CC BY
128
РЕАБИЛИТАЦИЯ
IVh
МЕДИЦИНСКИЙ
АЛЬМАНАХ
УДК 616.12-008-084:796/799
РОЛЬ КАРДИОСПЕЦИФИЧЕСКИХ МАРКЕРОВ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ РЕГУЛЯЦИИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА У СПОРТСМЕНОВ-ГРЕБЦОВ В ПРОФИЛАКТИКЕ ЗАБОЛЕВАНИЙ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ
Л.А. Страхова, М.Н. Некрасова, Т.В. Блинова, Р.С. Рахманов, В.В. Трошин, И.А. Макаров,
ФБУН «Нижегородский научно-исследовательский институт гигиены и профпатологии»
Страхова Лариса Анатольевна - e-mail: [email protected]
На основании исследования биохимических показателей и вариабельности сердечного ритма дана оценка состояния сердечной мышцы спортсменов, занимающихся академической греблей. Установлено, что в период интенсивной физической нагрузки у спортсменов наблюдается повышение уровней кардиоспецифических маркеров в сыворотке крови и снижение общего уровня вегетативной регуляции кровообращения. Данные показатели изменяются в зависимости от интенсивности физической нагрузки и могут быть использованы для мониторинга состояния сердечно-сосудистой системы и оценки эффективности профилактических мероприятий, направленных на коррекцию физических нагрузок в тренировочно-соревновательном цикле.
Ключевые слова: биохимические кардиоспецифические маркеры, вариабельность сердечного ритма, физические нагрузки, профилактика нарушений сердечно-сосудистой системы.
The authors have evaluated a cardiac muscle status In oarsmen (boat racing) by studying biochemical parameters and heart rhythm variability. During a period of intensive physical load, the increase of cardio-specific marker rate in sportsmen blood serum and the decrease of total level of circulatory vegetative regulation have been observed. These indices changes depend on physical load intensity and may be used for monitoring of cardiovascular system status and evaluation of the effectiveness of preventive measures aimed to correction of physical loads in a training - competitive cycle.
Key words: biochemical cardiospecific markers, heart rhythm variability, physical loads, prevention of cardiovascular disorders.
Введение
Спортивная деятельность, направленная на достижение высоких результатов, отличается от любительского спорта и требует индивидуального подхода не только к организации тренировочного процесса, режима труда и отдыха спортсменов, но и оценки состояния их здоровья и своевременной профилактики нарушений различных систем организма. Несмотря на то, что спортом занимаются, как правило, люди молодого возраста, а высококвалифицированных спортсменов считают наиболее здоровой частью общества, нельзя исключить возникновение у них различных патологий, причиной которых являются большие физические нагрузки, высокое постоянное психоэмоциональное напряжение, а также наследственная предрасположенность к тому или иному заболеванию. Наиболее часто встречается патология со стороны сердца, которое крайне чувствительно к недостатку кислорода в процессе осуществления физической нагрузки. Установлено, что у 64% спортсменов в соревновательный период отмечаются нарушения в его работе, причём большую их часть (около 40,0%) составляют нарушения сердечного ритма (аритмии), что связано с влиянием соревновательного стресса и повышенной нагрузки в этот период [1, 2]. Удельный вес смертей от сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) у спортсменов на 11% больше, чем у лиц, не занимавшихся спортом. Наиболее частой причиной внезапной смерти является не диагностированная вовремя гипертрофическая кардиомиопатия [3, 4]. Академическая гребля относится к циклическим видам спорта и требует преимущественного проявления выносливости, то есть способности эффективно выполнять продолжительные физические
