Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Теоретический анализ литературы 16
1.1 Роль сывороточных альбуминов в поддержании гомеостаза и их связь с эндогенной интоксикацией 16
1.2 Значение ферментов в процессе адаптации к активной мышечной деятельности и их роль в патогенезе СКМП
1.3 Роль нейроэндокринной системы в регуляции гомеостаза у спортсменов
1.4 Стресс и его роль в адаптации и возникновении патологического состояния перетренированности у спортсменов
1.5 Нарушение иммунного статуса у спортсменов, спортивные иммунодефициты
1.5.1 Мукозальный иммунитет 44
1.5.2 Роль фагоцитов и фагоцитоза в неспецифической клеточной защите у спортсменов
1.5.3 Т- и В-система иммунитета у спортсменов и ее особенности
1.5.4 Возможности разработки иммунологических критериев физиологического состояния спортсменов с целью оптимизации тренировочного процесса и профилактики заболеваемости
1.6 Физиология процессов адаптации и морфологические 55
изменения иммунокомпетентных и эндокринных органов под действием физических нагрузок
Г лава 2 Материалы и методы 64
2.1 Данные анамнеза и объем проведенных исследований 64
2.2 Функциональные методы исследования 67
2.3 Гормональные методы исследования 68
2.3.1 Гематологические и иммунологические методы исследования
2.4 Морфологические исследования 70
2.5 Методы статистической обработки 70
Глава 3 Показатели иммунной защиты у спортсменов 71
3.1 Состояние неспецифической резистентности спортеменов
3.2 Состояние В-системы иммунитета 79
3.3 Состояние Т-системы иммунитета 87
3.4 Влияние кортизола на состояние иммунной защиты у спортсменов
3.5 Синдром перетренированности и его роль в нарушении иммунного гомеостаза у спортсменов 112
3.6. Значение эндогенной интоксикации в нарушении иммунологического статуса у спортсменов 132
3.6.1 Уровень эндогенной интоксикации, определяемой по РСА и иммунный статус спортсменов 133
3.6.2 Лейкоцитарный индекс интоксикации и иммунная система спортсменов 150
Г лава 4 Состояние гомеостаза у спортсменов при физических нагрузках разной интенсивности в различные периоды тренировочного цикла 164
4.1 Биохимические и иммунологические показатели у мужчин спортсменов в различные периоды тренировочного цикла 165
4.1.1 Данные анамнеза и физическая работоспособность в различные периоды тренировочного цикла 165
4.1.2 Изменения уровня кортизола и тестостерона в различные периоды тренировочного цикла и состояние пере- тренированности 168
4.1.3 Уровень интоксикации по РСА и ЛИИ на этапах тренировочного цикла 170
4.1.4 Активность ферментов в различные периоды тренировочного цикла 173
4.1.5 Показатели крови в различные периоды тренировочного цикла 176
4.1.6 Местный иммунитет ротовой полости у спортсменов в различные периоды тренировочного цикла 178
4.1.7 Т- и В-система иммунитета в различные периоды тренировочного цикла 182
4.1.8 Фагоцитарная активность лейкоцитов в различные периоды тренировочного цикла 193
4.2 Динамика гормональных, биохимических и иммунологических показателей у женщин-спортсменок на этапах тренировочного макроцикла 204
4.2.1 Динамика гормональных и биохимических показателей у женщин-спортсменок на этапах тренировочного макроцикла 205
4.2.2. Динамика иммунологических показателей у женщин- спортсменок на этапах тренировочного макроцикла 216
4.2.3 Аутоиммунные реакции у женщин-спортсменок на этапах тренировочного макроцикла 227
Глава 5 Динамика веса и морфологические изменения в коре надпочечников и семенниках под действием стрессор ных физических нагрузок (экспериментальные данные) 229
5.1 Схема исследования 229
5.2 Динамика веса животных в ходе эксперимента 232
5.3 Результаты гистологического исследования и морфометрии надпочечников
5.4 Результаты гистологического исследования и морфометрии семенников
Глава 6 Изучение патогенетической роли различных иммунофизиологических факторов в развитии состояния пере- тренированности с помощью метода корреляционных плеяд и обсуждение результатов исследования
6.1 Анализ чувствительности основных индикаторов перетренированности
6.2 Корреляционные плеяды у спортсменов с перетренированностью и без нее
6.3 Зависимость между индексом анаболизма и перетре- 253
нированностыо
6.4 Обсуждение особенностей показателей иммунной защиты у спортсменов
6.5 Обсуждение уровня эндогенной интоксикации, определяемой по РСА, и связи ее с иммунным статусом спортсменов
6.6 Обсуждение связи лейкоцитарного индекса интоксикации с состоянием иммунологической реактивности спортсменов
6.7 Обсуждение иммуносупрессорной роли кортизола в возникновении иммунодефицитных состояний у спортсменов
6.8 Обсуждение синдрома перетренированности и его роли в нарушении гомеостаза у спортсменов
6.9 Обсуждение изменения показателей гомеостаза и иммунологической реактивности спортсменов на разных периодах тренировочного цикла
6.10 Обсуждение результатов исследования динамики био- 294
химических и иммунологических показателей у высококвалифицированных гимнасток на этапах подготовки к Всемирной Универсиаде
6.11 Обсуждение данных экспериментального исследова- 308
ния морфологических изменений в иммунных органах
у крыс под действием физических нагрузок разной интенсивности и психо-эмоционального стресса
Выводы 313
Практические рекомендации 316
Список литературы
- Стресс и его роль в адаптации и возникновении патологического состояния перетренированности у спортсменов
- Гематологические и иммунологические методы исследования
- Влияние кортизола на состояние иммунной защиты у спортсменов
- Данные анамнеза и физическая работоспособность в различные периоды тренировочного цикла
Введение к работе
Актуальность исследования. В настоящее время особую озабоченность вызывает состояние здоровья высококвалифицированных спортсменов. Регулярные интенсивные физические нагрузки приводят к ряду изменений в их организме, затрагивающих большинство органов, систем и фундаментальные биологические процессы (Pedersen. 1994; Hart, 2003; Konig et al., 2003; Opie, 2004; Hoffman-Goetz, Morici et al., 2005; Wasserman еt al., 2005).
Исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом в последние десятилетия, показывают, что нарушение здоровья спортсменов и снижение спортивных результатов связано с дефектами в неспецифической резистентности и иммунной защите (Шубик В.М., Левин М.Я., 1985; Волков В.И. и соавт., 1996; Суздальницкий Р.С., Левандо В.А., 2003; Таймазов В.А. и соавт., 2003; Nieman D.C. et al., 1998; Gleeson M., Bishop N.C., 2000). Вместе с тем, гармоничное функционирование иммунной системы зависит от нормальной работы других органов и систем, поэтому любое нарушение неизбежно отражается на иммунном статусе спортсмена. Чрезмерные тренировочные и соревновательные нагрузки у спортсменов могут формировать иммунодефицитные и аутоагрессивные состояния (Суздальницкий Р.С., Левандо В.А., 2003; Fahlman M.M., Engeis H.J., 2005; Аронов Г.Е., 1987; Nieman D.C., Pedersen B.K., 1999; Nieman D.C., 2000; Gleeson M., Bishop N.C., 2000; Gani F. et al., 2003; Suzui M.A. et al., 2004; West N.P. et al., 2009; Murakami S., Kurihara S., Titchenal C.A., 2010).
Длительно действующие раздражители, превосходящие пороги реагирования организма, приводят к преморбидным состояниям, различного рода нарушениям, истощению (Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г., 1988; Дембо А.Г., Земцовский Э.В., 1989; Меерсон Ф.З., 1993; Розен В.Б., 1994; Уилмор Дж., Костилл Д.Л., 1997; Журавлёв А.И., 1999; Меньшиков И.В., Самигуллина, 2005; Chrousos G.P., Gold P.W.,1992; Johnson E.O., 1992; Gleeson M. et al., 1995; Mackinnon L.T., 1997; Nieman D.C., Pedersen B.K., 1999; Calle M.C., Fernandez M.L., 2010).
Период повышенной восприимчивости организма элитных спортсменов к инфекциям после значительных физических нагрузок называют «открытым окном». Теория «открытого окна» связывает всплеск заболеваемости спортсменов с кратковременной супрессией иммунной системы под влиянием чрезмерных физических нагрузок (West N.P. et al., 2009).
Снижение иммунитета является ранним симптомом нарушения адаптации организма спортсмена (Аронов Г.Е., 1987; Исаев А.П., 2003; Наслодин В.В. и соавт., 2005; Suzuki K. et al., 2004; Gani F. еt al., 2003; Murakami S., Kurihara S. et al., 2010) и сопровождается падением противоинфекционной защиты, снижением фагоцитоза, миграции лейкоцитов, уменьшением количества эозинофилов и лимфоцитов в крови (Zavorsky G.S. et al., 2002; ., ., . et al., 2010).
Иммуносупрессия в период интенсивных тренировок носит мультифакторный характер. Значительные перегрузки у спортсменов сопровождаются изменениями в гормональном статусе и биохимическими сдвигами, которые могут влиять на функционирование иммунной системы (Gleeson, Bishop, 2000; Venkatraman et al., 2002).
Вместе с тем, физические нагрузки и стрессовые ситуации спортивной деятельности могут играть и иммунопотенцирующую роль, оптимизируя адаптивные процессы других органов и систем (Суркина И.Д. и соавт., 1993; Suzui et al., 2004; Martin S.A., Pence B.D., Woods J.A., 2009).
Однако, несмотря на значительное число публикаций об иммунологических изменениях, едва ли можно утверждать, что их характер и значение изучены в достаточной мере. Во-первых, большинство авторов представляют данные оценки ограниченного числа реакций неспецифической защиты и иммунитета. Сведения о состоянии сколько-нибудь широкого комплекса показателей обычно отсутствуют. Между тем, известно, что угнетение отдельных проявлений иммунной защиты часто не отражается на итоговой резистентности организма. В многочисленных исследованиях показано, что иммунная недостаточность нередко обусловлена дисбалансом взаимосвязей в иммунной системе, изменением количества, направления и интенсивности статистических связей между иммунологическими показателями (Лебедев К.А., Понякина И.Д., 2003), а эти механизмы у спортсменов недостаточно изучены. Во-вторых, отсутствует достаточная ясность о механизмах нарушений неспецифической резистентности и иммунитета (реакций врожденного иммунитета) при занятиях спортом. Сведения о количественных соотношениях интенсивности стрессовых и иммунологических реакций в публикациях по проблеме зачастую отсутствуют. При рассмотрении иммунологических нарушений у спортсменов часто не учитывается роль процессов утомления, переутомления, перенапряжения, перетренированности.
