«Аутакоидные и гормонально-метаболические предпосылки тренированности у юных спортсменов с различным соматотипом» (стр. 1 )

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»

Кафедра патологии

Выпускная квалификационная работа

на тему

«Аутакоидные и гормонально-метаболические предпосылки тренированности у юных спортсменов с различным соматотипом»

Направление подготовки:  30.06.01 «Фундаментальная медицина»

Выполнила аспирантка очной формы обучения
врач

Научный руководитель
к. м.н. доцент

Глава 1. Введение………………………………………………………………………1

1.1 Актуальность проблемы…………………………………………………………………… ..1

1.2 Цель исследования………………………………………………………………… 4

1.3  Задачи исследования………………………………………………………………… 4

Глава 2  Обзор литературы ……………………………………………………………………....................5
Глава 3 Материалы и методы………………………………………………………………………..27

Глава 4 Результаты собственных исследований…………………………………………………………………37

Глава 5 Обсуждение полученных результатов…………………………….50

Глава 6 Выводы,  научная и практическая значимость……………………59

Список литературы…………………………………………………………...61

Приложения…………………………………………………………………...73

Глава1.Введение

1.1 Актуальность проблемы:

Поддержание активного образа жизни является важнейшим фактором сохранения и укрепления здоровья человека. Человеческое тело включает порядка 600 мышц,  что составляет 40-50 % от общей его массы. Скелетные  мышцы обладают глубокой приспособляемостью в ответ на воздействия окружающей среды. По последним данным, мышечная система выполняет регулирующие интегративные функции и способна воздействовать на многие другие системы организма путем синтеза и секреции мышцей цитокинов – классических модуляторов иммунной системы, принадлежащих к подгруппе миокинов [1].

В норме и при патологии огромную роль играет правильный баланс системных нейроэндокринных  и местных аутакоидных регуляторных воздействий, которые должны разграничивать сферы своей компетенции, что достигается через соотношение их эффективных концентраций в тканях и системном кровотоке, при условии целостности мезенхимальных гисто-гематических барьеров и нормергической интенсивности продукции этих биорегуляторов. При патологии это саногенное равновесие местных и системных биорегуляторов нарушается, примерами чего могут быть как осрые (шок), так и хронические (метаболический синдром) патологические процессы и состояния [2].

Миокины обладают ауто, пара и эндокринными эффектами. Некоторые из описанных миокинов в основном влияют на физиологию мышечной ткани аутокринно, в то время как другие дополнительно оказывают системное воздействие и на другие ткани и органы.
Одним из наиболее изученных миокинов является интерлейкин-6 (ИЛ-6, IL-6). При выполнении длительных физических упражнений не только сокращающиеся, но и находящиеся в покое мышцы, выделяют ИЛ-6 в кровоток [3, 4]. Концентрация ИЛ-6 повышается как при наличии, так и в отсутствии повреждения мышц. Считается,  что ИЛ-6 играет важную роль в воспалительном ответе необходимом для устранения мышечных повреждений, вызванных занятиями спортом [5]. 

Вместе с тем, миокиновая регуляция и ее взаимоотношения с системной нейроэндокринной регуляцией метаболизма пока остаются крайне малоизученными в норме, а тем более – при патологии, и через 15 лет с момента открытия первого миокина, по недавнему признанию основоположников этого направления, в данной области патофизиологии «теневых зон остается больше, нежели освещенных» [6].

Одной из особенностей физического упражнения является то, что оно приводит к одновременному увеличению концентрации про - и противовоспалительных медиаторов. Тонкий баланс между анаболическим и воспалительным/катаболическим ответом на упражнение будет определять эффективность тренировки и её последствия для здоровья, поскольку затрагивается вышеупомянутое системно-местное саногенное равновесие аутакоидной и нейрогормональной форм регуляции.

В балансе про - и противовоспалительных цитокинов важнейшее значение имеют конституционально-генетические особенности индивидов, например принадлежность к фенотипам, связанным с системной дисплазией соединительной ткани ((ДСТ), которая влияет на целостность и функцию мезенхимальных барьеров и может смещать равновесие местных и системных гуморальных регуляторов. Так, при марфаноидном фенотипе (МФ) в крови присутствует избыток цитокинов – трансформирующего фактора роста – бета (ТФРв) и лептина [7].

