Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 12
1.1. Физиологические основы адаптации организма человека 12
1.1.1. Физиологические основы адаптации организма к природно-климатическим условиям 13
1.1.2. Физиологические основы адаптации организма к физическим нагрузкам 15
1.2. Влияние североспецифических условий на течение физиологических процессов в организме 19
1.2.1. Изменение гормональной регуляции у жителей Севера 20
1.2.2. Роль иммунной системы в развитии адаптационных процессов у жителей Севера 22
1.3. Занятия спортом в условиях Севера 24
1.3.1. Влияние двигательной активности на функциональное состояние эндокринной системы 26
1.3.2. Влияние двигательной активности на функциональное состояние иммунной системы 28
Глава 2. Материалы и методы исследования 30
2.1. Дизайн исследования 30
2.2. Объект и постановка исследований 31
2.3. Методы исследования 33
2.3.1. Определение функциональной активности гипофизарно-тиреоидной системы 33
2.3.2. Определение функциональной активности стероидных гормонов 33
2.3.3. Определение функциональной активности гуморального иммунитета 34
2.3.4. Статистический анализ 34
Глава 3. Результаты собственных исследований 35
3.1. Сравнительный и корреляционный анализ сезонных изменений концентрации некоторых показателей гипофизарно-тиреоидной системы у девушек с различной двигательной активностью 35
3.2. Сравнительный и корреляционный анализ сезонных изменений концентрации некоторых показателей гипофизарно-тиреоидной системы у юношей с различной двигательной активностью 39
3.3. Сравнительный и корреляционный анализ сезонных изменений концентрации стероидных гормонов у девушек с различной двигательной активностью 43
3.4. Сравнительный и корреляционный анализ сезонных изменений концентрации стероидных гормонов у юношей с различной двигательной активностью 45
3.5. Сравнительный и корреляционный анализ сезонных изменений концентрации иммуноглобулинов у девушек с различной двигательной активностью 46
3.6. Сравнительный и корреляционный анализ сезонных изменений концентрации иммуноглобулинов у юношей с различной двигательной активностью 49
Глава 4. Обсуждение результатов исследования 51
Заключение 72
Выводы 75
Практические рекомендации 77
Список сокращений и условных обозначений 78
Список литературы 79
Список иллюстративного материала 102
- Физиологические основы адаптации организма к физическим нагрузкам
- Сравнительный и корреляционный анализ сезонных изменений концентрации некоторых показателей гипофизарно-тиреоидной системы у девушек с различной двигательной активностью
- Сравнительный и корреляционный анализ сезонных изменений концентрации иммуноглобулинов у девушек с различной двигательной активностью
- Обсуждение результатов исследования
Введение к работе
Актуальность темы исследования
Условия проживания человека на Севере относятся к гипокомфортным по многим параметрам, основные из которых – продолжительная и суровая зима, короткое холодное лето, тяжелый аэродинамический режим, значительно измененная, относительно обычной для умеренного климата, фотопериодичность, ряд иных специфических гелиогеофизических факторов (А. П. Авцын и соавт., 1988; Н. А. Агаджанян, Н. Ф. Жвавый, В. Н. Ананьев, 1998; С. Г. Кривощеков, 2012; Ю. В. Башкатова, В. А. Карпин, 2014). Известно, что длительное воздействие комплекса экстремальных природно-климатических факторов оказывает влияние на течение физиологических процессов в организме (А. П. Авцын и соавт., 1988; J. Zhang, M. A. Lazar, 2000; Н. В. Доршакова, Т. А. Карапетян, 2004; С.Г. Кривощеков и соавт., 2016). Приспособительные трансформации происходят во многих функциональных системах, в том числе эндокринной и иммунной, осуществляющих регуляторную функцию гомеостаза (F. A. Milan, 1980; H. L. Reed, J. A. Ferreiro, K. M. Mohamed Shakir et al., 1988; Р. В. Кубасов, 2008). К адаптивным изменениям эколого-физиологической природы следует отнести наличие сезонных колебаний уровня гормонов, их связь с длительностью светового дня, изменение функциональных резервов эндокринной и иммунной систем (Н. А. Агаджанян, Н. В. Ермакова, 1997; L. A. Palinkas, H. L. Reed, N. Do, 1997; Е. Р. Бойко, Потолицына Н. Н., Канева А. М., 2007; А. Э. Аленикова, 2009; Ф. А. Бичкаева, Е. В. Типисова, 2013). Сопоставление структуры гормонального фона и некоторых показателей обменных процессов показывает, что на каждом этапе фотопериодики физиологический статус организма различен. Состояние эндокринной системы у северян отличается нестабильностью, а её адаптивные возможности снижены (Е. Р. Бойко, 1994; H. L. Reed, K. R. Reedy, L. A. Palinkas et al., 2001; В. С. Соловьев, И. А. Погонышева, Д.