нагрузки, преодолевая утомление. Такой вид деятельности вызывает большой расход энергии, а основная нагрузка приходится в первую очередь на сердечно-сосудистую систему, от состояния которой зависят возможность спортсмена адаптироваться к длительным и интенсивным физическим нагрузкам и достигать высоких результатов [5]. Поэтому своевременная оценка состояния сердечной мышцы у спортсменов данного вида спорта имеет важное значение как при мониторинге состояния общего здоровья спортсмена, так и для профилактики заболеваний сердечнососудистой системы. Предотвращение развития заболеваний у спортсменов возможно при выявлении ранних неспецифических изменений в организме на начальных этапах, незаметных для самого спортсмена и носящих обратимый характер. Важную роль играет система профилактических мероприятий, направленная на коррекцию физических нагрузок, правильную оценку работоспособности, степени тренированности спортсмена и индивидуальное динамическое наблюдение за состоянием его здоровья. Известно, что для определения состояния сердечной мышцы используется ряд биохимических показателей сыворотки крови, в частности, кардиоспецифических белков и так называемых неспецифических маркеров, присутствующих в других органах, но изменение концентрации которых в сыворотке может с достаточной достоверностью отражать нарушения в состоянии сердечной мышцы. Уровень креатинкиназы-МВ (КК-МВ), тропонина-1, как кардиоспецифических маркеров, может повышаться при повреждении кардиомиоцитов, наблюдающимся преимущественно при инфаркте миокарда, выраженной ишемической болезни сердца, кардиомио-
патии [6]. Чувствительным и ранним тестом при диагностике инфаркта миокарда является определение содержания мио-глобина (МГ) в сыворотке. В клинической практике при сердечно-сосудистой патологии по-прежнему используется определение в сыворотке крови аспартатаминотрансферазы (АсАТ), общей лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и ее изоферментов. Однако следует отметить, что уровень МГ в сыворотке крови, помимо повреждения сердца, повышается при повреждении скелетных мышц, например, при синдроме длительного сдавления мышц. Активность АсАТ дополнительно повышается при повреждении печени, почек, мышц, приеме алкоголя. Уровень ЛДГ в сыворотке крови зависит от ряда факторов (пола, возраста, климата, массы мышц). Безусловно, что неспецифические реакции данных биомаркеров необходимо учитывать при оценке состояния сердечной мышцы у спортсменов. Имеются данные, что содержание всех вышеперечисленных биомаркеров в крови может повышаться при интенсивных физических нагрузках и, особенно, при упражнениях на выносливость, в связи с чем данные показатели используются в спортивной медицине для оценки мышечной реакции на физические нагрузки [7, 8]. По мнению ряда авторов их повышение в сыворотке не должно напрямую расцениваться как повреждение сердца, оно может явиться признаком адаптивных регуляций сердца к физическим нагрузкам, а появление в сыворотке крови кар-диоспецифических белков КК-МВ и тропонина 1 некоторыми авторами рассматривается как транзиторная реакция на физическую нагрузку [8, 9, 10, 11]. Какая бы ни была трактовка этих изменений, к ним надо относиться с большим вниманием, поскольку, с одной стороны, данные маркеры могут быть предвестниками серьезных нарушений в работе сердца у спортсмена, с другой стороны, они могут явиться информативными показателями эффективности профилактических мероприятий. Вариабельности сердечного ритма в последние годы уделяется пристальное внимание для оценки нейро-гуморальной регуляции сердца у спортсменов с целью выявления уровня подготовленности, тренированности и прогноза спортивных результатов. Ведется большая исследовательская работа, направленная на внедрение этого метода в практику спортивной медицины.
Цель настоящей работы - у спортсменов, занимающихся академической греблей, выделить биохимические маркеры и показатели вариативности сердечного ритма, характеризующие состояние сердца в различные фазы спортивной подготовки, определить их взаимосвязь с уровнем физической нагрузки, возможную прогностическую значимость и ценность в качестве критериев при осуществлении профилактических мероприятий.
Материал и методы
Выполнено клинико-лабораторное обследование 33 спортсменов Нижегородской областной СДЮСШОР, занимающихся академической греблей, в возрасте от 15 до 19 лет. Спортсмены были обследованы треекратно на протяжении 2 месяцев в период тренировочно-соревновательного цикла и активного отдыха и через год при аналогичных условиях спортивной деятельности после коррекции физических нагрузок. Согласно планам организации тренировочного процесса в предсоревновательный и соревновательный периоды применялись тренировочные нагрузки преимущественно максимальной и субмаксимальной интенсивности.