Недифференцированная или точнее, несиндромальная дисплазия соединительной ткани (НДСТ) –  широко распространенное, гетерогенное, наследственное, мультисиндромальное состояние, в основе которого лежит нарушение метаболизма и самосборки соединительной ткани, в частности, её элементов: коллагена, эластина, ассоциированных с ними белков и протеогликанов [8]. У индивидов с НДСТ нет полного набора критериев синдрома Марфана или иных моногенных генетических диспластических ситндромов, но смешанный ряд их стигм присутствует. Известно, что люди с марфаноидным фенотипом – носители несиндромальных форм дисплазии НДСТ - обладают рядом особенностей опорно-двигательного аппарата и нейрогуморальной регуляции [9]. Кроме того, благодаря конституциональным особенностям (гипермобильность суставов, повышенная акробатическая гибкость, пластичность) лица МФ часто занимаются в спортивных секциях и добиваются выдающихся успехов в определенных видах спорта. Нарушение целостности и функции мезенхимальных барьеров при НДСТ, может способствовать системному распространению аутакоидов при воспалении, играя тем самым важную роль в балансе про - и противовоспалительных цитокинов. У марфаноидных подростков сформулирована и частично обоснована данными амнестических наблюдений,  гипотеза о закономерной трансформации гипоталамического синдрома пубертатного периода в раннюю, осложненную аутоиммунными тироидитом, форму метаболического синдрома [10, 11]. Имеются данные об особенностях спортивной деятельности лиц с МФ, которые, с одной стороны, определяют их повышенные потенциальные возможности в тех или иных видах спорта, а с другой – ведут к повышенному риску для здоровья и не способствуют спортивному долголетию [12, 13].

Таким образом, представляется важным, изучить взаимосвязь конституциональных особенностей  с  метаболическими параметрами, цитокиновым профилем у лиц, практикующих регулярные тренировки.

В этом исследовании мы предположили, что при регулярной физической нагрузке, под влиянием аутакоидов и гормонов, будет  изменяться  профиль метаболизма и ряд соответствующих показателей плазмы крови, отражая изменения  мышечной биоэнергетики.

Анализ динамики уровней ряда низкомолекулярных метаболитов, их связи с уровнем миокина IL-6 предоставит информацию о ходе индивидуальной адаптации организма спортсменов к нагрузке. Мы также предполагаем, что анализ изменений концентраций ряда промежуточных метаболитов, будет способствовать дальнейшему пониманию основных патогенетических механизмов синдрома перетренированности.

Цель исследования:

Целью настоящего фрагмента исследования служит изучения механизмов влияния аутакоидных и гормонально-метаболических факторов  на показатели тренированности у лиц с различным соматотипом в условиях регулярных физических нагрузок и одинакового рациона питания, что перспективно для будущих оценок неинвазивными методами контроля уровня мышечной тренированности атлетов

1.3 Задачи исследования:

1) Изучить литературные данные о роли мышечной ткани как эндокринного регулятора;

2) Получить в сопоставимых группах испытуемых новые данные о влиянии аутакоидных и гормонально-метаболических факторов на показатели тренированности;

3) Выявить особенности  аутакоидной  регуляции, клеточной биоэнергетики и метаболического профиля у лиц с признаками НДСТ

4) Сопоставить полученные данные  с совокупностью накопленных по этому вопросу знаний, отраженных в мировой литературе.

5) Сделать выводы  о верификации ключевых звеньев регуляции мышечного метаболизма, связанных с тренированностью.

