Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Динамика в гормональном ансамбле крови при выполнении физических упражнений

ТАРТУСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

КАРЕЛЬСОН Калле Мейнхардович

УДК 612.43:766.1

ДИНАМИКА В ГОРМОНАЛЬНОМ АНСАМБЛЕ КРОВИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ

14.00.17 Нормальная физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ТАРТУ 19 9 0

Работа выполнена на кафедре спортивной физиологии и в лаборатории гормональной регуляции мышечной деятельности Тартуского университета.

Научный руководитель

Официальные оппоненты

доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки ЭССР

А.А, ВИРУ

доктор медицинских наук, профессор

Т.Д. БОЛЬШАКОВА

кандидат биологических наук, доцент

Т.А. МАТСИН

Ведущая организация

Институт физиологии имени И,П. Павлова АН СССР

Защита диссертации состоится

1990 г. в

час. на заседании специализированного совета K069.02.I2 Тартуского университета (202400, г. Тарту, ул. Юликооли, 18).

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Тартуского университета.

Автореферат разослан " 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета -доктор медицинских наук, профессор

л,; ■

Ю.П. Хуссар

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Развитие общей и спортивной работоспособности, а также укрепление здоровья в результате систематического выполнения физических упражнений основывается на расширении адаптационных возможностей организма. Адаптация к систематическим повторяющимся физическим упражнениям - это, с одной стороны, частное проявление адаптации вообще, а с другой, - хороший физиологический эксперимент изучения адаптационных процессов. Управление как срочными адаптационными реакциями, так и переходом от срочной к долговременной адаптации, связано с активностью многих эндокринных систем. Широкий круг частных задач, выполняемых гормонами, обусловливает то, что изменения в гормональном ансамбле при мышечной работе охватывают содержание в крови почти всех гормонов /Terjung, 1979; Виру, 1981; Виру, Кырге, 1983; Galbo, 1983; Viru, 1985/. Правда, не всегда это выявляется однозначно в результатах разных исследований. Нередко сопоставление результатов разных авторов обнаруживает противоречивость данных, иногда даже разнонаправленность изменений. В прошлом разноречивые данные были обусловлены недостаточной разработанностью проблемы и использованием невалидных методов исследования. Даже с использованием радиоиммунологических методов определения гормонов, которым свойственна высокая степень специфичности и чувствительности, могут возникнуть противоречия, если не учитываются качественные и количественные характеристики выполняемого упражнения, тренированности, эмоционального напряжения, факторы среды и диета. Однако, помимо этого, нельзя исключить и того, что различия в результатах разных исследований могут быть обусловлены недоучетом динамики изменений.Динамический процесс, отражающийся в изменениях концентрации гормонов в плазме крови, определяется полифакторным механизмом. Поскольку значение каждого фактора у отдельных людей может быть разным, то вполне ожидаемым является и индивидуальная вариативность рассматриваемого динамического процесса. Все это заставляет пересмотреть динамику изменений в гормональном ансамбле кро-

ви при выполнении физических упражнений с учетом индивидуальных особенностей исследуемых.

Регулятивный эффект, оказываемый гормонами на обменные процессы, зависит не только от концентрации гормонов во внутри- и внеклеточном пространствах, но и от количества и состояния клеточных рецепторов и пострецепторных процессов, также подвергаемых регуляторным воздействиям. Тем не менее, важными являются и изменения концентрации гормонов, являющихся важным фактором притока гормонов к тканям.

Цель и задачи исследования. Основной целью исследования является выяснение как общих закономерностей динамики концентрации кортикотропина, кортизола, тестостерона, прогестерона, соматотропина, альдостерона, инсулина и С-пептида в плазме крови, а также индивидуальной вариативности в осуществлении этих закономерностей при выполнении различных физических упражнений здоровыми взрослыми молодыми людьми. Основной экспериментальной моделью, использованной для достижения поставленной исследовательской цели, была двухчасовая работа на велоэргометре с мощностью,соответствующей 60% максимального потребления кислорода. Выполнение частных исследовательских задач, вытекающих из общей цели, требовало дополнительно применения также и других экспериментальных моделей с выполнением физических упражнений как в лабораторных условиях, так и непосредственно в практике тренировочных занятий и соревнований.

Для достижения поставленной общей исследовательской цели были выполнены следующие частные задачи:

1) охарактеризовать динамику содержания изучаемых гормонов в крови во время и после двухчасовой работы на велоэргометре, выполненной на предполагаемом уровне порога анаэробного обмена, и выяснить возможную индивидуальную вариативность динамики;

2) сопоставить изменения содержания глюкозы крови и изменения в гормональном ансамбле во время и после выполнения двухчасовой работы на велоэргометре;

3) выяснить особенности и условия активации гипофизар-но-адренокортикальной системы при упражнениях, выполняемых до отказа при уровне мощности, превышающем порог анаэробного обмена;

4) охарактеризовать изменения в гормональном ансамбле крови при выполнении основных тренировочных упражнений на развитие выносливости, а также при упражнениях на развитие силы; 2

5) изучить уровень кортиэола и других гормонов в крови на финише особо продолжительных соревнований по бегу, лыжному марафону, триатлону и многодневному бегу.

