CC BY
83
УДК 612.621.31-055.2:796.015.6
ФИЛИППОВ Михаил Михайлович, доктор биологических наук, профессор кафедры биологии спорта Национального университета физического воспитания и спорта (г. Киев, Украина). Автор 352 научных публикаций, в т. ч. 5 монографий, 15 учебных пособий, двух патентов на изобретения
ПОГОДИНА Светлана Владимировна,
кандидат биологических наук, доцент, заведующая кафедрой спорта и физического воспитания Таврического национального университета имени В.И. Вернадского (г. Симферополь, Украина). Автор 92 научных публикаций, в т. ч. 3 учебных пособий, двух патентов на изобретения
ЮФЕРЕВ Владимир Сергеевич, старший преподаватель кафедры спорта и физического воспитания, аспирант кафедры спорта Таврического национального университета имени В.И. Вернадского (г. Симферополь, Украина). Автор 16 научных публикаций, в т. ч. одного патента на изобретение
гонадо-надпочечниковые изменения
У СПОРТСМЕНОК-ВЕТЕРАНОВ ПРИ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
В статье представлены изменения концентрации гонадотропинов, эстрогенов и глюкокортикоидов в крови на протяжении менструального цикла (МЦ) у спортсменок-ветеранов 40-45 лет при физической работе разной мощности. Установлено, что уровень эстрогенов в фазу овуляции снижается, тогда как фолликулостимулирующего и лютеинизирующего - повышается. Выявлено снижение кортизола. При работе разной мощности реакции организма зависели от исходных значений эстрадиола в крови. У 72 % спортсменок-ветеранов отсутствовали овуляторные фазы МЦ.
Ключевые слова: гонадотропины, стероидные гормоны, глюкокортикоиды, физическая работоспособность, спортсменки-ветераны.
Появление и развитие ветеранского спортивного движения, активными участниками которого, несомненно, являются женщины, требует экспериментального изучения адаптационных и компенсаторных механизмов деятельности их репродуктивной и стресс-реализующей систем организма при физических нагрузках различной интенсивности. В первую очередь это
© Филиппов М.М., Погодина С.В., Юферев В.С., 2013
касается взаимоотношений эстрогенов, овариальных гормонов и глюкокортикоидов [5, 12].
С одной стороны, женщины-спортсменки, возраст которых превышает 40 лет, находятся под воздействием эндокринных изменений, обусловленных наступлением предстоящей менопаузы, с другой - они постоянно подвергаются тренировочным и соревновательным нагрузкам [9].
В связи с этим знания о влиянии эстрогенов, овариальных гормонов и гормонов коры надпочечников в приспособительных реакциях спортсменок-ветеранов при физических нагрузках различной интенсивности могут расширить представления о механизмах происходящих в организме функциональных изменений, а также могут быть использованы при разработке практических рекомендаций для установления оптимальных тренировочных воздействий, сохранения и повышения работоспособности спортсменок, возраст которых превышает 40 лет [10].
Целью работы явилось изучение особенностей изменения эстрогенов, гонадотропинов и глюкокортикоидов в крови спортсменок 40-45 лет в течение менструального цикла при физической работе разной мощности.
