Проопиомеланокортин

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

Проопиомеланокортин и занятия физическими упражнениями

Активация гипофизарной системы проопиомеланокортина (ПОМК) происходит под воздействием физических, психологических и иммунологических стрессовых воздействий, которые индуцируют секрецию фрагментов ПОМК в сердечно-сосудистую систему. Ответ на физическую нагрузку включает возникновение в нервной, эндокринной или иммунной системах разнообразных нейрогуморальных сигналов, приводящих к морфологическим или функциональным изменениям, например мышечной ткани или сердечно-сосудистой системы (Teschemacher, 2003).

Адренокортикотропный гормон (АКТГ) и бета-эндорфин являются наиболее изученными в условиях физической нагрузки, однако в результате занятий физическими упражнениями происходит также секреция других фрагментов ПОМК, например бета-липотропина. Секреция производных ПОМК во время занятий физическими упражнениями является результатом адаптационных изменений организма спортсмена, направленных на преодоление различных стрессовых воздействий. Этот процесс непосредственно связан с разнообразными психологическими стратегиями, которые облегчают поведение организма в стрессовой ситуации (McCubbin, 1993). Секреция АКТГ и β-эндорфина происходит только при определенной интенсивности и продолжительности занятий физическими упражнениями. Реакция на физическую нагрузку определяется также такими факторами, как уровень тренированности, а также других индивидуальных особенностей исследуемых лиц (Goldfarb, Jamurtas, 1997). Аэробная двигательная активность (упражнения для тренировки выносливости) существенно отличается от анаэробной активности, в частности упражнений силовой направленности. В случае возникновения ситуации перетренировки снижение секреции АКТГ может отражать нарушение способности организма спортсмена справляться с нагрузкой. В то время как кратковременное состояние перетренировки (перенапряжение) может быть устранено путем продления периода восстановления, дальнейшее стрессовое воздействие в такой ситуации приведет к развитию синдрома перетренировки. Было предложено использовать изменения концентрации гормонов в крови в качестве показателя перетренировки, однако такие изменения наблюдаются не всегда (Fry et al., 1998).

В то же время остается неизвестным, какую роль играет секреция фрагментов ПОМК в сердечно-сосудистую систему при выполнении физических упражнений. На это следует обратить особое внимание, несмотря на то, что часто можно слышать объяснения, в которых это явление называют "адаптацией к стрессу”. Выяснение функционального значения системы ПОМК, активация которой происходит в организме человека ежедневно в условиях самых разнообразных стрессовых воздействий, по-прежнему остается предметом интереса (Teschemacher, 2003). Мы можем только предполагать, какие механизмы отвечают за индуцированное физической нагрузкой увеличение уровня β-эндорфина, АКТГ и кортизола. Помимо всего прочего, они могут различаться в зависимости от интенсивности физической нагрузки (субмаксимальная или максимальная), когда упражнения с высокой интенсивностью при потреблении кислорода выше максимального уровня (V02max) уже не приводят к дальнейшему увеличению содержания β-эндорфина в плазме (Kraemer W.J. et al., 1993).

ПОМК и его возникновение в процессе эволюции живых организмов

Филогенез ПОМК и белки — производные ПОМК

Время возникновения проопиомеланокортина составляет более 500 млн лет назад. Этот белок обнаружен не только у млекопитающих, но также у беспозвоночных (Dencf, Van Bael, 1998) и в одноклеточных организмах (Salzct et al., 1997). Учитывая все это, можно предположить, что ПОМК играет важную роль в жизни как примитивных, так и высокоразвитых живых организмов. О происхождении системы ПОМК человека известно не очень много. Установлено лишь, что фрагменты ПОМК обнаруживаются в организме зародыша человека уже на пятой неделе беременности (Fachinetty et al., 1987). ПОМК и два других основных прогормона — проэнкефалин и продинорфин — являются предшественниками трех семейств опиоидных белков: эндорфинов, энкефалинов и динорфинов.

Пептидные гормоны и нейропептиды синтезируются как часть одной большой белковой молекулы— предшественника ПОМК, которая после трансляции подвергается различным ферментативным превращениям и модификациям. У человека на гаплоидный геном приходится одна копия гена РОМС, расположенная на 2-й хромосоме (р23). Он имеет длину 7665 пар нуклеотидов и состоит из трех экзонов, разделенных двумя большими нитронами (3—4 и 2—3 т.п.н. соответственно). Первый экзон имеет длину около 100 п.н. и содержит 5’-нетранслируемый участок мРНК ПОМК. Длина второго экзона около 150 п.п., и помимо небольшого участка 5’-нетранслируемой области он кодирует последовательность сигнального пептида и первые 18 аминокислот ПОМК. Третий экзон кодирует остальную часть предшественника ПОМК, включающую последовательности АКТГ, β-липотропина и β-эпдорфина. Биологически активные пептиды, образующиеся из ПОМК, подвергаются дальнейшим превращениям, в результате которых образуются пептидные продукты меньшего размера, обладающие специфической биологической активностью. Таким образом, в процессе превращений из молекулы ПОМК образуются про-у-меланоцитстимулирующий гормон (про-у-МСГ, также может называться N-ПОМК), кортикотропинподобиый белок (corticotropin-like-intermediate protein, CLIP), соединительный пептид (joining peptide, JP), АКТГ и β-липотропин. Существует, по крайней мере, 10 производных β-эндорфина, о которых известно, что они существуют в организме млекопитающих: β-эндорфии (1—27), (1 — 26), (1 —17) и (1 —16), а также их N-ацетилированные формы и, кроме того, N-ацетил-β-эпдорфин (1—31) (Teschemacher et al., 1990а; Hollt, 1993; Young et al., 1993). Про-у-МСГ расщепляется с образованием N-терминального пептида (N-ПОМК (1—49)), АКТГ — с образованием а-МСГ и CLIP, a β-липотропин — с образованием β-эндорфина и β-липотропииа. Соединительный пептид (JP) не обладает биологической активностью, хотя и содержит один остаток цистеина, что является уникальным для человека, который позволяет ему образовывать димеры. Предполагается, что ПОМК также может димеризоваться в клетке в процессе биосинтеза (Bicknell et al., 1996); N-ПОМК принимает участие в митогенезе надпочечников, а а-МСГ у низших позвоночных контролирует пигментацию.

Длина мРНК ПОМК в гипофизе составляет 1072 нуклеотида, в то время как длина транскриптов того же гена в других отделах головного мозга больше, а в периферических тканях — меньше и составляет около 800 нуклеотидов. Больше всего ПОМК образуется в гипофизе; мРНК ПОМК — в гипофизе, других отделах головного мозга и в периферических органах транслируется в аминокислотную последовательность "пре-проопиомеланокортина" или пре-ПОМК. После удаления из молекулы пре-ПОМК N-концевой сигнальной последовательности образуется ПОМК, который представляет собой белок из 241 аминокислотного остатка и далее расщепляется с образованием фрагментов ПОМК, например АКТГ или β-эндорфина (см. обзор Hollt, 1993; Bertagna, 1994).

Локализация ПОМК в организме человека

Основным местом экспрессии гена РОМС является гипофизарная железа, в частности кортикотропные клетки передней доли и меланотропные клетки средней доли гипофиза. Средняя доля гипофиза, которая представляет собой место локализации меланотропных клеток у низших видов, в гипофизе человека является рудиментарным образованием, поэтому в головном мозге человека нет четко выраженной средней доли гипофиза, содержащей меланотропные клетки. Однако в передней доле гипофиза также имеются экспрессирующие ПОМК клетки, способные подвергать его преобразованию по одному из путей ферментативного расщепления как кортикотропному, так и меланотропному. В то же время эти ферментативные системы, вероятнее всего, как и прежде, имеют независимую регуляцию (Evans V.R. et al., 1994).

Транскрипты ПОМК были также обнаружены и в других отделах мозга, кроме гипофиза, например в дугообразном ядре гипоталамуса. Более того, ПОМК подобные транскрипты были выявлены в ряде периферических тканей, в числе которых щитовидная железа, тимус, мозговое вещество надпочечников, гонады, плацента, поджелудочная железа, почки, селезенка, печень, стенки желудочно-кишечного тракта, кожа, моноциты, макрофаги и Т-клетки.

Содержание ПОМК в организме человека

В кортикотронных клетках ПОМК подвергается гликолизироиапию и фосфорилированию, а также ферментативному расщеплению на три больших фрагмента: так называемый 16 К-фрагмент, АКТГ и (5-липотропии, последний включает в себя у-линотропин и β-эндорфин, которые также образуются в небольших количествах. В меланотропных клетках из ПОМК образуются те же фрагменты, что и в кортикотропных, однако здесь они дополнительно расщепляются в серию фрагментов меньшего размера, часть которых подвергается N-концевому ацетилировапию или С-концевому амидированию. Типичными примерами таких производных ПОМК являются а-меланоцитстимулирующий гормон (а-МСГ) или ацетилированный β-эндорфин (Loh, 1992; Young et al., 1993; Castro, Morrison, 1997).

ПОМК — предшественник АКТГ и β-эндорфина, а также эндокринная регуляция ответа на физическую нагрузку

Секреция ПОМК в условиях физической нагрузки

При воздействии физической нагрузки происходит активация “кортикотропной части" системы ПОМК, что приводит к секреции иммунореактивного материала АКТГ и β-эндорфина. Изучение АКТГ как основного представителя системы ПОМК с точки зрения индуцированной стрессом активации гипоталамо-гипофизарно-надночечниковой системы продолжается уже достаточно долго (Ganong et al., 1987; Tache, Rivier, 1993). АКТГ рассматривается как основной валидный параметр стрессового ответа эндокринной системы помимо адреналина, норадреналина и кортизола (Adams, Hempelmann, 1991). Позднее было установлено, что секреция β-эндорфина и β-липотропина гипофизом происходит при аналогичных или подобных стрессовых воздействиях (Owens, Smith, 1987; McLoughlin et al., 1993).

Повышение концентрации иммунореактивных АКТГ и β-эндорфина в плазме в ответ на физические упражнения происходит практически в эквимолярных количествах (Akil et al., 1984; De Mcirlcirct al., 1986; Farrell et al., 1987; Rahkila ct al., 1988; Strassman ct al., 1989; Schwarz, Kindcrmann, 1990; Hcitkamp et al., 1993; Schulz et al., 2000). Вместе с тем, как было показано в исследованиях с участием женщин, занимавшихся марафонским бегом, базальный уровень иммунореактивного АКТГ и β-эндорфина могут различаться, а увеличение уровня АКТГ в определенных условиях, например во время бега до утомления, может превышать увеличение иммунореактивного β-эндорфина до пяти раз (Hcitkamp et al., 1996).

Острый стресс может быть определен биохимическими методами путем измерения секреции катехоламинов. Хронический стресс определить как изменение биохимических показателей гораздо сложнее, хотя с физиологической точки зрения его можно рассматривать как утрату способности противостоять воздействиям окружающей среды или потерю контроля над функциями организма при длительном сохранении стрессовых условий (McLoughlin et al., 1993). В случае, когда спортсмен ощущает субъективные симптомы стресса в сочетании с повышенной утомляемостью или снижением физической работоспособности, проявляется состояние стресса, связанного с перетренировкой.

Срочные изменения ПОМК при тренировке аэробной выносливости

На основании предположения о том, что отпет на стресс представляет собой нейроэндокринный процесс, активация которого происходит еще до начала выполнения физических упражнений, было проведено исследование возможности использования теста со ступенчатым увеличением нагрузки в качестве модельного стрессового фактора (De Vries et al., 2000). Лица, принимавшие участие в исследовании, выполняли упражнения на велотренажере с нагрузкой 40 — 100 % максимального потребления кислорода (V02max) до наступления утомления. Результаты исследования показали, что увеличение ЧСС, уровня лактата, адреналина и норадреналина отражает относительную нагрузку, в отличие от повышения концентрации АКТГ и β-эндорфина, которое происходило только после того как интенсивность упражнений достигала 80 % V02max. В целом проведенное исследование продемонстрировало, что активация стрессовых гормонов происходит в различные моменты времени, а задержка реакции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы в условиях теста со ступенчатой нагрузкой контрастирует с отсутствием подобной задержки при ответе данной системы в условиях психологического стресса (De Vries et al., 2000).