Глава 2.  Обзор литературы

Люди, активно занимающиеся спортом, в меньшей степени подвержены различным заболеваниям по сравнению с лицами, ведущими сидячий образ жизни. Гиподинамия служит одним из факторов риска развития атеросклероза и его осложнений, ожирения, сахарного диабета (СД) 2-го типа и некоторых других заболеваний [14]. За последние десятилетия был проведен ряд исследований, для того, чтобы  количественно оценить профилактическое и лечебное действие физических упражнений. Однако, так как  большой спорт сам  представляет экстремальную нагрузку для организма и служит фактором риска травм и других форм патологии, не все когорты подходят для такого рода исследований [15]. Масштабное исследование, включавшее в себя  900 тыс. участников, которые находились под наблюдением не менее 20 лет, показало снижение риска смертности от различных причин на 33%, а риска развития сердечно-сосудистой патологии у лиц, регулярно  практикующих физические нагрузки (ФН), — на 35% [16]. Противовоспалительный эффект регулярных ФН может  способствовать превентивному эффекту  ФН в отношении ряда хронических болезней [17]. Известно, что ФН оказывают защитный эффект благодаря влиянию на энергетический баланс, не только путем расхода калорий непосредственно во время тренировки, а также через механизмы активации липолиза и утилизации глюкозы и жирных кислот [18,19]. ФН как стрессор неспецифически увеличивает антигипоксическую резистентность организма в применении к осрой гипоксии, а последняя является компонентом патогенеза широкого круга заболеваний и патологических процессов, а также обязательным звеном всякого танатогенеза, каковы бы ни были причины смерти [20]. ФН оказывает протективный эффект в отношении заболеваний, входящих в «кластер заболеваний физической неактивности». К нам относятся ожирение, СД 2 типа, артериальная гипертензия, атеросклероз и др.  Данная группа заболеваний также входит в симптомокомплекс, получивший название метаболический синдром, в основе которого лежит снижение чувствительности тканей к инсулину (первичная инсулинорезистентность). Распространенность метаболического синдрома пропорциональна распространенности висцерального  ожирения. При ожирении происходит накопление триглицеридов в жировой ткани.  Известно, что липокиновая активность и её спектр у липоцитов разной, в том числе абдоминальной и иных локализаций, отличаются. Кроме того,  триглицериды могут накапливаться не только в пределах жировой ткани, но и эктопически - в сердечной мышце, печени, скелетных мышцах.  Согласно данным некоторых исследований, внутримышечное содержание липидов высоко у инсулинорезистентных лиц с выраженным риском развития диабета 2 го типа и сильно коррелирует с инсулинорезистентностью у лиц, ведущих сидячий образ жизни. Высокое содердание свободных жирных кислот, приводит к повышению концентрации промежуточных метаболитов, таких как диацилглицерин.  Исследования invitro показали, что этот метаболит может активировать протеинкиназу C, приводя к фосфорилированию  участка серин/треонин субстратов инсулинового рецептора (IRS-1 и IRS-2). В результате, снижается способность субстратов инсулинового рецептора активировать фосфатидилинозитол 3- киназу, приводя к сниженной транслокации транспортера глюкозы GLUT 4 в клеточную мембрану и уменьшению инсулин-опосредованного захвата глюкозы [22]. . Однако, внутримышечное содержание липидов  также высоко у лиц, практикующих регулярные тренировки и имеющих нормальную массу тела, которые, как известно, имеют высокую чувствительность к инсулину, а также у атлетов, имеющих индекс массы тела, соответствующий ожирению (например, сумоистов). Данное явление получило название «атлетический парадокс».  В ходе дальнейших исследований было установлено, что высокое внутримышечное содержание липидов является физиологической адаптацией, обеспечивающей высокие потребности мышц в данном субстрате, и сопровождается высокой окислительной емкостью митохондрий в отношении данного субстрата. Скелетные мышцы при атлетическом парадоксе, по-видимому, не ограничивают свои энергетические потребности глюкозой, а, подобно миокарду, потребляют значительные количества жирных кислот. Именно, высокая окислительная емкость позволяет поддерживать концентрации свободных жирных кислот низкими, несмотря на наличие избытка липидов в мышцах.  На примере ряда исследований было показано, что гиподинамия приводит к снижению митохондриальной функции и тем самым к  внутримышечному накоплению  липидов, накоплению промежуточных метаболитов, таких как диацилглицерин, ацил-КоА, и инсулинорезистентности скелетных мышц
[21].