A. Погонышев и др., 2010; В. И. Хаснулин, А. В. Хаснулина, 2011; А. Б. Гудков,
Н. Б. Лукманова, Е. Б. Раменская, 2013; Л. В. Капилевич, С. Г. Кривощеков, 2016).
Гормоны систем «гипофиз – щитовидная железа» и «гипофиз – кора
надпочечников» являются ключевым звеном гормональной регуляции
адаптивных метаболических процессов у человека, проживающего на Севере (А.
B. Ткачев, Е. Б. Раменская, 1992; Е. Р. Бойко, 1994; Ф. А. Бичкаева, 2008; К. Н.
Дубинин, Е. В. Типисова, 2012; А. Б. Гудков, Н. Б. Лукманова, Е. Б. Раменская,
2013;). По мнению ряда авторов, проживание человека в неблагоприятных
природно-климатических условиях в сочетании с интенсивной физической
нагрузкой приводит к повышенному использованию и истощению адаптационных
резервов организма (Н. А. Агаджанян, Н. Ф. Жвавый, В. Н. Ананьев, 1998; В. И.
Хаснулин, В. Д. Вильгельм, В. Г. Селхятицкая, 2006; И. А. Пинигина, Н. В.
Махарова, С. Г. Кривощеков, 2010; В. А. Колупаев, С. Л. Сашенков, 2012; Л. С.
Щёголева и соавт., 2016). Важное значение в оценке характера и напряженности
механизмов адаптации у данной группы населения имеет разработка критериев
дoнoзoлoгичecкoй диагностики патологических состояний, выделение «группы
риска» по неблагоприятному течению адаптации к сочетанному воздействию
факторов внешней среды и спортивной деятельности, что позволит эффективно
планировать этапы тренировочно-соревновательной деятельности спортсмена с
учетом показателей иммунно-гормонального статуса и воздействия природно-
климатических условий Среднего Приобья. Для осуществления данных
мероприятий необходим комплексный подход к оценке изменений
компенсаторных возможностей организма спортсменов, тренирующихся в условиях с резко выраженной фотопериодичностью, который позволит выявить основные причины формирования эколого-зависимых адаптивных реакций и развития преморбидных состояний.
Цель исследования
Исследовать сезонные изменения показателей эндокринной и иммунной систем спортсменов, подготовка которых осуществляется в природно-климатических условиях Среднего Приобья.
Задачи исследования
-
Изучить сезонные изменения концентрации гипофизарно-тиреоидных, стероидных гормонов и иммуноглобулинов в крови спортсменов, подготовка которых проходит в природно-климатических условиях Среднего Приобья.
-
Провести сравнительный анализ сезонных изменений концентраций гипофизарно-тиреоидных, стероидных гормонов и иммуноглобулинов в крови спортсменов и лиц со средним уровнем двигательной активности, проживающих в природно-климатических условиях Среднего Приобья.
-
Установить наличие корреляционных взаимосвязей между сезонными изменениями концентраций гипофизарно-тиреоидных, стероидных гормонов, иммуноглобулинов в крови, сроком проживания в природно-климатических условиях Среднего Приобья, спортивным стажем представителей исследованных групп.
Работа выполнена в рамках комплексной программы научно-
исследовательских работ и инноваций «Механизмы адаптации и гомеостаза у
человека в норме и при патологии в условиях северных территорий», рег. №
01.2.2007 08367, и региональной целевой научно-исследовательской программы
«Инновационные технологии и клинико-физиологическое обоснование
диагностики и коррекции физической активности в различных
климатогеографических условиях проживания (2014–2020 гг.)».