Сравнение уровня АКТГ до и после субмаксимальной нагрузки (80 % V02max) и выполнения изотонических упражнений до утомления (100 % V02max) также позволило прийти к выводу о том, что индуцированное физическими упражнениями повышение содержания АКТГ в плазме крови и его корреляция с уровнем кортизола в крови зависит от интенсивности изотонических упражнений (Farell et al., 1983). При нагрузке 40—60 % V02max существенных изменений концентрации β-эндорфина не происходило, однако его уровень существенно повышался при интенсивности физических упражнений 80 % V02max (Donevan, Andrew, 1987; Langenfeld et al., 1987; McMurrey et al., 1987; Sforzo, 1989). В одном исследовании повышение уровня АКТГ после занятий бегом наблюдалось только у спортсменов, занимавшихся марафонским бегом, но не у нетренированных добровольцев (Duclos et al., 1997). Однако, поскольку при оценке уровня кортизола подобных различий выявлено не было, авторы данной статьи высказали предположение о более низкой чувствительности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы к негативной обратной регуляции. Результаты последующих исследований этих же авторов (Duclos et al., 1998) опровергли гипотезу о пониженной чувствительности надпочечников к АКТГ после их гипофизарной стимуляции.

В другой работе были использованы низкие и высокие дозы дексометазона (Marquet et al., 1999). После приема последней дозы участники исследований выполняли тест на велоэргометре с максимальной нагрузкой, до и после каждого проведения теста брали кровь для анализа. Установлено, что применение дексаметазона приводит к снижению уровня АКТГ, β-эндорфина, кортизона и половых стероидов, за исключением тестостерона, в покое и после физической нагрузки. Авторы интерпретировали эти результаты как нарушение адаптации к интенсивным физическим нагрузкам.

Существуют противоречия по вопросу влияния продолжительности упражнений и объема физической нагрузки на секрецию β-эндорфииа. С одной стороны, показано, что повышенная концентрация β-эндорфина сохраняется в течение всего времени интенсивных занятий физическими упражнениями (тесты с нагрузкой 80 % V02max продолжительностью 10— 30 мин) (Angelopoulos, 2001), а с другой — сообщается о постепенном увеличении уровня β-эндорфина при нагрузке 80 % V02max (Goldfarb et al., 1991) либо о линейном повышении концентрации β-эндорфина со временем (Taylor et al., 1994). Противоречия между экспериментальными данными разных авторов могут быть обусловлены различиями в объеме физической нафузки либо совпадением скорости секреции и исчезновения β-эндорфина при нагрузке, равной 50 % V02max. Описана также зависимость секреции β-эндорфина и АКТГ от интенсивности упражнений (Rakhila et al., 1987, 1988). Однако, по данным других авторов, проводивших исследования в условиях марафонского забега и тестов с субмаксимальной нагрузкой 50 % V02max, секреция β-эндорфина и β-липофопина в большей степени зависит от продолжительности нагрузки, а не от ее интенсивности (Petraglia et al., 1990).

При изучении секреции β-эндорфина при нагрузке 60 и 90 % V02max достоверное увеличение уровня гормона наблюдалось только при более высокой интенсивности нагрузки и зависело от продолжительности занятия физическими упражнениями соответственно (Goldfarb, Jamurtas, 1977). Постепенное или ступенчатое увеличение нагрузки аэробного характера способствовало повышению уровня β-эндорфина. Выполнение физических упражнений с интенсивностью 66 и 57 % V02max приводило к увеличению β-эндорфина в плазме крови у нетренированных и тренированных лиц соответственно. Авторы указывают, что достоверных отличий в уровне β-эндорфина ни в состоянии покоя, ни во время выполнения физических упражнений между участниками исследований с различным уровнем тренированности не обнаружено.

Проведено исследование реакции кортизола на применение дексаметазона при блокаде АКТГ и в ответ на физические упражнения с максимальной нагрузкой VO,max. После занятия уровень АКТГ в плазме повышался до 600 % исходного значения, в то время как концентрация кортизола оставалась неизменной, авторы объясняют полученные результаты различиями в периферическом метаболизме (Lac et al., 1999).

Изучали также изменения уровня АКТГ и β-эндорфина в плазме крови при выполнении высокоинтенсивных упражнений на велоэргометре при стимуляции атмосферных условий на высоте 4300 м (пониженное давление и содержание кислорода) и на уровне моря. Выполнение физических упражнений в условиях острой гипоксии и пониженного давления не приводило к существенным изменениям уровня β-эндорфина, АКТГ и кортизола при физической нагрузке, не обнаружено и отличий в молярном отношении β-эндорфина и АКТГ (Kraemer WJ. et al., 1991). Существенное возрастание АКТГ в сыворотке крови наблюдалось после несоревновательного забега на 21 км на небольшой высоте (330 м над уровнем моря) по сравнению с аналогичной физической нагрузкой на высоте 650 м над уровнем моря. Высказано предположение о том, что АКТГ может играть роль в адаптации к физической нагрузке на небольших высотах (el Migdadi et al., 1996).

Регулярные занятия физическими упражнениями, включая последующий период восстановления, могут стать удобной моделью для изучения влияния различной продолжительности интервалов отдыха на последующую реакцию на стресс. С учетом этого соображения было проведено сравнение реакции нейроэндокринной и иммунной систем в дни занятий упражнениями для тренировки выносливости одинаковой интенсивности, однако с различным периодом отдыха перед первым и вторым занятием (Ronsen et al., 2002). Авторы исследования показали, что при выполнении упражнений через 3 ч после предыдущего повышение уровня адреналина, АКТГ и кортизола было более выраженным по сравнению с 6-часовым интервалом для отдыха. Было показано, что время восстановления также является важным фактором достижения гомеостаза между регулярными занятиями для тренировки выносливости.

β-Эндорфин и чувствительность дыхательной системы. Для подтверждения гипотезы о том, что упражнения для тренировки выносливости могут приводить к снижению хемочувствительности, которое может быть опосредовано повышением эндогенного β-эндорфина, было проведено измерение чувствительности дыхательной системы к повышению диоксида углерода в крови и содержания иммунореактивного β-эндорфипа в крови у участников марафонского забега. У всех участников забега отмечено повышение уровня β-эндорфина, начиная с предстартового момента и заканчивая финишем. Вместе с тем, существенных изменений чувствительности организма к двуокиси углерода в крови обнаружено не было. Был сделан вывод о том, что естественное увеличение эндогенного β-эндорфина, обусловленного марафонским забегом, не влияет па центральную хемочувствительность (Mahler et al., 1989). Взрослых студентов мужского пола с целью определения уровня аэробной подготовленности подвергали тесту определения V02max. В группе “хорошо подготовленных” наблюдалось существенно меньшее повышение ЧСС по сравнению с “неподготовленными”, однако эти различия в реакции организма лиц с различным уровнем аэробной подготовленности стирались в случае применения опиоидного антагониста налтрексона. Было высказано предположение, что регулярные тренировочные занятия аэробными упражнениями стимулируют секрецию опиоидов, обладающих ингибирующим эффектом (McCubbin, 1993).

Острые изменения ПОМК в ответ на силовую тренировку

Аэробная двигательная активность (упражнения на выносливость) существенно отличается от анаэробной, такой, как силовые упражнения. После занятий силовыми упражнениями наблюдали снижение β-эндорфипа плазмы крови по сравнению с исходным состоянием до начала занятия (Pierce ct al., 1994). Кроме того, не было обнаружено никакой взаимосвязи между физической нагрузкой и изменением уровня β-эндорфина (McGowan et al., 1993). Каких-либо закономерных изменений β-эндорфина в ответ на выполнение силовых упражнений не установлено и другими авторами (Goldfarb, Jamurtas, 1997).

При выполнении силовых упражнений с большой нагрузкой к ключевым факторам, определявшим степень изменений концентрации β-эндорфина в плазме крови, относятся продолжительность интервалов отдыха между подходами и уровень лактата в крови (Kraemer W.J. et al., 1993). Данные этих исследователей, обнаруживших достоверное увеличение β-эндорфина в плазме и кортизона в сыворотке крови только при использовании одного из 6 протоколов занятий с большой нагрузкой, показывают, что тренировочное воздействие, необходимое для повышения уровня β-эндорфина, характеризуется большей продолжительностью подходов и короткими интервалами отдыха между подходами и упражнениями. Основными факторами, определяющими физиологический стресс, являются количество повторений, которое позволяет выполнить нагрузка (т. с. интенсивность) за одни подход (т. е. продолжительность), а также длительность интервалов отдыха (Kraemer W.J. etal., 1993). Повышение уровня β-эндорфина наблюдалось только в конце занятия силовыми упражнениями во время энергетического баланса и было существенным только при негативном энергетическом балансе (Walberg-Rankin et al., 1992). У профессиональных тяжеловесов занятая силовыми упражнениями не влияли на уровень лактата и уровень p-эндорфина в крови (Kraemer W.J. et al., 1992). Создается впечатление, что занятия силовыми упражнениями не вызывают каких-либо закономерных изменений p-эндорфина. Виды силовой тренировки, не приводящей к полному утомлению, а именно упражнения с большой массой отягощений, хотя и требуют высокой мышечной активности на протяжении коротких промежутков времени, увеличением уровня p-эндорфина не сопровождаются (Pierce et al., 1993b), а могут даже вызывать его понижение (Pierce et al., 1994). Увеличение p-эидорфина наблюдалось только в случаях, когда при выполнении упражнений спортсмены занимались практически до наступления утомления (Kraemer W.J. et al., 1993). Было продемонстрировано повышение концентрации иммунореативного АКТГ и р-эндорфина в плазме при выполнении анаэробных упражнений, которое коррелировало с увеличением содержания лактата в крови (Schulz et al., 2000). Вместе с тем полный β-эндорфин (1—31) был обнаружен в небольших количествах только в двух образцах плазмы. Авторы работы заключили, что обнаруженный ими иммунорсактивный материал имеет отношение к полному пептиду β-эндорфина (1—31) лишь в незначительной степени, а большая его часть, обнаруживаемая в крови при выполнении анаэробных упражнений, вероятнее всего, представляет собой β-липотропин.

Результаты исследования эффектов силовой тренировки па секрецию β-эндорфина неоднозначны: частично они обусловлены выбором участников исследований, частично различиями в параметрах занятий: интенсивности, продолжительности и длительности интервалов отдыха (Kraemer W.J. et al., 1989; Goldfarb, Jamurtas, 1997), а частично — специфичностью использованных методов анализа (Harbach et al., 2000; Schulz et al., 2000).

Этанол не вызывает роста концентрации кортизола и крови выше, чем это происходит в результате занятий силовыми упражнениями, однако он обладает более продолжительным эффектом и не изменяет уровня АКТГ в крови (Koziris et al., 2000). Отсутствие изменений концентрации кортизола после коротких периодов интенсивной силовой тренировки но сравнению с состоянием покоя наблюдали также другие исследователи (Fry et al., 1998; Raastad et al., 2001).

Хронические адаптации к физическим нагрузкам и изменения ПОМК: сравнение последствий продолжительных тренировочных программ аэробной и силовой направленности

Изменения ПОМК в ответ на продолжительные занятия аэробными упражнениями. После выполнения тренировочной программы продолжительностью 12 недель у участников исследований наряду с существенным увеличением VO.max было обнаружено притупление реакции АКТГ на выполнение работы с субмаксималыюй нагрузкой (Buono et al., 1987). Вместе с тем у тренированных лиц выявлено менее выраженное увеличение уровня АКТГ в ответ на максимальные физические нагрузки (Luger et al., 1987). Однако при изучении влияния продолжительных тренировок выносливости на функцию коры надпочечников у женщин, занимавшихся бегом, путем определения увеличения уровня кортизона в крови в ответ па внутривенные инъекции АКТГ никаких функциональных изменений коры надпочечников обнаружено не было (Ronkainen et al., 1986).

Изменения ПОМК в ответ на продолжительные занятия силовыми упражнениями. По данным Кремера (Kraemer W.J. et al., 1992), выполнение силовых упражнений сопровождается увеличением β-эндорфина, тестостерона и лактата, однако после занятий силовыми упражнениями на протяжении двух лет выявлены изменения только тестостерона.

