Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Гонадо-надпочечниковые взаимосвязи в формировании механизмов адаптации кардиореспираторнои системы при мышечной деятельности 13
1.1. Роль глюкокортикоидов в адаптации организма человека к мышечной деятельности 13
1.2. Влияние половых гормонов на механизмы адаптации женского организма, и особенности их взаимосвязи с гормонами коры надпочечников 20
1.3. Возрастные изменения эндокринной системы и их влияние на характер приспособительных реакций кардиореспираторной системы женщин в процессе физической деятельности 29
1.4. Функциональные возможности сердечно-сосудистой и
дыхательной систем у людей старших возрастных групп 36
ГЛАВА 2. Методы, организация и объём исследований 48
2.1. Методы исследования 48
2.2. Организация исследования 54
ГЛАВА 3. Возрастные особенности взаимодействия и уровня секреции эстрогенов, гонадотропинов и глюкокортикоидов в различных фазах менструального цикла спортсменок 56
3.1. Обсуждение 72
ГЛАВА 4. Адаптивные реакции респираторной и сердечно-сосудистой систем у спортсменок 40-45 и 18-22 лет в различных фазах менструального цикла 82
4.1. Изменения гемо динамических параметров в течение менструального цикла у спортсменок 40-45 и 18-22 лет . 82
Обсуждение 103
4.2. Изменения показателей респираторной системы в течение менструального цикла у спортсменок 40-45 и 18-22 лет 112
Обсуждение 134
Выводы 140
Практические рекомендации 143
Список литературы
- Влияние половых гормонов на механизмы адаптации женского организма, и особенности их взаимосвязи с гормонами коры надпочечников
- Организация исследования
- Изменения гемо динамических параметров в течение менструального цикла у спортсменок 40-45 и 18-22 лет
- Изменения показателей респираторной системы в течение менструального цикла у спортсменок 40-45 и 18-22 лет
Влияние половых гормонов на механизмы адаптации женского организма, и особенности их взаимосвязи с гормонами коры надпочечников
В 1855 году английский врач, Томас Аддисон, профессор клиники при лондонской больнице Святого Витта (Guy s Hospital), опубликовал исследование «On the constitutional and local effects of disease of the suprarenal capsules», Lond., 1855, в котором описал 11 случаев необычного заболевания, до тех пор неизвестного. В результате своих наблюдений, Аддисон пришёл к выводу, что данное заболевание вызвано поражением надпочечников (glandulae suprarenales), двух небольших органов, расположенных в брюшной полости над почками. Функции этих органов медицине того времени известны не были (J. Mackinnon, 1969).
В современной физиологии и медицине функции надпочечников хорошо изучены, и прежде всего это касается внутренней секреции гормонов коры (глюкокортикоидов, минералокортикоидов и половых гормонов) и мозгового вещества (катехоламинов). При этом обнаружена важная роль данных гормонов в реализации адаптационных изменений, обеспечивающих связь между управляющим органом и исполнительными органами, тканями и клетками (А.А. Виру, 1981, Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова, 1988).
Поскольку, прежде всего надпочечники участвуют в формировании адаптационных реакций организма, в том числе и в условиях стрессорных ситуаций, многие вопросы спортивной физиологии касаются изучения реакций коры и мозгового вещества надпочечников на физические нагрузки различной величины и направленности, которые чаще всего являются для организма спортсменов стрессорными (А.А. Виру, 1977, 1984, 1988, А.А. Виру, П.К. Кырге, 1983, Т.А. Юримяе, 1989, Н. Волков, 2000, Д.В. Попов, 2006). Определенные главы нашей работы посвящаются непосредственно изучению реакций коры надпочечников (в частности ее глюкокортикоидной активности) на физические нагрузки, применяемые в спорте. В этой связи ниже будут рассмотрены особенности влияния глюкокортикоидов на общие адаптационные механизмы, физическую работоспособность и реакции тех физиологических систем организма спортсменов, которые принимают непосредственное участие в адаптации к физическим нагрузкам, а именно кардиореспираторной.