Научная новизна
Впервые проведено комплексное исследование эндокринной и иммунной систем спортсменов, подготовка которых проходит в природно-климатических условиях Среднего Приобья. Дана сравнительная характеристика состояния показателей гормонального гомеостаза и гуморального иммунитета у спортсменов и лиц со средним уровнем двигательной активности юношеского возраста в условиях Среднего Приобья, определены группы риска по развитию дизадаптации. Установлено, что экстремальные условия проживания, а также
интенсивные и продолжительные физические нагрузки способствуют
формированию сезонной гормональной и иммунологической перестройки. Суть выявленных изменений заключается в преобладании функциональной активности гипофизарно-тиреоидной системы в период короткого светового дня, повышении концентрации кортизола в разные сезоны, разнонаправленности показателей гуморального иммунитета и их взаимосвязи с гормональной активностью коры надпочечников в различные фотопериоды года.
Теоретическая и практическая значимость работы
Полученные в ходе исследования результаты имеют важное методическое,
теоретическое и практическое значение для физиологии адаптации. Совокупность
полученных данных расширяет существующие представления о формировании
эндокринного и иммунного ответа организма человека на меняющиеся факторы
среды, как реализации определенных компенсаторных возможностей
гомеостатических систем. Установлено, что комплексный подход к оценке состояния адаптивных возможностей функциональных систем организма подтверждает значимость ранних изменений показателей тиреоидного гомеостаза, активности стероидных гормонов и параметров гуморального иммунитета в своевременной диагностике преморбидного состояния.
Основные положения, выносимые на защиту
-
Природно-климатические особенности Среднего Приобья способствуют формированию у спортсменов сезонных изменений, которые выражаются в повышении концентрации в крови свободных форм тироксина и трийодтиронина в период короткого светового дня.
-
У спортсменов, тренирующихся в природно-климатических условиях Среднего Приобья, концентрация в крови кортизола в разные сезоны выше, чем у лиц со средним уровнем двигательной активности.
-
У спортсменов, подготовка которых осуществляется в природно-климатических условиях Среднего Приобья, формируются сезонные иммунно-гормональные взаимодействия, которые проявляются в разнонаправленном изменении концентрации в крови кортизола и Ig M в период короткого светового дня.
Легитимность исследования
Легитимность подтверждена решением Независимого междисциплинарного этического комитета Ханты-Мансийской государственной медицинской академии в соответствии с этическими принципами, изложенными в Хельсинской декларации (протокол № 5 от 12.01.2010 г.).
Диссертационная работа соответствует паспорту специальности: 03.03.01 – «Физиология» по областям исследований:
п. 2 – анализ механизмов нервной и гуморальной регуляции,
генетических, молекулярных, биохимических процессов, определяющих
динамику и взаимодействие физиологических функций;
п. 8 – изучение физиологических механизмов адаптации человека к различным географическим, экологическим, трудовым и социальным условиям;
п.9 – анализ характеристик и изучение механизмов биоритмов физиологических процессов.
Апробация работы
Материалы диссертации представлены и обсуждены на: XVIII
Всероссийской научной конференции студентов, молодых учёных и специалистов
13–14 мая, 2016 г., г. Ханты-Мансийск; Всероссийской научно-практической
конференции с международным участием «Безопасный спорт» 21–22 июня 2016
г., г. Санкт-Петербург; XIX Всероссийской научной конференции «Актуальные
вопросы теоретической, экспериментальной и клинической медицины»,
посвященной 85-летию БУ ХМАО – Югры «Окружная клиническая больница» 19
мая 2017 г., г. Ханты-Мансийск; III Всероссийской научно-практической
конференции «Север России: стратегии и перспективы развития» 25–26 мая 2017
г., г. Сургут; Международной научно-практической конференции «Стратегия
формирования здорового образа жизни средствами физической культуры и
спорта. «Спорт для всех» и внедрение Всероссийского физкультурно-спортивного
комплекса ГТО» 17–18 октября 2017 г., г. Тюмень; IV Всероссийской
конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века» 30 ноября 2017 г.,
г. Сургут; II Всероссийской научно-практической конференции
«Агаджаняновские чтения», 26–27 января 2018 г., г. Москва.
Диссертационная работа апробирована на заседании проблемной комиссии БУ «Ханты-Мансийская государственная медицинская академия» (Ханты-Мансийск, 17.01.2018 г.).
Внедрение результатов работы
Основные положения и результаты диссертации нашли применение и
используются при чтении лекций по дисциплине нормальная физиология на
кафедре нормальной и патологической физиологии БУ «Ханты-Мансийская
государственная медицинская академия» (акт внедрения от 15.01.2018 г.), при
чтении лекций и при проведении практических занятий по дисциплине
медицинская реабилитация на кафедре физического воспитания, ЛФК,
восстановительной и спортивной медицины БУ «Ханты-Мансийская
государственная медицинская академия» (акт внедрения от 16.01.2018 г.).