Исследование механизмов адаптационных изменений, связанных с отсутствием физической нагрузки мышц, показало, что утрата мышечной силы обусловлена прежде всего снижением способности нервной системы возбуждать мышечное сокращение, а не изменениями размера миофибрилл (Deschenes et al., 2002). В отличие от силовой тренировки, результатом которой является увеличение мышечной силы и гипертрофия мышечной ткани, отсутствие мышечной нагрузки приводит к снижению работоспособности мышц. Кроме того, эти исследователи обнаружили, что в отсутствие мышечной нафузки происходят изменения гормонального баланса организма, способствующие атрофии мышц, т. е. происходит рост катаболического гормона кортизона, который не сопровождается соответствующим повышением уровня АКТГ.

Недостаток сна не изменяет уровня β-эндорфина в состоянии покоя и не влияет иа эффективность ответа p-эндорфина па высокоинтенсивные упражнения (McMurrey et al., 1988).

Влияние тренировочных занятий. Существует обзор влияния тренировочных занятий на базальмый уровень гормонов в плазме или уровень после воздействия физической нагрузки (Goldfarb, Jamurtas, 1997). Анализ ряда исследований с участием разнообразного контингента обследованных лиц, а также с применением личных тренировочных программ приводит к выводу о явной противоречивости результатов: по данным разных авторов, занятия физическими упражнениями повышают, не влияют или снижают содержание β-эндорфина в крови. Авторы обзора (Goldfarb, Jamurtas, 1997) интерпретируют существующие в литературе противоречия как следствие различий в типе тренировочных программ и их интенсивности, методах определения β-эндорфина и видах применяемых физических упражнений. Образец четкого подхода к планированию эксперимента можно найти в статье Энгфреда (Engfred et al., 1994), который провел сравнение показателей тренированных и нетренированных добровольцев и проанализировал состояние этих людей до и после проведения тщательно спланированной программы тренировочных занятий. В обоих группах после занятий физическими упражнениями обнаружены сходные изменения норадреналина, адреналина, соматотропного гормона, β-эндорфина и инсулина. При использовании ступенчатовозрастающей нагрузки до утомления и продолжительных занятий аэробными упражнениями до утомления, таких, как марафонский бег, прирост концентраций АКТГ и β-эндорфина был приблизительно одинаковым (Heitkamp et al., 1993). После 5 недель тренировочных занятий наблюдалось достоверное существенное снижение прироста уровня АКТГ и β-эндорфина в ответ на физическую нагрузку. В спланированных аналогичным образом исследованиях нетренированные женщины на протяжении 8 недель тренировали выносливость, что выражалось в занятиях бегом продолжительностью 30 мин три раза в неделю (Heitkamp et al., 1998). Изучение изменений уровня гормонов после такой тренировочной программы показало отсутствие изменений базального уровня β-эндорфина и увеличение этого показателя для АКТГ. Уровень АКТГ и β-эндорфина сразу после занятия физическими упражнениями существенно возрастал, однако в случае р-эндорфина прирост был несколько меньшим. Таким образом, физические упражнения, очевидно, вызывают специфический ответ, проявляющийся в увеличении фрагментов ПОМК, который трудно обнаружить после разового воздействия физической нафузки. Результаты, полученные с участием тренированных и нетренированных добровольцев, также выявили различия в характере изменений уровня АКТГ и β-эндорфина у лиц с различным уровнем физической подготовленности, на основании которых авторы сделали сходные выводы (Diego Acosta et al., 2001). Очень вероятно, что влияние тренировочных занятий на метаболизм β-эндорфина в состоянии покоя и при выполнении физических упражнений зависит от парамефов выполнявшихся ранее упражнений. Аэробные упражнения среднего уровня интенсивностью 50 % VO,max не сопровождались изменениями β-эндорфина, тогда как при интенсивности упражнений 66 % V02max наблюдалось увеличение уровня β-эндорфина (Viru, Tendzegolskis, 1995).

Была проведена оценка изменений уровня АКТГ, кортизола и лактата в плазме у лиц с малоподвижным образом жизни, лиц со средним уровнем двигательной активности и интенсивно тренирующихся бегунов (Luger et al., 1987). У лиц с высоким уровнем физической подготовленности оказался повышенным уровень АКТГ в плазме. Подобно содержанию АКТГ и кортизола, уровень лактата в плазме определялся интенсивностью упражнений, поскольку во всех группах зависимость изменений лактата крови от интенсивности упражнений носила аналогичный характер. Лицам с более высоким уровнем физической подготовленности для достижения сопоставимого увеличения лактата в плазме крови требовалась более высокая абсолютная физическая нагрузка, при равной абсолютной нагрузке уровень активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы у них был существенно ниже по сравнению с нетренированными лицами. Было высказано предположение, что ежедневные интенсивные тренировки приводят к хронической гиперсекреции АКТГ и гиперфункции надпочечников, т. е. физическая тренировка сопровождается развитием адаптационных механизмов, таких, как рост способности справляться с более высокой нагрузкой при меньшей активации гипофизарно-надпочечниковой системы (Luger et al., 1987). Результаты исследования этой же группы авторов свидетельствуют о том, что у хорошо тренированных бегунов обнаруживается повышенный базальный уровень АКТГ и кортизола, а пониженное содержание экзогенного кортиколиберина обусловлена мягкой хронической гиперфункцией коры надпочечников (Luger et al., 1988).

В исследованиях, где проводилось сравнение лиц с низким уровнем двигательной активности и хорошо тренированных, при использовании различных тренировочных программ не было выявлено никаких адаптационных изменений в характере секреции производных ПОМК (Kraemer R.R. et al., 1989; Goldfarb et al., 1991). В тесте с максимальной нагрузкой на тредмиле участвовали три группы, которые занимались, соответственно, спринтерской интервальной тренировкой, тренировкой выносливости и комбинированной тренировкой в течение 10 недель. В группе, занимавшейся тренировкой выносливости, никаких гормональных изменений не обнаружено. В группе, тренировавшейся по комбинированной программе, несмотря на сохранение гормональной, наблюдалось значительное снижение прироста концентрации β-эндорфина и АКТГ в ответ на физическую нагрузку (Kraemer W.J. et al., 1989a).

По сравнению с мужчинами, у женщин, занимавшихся марафонским бегом, обнаружен более высокий уровень в покое и меньшее увеличение β-эндорфина, а также более низкая концентрация в покое и более значительное увеличение АКТГ после марафонского забега и тестов на тредмиле (Heitkamp et al., 1996). Кроме того, та же группа исследователей наблюдала тенденцию к повышению концентрации АКТГ в состоянии покоя в результате тренировок на выносливость (Heitkamp et al., 1998).

Секреция ПОМК в условиях экстремальной физической нагрузки. Супермарафонские забеги представляют собой экстремальную физическую нагрузку; содержание в сыворотке АКТГ и β-эндорфина в состоянии покоя существенно превышало границы нормального диапазона (изменения гормонального состояния в покое), уровень АКТГ оставался увеличенным, а концентрация p-эндорфипа в плазме находилась в пределах нормального диапазона без существенных изменений, и это интерпретировалось как гормональная адаптация к продолжительному стрессу (Pestell et al., 1989). Более выраженный ответ у лиц с высоким уровнем физической подготовленности наблюдался только в условиях экстремальной физической нагрузки (Farell et al., 1987).

Тарп (Tharp, 1975) еще в 1975 г. высказал следующее предположение о роли глюкокортикоидов при двигательной активности и спортивной тренировке. Утомление сопровождается снижением уровня глюкокортикоидов в плазме, что может представлять собой защитный механизм, предотвращающий истощение ресурсов организма. Хроническая физическая тренировка приводит к гипертрофии функции коры надпочечников и, как правило, небольшому повышению глюкокортикоидов во время острой физической нагрузки, в отличие от ситуации, наблюдаемой в организме нетренированных лиц. Изменения глюкокортикоидного ответа, обусловленные физическими тренировками, очевидно, вызваны снижением чувствительности коры надпочечников к стимуляции АКТГ и, возможно, адаптацией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, выражающейся в снижении секреции АКТГ в ответ на стресс (Tharp, 1975).

У нетренированных лиц обнаружен достоверно более высокий уровень у1-17-эндорфина и а1-16-эндорфина, а также их относительного количества по сравнению с p-эндорфином (Viru, Tendzegolskis, 1995), что свидетельствует об изменениях метаболизма p-эндорфина в состоянии покоя и при физической нагрузке, обусловленных предшествующими занятиями физическими упражнениями.

Перетренировка и зависимость от физических упражнений

Этот подраздел посвящен физиологии спорта и двигательной активности в состоянии нарушенного равновесия между переутомлением, возникающим в результате физических тренировок, и способностью спортсмена выдерживать нагрузку, которая приводит к состоянию перетренировки. Из-за отсутствия универсальной терминологии литература, посвященная вопросам перетренировки, временами может вводить в заблуждение (Fry, Kraemer, 1997). Состояние перетренировки может быть определено как любой тренировочный процесс, который происходит без полного восстановления организма спортсмена между тренировочными занятиями, что в итоге приводит к снижению показателей физической работоспособности (Fry, Kraemer, 1997; Raastad et al., 2001). Еще одним недостатком научных публикаций по данному вопросу является то, что при изучении состояния перетренировки не используются последовательно адекватные изменения объема или интенсивности упражнений, либо не очень тщательно анализируются параметры отдыха и восстановления используемой тренировочной программы, либо исследователи не наблюдают реального снижения работоспособности (Fry, Kraemer, 1997). В то время как кратковременное состояние перетренировки (перенапряжение) может быть возвращено к норме благодаря более длительному периоду восстановления, дальнейшее воздействие стрессовых факторов приведет к возникновению синдрома перетренировки. В работах, посвященных изучению состояния перетренировки, проводилось количественное определение таких субстратов, как лактат, мочевина, ферменты (например, креатинкиназа) или гормоны (например, кортизол, тестостерон, соматотропный гормон), однако мы остановимся только на сообщениях, где упоминаются АКТГ и β-эндорфин как представители производных ПОМК.

Ряд исследователей (Urhausen et al., 1995; Barron et al., 1985; Fry, Kraemer, 1997) отмечали нарушение индуцированного физическими упражнениями увеличения yровня АКТГ после краткосрочного теста на выносливость до утомления с нагрузкой 110 % индивидуального порога либо в ответ на индуцированную инсулином гипогликемию у спортсменов, занимавшихся марафонским бегом в состоянии перетренировки, которое объясняли негативной обратной связью при участии кортизона, истощением гипофизарных запасов АКТГ, а также изменениями внутриклеточного гомеостаза (Urhausen et al., 1995). Существуют также и другие сообщения об отсутствии индукции повышения уровня АКТГ у спортсменов в состоянии перетренировки (Kraemer et al., 1989b). Регулярные острые или хронические воздействия определенных видов стресса приводят к адаптации, которая может выражаться в снижении чувствительности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы к последующим или продолжительным воздействиям этих видов стресса. Показано, что интенсивные физические тренировки приводят к адаптивным изменениям функции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы в состоянии покоя, сдвигу фазы и усилению гипофизарной секреции АКТГ, а также снижению секреции кортизола (Wittert et al., 1996).

Во время интенсивных силовых тренировок или в периоды перенапряжения в большинстве случаев наблюдается снижение чувствительности надпочечников к АКТГ, которое компенсируется повышением секреции АКТГ в гипофизе (Lehmann et al., 1998). Сообщалось также о том, что у спортсменов в состоянии перетренировки происходит снижение секреции бета-эндорфина, индуцированной физической нагрузкой (Urhausen et al., 1995). Кроме того, существуют данные, подтверждающие снижение активности симпатической системы и чувствительности тканей-мишеней к катехоламинам (Lehmann et al.,1998).

Преобладающим в настоящее время синдромом переутомления является синдром парасимпатического или Аддисонова типа. На ранних стадиях, несмотря на увеличение секреции гипофизом АКТГ, происходит некомпенсируемое ничем снижение чувствительности надпочечников и уменьшение ответной секреции кортизола. На поздних стадиях заболевания секреция АКТГ также снижается. Однако подобная полная картина заболевания наблюдается только в случае перетренировки с большим объемом упражнений на выносливость при высоком уровне энерготрат: Устойчивое нарушение физической работоспособности у спортсменов в состоянии перетренировки можно объяснить функциональными изменениями гипофизарно-надпочечниковой и симпатической систем (Lehmann et al., 1998).