Научная новизна. Было установлено двухфазное увеличение концентрации кортикотропина в крови во время выполнения продолжительной мышечной работы. Выявлена возможность отсутствия адренокортикального ответа на эндогенный выброс кортикотропина во время работы, чем обусловливаются разные индивидуальные варианты динамики кортизола в крови. Подтвердилось наличие пороговой интенсивности нагрузки для активации гипофизарно-адренокортикальной системы. Повышенный уровень сома-тотропина и альдостерона, а также пониженный уровень инсулина и С-пептида обнаруживается при интенсивности нагрузки ниже пороговой для активации гипофизарно-адренокортикальной системы. Активация гипофизарно-адренокортикальной системы сочетается со значительным приростом концентрации лактата в крови. Установлено также наличие пороговой продолжительности нагрузки, проявляющейся в появлении активации гипофизарно-адренокортикальной системы при подпороговой интенсивности нагрузки при выполнении определенного объема мышечной работы. При надпороговых интенсивностях нагрузки достижение пороговой продолжительности работы заключается во вторичном усилении активности этой системы. Получены данные, указывающие на значение соматотропина в гомеостатической регуляции уровня глюкозы в крови во время продолжительной мышечной работы.

Научно-практическое значение. Полученные результаты показали, что гормоны различаются по стабильности и индивидуальной вариативности изменения их содержания в крови во время выполнения продолжительной мышечной работы.Наибольшая индивидуальная вариативность присуща изменениям кортизола,тестостерона и прогестерона. Однако в условиях особой напряженности адаптационных процессов в организме вариативность изменений заменяется одинаковой мобилизацией эндокринных функций. Так, стабильный подъем уровня кортизола в крови наблюдается при выполнении упражнений с мощностью, превышающей порог анаэробного обмена, обусловливающих значительное накопление лактата в крови, при выполнении интенсивных силовых упражнений, а также в конце упражнений, длительность которых превышает два часа. Следовательно, тесты для изучения эндокринных функций при выполнении мышечной работы дают наименее

вариативные результаты в тех случаях, когда мощность или продолжительность тестовой нагрузки существенно превышают соответствующие пороги для активации эндокринных функций. В то же время перспективны.! для изучения эндокринных функций и адаптированности организма к мышечной деятельности является определение как пороговой интенсивности, так и пороговой продолжительности нагрузки, приводящих к их активации.

Вариативность гормональных изменений обусловливает целесообразность пересмотра результатов исследования, выводы которого основываются на сопоставлении среднегрупповых данных с игнорированием индивидуального анализа. Даже выводы об отсутствии изменений не обязательно соответствуют действительности, так как неизменные групповые данные могут быть получены в результате суммирования индивидуальных изменений в обоих направлениях. Важным условием, требующим учета при пересмотре имеющихся результатов исследования, является необходимость выяснить динамику изменений. Определение содержания гормонов в . крови в случайные моменты времени не обязательно гарантирует получение правильного представления о действительных изменениях.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на ХУЛ Всесоюзной конференции "Физиологические механизмы адаптации к мышечной деятельности" (Ленинград, 1984), на ХХШ республиканской научно-методической конференции по проблемам физкультуры (Таллинн, 1985), на ХУШ Всесоюзной научно-практической конференции "Физиология спорта" (Ленинград,

1986), на республиканской научной конференции по проблемам физиологии человека и животных (Тарту, 1986), на I Республиканском съезде по лечебной физкультуре и спортивной медицине (Рига, 1986), на Всесоюзной научно-практической конференции "Научные основы физкультурно-оздоровительной работы среди населения" (Таллинн, 1986), на ХШ Республиканской научной конференции по спортивной медицине и лечебной физкультуре" (Таллинн, 1986), на Республиканском симпозиуме "Эндокринные механизмы регуляции приспособления организма к мышечной деятельности" (Кяэрику, 1987), на научно-технической конференции "Научно-технические, медико - биологические аспекты тренирующей терапии и спортивной тренировки" (Сочи,

1987), на Ш Всесоюзном съезде по лечебной физкультуре и спортивной медицине (Ростов-на-Дону, 1987), на ХП региональной научно-методической конференции республик Прибалти-

ки и Белорусской ССР по проблемам спортивной тренировки (Таллинн, 1988).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы с описанием матодики и главы с изложением полученных диссертантом результатов, обсуждения и выводов исследования.