Известно, что гормоны коры надпочечников делятся на три группы: 1) минералокортикоиды - альдостерон и дезоксикортикостерон, выделяемые клубочковой зоной и регулирующие минеральный обмен; 2) глюкокортикоиды - гидрокортизон, кортизол и кортикостерон (последний является одновременно и минералокортикоидом), выделяемые пучковой зоной и влияющие на углеводный, белковый и жировой обмен; 3) половые гормоны - андрогены, эстрогены, прогестерон, выделяемые сетчатой зоной (А.А. Виру, 1977).
Глюкокортикоиды (кортизол, гидрокортизон, кортикостерон) оказывают влияние на углеводный и белковый обмен. Наиболее активен из них кортизон. Свое название глюкокортикоиды получили из-за способности повышать уровень сахара в крови вследствие стимуляции образования глюкозы в печени. Полагают, что этот процесс осуществляется путем ускорения процессов дезаминирования аминокислот и превращения их безазотистых остатков в углеводы (глюконеогенез). Содержание гликогена в печени при этом может даже возрастать. Этим существенно отличаются глюкокортикоиды от адреналина, при введении которого содержание глюкозы в крови увеличивается, но запас гликогена в печени уменьшается (А. А. Виру, 1981, 1984). Глюкокортикоиды способствуют развитию мышечной слабости и атрофии скелетной мускулатуры, что связано с усилением распада мышечных белков, а также снижением уровня кальция в крови. Они тормозят рост, развитие и регенерацию костей скелета. Кортизол угнетает продукцию гиалуроновой кислоты и коллагена, тормозит пролиферацию и активность фибробластов. Все это приводит к дистрофии и дряблости кожи, появлению морщин (П.Г. Костюк, 1972).
Глюкокортикоиды влияют также на обмен жиров. Они усиливают мобилизацию жира из жировых депо и его использование в процессах энергетического обмена. Таким образом, эти гормоны оказывают многообразное влияние на метаболизм, изменяя как энергетические, так и пластические процессы (В.В. Виноградов, 1989).
Глюкокортикоиды влияют на состояние центральной нервной системы (ЦНС). Так, в избытке глюкокортикоиды возбуждают ЦНС, приводят к бессоннице, эйфории, общему возбуждению (А.А. Виру, 1977).
Кортизол повышает чувствительность сосудов мышц к действию сосудосуживающих агентов и снижает проницаемость эндотелия. Выявлено потенцирующее действие глюкокортикоидов на работу сердца, а влияние их на тонус сосудов различно в зависимости от применяемых доз. Так, в лечебных дозах наблюдается эффект, подобный адреналину, т.е. усиление работы сердца и одновременное уменьшение периферического сопротивления. В больших дозах глюкокортикоиды повышают периферическое сопротивление и артериальное давление, а также увеличивают сердечный выброс (Я.М. Милославский, В.В. Меньшиков, Т.Д. Большакова, 1971). Возможно, столь неоднозначный эффект глюкокортикоидов на периферическое сопротивление зависит от сочетанного их влияния на сердце и сосуды: увеличивается величина сердечного выброса и уменьшается тонус артериол. Непосредственное же влияние их на сосудистую стенку, очевидно тонизирующее. Глюкокортикоиды усиливают прессорный эффект катехоламинов. Это отчетливо проявляется при шоковых состояниях. Показано усиление эффекта действия катехоламинов на сосуды и миокард в присутствии кортизола. Отсутствие кортизола в организме ведет к возникновению ареактивности сосудов на симпатические стимулы.
Организация исследования
Одновременно должно увеличиваться и число капилляров, однако в связи с возрастными нарушениями метаболизма, микроциркуляции снижением регенераторных возможностей этого не происходит. Поэтому в дальнейшем начинают развиваться атрофические процессы. При физической нагрузке у людей старших возрастных групп по сравнению с молодыми отмечается больший прирост артериального давления, особенно систолического, увеличение затрачиваемой левым желудочком сердца работы; не наблюдается соответствующего снижения ПСС при увеличении МОК (Д.Ф. Чеботарев, О.В. Коркушко, Ю.Т. Ярошенко, 1984).