Известно, что при остром утомлении отмечается слабость и снижение работоспособности, а при перенапряжении, наряду с этим, – нарушение различных органов и систем и прежде всего, функции сердечно-сосудистой системы. При перетренированности же имеют уже место вегетативные сдвиги, нарушения функций центральной нервной и эндокринной систем, в силу которых спортивные результаты становятся неустойчивыми. В большинстве случаев о переутомлении, перенапряжении и перетренированности судят на основании довольно субъективных показателей. Имеются отдельные указания об отсутствии зависимости таких процессов от уровня стресса (Лебедев Н., 2004). Единого мнения о том, что считать надежными маркерами перетренированности, нет до сих пор (Slivka D.R., Hailes W.S., Cuddy J.S., Ruby B.C., 2010). Данные об их связи с изменением объективных иммунологических показателей единичны (Волков В.Н. и соавт., 1994).
Наиболее важным вопросом в современном спорте высших достижений является совершенствование структуры тренировочного процесса в микроциклах, мезоциклах, макроциклах, периодах и этапах подготовки. Современное построение тренировочного процесса базируется на изучении механизмов долговременной стабильной адаптации. С ростом способности к адаптации организма наступают специфические изменения, позволяющие раскрыть оптимальные резервы в деятельности и снижение напряжения в условиях физиологического покоя. Причем для каждого спортсмена имеется свой предельный пороговый уровень интенсивности физических нагрузок (Журавлёв А.И., 1999; Chrousos, Gold, 1992; Johnson, 1992). Поэтому необходимы принципиально новые информационные подходы к современным технологиям прогрессивной тренировки (Афонасьева И.А., 2012), разработка современных способов контроля состояния спортсменов на всех этапах тренировочного цикла, для выявления предпатологических, а возможно и патологических состояний с целью своевременной коррекции обнаруженных нарушений и поддержания высоких функциональных возможностей спортсмена.
Цель исследования: оценить состояние иммунного гомеостаза у спортсменов высокой квалификации на фоне интенсивных физических и эмоциональных нагрузок, разработать и обосновать концепцию и математическую модель гомеостатических сдвигов при перенапряжении и состояния перетренированности спортсменов.
Объект исследования – спортсмены высокой квалификации различных спортивных специализаций, члены сборных команд Санкт-Петербурга и национальной сборной России.
Предмет исследования – показатели эндокринного, биохимического и иммунного статуса в регуляции гомеостаза у спортсменов высокой квалификации на различных этапах подготовки к ответственным соревнованиям.
Задачи исследования:
1. Оценить состояние гуморального и клеточного иммунитета у спортсменов высокой квалификации с применением комплекса иммунологических методов.
2. Проанализировать влияние физических и психоэмоциональных нагрузок на иммунную систему спортсменов, в разные периоды тренировочного цикла.
3. Выявить характер и особенности изменения показателей врожденного и приобретенного иммунитета в зависимости от степени физической нагрузки и ее воздействия на организм спортсменов (утомление, переутомление, состояние перетренированности).
4.Оценить роль кортизола в адаптационных сдвигах и нарушении иммунологической реактивности спортсменов при значительных нагрузках разной направленности и интенсивности.
5. Определить взаимосвязи изменения резерва связывания сывороточного альбумина и лейкоцитарного индекса интоксикации, как маркеров уровня эндогенной интоксикации разного генеза, с показателями неспецифической защиты и иммунитета.
6. Разработать и обосновать концепцию и математическую модель гомеостатических сдвигов в организме спортсменов в условиях действия физической нагрузки разной степени интенсивности и направленности, на основе взаимосвязи между иммунологическими, биохимическими и эндокринологическими показателями у спортсменов в состоянии утомления и перетренированности.
7. Изучить изменения иммунологических и биохимических показателей на этапах макроцикла подготовки гимнасток сборной России к крупным международным соревнованиям.
8. Изучить механизмы влияние физического и психоэмоционального стресса на эндокринные органы в ходе проведения иммуноморфологического исследования на животных.
Научная новизна: Получен комплекс новых данных о характере иммунных сдвигов в системе врожденного и приобретенного иммунитета у высококвалифицированных спортсменов при нарушении гомеостаза под действием физических и психологических нагрузок разной направленности и интенсивности.
Проведен всесторонний анализ результатов иммунных и биохимических изменений на протяжении макроцикла подготовки высококвалифицированных гимнасток к ответственным международным соревнованиям. Впервые установлена связь биохимических и иммунологических параметров с уровнем физической и психоэмоциональной нагрузки на различных этапах тренировочного цикла.
Впервые научно обоснованы характеристики иммунного и биохимического профиля синдрома перетренированности спортсменов.
Впервые показано значение эндогенной интоксикации, определяемой по объективным иммунным и биохимическим маркерам, в развитии патологического состояния перетренированности у спортсменов.
Определена роль кортизола в изменении иммунологических параметров и адаптации спортсменов к физической нагрузке.
На основе корреляционного анализа и метода плеяд построена современная модель гомеостаза, отражающая динамику межсистемных связей в организме спортсмена высокой квалификации при переходе от переутомления к состоянию патологической перетренированности.
Впервые в эксперименте на животных выявлены морфологические изменения в центральных (тимус) и периферических (лимфатические узлы) органах иммунитета и эндокринных железах (надпочечники, семенники) при физическом и психоэмоциональном стрессе.
