явном преобладании процессов резорбции в группах с низким и нормальным уровнем МППК.

Гормоны, регулирующие костный обмен, соответствуют нормальным значениям независимо от уровня МППК. При этом распределение паратгормона имеет такую же тенденцию в распределении по группам с различной МППК, что и остеокальцин и p^ross laps: максимальный уровень - в случае остеопении, минимальный - соотносится с максимальным уровнем минеральной плот-

ности. Изменение уровня кальцитонина в большей мере соотносится с балансом процессов синтеза и резорбции (соотношение остеокальцина / p^ross laps) - наибольшие значения отмечаются в группах с минимальной и максимальной МППК при наименьшей величине в группе с нормальным уровнем МППК.

Наряду с этим обращает на себя внимание тот факт, что в группе с остеопенией отмечаются (в ряде случаев достоверно) наибольшие величины тиреотропного гормона, инсулина, С-пептида и альдостерона при, напротив, наименьших значениях щелочной фосфатазы, кальция общего, магния и фосфора, которые, с одной стороны, отражают характеристики костного обмена, свидетельствуя о напряженности и рассогласовании механизмов костеобразования, с другой - указывают на более низкую готовность к выполнению тренировочных нагрузок, и в связи с этим более высокую задействованность глико-литических механизмов и в некоторой степени снижение характеристик водно-солевого обмена.

Анализ характеристик глюкокортикоидной и тесто-стероновой функций показал, что уровень кортизола и общего тестостерона не имеют существенных и достоверных различий в зависимости от различного уровня МППК и соответствует физиологической норме. В то же время группа с низким уровнем МППК характеризуется максимальным уровнем свободного тестостерона, биологически наиболее активной формой тестостерона, тогда как высокая минеральная плотность корреспондирует с наиболее низким уровнем этого показателя. Полученные данные могут отражать уже направленные процессы компенсации в случае сложившейся остео-пении, т.к. свободный тестостерон непосредственным влиянием способствует повышению продолжительности жизни остеокластов и остеобластов, но также оказывает и опосредованное влияние путем ароматизации, образовывая эстрадиол, активирующий анаболические

Медико-биологические проблемы спорта

процессы костеобразования и тормозящий костную резорбцию.

Отличия в характеристиках печеночных аминотранс-фераз, белкового и липидного обмена в группах спортсменов академической гребли с различным уровнем МППК в основном относится к более высоким уровням общего белка и общего билирубина в группе с остеопенией, дополняя оценку более низкой подготовленности и более напряженной переносимости нагрузок у спортсменов с низким уровнем МППК.

Заключение

Сопоставление характеристик нейрогуморальной системы в группах академической гребли с различной минеральной плотностью показало, что сниженная минеральная плотность корреспондирует с наиболее низким уровнем подготовленности, определяемой маркерами

организменного и клеточного уровня, что сопряжено с высокой активностью костного обмена при явном преобладании показателей костной резорбции. В то же время высокая, равно и нормальная минеральная плотность обеспечивается адекватной адаптацией к нагрузкам на фоне более низкого уровня костного обмена, касающегося как процессов минерализации формирующихся остеоидов, так и остеокластной активности.

В результате исследования был показано, что в условиях напряженной мышечной деятельности в условиях спорта высших достижений изменение минеральной плотности костной ткани взаимосвязано с гормональными показателями и может определяться как сложившимися в процессе долгосрочной адаптации межсистемными взаимосвязями, так и текущим состоянием обменных процессов.

Литература

1. Виру А.А. Физиологическое обоснование тренировки. - М.: ФиС. - 1969, с. 82-92.

2. Виру А.А., Кырге П.К. Процессы адаптации и биологически активные вещества. - Владивосток, 1976. -С. 12-18.

3. Лабори Ф. Регуляция обменных процессов. - М.: Медицина, 1970. - С. 367.

4. Субботина Т.Ф. Биохимические аспекты занятий спортом: учеб. пособие. - МЗ РФ, 2000.

5. Медведев В., Косенков Н. Закономерности взаимодействия гормональных влияний и собственной активности клеток в процессе адаптации // Физиология человека. - 1989. - Т. 15. № 1, с. 121-130.

6. Меерсон Ф, Пшенникова М. Адаптация к стрессор-ным ситуациям и физическим нагрузкам. - М.: Медицина, 1988. - С. 253.

7. Ермакова И.П., Пронченко И.А. Современные биохимические маркеры в диагностике остеопороза // Остеопороз и остеопатии. - 1998. - № 1. С. 24-27.

8. Кассиль Г.Н., Вайсфельд И.Л., Матлина Э.Ш., Шрейберг Г.Л. Гуморально-гормональные механизмы регуляции функций при спортивной деятельности. -М.: Наука, 1978. - 304 с.

9. Глюер К. Роль количественной ультразвуковой денситометрии в диагностике остеопороза // Остеопороз и остеопатии. - 1999. - № 3. - С. 26-31.

10. Лагода О.О. Морфо-функциональные нарушения опорно-двигательного аппарата в системе медицинского контроля за юными спотрсменами: автореф. дис. ... к.м.н. - М., 2001.

11. Миронова З.С., Меркулова Р.И., Богуцкая Е.П., Бад-нин И.А. Перенапряжение ОДА у спортсменов. - М.: ФиС, 1982. - 94 с.

12. Рожинская Л.Я. Системный остеопороз: практическое руководство для врачей. - М.: Издатель Мокеев, 2000. - 195 с.

References

1. Viru A.A. The physiological justification of training. -M.: FIS 1969. - Pp. 82-92.

2. Viru A.A., Kyrge P.K. The processes of adaptation and biologically active agents. - Vladivostok, 1976. - Pp. 12-18.

3. Labory F. The regulation of exchange processes. -Medical books, 1970. - P. 367.

4. Subbotina T.F. The biochemical aspects of sports activities. - Russian Federation, 2000.

5. Medvedev V., Kosenkov N. The regularities of interaction of hormonal influences and own activity of cages in the course of adaptation // Fiziologiya cheloveka. - 1989. -Vol. 15. - No. 1. - Pp. 121-130.

6. Meyerson F., Pshennikova M., The adaptation to stressful situations and to the physical activities. - Moscow, Medical books, 1988. - P. 253.

7. Ermakova I.P., Pronchenko I.A., The modern biochemical markers in osteoporosis diagnostics // Osteo-poros i osteopathii. - 1998. - No. 1. - Pp. 24-27.

8. Kassel G.N., Vaysfield I.L., Matlina E.Sh., Shteinberg G.L. The humoral and hormonal mechanisms of regulation of functions in sport activity. - Moscow, Science, 1978. -P. 304.

9. Gluyer K., The role of quantitative ultrasonic densitometry in osteoporosis diagnostics // Osteoporos i osteopathii. - 1999. - No. 3. - Pp. 26-31.

10. Lagoda O.O. The Morfo-functional violations of the musculo-skeletal device in the system of medical control of young athletesautoref. Dis. ... PhD (Medicine), Moscow, 2001.

11. Mironova Z.S., Merkulova R.I., Bogutskaya E.P., Badnin I.A. The overstrain the ODE of athletes. - Moscow, FIS, 1982. - P. 94.

12. Rozhinskaya L.Y. The systemic osteoporosis: practical guidance for doctors. - Moscow, Mokeev publishing. -2000. - P. 195.