Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Глава 10. МИНЕРАЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ КОСТЕЙ СКЕЛЕТА ПРИ УМСТВЕННЫХ, ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ И НАРУШЕНИЯХ ПОЛОВОЙ ФУНКЦИИ. Шарыпова Н.В., Свешников А.А.
У молодых здоровых людей есть два существенных фактора, которые приводят к эмоциональный стрессу. Во-первых, это подготовка к экзаменам во время экзаменационной сессии, сопровождающаяся выраженными психоэмоциональными переживаниями, особенно, если нужна отметка не иначе, как «отлично». Во-вторых, – физическая нагрузка у спортсменок, дополняющаяся во время спортивных соревнований сильным освещением и шумом. В итоге возникает устойчивое эмоциональное возбуждение. В этих условиях активируются соответствующие структуры мозга, изменяется интенсивность соматовегетативных процессов, что приводит к появлению гормональных дисфункций, в частности, нарушению менструального цикла (МЦ). Состояния МЦ нас интересовало в связи с тем, что при его нарушении уменьшается концентрация половых гормонов, имеющих решающее значение в удержании минеральных веществ в костях скелета.
Для наблюдений нами была разработана анкета, позволявшая всесторонне учесть условия быта, состояние эмоциональности, сна, учебной нагрузки, интенсивность спортивных тренировок и разряд. Была еще одна анкета для оценки нарушений МЦ. По ней было опрошено 687 студенток и 168 спортсменок.
Комплексный характер исследования обеспечивался применением полиэффекторного метода, включающего регистрацию ЧСС, частоту дыхания и АД. По этим же показателям определяли и особенности вегетативной регуляции.
О степени выраженности эмоционального стресса судили по концентрации гормонов – АКТГ, кортизола, альдостерона, соматотропина, цАМФ, которые определяли в сыворотке крови методом радиоиммунологического анализа и радиоконкурентным. Для выяснения механизма нарушений МЦ определяли содержание гонадотропинов (ФСГ, ЛГ и пролактина – ПЛ), а также половых гормонов – эстрадиола и прогестерона.
У студенток во время экзаменационной сессии, по сравнению с повседневной учебой, концентрация АКТГ увеличивалась в 2,1 раза, кортизола в 1,3, альдостерона в 1,6, соматотропина на 6 %, цАМФ – в 1,6 раза.
При систематических спортивных тренировках концентрация гормонов была наиболее высокой в течение первого часа после окончания тренировки. Так, концентрация АКТГ была выше в 4,3 раза, кортизола – в 1,7, альдостерона – в 2,7, соматотропина – на 15 %, цАМФ – в 2,4 раза.
Результаты анкетного опроса. При избранных для наблюдения стрессорных состояниях отмечены изменения МЦ, которые сводились к нарушению ритма, продолжительности менструации и количеству выделявшейся крови.
У большей части женщин замедлялась ритмичность. Преобладала опсо- и олигоменорея (задержка на 3–10 дней, но чаще всего до 2-х месяцев, реже – до трех).
У спортсменок и студенток преобладала опсоменорея (задержка от 35 дней до 3-х месяцев). Одинаково часто отмечалась опсопройоменорея (задержка, а за ней ускоренный цикл).
Аменорея часто встречалась у активно тренирующихся спортсменок особенно, если интенсивные занятия начались на фоне неустановившегося цикла. У студенток она не отмечена.
В условиях нормального ритма у спортсменок и реже у студенток отмечалось изменение продолжительности менструации чаще в сторону удлинения.
После умственных напряжений во время экзаменационных сессий различные изменения МЦ встречались в 45,8 % случаев у спортсменок, а у студенток в 24,2 % случаев.
Изучив содержание гормонов передней доли гипофиза (ФСГ, ЛГ), а также половых (эстрадиол, прогестерон), все наблюдавшиеся нами варианты отклонений мы сгруппировали следующим образом:
1) нормальный цикл;
2) овуляторный (ускоренный);
3) ановуляторный – удлиненный в двух вариантах:
а) персистенция (длительное существование) фолликула;
б) атрезия (преждевременное обратное развитие) фолликула с двумя вариантами: атрезия по 7-й день цикла (концентрация гормонов ниже нормы) и после 7-го дня (концентрация гормона
выше нормы);
4) аменорея вторичная.
После определения МПК при нормальном цикле у студенток в возрасте 17–21 года, специально не занимавшихся спортом, МПК в пяточной кости составляло 485 ± 27,8 мг/см2, в дистальном метафизе лучевой кости – 450 ± 30,1 мг/см2. У спортсменок в этих же костях МПК была выше в зависимости от вида спорта – на 7,2 – 17,8 %.