Сформулирована новая концепция о роли эндокринного, биохимического и иммунного статуса в регуляции гомеостаза спортсменов высокой квалификации, обеспечении физической формы и высокой работоспособности, намечены пути и способы коррекции гомеостатических нарушений.
Теоретическая значимость. В результате проведенных исследований установлена роль клеточных неспецифических и специфических иммунологических показателей в угнетении иммунной защиты, нарушении гомеостаза и повышении заболеваемости у спортсменов высокой квалификации, что представляет интерес для иммунологии и физиологии человека.
На основе изучения депрессивных и потенцирующих изменений в иммунной системе спортсменов под действием физических нагрузок расшифрованы компенсаторные механизмы поддержания гомеостаза и выявлены критические точки для коррекции.
Изучены взаимосвязи между параметрами иммунной системы и физическими и психоэмоциональными нагрузками у спортсменов, вскрыты новые механизмы формирования иммунодефицитных состояний, что имеет теоретическое значение для физиологии и медицины спорта, а также теоретической иммунологии.
Полученные в результате исследования данные о взаимосвязи повышения уровней кортизола у спортсменов с показателями иммунной системы позволяют оценить роль кортизола как в нарушениях иммунореактивности, так и формировании защитных реакций, направленных на адаптацию организма к физической нагрузке.
Практическая значимость. Проведенные исследования на основании установленной специфики изменения иммунных и биохимических показателей в различные периоды тренировочного цикла позволяют оптимизировать тренировочный процесс для получения более высоких спортивных результатов с наименьшим ущербом для здоровья спортсменов.
Применение разработанных методов контроля биохимических и иммунологических показателей обеспечивает раннее выявление предпатологических и патологических состояний у спортсменов с целью коррекции обнаруженных нарушений и поддержания высоких функциональных возможностей.
Результаты анализа иммунных и биохимических изменений в различные периоды тренировочного цикла позволяют выявить механизмы срыва адаптации в соревновательный период и показать значение своевременных восстановительных мероприятий в переходный период для сохранения здоровья спортсменов.
При исследовании группы гимнасток в динамике показано важное значение методически правильного построения макроцикла подготовки к крупным соревнованиям в профилактике иммунных нарушений у спортсменов.
Значение проведенных исследований не ограничивается интересами теории и практики науки о спорте. Психологические и физические перегрузки характерны сегодня для целого ряда видов деятельности человека, особенно в экстремальных ситуациях. Разработанные критерии оценки состояния гомеостаза могут быть использованы для мониторинга состояния человека при ряде экстремальных состояний, не связанных со спортивной деятельностью.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Угнетение ряда параметров иммунной системы, происходящее под влиянием высоких физических нагрузок, компенсируется повышением других показателей иммунологической реактивности.
2. Одной из основных причин повышенной заболеваемости спортсменов простудно-инфекционного характера является снижение уровня одного из защитных гуморальных факторов системы врожденного иммунитета – лизоцима слюны, наиболее выраженное у спортсменов с синдромом перетренированности.
3. Под влиянием физических нагрузок высокой интенсивности у спортсменов развивается Т-клеточная недостаточность: снижается число Т-лимфоцитов и их субпопуляций, появляются признаки активации иммунокомпетентных клеток – возрастает число CD25+- и CD95+-лимфоцитов и повышается спонтанная пролиферативная активность лимфоцитов, что свидетельствует об активации иммунной системы, а рост количества CD95+-лимфоцитов – о повышении готовности организма к физиологически программированной гибели иммунокомпетентных клеток – апоптозу; снижается способность Т-лимфоцитов к активации митогенами. Вместе с тем, имеет место активация В-системы иммунитета: нарастает содержание В-лимфоцитов в крови и усиливается ответ на стимуляцию В-митогеном in vitro, повышаются уровни иммуноглобулинов в крови и слюне.
4. Наибольшие изменения в иммунной системе спортсменов отмечаются на фоне повышенного уровня кортизола и снижения индекса анаболизма, отражающего преобладание катаболических процессов в организме и свидетельствующего о патологическом состоянии перетренированности. Максимальные изменения иммунного статуса отмечаются в соревновательный период тренировочного цикла, а в восстановительный период, при условии рациональной адаптации, происходит их полное восстановление.
5. Повышение уровня эндогенной интоксикации у спортсменов в условиях высоких тренировочных и соревновательных нагрузок свидетельствует о неадекватности нагрузок и нарушении оптимальной адаптации, требующей проведения коррекции тренировочного процесса.
6. Иммуноморфологические исследования у экспериментальных животных выявляют причины нарушений иммунитета и метаболизма при физическом перенапряжении и стрессе: наблюдаются выраженные изменения морфологии центральных (тимус) и периферических (лимфатические узлы) органов системы иммунитета и значительная атрофия эндокринных органов.
Объем и структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы (350 названий, из них 182 на иностранных языках). Содержание работы изложено на 327 страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков и 106 таблиц.
Стресс и его роль в адаптации и возникновении патологического состояния перетренированности у спортсменов
Сывороточный альбумин участвует также в поддержании и регуляции осмотического давления, обмене оксидов азота, обладает антиоксидантными свойствами (Меныцикова Е.Б., Зенков Н.К., 1993; Halliwell, 1988; Kragh- Hansen, 1990).
