CC BY
338
УДК 612.018+612.34
ИНДЕКС ТЕСТОСТЕРОН/КОРТИЗОЛ КАК ЭНДОКРИННЫЙ МАРКЕР ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВИСЦЕРАЛЬНЫХ СИСТЕМ ПОСЛЕ МЫШЕЧНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
А.В. Грязных
Курганский государственный университет, г. Курган
Изучена динамика восстановления интегративного анаболического индекса тестостерон/кортизол в условиях острой гиперкинезии у спортсменов и лиц, не занимающихся спортом. Исследована взаимосвязь между индексом восстановления (тестостерон/кортизол) и внешнесекреторной функцией поджелудочной железы.
Ключевые слова: гормональная регуляция, восстановление, физическая нагрузка, тестостерон, кортизол, спортсмены, панкреатическая секреция.
Механизм воздействия на внутренние органы и обменные процессы во многом объясняет теория моторно-висцеральных рефлексов, созданная М.Р. Могендовичем. Согласно ей ведущая роль в осуществлении влияний со стороны опорно-двигательного аппарата на различные функции принадлежит нервной системе. Однако в последние годы установлено участие в этих влияниях и ряда желез внутренней секреции, в особенности гипофизарнонадпочечниковой системы.
В ряде исследований [1, 3, 5, 10] убедительно показано, что у спортсменов во время тренировочных и соревновательных нагрузок усиливаются симпатоадреналовая и гипофиз-адренокортикаль-ная активности. В этом случае наблюдается активация тренировочной нагрузкой механизмов общей адаптации, которая приводит к изменениям в гормональном спектре, обеспечивающим мобилизацию как энергетического, так и пластического резерва организма, его восстановление [2,12].
Внешнесекреторная деятельность поджелудочной железы регулируется нейрогуморальными механизмами с участием гормонов эндокринных желез [6, 7, 9]. Работ, посвященных изучению механизмов гормональной регуляции желудочно-кишечного тракта, прежде всего, внешнесекреторной активности поджелудочной железы в условиях восстановления после мышечного напряжения у лиц с различным уровнем и спецификой повседневной двигательной активности, практически нет. В большей степени это и определило цель и направление настоящего исследования.
Материалы и методы исследований. В исследовании приняли участие мужчины в возрасте от 18 до 22 лет. По условиям работы все обследуемые разделены на три группы. Контрольную группу (п = 8) составили лица, не занимающиеся спортом, во вторую группу (п = 8) вошли спортсмены высокой квалификации, развивающие преимущественно скоростно-силовые качества (еди-
ноборцы), в третью группу (п = 8) - спортсмены, развивающие качество выносливости (лыжники, биатлонисты). В качестве модели острого мышечного напряжения предлагалась часовая велоэрго-метрическая нагрузка на уровне 60-70 % от МПК. Для изучения динамики восстановления рассматриваемых показателей исследование проводилось в четыре этапа. Первый этап - состояние физиологического покоя (фоновые данные), второй этап -воздействие физической нагрузки, третий и четвертый этапы - восстановление продолжительностью 1 и 2 часа соответственно. Методом иммуно-ферментного анализа в сыворотке крови натощак и через 15 минут после введения стимулятора панкреатической секреции определяли содержание кортизола и тестостерона. С целью определения восстановления висцеральных функций исследовали эффекты последействия мышечного напряжения внешнесекреторной функции поджелудочной железы. Для этого методом фракционного гас-тордуоденального зондирования определяли секрецию бикарбонатов, ферментов в условиях базальной секреции и стимулированной 0,5 % раствором соляной кислоты в объеме 30 мл. Все исследования проводились при наличии письменного согласия обследуемых и с учетом биоэтических норм. Статистический анализ проводили с использованием ^критерия Стьюдента. Для сравнения переменных в каждой обследуемой группе по отношению к фоновым данным применяли парные критерии. Взаимосвязь параметров оценивали путем расчета коэффициента корреляции (г) Пирсона при уровне безошибочного прогноза более 95 % (р < 0,05).