В ановуляторных циклах с персистенцией фолликула МПК выше нормы. При атрезии после 7-го дня также несколько больше: – у студенток на 4,4–5,9 % и на 9,4–10 % у спортсменок.
При атрезии фолликулов с пониженным содержанием гормонов содержание минералов ниже у студенток на 12–13 %, у спортсме-
нок – на 8–9 %.
В условиях овуляторных циклов (они ускоренные) у студенток МПК меньше на 2–3 %, у спортсменок – на 4–5 %.
При станоменорее и аменорее МПК у студенток была снижена на 12-15 %, у спортсменок – на 6–7 %.
Таким образом, если атрезия фолликулов начиналась достаточно рано (по 7-й день), то ановуляторный цикл по продолжительности не отличался от нормы за счет отсутствия лютеиновой фазы. Такие менструально-подобные кровотечения возникали циклически.
В наших наблюдениях прослежена четкая взаимосвязь между концентрацией эстрогенов и содержанием минеральных веществ в костях скелета. Наиболее отчетливо она выявлена в трабекулярной ткани (пяточная, дистальная треть лучевой кости), где наиболее активно протекают обменные процессы.
Выяснение такой зависимости у интенсивно тренирующихся спортсменок проливает свет на истинную причину возникающих у них переломов (низкое содержание минеральных веществ). Результаты могут быть важными для изучения спортивных возможностей без нанесения вреда здоровью.
Состояние половой функции у мужчин-спортсменов. Нейроэндокринная система обеспечивает регуляцию функционального состояния костной ткани путем модуляции гормонально-метаболического фона для многочисленных ситуаций, сопряженных с физическими или эмоциональными нагрузками организма с учетом возраста и пола.
Нами изучено влияние интенсивных мышечных нагрузках у спортсменов, а также сопутствующего эмоционального стресса, особенно во время соревнований, на концентрацию половых гормонов и минеральную плотность костей скелета. Наблюдения проведены на 84 испытуемых – мужчинах в возрасте 18–22 лет. В соответствии с уровнем и характером повседневной двигательной активности они были разделены на три группы:
1) спорсмены, тренирующиеся на выносливость, – легкоатлеты-стайеры;
2) спортсмены, тренирующиеся со скоростно-силовым ук-
лоном – борцы;
3) лица, не адаптированные к действию мышечных нагрузок – контрольная группа.
Занятия различными видами спорта служили моделью гипердинамии, где интенсивность и характер мышечных нагрузок поддаются учету и классификации. С этой целью учитывались специализация, квалификация и спортивный стаж испытуемых-спортсменов. Исследования проводились в промежутке между сессиями.
Содержание гормонов – тестостерона, эстрадиола, прогестерона, инсулина, кальцитонина, паратиреоидина, соматотропина, цАМФ и цГМФ определяли в сыворотке крови радиоиммунологическим и радиоконкурентным методами.
Для выявления функциональных резервов и реактивности эндокринных желез испытуемым предлагали дозированную мышечную нагрузку. В качестве ее модели использовали работу на велоэргометре продолжительностью 1 час с частотой педалирования 75 оборотов в минуту при 75 % от максимального потребления кислорода.
С целью установления зависимости между концентрацией половых гормонов и минеральной плотностью костей (МПК) скелета определяли ее в дистальной трети лучевой кости и пяточной. Различные виды спорта вызывали функциональное напряжение определенных анатомических структур костно-суставного аппарата. Наиболее ранней реакцией было изменение минеральной плотности. У борцов она имела тенденцию к увеличению в лучевой кости по сравнению с данными контрольной группы. У легкоатлетов МПК повышалась в пяточной кости.
Традиционно к регуляторам МПК относят кальцитонин и паратиреоидный гормоны. Эстрадиол оказывает действие, аналогичное эффекту кальцитонина в костной ткани и способствует поступлению ионов кальция в остеобласты и остеоид. У испытуемых, тренировавшихся со скоростно-силовым уклоном, концентрация кальцитонина ниже, чем у неадаптированных к мышечным нагрузкам. Существенные различия выявлены в содержании эстрадиола – она была выше у борцов.
При адаптации спортсмена к мышечным нагрузкам происходило изменение базального уровня гормонов, регулирующих минеральную фракцию кости. В условиях относительного мышечного покоя концентрация эстрадиола в сыворотке крови у спортсменов ниже, чем у нетренированных. У борцов уровень кальцитонина в сыворотке крови понижен, а паратиреоидного гормона повышен по сравнению с контрольной группой. Дозированнная мышечная нагрузка вызывала у спортсменов уменьшение концентрации эстрадиола, кальцитонина и увеличение паратиреоидного гормона. В результате адаптации организма к гиперкинезии происходили также изменения базального уровня гормонов, обеспечивающих протеиносинтез костной ткани. У тренированных испытуемых выявлено снижение концентрации тестостерона и повышение уровня инсулина в крови по сравнению с контрольной группой (в условиях относительного мышечного покоя). При действии дозированнной нагрузки у натренированных испытуемых снижалась концентрация анаболических гормонов (тестостерона, соматотропного гормона и инсулина). Адаптация к гиперкинезии приводила к изменению метаболизма половых гормонов: тормозился биосинтез прогестерона, эстрадиола, повышалась метаболическая активность тестостерона, изменялась экскреция метаболитов андрогенов.