Альбумин содержит центры высокого сродства к ионам меди и ионам ряда других металлов (Peters, Blumenstock, 1967; Rakhit, Sakar, 1981). Альбумин снижает образование гидроксильных радикалов в системе, содержащей ионы меди и Н2С 2. Ионы меди, связанные с центрами высокого сродства, недоступны действию пероксида водорода или органических гидропероксидов (Marx, Chevion, 1985; Halliwell, 1988). Взаимодействие альбумина с гидроксильными радикалами сопровождаются повреждением его молекулы. Поврежденные молекулы замещаются новыми за счет быстрого биосинтеза (время полужизни ЧСА в крови составляет менее 20 суток - Kragh-Hansen, 1990).
Появились данные, что под действием ионизирующего излучения альбумин образует долгоживущие пероксидные группы (Gebicki et al., 1993, 1994), которые становятся источником кислородных свободных радикалов (Емельянов Б.А. и др., 1985; Сарсания С.К., Селуянов В.Н., 1991). Показано, что способность альбумина связывать и переносить вещества ухудшается при многих заболеваниях (онкологических, инфаркте миокарда, заболеваниях печени и почек и др. (Грызунов Ю.А., Добрецов Г.Е., 1994). Необходимо отметить, что роль альбумина в детоксикации у спортсменов практически не изучена.
Гомеостаз, стресс и адаптация составляют системно-адаптивную интеграцию, в которой ферменты и гормоны играют ключевую роль. Тренировки ведут к перестройке работы мышц в направлении уменьшения затрат энергии. Важнейшая роль в энергообеспечении организма принадлежит ферментным комплексам, выполняющим две ключевые функции - катализ биохимических реакций и регуляцию обмена веществ (Хочачка П., Сомеро Дж., 1988) . На процессы адаптации, источники и границы энергетического обеспечения работы мышц влияют характер и объем физических нагрузок. Процесс ликвидации продуктов энергообмена зависит от способности спортсмена к ускоренному восстановлению (Исаев А.П. и др., 2003).
Такие ферменты, как креатинфосфокиназа (КФК), лактатдегидрогиназа играют важную роль в использовании энергии мышцами. Обычно они находятся внутри клеток, поэтому их большое количество в крови указывает на то, что клеточные мембраны мышц подверглись определенному разрушению (Долгов В.В., Раков С.С., 1999; Marshall, 1995). Высокие физические нагрузки, независимо от состояния тренированности, ведут к повышению содержания в сыворотке КФК, аспартатаминотрансферазы (ACT), аланинами- нотрансферазы (АЛТ) (Nosaka et al., 1992; Уилмор Дж., Костилл Д.Л., 1997). Увеличение активности в крови ферментов, обычно находящихся внутри клеток, по мнению А.П. Исаева и др. (2003), является индикатором синдрома перенапряжения спортсменов. Уровень активности ферментов может отражать различную степень повреждения мышечной ткани (Трифонов О.Н., 1989) . После изнурительных нагрузок содержание ферментов в крови превышает нормальный уровень в 2-10 раз. КФК играет важную роль в процессах аэробного обеспечения сердца и скелетных мышц. Скорость энергообразования определяется количеством КФК. В белых мышечных волокнах этого фермента обычно больше, чем в красных, и уровень КФК особенно высок у спортсменов, приспособленных к кратковременным большим нагрузкам (Хочачка П., Сомеро Дж., 1988; Mair et al., 1992; Collinson, 1998).
По мнению Ф.З. Меерсона и др. (1986), повреждения мышц могут частично обусловливать локальные болевые ощущения и припухлости в области мышц. Веских доказательств связи этого состояния с синдромом перетренированное спортсмена (СПС) пока нет. Однако боли пролонгированного характера могут вызывать «срыв адаптивных возможностей организма» вследствие страха, т.е. нервно-психического процесса, который Lazarus (1966) называет оценкой.
Одним из первых признаков повреждения клеточных мембран считают гиперферментемию покоя (Долгов В.В., Раков С.С., 1999). Изучение содержания ферментов является чувствительным методом для оценки состояния организма. Большое значение придается исследованию ферментов КФК, КФК мышечных волокон (ММ-фракция), ACT, АЛТ (Исаев А.П. и др., 2003; Mair et al., 1992). После длительных физических нагрузок максимальное повышение КФК, ЛДГ, ACT, АЛТ происходит на 3-5 день (Nosaka et al., 1992). Причем наибольший пик отмечается в отношении КФК, обычно в более ранние сроки, чем трансаминазы.
У представителей скоростно-силовых видов спорта (дзюдо, конькобежный спорт, биатлон) в процессе тренировочно-соревновательных воздействий КФК плазмы крови повышается в два и более раза (Исаев А.П. и др., 1999). Нарастание интенсивности мышечных усилий повышает нагрузку на миокард и вызывает деструктивные изменения в мышечной ткани. Мышцы и миокард - основной источник КФК в кровотоке. Если перед гонкой биатлонисток показатели КФК составляли 93,50±6,05 ME, то после ее завершения - уже 146,33±9,26 ME (р 0,01). Однако, связи ферментемии с иммунным статусом спортсменов пока не описано.