После соревнований спортсмены находились в активном отдыхе, состоящим из тренировок с восстановительными или поддерживающими нагрузками уменьшенной интенсивности (классификация Суслова Ф.П., 1993) [12]. Контрольной группой для определения нормативных показателей служили 30 практически здоровых лиц (студентов), сопоставимых по возрасту и полу с обследуемыми спортсменами. У каждого спортсмена в сыворотке крови были определены следующие биохимические показатели: АсАТ - ферментативным кинетическим методом и КК-МВ, ЛДГ - кинетическим УФ-методом с помощью наборов реагентов фирмы «ОльвексДиагностикум» (Россия), концентрации миоглобина и тропонина-1 - методом ИФА с помощью наборов реагентов фирмы ЗАО «Вектор Бест» (Россия). Забор крови проводился в первой половине дня натощак через 12-16 часов после прекращения физической нагрузки. Для оценки функционального состояния сердечнососудистой системы спортсменов и, в частности, вегетативной регуляции сердечного ритма, проведен анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР). Оценку ВСР проводили по 5-минутным записям ЭКГ на программно-аппаратном комплексе «Поли-Спектр» (фирмы «Нейро-Софт», г. Иваново, Россия) при фоновой пробе (в положении лежа) и активной ортостатической пробе (АОП). Оценивались показатели статистического анализа ВСР: частота сердечных сокращений (ЧСС), промежутки между нормальными сокращениями на ЭКГ (ЫЫ или RR интервалы), ^тт, ^тах, стандартное отклонение всех NN интервалов (БЭЫЫ), данные оценки сравнения NN интервалов ^МББЭ), а также отношение числа интервалов, отличающихся от соседних более чем на 50 м/сек. к общему числу интервалов ^NN50%). На каждого спортсмена оформлялась карта биохимических показателей и кардиоинтервалограмма, которые были предоставлены тренеру. Обработка результатов проводилась с помощью программы Statistica 6/1. Повышение содержания исследуемых маркеров в сыворотке крови рассматривалось относительно величины М±1,5ст.
Результаты и их обсуждение
Полученные результаты показали, что у 45,0±8,9% спортсменов в предсоревновательный и соревновательный периоды в сыворотке крови отмечалось увеличение содержания тропонина-1 до 0,14±0,06 нг/мл, что значительно
превышало его нормальное значение (0,03±0,03 нг/мл) (р=0,001), у отдельных лиц концентрация тропонина-1
достигала от 0,18 до 0,21 нг/мл. У остальной части спортсменов (55,0±8,9%), несмотря на такую же физическую нагрузку, концентрация тропонина-1 колебалась в пределах 0,07±0,02 нг/мл, что так же достоверно превышало средний уровень нормального значения (р=0,001). В период активного отдыха у 93,6±4,3% обследуемых концентрация тро-понина-1 в сыворотке крови снижалась и достигала нормальных значений. У 2 спортсменов концентрация тропони-на-1, будучи повышенной в период усиленных физических нагрузок, оставалась высокой и в периоде отдыха, превышая норму в 4-5 раз. Активность КК-МВ в предсоревновательный и соревновательный периоды была повышена у 58±8,8% спортсменов. Величина активности составляла 34,6±9,5 Ед/л, достоверно превышая нормальный уровень (р=0,001) и достигая у отдельных лиц 38-64 Ед/л. У 42±8,8% обследуемых в период усиленных физических
РЕАБИЛИТАЦИЯ
РЕАБИЛИТАЦИЯ
МЕДИЦИНСКИЙ
АЛЬМАНАХ