Работа содержит страниц машинописного текста, имеет 14 рисунков и 32 таблицы. Список литературы включает 38 наименований советских и 198 - зарубежных авторов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводилось в пяти сериях, направленных на изучение изменений концентрации гормонов в крови при выполнении различных физических упражнений (таблица I).

Таблица I

Количество исследуемых

Серия

в спорт- не спорт-„„„ це- смены смены д в*лом

Физическая нагрузка

Определяемые гормоны

I 67

П 46

Ш 6

1У 15 У 7 14

7

26

20

7

14

18 18

26

41

26 6

15

двухчасовая работа на велоэр-гометре

анаэробно-аэробные упражнения

упражнения на развитие выносливости

упражнения на развитие силы

"классический" триатлон

"короткий" триатлон

триатлон (исследование динамики изменений

1000 км - бег

60 км -бег

лыжный

26

20 км - бег

кортизол, кортикотропин, соматотропин, альдостерон, тестостерон, прогестерон, инсулин, С-пептид

альдостерон, кортизол, соматотропин, тестостерон, прогестерон, инсулин, С-пептид

кортизол,

соматотропин

кортизол, соматотропин, кортикотропин

кортизол, сома-тотропин.тесто-стерон, инсулин, С-пептид

то же

7

9

9

В общей сложности в исследованиях участвовали 215 практически здоровых мужчин различной -тренированности, у которых предварительно определяли максимальное потребление кислорода (МПК) по методике, разработанной Я. П. Пярнатом (1970). Концентрации гормонов определяли радиоиммунологически, используя коммерческие наборы различных фирм, гормоны кортикотро-пин, соматотропин и альдостерон - cea sorin (Италия - Франция), кортизол, тестостерон, инсулин и прогестерон - Институт биоорганической химии АН БССР, С-пептид - mallinckrodt diagnostica (ФРГ). В виде исключения в пятой серии при лыжном марафоне на 60 км и при полном триатлоне со взятием проб крови после окончания кавдого отдельного вида упражнений в плазме крови исследуемых определяли гормон кортизол, используя набор фирмы CEA sorin (Италия - Франция). Так же определяли в крови и концентрацию глюкозы и мочевины с помощью наборов фирм LACHEMA (ЧССР).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Гормональный ансамбль при двухчасовой работе на велоэр-гометре. Анализ данных обеих групп (тренированных и нетренированных) с помощью средних величин показал, что общими были следующие изменения для мужчин при выполнении циклического упражнения продолжительностью 2 часа и интенсивностью, соответствующей приблизительно 60% от МПК:

1) активация гипофизарно-кортикотропной функции, наиболее выраженная в конце упражнения и только тогда сочетающаяся с повышением уровня кортизола в крови;

2) у спортсменов активация гипофизарно-кортикотропной функции наступает раньше (существенное отличие от исходных данных с 20-й минуты работы по сравнению с 60-й минутой работы у нетренированных люде$; как и увеличение уровня кортизола, она носит у спортсменов более выраженный характеп, чем у нетренированных лиц (рис. I);

3) снижение активности гипофизарно-адренокортикальной системы во время послерабочего восстановительного периода (в пределах с б по 24 часа после работы);

4) прирост концентрации альдостерона в течение всего периода работы и ее постепенное снижение после упражнения вместе с медленной нормализацией во время восстановительного периода;

5) почти стабильные уровни прогестерона и тестостерона во время работы (исключая небольшее увеличение концентрации

б

800

700

600

500

400

300

нмоль•л

-I

190 170 150 130 110 90 70 50 30

10 „-1

20 30

60

120 1 чБ 24

О 10 20 30

60

120 1 ч 6 21

Рис Л Изменение концентрации кортизола (наверху) и кортико-тропина (внизу) при 2-часовой работе у спортсменов (сплошная линия) и у нетренированных мужчин (прерывистая линия). Средние величины ч ошибка среднего.

тестостерона у нетренированных людей в конце упражнения) и снижение уровня тестостерона в течение первых шести часов восстановительного периода;

6) выраженное повышение уровня соматотропина и снижение уровня инсулина и С-пептида в течение всего периода работы вместе с возвращением к исходным величинам к шести часам восстановления; изменения инсулина, но не С-пептида у атлетов носили более выраженный характер, чем у нетренированных людей;

7) уменьшение молярного отношения между инсулином и С-пептидом во время первого часа работы у нетренированных лиц и в течение всего периода работы у спортсменов; более значительное снижение молярного отношения у спортсменов.

Индивидуальный анализ результатов выявил повышение уровней гормонов у большинства исследуемых. Однако различия в индивидуальной динамике и повышенные уровни наблюдались у различных исследуемых в разное время. Стабильный повышенный уровень был общим для всех в концентрации альдостерона и соматотропина. То же было выявлено и в отношении уровня кор-тикотропина только у тренированных людей. Общим и стабильным изменением было также снижение уровней инсулина и С-пептида. Большая индивидуальная вариативность выявилась в изменениях кортизола, тестостерона и прогестерона.