Эффект от занятий физическими упражнениями, который проявляется на состоянии центральной нервной системы в большей степени, чем на периферии, представляет собой зависимость от физических упражнений. Однако в исследовании, посвященном этой проблеме, не был проведен анализ корреляции между оценкой зависимости от занятий двигательной активностью но результатам опроса и уровнем p-эндорфина в плазме (Pierce et al., 1993а).

Нейроэндокринный ответ на перетренировку, вызванную большим объемом силовых упражнений, может комбинироваться с перегрузкой, вызванной интенсивной аэробной двигательной активностью. Вместе с тем чрезмерная интенсивность силовых тренировок (анаэробная двигательная активность) сопровождается характерными изменениями нейроэндокринного профиля (Fry, Kraemer, 1997). Было проведено сравнение концентрации кортизола в ответ на занятия силовыми упражнениями при увеличении тренировочного объема или интенсивности упражнений. При увеличении объема физических упражнений наблюдалось увеличение уровня кортизола в покое и в ответ на физическую нагрузку, тогда как при увеличении интенсивности не наблюдалось никаких изменений либо они были незначительны. В то же время при перетренировке, вызванной выполнением силовых упражнений с высокой интенсивностью, также не наблюдалось повышения уровня кортизола. Эти данные могут представлять особый интерес, поскольку было показано, что повышение уровня кортизола в крови может быть обусловлено состоянием психологической депрессии (Fry, Kraemer, 1997).

При сравнении анаэробной двигательной активности, такой, как силовые упражнения, с аэробной, обнаруживаются значительные различия. Многие симптомы перетренировки, показанные для аэробных упражнений, не обнаруживаются при перетренировке, вызванной анаэробными видами двигательной активности. Кроме того, изменение отдельных параметров программ силовой тренировки может приводить к разнообразным физиологическим последствиям (Fry et al., 1998). Уровень кортизола, индуцируемый физической нагрузкой, при увеличении объема тренировок снижается вдвое, что свидетельствует о том, что повышение уровня кортизола в состоянии покоя вносит свой вклад в истощение гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, предотвращая таким образом адекватный ответ на интенсивную физическую нагрузку. В случае перетренировки, вызванной выполнением силовых упражнений с максимальной интенсивностью, никаких изменений содержания кортизола в крови в состоянии покоя не обнаружено. Такой ответ является противоположным тому, что наблюдается в случае перетренировки, обусловленной выполнением силовых упражнений с большим объемом нагрузки или аэробной тренировкой. Становится очевидным, что некоторые из классических признаков перетренировки, установленные на основании данных исследований спортсменов, занимавшихся аэробными вилами двигательной активности, могут оказаться неприменимыми к состояниям перетренировки, вызванным анаэробными нагрузками (Fry, Kraemer, 1997).

Что касается изменений уровня АКТГ и перетренировки, вызванной силовыми упражнениями, то при увеличении интенсивности упражнений происходит снижение повышенного уровня АКТГ. В случаях, когда в результате перетренировки, обусловленной выполнением силовых упражнений высокого уровня интенсивности, наблюдается снижение силовых показателей, уровень АКТГ не подвергается изменениям ни в состоянии покоя, ни после выполнения упражнений (Fry, Kraemer, 1997).

Исследования прежних лет были направлены на поиск эндокринных маркеров (“маркеров перетренировки"), которые бы позволили обнаруживать приближение синдрома перетренировки как для аэробной, так и анаэробной двигательной активности. Проведенные исследования показали, что силовые упражнения не приводят к существенному повышению иммунореактивного β-эндорфина, о котором повсеместно сообщается в связи с исследованием последствий занятий упражнениями на выносливость (McGovan et al., 1993). Наряду с этим, не было обнаружено никакой взаимосвязи между эмоциональным состоянием (настроением) и изменениями уровня p-эндорфина, индуцированными силовыми упражнениями. Несмотря на многочисленные предположения в отношении существенной роли изменений гормонов гипоталамо-гипофизарной системы в патогенезе перетренировки, известно лишь несколько экспериментальных подтверждений, полученных на спортсменах, которые в действительности находились в состоянии перетренировки (Urhausen et al., 1995). Наблюдение за эффектом различной интенсивности упражнений проводилось только Фраем и его коллегами (Fry, Kraemer, 1997; Fry et al., 1998). Учитывая отсутствие взаимосвязи между изменениями функции эндокринной системы и физических показателей, они пришли к заключению, что особенности силовой тренировки не позволяют использовать гормональные показатели и адаптации эндокринной системы для контроля развивающегося состояния перетренировки. Кроме того, создается впечатление, что перетренировки, обусловленные непродолжительными упражнениями с относительно высоким уровнем интенсивности, не могут успешно контролироваться с помощью концентрации гормонов в крови.

Проявления всех этих нейроэндокринных изменений, вызванных перетренировкой, для обеспечения адекватной тренировки следует контролировать путем применения различных способов дозирования тренировочной нагрузки, направленных на избежание развития синдрома перетренировки с продолжительными нарушениями гомеостаза (Fry, Kraemer, 1997). Величина временного утомления и скорость восстановления (после интенсивных силовых упражнений) может быть использована в качестве показателя эффективности долговременных адаптаций нейромышечной системы, свидетельствующих о необходимости начала следующего тренировочного занятия только после полного восстановления (Ahtiaincn et al., 2003).

Влияние на сердечно-сосудистую систему

Физические упражнения можно рассматривать в качестве одного из множества стрессовых факторов, оказывающих влияние па функцию сердечно-сосудистой системы и, следовательно, активирующих гипофизарную систему ПОМК. Увеличение концентрации β-эндорфина, индуцированное физическими упражнениями, наблюдали также в присутствии на-локсона (Shen et al., 1992). Результаты этих исследователей демонстрируют увеличение собственной ЧСС (ЧСС после автономной блокады) и Р-эндорфина после физической нагрузки, но показывают, что изменения собственной ЧСС не зависят от р-эндорфипа.

Изменения уровня β-эндорфина в ответ на выполнение физических упражнений представляют особый интерес в случае пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС). Проведено изучение реакции организма пациентов с подозрением на ИБС и установленным диагнозом ИБС в условиях физической нагрузки при выполнении велоэргометрического теста (Letizia et al., 1996). При пиковой нафузке одновременное увеличение концентрации р-эндорфина и АКТГ в плазме происходило у лиц, у которых при проведении нагрузочного теста не было обнаружено клинических симптомов и патологических изменений элекфокардиограммы, характерных для ИБС. Во время восстановления происходило дальнейшее увеличение уровня β-эндорфина, АКТГ и кортизола. У пациентов с ИБС и негативным результатом нагрузочного теста наблюдалось существенное увеличение β-эндорфина, при этом уровень АКТГ и кортизола в плазме практически не изменялся. Однако у пациентов с позитивным результатом нагрузочного теста не выявлено изменений p-эндорфина и производных пептидов ПОМК. В качестве интерпретации этих результатов было высказано предположение, что повышение β-эндорфииа наблюдается при пиковой нагрузке у пациентов с ИБС и негативными результатами нагрузочного теста как ассоциированное с безболезненной ишемией.

У пациентов с асимптоматической ишемией увеличение β-эндорфина в ответ на физические упражнения было существенно выше, чем у больных со стенокардией. Социальное общение стимулировало существенно больший рост уровня p-эндорфина по сравнению с физической нагрузкой. У пациентов с асимптоматической ишемией по сравнению с теми, у кого это заболевание было связано с болевыми ощущениями, отмечено большее увеличение уровня р-эндорфииа. Вместе с тем речевые стрессоры превзошли физическую нагрузку по стимулирующему воздействию на повышение концентрации β-эндорфина. Усиленный рост уровня β-эндорфина в ответ на речевые стимулы рассматривался как частичное преобладание безсимптомной ишемии при психологическом стрессе (Miller et al., 1993). У пациентов с ИБС и ишемией, индуцированной физическими упражнениями, социальное общение представляет собой психологический стресс, проявляющийся в увеличении реактивности сердечно-сосудистой системы и вызывающий рост уровня β-эндорфина, который достоверно коррелировал с порогом болевых ощущений (Shops et al., 1995). Те же авторы наблюдали различия в характере болей в груди при выполнении физических упражнений, связанные с полом пациентов. Женщины гораздо чаще, чем мужчины, жаловались на боли в сердце в течение дня и при воздействии исследовательских психологических тестов, но не во время выполнения упражнений. У мужчин оказались более низкие по сравнению с женщинами оценки депрессии и личностной тревожности. У женщин в состоянии покоя и при максимальной психологической нагрузке уровень β-эндорфина в плазме был существенно ниже, чем у мужчин. Исследователи сделали вывод, что полученные результаты отражают половые различия в эмоциональном и других аспектах болевого восприятия, которые могут объяснить связанные с полом пациентов особенности клинических проявлении заболевания (Sheps et al., 2001).

Уровень β-эндорфина у пациентов с ИБС изучали в связи с ишемией индуцированной физической нагрузкой. У симптоматических и асимптоматических пациентов не было обнаружено существенных различий в уровне β-эндорфина в плазме крови во время или после занятий физическими упражнениями, следовательно, различия в концентрации р-эндорфина и АКТГ в крови у этих больных не связаны с наличием или отсутствием болей (Heller et al., 1987; March ant ct al., 1994). Эти результаты согласуются с упоминавшимся ранее наблюдением того, что индуцированное физическими упражнениями повышение болевого порога не имеет отношения к уровню бета-эндорфина в плазме (Droste et al., 1991).

Влияние возраста, расы и пола

Проведено исследование эффектов хронического утомления на β-эндорфин и взаимосвязь с секрецией мелатонина у хорошо тренированных спортсменов (Appenzeller, Wood, 1992), которое показало рост концентрации уровней β-эндорфина и мелатонина после физических нагрузок. Интересно, что величина этого ответа оказалась зависимой от возраста. Хроническое утомление связано со снижением индуцированного физическими упражнениями выделения опиоидов у лиц с секрецией мелатонина, независимой от уровня β-эндорфина. Первое исследование, показавшее, что у лиц старшего возраста силовая тренировка может вызывать физиологические адаптации в эндокринной системе, было поведено Кремером с соавторами (Kraemer W.J. et al., 1999). Они исследовали адаптации эндокринной системы в ответ па выполнение программы силовой тренировки у мужчин разного возраста. Оказалось, что у мужчин старшего возраста уровень кортизола в состоянии покоя и его увеличение в ответ па физическую нагрузку были ниже. Снижение у мужчин старшего возраста концептрации кортизола в состоянии покоя на протяжении выполнения тренировочной программы без заметных изменений уровня АКТГ свидетельствует о возможной негативной регуляции рецепторов АКТГ в надпочечниках. Изменение стимулирующего воздействия физических упражнений па секрецию кортизола после выполнения тренировочной программы, очевидно, опосредовано снижением секреции АКТГ в ответ на физическую нагрузку. Утрата способности к активации гормональных механизмов ответа на выполнение интенсивных силовых упражнений была интерпретирована как следствие изменений или нарушений функции эндокринной системы у пожилых людей.

Выполнение теста до наступления утомления на велоэргометре женщинами постклимактерического возраста стимулировало значительное повышение уровня АКТГ, кортизола и пролактина, а также естественной активности клеток-киллеров. Было высказано предположение, что у женщин постклимактерического возраста недостаточная сила оказывает влияние на характер эндокринного и иммунного ответа на интенсивные физические упражнения (Van-der-Pompe et al., 2001).

Установлено, что уровень АКТГ в плазме у женщин негроидной расы заметно выше, чем у женщин европеоидной расы, при этом различий в уровне кортизола не наблюдалось (Yanovsky et al., 2000). В составе АКТГ плазмы негроидных женщин содержалось значительное количество фрагментов гормона, которых не выявлено у белых женщин. Уровень АКТГ после выполнения физических упражнений также был выше у женщин негроидной расы, однако в содержании кортизола различий не выявлено. АКТГ женщин различных рас, очевидно, характеризуется отличиями по эффективности воздействия на рецепторы меланокортина-2 надпочечников, поскольку более высокий уровень АКТГ у представительниц негроидной расы не приводил к повышению секреции кортизола.

По данным Голдфарба (Goldfarb et al., 1998), увеличение уровня β-эндорфина в крови женщин, занимавшихся на велоэргометре, при интенсивности нагрузки 80 % V02max было сопоставимым по амплитуде с соответствующей реакцией мужчин, независимо от фалы менструального цикла. При сравнении уровня АКТГ и р-эндорфина в плазме мужчин и женщин с различным уровнем физической подготовленности в состоянии покоя и при воздействии физической нагрузки не было выявлено никаких заметных половых отличий, за исключением немного сниженной концентрации иммунореактивного р-эндорфина в состоянии покоя у женщин, независимо от фазы менструального цикла.