нагрузок активность КК-МВ не выходила за пределы референтных значений, составляя 16,5±3,5 Ед/л. В период отдыха активность фермента нормализовалась у 78±7,4% обследуемых, снижаясь до 17,0±4,4 ЕД/л. У 5 спортсменов (16,1+6,5%) активность КК-МВ оставалась повышенной на протяжении всего периода наблюдения. Анализ динамики уровня миоглобина в сыворотке крови выявил повышение количества данного маркера у 55,5+8,9% обследуемых. Его концентрация увеличилась до 115+31 мкг/л (р=0,001). У остальных лиц уровень миоглобина как в периоды усиленных физических нагрузок, так и активного отдыха оставался в пределах референтных значений и составлял 33,5+11,5 мкг/л. В период отдыха повышенный уровень миоглобина сохранялся у 11,2+5,6% спортсменов. Наряду с определением активности ряда мышечных белков в сыворотке крови спортсменов были определены активность АсАТ и общей ЛДГ. Полученные результаты показали, что активность АсАТ и ЛДГ в предсоревновательный и соревновательный периоды была повышена соответственно у 35,4+8,6% и 48,3+8,9% обследуемых. Повышение активности ферментов достигало уровня для АсАТ 35,0+2,9 Ед/л при норме 25,0+3,7 Ед/л (р=0,001), для ЛДГ - 401+23,6 Ед/л при норме 320+25,4 Ед/л (р=0,001). В период активного отдыха активность АсАТ оставалась повышенной у 31+8,3% обследуемых, активность ЛДГ - у 45+8,9%. У 8 (25,8+7,7%) человек активность АсАТ и ЛДГ была повышена на протяжении всего периода наблюдения. У остальных лиц, как в период усиленной физической нагрузки, так и в период отдыха, активность ферментов не выходила за пределы референтных значений и составляла 21,2+2,7 Ед/л для АсАТ и 277,0+37,1 Ед/л для ЛДГ. Выявлена сильная коррелятивная связь между активностью КК-МВ и АсАТ как при интенсивной физической нагрузки, так и в периоде отдыха (р=0,009). У двух спортсменов на протяжении всего периода спортивной деятельности было выявлено одновременное увеличение активности АсАТ до 45 Ед/л, КК-МВ до 42 и 72 Ед/л, повышение в сыворотке крови уровня тропонина-1 до 0,6 нг/мл. У данных лиц выявлялось повышение активности ЛДГ -более 400,0 Ед/л и увеличение уровня миоглобина - более 80 нг/мл. При анализе ВСР у 36,4+10,2% обследуемых зарегистрировано выраженное снижение БЭИИ - менее 40 мс, в среднем до 26,9+7,5 мс. У остальных спортсменов величина данного показателя находилась в пределах от 28 до 69 мс (47,2+20,1 мс). В период активного отдыха величина данного показателя достоверно увеличивалась до 62,6+20,3 мс (р=0,015). У 13,6+7,3% лиц отмечена тенденция к редукции данного показателя - до 35,6+2,1 мс. В тренировочносоревновательный период было отменено снижение величины (689,3+69,5 мс), ^тах (973,6+132,1 мс),
RRNN (823,9+90,3 мс). К числу статистических показателей сердечного ритма относится показатель RMSSD, характеризующий стабильность ритмогенеза сердца и активность парасимпатического звена вегетативной регуляции. В период усиленных нагрузок выявлялась динамика уменьшения данного показателя. У 41+10,4% спортсменов величина его составила 21,6+5,6 мс, у остальных лиц средняя величина данного показателя составила 62,5+18,3 мс. В период отдыха наименьшие величины RMSSD (33,6+4,6 мс) были зарегистрированы у 31,8+9,9%, а наибольшие значения (77,0+21,4 мс) у 68,2+9,9% обследованных лиц. Таким
образом, проведенные исследования показали, что у спортсменов-гребцов наблюдались отклонения от нормального уровня биохимических и функциональных показателей, отражающих состояние сердечной мышцы и нейрогу-моральные механизмы регуляции сердечного ритма. Через год после коррекции физических нагрузок, проведенных тренером на основании биохимических и функциональных показателей, а также оптимизации режима отдыха и поведения спортсменов, были проведены аналогичные исследования биохимических маркеров. Сравнительные данные представлены в таблице.
ТАБЛИЦА.