Результаты исследований и их обсуждение.
Анализ полученных данных показал отсутствие различий в содержании гормона, обладающего анаболическим действием (тестостерона), в состоянии покоя между группами обследуемых (см. таблицу).
Проблемы здравоохранения
Содержание гормонов в сыворотке крови у обследуемых с различным уровнем и спецификой повседневной двигательной активности в состоянии относительного мышечного покоя (М ± т) (п = 24)
Г ормоны Контрольная группа Борцы Лыжники
Натощак Стимуляция Натощак Стимуляция Натощак Стимуляция
Кортизол (К), нг/мл 233 ± 18,5 132 ± 13,2 252 ± 27,4 170 ± 8,49* 302 ±31 209 ± 23,09*
Тестостерон (Т), нг/мл 9,35 ± 0,67 8,11 ±0,46 8,66 ± 0,57 7,57 ± 0,43 10,11 ±0,4 7,91 ± 0,54
Индекс Т/К 0,0411 ± 0,003 0,0706 ± 0,014 0,0356 ± 0,0021 0,0448 ± 0,0028 0,0361 ± 0,0041 0,0401 ± 0,0042
Примечание. * - различия достоверны по отношению к контрольной группе (р < 0,05); ** - (р < 0,01); ***-(р< 0,001).
В то же время нами установлена значимо более высокая концентрация кортизола (р < 0,05) у спортсменов по отношению с обследуемым контрольной группы [11]. С целью изучения особенностей метаболических процессов у обследуемых с различной адаптированностью к мышечным нагрузкам и для уточнения реакции протекания ана-болических/катаболических процессов определяли индекс тестостерон/кортизол. Несмотря на отсутствие достоверных различий отмечается тенденция к снижению данного показателя у обследуемых спортсменов по отношению к неспортсменам.
Анализ гормонального фона у обследуемых с различным уровнем и спецификой повседневной двигательной активности в условиях действия субмаксимальной мышечной нагрузки выявил специфические особенности.
Исследователи, изучая реакцию системы гипо-таламус-гипофиз-надпочечники на действие физических нагрузок, отмечают разнонаправленность изменений содержания гормонов этой системы [4, 15, 17]. В отношении кортизола более высокие показатели (в межгрупповом аспекте) характерны только для спортсменов-лыжников. Для всех групп обследуемых установлена тенденция к снижению концентрации кортизола натощак (рис. 1).
В условиях стимуляции поджелудочной железы отмечается увеличение содержания кортизола у обследуемых. Причем значимым (р < 0,05) увеличение содержания кортизола в крови было только у лиц контрольной группы.
Изменения в содержании кортизола в крови у обследуемых объясняются полифазностью реакции гипофизарно-надпочечниковой системы при длительной физической нагрузке [1, 13]. Обнаруженное угнетение данной регуляторной системы при утомлении представляет собой целенаправленную реакцию, необходимую для предотвращения чрезмерного истощения ресурсов организма.
Половые гормоны, несмотря на свою специфическую миссию в репродуктивных процессах, в общебиологическом аспекте чрезвычайно значимы при обеспечении процессов пролиферации и анаболизма [1, 5, 8, 14, 16]. Эти данные соотносятся с результатами настоящего исследования, показывающими повышение содержания тестосте-
Кортизол, нг/мл
о4
Контрольная
группа
О тощаковая
Борцы
Лыжники
стимулированная
Рис. 1. Влияние велоэргометрической нагрузки на концентрацию кортизола в сыворотке крови у спортсменов различной специализации и лиц, не занимающихся спортом (за 100 % приняты показатели в условиях покоя): л - различия достоверны по отношению к аналогичным данным физиологического покоя (р < 0,05); АА - (р < 0,01)
рона натощак у обследуемых контрольной группы (р < 0,05).