Методы исследования. Обследовано 18 спортсменок-добровольцев 40-45 лет с 28-32-дневным менструальным циклом (МЦ) и 22 спортсменки 18-22 лет (легкая атлетика, средние дистанции) [14]. В исследованиях принимали участие спортсменки, не принимающие гормональных контрацептивных препаратов. Исследования проводили в разные фазы МЦ:
1 - менструальная (1-2 день от начала МЦ),
2 - постменструальная (8-9 день от начала МЦ),
3 - овуляторная (за 13-14 дней до начала следующего МЦ), 4 - постовуляторная (4-5 день после овуляции), 5 - предменструальная, (26-27 день от начала МЦ) [13]. Овуляцию фиксировали согласно тесту “OVUPLAN LUX”. Концентрации лютеинизирующего гормона (ЛГ), фолликулостимулирующего гормона (ФСГ), эстрадиола и кортизола в сыворотке крови определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа с использованием соответствующих наборов: Гонадотропин ИФА-ЛГ, ДС-ИФА-гонадотропины-ФСГ, ESTRADIOL ELISA KIT, СтериодИФА-корти-зол-01 (ЗАО «Алкор Био», Россия), Estradiol ELISA Kit (The Calbiotech, Inc (CBI), США) с помощью иммуноферментного полуавтоматического планшетного фотометра Stat Fax 2100, Awareness Technology (США) и термостата
(инкубатор) - шейкера для планшетов (на 2 планшета) Stat Fax 2200, Awareness Technology (США). Забор венозной крови осуществляли в покое и после ступенчато-возрастающей физической работы мощностью (W) 50, 100 и 150Вт на велоэргометре [1]. Обследования рекомендованы и одобрены Республиканским комитетом по физической культуре и спорту АР Крым в рамках программы поддержки развития ветеранского спортивного движения в АР Крым. Все обследованные женщины дали добровольное согласие на их включение и участие в проведенном исследовании.
Полученный цифровой материал обрабатывали на персональном компьютере методами математической статистики [4] по программе “OriginPro 8.5.1”. Производили оценку распределения признаков на нормальность с применением критерия Шапиро-Уилка (n < 30). Применяли параметрические методы: t-критерия Стьюдента -для нормального распределения. Рассчитывали среднее значения (M) и ошибку среднего (m). Различия между значениями считались статистически значимыми при уровне р < 0,05.
Результаты и обсуждение. Выявлено, что секреция эстрогенов и глюкокортикоидов у спортсменок 40-45 лет в покое на протяжении МЦ находилась в пределах среднего уровня референсных значений (для эстрадиола -10-370 пг/мл, для кортизола 150-660 нмоль/л). Значение эстрадиола в крови в менструальную фазу составило 101,9±17,64 пг/мл, в пост-менструальную - 89,1±7,9, в фазу овуляции -91,2±3,43, в постовуляторную и предменструальную - 115,6±20,61 и 140,9±43,30 пг/мл. Концентрации кортизола в соответствующие фазы МЦ были следующими: 347,7±30,87, 461,4±10,31, 391,7±42,44, 432,2±34,89 и
465,5±59,86 нмоль/л. Несмотря на большой разброс экспериментальных данных (в связи с индивидуальными особенностями гормонального фона каждой спортсменки), наблюдалась определенная тенденция их изменений на протяжении МЦ.
В отличие от молодых спортсменок, у ветеранов значения концентрации эстрадиола
во всех фазах МЦ были иными, причем в фазу овуляции - наименьшими. То есть, эстрадио-ловый овуляторный пик, характерный для молодых спортсменок [2], у них отсутствовал (рис. 1 А).
1200 л
1100 -| т 1000 900 | 800 1 700
~ 600 I 500 | 400 й 300 200 -100 -
0 -I-----------1----------1----------1----------1----------
1 2 3 4 5
Фазы менструального цикла -----спортсменки 40-45 лет -------спортсменки 18-22 лет
А
200 180 160 '| 140
I,120
3 100 5 80 £■
Ь 60
Г>
40 20 0
Рис. 1. Значения концентрации эстрадиола (А) и кортизола (Б) в крови спортсменок различного возраста в разные фазы МЦ
Уровень кортизола в покое у спортсменок 40-45 лет, независимо от фаз МЦ, оказался достоверно (р<0,05) ниже, чем у молодых (рис. 1 Б).
У спортсменок-ветеранов овуляция протекала лишь у 5 из 18 обследованных (28 %), тогда как у молодых она была регулярной.
Известно, что о возможности наступления овуляции свидетельствует наличие ФСГ в крови в пределах 5-10 мМЕ/мл на 2-3 день
-----------1-----------1-----------1----------1-----------1
1 2 3 4 5
Фазы менструального цикла
-----спортсменки 40-45 лет ---------спортсменки 18-22 лет
Б
от начала цикла [7]. Уровень ФСГ в фазу менструации у спортсменок 40-45 лет в покое значительно превышал эти значения, что может свидетельствовать о нарушении формирования пула антральных фолликулов и роста доминантного фолликула и препятствовать процессу овуляции.