Декларация личного участия автора состоит в разработке дизайна
исследования, сборе и первичной обработке материалов, формировании
индивидуальных регистрационных карт (допуск к медицинской деятельности
регламентирован наличием у автора действующих сертификатов по
специальностям «Терапия» и «Лечебная физкультура и спортивная медицина»). Соискателем проведен литературный поиск по теме исследования, осуществлен анализ и оценка научной информации. Автором самостоятельно осуществлена статистическая обработка данных, сформулированы основные положения, выводы, написан текст диссертации. На основании полученных результатов
выполнено оформление научных публикаций, в том числе в рецензируемых журналах, рекомендованных ВAК PФ. В целом, личный вклад автора в выполнение исследования составил 85%.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 12 публикаций, из них 4 статьи в журналах, входящих в перечень рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации
Физиологические основы адаптации организма к физическим нагрузкам
Проблема адаптации человека к физическим нагрузкам привлекает внимание многих исследователей уже долгое время и по-прежнему остается актуальной задачей физиологии человека. Сущность этой задачи заключается в определении механизмов, лежащих в основе положительных сторон адаптации, обеспечивающих преимущества тренированному организму и отрицательных сторон, составляющих так называемую «цену» адаптации [52, 59, 68, 80, 84, 126].
Цена адаптации к физическим нагрузкам может выражаться как в виде прямого изнашивания функциональной системы, на которую приходится основная нагрузка, так и в отрицательных перекрестных эффектах, проявляющихся в нарушении функционирования органов и систем, не связанных напрямую с выполнением мышечной работы. Требуется отметить, что понимание механизмов формирования тренированности является необходимой предпосылкой активного управления процессом, позволяющего обеспечить рациональное достижение преимуществ адаптации и снизить ее цену [83, 100, 111, 130, 142].
Функциональная система, отвечающая за адаптацию к физическим нагрузкам, формируется в результате первоначального действия любого сигнала, вызывающего интенсивную и длительную двигательную реакцию. Воздействие сигнала на рецепторы приводит к ответному возникновению возбуждения, которое достигает соответствующих афферентных вегетативных и моторных центров, наблюдается активация функции эндокринных желез, вследствие чего происходит мобилизация скелетной мускулатуры, непосредственно выполняющей данную двигательную реакцию, а также органов кровообращения и дыхания, обеспечивающих энергетический метаболизм работающих мышц. Из чего следует, что функциональная система, отвечающая за адаптацию, включает в свой состав следующие элементы: афферентное звено – рецепторы; центральное регуляторное звено – центры нейрогуморальной регуляции центральной нервной системы; эффекторное звено – скелетные мышцы, органы кровообращения и дыхания [20, 87, 122, 133].
Процесс формирования адаптации к физическим нагрузкам имеет характерные особенности структурного следа, играющего важную роль в приспособлении организма к выполнению мышечной работы и в повышении общей резистентности к повреждающим воздействиям. Стрессовая реакция организма на физическую нагрузку способствует выполнению двух задач – обеспечение мышечной деятельности и поддержание постоянства внутренней среды. Данные задачи решаются посредством мобилизации функциональной системы, отвечающей за выполнение мышечной работы и реализацию неспецифической стресс-индуцированной реакции организма. Эти процессы регулируются нейрогенными и гормональными механизмами. В ответ на сигнал о необходимости совершения мышечной работы нейрогенное звено вызывает двигательную реакцию и активирует мобилизацию дыхания, кровообращения и других элементов функциональной системы организма. В это же время активируется гормональное звено управления, которое определяет стресс-реакцию организма и потенцирует работу функциональной системы на молекулярном и клеточном уровне [31, 47, 125, 130].
Срочная адаптация к физической нагрузке проявляется в мобилизации функциональной системы до предельно достижимого уровня. Надо отметить, что при интенсивных и продолжительных нагрузках на нетренированный организм, в результате чрезмерной активации стресс-реализующих систем, может проявиться повреждающий эффект стресс-реакции. На этапе срочной адаптации координация движений будет недостаточно совершенна, а скорость и сила сокращения работающих мышц будет ограничена. Интенсивность и длительность работы мышц ограничивается слабой энергетической системой, проявляющейся в недостаточном кровотоке и низком количестве энергетических резервов. Таким образом, стадия аварийной адаптации к физическим нагрузкам характеризуется неадекватными по интенсивности и неэкономными по функционированию реакциями организма [30, 58, 114, 130].