Кроме того, после нагрузки натощак отмечается усиление анаболического индекса тестостерон/кортизол (рис. 2).
В большинстве случаев начальный этап восстановительного периода характеризуется повышением адренокортикальной активности [1, 5, 8,
15, 17].
В условиях восстановительного периода нами обнаружено существенное увеличение (р < 0,05) концентрации кортизола у обследуемых контрольной группы. Если через 1 час отдыха увеличение достигало 151 ± 10,71 % натощак и 175 ± 5,9 % в условиях стимуляции и было максимальным за весь период исследования, то через два часа превышение фоновых данных (и показателей, полученных сразу после действия мышечной нагрузки) составило 113 ± 5,7 % и 127 ± 2,3 % соответственно. Для спортсменов также характерно увеличение концентрации кортизола в восстановительном периоде, но только в условиях стимулированной секреции (рис. 3).
Т естостерон/кортизол
200 і
| ЛД
Контрольная Борцы группа
Лыжники
□ тощаковая
Рис. 2. Влияние велоэргометрической нагрузки на индекс тестостерон/кортизол в сыворотке крови у спортсменов различной специализации и лиц, не занимающихся спортом (за 100 % приняты показатели в условиях покоя): л - различия достоверны по отношению к аналогичным данным физиологического покоя (р < 0,05); АА - (р < 0,01)
Для борцов установлено достоверное увеличение содержания кортизола в сыворотке крови после двух часов отдыха, для лыжников - после часового периода восстановления.
Установлено, что после длительной работы наступает резко выраженное снижение уровня тестостерона в крови [1, 8, 16]. Восстановительный период до нормализации уровня тестостерона в крови может длиться до нескольких суток.
В наших исследованиях установлено достоверное снижение содержания тестостерона в крови у борцов через 1 час после действия нагрузки (рис. 4).
Через 2 часа отдыха значимых изменений по отношению к фону не выявлено. У обследуемых контрольной группы и лыжников также не обнаружено значимых изменений содержания тестостерона в сыворотке крови во время всего восстановительного периода.
В качестве потенциального показателя временного неполного восстановления после мышечной нагрузки [5] оправдано использование отно-
Кортизол (натощак)
Кортизол (в условиях стимуляции)
500 і 400
в 300
.2
к 200 100 0
Покой Нагрузка Восст. 1 ч Восст. 2 ч ■ контрольная группа
500
400
300
х 200
100
0
Покой Нагрузка Восст. 1 ч Восст. 2 ч борцы —О— лыжники
Рис. 3. Динамика восстановления концентрации кортизола у спортсменов различной специализации и лиц, не занимающихся спортом: А - различия достоверны по отношению к аналогичным данным физиологического покоя (р < 0,05); АА - (р < 0,01); ААА - (р < 0,001)
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Тестостерон
(натощак)
Покой Нагрузка Восст. 1 ч Восст. 2 ч
-О— контрольная группа
12
10
8
6
4
2
0
Тестостерон (в условиях стимуляции)
Покой Нагрузка Восст. 1 ч Восст. 2 ч борцы —О- лыжники
Рис. 4. Динамика восстановления концентрации тестостерона у спортсменов различной специализации и лиц, не занимающихся спортом: А - различия достоверны по отношению к аналогичным данным физиологического покоя (р < 0,05); АА - (р < 0,01); ААА - (р < 0,001)
Проблемы здравоохранения
шения тестостерон/кортизол. Показано, что отношение гормонов катаболизма и анаболизма представляет собой потенциальный гормональный маркер неполного восстановления и синдрома [5]. Снижение концентрации тестостерона, повышение уровня кортизола и уменьшение отношения тестостерон/кортизол - показатели катаболической направленности обменных процессов, которые характеризуют способность организма спортсмена к восстановлению, синтезу белка и сохранению мышечной массы. Нами обнаружено значимое снижение данного индекса в восстановительном периоде у всех групп обследуемых (рис. 5).