Число фолликулов уменьшается, они становятся резистентными к гонадотропной стимуляции. Известно, что при ановуляторных циклах, которые возникают после 40 лет, в ранней фолликулярной фазе стимуляция синтеза эстрогенов в яичниках не происходит, так как число рецепторов эстрогенов в клетках грану-лезы фолликулов снижается. По механизмам отрицательной обратной связи уменьшение уровня эстрадиола стимулирует синтез ЛГ [8].
В связи с большим индивидуальным разбросом полученных данных, а также для удобства их интерпретации, использовался метод приведения величин к относительным единицам, которые рассчитывали по формуле [6]: sn = yn/x, где: sn - условная единица варианты; x - наибольшее значение варианты, принятое за единицу; yn - значения варианты.
Проведенный анализ показал, что у спортсменок этой возрастной группы в покое наибольшим уровень кортизола был в менструальную фазу (1,109 ±0,098 усл. ед.) и снижался до постменструальной (0,524±0,178 усл. ед., р < 0,05). Такая же тенденция наблюдалась при физической работе мощностью 50 и 100 Вт (1,138±0,073 и 1,093±0,074 усл. ед.). При работе 150 Вт его значения оказались практически одинаковыми в менструальную и постмен-струальную фазы, затем также снижались (рис. 2.)
В постовуляторную фазу концентрация кортизола в крови при работе 50 и 100 Вт снижалась (0,5б1±0,328 и 0,570±0,334 усл. ед.). В предменструальную фазу она также была ниже, чем в менструальную (0,546±0,318 и
0,586±0,333 усл. ед.). В предменструальную фазу при работе 150 Вт концентрация кортизола оказалась наименьшей (0,486±0,281 усл. ед., p < 0,05).
Рис. 2. Концентрация кортизола в крови спортсменок 40-45 лет в покое и при работе ступенчато-возрастающей мощности в разные фазы МЦ
Значения эстрадиола в разные фазы МЦ у спортсменок 40-45 лет, в отличие от молодых, сниженными были в фазу овуляции как в покое, так и при работе мощностью 150 Вт (рис. 3). На первой и второй ступенях работы значения эстрадиола в течение МЦ не имели статистически значимых различий.
Рис. 3. Концентрация эстрадиола в крови спортсменок 40-45 лет в покое и при работе ступенчато-возрастающей мощности в разные фазы МЦ
Анализ изменений ЛГ показал, что в фазу овуляции его концентрация увеличилась практически в 2 раза, а в предменструальную -в 8 раз, достигая величин от 65,5±3,89 до 70,9±4,49 мМЕ/мл, (р < 0,001).
Кроме изучения общего гормонального фона у спортсменок, анализировали изменения глюкокортикоидов и эстрогенов в течение МЦ по характеру приспособительных реакций (рис. 4). Было выявлено, что у большинства спортсменок 40-45 лет при работе 100 и 150 Вт значения концентрации кортизола в крови снижались в предменструальную и менструальную фазы МЦ цикла, что говорит о высокой резистентности к физической нагрузке. Так как продолжительность занятий спортом у этих спортсменок составляла 30-35 лет, такая реакция надпочечников могла свидетельствовать
Рис. 4. Изменение концентрации кортизола (А) и эстрадиола (Б) относительно уровня покоя у спортсменок 40-45 лет при работе ступенчато-возрастающей мощности в разные фазы МЦ. 1 - увеличение; 2 -уменьшение
о проявлении кумулятивной адаптации. Кроме того, повышенная секреция ЛГ, характерная для предменопаузального периода, нарушает фолликулогенез в яичниках, при этом увеличи-
вается синтез андрогенов. Андрогены угнетают продукцию АКТГ гипофизом и подавляют периферический метаболизм кортикостероидов, т. е. практически сводят на нет стимуляцию собственно надпочечников [2, 3].
