Association of the hormonal status parameters with the results of the cardiorespiratory exertion test in athletes

Full Text

Высокие физические нагрузки, свойственные современному спорту, предъявляют особые требования к энергообеспечивающей системе организма спортсменов. Спортивный результат зависит от того, насколько эффективно организм спортсмена сможет мобилизовать и использовать энергетические субстраты и насколько совершенно будет сформирована система регуляции этих процессов [1, 2].

Важная роль в адаптации спортсменов к высокому уровню физической нагрузки традиционно отводится системе «гипофиз – кора надпочечников», при этом нельзя забывать и о влиянии щитовидной железы, исключительно значимая роль которой в регуляции энергетического обмена в организме не вызывает сомнений [3]. Нормальный уровень тиреоидных гормонов необходим для функционирования всех систем организма, а при нарушении функции изменения носят полисистемный характер [4].

Гормоны щитовидной железы посредством повышения чувствительности тканей к адреналину и норадреналину увеличивают частоту сердечных сокращений (ЧСС), а также сами оказывают непосредственное воздействие на сократимость сердца: при понижении концентрации тироксина она снижается, а при повышении – увеличивается [3]. Положительный инотропный эффект тиреоидных гормонов объясняется не только их непосредственным действием на миокард (участие в синтезе и модуляции активности сократительных белков и транспорте кальция), но и регуляцией системного сосудистого сопротивления [5].

Известно, что под регулирующим воздействием гормонов щитовидной железы находится и плотность костной ткани. Следовательно, существует связь уровня гормонов щитовидной железы и кальция. Под воздействием повышенного уровня гормонов щитовидной железы снижается плотность костной ткани [6].

Изучена общая направленность изменения гормонов в крови при физической нагрузке. Установлено, что при физической нагрузке повышается уровень адреналина, глюкагона, соматотропина (СТГ), адренокортикотропного гормона (АКТГ), кортизола, тестостерона, тироксина, при этом снижается уровень эстрадиола и инсулина [7]. У перетренированных спортсменов в ответ на нагрузку снижается выброс АКТГ, СТГ, адреналина и кортизола [8]. При утомлении и перетренированности наблюдаются снижение функции щитовидной железы, изменение функционирования системы гипоталамус–гипофиз [9].

У спортсменов высокой квалификации в процессе адаптации к физическим нагрузкам происходит перестройка нейрогуморальной регуляции всех функциональных систем организма [10, 11].

Для изучения функционального состояния сердечно-сосудистой системы спортсмена используются нагрузочные тесты, в частности тредмил-тест. Они дают неоценимую диагностическую информацию об особенностях сократительной активности сердечной мышцы, толерантности к физической нагрузке, индивидуально-нормативных и предельно допустимых уровнях ее интенсивности, порогах выносливости и др. [12].

Целью настоящего исследования стало изучение особенностей функционирования эндокринной системы у юношей, профессионально занимающихся спортом.

Выявлены изменения функционирования эндокринной системы, возникающие в организме вследствие длительного воздействия повышенной физической нагрузки, выделены показатели, отражающие особенности адаптации организма спортсмена к высоким тренировочным нагрузкам.

В литературе традиционно большое внимание уделяется изменениям гормонального статуса после физической нагрузки в разные временные промежутки, но недостаточно данных изучения уровня гормонов в крови, а также уровня кальция и магния после отпуска, в межсоревновательный период. В то же время изучение этих показателей в динамике может помочь понять, достаточно ли восстановился организм спортсмена, готов ли он к проведению тренировок, соревнованиям и т.д.

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ

Всего были обследованы 140 юношей. В основную группу включены 70 юношей, профессионально занимающихся спортом, средний возраст – 22,71±0,27 года, без патологии эндокринной системы по данным анамнеза. Обследование проводили после отпуска, до начала соревнований и интенсивных физических нагрузок во время тренировок. Группой сравнения были 70 курсантов морской академии, средний возраст – 20,50±0,1 года, без патологии эндокринной системы в анамнезе.

При обследовании юношей во время первого и второго этапов исследования были изучены антропометрические показатели, определен индекс массы тела (ИМТ), проведены клинические исследования: общий анализ крови, биохимический анализ крови с определением уровня кальция и магния в сыворотке крови. Оценку гормонального статуса (определение концентраций в сыворотке крови пролактина, кортизола, тиреотропного гормона (ТТГ), свободного тироксина (Т4св), антител к тиреопероксидазе (АТ к ТПО)) проводили на автоматическом иммунохемилюминесцентном анализаторе IMMULITE 2000.

Всем юношам осуществляли ультразвуковое исследование (УЗИ) щитовидной железы с определением ее объема, типа кровотока, описанием узловых образований.

Во время второго этапа исследования (через 3 года) спортсменам дополнительно проводили нагрузочное тестирование (тредмил-тест).