Гематологические и иммунологические методы исследования
В литературе можно найти три разных течения. Одно: физические нагрузки вызывают иммунодефицит, глубина которого зависит от интенсивности спортивных нагрузок. Другое: физические упражнения оказывают иммунопотенцирующее действие, стимулируют иммунные процессы, повышают защитные силы иммунитета. И третье: физические нагрузки не оказывают на иммунную систему достоверного влияния. Отсутствие единой точки зрения свидетельствует о сложности предмета и многообразии методических подходов к его изучению.
Подобное разнообразие данных указывает, во-первых, на недостаточную изученность многих вопросов физиологии спорта. Во-вторых, - на отсутствие четких единых критериев отбора испытуемых, применяемых методов исследования и квалификации получаемых результатов. Наконец, на отсутствие надежных интегральных оценочных подходов, которые давали бы возможность получать суммарную оценку по ряду параметров, каждый из которых не всегда имеет достаточно надежный диагностический потенциал.
К числу перспективных критериев, использованных в литературе недостаточно, следует отнести альбуминовый коэффициент, отражающий транспортную емкость альбумина по отношению к кортизолу (а фактически - емкость буферного резерва организма для важнейшего стрессорного гормона), содержание в крови мышечных ферментов (характеризующее степень повреждения скелетных мышц и миокарда), а также характер изменения иммунологических показателей, характеризующих состояние системы иммунитета и ее защитный потенциал. Изучение иммунологических показателей представляется исключительно важным как в связи с наибольшей вариабельностью литературных сведений именно о состоянии конкретных звеньев иммунной защиты у спортсменов, так и с тем несомненным фактом, что от нарушений иммунного статуса зависит повышенная чувствительность спортсменов к простудным респираторным и другим заболеваниям. Все это указывает на то, что вопрос о влиянии спортивных нагрузок на иммунологические реакции не может считаться решенным. Сказанное послужило основанием и определило цель и задачи нашего исследования, которое мы посвятили изучению перечисленных вопросов.
Несмотря на наличие довольно большого числа работ, посвященных изучению иммунного статуса спортсменов, в доступной литературе не встречается исследований, посвященных системному мультипараметрическому анализу корреляционных связей между показателями иммунной системы спортсменов, а тем более корреляционному анализу связей иммунной системы с другими гомеостатическими системами, с учетом влияния интенсивности спортивной нагрузки и влияния на организм спортсмена состояния пере- тренированности.
Сам же вопрос о взаимосвязи элементов функциональных систем живых организмов в литературе активно обсуждался. Этот вопрос носит мировоззренческий характер и является одной из частных сторон таких основных философских категорий медицины, как здоровье и болезнь.
Организм включает множество подуровней организации: системноорганный, тканевой, клеточный, субклеточный, молекулярный. Элементы организма как системы, в свою очередь, сами представляют системы. В состоянии здоровья эффективность функционирования органов и систем максимальна. Количество взаимосвязей в системе свидетельствует о степени упорядоченности и напряженности функциональной системы. При этом следует отметить, что между этими уровнями нет иерархии. Ведь сложная иерархическая система будет высокоупорядоченной, и, соответственно, будет характеризоваться низким уровнем энтропии. Такие состояния неустойчивы. Здоровье же является достаточно стойким жизненным процессом (Горохов В.Г., 1982; Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П., 1999).
Многие исследователи обращали внимание на взаимодействие между элементами иммунной системы. Анализировались выявленные корреляции между показателями иммунного статуса. Было обнаружено, что формирование таких связей подчиняется определенным закономерностям. Основная закономерность состояла в том, что здоровье, а также компенсированное отклонение от нормы характеризуется наличием (или изменением) динамичных корреляционных связей между параметрами иммунной системы. Декомпенсация приводила к утрате этих связей (Петров Р.В., 1984; Лебедев К.А., По- някина И.Д., 1990). Однако эти работы ограничивались анализом корреляционных связей между отдельными иммунологическими параметрами, не касались межсистемных связей иммунной системы с другими гомеостатическими системами и не касались изучения иммунной системы спортсменов.
Таким образом, несмотря на относительно хорошую изученность иммунного статуса у спортсменов, практически не освещена интегративная сторона функциональной активности системы иммунитета. Тем не менее, подобное изучение связей как между параметрами иммунной системы спортсменов, так и между иммунными и не иммунными показателями, весьма важны для понимания гомеостаза и его нарушений у людей, занимающихся спортом высоких достижений. Такой анализ позволит прогнозировать функционирование гомеостатических систем организма спортсмена и выработать подход к адекватным методам коррекции их нарушений.
Влияние кортизола на состояние иммунной защиты у спортсменов
Данные представленные в табл. 45 свидетельствуют, что активность лизоцима в слюне и крови не только снижена у спортсменов, но в случаях с перетренированностью достоверно ниже, чем в случаях без признаков пере- тренированности. Она составляет соответственно 49,9± 1,16% против 53,01±0,8% и 71,6±1,3% против 75,1±1,0%. Это может быть одним из факторов повышенной заболеваемости ОРЗ и ВЗП в группе спортсменов в состоянии перетренированности. Следовательно, состояние перетренированности у спортсменов сопровождается снижением активности лизоцима, как в слюне, так и в сыворотке крови.
Было проведено изучение показателей фагоцитарной и ферментативной активности нейтрофилов у спортсменов в состоянии перетренированности и без выявленных нарушений анаболизма. Результаты проведенных исследований представлены в табл. 46. У спортсменов в состоянии перетренированности происходит снижение доли клеток способных к фагоцитозу (ФИ) при не изменившейся поглотительной способности (ФЧ). Как видно из приведенной таблицы ФИ при перетренированности снижается с 68,3±1,3% до 62,7±1,8%. Причем ФИ у спортсменов без нарушения анаболизма остается на уровне контрольной группы.