Индивидуальный анализ динамики концентрации кортизола выявил пять следующих вариантов:

1) первоначальное увеличение, которое через 20-30 минут сменилось уменьшением до исходного уровня или ниже его (у 10 нетренированных и 5 тренированных лиц - рис. 2);

2) двухпиковое увеличение (пиковые величины в течение первых 30 минут и в конце работы) с уменьшением после первого пика (у 10 нетренированных и у II тренированных лиц -рис. 2);

3) постоянное увеличение в течение всего периода работы (у 7 нетренированных и 3 тренированных лиц - рис. 3);

4) отсутствие изменения или умеренное уменьшение в течение первых 20-60 минут работы и выраженное увеличение во время второго часа работы (у 9 нетренированных и 12 тренированных лиц - рис. 3);

5) уменьшение в течение всего периода работы (у 14 нетренированных и одного тренированного лица - рис. 4).

Исследуемые, выявляющие разные варианты динамики, не различались существенно между собой по величине МПК, относи-

тельной интенсивности выполненной работы (% МПК) и исходному уровню кортизола. Существенных различий в изменениях других гормонов не обнаруживалось.

У II исследованных двухчасовая работа повторялась 2-3 раза в течение одного года на одном и том же или на разных уровнях интенсивности. Если относительная интенсивность упражнения была одна и та же, динамика кортизола являлась идентичной.Если же интенсивность упражнения существенно снижали, то тогда двухпиковое увеличение концентрации кортизола заменялось снижением ее в течение всего периода работы. Однако у некоторых исследуемых общее уменьшение выявилось при разных уровнях интенсивности работы.

В большинстве случаев изменения уровня кортикотропина характеризовались двухпиковым увеличением Спиновые величины в течение первых 20 минут и в конце работы). Таким образом, динамика кортикотропина и кортизола совпадали лишь при втором варианте изменений концентрации кортизола (рис. 2). При первом варианте кора надпочечников отвечала только на первый пик кортикотропина (рис. 2) и при четвертом варианте - только на второй пик {рис. 3). При пятом варианте оба пика кортикотропина остались без ответа со стороны коры надпочечников (рис. 4).

Таким образом, оказывается, что использованная работа активирует гипофизарно-адренокортикальную систему, но в части случаев появляется блокада адренокортикального ответа на кортикотропин. Эта блокада может быть локализована на уровне рецепторов кортикотропина на мембране адренокортикоцитов, на уровне пострецепторных событий при действии кортикотропина или на уровне ферментов, катализирующих различные этапы биосинтеза кортизола.

Периоды интенсивной секреции кортикотропина в начале нагрузки, а также через определенный период нагрузки свидетельствуют о том, что активация гипофизарно-адренокортикаль-ной системы определяется двумя порогами: I) порог интенсивности нагрузки, влияющей на активацию в начале упражнений; 2) порок продолжительности нагрузки, который становится решающим через определенный период нагрузки. Первая активация носит кратковременный характер, в то время как вторая активация имеет стабильный и длительный характер. Это выражается в высоких концентрациях кортизола в крови на финише длительных видов спорта.

3*

9

J_I-

0 10 20 30

60 >

120 1 чВ 24

Рис.2 Динамика изменений концентрации кортиэола (сплошная линия) и кортикотропина (прерывистая линия) при 2-часовой работе. Первый (наверху) и второй (внизу) тип динамики

> . , I

О 10 20 30 60 мин 120 1ч В

Рис.3 Динамика изменений концентрации кортизола (сплошная линия) и кортикотропина (прерывистая линия) при 2-часовой работе. Третий (наверху) и четвертый (внизу) тип динамики

Л

1_1__ . , _____ __ ^

О 10 20 30 60 мин 120 1 ч 6 24

Рис.4 Динамика изменений концентрации кортизола (сплошная линия) и кортикотропкна (прерывистая линия) при 2-часовой работе. Пятый тип динамики

В динамике соматотропина выделялись два основных варианта: увеличение концентрации соматотропина до конца упражнения и увеличение до наивысшего уровня (в основном на 60-й минуте упражнения), чему следовало или плато, или умеренное снижение.

Никаких общих вариантов не выявилось в изменениях тестостерона и прогестерона.