Статистическую обработку выполняли с помощью программ Statistica 7.0 и MatLab. Полученные количественные показатели обрабатывали методами описательной статистики, корреляционного анализа Спирмена, определения достоверности различия средних с применением критериев Student, Mann–Whitney в зависимости от типа распределения. Различия считали достоверными при уровне значимости более 95% (р<0,05).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ

Исходно при проведении УЗИ у 8 (9,5%) спортсменов было выявлено увеличение щитовидной железы, тогда как у всех курсантов ее объем был в норме. Средние значения объема щитовидной железы у спортсменов составили 19,24±0,58 см³, что в 1,5 раза больше, чем у курсантов (12,34±0,4 см³) (р<0,01).

Уровень кальция в сыворотке крови был достоверно выше у спортсменов, чем у курсантов (2,43±0,01 и 2,22±0,03 ммоль/л соответственно, р<0,05). Уровень магния был также достоверно выше у спортсменов, чем у курсантов (0,97±0,01 и 0,90±0,01 ммоль/л соответственно, р<0,05). Достоверно более высокий уровень кальция и магния у спортсменов может быть связан с формированием хронического физического перенапряжения в условиях предельно высокого уровня физических нагрузок.

При исследовании гормонального статуса были получены следующие результаты. Уровень кортизола в плазме крови у спортсменов был достоверно ниже, чем в группе сравнения (13,19±0,31 и 18,78±0,66 mg/dl соответственно, р<0,01). Более низкий уровень кортизола у спортсменов, по-видимому, связан с высоким уровнем физической подготовки и лучшей адаптацией организма к стрессу физических усилий.

Уровень ТТГ был выше у спортсменов, чем у курсантов (1,99±0,09 и 1,59±0,08 мIU/ml соответственно, р<0,01).

Уровень Т4св у спортсменов был достоверно ниже, чем у курсантов (1,07±0,01 и 1,25±0,04 ng/dl соответственно, р<0,01). Уровень АТ к ТПО был также достоверно ниже у спортсменов, чем у курсантов (0,52±0,04 и 4,43±0,98 IU/ml соответственно, р<0,001). Уровень пролактина в обеих группах достоверно не различался (10,66±0,36 и 12,68± 0,68 ng/ml соответственно, р>0,05) (табл. 1).

 

Таблица 1. Показатели (M±m) гормональных и биохимических исследований крови у спортсменов основной группы и группы сравнения

Показатель	Основная группа (n=70)	Группа сравнения (n=70)	p
ТТГ, мIU/ml	1,99±0,09	1,59±0,08	0,006
Т4св, нг/дл	1,07±0,01	1,25±0,04	0,0001
АТ к ТПО, IU/ml	0,52±0,04	4,43±0,98	<0,001
Пролактин, нг/мл	10,66±0,36	12,68±0,68	0,105
Кортизол, мг/дл	13,19±0,31	18,78±0,66	<0,001
Са2+, ммоль/л	2,43±0,01	2,22±0,03	<0,001
Mg2+, ммоль/л	0,97±0,01	0,9±0,01	0,006

Примечание: различие средних оценивали по критерию Манна–Уитни.

 

У спортсменов была выявлена сильная положительная корреляция между уровнями кортизола и ТТГ (0,30), пролактина и ТТГ (0,37), кортизолом (0,35), Т4св (0,23). Данный факт, вероятно, можно объяснить напряжением адаптационных возможностей в системе «гипофиз – щитовидная железа» и «гипофиз–надпочечники», мобилизацией и оптимальным взаимодействием составляющих эндокринной системы организма в условиях высокого уровня физических нагрузок. Необходимо отметить, что у курсантов такой корреляции не выявлено. Вероятно, это можно объяснить значительно более низким уровнем физических нагрузок у данной группы. В контрольной группе выявлена сильная положительная корреляция между объемом щитовидной железы и уровнем ТТГ (0,27), АТ к ТПО (0,24), весом (0,29) и ИМТ (0,30), что можно охарактеризовать как закономерную адаптационную реакцию организма в виде увеличения объема щитовидной железы в ответ на повышение уровней ТТГ и АТ к ТПО. Между уровнем кальция сыворотки крови и АТ к ТПО обнаружена отрицательная корреляционная связь умеренной степени выраженности (–0,41) (табл. 2).

 

Таблица 2. Структура корреляционных связей между гормональными и биохимическими показателями у спортсменов основной группы и группы сравнения

Показатель	Стат. вел.	ТТГ	Т4св	Ат к ТПО	Пролактин	Кортизол	Са2+
		Основная группа (n=70)
Т4св, нг/дл	R p	–0,01 0,97	–	–	–	–	–
АТ к ТПО, IU/ml	R p	–0,05 0,89	0,02 0,91	–	–	–	–
Пролактин, нг/мл	R p	0,37 0,001	0,23 0,02	0,23 0,02	–	–	–
Кортизол, мг/дл	R p	0,30 0,003	0,32 0,002	0,01 0,94	0,35 0,0006	–	–
Са2+, ммоль/л	R p	0,14 0,62	0,09 0,75	–0,16 0,47	0,18 0,69	–0,04 0,97	–
Mg2+, ммоль/л	R p	–0,02 0,85	–0,03 0,84	0,04 0,89	–0,08 0,90	0,03 0,93	0,27 0,005
		Группа сравнения (n=70)
Т4св, нг/дл	R p	–0,08 0,94	–	–	–	–	–
АТ к ТПО, IU/ml	R p	0,09 0,76	–0,01 0,93	–	–	–	–
Пролактин, нг/мл	R p	0,001 0,99	0,19 0,74	0,14 0,57	–	–	–
Кортизол, мг/дл	R p	0,02 0,92	0,20 0,46	–0,17 0,38	0,18 0,41	–	–
Са2+, ммоль/л	R p	0,10 0,68	0,04 0,92	–0,41 0,002	0,02 0,98	0,03 0,87	–
Mg2+, ммоль/л	R p	0,14 0,58	–0,04 0,92	0,04 0,93	0,17 0,72	0,05 0,96	0,08 0,84

