CC BY
47
Иммунные и инфекционные факторы риска патологической трансформации «спортивного сердца» в детском и юношеском спорте
Е.А. Дегтярева, О.И. Жданова, О.А. Муханов, Е.В. Линде, М.Г. Кантемирова
Immune and infection risk factors for pathological sports heart transformation in pediatric and juvenile sports
E.A. Degtyareva, O.I. Zhdanova, O.A. Mukhanov, E.V. Linde, M.G. Kantemirova
Российский университет дружбы народов; Детская клиническая инфекционная больница № 6, Москва
Обобщен материал исследований последних лет, в том числе собственные данные по проблеме формирования патологической трансформации «спортивного сердца». Рассматривается значение профессионально-спортивных, инфекционных и иммунных аспектов ремоделирования миокарда, своевременная диагностика которых необходима для адекватной протекции.
Ключевые слова: «спортивное сердце» (сердце атлетов), гипертрофия миокарда, ремоделирование миокарда, иммунные нарушения, факторы риска.
The authors generalize the data of recent investigations, including the authors' data on the development of pathological sports heart transformation. It also considers the importance of professional sportive, infection, and immune aspects of myocardial remodeling, the timely diagnosis of which is required for adequate protection.
Key words: sports heart (athlete's heart), myocardial hypertrophy, myocardial remodeling, immunological disorders, risk factors.
Клинико-функциональный симптомокомплекс, названный Henschen в 1899 г. термином «спортивное сердце» (athleat heart), характеризуется развитием гипертрофии миокарда левого желудочка, относительной брадикардией и снижением артериального давления в покое из-за усиления вагусных влияний на сердце при длительных и интенсивных физических нагрузках [1, 2]. Хотя термин был предложен для физиологических и адаптационных изменений сердца при спортивной деятельности, гипертрофия миокарда левого желудочка как основная характеристика
© Коллектив авторов, 2010
Ros Vestn Perinatal Pediat 2010; 3:47-51
Адрес для корреспонденции: Дегтярева Елена Александровна — д.м.н., проф. каф. детских болезней Российского университета дружбы народов, гл. врач Детской клинической инфекционной больницы № 6 125438 Москва, 3-й Лихачевский пер., д. 2Б
Жданова Ольга Ивановна — асс. каф. детских болезней РУДН, зам.гл. врача по лечебной работе Детской клинической инфекционной больницы № 6
Муханов Олег Анатольевич — к.м.н., специалист по восстановительной медицине и рефсексотерапии Московского научно-практического центра спортивной медицины
Линде Елена Викторовна — к.м.н., рук. лаб. функциональной диагностики Академии спортивных и прикладных единоборств Российского государственного университета физической культуры, спорта и туризма Кантемирова Марина Григорьевна — к.м.н., доц. каф. детских болезней РУДН
117198 Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 8 e-mail: kantemirova60@mail.ru
«спортивного сердца» является важной проблемой и документированным независимым фактором риска развития сердечно-сосудистых осложнений, маркером повышенной летальности [2—4].
Развитие концепции Г.Ф. Ланга (1936) «физиологического» адаптированного «спортивного сердца», способного к эффективному и энергетически экономичному обеспечению нагрузок, и патологического «спортивного сердца» прослеживалось и в последующих работах [5—9]. Однако критерии и значение патологической трансформации «спортивного сердца» продолжают оставаться предметом дискуссии [5, 6, 9—13].
Ведущие зарубежные кардиологи считают, что физиологической у спортсменов является только умеренная симметричная гипертрофия правого и левого отделов сердца с задней стенкой миокарда левого желудочка не более 12 мм и конечным диастолическим диаметром левого желудочка не более 60 мм. Наличие подтвержденной асимметричной гипертрофии может являться начальной стадией формирования патологического «спортивного сердца» с прекращением роста спортивных достижений, снижением физической работоспособности [2, 14, 15].
