Тренировки в период полового созревания

Источник:
Эндокриная система, спорт и двигательная активность.
Перевод с англ./под ред. У.Дж. Кремера и А.Д. Рогола. - Э64
Издательство: Олимп. литература, 2008 год.

Содержание

Рост, развитие и гормональные изменения в период полового созревания: влияние спортивной тренировки

Контроль времени и темпов полового созревания и соматического роста осуществляется на генетическом уровне. Вместе с тем на эти процессы могут оказывать влияние особенности диеты и разнообразные гормоны. Рост и развитие замедляются при хроническом недостатке питания вследствие изменений гормонального статуса организма, в частности снижения уровня половых стероидов, инсулиноподобного фактора роста I (ИФР-I) и тиреоидных гормонов. И, наоборот, переедание приводит к раннему развитию и увеличению скорости роста вследствие повышения уровня секреции андрогенов, вырабатываемых надпочечниками, половых стероидов и ИФР-1. Зависимость процессов роста и развития от особенностей питания и функции эндокринной системы заставили многих исследователей заинтересоваться влиянием спортивной тренировки на рост и развитие организма юных спортсменов. Например, может ли у некоторых спортсменов увеличение энергетических затрат при ограниченной диете стать причиной ограничения доступной энергии в организме и вызвать задержку полового созревания и замедление роста? Этот вопрос вызвал оживленный интерес общественности в связи с образом наших юных гимнастов и фигуристов, которые тренируются непрерывно в течение года, иногда вдали от родного дома, чтобы подготовить свое тело и отточить мастерство под руководством лучших тренеров. Еще один распространенный вопрос: действительно ли спортивные тренировки при условии адекватного питания ускоряют рост и половое созревание. Одиночное занятие физическими упражнениями однозначно стимулирует секрецию гормонов, регулирующих ростовые процессы и такое усиление секреции гормонов наблюдается после каждого тренировочного занятия. Регулярные занятия физическими упражнениями вызывают изменения базального уровня секреции ростовых гормонов, вследствие чего мышцы и скелет постоянно подвергаются воздействию большей или меньшей, по сравнению с нормальной, концентрации гормонов. Мы рассмотрим процессы роста и созревания и регулирующие их гормональные системы, срочное и долговременное влияние занятий физическими упражнениями и спортивной тренировки на гормональные системы, контролирующие рост и развитие, и влияние физических упражнений и спортивных тренировок на рост и созревание организма юных спортсменов.

Рост и развитие организма человека

Контроль увеличения линейных размеров тела и полового созревания осуществляется, главным образом, системами соматотропный гормон — инсулиноподобный фактор роста I (СТГ — ИФР-I) и гипоталамо-гипофизарно-гонадальной (ГГГ). Многие из ростовых эффектов СТГ, включая линейный рост скелета и анаболическое воздействие на мышцы, опосредовано ИФР-I, синтез которого происходит в локальных тканях-мишенях или в печени — главном источнике ИФР-I, циркулирующем в крови. ИФР-1 выполняет также роль негативного регулятора секреции СТГ. Концентрация его в сыворотке снижается в периоды неадекватного потребления энергии, что приводит к размыканию цепи отрицательной обратной связи и усилению секреции СТГ, при этом увеличения выработки ИФР-I не происходит. Конечным результатом является формирование относительной устойчивости к СТГ и замедление линейного и соматического роста.

Рост в препубертатном периоде практически полностью зависит от СТГ, ИФР-I и гормонов щитовидной железы, которые оказывают пермиссивный эффект на секрецию СТГ. Заметное ускорение скорости роста в период полового созревания является следствием взаимодействия систем СТГ—ИФР-I и ГГГ при условии постоянного пермиссивного воздействия гормона щитовидной железы. У девушек и юношей повышение концентрации эстрогена стимулирует двукратное повышение секреции СТГ, параллельно с которым происходит повышение концентрации ИФР-1 в сыворотке крови (Veldhuis et al., 1997, 2000; Roemmich et aj., 1998; Mauras, 2001). При низких концентрациях половые стероиды и СТГ оказывают синергичное стимулирующее воздействие на рост скелета, но при повышении концентрации эстроген вызывает слияние эпифиза с диафизом.

Лептин — недавно обнаруженный гормон, который участвует в регуляции долговременного энергетического баланса и репродуктивной функции, передавая информацию о размерах жировых запасов и наличии доступной энергии в гипоталамические центры, отвечающие за питание и репродуктивную систему (Cunningham et al., 1999; Foster, Nagatani, 1999). Такая двойственная роль позволяет лептину осуществлять взаимосвязь характера питания с соответствующей функцией репродуктивной системы у взрослых людей, а также с началом полового созревания в юности (Cunningham et al., 1999; Foster, Nagatani, 1999). К числу немногочисленных подтверждений роли лептина в регуляции полового созревания организма человека относятся повышение концентрации лептина у девочек и мальчиков, непосредственно предшествующие пубертату (Blum et al., 1997; Clayton et al., 1997; Garcia-Mayor et al., 1997; Mantzoros et al., 1997), а также наличие обратной взаимосвязи между концентрацией лептина и возрастом наступления половой зрелости (Matkovic et al., 1997). Убедительные доказательства регуляторной роли лептина получены также в ходе исследования естественных гормональных нарушений: у больных с отсутствием лептина половое созревание происходит только при условии применения заместительной терапии с этим гормоном (Farooqi et al., 1999).

Влияние питания на сроки роста и полового созревания

Влияние характера питания на сроки полового созревания прекрасно демонстрирует постоянное снижение возраста менархе при стабильной массе тела в этот момент, в период с середины XIX до середины XX ст. Сигналы, которые активируют гипоталамо-гипофизарно-гонадальную систему в начале полового созревания и затем поддерживают ее в рабочем состоянии, остаются неизвестными. Предположительно некоторый, не связанный с половой системой механизм определяет, что запасы энергии достаточны для поддержания быстрого роста, развития и полового созревания. Возможными кандидатами на роль подобных инициаторов могут быть доступность метаболических субстратов и гормональные сигналы, в том числе лептин, инсулин и компоненты системы СТГ-ИФР-1. Анализу влияния характера питания на метаболические сигналы, контролирующие рост и половое созревание, посвящен ряд детальных обзоров (Foster, Nagatani, 1999; Rogol, Roemmich, 2000; Moschos et al., 2002).