Частота повышения биохимических маркеров до и после коррекции физической нагрузки
Биомаркеры Частота повышения биомаркеров (%) р =
до коррекции физической нагрузки после коррекции физической нагрузки
Тропонин 1 45,0±8,9 19,2±7,7 0,04
КК-МВ 58,8±8,8 24,0±8,2 0,05
ЛДГ 48,3±8,9 34,6±9,2 0,2
АсАТ 35,4±8,0 11,5±6,0 0,036
МГ 55,5±8,9 25,6±8,4 0,02
Как следует из представленных результатов, после проведения коррекции физических нагрузок достоверное снижение частоты биохимических маркеров выявлено для тропонина-1, КК-МВ, АсАТ и миоглобина. Наблюдалась тенденция к снижению частоты повышенной активности ЛДГ. Одной из причин повышения уровня биохимических показателей в сыворотке крови спортсменов-гребцов может быть перенапряжение при физической нагрузке. Увеличение количества тропонина-1, КК-МВ в сыворотке крови может свидетельствовать о повышенном выбросе кардиоспецифических белков из кардиомиоцитов, что может быть следствием повреждения их мембран. Данные нарушения могут быть одним из механизмов развития метаболической или стрессовой кардиомиопатии, которая, по данным некоторых авторов, встречается у каждого девятого спортсмена. Сохраняющееся в периоде активного отдыха увеличение активности КК-МВ, АсАТ, тропонина-1 и миоглобина может служить серьезным доказательством повреждения кардиомиоцитов мышцы сердца, вызванного интенсивной физической нагрузкой. Длительное сохранение в сыворотке крови повышенной активности общей ЛДГ и значительного уровня миоглобина может быть обусловлено также большим напряжением скелетной мускулатуры при интенсивных физических нагрузках. Положительный эффект динамики биохимических показателей после проведения профилактических мероприятий, направленных прежде всего на адекватное дозирование физических нагрузок, показал, что данные биохимические маркеры могут быть использованы не только для мониторинга состояния сердечной мышцы спортсменов, но и служить дополнительными критериями эффективности проведения профилактики сердечно-сосудистой патологии у спортсменов на выносливость. На наш взгляд, даже однократное значительное повышение количества кардиоспе-цифических маркеров в сыворотке крови должно насторожить тренера и врача, поскольку феномен изменения этих показателей, раз возникнув, может повториться. В случае
непринятия необходимых профилактических мер в направлении режима труда и отдыха спортсмена, его психоэмоционального состояния, рационального питания могут развиться сначала предпатологические изменения, обусловленные перенапряжением сердца, а в последующем - стойкие патологические состояния. Анализ результатов ВСР, проведенный нами, показал, что в период тренировочносоревновательного цикла у трети спортсменов отмечена тенденция к снижению общего уровня вегетативной регуляции кровообращения, что выражается в уменьшении показателя SDNN и обусловлено значительным напряжением регуляторных систем организма. Резкое снижение SDNN является неблагоприятным признаком функционирования сердечно-сосудистой системы и риском развития кардиоваскулярных заболеваний [11]. Сокращение величин R-Rmin, max и PPNN увеличивает вероятность нарушения реполяризации и возникновения аритмий. Частота встречаемости эпизодов нарушения ритма и проводимости в период интенсивных нагрузок достоверно выше, чем в период активного отдыха (63,6% и 22,7% соответственно, р=0,005). Об этом свидетельствует уменьшение показателя RMSSD, характеризующего стабильность ритмогенеза сердца и активность парасимпатического звена вегетативной регуляции. При этом влияние парасимпатического отдела было менее выраженным, а сердечный ритм сохранял свою нестабильность. В восстановительный период наблюдалось усиление влияния парасимпатического отдела нервной системы и увеличение стабильности сердечного ритма. Представляет интерес вопрос, касающийся влияния нарушения ВСР на состояние мембран кардиомиоци-тов. Проведенный нами корреляционный анализ между значениями биохимических и статистических показателей сердечного ритма не выявил корреляционных связей между данными маркерами. Данный вопрос требует дальнейшего изучения. Тем более следует отметить, что спортсмены дополнительно подвергаются воздействию постоянного хронического стресса, который нарушает нейрогуморальную регуляцию сердца, может привести к снижению аэробного знергообеспечения сердечной мышцы, окислительному стрессу и увеличению риска развития стрессовой кардиомиопатии.