Проведено количественное определение концентраций АКТГ, кортизола и β-эндорфина во время бега на тредмиле при нагрузке 80 % ЧССмах у женщин и мужчин, занимавшихся бегом, которые затем сравнивали с концентрациями соответствующих гормонов мужчин и женщин, ведущих малоподвижный образ жизни (Kraemer R.R. et al., 1989). Бег на тредмиле не сопровождался увеличением уровня ни одного из гормонов. Уровень β-эндорфина у мужчин был заметно выше, чем у женщин. На протяжении теста не было выявлено никаких отличий в концентрациях гормонов, которые можно было бы связать с полом или уровнем физической подготовленности. Эти данные свидетельствуют о том, что пол и опыт занятий физическими упражнениями не оказывают влияния на концентрацию АКТГ и кортизола до, во время и после занятия бегом на тредмиле с нагрузкой 80 % ЧССмах, тогда как уровень β-эндорфина в этих же условиях у мужчин был существенно выше.

Индуцированные физической нагрузкой изменения АКТГ в плазме при выполнении теста на тредмиле со ступенчатой нагрузкой до 90 % V02max были существенно ослаблены у женщин в период лактации. На основании этих данных сделано заключение об ограниченности возможностей сфессового ответа нейроэндокринной системы женщин в период лактации (Altemus et al., 1995).

У лиц старшего возраста отмечены изменения функции гипоталамо-гинофизарно-надпочечниковой и гипоталамо-гипофизарно-половой систем наряду с нарушениями когнитивной функции, степень проявления которых зависела от уровня физической подготовленности. Обнаружено, что у лиц старшего возраста, ранее занимавшихся спортом, секреция глюкокортикоидов сохраняется на практически нормальном уровне в течение более продолжительного времени (Struder ct al., 1999).

Физиологические и патофизиологические аспекты секреции ПОМК, индуцированной физической нагрузкой, и ее последствия для гомеостаза энергетического и метаболического обмена

Физические упражнения могут рассматриваться как один из многих стрессовых факторов, которые активируют метаболические реакции организма и, следовательно, гипофизарную систему ПОМК. Однако в отличие от большинства других стрессоров нет никаких сомнений в том, что организм пытается адаптироваться к нему не путем восстановления морфологии и функций к исходному состоянию, имевшему место до воздействия физических нагрузок, а путем преобразования морфологии и функций в измененное, конкретное, адаптированное к стрессору состояние, противодействуя таким образом возможности возникновения в будущем аналогичных стрессовых ситуаций.

Установлено, что постоянное состояние гипергликемии не является стимулом для усиления секреции p-эндорфина в плазму и па такое отсутствие реакции не оказывают влияния предшествующие занятия физическими упражнениями (Farell et al., 1986).

У пациентов, больных диабетом и бессимптомной ишемией миокарда, в состоянии покоя и после выполнения физических упражнений был обнаружен сниженный уровень β-эидорфина но сравнению с больными ишемией, но без диабета. На основании этих данных был сделан вывод о том, что у больных диабетом р-эндорфин играет менее существенную роль по сравнению с теми, кто не болен диабетом (Hikita et al., 1993).

Повышенный уровень секреции β-эндорфина наблюдали во время выполнения физических упражнений в случае опиоидного антагонизма (при использовании налоксона) по сравнению с тестовым плацебо, на основании чего было предложено существование цепи позитивной обратной связи для β-эндорфина, которая связана с регуляцией содержания глюкозы в крови (Angclopoulos, 2001). Отсутствие стимуляции секреции кортиколиберина и АКТГ наблюдали у молодых мужчин после физических упражнений с нагрузкой 50 % V02max до наступления утомления в случае, когда у них поддерживали исходный уровень концентрации глюкозы в крови (Tabata et al., 1991). Критическим для запуска гипофизарно-надпочечниковой системы оказался уровень глюкозы в крови 3,3 ммоль. Существенное увеличение кортиколиберина в периферической системе кровообращения продемонстрировано при выполнении упражнений с субмаксимальной нагрузкой, однако оно не было ассоциировано с гипогликемией (Inder et al., 1998). Повышение уровня кортизола при выполнении физических упражнений или в период восстановления может быть инициировано снижением уровня глюкозы в крови и может предотвращать чрезмерный уровень воспалительной и иммунной реакций, стабилизируя таким образом гомеостаз организма (De Vries ct al., 2000).

Многочисленные исследования (см. обзоры Steinberg et al., 1985; Cumming, Wheeler, 1987; Sforzo, 1989; Schwarz, Kindermann, 1992; Hoffmann et al., 1996; Goldfarb, Jamurtas, 1997; Vassilakopoulos et al., 1999) показывают, что активация гипофизарной системы ПОМК происходит при определенном уровне метаболических потребностей, которые характеризуются тем, что содержание лактата в крови превышает анаэробный порог, и могут быть достигнуты при непродолжительном выполнении анаэробных упражнений либо продолжительных занятиях аэробной двигательной активностью. По-видимому, анаэробное состояние организма приводит к выбросу кортиколиберина или аргинин-вазопрессина, секреция которых, как известно, происходит в паравентрикулярном гипоталамическом ядре или в задней доле гипофиза соответственно, с целью стимуляции выделения фрагментов ПОМК (Inder et al., 1998).

Таким образом, несмотря на то что предпосылки или последствия анаэробного метаболизма тесно связаны с активацией системы ПОМК, лактат сам по себе, вероятно, не оказывает непосредственного стимулирующего воздействия на гипоталамические структуры, отвечающие за активацию гипофизарной системы ПОМК (Pctrides ct al., 1999). Было высказано предположение, сдвиг pH в кислую сторону может быть лучшим показателем секреции β-эндорфина или непосредственным стимулом для активации гипофизарной системы ПОМК (Taylor et al., 1994). В отличие от этого для упражнений на выносливость (марафон и занятия на велотренажере в стационарном режиме) сообщается, что постоянный уровень лактата в крови не связан с повышением уровня β-эндорфина (Goldfarb et al., Heitkamp ct al., 1996). Кажется, что при высоком уровне интенсивности упражнений уровень лактата в крови не связан с изменениями уровня гормонов гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы в плазме (Kraemer WJ. et al., 1989b). Вполне вероятно, что он ассоциирован с секрецией тестостерона или повышением его уровня в плазме во время выполнения физических упражнений, однако это предположение требует дополнительных исследований (Raastad et al., 2000). В то же время был обнаружен высокий уровень корреляции концентрации лактата и концентраций β-эндорфина, АКТГ и кортизола (Kraemer W.J. et al., 1989a). Силовая тренировка с низким объемом нагрузки приводит к повышению концентрации лактата, но не влияет на уровень эпдорфина (Kraemer R.R. et al., 1996).

Метаболическая реакция на физическую нагрузку должна рассматриваться как возможный кандидат для регуляторного воздействия фрагментов ПОМК (Weissman, 1990). Учитывая тот факт, что секреция фрагментов ПОМК явно зависит от анаэробного состояния, когда уровень лактата в крови превышает анаэробный порог, и метаболический ацидоз предположительно является непосредственным стимулом для секреции фрагментов ПОМК, наиболее вероятной функциональной мишенью секреции производных ПОМК может быть предотвращение потенциального метаболического кризиса, вызванного физической нафузкой, путем увеличения энергоснабжения скелетных мышц (Knudtzon, 1986; Evans А.А. et al., 1997). Поскольку анаэробное ацидозное состояние является возможным стимулом секреции β-эндорфина, мишенями этого гормона могут быть периферические отделы или системы организма, ответственные за метаболический гомеостаз или поддержание кислотно-щелочного равновесия (Schulz et al., 2000).

Интенсивное использование аминокислотных пищевых добавок способствует усилению секреции АКТГ, лютеинизирующего гормона (ЛГ) и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) под влиянием кортико- и гонадолиберина (Di Luigi et al., 1999), тогда как ацетилсалициловая кислота влияет на секрецию АКТГ, p-эндорфина и кортизола, индуцированную физическими нагрузками) Эти данные подтверждают роль простагландинов в этих процессах и могут представлять интерес в связи с интенсивным применением противовоспалительных лекарственных препаратов спортсменами, поскольку взаимодействие ацетилсалициловой кислоты и гормонов может позитивно или негативно влиять на состояние здоровья (De Luigi et al., 2001).

ПОМК, занятия физическими упражнениями и иммунная реакция организма

Физические упражнения могут рассматриваться в качестве одного из стрессовых факторов, вызывающих иммунную реакцию организма и стимулирующего таким образом гипофизарную систему ПОМК. Эффекты p-эндорфина на иммунную систему (Tcschemacher et al., 1990b) до сих пор остаются предметом различных гипотез.

Влияние фрагмента ПОМК на иммунную систему могло бы стать привлекательным для рассмотрения. Взаимодействия β-эпдорфина (Sibinga, gold-stein, 1988) или АКТГ (посредством секреции кортизола в надпочечниках) с клетками иммунной системы хорошо исследованы, как, например, в случае стрессового воздействия в общем (Fricchione, Stefano, 1994) или влияния физических упражнений, в частности (Jonsdottir et al., 1997). Эти эффекты могут вносить свой вклад как в активацию, так и в подавление отдельных функций иммунной системы, ответственных за защиту от инфекции или необходимых для морфологических изменений в смысле повышения способности справляться с физическими нагрузками в дальнейшем.

Предполагается, что физические упражнения могут быть использованы в качестве модели временного угнетения иммунной системы, происходящего при значительной физической нагрузке. Увеличение уровня катехоламинов и соматотропного гормона опосредуют срочное воздействие физических упражнений па нейтрофилы, тогда как кортизол может быть ответственным за сохранение лимфопении и нейтроцитоза после занятий физическими упражнениями большой продолжительности. И наконец, роль β-эндорфина менее ясна, тогда как изменение цитокинов имеет непосредственное отношение к повреждениям мышечной ткани. Однако кажется, что ПОМК не имеет непосредственного отношения к повышению уровня цитокинов (Pedersen et al., 1997; Pedersen, Hoffmann-Goetz, 2000) или росту активности клеток-киллеров (Dishman et al., 2000). В то же время получены данные, свидетельствующие о том, что катехоламины, индуцированные физическими упражнениями, модулируют экспрессию молекул адгезина в клетках-киллерах, что приводит к мобилизации клеток-киллеров в систему кровообращения.

Механизмы, которые лежат в основе изменений иммунной системы организма, обусловленных физическими упражнениями, являются многофакторными. Изменение содержания глюкозы в плазме также имеет отношение к снижению уровня гормонов во время стресса и, следовательно, оказывает влияние на функцию иммунной системы (Nieman, Pedersen, 1999).

Следующим кандидатом, имеющим отношение к стрессу, функции иммунной системы, чувствительности к инсулину и заболеваниям сердечно-сосудистой системы, является дегидроэпиандростерон, который сскрстируется корой надпочечников при стимуляции АКТГ (см. обзор Kroboth et al., 1999).

Интенсивные занятия физическими упражнениями способствуют повышению количества нейтрофилов и лимфоцитов в крови, а во время периода восстановления количество лимфоцитов резко снижается, что приводит к лимфопении в случае достаточной интенсивности и продолжительности выполнения упражнений. Одним из последних результатов в этом направлении было обнаружение особенно выраженной нейтрофилии и лимфопении во время и после второго занятия физическими упражнениями, проводившегося после короткого отдыха, по сравнению с картиной, наблюдавшейся после длительного отдыха (Ronsen et al., 2002). Эти исследователи показали, что повторение занятия физическими упражнениями с интервалом для отдыха продолжительностью всего несколько часов приводит к усилению стрессового ответа нейроэндокринной системы. Они пришли к заключению, что проведение нескольких занятий физическими упражнениями в день подвергает организм существенному физическому, психологическому и метаболическому стрессу, что может приводить как к адаптивным, так и дезадаптивным изменениям иммунной системы (Ronsen et al., 2002).