По мере увеличения возраста у большинства людей наблюдается снижение, как минутного объема сердца, так и ударного объема и соответственно сердечного и ударного индексов. Причем уменьшение сердечного выброса отмечается уже с 3-го десятилетия, а с 50 лет и старше сердечный выброс уменьшается на 1% в год за счет систолического объема и некоторого урежения числа сердечных сокращений. МОК также уменьшается в среднем на 1% в год. снижение сердечного выброса в основном связано с уменьшением систолического объема и со снижением потребления кислорода. Так по данным между сердечным выбросом и основным обменом существует тесная взаимосвязь. Также существует тесная взаимосвязь между МОК и общим метаболизмом, который с возрастом снижается и обусловливает уменьшение потребления кислорода. Также с возрастом снижается функциональный резерв сердечного выброса сверх базального уровня при субмаксимальных физических нагрузках, наибольшая величина прироста минутного объема крови у молодых людей при выполнении субмаксимальной физической нагрузки составила 440%, у пожилых 170%. Об ограничение способности адаптироваться к нагрузкам свидетельствует то, что у 48% людей старших возрастных групп физическая нагрузка вызывает острую сердечную недостаточность. Как уже указывалось выше, с возрастом снижается основной обмен. Вот почему уменьшение минутного объема сердца у пожилых людей можно рассматривать, как закономерную реакцию сердечно-сосудистой системы на уменьшение запросов тканей в доставке кислорода(В.В. Фролькис, В.В. Безруков, В.Г. Шевчук, 1984).
Подобная возрастная перестройка гемодинамики - снижение сердечного выброса - способствует уменьшению энергетических трат сердца в условиях значительной возрастной перестройки сосудистой системы - потери эластичности, повышения ПСС. одним из компенсаторных механизмов, направленных на оптимальное обеспечение тканей кислородом при сниженном сердечном выбросе, является увеличение артериовенозной разницы по кислороду, повышение утилизации кислорода тканями. Естественно, это не значит, что ткани у пожилых людей потребляют кислорода больше. Напротив, как об этом свидетельствуют данные литературы, с возрастом наблюдается снижение потребления кислорода. Таким образом, это явление следует связывать компенсаторной реакцией организма, направленной на снабжение кислородом тканей при меньшем минутном объеме крови за счет включения венозного резерва, т.е. большего извлечения кислорода из притекающей крови (И.Д. Грачев, 1987).
Одной из основных причин, обусловливающих высокую степень заболеваемости сердечно-сосудистой системы у пожилых людей является снижение сократительной способности миокарда (Дж. М. Рибера-Касадо, 2000, 2002). Дистрофические и атрофические изменения миокарда, несоответствие капиллярного русла мышечной массе сердца, гипоксия - все эти явления, характерные для организма пожилых людей создают условия для низкого уровня сократительной способности сердца. Также, одним из основных факторов, обусловливающих снижение сократительной способности миокарда, является изменения в регуляторных механизмах энергетического обмена в миокарде. Снижается роль АТФ в стимуляции дыхания, в свою очередь сократительная способность миокарда контролируется механизмом Франка-Старлинга и прямым инотропизмом, тесно связанным с адренергическим влиянием на сердце. С возрастом механизм Франка-Старлинга нарушается, что связано с уменьшением эластичности мышечных фибрилл, снижением эластичности соединительной ткани, с появлением вышеуказанных атрофических изменений и гипертрофии отдельных мышечных волокон. Поэтому в миокарде развивается меньшая тензионная реакция на одно и то же растяжение. Отмечено, что не только гомометрический, но и гетерометрический регуляционные механизмы сократительной способности миокарда нарушаются с возрастом, что способствует развитию сердечной недостаточности при увеличении нагрузки на сердце (В.Х. Василенко, СБ. Фельдман, Н.К. Хитров, 1989, О. В. Коркушко, А. В. Писарук, В. Б. Шатило, 2002). Также, одной из причин снижения сократительной способности миокарда, является ослабление симпатических влияний на сердечнососудистую систему. Известно, что адренергические влияния стимулируют сократительную функцию сердца. Механизм снижения симпатических влияний на сердце у пожилых людей связан со снижением синтеза норадреналина. Наряду с ослаблением симпатических влияний на сердечно-сосудистую систему с возрастом происходит повышение ее чувствительности к катехоламинам (О. В. Коркушко, А. В. Писарук, В. Б. Шатило, 2002). В исследованиях (В.Г. Шевчук, 1984) показано, что изменения ритма сердечных сокращений и АД у старых животных возникает при введении меньших доз норадреналина, чем у молодых. Однако при введении больших доз адреналина у старых животных происходит снижение сердечного выброса вместо его повышения, как это отмечается у молодых животных, снижается также и сократительная способность миокарда, при малых дозах адреналина, норадреналина у пожилых людей наблюдаются выраженные нарушения сосудистого тонуса, АД, гемодинамики