Острые изменения секреции гормонов под влиянием выполнения физических упражнений

Большинство гормонов, принимающих участие в регуляции роста и развития, играют также ключевую роль в контроле метаболизма основных питательных веществ в условиях возросших метаболических потребностей. Эндокринные изменения во время выполнения упражнений способствуют процессам катаболизма и мобилизации энергетических субстратов. Физические упражнения стимулируют выработку СТГ, глюкагона и кортизола, наряду с ослаблением секреции анаболического гормона инсулина, обеспечивающей возможность мобилизации углеводов и жирных кислот, необходимых для удовлетворения возросших энергетических потребностей двигательной активности. Физические упражнения стимулируют также секрецию тестостерона и эстрогена, которые могут регулировать соотношение использования углеводов и липидов (Braun, Horton, 2001) и, возможно, стимулировать восстановительные процессы в тканях после прекращения двигательной активности. Острые изменения основных гормонов, принимающих участие в регуляции роста и развития организма под влиянием двигательной активности, описаны ниже.

Острые изменения системы СТТ—ИФР-1 под влиянием двигательной активности

Вероятность повышения концентрации СТГ в сыворотке крови в результате выполнения аэробных физических упражнений столь велика, что такую реакцию используют для проверки адекватности его секреции (Bouix et al., 1994; Marin et al., 1994; Chigo et al., 1996). Занятия силовыми упражнениями, которые предусматривают выполнение большого количества повторений и небольшую продолжительность интервалов для отдыха, также с большой долей вероятности вызывают усиление секреции СТГ (Kraemer W.J. et al., 1990, 1991; Hakinen, Pakarinen, 1995; Roemmich, Rogol, 1997). Можно предположить, что стимуляция ростовых процессов под влиянием физических упражнений достигает максимальной эффективности в период полового созревания, поскольку индуцированная физическими упражнениями секреция СТГ достигает максимальных значений в период интенсивного роста в подростковом возрасте. Повышенная концентрация половых стероидов, в частности эстрогена, играет основную роль в усилении индуцированной физической нагрузкой секреции СТГ в период пубертата (Bouix et al., 1994; Marin et al., 1994; Chigo et al., 1996).

Можно ожидать, что секреция ИФР-I как посредника воздействий СТГ также будет возрастать при выполнении физических упражнений, однако ничего подобного не происходит. Анализ аэробных (Jenkins, 1999) и силовых упражнений (Deschenes, Kraemer, 2002) выявил сложный характер срочных изменений ИФР-I в ответ на выполнение физических упражнений. Концентрация ИФР-I в крови может не увеличиваться во время двигательной активности параллельно с ростом уровня СТГ из-за локального характера образования этого фактора роста в активных тканях-мишенях, например, в мышцах, где он действует, вероятнее всего, с использованием паракринного или аутокринного, но не эндокринного механизмов (DeVol et al., 1990; Yan et al., 1993; Cappon et al., 1994).

Занятие физическими упражнениями стимулирует гипоталамо-гипофизарно-гонадальную систему

Одноразовое непродолжительное занятие физическими упражнениями вызывает повышение концентрации тестостерона в сыворотке крови у мужчин зрелого возраста прямо пропорционально интенсивности двигательной активности (Hackney, 1996). В то же время данные в отношении изменений уровня фактора, регулирующего секрецию тестостерона, а именно лютеинизрующего гормона (ЛГ), менее однозначны и это свидетельствует о том, что увеличение выработки тестостерона во время кратковременной двигательной активности не связано с колебаниями уровня ЛГ. Индуцированное физическими упражнениями повышение концентрации тестостерона носит непродолжительный характер, уже примерно через 40 мин после прекращения занятия наблюдается восстановление ее исходного уровня. У лиц зрелого возраста концентрация тестостерона начинает возвращаться к базальному уровню примерно после 60 мин двигательной активности и может опускаться существенно ниже исходных значений до восстановления организма, которое происходит на протяжении последующих 24—72 ч (Hackney, 1996). Влияние непродолжительного занятия на ГГГ систему в период роста и полового созревания практически не изучалось, и имеющихся данных явно недостаточно для каких-либо обоснованных выводов. Аэробные упражнения с максимальной интенсивностью не влияют на уровень тестостерона в сыворотке крови у мальчиков независимо от стадии полового созревания (Fahey et al., 1979), тогда как силовая тренировка повышает его концентрацию (Kraemer W.J. et al., 1992; Fry ct al., 1993), однако такой эффект удалось обнаружить не всем исследователям (Pullinen et al., 2002). Усиление секреции тестостерона под влиянием физических упражнений может зависеть от опыта предшествующих тренировочных занятий, поскольку у детей и подростков, которые тренировались на протяжении 2 лет и более, независимо от возраста наблюдалось более сильное повышение концентрации тестостерона в сыворотке крови по сравнению с теми, кто тренировался в течение менее продолжительного времени (Kraemer W.J. et al., 1992; Fry et al., 1993).

У женщин одиночное занятие аэробными упражнениями также в большинстве случаев вызывает непродолжительное повышение уровня тестостерона (Keizer et al., 1987; Consitt et al., 2001) и эстрадио-ла (Jurkowski et al., 1978; Nicklas et al., 1989). Изменения уровня эстрадиола зависят от интенсивности упражнений и фазы менструального цикла, при этом в лютеиновой фазе интенсивность секреции эстрадиола выше, чем в фолликулярной (Jurkowski et al., 1978; Nicklas et al., 1989). В то же время выполнение силовых упражнений женщинами может не влиять на концентрацию тестостерона в сыворотке (Kraemer W.J. et al., 1993, 1998; Kraemer R.R. et al., 1995), однако повышает уровень эстрадиола в сыворотке, особенно во время лютеиновой фазы (Jurkowski et al., 1978; Nicklas et al., 1989). Исследований, посвященных изучению эффектов аэробных или силовых упражнений на репродуктивную систему у девочек, немного. У девушек пубертатного возраста повышение концентрации эстрадиола и прогестерона в сыворотке крови отмечалось после выполнения упражнений с субмаксимальными нагрузками (Viru et al., 1998), а тестостерона — после аэробных упражнений с субмаксимальными (Viru et al., 1998) и максимальными нагрузками (Kraemer R.R. et al., 2001).