Необходимо отметить снижение спонтанной ферментативной активности нейтрофилов у спортсменов в состоянии перетренированности. Если у спортсменов без нарушения анаболизма она находится на уровне контрольной группы, составляя 84,2±1,15 у.е., то в состоянии перетренированности снижается до 77,3±1,5 у.е.
НСТ индуцированная в обеих группах спортсменов находится на одном уровне, значительно превышающем показатель контрольной группы, однако в связи с разницей в исходных значениях до стимуляции в группе в состоянии перетренированности происходит повышение ИС НСТ, который отражает резервную ферментативную активность нейтрофилов. Так в группе спортсменов с нарушением анаболизма он достигает 2,68±0,04 против 2,44±0,05 в группе сравнения.
Таким образом, состояние перетренированности у спортсменов сопровождается снижением доли клеток способных к фагоцитозу и понижением спонтанной метаболической активности в тесте НСТ при повышенной резервной метаболической активности.
Т- и В-система иммунитета при перетренированности. В ходе исследований проводили определение относительного числа основных субпопуляций лимфоцитов у спортсменов с перетренированностью, без нарушений индекса анаболизма и в контрольной группе. Проведено определение Т-(СОЗ+) и В-лимфоцитов (СБ20+), уровня хелперов (С04+) и цитотоксических лимфоцитов (СБ8+), естественных киллеров (СЛ316+), индукторов апоптоза (С095+) и активированных клеток с рецептором к ИЛ-2 (СП25+).
Установлено, что при перетренированности происходит снижение иммунорегуляторного индекса относительно группы спортсменов без нарушения анаболизма. Вместе с тем его средние значения остаются на уровне контрольной группы. В связи с этим проведено определение соотношения высоких (более 2), средних (в пределах нормы) и низких (менее 1) значений рассматриваемого показателя в группах спортсменов. Результаты расчетов представлены на рис. 10.
Как видно из приведенной диаграммы (рис. 10), при перетренированности у спортсменов без нарушения анаболизма в основном отмечаются показатели ИИ не выходящие за границы нормы. Однако, при перетренированности доля низких значений рассматриваемого показателя почти в 2 раза выше, чем у остальных спортсменов (35,7% против 18,6%), что указывает на большую вероятность возникновения у них иммунодефицитных состояний. Настораживает выявление в группе практически здоровых спортсменов случаев с повышением ИИ, что указывает на вероятность развития аутоиммунной патологии.
Таким образом, установлено, что перетренированность в ряде случаев сопровождается снижением иммунорегуляторного индекса за счет повышения количества цитотоксических лимфоцитов, что может явиться причиной иммунодефицитных состояний у спортсменов. Уровни других субпопуляций лимфоцитов при нарушении анаболизма не изменяются, что свидетельствует о резистентности основных клеток иммунной системы к патологическому состоянию перетренированное.
Функциональную активность Т- и В-лимфоцитов в группах спортсменов определяли в реакции бласттрансформации (РБТЛ) - спонтанной и после стимуляции in vitro, соответственно, Т- (ФГА) или В-митогеном (PWM). Результаты проведенных исследований представлены в табл.49.
Установлено, что у спортсменов в состоянии перетренированности при неизменном уровне функциональной активности (РБТЛ спонтанная) происходит менее активный ответ на действие митогенов, со стороны Т- и В- лимфоцитов, выражающийся в снижении резервной функциональной активности в РБТЛ. Так ИС с ФГА и с Р\УМ при перетренированности составляют соответственно 24,5± 1,54 и 9,9±0,8против 31,6±1,7 и 12,5±0,4 в группе сравнения.
В связи с тем, что по средним величинам установить разницу в спонтанной функциональной активности не удалось, был проведен анализ частоты регистрации высоких (более 2000 имп/мин) и низких (менее 1000 имп/мин) уровней функциональной активности лимфоцитов. Результаты вычислений представлены на рис. 11.
Как видно из представленной диаграммы (рис. 11) группы спортсменов в состоянии перетренированное и без нарушений анаболизма и по числу высоких и низких значений практически равнозначны. Таким образом, отмечается статистически достоверное снижение резервной активности Т- и В-лимфоцитов у спортсменов в состоянии перетренированное при неизменной спонтанной активности клеток.
Существенный вклад в развитие и прогрессирование иммунорегуля- торной дисфункции вносит повышенная секреция провоспалительных цитокинов. Активация Т-лимфоцитов сопровождается продукцией цитокинов, обладающих цитотоксической активностью в отношении различных антигенных детерминант.
Нами было проведено изучение уровня провоспалительных цитокинов в сыворотке крови и слюне у мужчин спортсменов в состоянии перетренированное и без нарушений анаболизма. Результаты исследования представлены в табл. 50. Из табли. 50 видно, что синдром перетренированное у спортсменов мужчин сопровождается снижением в сыворотке крови уровня ФНО-а и ИЛ- 4, а в слюне только ФНО-а.