части секрета, валовое выделение бикарбонатов и липазы у спортсменов. Наряду с этим у спортсменов в сыворотке крови через 15 минут после введения стимулятора обнаружена существенно большая (в межгрупповом аспекте) концентрация кортизола. В какой-то степени это может быть причиной как относительно невысокой функциональной активности поджелудочной железы, так и существенно высоких (в межгрупповом аспекте) значений амилазы у спортсменов. Мышечная нагрузка продолжительностью 60 минут оказала существенное и разнонаправленное влияние на внешнесекреторную деятельность поджелудочной
Т естостерон/кортизол (натощак)
0,12
ОД
0,08
0,06
0,04
0,02
0
Т естостерон/кортизол (в условиях стимуляции)
Покой Нагрузка Восст. 1 ч Восст. 2 ч
Покой Нагрузка Восст. 1 ч Восст. 2 ч
-“О- контрольная группа —борцы —О— лыжники
Рис. 5. Динамика восстановления индекса тестостерон/кортизол у спортсменов различной специализации и лиц, не занимающихся спортом: А-различия достоверны по отношению к аналогичным данным физиологического покоя (р < 0,05); лл - (р < 0,01); ллл - (р < 0,001)
Причем степень снижения была различной. Так, для борцов через 1 час после нагрузки снижение относительно фоновых значений отмечалось до 82 ± 3,9 % (р < 0,05), для лыжников - до 65 ± 7,28 % (р < 0,01), для обследуемых контрольной группы -до 43 ± 10,8 % (р < 0,05).
Снижение индекса восстановления тестостерон/кортизол указывает на существенность оказанной нагрузки на организм и неспособность в какой-то мере восстановиться после нее через 2 часа отдыха, а также на отсутствие выраженности анаболических реакций. При этом весьма существенную роль могут играть конкурентные отношения кортизола и тестостерона. При увеличении концентрации кортизола катаболические реакции превалируют над анаболическими. Возникает ситуация, когда влияние глюкокортикоидов предупреждает влияние андрогенов и определяет активацию катаболических реакций.
Таким образом, обобщая полученные данные о динамике изменений внешнесекреторной деятельности поджелудочной железы и сопряженных с ней гормональных сдвигах после действия мышечной нагрузки, у лиц с различным уровнем и спецификой повседневной двигательной активности в состоянии покоя отмечаются значимо низкие показатели, характеризующие выделение жидкой
железы. Данные изменения происходили на фоне гормональных сдвигов. В целом отмечается ингибирующее влияние нагрузки на содержание гормонов катаболического ряда у обследуемых натощак и стимулирующее влияние на концентрацию кортизола при введении стимулятора панкреатической секреции. Кроме того, после нагрузки отмечается натощак увеличение анаболического индекса тестостерон/кортизол. Данные гормональные изменения соотносятся с существенным усилением внешнесекреторной активности поджелудочной железы у лыжников в условиях стимуляции и не столь однозначными изменениями у других групп обследуемых. В целом отмечается усиление фер-ментовыделения у борцов и обследуемых контрольной группы. При этом у обследуемых контрольной группы выделение жидкой части панкреатического секрета, индекс бикарбонаты/соляная кислота и выделение липазы в отношении фоновых показателей оказываются значимо меньшими.
Заключение. В условиях восстановления отмечаются общие для всех групп обследуемых гормональные реакции, связанные с повышенным содержанием кортизола. В отношении индекса восстановления тестостерон/кортизол установлено существенное снижение данного показателя. Оценка при этом показателей, характеризующих
внешнесекреторную функцию поджелудочной железы, показала существенное усиление в условиях восстановления выделения жидкой части панкреатического секрета, бикарбонатной активности, содержания и валового выделения ферментов у лыжников. У обследуемых контрольной группы отмечается недовосстановление ряда показателей, характеризующих внешнесекреторную деятельность поджелудочной железы.