Острые изменения лептина под влиянием двигательной активности

У лиц зрелого возраста регулярная двигательная активность не вызывает изменений концентрации лептина в сыворотке сразу после занятия (Perusse et al., 1997; Racette et al., 1997; Weltman et al., 2000; Kraemer R.R. et al., 2002), однако может вызывать его снижение через 24—48 ч (Essig et al., 2000; Olive, Miller, 2001). Более продолжительная двигательная активность (2 ч и более) может понижать концентрацию лептина в сыворотке крови (Duclos et al., 1999; Karamouzis et al., 2002), однако такой эффект, вероятнее всего, обусловлен отрицательным энергетическим балансом, чем непосредственным воздействием собственно физической нагрузки (van Aggel-Leijssen et al., 1999; Hilton, Loucks, 2000). Данных для каких-либо выводов о влиянии двигательной активности на секрецию лептина у детей и подростков недостаточно. Единственное исследование, проведенное у девушек, занимающихся бегом, обнаружило снижение концентрации лептина в сыворотке крови после физических упражнений с максимальной интенсивностью (Kraemer R.R. et al., 2001).

Физические тренировки и концентрация гормонов в состоянии покоя

Эндокринная система организма приспосабливается к повторяющимся физическим нагрузкам путем: а) изменения величины стимула — физической нагрузки, необходимой для изменения секреции гормона; б) изменения чувствительности ткани к гормону за счет изменения количества несвязанного биологически активного гормона благодаря увеличению или уменьшению концентрации связывающих белков в сыворотке крови которые, формируя комплекс с гормоном, препятствуют его деградации и изменяют биологическую активность, концентрации клеточных рецепторов или характера функционирования пострецепторных сигнальных путей; в) нейроэндокринных адаптаций, связанных с изменением базальной и максимальной секреции гормонов. Рассмотрим влияние физической тренировки на гормональные системы, имеющие отложение к процессам роста и развития.

Физические тренировки и система СТТ-ИФР-1

Одно из наиболее тщательных исследований влияния физических тренировок на уровень секреции СТГ в состоянии покоя показало, что после 1 года тренировки на развитие выносливости 3 раза в неделю с интенсивностью выше лактатного порога и 3 раза в неделю с интенсивностью на уровне лактатного порога у женщин наблюдается повышение среднесуточной концентрации СТГ в сыворотке крови на 75 %, при этом у женщин, которые 6 дней в неделю тренировались с интенсивностью на уровне лактатного порога, никаких изменений не наблюдалось (Wcltman et al., 1992). В других исследованиях сообщается о наличии у лиц зрелого возраста прямой зависимости между аэробной подготовленностью, а также уровнем секреции СТГ в состоянии покоя (Weltman et al., 1992) и концентрацией ИФР-I в сыворотке крови (Poehlman, Copeland, 1990). За некоторыми исключениями (Borst et al., 2001; Marx et al., 2001) силовая тренировка практически не оказывает никакого влияния на секрецию СТГ в состоянии покоя или уровень ИФР-I у лиц первого и второго зрелого возраста (Kraemer W.J. et al., 1998, 1999; McCall ct al., 1999; Hakkinen ct al., 2001; Deschenes, Kraemer, 2002).

Аэробный фитнес коррелирует с уровнем секреции СТГ у девушек и юношей (Eliakim et al., 1996, 1998b), а также с концентрацией ИФР-1 в сыворотке крови (Eliakim et al., 2001; Scheett et al., 2002), хотя и не во всех случаях (Eliakim ct al., 1996, 1998a). Хотя эти результаты и позволяют предполагать стимуляцию системы СТГ— ИФР-I у подростков под влиянием аэробной тренировки, наличие корреляционной связи между указанными показателями не доказывает наличия между ними причинно-следственной связи. Перспективные исследования не подтверждают прямой взаимосвязи между уровнем аэробной подготовленности и секрецией СТГ и ИФР-I. Несколько краткосрочных исследований воздействия физических тренировок (5 недель, 90 мин в день, 5 дней 1 раз в неделю) на организм подростков не обнаружили изменений секреции СТГ, несмотря на повышение уровня аэробной подготовленности и выраженные анаболические эффекты в мышцах средней части бедра (Eliakim et al., 1996, 1998а). С использованием этих тренировочных программ было обнаружено также парадоксальное снижение концентрации ИФР-I в сыворотке, а также изменения белка, связывающего соматотропный гормон (GHBP), и белков, связывающих ИФР-I, что может отражать катаболическое состояние организма (Eliakim ct al., 1996, 1998а; Scheett et al., 2002). Непонятно, как в катаболических гормональных условиях в мышечной ткани могут наблюдаться анаболические эффекты или почему формируются такие катаболические условия, если эта же тренировочная программа стимулирует повышение уровня провоспалительных цитокинов, которые могли бы оказывать подавляющее влияние на систему СТГ—ИФР-i (Scheett ct al., 2002). Кроме того, аэробные тренировки вызывают у некоторых лиц зрелого возраста снижение концентрации ИФР-I и изменения концентрации белка, связывающего ИФР-I (Roscndal et al., 2002), тогда как в других работах сообщается о снижении уровня общего и свободного ИФР-I (Kozins et al., 1999). Через 5 недель тренировочных занятий может происходить исчезновение таких катаболических изменений системы СТГ— ИФР-I, при этом у подростков и лиц зрелого возраста, имевших в начале занятий более высокий уровень физической подготовленности, наблюдается наименьшее повышение воспалительных цитокинов (Scheett et al., 2002) и самая быстрая нормализация концентрации ИФР-I в сыворотке в случае продолжения тренировочных занятий (Rosendal et al., 2002).