«Дистрофия миокарда физического напряжения», или «стрессорная кардиомиопатия» спортсменов является клинической формой патологической трансформации «спортивного сердца» и рассматривается в качестве модели воздействия на сердечно-сосуди-
стую систему физического и психоэмоционального стрессов [5—8]. Развивающийся при этом динамический, на определенном этапе адаптивный и обратимый процесс изменения структуры и геометрии камер сердца называется «ремоделированием сердца» и может самостоятельно ухудшить возникшей прогноз впоследствии патологии, отрицательно влияя на качество жизни активных и бывших спортсменов. Как правило, это сопровождается нарушением процессов реполяри-зации на ЭКГ, снижением насосной и сократительной функций миокарда левого желудочка, иммунными и реологическими нарушениями, изменением психологических качеств личности [5—8, 16—19].
Пол, возраст, спортивный стаж, генетические детерминанты неоднозначности гипертрофического ответа у спортсменов различных специализаций, генетические факторы сердечно-сосудистого риска, прежде всего полиморфизм генов, отвечающих за вазоконстрикцию, вазодилатацию, клеточный рост, процессы гомеостаза межуточной ткани и метаболизма коллагена, процессы апоптоза и процессы старения являются «немодифицируемыми», т.е. не поддающимися медицинскому контролю факторами риска развития патологического ремоделирования миокарда в спорте [10—14, 19].
Вид спорта, длительность и интенсивность спортивных занятий и адекватность тренировочного процесса, т.е. ряд профессионально-спортивных факторов, во многом определяют преимущественное преобладание аэробного или анаэробного механизмов обеспечения максимальной физической работоспособности и особенности ремоделирования [20—22]. Результаты исследований последних лет предполагают понимание вероятности трансформации гипертрофии как физиологической приспособительной реакции при гиперфункции у спортсменов в патологическую гипертрофию.
Приходится констатировать, что так называемые «модифицируемые» факторы, т.е. факторы, поддающиеся диагностике и медицинскому контролю при отборе в спорт высших достижений, в процессе тренировок и динамического наблюдения являются недостаточно изученными. К таким факторам риска, на наш взгляд, может быть отнесен ряд патологических состояний, заболеваний и регуляторных нарушений, потенциально способных повлиять на сроки манифестации ремоделирования и патологической трансформации «спортивного сердца». Особый интерес, с точки зрения современных представлений о механизмах ремоделирования и повреждения миокарда представляют иммунные нарушения у спортсменов.
Стрессиндуцированная иммуносупрессия является следствием активации симпатико-адреналовой и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой систем при физических нагрузках, что приводит к повышению уровня катехоламинов и глюкокортикоидных
гормонов. Физические нагрузки изменяют уровень и других гормонов (глюкагона, соматотропина, инсулина, гормонов щитовидной железы, пролактина, половых гормонов), оказывающих выраженное влияние на иммунитет [23, 24]. Первоначальная супрессия продукции провоспалительных цитокинов интерлей-кина-6 (ИЛ), фактора некроза опухолей-а (TNF-а), ИЛ-ф в результате стресса сменяется резким увеличением уровня ИЛ-6 после физических нагрузок, что в свою очередь запускает синтез белков «острой фазы», продукцию ИЛ-1га, активацию гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, сопровождающиеся увеличением концентрации ингибиторов воспаления [25—27].
Значимая иммунная недостаточность наблюдается не менее чем у 40% профессиональных спортсменов. Следствием этого являются повышенная интер-куррентная заболеваемость, особенно инфекциями верхних дыхательных путей при синдроме перетренированности, частое наличие очагов хронической инфекции, обычно с локализацией в носоротоглотке. Очаги хронической инфекции существенно лимитируют рост спортивных результатов и физическую работоспособность, являясь источником эндогенной интоксикации. Наши исследования показали, что ин-теркуррентная респираторная заболеваемость более 3 раз в год, хронический тонзиллит и его обострения с частотой 2 раза и более в год наблюдались достоверно чаще у юных и квалифицированных спортсменов с начальными проявлениями концентрического ремоделирования миокарда по сравнению со спортсменами без ремоделирования миокарда (а/=1)=10,7; р=0,001; (4/=1)=8,18; р=0,004) [28].