В исследовании приняла участие еще одна группа из 197 мужчин в возрасте 17–21 года. Они были подразделены на четыре группы:
1) студенты во время экзаменационной сессии;
2) спортсмены, тренирующиеся на выносливость – легкоатлеты-стаеры;
3) спортсмены, тренирующиеся со скоростно-силовым уклоном – борцы;
4) травмированные люди. Контролем служили студенты, не подвергавшиеся воздействию стресса.
У испытуемых учитывали половую конституцию, психологическое состояние (экстраверсия, уровень нейротизма, ситуационная тревожность). В процессе исследования у испытуемых при помощи анкеты собирали сведения о состоянии копулятивного компонента половой функции. В качестве модели эмоционального стресса использовали экзаменационную сессию, а в качестве физического напряжения – тренировочные нагрузки у спортсменов. Для характеристики стресс-реакции и состояния половой функции определяли концентрацию гормонов, характеризующих интенсивность стресса (АКТГ, пролактин), а также прогестерона, тестостерона и эстрадиола). Основным критерием оценки репродуктивной функции у мужчин был анализ спермограммы. Изучение эякулята выполняли пробирочным методом с использованием камеры Горяева. Оценка половой конституции и состояние копулятивного цикла осуществляли по методике Г.С. Васильченко. Для выявления зависимости минеральной плотности (МПК) костной ткани от концентрации половых гормонов измеряли МПК в нижней трети лучевой кости.
«Экзаменационный» эмоциональный стресс и систематические физические нагрузки вызывали функциональные изменения основных показателей спермограммы. У студентов во время экзаменационной сессии и у спортсменов в период интенсивных тренировочных нагрузок уменьшался объем эякулята, сокращалось число сперматозоидов и уменьшалась их подвижность. У спортсменов наиболее выражено снижение секреторной активности добавочных половых желез. Наряду с этим у борцов, по сравнению с легкоатлетами, происходит снижение числа сперматозоидов, уменьшение процента активных и возрастание малоподвижных форм.
При расстройстве половой функции у мужчин в течение 3–4 месяцев МПК в нижней трети лучевой кости уменьшалась на 14 ± 0,84 %.
На основании полученных данных пришли к заключению, что «экзаменационный» эмоциональный стресс и систематические физические нагрузки приводят к угнетению гормональной регуляции половой функции. Среди спортсменов минимальные значения концентрации половых гормонов установлены у лиц, тренирующихся на выносливость.
В переходный период становления половой функции формирование сексуального компонента у мужчин опосредовано половой конституцией и психологическим статусом личности. Наиболее гармоничное становление копулятивного компонента происходило у лиц со средней половой конституцией, экстравертивной направленностью личности и низким или средним уровнем нейротизма. Функциональные расстройства копулятивного компонента чаще выявлялись у лиц со слабой половой конституцией и интравертированной направленностью личности.
При эмоциональном стрессе происходили изменения копулятивной функции: снижалось либидо, половая предприимчивость, наступала преждевременная эякуляция, что приводило к отсутствию положительных эмоций как в ранние стадии копулятивного цикла (предшествующие половому акту), так и после его осуществления. У спосртсменов в период интенсивных тренировочных нагрузок отмечено снижение уровня либидо, половой предприимчивости и частоты эякуляций.
На состояние копулятивной функции влиял уровень эмоционального напряжения. У студентов установлена обратная корреляционная связь между уровнем ситуационной тревожности и показателями либидо, эрекционной составляющей, настроением до и после окончания полового акта. На фоне сниженной концентрации половых гормонов у лиц, находящихся в условиях длительного эмоционального стресса, происходило уменьшение МПК костной ткани.
В процессе обсуждения результатов хотелось бы отметить, что у молодых женщин существенному уменьшение МПК способствует хрупкое телосложение, низкое содержания жировой ткани в теле, пища с высоким содержанием фосфора, животного белка, кислая ее реакция в результате чего уменьшалась абсорбция кальция или стимулировалась экскреция его [301]. Существенный вклад вносят ранние (предшествующие половой зрелости) интенсивные тренировки, которые приводят к снижению гипоталамической активности и эстрогенной продукции яичников, повышению уровня пролактина и эндогенных эндорфинов.