Заключение
Проведенные исследования показали, что для более достоверной оценки состояния сердечной мышцы у спортсменов, занимающихся академической греблей, следует использовать определение в сыворотке крови кардиоспе-цифических маркеров - КК-МВ, тропонина-1, миоглобина. Поскольку между КК-МВ и АсАТ выявлена тесная прямая коррелятивная связь, в качестве дополнительного маркера может быть использован АсАТ. Менее информативным маркёром является общая ЛДГ. Среди статистических показателей вариабельности сердечного ритма наиболее информативными, свидетельствующими о нарушении нейро-гуморальной регуляции сердца у спортсменов на выносливость, являются SDNN (стандартное отклонение
всех NN интервалов) и pNN50% (отношение числа интервалов, отличающихся от соседних более чем на 50 м/сек. к общему числу интервалов (pNN50%). Выявленная зависимость биохимических маркеров и показателей ВСР от интенсивности физической нагрузки позволяет использовать данные критерии для оценки состояния сердечной мышцы при проведении профилактических мероприятий по предотвращению развития заболеваний сердечнососудистой системы у спортсменов на выносливость. Рекомендуется проведение отсроченного, через 12-16 часов после прекращения физической нагрузки, обследования спортсменов. Именно в данный период основные показатели, свидетельствующие о функциональном состоянии организма, приходят к нормальному уровню после физических перегрузок. Если после восстановительного периода (периода активного отдыха) данные показатели остаются стабильно изменёнными, необходимо проводить повторное углубленное обследование. Спортсмен должен находиться в центре внимания тренера, врача и получить соответствующие рекомендации в отношении профилактических мероприятий -режима отдыха, тренировок, питания и поведения.
ЕЭ
ЛИТЕРАТУРА
1. Смоленский А.В., Михайлова А.В. Спортивное сердце - мифы и реальность. Сборник статей. Медицина и спорт. 2005. № 3. С. 32-33.
2. Семин С.Н., Крахмалева И.Н., Виноградова О Л. и др. Синдром внезапной смерти и элитный спорт. Сборник статей. Медико-биологические технологии повышения работоспособности в условиях напряженных физических нагрузок. М. 2004. С. 80-87.
3. Корнеева И.Т., Поляков С.Д. Факторы риска развития хронического физического перенапряжения сердца у спортсменов. Теория и практика физической культуры: журнал 2001; 11: 50—52.
4. Макарова Г.А. Проблема риска внезапной смерти при занятиях физической культурой и спортом (обзор литературы). Вестник спортивной медицины России. 1992. № 1. С. 18—22.
5. Иссурин В.Б. Биомеханика гребли на байдарках и каноэ. Физкультура и Спорт. М. 1986. 112 с.
6. O'Connor R.E., Brady W., Brooks S.C., Diercks D., Egan J., Ghaemmaghami C., Menon V., O'Neil B.J., Travers A.H., Yannopoulos D. Part 10: acute coronary syndromes: 2010 American Heart Association Guidelines for Cardiopulmonary Resuscitation and Emergency Cardiovascular Care. Circulation. 2010 № 2. V. 122 (18 Suppl 3). Р. 787-817.
7. Brancaccio P., Maffulli N., Buonauro R., Limongelli F.M. Serum enzyme monitoring in sports medicine. Clin Sports Med. 2008. Jan. № 27 (1). Р. 1-18.
8. Maron B. J., Pelliccia A.The Heart of Trained Athletes Cardiac Remodeling and the Risks of Sports, Including Sudden Death. Circulation. 2006. № 114. Р. 1633-1644.
9. Maron B.J., Thompson P.D., Ackerman M.J. et al. Recommendations and Considerations Related to Preparticipation Screening for Cardiovascular Abnormalities in Competitive Athletes: 2007 Update A Scientific Statement From the American Heart Association Council on Nutrition, Physical Activity, and Metabolism. Circulation. 2007. № 115. Р. 1643-1655.
10. Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Р. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам. М. 1988.
11. Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения метода. Вестник, Иваново: Иван. гос. мед. академия. 2002. 290 с.
12. Суслов Ф.П. Соревновательная подготовка и календарь состязаний в видах спорта, требующих преимущественного проявления выносливости. Тенденции развития спорта высших достижений. Сборник научных трудов. М. 1993. С. 80-93.
РЕАБИЛИТАЦИЯ