Изучение индивидуальной динамики уровня глюкоза крови не выявило поддержания стабильного уровня глюкозы в течение двухчасовой работы. Вместо этого обнаружены 5 вариантов динамики (рис. 5):

1) первоначальная гипогликемия, за которой следует легкая гипергликемия - у 15 исследуемых (II спортсменов и 4 нетренированных лица);

2) постоянная умеренная гипогликемия - у 25 исследуемых (8 спортсменов и 17 нетренированных лиц);

3) первоначальная гипергликемия,за которой следует умеренная гипогликемия, - у шести исследуемых (2 спортсмена и 4

Сч

30

3

20

;>> V

о

10 ж,

О 10 20 30 -I

60 мин

120 1 ч 6

о 10

О 10 2030 60

120 1ч 6

"24

Рис.5 Динамика глюкозы, инсулина и соматотропина в плазме крови при 2-часовой работе:I,£,3,4,5 - различные варианты динамики глюкозы

нетренированных лица);

4) постоянная легкая гипергликемия - у 7 исследуемых (3 спортсмена и 4 нетренированных лица);

5) первоначальная гипогликемия, за которой следует сначала легкая гипергликемия, а затем умеренная гипогликемия, -у 8 исследуемых (3 спортсмена и 5 нетренированных лиц).

Исследуемые, выявляющие различные варианты динамики глюкозы крови, не отличались существенно мезду собой по уровню МПК и относительной интенсивности выполняемой работы.

В динамике инсулина существенных различий при разных вариантах динамики глюкозы не наблюдалось. Повышенный уровень соматотропина наблюдался при наличии тенденции к гипергликемии (четвертый вариант и второй час при первом варианте). И, наоборот, - уровень соматотропина относительно ниже при тенденции к гипогликемии (второй и третий варианты). Это объясняется угнетением утилизации глюкозы крови сомато-тропином через его антиинсулярный эффект.

Гормональные изменения при аэробно-анаэробных упражнениях. выполняемых до отказа. При выполнении работ на уровне 85% от МПК до отказа во всех группах концентрация кортико-тропина увеличивалась сразу после упражнений. Наиболее выраженные изменения в концентрации кортикотропина наблюдались у нетренированных лиц.Несмотря на выраженное увеличение концентрации кортикотропина у нетренированных мужчин, концентрация кортизола у них не увеличивалась. Только в группах молодых и взрослых спортсменов сразу после упражнений корти-зол увеличивался существенно. Это свидетельствует о более лабильной адренокортикальной функции у спортсменов, тренирующихся на выносливость, выражающуюся в возможности быстро активироваться в ответ на анаэробные нагрузки. Установлено, что индуцированное кортикотропином увеличение кортизола угнетает следующее увеличение кортизола в связи с упражнением. Если такое быстрое, торможение по механизму обратной связи реально существует ,то особо значительное увеличение кортикотропина у нетренированных лиц было вызвано отсутствием повышения уровня кортизола. В свою очередь, значительное увеличение кортикотропина в течение упражнения ведет к выраженному повышению уровня кортизола на 15-й минуте восстановления. На 15-й минуте восстановления концентрация кортизола повышалась во всех группах. Наивысшая концентрация кортизола наблюдалась у нетренированных лиц. Концентрация альдостерона

увеличивалась в течение упражнения и сохранялась таковой в восстановительном периоде. Только в группе молодых спортсменов концентрация тестостерона увеличивалась существенно.тогда как г<стп;снтрч!1ия прогестерона существенного увеличения не

"КЯВЯЛЗ.

Концентрация сг::аг.*,трспкяа лии^валась ;! сохранялась

"СГ,!;;.:-'-,:.,;'! рргрн-- : гс." «гм 30 минут после

-¡—кч;-1!''.' Г'"'^- •■'-.-у. г--.- '.-сотр- ~клергли-

""путана уменьшмаоь у гел^тино гма иссле-

ду с г.-: .¡х.

После упражнений на н от :ШК концентра-

ция ..а/.тя'ха" ?т^рс-ви с. от.-т . > б —о 12.6 ± 0,7 и 7,3 ± - С,6 ь&идЬ'Л"''. Эти рьэул: а 1: ^ьъзтзт на тс, что менее интенсивные, но более длительные упражнения (прсдоджительнс->'.ч-о») ТТС - " - '/ ~ используют воз-

можности анаэробного глипол«.^. То.""" ооя^е придо-жиель-ное упражнение существенно активизировало гипофизарно-адре-нокортикальную систему у всех исследуемых.

Таким образом, подтвердилась активация разных эндокринных систем при выполнении анаэробных упражнений.Особо важным представляется тот факт, что активация гилофизарно-адрено-кортикальной системы при таких упражнениях определяется не >"мпй :'.ьт<=??с.;тснсеть« работы, а накоплением лактата.