Тренировка молодых спортсменок хрупкого телосложения приводила к более значительным сдвигам величины минералов – уменьшению на 25 % по сравнению с теми, у кого МЦ нормальный [122]. Такое снижение равнозначно величине уменьшения у женщин в возрасте 51 года (постменопаузный период).
Снижение МПК у спортсменок наблюдали и некоторые другие авторы. Содержание МПК определяли методом двуфотонной абсорбциометрии в поясничном отделе позвоночника, а в дистальном отделе лучевой кости – однофотонной. В позвоночнике плотность оказалась значительно ниже нормы (1,12 г/см2, р < 0,05). В лучевой кости различий не обнаружено в связи с тем, что она не несет нагрузки тела. В бедренной и большеберцовой костях происходило уменьшение МПК, поэтому при быстрой смене интенсивности тренировки или переходе к бегу большими шагами возможны переломы в диафизах [173]. В первой группе методом радиоиммунологического анализа подтвержден низкий уровень эстрадиола (38,58 пг/мл, во второй – 106,99 пг/мл, р < 0,001) и прогестерона (соответственно 1,25 и 12,75 пг/мл; р < 0,001) [146].Через 15,5 месяцев после восстановления менструаций у 12 спортсменок содержание МПК в позвоночнике увеличилось на 6,3 %, а у двух с сохранившейся аменореей снизилось еще на 3,4 %.
Для выявления степени снижения МПК проведено несколько обстоятельных наблюдений. Сравнивали содержание МПК у 14 аменорейных спортсменок (1-я группа) и такого же числа с нормальным менструальным циклом (2-я группа). В этих двух группах были одинаковыми возраст, рост, масса тела, содержание жировой ткани. В одно время наступила половая зрелость. Продолжительность занятий была одной и той же. Различия были лишь в том, что первая группа пробегала за неделю 67,3 км, вторая – 40,1 км. Время пробега одной мили составляло соответственно 7,32 ± 0,20 минут и 7,47 ± 0,18 минут. 10 км они пробегали за 39 ± 1,15 минут и 45 ± 0,59 минут. Продолжительность занятий бегом 1,6 ± 1,1 года, аменореи – 41,7 ± 7,4 месяца [181].
Второе обстоятельное исследование было сделано у женщин, бегавших за неделю 65 км со скoростью 10 км за 36 минут. Вторичная аменорея была у 11 из них в течение 1–7 лет. Регулярно менструации наступали у 6 спортсменок. МПК в поясничном отделе позвоночника при аменорее была ниже, чем при нормальном МЦ, и даже аменорейных спортсменок, но бегавших на меньшие дистанции – 45 км [247].
В третьей работе [144] наблюдали три группы женщин:
1) 10 аменорейных спортсменок;
2) 12 спортсменок с регулярными менструациями (10–12 за год);
3) 15 женщин с регулярными менструациями, но не занимающихся спортом.
Спортсменки бегали по 58,7 ± 14,3 км за неделю. Первые две группы имели одинаковый вес, потребляли одинаковое количество кальция и фосфора. Одинаковым было у них отношение Са/Р. Содержание МПК в дистальном метафизе в этих трех группах составляло, соответственно, 0,508, 0,529 и 0,524 г/см2. В диафизе различий не наблюдалось.
Проведено также сопоставление влияние жировой ткани на содержание минералов: были взяты 5 самых худых спортсменок и 5 с достаточно высоким содержанием жировой ткани. Количество минералов у них составляло соответственно 0,457 и 0,559 г/см2 (р < 0,05). Отсюда сделан вывод о том, что сочетание значительного истощения с аменореей дает более выраженное проявление остеопороза [337].
Показано [210, 230], что у молодых женщин при эстрогенной недостаточности встречается быстрая и глубокая потеря минералов кости, в частности, из 205 женщин-спринтеров нарушения менструальной функции выявлены у 22 %. У половины из последнего числа нарушения выражались в аменорее, содержание МПК в позвоночнике у них снижено на 10 % [210]
Определенный вклад в уменьшение МПК в костях аменорейных спортсменок вносит нервная анорексия в результате неадекватного поглощения кальция и витамина D на фоне низкого уровня эстрадиола [153]. У таких спортсменок наблюдалось выраженное уменьшение толщины кортикального слоя кости и она становится особенно чувствительной к переломам [247].
Переломы у молодых спортсменок нередко истолковываются как нарушение техники во время занятий, на самом деле они обусловлены низким содержанием минеральных веществ. Переломы по причине убыли минералов отмечены и у спортсменов-мужчин. Анализ данных научных наблюдений важны для изучения механизмов регуляции половой функции, роли половых гормонов в репаративном костеобразовании, гормональной терапии у женщин в постменопаузном периоде.