Корреляция между производными ПОМК и половыми стероидами или гонадотропинами в условиях тренировочных занятий

Для исследования механизмов снижения чувствительности коры надпочечников к физической нагрузке и умеренного повышения функции коры надпочечников у женщин, занимавшихся бегом, с нормальным менструальным циклом и аменореей в сравнении со стимуляцией АКТГ у женщин с низким уровнем двигательной активности и нормальным менструальным циклом, были проведены тесты с применением дексаметазона. Изменения уровня кортизона у женщин, занимавшихся бегом, с аменореей под влиянием физической нагрузки было незначительным на фоне умеренного повышения уровня кортикостероидов, что, вероятно, обусловлено естественными ограничениями секреторной максимальной способности надпочечников (De Souza et al., 1994).

Спортсменки с нормальным менструальным циклом занимались физическими упражнениями в фолликулярной и лютеиновой фазах, а также после десенситизации агонистом гонадолиберина. Между женщинами с нормальным менструальным циклом и имеющими его нарушения не было выявлено отличий по уровню бета-эндорфина и кортизола в крови. Достоверное увеличение уровня p-эндорфина в ответ на физические упражнения наблюдалось только у женщин с нормальным менструальным циклом после десенситизации агонистом гонадолиберина. Авторы исследования пришли к выводу, что нарушения менструального цикла и овуляции у спортсменок не связаны с повышением уровня опиоидных гормонов. У женщин с олигоменореей никаких нарушений в работе гипоталамо-гонадотропной системы не выявлено. Применение половых стероидов не оказывало никакого эффекта на уровень p-эндорфина в состоянии покоя, однако это не было обусловлено предшествующим повышенным уровнем опиоидных гормонов (Meyer et al., 1999).

Изменения менструального цикла у спортсменок сопровождаются сокращением продолжительности лютеиновой фазы и вторичной аменореей. Исходя из этого, можно предполагать, что причиной снижения секреции ЛГ может быть повышенный уровень кортиколиберина, подавляющего секрецию гонадолиберина. Кроме того, повышение уровня кортиколиберина сопровождается повышением концентрации p-эндорфина, который также ингибирует выделение гонадолиберина (Keizer, Rogol, 1990).

Эффект оральных контрацептивов на содержание β-эндорфина в плазме крови. Уровень иммунореактивного р-эндорфина в плазме крови в cocтоянии покоя у лиц, не пользовавшихся коптрацепции ными препаратами, был выше по сравнению с теми, кто их применял. При нагрузке 60 % VO,max у лиц, не использовавших контрацептивы, происходило небольшое повышение концентрации кортикотропина и β-эндорфина, которого не было обнаружено у лиц, применявших контрацептивы. При нагрузке 90 % VO2max в обеих группах отмечалось существенное повышение кортикотропипа и β-эндорфина. Авторы исследования пришли к выводу, что прием оральных контрацептивных препаратов сопровождается повышением порога интенсивности упражнений, при котором происходит стимуляция секреции бета-эндорфина и кортикотропипа (Rahkila, Laatikaincn, 1992). Для изучения индивидуальной эндокринной реакции на экстремальную физическую нагрузку отбирали образцы крови у хорошо подготовленных спортсменов до и после супермарафонского забега на 1000 км. Было показано существенное повышение уровня АКТГ по сравнению с границами колебаний гормона в норме. Концентрации иммунореактивного β-эндорфина, соматотропного гормона, пролактина, тестостерона, кортизола и кортизолсвязывающего глобулина были в пределах нормы. Уровень катехоламинов и АКТГ оставался существенно выше нормальных значений, при этом уровень β-эндорфина сохранялся нормальным без заметных колебаний. Наблюдалось также заметное увеличение концентрации кортизола, которое не сопровождалось изменениями кортизолсвязывающего глобулина. В качестве модели хронической физической нагрузки эти результаты демонстрируют существенные изменения базового гормонального состояния, о чем можно судить по первичным медиаторам ответа на стресс, катехоламинам и продуктам гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Реакция организма спортсменов на интенсивную физическую нагрузку отличалась от таковой у нетренированных лиц, у которых происходило снижение уровня связанных катехоламинов и увеличение уровня АКТГ. В целом полученные результаты интерпретировались как возможная адаптация эндокринной системы к продолжительной нагрузке (Pestell et al., 1989).

Новые аспекты функционального значения ПОМК и интерпретация определения стресса

Функциональная роль производных ПОМК

Функциональное значение основной массы систем ПОМК, рассеянных но всему организму, остается неизвестным. Это относится и к гипофизарной системе ПОМК. На притяжении достаточно долгого времени было известно, что продукты ПОМК выделяются в кровь в условиях “стресса". Гипофиз как орган эндокринной системы предназначен для передачи гормональных сообщений тканям всего организма через систему кровообращения и получает команды на передачу этих сообщений непосредственно от центральной нервной системы, часть которых поступает также по кровеносным сосудам. Очевидно, что гипофиз содержит несколько систем передачи сигналов в специализированные системы, например гонадотропную или тиреотропную системы. Для каждой из этих специализированных систем передачи сигнала можно постулировать существование специфических команд, основанных на специфических стимулах, а также специфических периферических мишеней, способных воспринимать гормональные мессенджеры, секретируемые гипофизом в кровь (Mooren et al., 2005).

Для гипофизарной системы ПОМК продемонстрировано существование большого количества стимулов, способных ее активировать, которые можно объединить под одним общим названием “стресс”. Показано, что и физические и эмоциональные стрессоры индуцируют секрецию ПОМК в систему кровообращения. Диапазон этих стрессовых факторов простирается от страха до боли, от физических упражнений к тренировке до полного утомления, от нарушений обмена веществ до серьезных травм, связанных с радами, хирургическими операциями и другими инцидентами. Пептиды, являющиеся производными ПОМК, с функциональной точки зрения являются гормонами, после того как они секретеруются клетками гипофиза в кровь.

Следует отмстить различия в механизмах восприятия организмом физических и психологических стрессовых факторов: информация о травме периферической ткани, принципиально представляющая угрозу для жизни, немедленно передается но спинному мозгу в головной мозг и затем через гипоталамические структуры непосредственно в гипофиз. Однако стрессовые факторы эмоционального характера или психологические компоненты физического стресса, как предполагают, воспринимаются и подвергаются достаточно сложной обработке в супраспинальных образованиях, таких, как лимбическая система, прежде чем конечная информация будет передана через гипоталамические образования в гипофиз и активирует там систему ПОМК (Herman, Cullinan, 1997), т. с. осуществит активацию гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы.

С момента выделения первого эндогенного опиоида в 1975 г. интерес был направлен на выяснение анальгетических (болеутоляющих) свойств β-змдорфина, поскольку аминокислотная последовательность, расположенная на его N-конце, способна связываться с опиоидными рецепторами. Однако повышение порога болевой чувствительности, обусловленное выполнением физических упражнений, не имеет отношения к изменениям уровня р-эндорфина и плазме (Droste et al., 1991), тогда как удалось установить связь между повышением концентрации p-эндорфина в сыворотке крови вследствие физических упражнений и изменением восприятия болевых ощущений (Harber, Satton, 1984). Установлена корреляция уровня β-эндорфина с различными психологическими и физиологическими изменениями, включая “эйфорию, вызванную двигательной активностью”, “эйфорию бегунов” (runner’s high), зависимость от двигательной активности, негативные изменения настроения, снижение аппетита, подавление функции иммунной системы и нарушение функции репродуктивной системы. Однако изолирующая функция, обеспечиваемая гематоэнцефалическим барьером головного мозга, исключает возможность какого-либо влияния эндорфина на активность центральной нервной системы. Кроме того, повышение уровня Р-эндорфина, индуцированное интенсивными занятиями аэробными упражнениями, не связано с тенденцией к формированию зависимости от двигательной активности (Pierce et al., 1993а).

Методологические аспекты определения производных ПОМК

Изменения концентрации β-эндорфина/β-липотропина в ответ на физические упражнения характеризуются значительными индивидуальными вариациями (Farrell ct al., 1982; Shcps ct al., 1988). Кроме того, до сих пop существуют некоторые методологические трудности, связанные с определением β-эндорфина. В то время как определение АКТГ всегда даст однозначные результаты, при определении β-эндорфина с использованием иммуноанализа в выявляемом иммунореактивном материале, наряду с собственно β-эндорфином, может содержаться до 10 производных этого соединения. Последние исследования показали, что иммунореактивный материал, выявляемый с помощью антител к β-эндорфину, содержит больше β-липотропина, чем β-эндорфина. В исследованиях, в которых наряду с определением иммунореактинного β-эндорфина и АКТГ проводили анализ содержания Р-липотропина с применением специфических методов (Olcshansky ct al., 1990; Pctraglia ct al., 1988), было выявлено, что β-липотропин достигает почти таких же концентраций, как иммунореактивпый р-эндорфин или АКТГ. И наоборот, дальнейшее применение избирательных или высокоспецифичных методов анализа β-эндорфина показало, что о условиях занятий физическими упражнениями концентрация этого вещества остается на низком (Farrell ct al., 1987; Engfrcd ct al., 1994) или минимальном ypовне (Harbach ct al., 2000; Schulz ct al., 2000) но сравнению с АКТГ или p-линотропипом. Как видно на примере иммунных клеток, фрагменты различных участков p-эндорфина (1 — 31) могут обладать различными функциями: β-эндорфии взаимодействует с опиоидными рецепторами посредством своего N-концевого компонента, тогда как взаимодействие с сайтами связывания комплемента или тимоцитов осуществляется С-концевой последовательностью. Таким образом, идентичность “β-эндорфина”, уровень которого, как утверждается, повышается в плазме после занятий физическими упражнениями, имеет большое значение для получения правильных выводов о возможной функции этих изменений (Schulz et al., 2000).

Кроме того, нельзя исключать возможность секреции фрагментов ПОМК при физической нагрузке мозговым слоем надпочечников (Evans C.J. et al., 1983). В некоторых ситуациях во время выполнения физических упражнений помимо АКТГ и р-липотропина в крови могут обнаруживаться и другие производные ПОМК, представляющие собой фрагменты Р-эндорфина меньшего размера (Wiedemann. Teschemacher, 1983). Количественное соотношение отдельных фрагментов p-эндорфина в плазме также может варьировать в зависимости от уровня физической подготовленности исследуемых лиц (Viru, Tendzegolskis, 1995).

Наряду с секрецией катехоламинов существуют доказательства срочного ответа гипофизарной системы ПОМК на все виды стрессоров. Вместе с тем однозначная информация о функциональном значении фрагментов ПОМК, выделяемых в условиях стресса в систему кровообращения, отсутствует. Несмотря на существование таких хорошо изученных мишеней, как надпочечники для АКТГ, функциональное значение воздействия фрагментов ПОМК на периферические ткани остается неизвестным; а эффекты АКТГ, опосредованные кортикостероидами, например в ответ на испуг, по-прежнему являются предметом для умозрительных построений. Таким образом, гипофизарная система ПОМК, несомненно, играет определенную роль в ответе на стресс, однако нельзя с уверенностью сказать этого о ее роли в процессе адаптации к стрессу, поскольку все еще не ясно, какой вклад она может вносить в восстановление нарушенных функций и возобновление гомеостаза (Teschemacher, 2003). Хотя некоторые хорошо известные эффекты физических упражнений связывают с фрагментами ПОМК, в частности с опиоиднымн пептидами (см. обзор Cumming, Wheeler, 1987), функциональное значение этих производных ПОМК, выделяемых в условиях физической нагрузки, но прежнему остается предметом догадок. Некоторые из предложенных функций производных ПОМК, секретируемых в систему кровообращения, кажутся маловероятными, поскольку предполагается, что соответствующие эффекты проявляются не в периферических тканях, а в центральной нервной системе, например ослабление депрессивного состояния, снижение тревожности, повышение самооценки, улучшение общего состояния, что в результате улучшает эмоциональное состояние, которое проявляется как “эйфория бегунов” (runner’s high). Экспериментальные данные показывают, что аэробные упражнения могут активировать эндогенную опиоидную систему центральной нервной системы, об этом, в частности, свидетельствует изменение уровня опиоидов в головном мозге и повышение уровня β-эндорфина в спинно-мозговой жидкости у экспериментальных крыс; занимавшихся бегом (Hoffmann et al., 1996).