Изменения гемо динамических параметров в течение менструального цикла у спортсменок 40-45 и 18-22 лет
Очевидно, что при условиях физических воздействий в течение МЦ изменяются как гормональные, так и вегетативные ответы, что изменяет характер и степень взаимосвязи показателей вариабельности сердечного ритма с концентрацией в крови эстрогенов и глюкокортикоидов. Так низкий уровень концентрации эстрогенов в крови, как во время, так и перед менструацией тесно коррелирует с VLF-компонентом. Овуляторный эстрадиоловый пик традиционно коррелирует с LF-компонентом, еще раз подтверждая высокую активность симпатического канала регуляции во время овуляции. В свою очередь HF-спектр коррелирует с концентрацией эстрадиола в крови испытуемых в тех фазах цикла, где имеется достаточный уровень эстрогенов, что может быть обусловлено их тормозящим влиянием на ВНС и активацией парасимпатического канала регуляции, особенно при условии физических воздействий.
В свою очередь VLF - компонент тесно коррелирует с показателем концентрации кортизола в сыворотке крови перед менструацией, при этом концентрация кортизола в сывортке крови в данной фазе МЦ имеет опять же низкие значения. Взаимосвязь LF- компонента с уровнем кортизола выражена в фазе овуляции, а HF-компонента перед менструацией.
Также значительная степень взаимосвязи между исследуемыми показателями у спортсменок 40-45 лет наблюдалась как в условиях покоя, так и при условии физических воздействий. Так, в покое зарегистрирована статистически значимая взаимосвязь между показателем концентрации эстрадиола в сыворотке крови и VLF- компонентом уже в периоде, соответствущем фазе овуляции (г=-0,90, р 0,001) и во второй половине МЦ (диапазон г=-0,70 - -0,77, р 0,01), LF-компонентом после менструации, в период, соответствующий фазе овуляции и после данного периода (соответственно 1=-0,57, р 0,05; r=-l, р 0,001; 1=-0,85, р 0,001), HF-компонентом во второй половине МЦ (0,97, р 0,001; 0,96, р 0,001; 0,73, р 0,01), (табл. 4.1.3). В данном случае VLF- компонент также отрицательно корелировал с показателем эстрадиола в сыворотке крови у спортсменок 40-45 лет в тех фазах цикла, для которых характерным являлось падение концентрации эстрогенов в связи с НЛФ.
Однако LF-компонент тесно коррелировал с эстрогенами в период менструации и перед ней. Очевидно, именно данные фазы цикла являются для спортсменок-ветеранов стрессовыми и переносятся наиболее тяжело. Выявленные взаимосвязи между показателем кортизола в сыворотке крови и VLF- компонентом практически в течение всего МЦ (за исключением постменструальной фазы), LF- компонентом в фазе менструации (г=0,54, р 0,05), в периоде, соотвествующем фазе овуляции и после него (соответственно г=-1,00, р 0,001, 0,59, р 0,05), HF-спектром в фазе менструации (0,73, р 0,01) в период, соответствующий фазе овуляции (г=-0,99, р 0,001) и перед менструацией (г=-0,68, р 0,02).
При условии физических воздействий зарегистрирована всего одна статистически значимая взаимосвязь между показателем концентрации эстрадиола в сыворотке крови и VLF-компонентом в фазе овуляции (г=0,95, р 0,001). Высокая степень взаимосвязи между уровнем эстрадиола в сыворотке крови у спортвменок-ветеранов, обусловлена преобладанием VLF-компонента в данной фазе МЦ по причине изменения секреторной активности женских гонад в данный период МЦ в сторону снижения продукции эстрогенов и прогестерона. Также зарегистрированы статистически значимые взаимосвязи между показателем концентрации кортизола в сыворотке крови и VLF-компонентом в фазе менструации (г=0,76, р 0,01) и в период, соответствующий фазе овуляции (r=0,75, р 0,01), LF-компонентом после периода, соответствующего фазе овуляции (г=-0,93, р 0,001), HF-спектром также в период, соответствующий фазе овуляции (г=-0,76, р 0,01). Если учесть, что в менструальной фазе наблюдается снижение доли вклада VLF-компонента в суммарную мощность спектра частот, то низкий фоновый уровень кортизола в крови обусловливает прямой характер зависимости этих показателей.