Иммунные нарушения определяются интенсивностью физических нагрузок. Установлено стимулирующее и укрепляющее влияние на иммунитет умеренных тренировок и супрессирующее действие истощающих (продолжительных и тяжелых) нагрузок на иммунные реакции. Увеличение количества нейтрофилов при физических нагрузках получило название «лейкоцитоз физических упражнений». Подавление врожденного иммунитета характеризуется снижением количества и функциональных характеристик нейтрофилов, моноцитов и естественных киллеров (NK-клеток) с последующим ингибированием Т-звена при относительно большей стабильности гуморального иммунитета [23, 24, 29—31].
Эти данные позволили исследователям установить наличие J- или ^ образной зависимости частоты инфекционных заболеваний от интенсивности тренировок с первоначальным снижением, но последующим увеличением частоты заболеваний у спортсменов по мере возрастания физической активности [32]. Авторы констатируют наличие «транзиторного иммунодефицита» и повышенной заболеваемости непосредственно после физических тренировок.
Б.И. Першиным (1994) описано значительное снижение концентрации, а в некоторых случаях «феномен полного исчезновения иммуноглобулинов» из крови и слюны пловцов национальной сборной в процессе учебно-тренировочного цикла из-за связывания молекул иммуноглобулинов форменными элементами крови, а возможно, и другими клетками, через Fc-рецептор при изменении гормонального и температурного баланса и кислотно-щелочного равновесия при предельных нагрузках [33].
Многочисленные данные подтверждают увеличение в результате физических тренировок концентрации провоспалительных цитокинов, осушествля-ющих информационную связь клеток иммунной, эндокринной и центральной нервной систем. Подтвердились сведения о роли провоспалительных ци-токинов в снижении толерантности к физическим нагрузкам, прогрессировании миокардиальной дисфункции, формировании кардиомегалии, так как повреждения миокарда могут быть результатом прямого цитотоксического воздействия или следствием влияния нейротрансмиттерных, биомолекулярных, сигнальных механизмов [34—36].
Среди провоспалительных цитокинов важное значение придается TNF-a («кахексину»), в низкой концентрации участвующему в регуляции тканевого обмена, но оказывающему при патологии прямое повреждающее действие на кардиомиоциты и периферические ткани организма человека путем моделирования активности нейрогуморальной системы, оксида азота и ряда других факторов. Воздействие провоспалительных цитокинов и особенно TNF-a на миокард складывается из отрицательного инотроп-ного действия, ремоделирования сердца, нарушения эндотелийзависимой дилатации артериол и усиления процессов апоптоза кардиомиоцитов. Развитие стрес-сорной кардиомиопатии наблюдается у юных спортсменов в 4—30% случаев и возникает существенно чаще (в 8—11% случаев) при тренировке качеств выносливости, чем при тренировке быстроты, ловкости и силы (4—6%) [30, 36, 37]. Обнаружен повышенный уровень провоспалительных цитокинов ИЛ-1, ИЛ-6, TNF-a у элитных ориентировщиков и марафонцев в процессе прохождения марафонской дистанции с тенденцией к дальнейшему его увеличению после нагрузки и восстановлением до исходных значений только через 24 ч. При максимальном физическом напряжении у марафонцев даже определяются маркеры острого миокардиального повреждения [21, 37].
Активация Т-клеточного цитокинового каскада обусловливает продукцию органоспецифических ау-тоантител, индуцируя миокардиальное повреждение, формирование кардиомиопатии. Титры антимиокар-диальных антител, согласно мнению ряда авторов, нормальны при компенсаторной физиологической гипертрофии миокарда у спортсменов и имеют диа-
гностическое значение только при патологических состояниях [38—40].
Наши исследования показали устойчивую тенденцию к росту физической работоспособности и улучшению качественных характеристик кислород-транспортного обеспечения максимальных нагрузок у юных спортсменов с минимальным провоспа-лительным сдвигом цитокинового статуса в тестах с нагрузкой и отсутствие положительной динамики спортивного мастерства у юных спортсменов с тенденций к высокому провоспалительному цитокино-вому сдвигу в нагрузке [9, 41]. У этих детей «группы риска», не оправдавших планов тренеров команд, отмечалась негативная тенденция к клинически значимому увеличению (более 100 пг/мл) концентрации TNF-a в сочетании с повышением (более 1/320) титра аутоантител к проводящей системе миокарда. Это, на наш взгляд, может являться предиктором развития стрессиндуцированных кардиальных изменений под влиянием высоких физических нагрузок.