Наиболее вероятная гормональная роль β-эндорфина в системе кровообращения заключается в модуляции ответной реакции надпочечников на стресс путем контроля секреции кортизола в ответ на стимуляцию АКТГ (McLoughlin et al., 1993). Кроме того, на периферии фрагменты ПОМК могут оказывать определенное воздействие на пищеварительную и репродуктивную функции, поскольку жировая ткань и половые железы являются их тканями-мишенями. Однако центральные системы ПОМК в гипоталамической области в любом случае более важны при воздействии на нарушения репродуктивной функции (Rivier, Rivest, 1991).

Бета-эндорфин и психологические эффекты физических упражнений

Для p-эндорфина не обнаружено никаких биохимических цепей, которые могли бы объяснить возможное влияние двигательной активности на депрессию (Williams, Getty, 1986). Однако более низкий уровень p-эндорфина в плазме в состоянии покоя у тренированных лиц имел отношение к адаптациям к физическим нагрузкам, большей эмоциональной стабильности и снижению депрессии (Lobstein et al., 1989). Тренировка выносливости на протяжении 8 месяцев приводит к снижению концентрации β-эндорфина в плазме в состоянии покоя и оценки депрессии (Lobstein, Rasmussen, 1991).

Различные изменения уровня АКТГ и кортизола в ответ па психологический или физический стресс наблюдали после применения дексаметазона (Singh ct al.,1999). Лиц, принимавших участие в этом исследовании, классифицировали как высоко- и низкореактивных в зависимости от величины изменений АКТГ на выполнение физических упражнений. Психологический стресс приводил к увеличению ЧСС, артериального давления, уровня АКТГ и кортизола в плазме крови как у высоко-, так и у низкореактивных лиц. У высокореактивных лиц в ожидании психологического стресса наблюдалась тенденция к более значительному росту ЧСС и артериального давления (АД). Повышение уровня АКТГ во время теста с использованием психологического стресса было более выраженным у высокореактивных лиц, однако различия между двумя группами не были достоверными. В группе высокореактивных лиц наблюдался достоверно более высокий уровень кортизола в ответ на психологический стресс. Авторы исследования высказали предположение о повышенной чувствительности коры надпочечников к АКТГ у высокореактивных лиц и пришли к заключению, что для мужчин с выраженной реакцией па физические нагрузки характерна столь же выраженная реакция на психологический стресс.

Посттравматическое стрессовое расстройство может быть обусловлено изменениями функции эндогенных опиоидных пептидов. Для проверки этого предположения ветеранам Вьетнамской войны с посттравматическим стрессовым расстройством было предложено принять участие в стандартных тестах с физической нагрузкой. Уровень p-эндорфина в плазме в состоянии покоя в контрольной группе и группе ветеранов войны был сопоставимым. В то же время достоверное повышение содержания β-эндорфина в плазме после выполнения физических упражнений было обнаружено только у пациентов с посттравматическим стрессовым расстройством. Эти данные предполагают возможность избирательного изменения реакции β-эндорфииа на физическую нагрузку при посттравматическом стрессовом расстройстве (Hamner, Hitri, 1992). Здоровые женщины зрелого возраста подвергались обследованию психологами и эндокринологами. Проводили определение показателя тревожности и тесты для определения фрустрации (неудовлетворенности). На основании результатов этих тестов субъекты исследования были разделены на две группы, в одну из которых вошли спокойные лица, в другую — с признаками повышенной возбудимости и/или эйфории после нагрузки. Кроме того, была проведена оценка уровня АКТГ и β-эндорфина в состоянии покоя и после выполнения физических упражнений. В состоянии покоя уровень АКТГ и кортизола оказался одинаковым в обеих группах, тогда как содержание р-эндорфина в группе лиц с повышенной возбудимостью/призпаками эйфории оказалось достоверно более высоким по сравнению с контрольной группой. Кроме того, после выполнения физических упражнений у лиц с повышенной тревожностью/признаками фрустрации наблюдалось резкое повышение уровня АКТГ и небольшое увеличение уровня β-эндорфина в плазме. Абсолютные значения содержания АКТГ и р-эндорфина после физической нагрузки в этой группе были достоверно выше по сравнению с контрольной группой. Эти результаты свидетельствуют о повышенном уровне адренокортикотропной и опиоидной активности у женщин зрелого возраста с повышенными оценками психологических показателей тревожности и фрустрации (Gerra et al., 1992). Кроме того, существенное повышение β-эндорфина и кортиколиберииа наблюдается после занятий бегом и медитаций, и этим изменениям приписывается позитивное воздействие (Harte et al., 1995).

В то же время существуют исследования, в которых не удалось выявить достоверной связи между уровнем β-эндорфииа в плазме до и после занятий физическими упражнениями, а также изменениями в состоянии настроения (McGowan et al., 1993).

Заключение

Секреция ПОМК или его производных во время выполнения физических упражнений рассматривается как адаптивная реакция организма спортсмена, направленная на преодоление различных стрессовых ситуаций и непосредственно взаимосвязанная с различными психологическими процессами, призванными облегчить поведение в условиях стресса (McCubbin, 1993). Секреция АКТГ и β-эндорфина происходит только при определенной интенсивности и продолжительности занятий физическими упражнениями. Реакция на физическую нагрузку определяется также такими факторами, как уровень тренированности, и другими индивидуальными особенностями исследуемых лиц (Goldfarb, Jamurtas, 1997).

Усилия, направленные на выяснение вопроса об участии β-эпдорфипа в опосредовании влияния физических упражнений путем блокады опиоидных рецепторов во время физической нагрузки (Strassman et al., 1989; Angelopoulos, 2001), обнаружили противоречивые воздействия на уровень p-эндорфииа в плазме, однако не дали ничего в отношении углубления нашего понимания изучяемых механизмов.

В случае перетренировки снижение секреции АКТГ в ответ на стресс отражает нарушение способности спортсмена преодолевать стрессовую ситуацию. Изменения уровня АКТГ и кортизола в случае перетренировки, обусловленной выполнением силовых упражнений с максимальной интенсивностью, противоположны по отношению к изменениям, наблюдающимся в случае перетренировки при выполнении большою объема силовых упражнений или интенсивных занятий аэробными упражнениями. Таким образом, становится очевидным, что признаки перетренировки, выделенные в результате исследований спортсменов, занимавшихся упражнениями па выносливость, могут оказаться неприменимыми к перетренировке, вызванной анаэробными видами двигательной активности. Дальнейшие исследования должны быть направлены на выяснение возможных механизмов такой ответной реакции кортизола, а именно: обусловлены они истощением секреторных возможностей коры надпочечников либо находятся под симпатическим или каким-либо другим контролем (Fry, Kraemer, 1997).

Фрагменты ПОМК могут оказывать влияние на иммунную систему, в частности в условиях стресса, обусловленного физическими нагрузками (Jonsdottir et al., 1997). Предполагается, что физические упражнения могут рассматриваться в качестве модели временного подавления функции иммунной системы, происходящего в условиях острого физического стресса. Увеличение уровня катехоламинов (адреналина и норадреналина) и соматотропного гормона опосредуют быстрые воздействия физической нагрузки на нейтрофилы, в то время как кортизол может быть ответственным за поддержание лимфопе-нии и нейтроцитоза после продолжительных занятий физическими упражнениями (Pedersen et al., 1997). Роль β-эндорфина менее ясна, однако рост концентрации цитокинов имеет пепосредственное отношение к травмам мышечной ткани, а гормоны стресса, по-видимому, прямого отношения к этому не имеют.

И наконец, эти явления делают маловероятным предположение о ведущей роли p-эндорфина в срочном воспроизведении клеток-киллеров (см. обзор Pedersen, Hoffman-Goetz, 2000).

Метаболический ответ на выполнение физических упражнений может являться потенциальным кандидатом регуляторного воздействия фрагментов ПОМК (Weissman, 1990), направленного на обеспечение организма энергией и поддержание гомеостаза (Knudtzon, 1986). В условиях выполнения физических упражнений ПОМК действует в рамках сложных взаимоотношений эндокринной, метаболической, сердечно-сосудистой, нервной и иммунной систем. Какие выводы можно сделать на основании имеющихся разнородных данных об эффективности занятий физическими упражнениями и участии в них ПОМК? Учитывая трудности, связанные с проведением исследований, можно высказать следующие предположения:

• Среди производных ПОМК больше всего доступной информации (в связи с условиями занятий физическими упражнениями) в отношении АКТГ, который изучался в качестве основного представителя семейства ПОМК, секретирусмого в условиях индуцированной стрессом активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Позднее были идентифицированы β-эндорфин и β-липотропин, которые также секретируются гипофизом в систему кровообращения в условиях занятий физическими упражнениями.

• Точно установлено, что в условиях физической нагрузки происходит активация “кортикотропной” части гипофизарной системы ПОМК.

• Практически во всех сообщениях упоминается о повышении уровня p-эндорфина в плазме в ответ на выполнение физических упражнений. Тем не менее значительная индивидуальная вариабельность соотношения β-эндорфина и β-липотропина в секрете гипофиза и методологические сложности дифференцированного определения β-эндорфипа и его производных представляют собой дополнительную проблему, которая до сих пор не позволяет установить биологическое значение β-эндорфипа.

• Тренировочные и экстремальные физические нагрузки сопровождаются различным ответом АКТГ и β-эндорфина. Фактором, стимулирующим секрецию p-эндорфина в условиях выполнения анаэробных упражнений до наступления утомления, вероятнее всего, является ацидоз, поскольку при выполнении упражнений, не приводящих к истощению ресурсов организма, например силовых упражнений с большой массой отягощений, повышения уровня β-эндорфина не наблюдается.

• Возраст, пол и расовая принадлежность существенно влияют на секрецию производных ПОМК в условиях занятий физическими упражнениями, однако необходимо проведение дальнейших исследований влияния этих факторов на срочные и долговременные адаптации организма к физическим нагрузкам.

• Глюкоза и лактат являются субстратами, которые интенсивно изучались в физиологии спорта и двигательной активности в связи с процессами, происходящими в организме в условиях физической и экстремальной нагрузки. АКТГ, кортизол и β-эидорфин оказывают влияние на регуляцию уровня этих субстратов. Однако до сих пор не известно, каким образом они вносят свой вклад в поддержание гомеостаза организма.

• Установлена достоверная корреляция между производными ПОМК и половыми стероидами или гонадотропинами.

• Физические упражнения — один из множества стрессовых факторов, вызывающих реакцию иммунной системы организма и, следовательно, активирующих гипофизарную систему ПОМК. β-эндорфин и АКТГ могут вносить свой вклад как в активацию, так и в подавление иммунной системы.

Изменения содержания производных ПОМК, таких, как АКТГ и β-эндорфин, в ответ на стресс, обусловленный выполнением физических упражнений, являются достаточно сложными и даже при наличии множества возможных ответов остаются не выясненными до конца. Несмотря на существование доказательств быстрой реакции гипофизарной системы ПОМК на физическую нагрузку (чувствительность к стрессу), никаких доводов, позволяющих говорить о ее роли в процессах адаптации к стрессу, не имеется. Все это обусловливает необходимость дальнейших исследований, направленных на выяснение функционального значения производных ПОМК в условиях физической нафузки, которые за последние годы дали потрясающие результаты.