"-•рмональнне иамекекчи по_V'"--ыя выполнения различных

.•..^уи-яд«».''. на ряггигао зынйслквгега. Результаты первых двух ■:е;.;<й ^ас'ллдений поттеноалли • ^~ога интенсивнос-

ти оабо~а для 1 -г^тигапп'л функций. Этот порог

м:<,оиа сличен к порог;' .ыаорсСкггс обмена. Для дальнейшего у." одения отпошенкя ¿>ежду „чесро^ыми а аэробными процессами >. рстьей серии изучались иэкодямя гормонального ансамбля крови йс время ш:оп^ьния упрй*;:е:-ий ча развитие выносливости. основывающихся на разном отношении между аэробными и ^эрсбными процессами.

¿С-шнугный 5ег, а ?зкаг- фар-, л;;: 2 течение 60 минут обусловливали прирост концентрации соматотропина и альдосте-рона, а также снижение уровней инсулина и С-пептида. Закономерней чктивадаи гипофизарно-адренокортикальной системы, а изменений уровней теетосгерскя прогестерона не на-олшдадось. Лри 30-минутном беге на уровне.перога анаэробного обмена (уровень лактага 4,44 ~ 0,23 мМ»л"А) наблюдалось иа--ассанве концентрации ссттсгротта, чльдооторсна, коргико-тропина и кортизола вместе со снижением концентрации инсули-

Таблица 2

Изменение концентрации гормонов и лактата при силовых (х ± п) упражнениях

Гормон До работы Непосредственно Через I ч Через 6 ч Через 24 ч

метаболит при работе

Кортизол, 42***923 42

нМ • 636 + 30 884 + + 59*** 454 + 464 + 37**

Кортикотропин, пг • мл 25 + 4 168 + 28** * • 35 + 9 25 + 5 17 + 4

Соматотропин, 4,3***13,4

нг • мл~* 1,4 + 0,5 42,8 + + 2,2*** 1,2 + 0,3 1,2 + 0,2

Альдостерон, 14—230 22***

пг • мл 132 + 10 230 + + 137 + 13 139 + 14

Тестостерон,

нм * л-^ 22 + 1,9 29 + 2,3* 22 + 1,8 15 + 1,3** 22 + 1,8

Прогестерон, нм •

28 + 1.5 34 + 2,6 35 + 3,0 29 + 2,3 25 + 1,6

Инсулин, мкЕд.мл-1 15 + 2,5 II + 0,8 17 + 2,6 17 + 2,5 16 + 2,7

С-пептид, нм • л-1 0,8 + 0,08 0,8 + 0,04 1,0 + 0,21 0,9 + 0,10 0,8 + 0,10

Лактат, мМол • 1,5 + 0,18 9,0 + 0,49***

Звездочками помечены достоверные отличия от исходных данных * Р < 0,05, ** Р< 0,01 и *** Р< 0,001

на и С-пептида. Интервальный бег (10 х 300 м, уровень лакта-та 9,41 £ 0,91 мМ*л ) обусловливал те же сдвиги, что и бег на уровне порога анаэробного уровня за тем лишь исключением, что в концентрации инсулина и С-пептида существенных изменений не наблюдалось.

Полученные данные подтверждают результаты второй серии наблюдений, заключающиеся в том, что порот по интенсивности для активации гипофизарко-адренокортккальной системы связан со значительным подключением анаэробного гликолиза. Так,прирост концентрации кортикотропина и следовавшее за этим повышение уровня кортикостерона наступало тогда, когда содержание лактата в крови превышало 4,0 мМ'Л-^. Однако подключение анаэробных процессов не было необходимо для активации сома-тотропной функции адреногипофиза, усиления продукции альдо-стерона клетками клубочковой зоны коры надпочечников и угнетения секреции инсулина. Очевидно, разные эндокринные системы активируются или угнетаются различными регуляторными механизмами.

Гормональные- изменения при выполнении силовых упражнений. Сразу после окончания выполнения программы силовых упражнений наблюдался повышенный уровень в крови кортизола, кортикотропина, соматотропина, тестостерона, альдостерона, лактата и глюкозы. Концентрация инсулина и С-пептида существенно не изменялась.(табл.2)

Было бы заманчиво связывать повышенную продукцию соматотропина и тестостерона с индугс.лей синтеза белков, необходимых для реализации влияния силовых упражнений на мышечную гипертрофию. В связи с этим свое значение может иметь и снижение концентрации катаболического гормона кортизола в течение периода восстановления после силовой нагрузки. Увеличение концентрации тестостерона было умеренным.

Гормональные изменения при выполнении особо продолжительных упражнений. Полученные нами данные подтверждают факт высокой концентрации кортизола в крови на финише особо продолжительных упражнений. После бега на 20 км это наблюдалось у студентов, которые предварительно не занимались спортивной тренировкой. Принципиальных различий не отмечалось у студентов, которые до бега в течение шести недель специально тренировались на развитие выносливости,хотя тренировка была эффективной в отношении улучшения результата бега.