Физическая тренировка и гипоталамо-гипофизарно-гонадальная система

За последние 40 лет количество женщин, занимающихся соревновательными видами спорта, существенно возросло. Предоставление женщинам возможности участвовать в Олимпийских играх по различным видам спорта, в том числе но бегу, хоккею и футболу, а также формирование получивших широкую известность профессиональных женских спортивных команд — все это послужило причиной более широкого участия женщин в интенсивных занятиях спортом (Loud, Michcli, 2001). Большинство спортсменок подвергаются значительным физическим нагрузкам и наряду с этим внутреннему и внешнему давлению, направленному на поддержание хорошей формы с целью обеспечения высоких спортивных показателей. К несчастью, возникающий при этом недостаток энергии может стать причиной нарушений у них функции репродуктивной системы, начиная от недостаточной продолжительности лютеиновой фазы и заканчивая вторичной или “спортивной” аменореей (Williams ct al., 2001; Dc Souza ct al., 2003; Loucks, Thuma, 2003). По результатам оценки, распространенность аменореи у спортсменок (5—66 %) намного превышает аналогичный показатель у лиц, не занимающихся спортом (2 — 5 X) (Yeager ct al., 1993), а частота возникновения менее выраженных нарушений, таких, как недостаточность лютсиновой фазы, может быть еще более высокой.

Нарушения функции половой системы могут возникать уже через 8 недель интенсивных физических тренировок (Bullen et al., 1985). Вероятнее всего их причиной является снижение активности гипоталамического генератора, задающего периодичность секреции гонадолиберина, что привадит к нарушению периодичности секреции ЛГ и в результате к снижению секреции эстрадиола (Williams et al., 2001; De Souza ct al., 2003; Loucks, Thuma, 2003). Нарушение функции репродуктивной системы влечет за собой множество других нарушений, включая снижение плотности костной ткани, сколиоз и повышение риска развития сердечно-сосудистых заболеваний (Constantini, Warren, 1994). Кроме того, постоянное принуждение к ограничению энергетической ценности рациона питания может вызывать нарушения питания (Sabatini, 2001). Недостаточное потребление энергии и пищи вызывает особенно большую обеспокоенность, когда речь идет о юных спортсменах, поскольку несформированная половая система гораздо менее устойчива к недостатку питания, результатом чего могут быть задержка менархе или первичная аменорея (Warren, 1980; Frisch ct al., 1981; Constantini, Warren, 1994; Roemmich, Rogol, 1995), а возможно, и дальнейшие неисправимые нарушения репродуктивной функции. Задержка менархе и недостаток питания могут также нарушить процесс увеличения костной массы, следствием чего станут повышенный риск переломов и остопороза (Sabatini, 2001).

Влияние спортивной тренировки на репродуктивную систему мужчин изучено гораздо меньше. Существующие данные достаточно противоречивы, однако в случае нарушений у 60 — 80% мужчин из контрольной группы отмечен нормальный или повышенный уровень ЛГ и тестостерона, что свидетельствует об умеренности нарушений центрального звена системы ГГГ (Hackney, 1996, 2001; Hackney et al., 2003). Данные, полученные в последнее время, свидетельствуют о том, что снижение секреции тестостерона может быть обусловлено также периферическими механизмами, поскольку у мужчин, которые занимались тренировкой выносливости, наблюдалось снижение реакции семенников на стимуляцию гонадолиберином, которое проявлялось в виде уменьшения секреции тестостерона по сравнению с контрольной группой мужчин, ведущих малоподвижный образ жизни (Hackney et al., 2003), при этом у части мужчин наблюдалась олигоспермия (Hackney, 1996, 2001). В отличие от женщин, у которых нарушения функции репродуктивной системы развиваются в течение нескольких месяцев, снижение уровня тестостерона в сыворотке крови было наиболее распространено среди мужчин, занимавшихся тренировкой выносливости на протяжении нескольких лет (Hackney, 1996, 2001). У женщин с гораздо большей вероятностью может наблюдаться недостаток доступной энергии вследствие сочетания занятий аэробными упражнениями с ограничениями диеты. Кроме того, гипоталамо-гипофизарно-гонадальная система женщин может быть более чувствительной к недостатку энергии из-за важности наличия адекватных энергетических запасов для беременности и лактации.

Исследования влияния тренировки выносливости на гипоталамо-гипофизарно-семенниковую систему у мальчиков-спортсменов пубертатного возраста весьма ограничены. В течение короткого двухмесячного спортивного сезона никаких изменений концентрации общего или свободного тестостерона у юношей-бегунов не обнаружено (Rowland et al., 1987).

Физические тренировки и лептин

Значительный интерес к изучению влияния спортивной тренировки на концентрацию лептина в сыворотке крови обусловлен важностью существования доступной энергии в организме для поддержания репродуктивной функции и ролью лептина как передатчика информации о запасах этой энергии (т. е. жировых отложениях), так и о ее наличии в организме (Dubuc et al1998; Wadden et al., 1998). Раздельное влияние жировых запасов организма и энергетического баланса на концентрацию лептина в сыворотке крови и репродуктивную функцию подтверждает более низкий уровень лептина в сыворотке крови у элитных спортсменок с аменореей по сравнению с элитными спортсменками с нормальной периодичностью менструального цикла при равном содержании жировой ткани в организме. Необычно низкие концентрации лептина в сыворотке объясняются недостаточным питанием спортсменок с аменореей, поскольку энергетическая ценность их рациона питания была на 27 % ниже, чем у спортсменок с нормальным менструальным циклом (Thong et al., 2000). Независимое от жировых запасов влияние недостаточного питания на уровень лептина в сыворотке крови и периодичность менструального цикла было обнаружено при сравнении женщин с аменореей и нормальной менструальной функцией, ведущих физически активный образ жизни и имеющих равное количество жировых отложений (Miller et al., 1998). Эти данные свидетельствуют о том, что физические тренировки сами по себе не влияют на концентрацию лептина в сыворотке, если не учитывать опосредованного влияния через изменения количества жировой ткани, индуцированные физической нагрузкой, которое обсуждалось ранее (Кгаешег R.R. et al., 2002). Недостаточное питание оказывает на концентрацию лептина в сыворотке крови независимое негативное влияние.