Переход к стадии долговременной адаптации выражается в накоплении энергетических резервов и в избирательном росте некоторых структур в органах функциональной системы. На уровне нейро-гуморального звена развивается консолидация временных связей и условно-рефлекторных стереотипов, которые обеспечивают формирование новых двигательных навыков. Координация движений становится более совершенной, а двигательная реакция точнее и экономнее. Отвечающая за адаптацию функциональная система переходит в более экономный режим деятельности, несмотря на интенсивную двигательную реакцию. В это же время, в скелетных мышцах и других органах, составляющих функциональную систему, активируется синтез нуклеиновых кислот и белков, вследствие чего увеличивается масса и повышаются функциональные возможности клеточных структур, и ограничивается интенсивность работы этих органов и уровень двигательной реакции в целом. В результате формируется разветвленный структурный след, что приводит к повышению мощности функциональной системы, ответственной за адаптацию организма к физической нагрузке [13, 29, 104, 190].
Стадия устойчивой адаптации выражается в завершении формирования системного структурного следа. Повышение мощности функциональной системы определяет, кроме оптимальной приспособляемости к физической нагрузке, также и увеличение резистентности организма к повреждающим воздействиям. Создается стабильный условно-рефлекторный динамический стереотип вместе с увеличением фонда двигательных навыков. Между циклами двигательной реакции и дыханием устанавливается устойчивая координация. В результате формируется уравновешенная система целостного центрального регулирования, характеризующаяся облегчением и экономизацией процесса управления адаптивными реакциями, а также обеспечивающая адекватное выполнение мышечной работы. Это значит, что в адаптированном организме мощность механизмов саморегуляции усиливается и повышается их чувствительность к нейрогуморальному воздействию. Развиваются структурные изменения, которые повышают функциональную мощность нейрогуморального аппарата, в свою очередь обеспечивающего экономное и устойчивое функционирование организма в процессе мышечной работы. Повышение способности утилизировать продукты обмена вместе с активацией синтеза энергетических субстратов, способствуют увеличению работоспособности мышц и организма в целом в условиях интенсивных физических нагрузок [35, 73, 134].
Стадия изнашивания системы достигается не всегда, так как устойчивая адаптация к физическим нагрузкам может сохраняться на протяжении многих лет. Вероятность того, что будет достигнута стадия изнашивания, возрастает при двух обстоятельствах: 1) длительных перерывах в тренировках, когда может утрачиваться системный структурный след в исполнительных органах функциональной системы; 2) сочетании мышечной работы с интенсивным стрессовым состоянием, например, в условиях соревнований, что может способствовать нарушению устойчивой адаптации к физическим нагрузкам [20, 100, 111, 130]. Таким образом, учеными было установлено, что у тренированных к физическим нагрузкам людей, действие стрессорных факторов менее выражено, чем у нетренированных, а устойчивость к таким воздействиям оказывает положительное влияние на формирование перекрестного эффекта адаптации. Поэтому мышечную деятельность следует широко использовать в качестве средства профилактики патологических состояний и для коррекции уровня здоровья.
Сравнительный и корреляционный анализ сезонных изменений концентрации некоторых показателей гипофизарно-тиреоидной системы у девушек с различной двигательной активностью
Гормоны системы гипофиз – щитовидная железа являются ключевым звеном гормональной регуляции адаптивных метаболических процессов у человека, проживающего на Севере [69, 106, 121]. Щитовидная железа в условиях Севера испытывает тройное воздействие со стороны неблагоприятных климатических факторов (холодовой фактор, нарушение светового режима), негативное влияние антропогенной среды и природный дефицит йода, что приводить к перенапряжению тиреоидной функции [11, 65, 89, 112]. Длительное проживание на севере в сочетании с интенсивными физическими нагрузками, может сопровождаться снижением продукции тиреоидных гормонов, свидетельствующим о постепенном истощении функциональной активности щитовидной железы [148].