60-километровый лыжный марафон дал менее однородные результаты в отношении повышения уровня кортизола. Но все же в

большинстве случаев этот сдвиг наблюдался. Вместе с тем отмечалась пониженная концентрация тестостерона, что согласуется с литературными данными. Характерным был также высокий уровень соматотропина в крови.

Экстремальной нагрузкой на организм является соревнование по триатлону. В течение всего соревнования имеет место существенно повышенный уровень кортизола в крови.

В отношении прогестерона также отмечалось увеличение его содержания. Он вырабатывался у мужчин в коре надпочечников как предшественник кортикостероидов. Поэтому увеличение его содержания указывает на высокую активность биосинтеза гормонов в коре надпочечников с сохранением резервных возможностей. Что касается тестостерона, то во время более короткого соревнования его содержание также повышалось, а во время более продолжительного - снижалось в большинстве случаев. Содержание инсулина и С-пептида снижалось в одинаковой мере в обоих случаях. Концентрация альдостерона увеличивалась тем больше, чем длительнее было соревнование.

Особо тяжелой нагрузкой для организма является многодневный бег на общую дистанцию 1000 км. Чтобы пройти такую дистанцию, скорость бега должна быть очень невысокой.

Существенных изменений в концентрации кортизола под влиянием бега не отмечалось. Таким образом, существует определенная минимальная интенсивность нагрузки, при которой по мере продолжения работы достигается порог продолжительности для активации гипофизарно-адренокортикальной системы.

Выводы

1. При продолжительных физических упражнениях увеличение концентрации альдостерона и соматотропина,а также уменьшение концентрации инсулина и С-пептида в плазме крови составляют общие и стабильные гормональные реакции как у тренированных, так и у нетренированных лиц. У спортсменов, занимающихся развивающими выносливость видами спорта, но отнюдь не у нетренированных лиц увеличение концентрации кортикотро-пина также носит стабильный характер. Большая индивидуальная вариативность свойственна изменениям кортизола, тестостерона и прогестерона.

2. Динамике концентрации кортикотропина свойственно двухфазное увеличение в течение двухчасовой мышечной работы (прирост концентрации в первые 20 минут и в конце работы).

У части лиц кора надпочечников не отвечает повышенной секреции кортизола либо на первый, либо на второй, либо на оба пика повышения уровня кортикотропина. В связи с блокадой ад-ренокортикального ответа на кортикотропин появляются 5 индивидуальных вариантов динамики кортизола в крови во время продолжительной работы.

3. Активация гипофизарно-адренокортикальной системы во время выполнения физических упражнений детерминируется двумя порогами: I) порог интенсивности нагрузки, определяющий активацию при кратковременных упражнениях и в начале продолжительных упражнений; 2) порог продолжительности нагрузки, который становится решающим через выполнение определенного объема мышечной работы. Первая активация, обусловленная превышением порога интенсивности, имеет кратковременный характер. Вторая активация при достижении порога продолжительности имеет стабильный и длительный характер. Она выражается в высоких концентрациях кортизола в крови на финише длительных соревнований. Если порог интенсивности для активации гипофи-зарно-адренокортикальной системы связан с подключением анаэробного гликогенолиэа, то активация соматотропной функции аденогипофиэа, усиленная продукция альдостерона и угнетение секреции инсулина наступают при упражнениях, интенсивность которых ниже порога анаэробного обмена.

4. Восстановительный период после продолжительной мышечной работы характеризуется уменьшением концентрации кортикотропина и кортизола в течение первых суток и тестостерона - в течение первых шести часов после нагрузки, а также повышением секреции инсулина, возвращением концентрации со-матотропина к исходному уровню за 6 часов и задержанной нормализацией альдостерона.

5. Начальному этапу продолжительной работы на уровне 60% от максимального потребления кислорода свойственна переходящая умеренная гипогликемия, наблюдающаяся у большинства тренированных и нетренированных лиц. Через 30-60 минут работы активностью гомеостатического механизма, обеспечивающего соответствие между продукцией глюкозы печени и ее утилизацией, создается новый стабильный уровень глюкозы крови, который у одной части лиц ниже, а у другой - выше исходного. Сочетание высокого уровня соматотропина в крови с тенденцией к повышению уровня глюкозы в крови указывает на значение ан-тиинсулярного действия соматотропина в упомянутом гомеоста-

6. При выполнении кратковременной работы с интенсивностью, превышающей анаэробный порог, активация гипофизарно-ад-ренокортикальной системы зависит больше от накопления лакта-та, чем от действительной мощности. У спортсменов активация адренокортикальной функции наступает раньше, чем у нетренированных лиц. Отдаленное начало прироста концентрации кортизола в крови сочетается сначала со значительным повышением уровня кортикотропина, что, в свою очередь,обусловливает выраженное увеличение концентрации кортизола на 15-й минуте восстановления.