Спортивная тренировка, рост и развитие организма

Занятия физическими упражнениями и спортивная тренировка влияют на концентрацию в сыворотке крови гормонов, имеющих отношение к процессам роста и развития организма человека, однако основная масса этих данных была получена в исследованиях с участием лиц зрелого возраста и требуется проведение дополнительных обширных исследований с участием детей и подростков. У половозрелых людей, у которых прекратились процессы роста, спортивная тренировка: а) может повышать уровень секреции СТГ в состоянии покоя, в результате чего происходит усиление липолиза и замедляется процесс накопления жировой ткаии; б) в случае сочетания с ограничением рациона питания может оказывать отрицательное воздействие на функцию репродуктивной системы. Хотя накопленные данные и демонстрируют возможности спортивной тренировки в отношении изменения содержания в сыворотке крови гормонов, имеющих отношение к процессам роста и развития, сделанные выводы нельзя распространять на юных спортсменов. Рассмотрим результаты, подтверждающие стимулирующие или ингибирующие эффекты спортивной тренировки на рост и половое созревание юных спортсменов.

Виды спорта, в которых не контролируется масса тела

На животных моделях получены отдельные доказательства того, что при условии хорошего питания физические упражнения могут стимулировать линейный рост скелета. Увеличение нагрузки на скелет, которое происходит в случае интенсивной двигательной активности, стимулирует рост длинных костей у молодых крыс (Simon, 1978; Simon, Papierski, 1982), а бег, благодаря усилению секреции СТГ, ускоряет рост хомяков (Borer, Kaplan, 1977; Borer et al., 1979, 1986; Conn et al., 1993). Более того, во время восстановления после недоедания, выражавшегося в недостатке белка и низкой энергетической ценности рациона питания, у физически активных детей в возрасте двух-четырех лет за период продолжительностью 6 недель наблюдается более интенсивный рост и увеличение массы нежировых тканей, чем у детей с более низким уровнем двигательной активности (Torun, Viteri, 1994). Однако исследования на животных моделях не всегда моделируют влияние физической тренировки на рост человеческого организма, а результаты клинических исследований детей могут не отражать процессов, происходящих в организме здоровых мальчиков и девочек, занимающихся интенсивной спортивной тренировкой. К счастью, существует достаточно обширный объем данных исследований хорошо питающихся детей и подростков, занимающихся спортивной тренировкой, который делает излишними подобные обобщения.

Исследования здоровых детей и подростков показывают, что у большинства мальчиков и девочек, занимающихся такими видами спорта, как бейсбол, баскетбол, волейбол, футбол и американский футбол, тренировки связаны с энергетическими затратами, равными 837 — 1674 кДж (200 — 400 ккал), 3—5 раз в неделю, при этом никакого снижения массы тела не происходит. Многие из этих юных спортсменов отличаются более высоким ростом и лучше развиты физически по сравнению со своими сверстниками, которые не занимаются спортом (Malina, 1994; Malina, Belicky, 1996; Malina et al., 1997). Эти результаты можно интерпретировать как свидетельство усиления скорости роста и созревания под влиянием физической тренировки, однако, вероятнее всего, они просто отражают самопроизвольный отбор по наследуемым признакам, поскольку преимущества в силе и мощности, которые обеспечивает раннее развитие, являются основными факторами, привлекающими детей к занятиям спортом (Malina, 1994). Данный пример демонстрирует сложность разделения эффектов физических упражнений от генетически запрограммированных особенностей роста ребенка, поскольку исходная предрасположенность и последующий естественный отбор для занятий спортом формируют неслучайную группу, анализ показателей которой может искажать данные в отношении характера роста и развития.

Влияние спортивной тренировки на гипертрофический рост, в частности увеличение размера мышц, костей или органов под влиянием физической нагрузки несомненно, и такой гипертрофический рост для некоторых тканей может быть наибольшим в детском и подростковом возрасте. Например, регулярные силовые упражнения стимулируют увеличение костной массы как у лабораторных животных, так и у человека (Kannus et al., 1996; Lanyon, 1996; Smith, Gilligan, 1996). При равной нагрузке формирование костной ткани происходит более интенсивно в незрелой кости по сравнению со сформировавшейся, поскольку вследствие более высокой гибкости несформированной кости в ней возникает большее напряжение (Smith, Gilligan, 1996). Именно поэтому у женщин, которые начали заниматься теннисом до менархе, минеральное содержание костей предплечья в 2 раза выше по сравнению с начавшими заниматься после менархе (Kannus et al., 1995; Haapasaloetal., 1998).

Виды спорта, в которых контролируется масса тела

В некоторых видах спорта, например в борьбе, гимнастике и видах бега, большие энергетические затраты сочетаются с ограничением диеты, направленным на поддержание малой массы тела. Такая практика предоставляет спортсмену возможность участия в соревнованиях в более низкой весовой категории, обеспечивающей его соревновательными преимуществами, поддержания высокого соотношения сила / масса тела или сохранения изящного эстетического внешнего вида. В этих видах спорта дети и подростки наиболее подвержены замедлению роста и полового созревания. Однако даже в этой отдельно взятой группе спортсменов лишь у небольшой их части наблюдается недостаток энергии достаточно большой, чтобы замедлить линейный рост и половое созревание. Ниже рассмотрим процессы роста и созревания детей и подростков в двух наиболее хорошо изученных спортивных группах высокого риска, а именно гимнасток и борцов.