В свою очередь, уровень эстрадиола у этих спортсменок в фазу овуляции при работе 50 и 100 Вт возрастал, при увеличении мощности до 150 Вт - в 33 % случаях он снижался. В фазу менструации уровень эстрадиола также становился выше уже при работе 50 Вт, затем при увеличении мощности - он несколько снижался. То есть у спортсменок 40-45 лет, при практически однотипной адренокортикальной реактивности, связанной с уменьшением концентрации кортизола в крови при работе разной мощности, наблюдались различные реакции (рис. 4). Что же касается увеличения эстрадио-ла в фазу овуляции, то можно предположить о влиянии на этот процесс возбудимости симпатического отдела ВНС и о более интенсивной при этом функции яичников [11].
Так как при мышечной деятельности гуморальная и нервная регуляции осуществляются одновременно, продукция гормонов яичников сопряжена с динамикой нервной возбудимости. По-видимому, несмотря на отсутствие фазы овуляции у большей части спортсменок 40-45 лет, нервные влияния на характер МЦ проявляются в большей степени по сравнению с эндокринными влияниями [5].
Мы также оценили особенности проявления работоспособности у этих спортсменок в разные фазы МЦ. Для этого был проведен сравнительный анализ результатов проведения теста PWC170 спортсменок 40-45 и 18-22 лет. Как оказалось, у спортсменок 40-45 лет показатель работоспособности в фазу овуляции составил 1362,0±138,08 кгммин-1, тогда как у молодых спортсменок - 881,1±100,84 кгммин-1, (р<0,001). Выявленное различие можно объяснить тем, что овуляция является для организма женщины стресс-фактором, снижающим физическую работоспособность [13]. Если учесть, что для большинства спортсменок 40-45 лет были характерны ановуляторные циклы, то
можно предположить, что это явилось основным фактором высокой физической работоспособности в эту фазу МЦ.
Так как физическая работоспособность характеризуется максимальным потреблением кислорода (МПК) и его удельным значением (МПК/кг) [1], были проведены соответствующие расчеты. У спортсменок 40-45 лет достоверных изменений в величинах МПК/кг в разные фазы МЦ не было выявлено, у 18-22-летних они наименьшими были в менструальную фазу (41,0±1,58 мл мин-1, (р<0,05), наибольшими -в предменструальную (57,8±6,09 мл мин-1).
Выводы:
1. У большинства спортсменок 40-45 лет отсутствовала овуляция. Уровень эстрогенов в этот период был снижен, тогда как ФСГ на 2-3 день менструации и ЛГ во второй половине МЦ - значительно выше нормы для репродуктивного возраста, что может быть обусловлено потерей чувствительности к гонадотропинам и активностью гипоталамуса.
2. Уровень кортизола в крови в покое у 40-45-летних спортсменок значительно ниже, чем у молодых спортсменок, что свидетельствует о высокой резистентности к стрес-сорным ситуациям в связи с комплексом воздействующих факторов - возрастными изменениями эндокринной системы и угасанием самой стресс-реакции в течение длительного следового воздействия тренировок.
3. При практически однотипной адренокор-тикальной реактивности, характеризующейся уменьшением содержания кортизола в крови при работе разной мощности, у спортсменок 40-45 лет наблюдаются различные реакции, связанные с изменением тонической секреции эстрадиола. В период фазы овуляции концентрация эстрадиола в крови при работе мощностью 50 и 100 Вт повышается, при работе 150 Вт - снижается. В периоды менструальной, постменструальной и предменструальной фаз МЦ на всех ступенях работы она также повышена относительно покоя.
4. Отсутствие овуляции у большей части спортсменок 40-45 лет сочетается с высокой
работоспособностью в период овуляторной работы в тесте PWC170 при этом была меньше, фазы МЦ. У молодых спортсменок мощность чем у 40-45-летних спортсменок.
Список литературы
1. Белоцерковский З.Б. Эргометрические и кардиологические критерии физической работоспособности у спортсменов. М., 2005.
2. ВируА.А. Гормональные механизмы адаптации и тренировки. Л., 1981.
3. ВируА.А. Функции коры надпочечников при мышечной деятельности. М., 1977.