7. Выполнение интенсивных силовых упражнений в течение 30 минут обусловливает увеличение концентрации кортикотропина, кортизола, соматотропина, тестостерона, прогестерона и альдостерона в крови без существенных изменений в секреции инсулина.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Карельсон K.M., Смирнова Т.А., Хийр В.Э., Вознесенский JI.C., Костина Л.В., Виру A.A. Динамика активности гипо-физарно-адренокортикальной системы и соматотропной функции при длительной работе // Взаимодействие эндокринных желез в адаптации к мышечной деятельности: Уч. зап. ТГУ. - Тарту, 1985. - Вып. 702. - С. 48-58.

2. Виру A.A., Карельсон K.M., Смирнова Т. А., Тендзе-кольскис Ж.Л. Вариативность изменений гормонов в крови при длительной мышечной работе //Сб. научных трудов Аспекты адаптации". - Горький, 1985. - С. 89-93.

3. Виру A.A., Костина Л.В.,Смирнова Т.А.,КарельсонКЛ., Дуд ов Н.С. Гормональный ансамбль крови на финише массового лыжного марафона // Теория и практика физической культуры. -

1985. — № 2. — С. 17—18.

4. Юримяэ Т.А.,Виру А.А.,Карельсон K.M., Смирнова Т.А. Влияние сверхмарафонского бега на некоторые биохимические показатели крови у мужчин // Физиологический журнал.

1986. - Т. 32, № 4. - С. 591-594.

5. Юлимяэ Т.А..Виру A.A., Нурмекиви A.A.,Карельсон К.М., -Линтси М.Э.Влияние 20-километрового бега на биохимические показатели крови у тренированных и нетренированных студентов // Физиологический лурнал. - 1986. - Т. 32, № 2. - С. 227-229.

6. Виру A.A.,Юримяэ Т.А.,Смирнова Т.А., Карельсон К. М. Содержание кортизола соматотропина мочевины и триглицешдов в крови при сверхдлительной соревновательной нагрузке // Физиология человека. - 1987. - Т. 13, № I. - С. 146-148.

7. Виру A.A., Карельсон K.M..Смирнова Т.А. Индивидуальная вариативность изменений гормонального ансамбля крови при длительной мышечной работе: Тез.респ. симп. "Эндокринные механизмы per. приспособления организма к мышечной деятельности? - Кяэрику, 19-20 мая 1987 г. - С. 11-14.

8. Виру А.А., Карельсон К.М.,Смирнова Т.А., Юримяэ Т.А. Изменения концентрации кортизола,кортикотропина и соматотро- • гауга в крови при упражнениях анаэробно-аэробного, характера [J Катехоламины и кортикостероиды при мышечной деятельности: Уч. зап. ТГУ. - Тарту, 1987. - Вып. 773. - С. 44-49,

9. Карельсон К.М.,Смирнова Т.Д., Юримяэ Т.А., Виру А,А. Гормональный ансамбль при выполнении силовых упражнений // Катехоламины и кортикостероиды при мышечной деятельности: Уч. зап. ТГУ. - Тарту, 1987. - Вып. 773. - С. 62-65.

10. Юримяэ Т.А., Виру А.А., Карельсон К.М., Линтси М.5., Смирнова Т.А. Влияние занятий триатлоном на содержание некоторых гормонов и на энергетические субстраты в кропи // зиологический журнал. - 1989. - Т. 35, if I. - С, 73-02,

11. Viru A,, Karelson К., Smirnova Т., Tendzekolskis 2. Dynamics of pituitary-adrenocortical activity during prolonged exercise // Clin. Physiol. - 1985. - Vol.5. - Suppl. 4.

12. Jttrimae Т., Viru A., Karelson K., Smirnova 1. Biochemical changes in blood during the long and short triathlon competition // J. Sports. Med. Pbyp. Pit. - ¡33S.

29. - Suppl. 4. - P. 305-309.

13. Viru A., Karelson K., Smirnova Т., Port K. Activity of the Pituitary-Adrenocortical System During Various Exercises // International Perspectives in Exercise Physiology. Human Kinetics Books, Champaign, Illinois - 1990 - Р» 160165.

Карельсон Калле Мейнхмжо»ич. ДИНАМИКА В ГОРМОНАЛЬНОМ АНСАМБЛЕ КРОВИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ. Автореферат на соискание ученой степени кандидата биологических наук. На pvccxoyi язике. ~?xvrj'rvH ЭР, 202400, г.Тарту. ул.Сликооли, 18. Псяп'саио к л?'!»т ' 11.06.1990. Формат ¿0x90/16. Бумаги пксчэч. Мме'Л-'-змсь. тапринт. Учетно-иэдатгльсккх листов 1,0б. Печатных лист"в 1.25. Тираж 150. За*аз № 429. Бесплатно. Типография ТУ, 3i\ 202400, г.Гарту, ул.Тийги, 7В.