Гимнастки

Соревновательные преимущества в гимнастике обеспечиваются за счет тренировки значительной мышечной силы при небольшом росте, малой массе тела и красивой фигуре. Выступления девушек-гимнасток часто прекращаются после начала полового созревания вследствие увеличения роста и массы жировых тканей, а также формирования вторичных половых признаков. Значительным поводом для беспокойства здесь является то, что гимнастки высокого класса могут использовать спортивную тренировку и ограничение диеты для сохранения стройной фигуры и замедления роста и полового развития с целью продления своей спортивной карьеры. Эта проблема усугубляется тем, что в соревнованиях по гимнастике высокого уровня участвуют все более юные и худые спортсменки. В гимнастике тренировки начинаются в возрасте примерно 5 лет и к 10 годам элитные спортсменки тренируются до 36 ч в неделю в течение всего года (Caine et al., 2001). С 1976 по 1992 г. средний возраст гимнасток, выступавших на Олимпийских играх, снизился с 18 до 16 лет, и несмотря на снижение за тот же период среднего роста на 11%, средняя масса тела уменьшилась на 22% (Sabatini, 2001).

Результаты многих исследований показывают, что гимнастки обычно имеют более низкий рост по сравнению со среднестатистическими показателями и эти различия увеличиваются с возрастом и повышением уровня соревнований, в которых участвует гимнастка (Caine et al., 2001). Отставание по всем показателям полового созревания, включая формирование скелета, развитие вторичных половых признаков и возраст менархе, которое обычно наблюдается у большинства гимнасток, участвующих в соревнованиях (Caine et al., 2001), объясняет существенные отклонения их роста от нормы в более позднем возрасте. Особенности роста и развития организма у гимнасток могут быть частично обусловлены процессом отбора и генетическими факторами, поскольку элитные гимнастки еще до начала занятий гимнастикой отличаются более низким ростом по сравнению с гимнастками более низкого класса, и, как правило, их родители также невысокого роста и для них характерно более позднее половое созревание по сравнению со средними показателями (Peltenburg et al., 1984; Thcintz et al., 1989; Baxter-Jones et al., 1995). Вопрос о том, происходит ли замедление роста под влиянием занятий гимнастикой независимо от их отбора и наследственных факторов, остается нерешенным. Подобно нарушениям менструального цикла у спортсменок зрелого возраста, замедление роста и развития у юных гимнасток может быть в большей степени результатом недостаточного питания или психологического стресса, а не собственно физических нагрузок, связанных с тренировочным процессом. Гимнастки очень часто ограничивают свою диету до 80—90 % от рекомендованной нормы и это коррелирует с более низким ростом и задержкой формирования скелета (Caine et al., 2001). У мужчин-гимнастов, принимающих участие в Олимпийских играх, в случае адекватного питания не наблюдается замедления полового развития или гормональных изменений, как у их сверстниц, занимающихся гимнастикой (Weimann, 2002), однако это может быть обусловлено также различиями в чувствительности разных полов к недостаточному питанию.

Вместе с тем существуют данные, подтверждающие, что гимнастика может замедлять рост и половое развитие. В одном дискутируемом исследовании сообщается о задержке менархе, замедлении линейного роста скелета, отсутствии типичного быстрого увеличения роста и уменьшении ростового потенциала у гимнастов по сравнению с пловцами (Theintz et al., 1993). Скорость увеличения длины ноги замедлялась в период полового созревания и после костного возраста 12 лет дальнейшего роста практически не наблюдалось. Для гимнастов характерно также более низкое содержание эстрадиола и ИФР-1 в сыворотке крови по сравнению с пловцами, которое наблюдалось даже при сравнении по костному возрасту (Theintz, 1994), что свидетельствует о подавлении обоих основных гормональных систем, участвующих в регуляции процессов роста и развития. Рост гимнастов в зрелом возрасте мог быть меньше предполагаемого на основании среднего роста родителей (Lindholm et al., 1994). Кроме того, у некоторых девочек не наблюдалось типичного ускорения роста до тех пор, пока не снижалась интенсивность тренировок (Lindholm et al., 1994; Caine et al., 2001). В других исследованиях сообщалось также об ускорении или восстановлении темпов роста после прекращения участия в соревнованиях по гимнастике (Bass et al., 2000; Caine et al., 2001), что еще раз подтверждает возможность замедления ростовых процессов под влиянием интенсивных тренировочных занятий.

Борцы

В борьбе справедливость обеспечивается тем, что участников разбивают на весовые категории, так что небольшому борцу не приходится состязаться с крупным. Борец перед началом соревнований должен пройти взвешивание для подтверждения того, что масса тела не выходит за пределы его весовой категории. Чтобы получить преимущество благодаря выступлению в более низкой весовой категории, борцы снижают массу своего тела с помощью сочетания физической тренировки, ограничения диеты и дегидратации организма. Обычно тренировочные занятия борцов имеют продолжительность 2—2,5 ч в день и происходят 5 — 6 раз в неделю. Рацион питания борцов зрелого возраста может быть ниже 50 % рекомендованной нормы на протяжении 3—4 месяцев(Roemmich, Sinning, 1997b), результатом чего может стать недостаточное потребление белка с пищей(Horswill et al., 1990).