Примечание: выделены статистически значимые корреляционные связи.

Коэффициент максимального потребления кислорода (МПК) имел сильную положительную корреляцию с весом (р<0,015), уровнем гемоглобина (р<0,012) и Т4св сыворотки крови (р<0,036) спортсменов, коэффициент МЕТs – с весом (р<0,022), уровнем гемоглобина и Т4св (р<0,013), кортизолом (р<0,028) сыворотки крови спортсменов.

 

Показатель ЧСС в покое имел сильную положительную корреляцию с уровнем Т4св (р<0,028), кортизолом (р<0,051) сыворотки крови спортсменов.

ЧСС через 3 минуты имела сильную положительную корреляцию с уровнем магния сыворотки крови спортсменов (р<0,02) (табл. 3).

 

Таблица 3. Корреляционная связь основных параметров нагрузочного тестирования с показателями гормонального статуса спортсменов

Корреляционная пара показателей	R	p
МПК, мл/кг/мин, & Вес (кг)	–0,290	0,015
МПК, мл/кг/мин, & Гемоглобин (г/л)	0,299	0,012
МПК, мл/кг/мин, & Т4св (нг/дл)	–0,252	0,036
МЕТsотн.ед. & Вес (кг)	–0,274	0,022
МЕТsотн.ед. & Гемоглобин (г/л)	0,296	0,013
МЕТsотн.ед. & Т4св (нг/дл)	–0,263	0,028
МЕТsотн.ед. & Кортизол (мг/дл)	0,299	0,050
ЧСС в покое, уд./мин, & Т4св (нг/дл)	0,262	0,028
ЧСС в покое, уд./мин, & Кортизол (мг/дл)	–0,216	0,051
ЧСС 3 мин, уд./мин, & Са2+ (ммоль/л)	0,272	0,023
ЧСС МПК & Mg2+ (ммоль/л)	0,23	0,06

 

Таким образом, на основании комплексного исследования гормонального статуса установлено, что в крови у спортсменов по сравнению с лицами, не занимающимися профессионально спортом, достоверно выше концентрация ТТГ и ниже концентрации гормона коры надпочечников (кортизола), гормона щитовидной железы (свободного тироксина). Данные изменения отмечаются на фоне достоверного увеличения объема щитовидной железы у спортсменов. При этом индивидуальные значения уровней тиреоидных гормонов не выходят за пределы физиологических нормативов.

Учитывая данные изменения, можно предположить такую реакцию гипофиза на высокий уровень физической нагрузки и состояние длительного стресса у профессиональных спортсменов закономерной. Полученные данные свидетельствуют, что существует связь между уровнем гормонов щитовидной железы и надпочечников и степенью тренированности спортсменов.

Результаты нашего исследования продемонстрировали серьезную зависимость тиреоидной системы у спортсменов от процессов, обеспечивающих физическую подготовку, уровень спортивного мастерства, а ее параметры могут использоваться в качестве дополнительных ориентиров при планировании и коррекции режима спортивных тренировок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

У профессиональных спортсменов вследствие длительного воздействия физической нагрузки высокой интенсивности рост ТТГ синхронизирован с более низким уровнем тиреоидных гормонов (Т4св), относительно более низким уровнем кортизола, тогда как у нетренированных лиц значения Т4св имеют тенденцию к увеличению при относительно более высоком уровне кортизола. Высокий уровень ТТГ и относительно низкие значения кортизола могут рассматриваться как показатели более высокой тренированности спортсменов и расцениваться как отражение оптимальной адаптации гипофизарно-тиреоидной и гипофизарно-надпочечниковой систем к регулярным высоким физическим нагрузкам.

Установлена связь основных показателей нагрузочного тестирования с уровнем гормонов, а также кальция и магния, что дает возможность констатировать более высокий уровень адаптации к интенсивным физическим нагрузкам, возможность более быстрого восстановления у лиц с достаточно высоким уровнем гормонов щитовидной железы, гемоглобина крови и электролитов (кальция и магния).

About the authors

S. D. Megeryan

Federal Medical and Biological Agency of Russia (FMBA), Southern District Center of Medicine, Rostov Clinical Hospital

Author for correspondence.
Email: sdmfort@rambler.ru

врач-эндокринолог Ростовской клинической больницы Южного окружного медицинского центра ФМБА России

Russian Federation, Rostov-on-Don

References

Supplementary files