Значительная роль в формировании адаптивных реакций организма спортсменов при физических нагрузках принадлежит системе кровообращения, поскольку уровень гемодинамических возможностей напрямую связан с адекватным обеспечением метаболического запроса организма в условиях интенсивных физических нагрузок. Изучение реакций сердца и сосудистой системы на разнообразные воздействия является одним из основных вопросов адаптации, поскольку изменение параметров кровообращения могут, как расширять, так и лимитировать приспособительные возможности организма (В.В. Розенблат, С.Н. Малафеева, A.M. Поводатор, СВ. Рожкова, 1985). С целью выявления особенностей реакций и оценки резервных возможностей системы кровообращения спортсменок 18-22 лет и 40-45 лет в различных фазах МЦ, нами были проведены исследования основных гемодинамических параметров, как в условиях покоя, так и при выполнении ступенчато-повышающейся нагрузки на велоэргометре. В табл. 4.1.4 представлены гемо динамические показатели спортсменок различного возраста, зарегистрированные как в состоянии покоя, так и при выполнении субмаксимальной физической работы в различных фазах МЦ. Как показали наши исследования, у спортсменок 18-22 лет в условиях покоя, ударный объём сердца, являющийся основным эквивалентом эффективности сердечнососудистой системы и кислородтранспортного обеспечения организма в менструальной фазе был равен 78,5±16,07 мл., после менструации составил 61,9±6,45 мл., и в фазе овуляции достиг значений 66,9±5,48 мл. Значительный рост УО в покое наблюдался во второй половине МЦ. Так в постовуляторной фазе УО достиг значений 82,6±18,78 мл, а в предменструальной фазе составил 92,3±10,29 мл, р 0,05 в сравнении с постменструальной и овуляторной фазой. Практически аналогичная тенденция наблюдалась и в отношении динамики МОК. Так, в менструальной фазе, МОК составил 5,7±1,11 л/мин, после менструации был равен 4,7±0,58 л/мин, и в фазе овуляции достиг значений 5,9±0,91 л/мин. В свою очередь после овуляции минутный объём крови составил 5,8 ±0,94 л/мин, а перед менструацией увеличился до 6,7±0,61 л/мин, (р 0,05) в сравнении с первой половиной МЦ. Нами зарегистрировано падение величины общего периферического сопротивления сосудов (ОПСС) с 1275,8±109,64 Динс/см во второй фазе цикла до 971,1±89,64 Динс/см, (р 0,05) в пятой фазе МЦ. В свою очередь работоспособность левого желудочка была наибольшей в предменструальной фазе - 7,2±0,87 кг-м., (р 0,05) в сравнении с первой половиной МЦ.
Изменения показателей респираторной системы в течение менструального цикла у спортсменок 40-45 и 18-22 лет
Особенностью спортивной тренировки женщин является то, что процесс адаптации к физическим нагрузкам комбинируется с адаптацией к эндогенным нейро-гормональным изменениям, происходящим в менструальном цикле (МЦ) спортсменок. Показано, что в результате такой комбинации у многих спортсменок эффективность вентиляции снижается в тех фазах цикла, для которых характерно падение концентрации эстрогенов и прогестерона в организме, преобладание тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы (Л.Я.-Г. Шахлина, 2001). Такая перестройка вегетативных взаимодействий должна непосредственно изменять как ритм дыхания, так и характер приспособительных реакций системы дыхания на физические работы.