Данные анамнеза и физическая работоспособность в различные периоды тренировочного цикла
Показано, что если на этапе «врабатываемости» у спортсменок уровень кортизола колебался от 632 нМоль/л до 350 нМоль/л, то в процессе тренировок разрыв в уровне кортизола между спортсменками сокращался и на этапе достижения наивысшей спортивной формы колебания отмечаются в диапазоне от 579 нМоль/л до 400 нМоль/л. Причем на этапе адаптации у всех гимнасток установлено некоторое повышение уровня кортизола, а непосредственно перед соревнованиями - незначительное снижение. Необходимо отметить, что индивидуальные колебания кортизола у спортсменок невелики и уровень кортизола является относительно стабильным показателем. Его среднее повышение на этапе стабильной адаптации зарегистрировано всего в 1,08 раза.
Изменения уровня тестостерона у гимнасток отличаются большей вариативностью. Так на этапе «врабатываемости» уровень тестостерона статистически достоверно выше, чем на этапах адаптации и спортивной формы, составляя соответственно 2,1±0,1 нМоль/л против 1,7±0,1 нМоль/л и 1,73±0,16 нМоль/л. Индивидуальная динамика уровня тестостерона в зависимости от рассматриваемого этапа показана на рис. 29.
При анализе индивидуальных особенностей динамики тестостерона установлено, что этот гормон, в отличие от кортизола, подвержен более значительным колебаниям в зависимости от этапа макроцикла. Так на этапе долговременной адаптации происходит его снижение у всех спортсменок в среднем в 1,24 раза, а на этапе спортивной формы некоторое повышение у 5 гимнасток и еще большее снижение у 1 гимнастки, что, возможно, является признаком неадекватности для спортсменки физических нагрузок.
Индекс анаболизма (табл. 108) на первоначальном этапе аналогичен среднему индексу анаболизма, вычисленному в контрольной группе. На этапе устойчивой адаптации (2 этап) происходит его снижение до 0,33±0,018% с 0,44 ±0,03% на 1 этапе, этот уровень сохраняется и на этапе высокой спортивной формы (3 этап). Необходимо отметить, что снижение индекса анаболизма у спортсменок происходит в основном за счет снижения уровня тестостерона и в меньшей степени в результате повышения уровня кортизола. Таким образом, на 1 этапе отмечается более высокий уровень кортизола и тестостерона на фоне ИА, соответствующего уровню контрольной группы. На 2 этапе установлено снижение уровня тестостерона и некоторое повышение уровня кортизола, приводящее к снижению индекса анаболизма в основном за счет снижения тестостерона. На 3 этапе установлено снижение уровня кортизола при некотором повышении уровня тестостерона и соответственно ИА.
На этапах макроцикла было проведено определение сывороточных альбуминов и показателей, характеризующих их связывающие центры. Определяли общую концентрацию альбумина (ОКА), эффективную концентрацию альбумина (ЭКА). Вычисляли резерв связывания альбумина (РСА) и индекс токсичности (ИТ).
Результаты проведенных исследований представлены в табл. 109. Установлено, что в первые недели после начала активных тренировок уровень сывороточных альбуминов и активность их связывающих центров по сравнению с контрольной группой существенно не меняется. Отмечается лишь некоторое повышение индекса токсичности, отражающего количество задействованных связывающих центров и опосредованно число связанных лигандов. Так ИТ в этот период составляет 0,137±0,017 у.е. против 0,09±0,01 у.е. в контрольной группе.
На следующем этапе, когда у спортсменок уже произошла адаптация к нагрузкам высокой интенсивности, отмечается снижение эффективной концентрации альбуминов, снижение резерва связывания альбумина, показывающего долю свободных центров альбумина в %, и повышение индекса токсичности, отражающего соотношение общего и эффективного альбумина минус 1. Так РСА в этот период составляет 82,8±0,8%, а ИТ - 0,21±0,009 у.е., что свидетельствует о перегруженности связывающих центров молекулы альбумина.
На этапе, когда уровень тренированности спортсменок должен достигать наивысшей степени, установлено компенсаторное повышение общей концентрации альбумина до 50,0±1,0 г/л. Это приводит к незначительному увеличению эффективной концентрации на фоне снижения РСА и повышения ИТ.
Процесс ликвидации продуктов энергообмена зависит от способности спортсмена к ускоренному восстановлению, а значит и от способности сывороточных альбуминов связывать лиганды. Необходимо отметить, что снижение РСА и повышение ИТ является не только свидетельством повышенного уровня метаболитов и низкомолекулярных токсинов в организме спортсменов. Надо учитывать, что альбумины выполняют важнейшую функцию транспортировки и хранения в связанном виде кортизола, повышение уровня которого у спортсменов доказано многочисленными исследованиями. И в нашем случае отмечается повышение этого гормона на 2 этапе макроцикла, возможно на 3 этапе большая часть его находится в связанном с альбуминами состоянии.
Таким образом, на 1 этапе особо значимых изменений уровня альбуминов и показателей связывающих центров не происходит. На 2 этапе отмечается снижение эффективной концентрации альбуминов, снижение резерва связывания альбуминов и повышение индекса токсичности. На 3 этапе зарегистрировано продолжение снижения РСА и повышение ИТ, правда, на фоне компенсаторного повышения ОКА и как следствие, не изменившейся ЭКА.
Как уже отмечалось в предыдущей главе, изучение содержания ферментов является чувствительным методом для оценки состояния организма. Большое значение придается исследованию ферментов КФК, ACT, АЛТ. Нами было проведено определение активности этих ферментов в динамике на этапах макроцикла. Результаты представлены в таблице 110.