4. Денисова Л.В., Хмельницкая И.В., Харченко Л.А. Измерения и методы математической статистики в физическом воспитании и спорте. Киев, 2008.
5. Динамика возбудимости нервной системы и уровень овариальной секреции в различные фазы эстрального цикла у белых крыс / В.А. Ловчиков, С.М. Липовский, Н.А. Стрельцова, В.В. Алтухов // Физиологический журнал. 1978. Т. 24. № 1. С. 115-118.
6. Калиткин Н.Н. Численные методы. М., 1978.
7. Манухин И.Б., Тумилович Л.Г., Геворкян М.А. Клинические лекции по гинекологической эндокринологии. М., 2006.
8. Манушарова Р.А., Черкезова Э.И. Гинекологическая эндокринология: Руководство для врачей. М., 2008.
9. Платонов В.Н. Общая теория подготовки спортсменов в Олимпийском спорте. Киев, 1997.
10. Синаюк Ю.Г., Вытыщенко Т.К. О взаимодействии стероидных гормонов при мышечной деятельности // Теория и практика физической культуры. 1972. № 12. С. 33-36.
11. Угрюмов М.В. Нейроэндокринная регуляция в онтогенезе (структурно-функциональные основы). М.,1989.
12. Чернышева Е.Н. Влияние двигательной активности на физическое состояние ветеранов спорта // Теория и практика физической культуры. 2005. № 9. С. 60-62.
13. Шахлина Л.Я.-Г. Медико-биологические основы спортивной тренировки женщин. Киев, 2001.
14. Юферев В.С. Особенности взаимодействия и уровня секреции эстрогенов и глюкокортикоидов в различных фазах менструального цикла спортсменок // Ученые записки Таврического нац. ун-та им. В.И. Вернадского. Сер.: «Биология, химия». 2010. Т. 23 (62). № 3. С. 219-226.
References
1. Belotserkovskiy Z.B. Ergometricheskie i kardiologicheskie kriterii fizicheskoy rabotosposobnosti u sportsmenov [Ergometric and Cardiac Criteria for Physical Performance in Athletes]. Moscow, Sovetskiy sport Publ., 2005. 312 p.
2. Viru A.A. Gormonal’nye mekhanizmy adaptatsii i trenirovki [Hormonal Mechanisms of Adaptation and Training]. Leningrad, Nauka Publ., 1981. 155 p.
3. Viru A.A. Funktsii kory nadpochechnikovpri myshechnoy deyatel’nosti [Functions of Adrenal Cortex at Muscular Activity]. Moscow, Meditsina Publ., 1977. 176 p.
4. Denisova L.V, Khmel’nitskaya I.V., Kharchenko L.A. Izmereniya i metody matematicheskoy statistiki v fizicheskom vospitanii i sporte [Measurements and Mathematical Statistics Methods in Physical Education and Sport]. Kiev, Olimp. lit. Publ., 2008. 127 p.
5. Lovchikov V.A., Lipovskiy S.M., Strel’tsova N.A., Altukhov VV. Dinamika vozbudimosti nervnoy sistemy i uroven’ ovarial’noy sekretsii v razlichnye fazy estral’nogo tsikla u belykh krys [Dynamics of Nervous System Excitability and the Level of Ovarian Secretion in Different Phases of the Estrous Cycle in White Rats]. Fiziologicheskiy zhurnal, 1978, vol. 24, no. 1, pp. 115-118.
6. Kalitkin N.N. Chislennye metody [Numerical Methods]. Moscow, Nauka Publ., 1978. 230 p.
7. Manukhin I.B., Tumilovich L.G., Gevorkyan M.A. Klinicheskie lektsii po ginekologicheskoy endokrinologii [Clinical Lectures on Gynecological Endocrinology]. Moscow, GEOTAR-Media Publ., 2006. 320 p.
8. Manusharova R.A., Cherkezova E.I. Ginekologicheskaya endokrinologiya: Rukovodstvo dlya vrachey [Gynecological Endocrinology: A Guide for Physicians]. Moscow, OOO “Meditsinskoe informatsionnoe agentstvo” Publ., 2008. 280 p.