Результаты периодограммного анализа дыхательного ритма всех испытуемых спортсменок показали, что при смене фаз менструального цикла ритм дыхания изменялся лишь при условии физических воздействий. Так у спортсменок 18-22 лет частота дыхания снижалась после овуляции, т.е. когда уровень насыщения крови эстрогенами оставался достаточно высоким. В свою очередь у спортсменок 40-45 лет наблюдалось повышение частоты дыхательных маневров после овуляции. Как уже говорилось выше, в женском организме гормональный фон меняет тонус вегетативной нервной системы, и во второй половине МЦ по данным (Ю.Т. Похоленчук, Н.В. Свечникова, 1987, Л.Я.-Г. Шахлина, 2001) преобладает тонус симпатического звена. Однако у молодых спортсменок активность симпатического звена регуляции была слабо выражена и во второй половине МЦ преобладает VLF-компонент, отвечающий за гормональный контур регуляции. Очевидно, что уменьшение диапазона частоты дыхательных движений после овуляции у спортсменок 18-22 лет было связано с увеличением продукции прогестерона, обладающего релаксирующим влиянием на дыхательные мышцы (Л.Я.-Г. Шахлина, 2001). Учитывая то, что для спортсменок 40-45 лет характерным явилась недостаточность лютеиновой фазы (НЛФ), то повышение частоты дыхания в данной фазе МЦ можно связать с усилением симпатической активности, обусловленной снижением продукции эстрогенов и прогестерона, что снимало тормозящее влияние этих гормонов на гипоталамо-гипофизарную систему по механизму отрицательной обратной связи и приводило к повышению симпатической активности, а также к усилению реактивности со стороны дыхательной системы (N. Hirshoren, L. Tzoran, Makrienko, Y. Edoute, M. M. Plawner, J. Itskovitz-Eldor, G. Jacob, J. Clin, 2002). Подтверждением вышесказанного явились выявленные нами статистически значимые корреляционные взаимосвязи между частотой дыхания и уровнем секреции эстрадиола и кортизола, которые мы представили выше. Изменение активности нервных каналов регуляции оказывало воздействие на бронхиальную проходимость.
Авторами (Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлов, 1990) показано, что одним из основных факторов, регулирующим уровень бронхиальной проходимости является активность симпатического и парасимпатического каналов регуляции. Так при усилении симпатической активности наблюдается расширение бронхов и бронхиол, усиление легочной вентиляции. Напротив, при усилении парасимпатической активности наблюдается сужение бронхов и бронхиол, уменьшение легочной вентиляции. Так нами показано, что в условиях применения физических воздействий повышение функциональных возможностей дыхательной системы в отношении значительного повышения бронхиальной проходимости у спортсменок 40-45 лет наблюдалось после овуляции на фоне преобладания симпатического канала регуляции. Также достаточно высокие величины показателей, характеризующих уровень бронхиальной проходимости, зарегистрированы в менструальной и постменструальной фазах цикла на фоне преобладания симпатического канала регуляции. В свою очередь у спортсменок 18-22 лет оптимальные условия для пропускной способности легких наблюдались нами также после овуляции, причем как в покое, так и при физических воздействиях. Однако в данном случае наличие овуляции обеспечивало развитие лютеиновой фазы МЦ, для которой характерным являлось увеличение продукции прогестерона. В данном случае пропускная способность бронхов могла увеличиваться на фоне релаксирующего влияиния прогестерона на бронхиальную мускулатуру. Наиболее проблемной фазой в отношении оптимальных условий для пропускной способности легких являлась овуляция. Так у спортсменок 18-22 лет значительное снижение бронхиальной проходимости зарегистрировано в фазе овуляции в условиях покоя. Мы неоднократно обсуждали выше то, что фаза овуляции является для женщин репродуктивного возраста стрессом. Однако в данной фазе МЦ у молодых спортсменок преобладает активность VLF-компонента в связи с напряжением нейрогуморальных процессов по причине повышения секреции эстрогенов. Очевидно, что в данных условиях многие вегетативные функции могут ослабляться. У испытуемых спортсменок 40-45 лет снижение бронхиальной проходимости зарегистрировано также в период, соответствующий фазе овуляции, как в покое, так и при условии физических воздействий. Однако в данном случае VLF-компонент может активироваться в связи со снижением секреторной активности яичников в отношении продукции эстрогенов в связи с отсутствием овуляции, что также вызывает напряжение в нейроэнокринных механизмах (J. L. Hastrup, К. G. Light, J. Psychosom, 1984, N. Hirshoren, L. Tzoran, Makrienko, Y. Edoute, M. M. Plawner, J. Itskovitz-Eldor, G. Jacob, J. Clin, 2002).