Установленное нами в дальнейшем увеличение титров антимиокардиальных антител к различным структурам миокарда у юных спортсменов с высокой концентрацией «инфекционных» и «неинфекционных» факторов риска патологического ремо-делирования миокарда, при неадекватных режимах тренировок, при наличии хронического тонзиллита, несанированной инфекции ротовой полости, со значимыми нарушениями биоценологии ротоглотки и кишечника, вегетативной дисфункцией, с коллаге-нопатиями и малыми сердечными аномалиями при «MASS»-фенотипе1 подтвердило необходимость неформального отбора и динамического контроля за спортсменами [28].
Показанная в исследованиях A. Clark (1997) негативная корреляция увеличенной плазменной концентрации TNF-a и растворимых рецепторов к нему с максимальным потреблением кислорода подтвердилась нашими работами. Получена значимая отрицательная корреляция уровня TNF-a в покое с потреблением кислорода на максимальной ступени нагрузки (r=—0,7), величиной максимального кислородного пульса (r=—0,9), а также со степенью тренированности юных спортсменов, их возрастом (r=—0,67) и с тренировочной нагрузкой в часах за неделю (r=—0,65). Таким образом, изучение динамики данного показателя, на наш взгляд, может являться объективным критерием степени гипоксии, адекватности тренировочного процесса, индивидуальных адаптационных возможностей спортсмена, необходимости кардиопротекции.
В аспекте одной из гипотез усиления экстракар-диального синтеза провоспалительных цитокинов в условиях гипоксического стресса представляют ин-
1 Включает поражение митрального клапана (Mitral valve), аорты (Aorta), скелета (Skeleton) и кожи (Skin).
терес практически не изученные микроэкологические нарушения у спортсменов. Проникновение бактериальных токсинов в организм через отечную стенку кишечника на фоне повреждения миокарда и падения сердечного выброса способствует повышению проницаемости стенки для бактерий и/или их токсинов, проникновение которых в кровоток и взаимодействие с CD14 рецептором иммунокомпетентных клеток запускает синтез TNF-a и других цитокинов. Впервые проведенные нами исследования у 163 спортсменов показали, что нарушения микрофлоры кишечника 2-й степени с выраженным снижением титра бифи-добактерий, уменьшением количества лактобацилл, снижением их кислотообразующей активности, дисбалансом в количестве и качестве кишечных палочек, размножением плазмокоагулирующих стафилококков, либо протеев, либо грибов рода Кандида достоверно чаще (d/=1)=6,17; p=0,01) регистрировались в группе спортсменов с начальными проявлениями ремоделирования миокарда левого желудочка. Биоце-нологические нарушения наблюдались практически у всех спортсменов с хронической очаговой инфекцией (патологией ЛОР-органов и кариесом). При этом микробные ассоциации условно-патогенной микрофлоры со значимым (более 103) содержанием Staphylococcus
aureus, Klebsiella pneumonia, Klebsiella oxytoce, Neisseria spp., Staphylococcus haemolyticus, Corynebacterium spp., Candida albicans часто (в 65% случаев) были сходными для ротоглотки и кишечника [9].
Таким образом, наши результаты подтверждают гипотезу о возможной роли очагов хронической инфекции и нарушений естественных биоценозов в развитии иммуновоспалительных механизмов ремоделирования миокарда. Вклад такого механизма в миокардиальное повреждение вполне вероятен, учитывая возможность увеличения экстракардиального синтеза провоспали-тельных цитокинов при транслокации условно-патогенной микрофлоры на фоне гипоксического стресса при высоких нагрузках [40, 41].
Таким образом, комплексное изучение факторов риска патологической трансформации «спортивного сердца» в сопоставлении с морфометрическими показателями ремоделирования и иммунобиохими-ческими маркерам повреждения миокарда является необходимым условием выявления спортсменов «группы риска», нуждающихся в оптимизации тренировочного процесса, использовании современных методов кардиопротекции, включая адекватную иммунореабилитацию.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ланг Г.Ф. Вопросы кардиологии. М.: Медицина, 1936. 189 с.