При анализе некоторых показателей, характеризующих функциональную активность гипофизарно-тиреоидной системы, в группе девушек спортсменок выявлены сезонные статистически значимые различия по уровням свободного Т3 и Т4. Значения данных показателей были выше в период КСД и составили: Т3 св. 4,50 (4,1–4,9) пмоль/л и 4,30 (3,9–4,6) пмоль/л, р=0,006; Т4 св. 11,80 (11,0–12,7) пмоль/л и 11,60 (10,8–12,5) пмоль/л, р=0,028, соответственно, чем в период ДСД. В тоже время наблюдалось незначимое увеличение значений ТТГ и соотношения (Т3 св.+ Т4 св.) / ТТГ в тот же период (табл. 2). В группе неспортсменок выявлены сезонные статистически значимые различия по уровню Т3 св. и соотношению Т4св. / Т3 св. Уровень Т3 св. был выше в период КСД, чем в период ДСД и составил – 4,60 (4,2–4,9) пмоль/л и 4,10 (3,8–4,6) пмоль/л, р=0,011, соответственно. Значение соотношения Т4св. / Т3 св. было выше в период ДСД, чем в период КСД и составило – 2,95 (2,8–3,3) у.е. и 2,70 (2,5–2,8) у.е., р=0,022, соответственно. Также наблюдалось незначимое увеличение уровней ТТГ и соотношения (Т3 св.+ Т4 св.) / ТТГ в период КСД, высокие значения Т4 св. в период ДСД (табл. 2). Значения всех изученных показателей у представителей разных групп находились в пределах физиологической нормы.
При сравнении исследуемых показателей между спортсменками и девушками со средним уровнем двигательной активности в различные фотопериоды года, выявлены достоверные различия по концентрации Т4 св. (р=0,004) и соотношению Т4св. / Т3 св. (р=0,003) в период ДСД. Так, значения указанных показателей, были статистически значимо выше у девушек неспортсменок, чем у спортсменок и составили – Т4 св. 12,70 (12,1–14,1) пмоль/л и 11,60 (10,8–12,5) пмоль/л; Т4св. / Т3 св. 2,95 (2,8–3,3) у.е. и 2,68 (2,5–2,8) у.е., соответственно (табл. 2).
Известно также, что щитовидная железа помимо действия североспецифических факторов, испытывает крайнее напряжение в результате высокой двигательной активности, так как возрастают потребности организма в энергетических ресурсах для выполнения интенсивной физической нагрузки. Исходя из этого, нам представлялось целесообразным провести корреляционный анализ зависимости показателей тиреоидного гомеостаза от северного стажа в обеих группах девушек и юношей и спортивного в основной группе.
По результатам корреляционного анализа в обеих группах девушек выявлены статистически значимые корреляционные взаимодействия c различной степенью тесноты взаимосвязи. В группе спортсменок обнаружена умеренная положительная корреляционная зависимость между северным стажем и Т4св. в периоды КСД и ДСД (rs = 0,479; rs = 0,493 – соответственно), между северным стажем и Т3св. в период КСД и ДСД (rs = 0,520; rs = 0,308 – соответственно); а также слабая и умеренная отрицательная зависимость между спортивным стажем и Т3св. в периоды КСД и ДСД (rs = -0,287, rs = -0,481, рис.1).
В группе девушек неспортсменок обнаружена умеренная отрицательная корреляционная зависимость между северным стажем и Т4св. в период ДСД (rs = -0,525). Так же умеренная отрицательная взаимосвязь, где значение р на уровне статистической тенденции между северным стажем и соотношением (Т3 св.+ Т4 св.) / ТТГ в периоды КСД и ДСД (rs = -0,514, rs = -0,456, соответственно); между северным стажем и соотношением Т4 св. / ТТГ в период ДСД (rs = -0,456, рис. 2).
Сравнительный и корреляционный анализ сезонных изменений концентрации иммуноглобулинов у девушек с различной двигательной активностью
При анализе некоторых показателей иммунограммы у девушек, не выявлено сезонных статистически значимых различий. Однако, следует отметить, что в группе девушек спортсменок выявлена статистическая тенденция увеличения концентрации Ig G в период ДСД – 11,60 (10,2–12,1) г/л, р=0,084. Также в этой группе регистрируются недостоверно более высокие значения концентрации Ig A и Ig M в период КСД – 1,72 (1,3–2,0) г/л и 1,40 (0,9–1,8) г/л, соответственно; Ig G в период ДСД – 11,80 (10,1–12,8) г/л. При сравнении показателей между исследуемыми группами в различные фотопериоды года не отмечалось значимых различий (табл. 6). Значения всех изученных показателей у представителей разных групп находились в пределах физиологической нормы.