Недостаточное питание сопровождается снижением уровня общего и свободного тестостерона, при этом концентрация ЛГ в сыворотке остается неизменной (Roemmich, Sinning, 1997а). При нормальном питании снижение уровня тестостерона приводит к подавлению негативной обратной регуляции, осуществляемой тестостероном, и повышению концентрации ЛГ. Отсутствие усиления секреции ЛГ у борцов подросткового возраста свидетельствует о нарушении функции системы на уровне центральной нервной системы, вероятнее всего, в результате ослабления секреции гонадолиберина. Кроме того, недостаточное питание вызывает у борцов подросткового возраста нарушение функции системы СТГ— ИФР-I (Roemmich, Sinning, 1997а). В частности, у них развивается частичная утрата чувствительности к СТГ, о чем свидетельствует повышение концентрации его в крови при сохранении пониженного уровня ИФР-I. Концентрация СТГ в сыворотке может модулироваться за счет снижения содержания в ней GHBP, который усиливает стимулирующие рост эффекты СТГ. При снижении концентрации GHBP происходит усиление секреции СТГ для продолжения роста с генетически предопределенной скоростью. Оно также может отражать подавление рецепторов СТГ, поскольку концентрация GHBP является показателем количества рецепторов СТГ в тканях. Снижение концентрации рецепторов СТГ в тканях может вызывать утрату чувствительности к этому гормону и замедление роста, так что даже при повышенной концентрации СТГ процессы роста будут оставаться замедленными с целью сохранения энергии для поддержания жизненно важных функций организма.

Несмотря на то что эти изменения питания и гормонального статуса могут влиять на процессы роста и развития организма юных борцов на протяжении спортивного сезона, изменения роста и скорости формирования скелета у них не отличались от аналогичных показателей в контрольной группе(Roemmich, Sinning, 1996, 1997b). Вместе с тем во время спортивного сезона у них наблюдалось замедление гипертрофического роста мышечной и соединительной тканей, а также других мягких тканей, которое компенсировалось более интенсивным ростом во внесоревновательном периоде(Roemmich, Sinning, 1996, 1997b).

Заключение

Спортивная тренировка вызывает краткосрочные и долговременные изменения концентрации гормонов в сыворотке, однако в большинстве случаев эти изменения не влияют на генетически запрограммированные темпы роста и полового развития. Нормальный линейный рост охватывает диапазон от 3-го до 97-го перцентиля для роста и скорости увеличения роста. Индивидуальные различия в сроках полового созревания могут быть причиной того, что некоторые спортсмены на некоторое время смещаются в сторону нижних или верхних перцентилей. Спортсмены с ранним половым созреванием будут иметь больше перцентилей роста, в то время как при задержке полового развития они будут иметь меньше перцентилей роста. Несмотря на то что средиий рост лиц, занимающихся некоторыми видами спорта, может быть меньше 50 перцентилей, это, вероятнее всего, обусловлено фактором отбора, а не влиянием особенностей спортивной тренировки, поскольку процесс роста таких спортсменов попадает в тот же диапазон относительно низких перцентилей до начала и во время тренировочных занятий. Мальчики и девочки с генетически предопределенной задержкой полового созревания и / или небольшим ростом с большей вероятностью будут заниматься гимнастикой и борьбой, поскольку их невысокий рост, будучи недостатком в других видах спорта, в гимнастике и борьбе предоставит им определенные преимущества. Недостаточное питание, обусловленное физической тренировкой и ограничением диеты, по-видимому, вызывает нарушения функции гипоталамо-гипофизарно-гонадальной системы и частичную утрату чувствительности к СТГ у борцов, а также может стать причиной задержки созревания репродуктивной системы у некоторых элитных гимнасток. Период недостаточного питания продолжительностью 3—4 месяца замедляет гипертрофический рост нежировых мягких тканей, однако за ним следует продолжительный период адекватного питания, поэтому продолжительность периода ограничения рациона питания не столь велика, чтобы вызвать замедление линейного роста, полового созревания или уменьшения роста спортсменов. Девушки — элитные гимнастки, которые тренируются с ограничением своего рациона питания на протяжении всего года, подвергаются значительно большему риску ограничения процессов роста и развития. Тренировочный процесс в гимнастике может замедлять процессы роста организма, однако для подтверждения этого вывода необходимо проведение дополнительных исследований. Собранных к настоящему моменту данных пока недостаточно, чтобы разделить влияние гимнастической тренировки и ограничения питания на процессы роста, полового развития и гормональные системы у гимнасток.