2. Maron B.J., Pelliccia A. The heart of trained athletes: cardiac remodeling and the risks of sports, including sudden death // Circulation. 2006. Vol. 114. P. 1633—1642.
3. Бузиашвили Ю.И., Ключников И.В., Мелконян А.М. и др. Ишемическое ремоделирование левого желудочка (определение, патогенез, диагностика, медикаментозная и хирургическая коррекция) // Кардиология. М. 2002. № 10. С. 88—95.
4. Гаврилова Е.А. Стрессорная кардиомиопатия у спортсменов (дистрофия миокарда физического перенапряжения). Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. Ст-Петербург, 2001. 25 с.
5. Гурьева Л.Л. Клинико-патогенетические варианты и дифференцированная тактика лечения дистрофии миокарда хронического физического перенапряжения у юных спортсменов. Автореф. дис. ... канд. мед. наук. Уфа, 1996. 24 с.
6. Граевская Н.Д., Долматова Т.И., Калугина Г.Е. К вопросу об унификации оценки функционального состояния спортсменов // Теория и практика физич. культуры. 1995. № 2. С. 11.
7. Земцовский Э.В. Дистрофия миокарда у спортсменов // Кардиология. 1994. № 9. С. 65—74.
8. Дегтярёва Е.А., Линде Е.В., Иде Хасан и др. Подходы к прогнозированию стрессорной кардиомиопатии у юных спортсменов олимпийского резерва и обоснование методов протекции // Междунар. мед. журн. 2002. № 6. С. 521—526.
9. Дегтярева Е.А., Жданова О.И. К вопросу о контролируемых факторах риска патологической трансформации «спортивного сердца» и новых подходах к кардиопро-текции в спорте высших достижений / Сборник материалов международной научной конференции «Спор-
тМед-2006». М., 2006. С. 33.
10. Линде Е.В., Ахметов И.И., Астратенкова И.В. и др. «Спортивное сердце» и генетический полиморфизм // Физкультура в профилактике, лечении и реабилитации. 2006. № 4. С. 18—25.
11. Линде Е.В., Ахметов И.И., Астратенкова И.В., Федотова А.Г.Роль наследственных факторов в гипертрофии миокарда левого желудочка у высококвалифицированных спортсменов // Междунар. журнал интервенц. кар-диоангиологии. 2007. № 13. С. 49—54.
12. Buttke T.M., Sandstrom P.A. Oxidative stress as a mediator of apoptosis // Immunol. Today. 1994. Vol. 15. P. 7—10.
13. Montgomery H., Clarkson P., Dollery C.M. et al. Association of angiotensin-converting enzyme gene I/D polymorphism with change in left ventricular mass in response to physical training // Circulation. 1997. Vol. 96. P. 741—747.
14. Pellicia A., Maron B. Athletes hart electrocardiogram mimicking hypertrophic cardiomyopathy // Curr. Cardiol. Rep. 2001. № 2. S147—S151.
15. Дембо А.Г., Земцовский Э.В. Спортивная кардиология. Л., 1989. 464 с.
16. Kavacybo K. Sports and electrocardiograms // Rinsho. Byori. 1996. № 7. Р. 611—615.
17. Noakes T.D. Maximal oxygen uptake: classical versus contemporary viewpoints // Med. Sci Sport Exerc. 1998. № 9. Р. 1381—1398.
18. Волков Н.И., Несен Э.Н., Осипенко А.А., Корсун С.Н. Биохимия мышечной деятельности. Киев: Олимпийская литература, 2000.
19. Margaria R. Aerobic and anaerobic energy sources in muscular exercise // Exepta Medica Found. 1967. № 12. Р. 15—32.
20. Fornes P., Lecomte D. Sudden death and physical activity and sports // Rev. Prat. 2001. Vol. 51. Suppl. 12. S31—S35.
21. Hoffman-Goetz L., Pedersen B.K. Exercise arid the immune system: a model of the stress response? // Immunol.Today. 1994. Vol. 15. P. 382—387.
22. Espersen GT., Elbatk A. et al. Short -term changes in the immune system of elite swimmer under competition conditions. Different immunomodulation induced by various types of sport // Scand. J. Med. Sci Sports. 1996. № 3. Р. 156.