В настоящее время сведения о взаимосвязи глюкокортикоидной активности коры надпочечников и гуморального иммунного ответа при действии стрессовых факторов весьма разнородны. Исследованиями ряда авторов установлены однонаправленные изменения содержания кортизола и иммуноглобулинов в сыворотке крови у людей в условиях действия экстремальных климатических факторов, которые проявляются повышением их концентраций в период максимальной продолжительности светового дня и снижением в периоды ограниченной освещенности [123].
Мы посчитали целесообразным провести корреляционный анализ зависимости концентрации кортизола и иммуноглобулинов различных классов в условиях измененной освещенности (табл. 7).
Так, в группе девушек спортсменок обнаружена умеренная отрицательная корреляционная зависимость между уровнем кортизола и Ig M в период КСД (rs = -0,341, р=0,034, рис. 6).
У девушек с низкой двигательной активностью не выявлено статистически значимых корреляционных взаимодействий между концентрацией кортизола и иммуноглобулинами.
Обсуждение результатов исследования
Север является природной экстремальной зоной, где на организм человека воздействует целый комплекс неблагоприятных климато-географических факторов. Длительное проживание в гипокомфортных условиях северного региона способствует формированию нового уровня взаимодействия регуляторных систем организма, который сопровождается гормонально метаболической перестройкой и вынужденной адаптацией основных физиологических функций для поддержания гомеостаза [95, 116, 135, 137, 140, 141, 187]. Адаптивная реакция организма проявляется в формировании «северного» полярного типа метаболизма, с преобладанием роли жиров и белков в обмене веществ и изменении иммунно-гормональной реактивности северян [117, 127, 135, 140, 173]. Также к адаптивным изменениям эколого физиологической природы следует отнести наличие сезонных колебаний уровня гормонов, их связь с длительностью светового дня.
Известно, что тиреоидные гормоны воздействуют на все виды обмена веществ и таким образом принимают непосредственное участие в формировании «северного» типа метаболизма – активируя липолиз и высвобождение жиров из депо [144, 183, 219]. Анализ литературных источников позволил установить, что наблюдаются внутригодовые флюктуации уровня гормонов: активизация гипофизарно-тиреоидного звена в период минимальной длительности светового дня, гипофизарно-адренокортикального – в период нарастания и максимальной длительности светового дня [2, 11, 25, 43, 105, 123, 128].
Выявленные в ходе исследования сезонные статистически значимые изменения концентрации тиреоидных гормонов у девушек с различной двигательной активностью, по нашему мнению, обусловлены как влиянием низкотемпературного фактора и измененной освещенности, так и повышенной потребностью организма спортсменов в энергетических ресурсах, обеспечивающих выполнение интенсивной физической нагрузки. Полученные нами данные подтверждаются исследованиями других авторов [2, 11, 25, 40, 198, 202], в которых длительное воздействие на организм человека низких температур, сопровождается активацией метаболизма тиреоидных гормонов и накоплением их свободных форм. По мнению ряда авторов именно световой фактор в условиях хронического охлаждения является решающим раздражителем на деятельность центральных отделов тиреоидной регуляции, чем сигналы, реализуемые по механизму отрицательной обратной связи от периферических отделов.
На Севере период короткого светового дня характеризуется крайне низкой температурой окружающей среды, поэтому роль Т3 как основного гормона чрезвычайно важна. При снижении уровня тиреоидных гормонов в крови значительно уменьшается переносимость холода, что нашло подтверждение и в нашем исследовании [11, 25, 40, 187]. Спортсменки демонстрируют значимо высокий уровень свободного Т3 и Т4 в этот период (р=0,006; р=0,028 – соответственно) (рис. 8, 9).
У девушек со средним уровнем двигательной активности отмечается достоверно только высокий уровень Т3 св. (р=0,011). Кроме того, статистически значимые различия по уровню Т4 св. в период ДСД между ними (р=0,003), где неспортсменки демонстрируют высокое значение тироксина, указывают на гармоничность и экономизацию протекания тиреоидного обмена у спортсменок. Мы полагаем, что высокий уровень Т4 св. у спортсменок в период КСД является «резервом» для будущего преобразования в Т3 при воздействии неблагоприятных климатических факторов, антропогенной среды и высокой двигательной активности (рис. 8, 9).