Проверенные форумы спортивной фармакологии

• Pharmbar.com
• Belfarma.pro
• Real-pump.org
• Sport-steroid.com
• Ginonet.net

Литература

• Adams, Н.А. & Hempelmann, G. (1991) The endocrine stress reaction in anesthesia and surgery-origin and significance. Anacsthcsiologic Intcnsivmcdizin Not fa limed izin Schmerztherapic 26(6), 294 — 305. Ahtiainen, J.P., Pakarinen, A., Kraemer, W.J. & Hakkinen, K. (2003) Acute hormonal and neuromuscular responses and recovery to forced vs. maximum repetitions multiple resistance exercises. International Journal of Sports Medicine 24(6), 410-418.
• Akil, H., Watson, G., Young, E. et al. (1984) Endogenous opioids: biology and function. Annual Revisions of Neuroscience 7,223—255. Altemus, М., Deuster, P.A., Galliven, E., Carter, C.S. & Gold, P.W. (1995) Suppression of hypothalamic-pituitary-adrenal axis responses to stress in lactating women. Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 80(10), 2954 — 2959.
• Angelopoulos, TJ. (2001) р-Endorphin immunoreactivity during high-intensity exercise with and without opiate blockade. European Journal of Applied Physiology 86(1), 92—96.
• Appenzeller, O. & Wood, S.C. (1992) Peptides and exercise at high and low altitudes. International Journal of Sports Medicine 13 (suppl. 1), S135-S140.
• Barron, J.L., Noakes, T.D., Levy, W., Smith, C. & Millar, R.P. (1985) Hypothalamic dysfunction in overtrained athletes. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 60, 803—806.
• Bertagna, X. (1994) Proopiomelanocortin-derived peptides. Endocrinology and Metabolism Clinics of North America 23(3), 467-485.
• Bicknell, A.B., Sawa, D. & Luciano, A.A. (1996) Proopiomelanocortin and adrenal function. Endocrine Research 22(4), 358— 393.
• Buono, M.J., Yeager, J.E. & Sucec, A.A. (1987) Effect of aerobic training on the plasma ACTH response to exercise. Journal of Applied Physiology 63(6), 2499 — 2501.
• Castro, M.G. & Morrison, E. (1997) Post-translational processing of proopiomelanocortin in the pituitary and in the brain. Critical Reviews in Neurobiology 11, 35—57.
• Cumming, D.C. & Wheeler, G.D. (1987) Opioids in exercise physiology. Seminars in Reproductive Endocrinology 5, 171 — 179.
• De Meirleir, K., Naaktgeboren, N., Van Steirteghem, A. et al. (1986) Р-Endorphin and ACTH levels in peripheral blood during and after aerobic and anaerobic exercise. European Journal of Applied Physiology 55(1), 5—8.
• De Souza, M.J., Luciano, A.A., Arce, J.C., Demers, L.M. & Loucks, A.B. (1994) Clinical tests explain blunted cortisol responsiveness but not mild hypercortisolism in amenorrheic runners. Journal of Applied Physiology 76(3), 1302—1309.
• De Vries, W.R., Bernards, N.T., de Rooij, M.H. & Koppeschaar, H.P. (2000) Dynamic exercise discloses different time-related responses in stress hormones. Psychosomatic Medicine 62(6), 866 — 872.
• Denef, C. & Van Bael, A. (1998) A new family of growth and differentiation factors derived from the N-terminal domain of proopiomelanocortin (N-POMC). Comparative Biochemistry and Physiology. Part C, Pharmacology, Toxicology & Endocrinology 119, 317-324.
• Deschenes, M.R., Giles, J. A., McCoy, R.W. et al. (2002) Neural factors account for strength decrements observed after short-term muscle unloading. American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology 282(2), R578-R583.
• Di Luigi, L., Guidetti, L., Pigozzi F. et al. (1999) Acute amino acids supplementation enhances pituitary responsiveness in athletes. Medicine and Science in Sports and Exercise 31(12), 1748—1754. Di Luigi, L., Guidetti, L., Romanelli, F., Baldari, C. & Conte, D. (2001) Acetylsalicylic acid inhibits the pituitary response to exercise-related stress in humans. Medicine and Science in Sports and Exercise 33(12), 2029 - 2035.
• Diego Acosta, A.M., Garcia, J.C., Femandez-Pastor, V.J. et al. (2001) Influence of fitness on the integrated neuroendocrine response to aerobic exercise until exhaustion. Journal of Physiology and Biochemistry 57(4), 313—320.
• Dishman, R.K., Warren, J.M., Hong, S. et al. (2000) Treadmill exercise training blunts suppression of splenic natural killer cell cytoly-sis after footshock. Journal of Applied Physiology 88(6), 2176— 2182.
• Donevan, R.H. & Andrew, G.M. (1987) Plasma р-endorphin immunoreactivity during graded cycle ergometry. Medicine and Science in Sports and Exercise 19(3), 229 — 233.
• Droste, C., Greenlee, M.W., Schreck, M. & Roskamm, H. (1991) Experimental pain thresholds and plasma р-endorphin levels during exercise. Medicine and Science in Sports and Exercise 23(3), 334-342.
• Duclos, М., Corcuff, J.B., Rashedi, М., Fougere, V. & Manier, G. (1997) Trained versus untrained men: different immediate post-exercise responses of pituitary adrenal axis. A preliminary study. European Journal of Applied Physiology 75(4), 343—350.
• Duclos, М., Corcuff, J.B., Arsac, L. et al. (1998) Corticotroph axis sensitivity after exercise in endurance-trained athletes. Clinical Endocrinology 48(4), 493 — 501.
• Engfred, K., Kjaer, М., Secher, N.H. et al. (1994) Hypoxia and training-induced adaptation of hormonal responses to exercise in humans. European Journal of Applied Physiology 68(4), 303—309.
• Evans, A.A., Khan, S. & Smith, M.E. (1997) Evidence for a hormonal action of р-endorphin to increase glucose uptake in resting and contracting skeletal muscle. Journal of Endocrinology 155(2), 387-392.
• Evans, C.J., Erdelyi, E., Weber, E. & Barchas, J.D. (1983) Identification of pro-opiomelanocortin-derived peptides in the human adrenal medulla. Science 221(4614), 957—960.
• Evans, V.R., Manning, A.B., Bernard, L.H., Chronwall, B.M. & Millington, W.R. (1994) a-Melanocyte-stimulating hormone and N-acetyl-p-endorphin immunoreactivities are localized in the human pituitary but are not restricted to the zona intermedia. Endocrinology 134(1), 97 — 106.
• Facchinetti, F., Panerai, A.E., Petraglia, F. et al. (1987) Proopiomelanocortin-related peptides in feto-placental structures throughout pregnancy. Experimental Clinical Endocrinology 89(1), 48 —54.
• Farrell, P.A., Gates, W.K., Maksud, M.G. & Morgan, W.P. (1982) Increases in plasma p-endorphin/p-lipotropin immunoreactivity after treadmill running in humans. Journal of Applied Physiology 52(5), 1245-1249.
• Farrell, P.A., Garthwaite, T.L. & Gustafson, A.B. (1983) Plasma adrenocorticotropin and cortisol responses to submaximal and exhaustive exercise. Journal of Applied Physiology 55(5), 1441 — 1444.
• Farrell, P. A., Mikines, K.J., Bach, F.W., Sonne, B. & Galbo, H. (1986) Plasma р-endorphin immunoreactivity: effects of sustained hyperglycemia with and without prior exercise. Eife Sciences 39(11), 965-971.
• Farrell, P.A., Kjcer, М., Bach, F.W. & Galbo, H. (1987) p-Endorphin and adrenocorticotropin response to supramaximal treadmill exercise in trained and untrained males. Acta Physiologica Scandinavica 130(4), 619- 625.
• Fricchione, G.L. & Stefano, G.B. (1994) The stress response and autoimmunoregulation. Advanced Neuroimmunology 4(1), 13—27.
• Fry, A.C. & Kraemer, WJ. (1997) Resistance exercise overtraining and overreaching. Neuroendocrine responses. Sports Medicine 23(2), 106-129.
• Fry, A.C, Kraemer, WJ. & Ramsey, L.T. (1998) Pituitary-adrenal-gonadal responses to high-intensity resistance exercise overtraining. Journal of Applied Physiology 85(6), 2352—2359.
• Ganong, W.F., Dallman, M.F. & Roberts, J.L. (eds.) (1987) Annals of the New York Academy of Sciences, vol. 512. The Hypothalamic-Pituitary-Adrenal Axis Revisited. New York Academy of Sciences, New York.
• Gerra, G., Volpi, R., Delsignore, R. et al. (1992) ACTH and p-endor-phin responses to physical exercise in adolescent women tested for anxiety and frustration. Psychiatry Research 41(2), 179—186.
• Goldfarb, A.H. & Jamurtas, A.Z. (1997) р-Endorphin response to exercise. An update. Sports Medicine 24(1), 8—16.
• Goldfarb, A.H., Hatfield, B.D., Potts, J. & Armstrong, D. (1991) р-Endorphin time course response to intensity of exercise: effect of training status. International Journal of Sports Medicine 12(3), 264-268.
• Goldfarb. A.H., Jamurtas, A.Z.. Kamimori, G.H. et al. (1998) Gender effect on р-endorphin response to exercise. Mcdicinc and Science in Sports and Exercise 30(12), 1672—1676.
• Hamner, M.B. & Hitri, A. (1992) Plasma р-endorphin levels in post-traumatic stress disorder: a preliminary report on response to exercise-induced stress. Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neuroscience 4(1), 59 — 63.
• Harbach, H., Hell, K., Gramsch, C. et al. (2000) р-Endorphin (1 — 31) in the plasma of male volunteers undergoing physical exercise. Psyclioneuroendocrinology 25(6), 551 —562.
• Harber, V.J. & Sutton, J.R. (1984) Endorphins and exercise. Sports Medicine 1(2), 154—171.
• Harte, J.L., Eifert, G.H. & Smith, R. (1995) The effects of running and meditation on р-endorphin, corticotropin-releasing hormone and cortisol in plasma, and on mood. Biological Psychology 40(3), 251-265.
• Heitkamp, H.C., Schmid, K. & Scheib, K. (1993) р-Endorphin and adrenocorticotropic hormone production during marathon and incremental exercise. European Journal of Applied Physiology 66(3), 269 - 274.
• Heitkamp, H.C., Huber, W. & Scheib, K. (1996) р-Endorphin and adrenocorticotrophin after incremental exercise and marathon running-female responses. European Journal of Applied Physiology 72(5 - 6), 417-424.
• Heitkamp, H.C., Schulz, H., Rocker, K. & Dickhuth, H.H. (1998) Endurance training in females: changes in Р-endorphin and ACTH. International Journal of Sports Medicine 19(4), 260 — 264.
• Heller, G.V., Garber, C.E., Connolly, M.J. et al. (1987) Plasma р-endorphin levels in silent myocardial ischemia induced by exercise. American Journal of Cardiology 59(8), 735 — 739.
• Herman, J.P. & Cullinan, W.E. (1997) Neurocircuitry of stress: central control of the hypothalamo-pituitary-adrenocortical axis. Trends in Neurosciences 20(2), 78 —84.
• Hikita, H., Kurita, A., Takase, B. et al. (1993) Usefulness of plasma р-endorphin level, pain threshold and autonomic function in assessing silent myocardial ischemia in patients with and without diabetes mellitus. American Journal of Cardiology 72(2), 140—143.
• Hoffmann, P., Jonsdottir, I.H. & Thoren, P. (1996) Activation of different opioid systems by muscle activity and exercise. News in Physiological Sciences 11, 223—228.
• Hollt, V. (1993) Regulation of opioid peptide gene expression. In: Handbook of Experimental Pharmacology (Herz, A., Akil, H. & Simon, E.J., eds.). Springer, Berlin: 307 — 346.
• Inder, W.J., Hellemans,}., Swanney, M.P., Prickett, T.C. & Donald, R.A. (1998) Prolonged exercise increases peripheral plasma ACTH, CRH, and AVP in male athletes. Journal of Applied Physiology 85(3), 835 - 841.
• Jonsdottir, I.H., Hoffmann, P. & Thoren, P. (1997) Physical exercise, endogenous opioids and immune function. Acta Physiologica Scandinavica. Supplementum 640, 47 —50.
• Keizer, H.A. & Rogol, A.D. (1990) Physical exercise and menstrual cycle alterations. What are the mechanisms? Sports Medicine 10(4), 218-235.
• Knudtzon, J. (1986) Effects of proopiomelanocortin-derived peptides on plasma levels of glucagon, insulin and glucose. Hormonal and Metabolic Research 18, 579 -583.
• Koziris, L.P., Kraemer, WJ., Gordon, S.E., Incledon, T. & Knuttgen, H.G. (2000) Effect of acute postexercise ethanol intoxication on the neuroendocrine response to resistance exercise. Journal of Applied Physiology 88(1), 165-172.
• Kraemer, R.R., Blair, S., Kraemer, G.R. & Castracane, V.D. (1989) Effects of treadmill running on plasma р-endorphin, corticotropin, and cortisol levels in male and female 10 К runners. European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology 58(8), 845 -851.
• Kraemer, R.R., Acevedo, E.O., Dzewaltowski, D. et al (1996) Effects of low-volume resistive exercise on р-endorphin and cortisol concentrations. International Journal of Sports Medicine 17(1), 12— 16.
• Kraemer, WJ., Fleck, SJ., Callister, R. et al. (1989a) Training responses of plasma р-endorphin, adrenocorticotropin, and cortisol.j Medicine and Science in Sports and Exercise 21(2), 146—153.