23. Momii H, Shimokawa H., Oyama Sh. et al. Inhibition of adhesion molecules prevents cytokine-induced sustained myocardial dycfunction // J. Moll. Cell. Cardiol. 1998. Vol. 30. P. A176.
24. NiemanD.C., Nehlsen-Cannarella S.L., Henson D.A. et al. Immune response to exercise training and/or energy restriction in obese women // Med. Sci. Sports Exerc. 1998. Vol. 30. P. 679—686.
25. Ortega E., Rodriguez M.J., Barriga C, Forner M.A. Corticos-terone, prolactin and thyroid hormones as hormonal mediators of the stimulated phagocytic capacity of peritoneal macrophages after high-intensity exercise // Int. J. Sports Med. 1996. Vol. 17. P. 149—155.
26. Дегтярева Е.А., Жданова О.И., Линде Е.В. и др. Проблема патологической трансформации «спортивного сердца» у юных спортсменов и роль изучения факторов риска в адекватной протекции // Естеств. и технич. науки. 2010. № 6. С. 17—21.
27. Futterman L.G., Myerburg R. Sudden death in athletes: an update // Sports Med. 1998. № 5. Р. 335—350.
28. Nakamura M., Yoshida H., Takino T., Hiramori K. Tumor necrosis factor-alpha augments endotelin-dependent dilation of forearm resistance artery in healthy subjects but not in chronic heart failure // Eur. Heart J. 1998. Vol. 19. P. A64.
29. MacKinnon L. T. Special feature for the Olympics: effect of exercise on the immune system: overtraining effects on immunity and performance in athletes // Immunol. Cell Biol. 2000. № 5. Р. 500—535.
30. Першин Б.Б. Кузьмин С.Н., Сухощевский А.Б., Филатов Н.Н. Одновременное исчезновение двух классов иммуноглобулинов из сыворотки крови спортсменов при
попытке побития мирового рекорда // Иммунология. 1994. № 1. С. 43—45.
31. Finkel M, Oddiss C. Negative inotropic effects of cytokines on the heart mediated by nitric oxide // Science. 1992. Vol. 257. P. 387—389.
32. Glesson M. Mucosal immune responses and risk of respiratory illness in elite athletes // Exercise Immunology Review. 2000. Vol. 6. P. 5—42.
33. Sharma R., Coats A.J., Anker S.D. The role of inflammatory mediators in chronic heart failure: cytokines, nitric oxide, and endothelin-1 // Int. J. Cardiology. 2000. Vol. 72. № 2. P. 175— 186.
34. Rosenkranz-Weiss P., Sessa W.C., Milstein S. et al. Regulation of nitric oxide synthases by proinflammatory cytokines in human umbilical vein endothelial cell. Elevations in tetrahydrop-terin levels enhance endothelial nitric oxide synthase specific activity // J. Clin. Invest. 1994. Vol. 93, № 5. Р. 2236—2243.
35. Lannergard A., Fohlman J., Wesslen L et al. Immune function in Swedish elite orienteers // Scand. J. Med. Sci Sports. 2001. Vol. 11, № 5. Р. 259.
36. Thompson A., Halbert S. The cardiac auto-immune system // Int. Arch. Allergy. 1971. Vol. 40, № 2. Р. 274—286.
37. Sharp N.C., Koutedakis Y. Sport and the overtraining syndrome: Immunological aspect // Br. Med. Bull. 1992. Vol. 48, № 3. Р. 518—533.
38. Shepard R.J., Shek P.N. Impact of physical activity and sport on the immune system // Rev. Environ. Health. 1996. Vol. 11, № 3. Р. 133.
39. Линде Е.В. Провоспалительные цитокины и особенности максимальных тредмил-тестов у юных спортсменов, тренирующих выносливость. Автореф. дис. ... канд. мед. наук. М., 2004. 17 с.
40. Бондаренко В.М. Роль условно-патогенных бактерий кишечника в полиорганной патологии человека. М. — Тверь: ООО «Издательство Триада», 2007. С. 22—33.
41. Хавкин А.И. Нарушения микроэкологии кишечника. Принципы коррекции / Методические рекомендации. М., 2004. 40 с.
Поступила 03.12.09