Литература

van Aggel-Leijssen, D.P., van Baak, M.A., Tenenbaum, R., Campfield, L.A. & Saris, W.H. (1999) Regulation of average 24 h human plasma leptin level; the influence of exercise and physiological changes in energy balance. International Journal of Obesity and Related Metabolic Disorders 23(2), 151-158.
Bass, S., Bradney, М., Pearce, G. et al. (2000) Short stature and delayed puberty in gymnasts: influence of selection bias on leg length and the duration of training on trunk length. Journal of Pediatrics 136(2), 149-155.
Baxter-Jones, A.D., Helms, P., Maffulli, N., Baines-Preece, J.C. & Preece, M. (1995) Growth and development of male gymnasts, swimmers, soccer and tennis players: a longitudinal study. Annals of Human Biology 22(5), 381-394.
Blum, W.F., Englaro, P., Hanitsch, S. et al. (1997) Plasma leptin levels in healthy children and adolescents: dependence on body mass index, body fat mass, gender, pubertal stage, and testosterone. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 82(9), 2904-2910.
Borer, K.T. & Kaplan, L.R. (1977) Exercise-induced growth in golden hamsters: effects of age, weight, and activity level. Physiology and Behavior 18(1), 29-34.
Borer, K.T., Hallfrisch, J., Tsai, A.C., Hallfrisch, C. & Kuhns, L.R. (1979) The effect of exercise and dietary protein levels on somatic growth, body composition, and serum lipid levels in adult hamsters. Journal of Nutrition 109(2), 222-^228.
Borer, K.T., Nicoski, D.R. & Owens, V. (1986) Alteration of pulsatile growth hormone secretion by growth-inducing exercise: involvement of endogenous opiates and somatostatin. Endocrinology 118(2), 844-850.
Borst, S.E., De Hoyos, D.V., Garzarella, L. et al. (2001) Effects of resistance training on insulin-like growth factor-I and IGF binding proteins. Medicine and Science in Sports and Exercise 33(4), 648-653.
Bouix, O.J., Brun, R, Fedou, C. et al. (1994) Plasma b-endorphin, corticotrophin and growth hormone responses to exercise in pubertal and prepubertal children. Hormone and Metabolic Research 26(4), 195-199.
Braun, B. & Horton, T. (2001) Endocrine regulation of exercise substrate utilization in women compared to men. Exercise and Sport Sciences Reviews 29(4), 149-154.
Bullen, B.A., Skrinar, G.S., Beitins, I.Z. et al. (1985) Induction of menstrual disorders by strenuous exercise in untrained women. New England Journal of Medicine 312(21), 1349-1353.
Caine, D., Lewis, R., O'Connor, P., Howe, W. & Bass, S. (2001) Does gymnastics training inhibit growth of females? Clinical Journal of Sport Medicine 11(4), 260-270.
Cappon, J., Brasel, J.A., Mohan, S. & Cooper, D.M. (1994) Effect of brief exercise on circulating insulin-like growth factor I. Journal of Applied Physiology 76(6), 2490-2496.
Clayton, P.E., Gill, M.S., Hall, CM. et al. (1997) Serum leptin through childhood and adolescence. Clinical Endocrinology 46(6), 727-733.
Conn, C.A., Mial, S. & Borer, K.T. (1993) Food restriction postpones, not prevents, exercise-induced growth in hamsters. Growth, Development, and Aging 57(3), 193-204.
Consitt, L.A., Copeland, J.L. & Tremblay, M.S. (2001) Hormone responses to resistance vs. endurance exercise in premenopausal females. Canadian Journal of Applied Physiology 26(6), 574-587.
Constantini, N.W.& Warren, M.P. (1994) Special problems of the female athlete. Bailliere’s Clinical Rheumatology 8(1), 199-219.
Cunningham, M.J., Clifton, D.K. & Steiner, R.A. (1999) Leptin’s actions on the reproductive axis: perspectives and mechanisms. Biology of Reproduction 60(2), 216-222.
Deschenes, M.R. & Kraemer, WJ. (2002) Performance and physiologic adaptations to resistance training. American Journal of Physical Medicine and Rehabilitaion 81 (suppl. 11), S3-S16.
De Souza, M.J., Van Heest, J., Demers, L.M. & Lasley, B.L. (2003) Luteal phase deficiency in recreational runners: evidence for a hypometabolic state. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 88(1), 337-346.
DeVol, D.L., Rotwein, P., Sadow, J.L., Novakofski, J. & Bechtel, P.J. (1990) Activation of insulin-like growth factor gene expression during work-induced skeletal muscle growth. American Journal of Physiology 259(1 Pt. 1), E89-E95.
Dubuc, G.R., Phinney, S.D., Stem, J.S. & Havel, P.J. (1998) Changes of serum leptin and endocrine and metabolic parameters after 7 days of energy restriction in men and women. Metabolism 47(4), 429-434.
Duclos, М., Corcuff, J.B., Ruffie, A., Roger, P. & Manier, G. (1999) Rapid leptin decrease in immediate post-exercise recovery. Clinical Endocrinology 50(3), 337-342.
Eliakim, A., Brasel, J. A., Mohan, S. et al. (1996) Physical fitness, endurance training, and the growth hormone-insulin-like growth factor I system in adolescent females. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 81(11), 3986-3992.
Eliakim, A., Brasel, J.A., Mohan, S., Wong, W.L. & Cooper, D.M. (1998a) Increased physical activity and the growth hormone-IGF-I axis in adolescent males. American Journal of Physiology 275 (1 Pt. 2),R308-R314.
Eliakim, A., Brasel, J. A., Barstow, T.J., Mohan, S. & Cooper, D.M. (1998b) Peak oxygen uptake, muscle volume, and the growth hor-mone-insulin-like growth factor-I axis in adolescent males. Medicine and Science in Sports and Exercise 30(4), 512-517.
Eliakim, A., Scheett, T.P., Newcomb, R., Mohan, S. & Cooper, D.M. (2001) Fitness, training, and the growth hormone-insulin-like growth factor I axis in prepubertal girls. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 86(6), 2797-2802.
Essig, D.A., Alderson, N.L., Ferguson, M.A., Bartoli, W.P. & Durstine, J.L. (2000) Delayed effects of exercise on the plasma leptin concentration. Metabolism 49(3), 395-399.
Fahey, T.D., Del Valle-Zuris, A., Oehlsen, G., Trieb, M. & Seymour, J. (1979) Pubertal stage differences in hormonal and hematological responses to maximal exercise in males. Journal of Applied Physiology 46(4), 823-827.
Farooqi, I.S., Jebb, S.A., Langmack, G. et al. (1999) Effects of recombinant leptin therapy in a child with congenital leptin deficiency. New England Journal of Medicine 341(12), 879-884.
Foster, D.L. & Nagatani, S. (1999) Physiological perspectives on leptin as a regulator of reproduction: role in timing puberty. Biology of Reproduction 60(2), 205-215.
Frisch, R.E., Gotz-Welbergen, A.V., McArthur, J.W. et al. (1981) Delayed menarche and amenorrhea of college athletes in relation to age of onset of training. JAMA 246(14), 1559-1563.
Fry, A.C., Kraemer, W.J., Stone, M.H. et al. (1993) Endocrine and performance responses to high volume training and amino acid supplementation in elite junior weightlifters. International Journal of Sport Nutrition 3(3), 306-322.
Garcia-Mayor, R.V., Andrade, M.A., Rios, M. et al. (1997) Serum leptin levels in normal children: relationship to age, gender, body mass index, pituitary-gonadal hormones, and pubertal stage. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 82(9), 2849-2855.
Ghigo, E., Bellone, J., Aimaretti, G. et al. (1996) Reliability of provocative tests to assess growth hormone secretory status. Study in 472 normally growing children. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 81(9), 3323-3327.
Haapasalo, H., Kannus, P., Sievanen, H. et al. (1998) Effect of longterm unilateral activity on bone mineral density of female junior tennis players. Journal of Bone and Mineral Research 13(2), 310-319.
Hackney, A.C. (1996) The male reproductive system and endurance exercise. Medicine and Science in Sports and Exercise 28(2), 180-189.

SportWiki энциклопедия ^β