Так как управление функциональной активностью щитовидной железы осуществляется посредством механизма отрицательной обратной связи, то решающее значение для выработки ТТГ в аденогипофизе принадлежит уровню Т4 в крови, который действует в виде Т3 после дейодирования в передней доле гипофиза. Исходя из этого, нам представлялось целесообразным провести анализ уровня ТТГ и отношения центральных компонентов обеспечения тиреоидного гомеостаза к периферическим. Известно, что ТТГ контролирует все функции щитовидной железы, увеличивает кровоснабжение органа, стимулирует поглощение йодидов, рост и метаболизм клеток фолликулярного эпителия [44, 61, 176]. Уровень ТТГ в обеих группах не демонстрирует значимых сезонных изменений, но недостоверно выше в период КСД (табл. 2). Это свидетельствует о более активном функциональном состоянии центрального звена управления гипофизарно-тиреоидной системы в указанный фотопериод, что позволяет поддерживать тиреоидный гомеостаз на должном уровне. Интерквартильный диапазон уровня ТТГ выше у девушек со средним уровнем двигательной активности (рис. 10).
Высокие значения соотношений (Т3св. + Т4св.) / ТТГ и Т4св. / ТТГ в период ограниченной освещенности также подтверждает значимую роль периферического компонента обеспечения тиреоидной активности в период с максимальным воздействием комплекса неблагоприятных факторов.
Неспортсменки демонстрируют значимые сезонные изменения отношения Т4св. / Т3св., которое выше в период ДСД (р=0,022). Данное значение достоверно выше, чем у спортсменок в аналогичный период (р=0,003) указывает на то, что у девушек со средним уровнем двигательной активности наблюдается более слабая трансформация Т4 в Т3, а функциональная активность щитовидной железы обеспечивается за счет Т4, менее эффективного по действию гормона, нежели Т3 (табл. 2). Следует отметить, что в обследованных группах девушек концентрация тироксина, трийодтиронина и тиреотропного гормона выше, чем у жительниц Европейского Севера и Ямало-Ненецкого автономного округа [38, 102].
На основании результатов наших исследований, которые согласуются с данными других авторов, можно предположить, что функциональная активность гипофизарно-тиреоидной системы у высококвалифицированных спортсменок, подготовка которых проходит на территории ХМАО – Югры, обеспечивает стабильное и экономичное протекание процессов биосинтеза и секреции гормонов щитовидной железы в условиях сезонных колебаний освещенности [26, 40, 210]. Подъем основного обмена в ответ на действие низких температур и измененной освещенности в осенне-зимний период происходит благодаря превращению Т4 в более активный Т3. Нашло подтверждение в настоящем исследовании преимущество тренированного организма над нетренированным, с точки зрения стабильного протекания процессов обеспечения жизнедеятельности в неблагоприятных природно-климатических условиях Севера [62]. Упомянутое выше изменение функциональной активности щитовидной железы является следствием развития механизмов долговременной адаптации организма спортсменов к воздействию экстремальным факторов окружающей среды, когда координирующая роль переходит от нейрогуморальных к экстратиреоидальным звеньям эндокринной системы [150]. Выявленные у девушек и юношей спортсменов положительные корреляционные взаимодействия между северным стажем и уровнем тиреоидных гормонов свидетельствуют о компенсаторном напряжении периферического компонента обеспечения тиреоидного гомеостаза преимущественно в период КСД. Обратную ситуацию демонстрируют девушки неспортсменки, где взаимодействия имели отрицательный характер связи. Мы полагаем, что при десинхронизации циркануальных колебаний уровня гормонов щитовидной железы под действием экстремальных факторов внешней среды повышается вероятность перенапряжения регуляторных механизмов эндокринной системы, что со временем, вероятно, приводит к истощению функциональной активности системы «гипофиз – щитовидная железа». Возрастное снижение тиреоидной активности у представителей северных популяций отмечается в возрасте 40–45 лет, заметно раньше, чем у жителей умеренных широт [7, 38, 43, 202, 204]. Можно предположить, что у девушек со средним уровнем двигательной активностью процесс истощения функциональной активности щитовидной железы произойдет заметно раньше, нежели у спортсменок.
При оценке влияния спортивного стажа на показатели тиреоидного обмена у девушек и юношей спортсменов выявлены отрицательные корреляционные взаимодействия. Это можно расценить как следствие модифицирующего действия интенсивных физических нагрузок на параметры сезонного ритма выделения тиреоидных гормонов, что, по нашему мнению, выражается в экономичном функционировании системы «гипофиз – щитовидная железа» у спортсменов (рис. 1, 4).