Исследование проведено в рамках реализации аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» № 1.2.11.
Литература
1. Виру, А.А. Гормоны и спортивная работоспособность /А.А. Виру, П.К. Кырге. — М., 1983. -159 с.
2. Исаев, А.П. Полифункциональная мобильность и вариабельность организма спортсменов олимпийского резерва в системе многолетней подготовки: моногр. / А.П. Исаев, В.В. Эрлих. - Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2010. - 502 с.
3. Кассиль, Г.Н. Внутренняя среда организма/Г.Н. Кассиль. — М.: Наука, 1978. —224 с.
4. Косарева, О.О. Влияние физической нагрузки на связывание глюкокортикоидов в цитозоле жировой ткани / О.О. Косарева, В.А. Рогозкина // Российский физиологический журнал. — 2000. — Т. 86, № 12. - С. 1681-1686.
5. Кремер, У.Дж. Эндокринная система, спорт и двигательная активность: пер. с англ. / У. Дж. Кремер, А.Д. Рогол. - Киев: Олимпийская литература, 2008. - 600 с.
6. Кузнецов, А.П. Желудочно-кишечный тракт и стресс / А.П. Кузнецов, А.В. Речкалов, Л.Н. Сме-лышева. - Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2004.-254 с.
7. Коротько, Г.Ф. Пищеварение - естественная технология / Г.Ф. Коротько. - Краснодар: Эдем, 2010. -304 с.
8. Мельников, А.А. Реологические свойства крови, половые гормоны и кортизол у спортсменов / А.А. Мельников, АД. Викулов // Физиология человека. - 2004. - Т. 30, № 5. - С. 110-120.
9. Свистун, Т.И. Секреция пищеварительных желез во время мышечной деятельности / Т.И. Свистун. -Киев: Наукова думка, 1975. —222 с.
10. Тигранян, Р.А. Стресс и его значение для организма/Р.А. Тигранян. -М.: Наука, 1988.—175 с.
11. Стаценко, Е.А. Влияние тренировочных нагрузок и фармакологической поддержки на показатели иммунной и гормональной систем у высококвалифицированных спортсменов циклических видов спорта / Е.А. Стаценко //Медицинский журнал. - 2008. -№1.~ С. 64-66.
12. Alia, P. Profile, mean residence time of ACTH and cortisol responses after low and standard ACTH tests in healthy volunteers / P. Alia, C. Villa-bona, O. Gimenez // Clin. Endocrinol. — 2006. — V. 65, N9 3. -P. 346-351.
13. Andersen, M. Different stress modalities result in distinct hormone responens by male rats / M. Andersen, M. Bignotto, R. Machado // Braz J. Med. and Bio. Res. - 2004. - V. 37, №6.-P. 791-797.
14. Chandel, Anil. Testosterone concentration in young patients with diabetes. Dandona Paresh / Anil Chandel, Dhindsa Sandep, Topiwala Shehzad // Diabetes Care. - 2008. - V. 31, № 10. -P. 2013-2017.
15. Filaire, E. Salivary cortisol, heart rate and blood lactate during a qualifying trial and an official race in motorcycling competition / E. Filaire, M. Filaire, C.J. Le Scanff // Sports Med. and Physiol. Fitness. — 2007. - V. 47, № 4. -P. 413-417.
16. Hardy, Matthew P. Stress hormone and male reproductive function / Matthew P. Hardy, Gao Hui-Bao, Dong Qiang // Cell and Tissue Res. - 2005. — V. 322, № 1. -P. 147-153.
17. Iellamo, F. The stress of competition dissociates neural and cortisol homeostasis in elite athletes / F. Iellamo, F. Pigozzi, A. Parisi // J. Sports Med. and Phys. Fitness. -2003. - V. 43, №4.-P. 539-545.
Поступила в редакцию 22 февраля 2011 г.