9. Platonov V.N. Obshchaya teoriya podgotovki sportsmenov v Olimpiyskom sporte [General Theory of Athlete Preparation in Olympic Sports]. Kiev, Olimpiyskaya literatura Publ., 1997. 583 p.
10. Sinayuk Yu.G., Vytyshchenko t.K. O vzaimodeystvii steroidnykh gormonov pri myshechnoy deyatel’nosti [On the Interaction of Steroid Hormones at Muscular Activity]. Teoriya i praktikafizicheskoy kul’tury, 1972, no. 12, pp. 33-36.
11. Ugryumov M.V Neyroendokrinnaya regulyatsiya v ontogeneze (strukturno-funktsional’nye osnovy) [Neuroendocrine Regulation During Ontogenesis (Structural-Functional Basis)]. Moscow, Nauka Publ.,1989. 247 p.
12. Chernysheva E.N. Vliyanie dvigatel’noy aktivnosti na fizicheskoe sostoyanie veteranov sporta [Influence of Motor Activity on the Physical State of Sport Veterans]. Teoriya i praktika fizicheskoy kul tury, 2005, no. 9, pp. 60-62.
13. Shakhlina L.Ya.-G. Mediko-biologicheskie osnovy sportivnoy trenirovki zhenshchin [Medical and Biological Bases of Sports Training for Women]. Kiev, Naukova dumka Publ., 2001. 326 p.
14. Yuferev V.S. Osobennosti vzaimodeystviya i urovnya sekretsii estrogenov i glyukokortikoidov v razlichnykh fazakh menstrual’nogo tsikla sportsmenok [Features of Interaction and the Level of Estrogen and Glucocorticoid Secretion in Different Phases of the Menstrual Cycle of Female Athletes]. Uchenyezapiski Tavricheskogo natsional’nogo universiteta im. VI. Vernadskogo. Ser. “Biologiya, khimiya”, 2010, vol. 23 (62), no. 3, pp. 219-226.
Filippov Mikhail Mikhailovich
Department of Sports Biology, National University of Physical Education and Sports of Ukraine (Kiev, Ukraine)
Pogodina Svetlana Vladimirovna
Department of Physical Education and Sports, Tavrida National V.I. Vernadsky University (Simferopol, Ukraine)
Yuferev Vladimir Sergeevich
Postgraduate Student, Department of Physical Education and Sports, Tavrida National V.I. Vernadsky University (Simferopol, Ukraine)
GONADAL AND ADRENAL CHANGES IN VETERAN SPORTSWOMEN DURING
MUSCULAR ACTIVITY
The article presents the changes in the concentration of gonadotropins, estrogens and glucocorticoids in the blood during the menstrual cycle (MC) in 40-45-year-old veteran sportswomen doing physical work of various intensity. The level of estrogens during the ovulation phase is reduced, while that of the follicle-stimulating and luteinizing hormones is increased. Reduction in cortisol levels was observed, which can indicate a high degree of resistance to stress. The body response to the work of various intensity depended on the initial values of estradiol in the blood. 72% of veteran athletes did not have ovulatory phases of MC.
Keywords: gonadotropins, steroid hormones, Glucocorticoids, physical capacity, veteran sportswomen.
Контактная информация: Филиппов Михаил Михайлович адрес: 03680, Украина, г. Киев, ул. Физкультуры, д. 1;
e-mail: [email protected] Погодина Светлана Владимировна адрес: 95000, Украина, г Симферополь, просп. Вернадского, д. 4;
e-mail: [email protected] Юферев Владимир Сергеевич адрес: 95000, Украина, г Симферополь, просп. Вернадского, д. 4;
e-mail: [email protected]
Рецензент - ПоскотиноваЛ.В., доктор биологических наук, кандидат медицинских наук, доцент, заведующая лабораторией биоритмологии Института физиологии природных адаптаций Уральского отделения РАН, ведущий научный сотрудник лаборатории прикладной психофизиологии института медико-биологических исследований Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова
