Системная воспалительная активность и учет ее уровня при спортивных и реабилитационных тренировках

В настоящее время в комплексный медико-биологический контроль функционального состояния организма спортсменов входит целый арсенал методов исследования, среди которых широко востребованными, например, являются электрофизиологические [1-27, 29] и психофизиологические методы [28, 30]. При адаптации организма к физическим нагрузкам изменяется обмен веществ, что приводит к появлению в различных тканях и биологических жидкостях отдельных метаболитов, которые отражают функциональные изменения и могут служить биохимическими тестами, либо показателями их характеристики. В связи с этим, в спорте наряду с медицинским, педагогическим, психологическим и физиологическим контролем используется биохимический контроль состояния такой биологической среды как кровь, которая в достаточной степени отражает функциональный статус организма спортсмена [31]. Таким образом, в тренированном организме формируется характерное состояние биохимических показателей. В свою очередь, одним из интегральных факторов, участвующим в механизмах формирования специфического биохимического профиля, под влиянием физических нагрузок, является системная воспалительная активность (СВА) организма (постоянный подострый уровень воспаления) спортсмена [32-33]. Сущность данного механизма состоит в том, что любой организм, даже вне острой фазы заболевания испытывает умеренную воспалительную активность. Увеличение воспалительной активности запускает ряд процессов, ведущих к развитию основных расстройств кровообращения через активацию симпатической нервной системы и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси [34], инсулиновую резистентность, нарушение белково-липидного и углеводного метаболизма и, в дальнейшем, активацию атеросклероза [35]. С одной стороны, ряд работ показал, что на фоне интенсивных физических нагрузок воспалительные процессы активно вовлечены в метаболизм липидов и липопротеидов крови [36], в процессы гемопоэза [37], а с другой стороны установлено, что у физически активных лиц уровень воспалительной активности может быть ниже, чем у малоактивных [33, 38-40]. Таким образом, вышеизложенные литературные сведения свидетельствуют о том, что специфический биохимический паттерн тренированного организма может быть обусловлен низкой или не исключено, что высокой воспалительной активностью.

Следует отметить, что около 40 протеинов плазмы изменяются во время остро-фазовой реакции, но наиболее чувствительным маркером СВА организма является уровень С-реактивного белка (СРБ) в сыворотке крови [35, 41]. Концентрация СРБ в крови, в основном, определяется его синтезом и секрецией клетками печени в ответ на противоспалительные стимулы, поступающие из любых патологически измененных тканей. Период полувыведения СРБ из плазмы не зависит от состояний организма и, следовательно, прямо отражает интенсивность патологических процессов, стимулирующих его продукцию. Также отмечается, что при многих, но не всех заболеваниях циркулирующий уровень СРБ повышен, означая воспалительную реакцию и/или тканевое повреждение. Несмотря на достаточно значительную генетическую обусловленность (до 40%), уровень СРБ увеличивается с возрастом, отражая нарастающую с возрастом субклиническую патологию [41]. Хотя СРБ участвует в неспецифической защите организма, способствуя фагоцитозу и активации комплемента (защитного белкового комплекса), умеренно повышенный его уровень предложен в качестве прогностического фактора риска будущих расстройств кровообращения и смерти. Помимо СРБ широко применимы и такие маркеры как сиаловые кислоты, а также антистрептолизин с целью изучения СВА организма [35, 41]. Сиаловые кислоты — это химические вещества, присутствующие во всех тканях и жидкостях организма человека и обладающие сильными кислотными свойствами. В сыворотке крови содержится небольшое количество сиаловых кислот, которые также соединены с белками и некоторыми гормонами, обеспечивающими более длительную циркуляцию этих соединений в кровотоке. Кроме того, от наличия сиаловых кислот в кровотоке зависит циркуляция некоторых форменных элементов крови, в том числе, лимфоцитов, которые участвуют в процессах фагоцитоза.

В связи с вышеизложенным, цель настоящего исследования заключалась в оценке специфического состояния биохимического профиля крови и вегетативной нервной системы, которые отражают уровень воспалительной активности у спортсменов и нетренированных лиц.

Организация и методы исследования

В исследовании приняли участие 16 мужчин, в анамнезе которых отсутствовали хронические травмы и заболевания, которые на момент проведения исследования не предъявляли жалобы на состояние здоровья, не были подвержены простудным и другим заболеваниям: лица, занимающиеся спортом, в частности, баскетболом (8 человек) и нетренированные люди (8 человек). Если же у того или иного испытуемого возникали проблемы со здоровьем на момент исследования, то они временно исключались из списка участников, и не ранее, чем через 1-1,5 месяца повторно принимали в нем участие. Возраст обследованных лиц — 18-22 года; спортивная квалификация баскетболистов — I взрослый разряд.

Оценка показателей биохимического исследования крови

Биохимическое обследование испытуемых проводилось на базе ГБУЗ «Великолукская межрайонная больница» г. Великие Луки. Определялись следующие биохимические маркеры крови: CРБ, сиаловые кислоты, билирубин. Исследование осуществлялось на автоматическом анализаторе «Сапфир-400» (Япония). Для исследования испытуемые сдавали кровь утром, в период с 8 до 11 часов, натощак (от испытуемых требовали, чтобы между последним приемом пищи и взятием крови должно пройти не менее 8-ми часов, воду могли пить в обычном режиме), накануне исследования рекомендовали легкий ужин с ограничением приема жирной пищи. Накануне исследования (в течение 24 часов) также рекомендовали исключить алкоголь, интенсивные физические нагрузки. Предупреждали, что за 1-2 часа до сдачи крови не употреблять сок, чай, кофе, допускалось пить негазированную воду. Исключить физическое напряжение (бег, быстрый подъем по лестнице), эмоциональное возбуждение. За 15 минут до сдачи крови рекомендовали отдохнуть, успокоиться. Для контроля лабораторных показателей в динамике проводились повторные исследования в одинаковых условиях — в одной лаборатории, испытуемые сдавали кровь в одинаковое время суток и пр.

Изучение состояния вегетативной нервной системы (ВНС)

Индекс Кердо (ИК) свидетельствует о состоянии ВНС, который рассчитывается по формуле: ИК= (1–диастолическое давление/частота сердечных сокращений (ЧСС))х100.

Если ИК равен нулю, то симпатический и парасимпатический отделы ВНС находятся в состоянии динамического равновесия.

При преобладании симпатического тонуса индекс увеличивается, то есть становится выше 0, а при преобладании парасимпатического — снижается ниже нулевой отметки.

Были проведены неоднократные исследования биохимических маркеров крови и состояния ВНС у спортсменов-баскетболистов и лиц, не занимающихся спортом (таблица 1).

Статистическая обработка данных

Статистическая обработка результатов выполнена на персональном компьютере в программе «STATICTICA 10.0». Результаты представлены как среднее арифметическое (М) ± ошибка средней арифметической (m). Для сравнительного анализа использованы параметрические критерии: критерий Стьюдента или Манна-Уитни для независимых выборок, корреляционный анализ по Пирсону при условии нормального или ненормального распределения данных с использованием критерия Шапиро — Уилки.

Результаты исследования и их обсуждение

В результате проведенных исследований уровни СРБ сыворотки крови у спортсменов-баскетболистов на начальном и специально-подготовительном этапах тренировки значительно снижены по сравнению с лицами, не занимающимися регулярно физическими нагрузками, соответственно на 22% (р, тогда как значения данного параметра крови у нетренированных участников и баскетболистов, обследованных в восстановительном периоде, статистически значимо не отличались (р>0,05), несмотря на некоторые их различия (таблица 1). Пониженный уровень СРБ у квалифицированных спортсменов свидетельствует о сниженной у них СВА. При этом значение данного параметра крови у спортсменов на специально-подготовительном этапе тренировочной деятельности были ниже по сравнению с начально-подготовительным и восстановительным этапами, но достоверно значимых отличий между этими показателями не выявлено (р>0,05).

Известно, что содержание СРБ в сыворотке крови — до 0,5 мг/л считается нормой. Анализ индивидуальных величин данного параметра крови показал, что у спортсменов в начально-подготовительном, специально-подготовительном и восстановительном периодах содержание СРБ колебалось от 0,26 до 0,44 мг/л, и лишь у одного тренированного испытуемого СРБ составил 0,5 мг/л, что является верхней границей допустимой границы нормы. В свою очередь, троекратное обследование нетренированных лиц показало, что содержание СРБ в крови у ряда испытуемых этой группы превышало референтные пределы. Так, например, у испытуемых №1 и №2 этот параметр на протяжении всего периода обследований составлял соответственно 0,51 мг/л и 0,5 мг/л, а у №3 и №6 при вторичном заборе крови содержание СРБ составило 0,52 мг/л.

Снижение концентрации СРБ связывают с обычным разжижением крови вследствие аутогемодилюции (увеличения плазменного объема за счет перехода жидкости из интерстициального пространства в сосудистое русло) [33].

Кроме того, низкий уровень СРБ может быть обусловлен сниженной массой тела и, особенно, сниженной жировой массой тела [42]. Установлено, что жировая ткань может синтезировать и секретировать интерлейкин-6 (Ил-6), который стимулирует образование СРБ в печени и вызывает рост его уровня в плазме [43].

Хотя мы не определяли массу жировой ткани у испытуемых, однако росто-весовые показатели и возраст спортсменов не отличались от таковых у нетренированных (таблица 2). Вероятно, снижение СРБ у баскетболистов не было связано с эффектами массы тела и жировой ткани, что согласуется с исследованиями других авторов [44-45].

Низкий уровень СРБ может быть связан с антивоспалительными эффектами регулярной физической тренировки. Хотя полностью молекулярные механизмы антивоспалительной активности физической тренировки неизвестны, в работах [46-47] высказано предположение, что во время физической работы в мышцах синтезируется Ил-6 и, возможно, дополнительные неучтенные факторы, которые имеют антивоспалительное действие. Таким образом, можно полагать, что после регулярных физических нагрузок в крови возрастают уровни антивоспалительных цитокинов, которые впоследствии блокируют действие и/или снижают синтез и секрецию противовоспалительных факторов, а также CPБ.

В свою очередь, S.J. Semple с коллегами [39] отмечают, что в конце многодневной велогонки уровень маркеров антивоспалительных острофазовых протеинов у спортсменов был повышен, на основании чего авторы сделали вывод об активации антивоспалительных процессов. В других работах [40, 48] было показано, что интенсивная физическая нагрузка также увеличивает экспрессию антивоспалительных цитокинов, а также Ил-6 в лейкоцитах крови. Хотя CРБ синтезируется в печени как раз под влиянием Ил-6, полагают, что значительное его увеличение в плазме во время нагрузки кратковременное, а вызванный им антивоспалительный каскад будет ингибировать синтез CРБ, что снизит его содержание в плазме.

Такие литературные данные и результаты собственного исследования позволяют нам предположить, что снижение СВА у представителей игрового вида спорта может быть вызвано долговременной адаптацией к систематическим специфическим физическим нагрузкам, что связано с формированием, в том числе, антивоспалительных факторов в крови, что и объясняет снижение уровня CРБ в крови у баскетболистов в течение всего тренировочного этапа спортивной подготовки.

Вместе с тем, было обнаружено, что у спортсменов, специализирующихся в баскетболе, на начальном и специально-подготовительном этапах тренировки, а также в восстановительном периоде после соревновательной деятельности показатели содержания сиаловых кислот в сыворотке крови, которые наряду с CРБ характеризуют состояние СВА организма, были значительно ниже, чем у лиц, не занимающихся спортом (р

Индивидуальный анализ содержания сиаловых кислот в крови обследованных лиц показал, что как у тренированных испытуемых в течение годичного тренировочно-соревновательного цикла, так и у лиц, регулярно не занимающихся спортом, данный параметр находился в допустимых пределах нормы. В таблице 1 настоящей главы указывалось, что референтные пределы нормы данного показателя составляют 1,8-2,7 ммоль/л. Однако очевиден тот факт, что у последних (неспортсменов) содержание сиаловых кислот в сыворотке крови превышало соответствующие величины, зарегистрированные у спортсменов.

Ранее указывалось, что концентрация CРБ в крови, в основном, определяется его синтезом и секрецией клетками печени. Следовательно, необходимо, на наш взгляд, было оценить и состояние печеночной функции у квалифицированных спортсменов и нетренированных участников исследования по соответствующим биохимическим маркерам, в частности, посредством определения концентрации билирубина в крови. Так, было установлено, что у игровиков данный показатель был ниже, чем у лиц, не занимающихся спортом (таблица 1). При этом наиболее значительное снижение содержания билирубина в крови у спортсменов по сравнению с контрольной группой наблюдалось при их обследовании на специально-подготовительном этапе тренировочного цикла. На данном этапе были обнаружены и самые низкие значения CРБ в крови у спортсменов не только по сравнению с нетренированными, но также и по сравнению с величинами у них, но полученными при обследовании на начальном подготовительном и в восстановительном периодах. Таким образом, можно заключить, что снижение СВА у лиц, адаптированных к долговременным занятиям спортом, в конечном счете приводит к снижению билирубина и, соответственно, CРБ в крови.

Отметим, что индивидуальный анализ величин содержания билирубина в крови у представителей обследованных групп показал, что данный параметр находится в пределах допустимых границ нормы, то есть не превышает отметку 20,5 мкмоль/л. У спортсменов содержание сиаловых кислот в крови колеблется в пределах от 10 до 19 мкмоль/л, а у нетренированных — от 5,9 до 18,6 мкмоль/л. Несмотря на более узкий диапазон величин данного параметра у лиц, систематически не занимающихся спортом, по сравнению с баскетболистами очевидным является тот факт, что показатели содержания сиаловых кислот в крови у неспортсменов значительно превышали таковые, полученные у тренированных испытуемых.

Литературные данные свидетельствуют также и о том, что состояние СВА тесным образом связано с симпатической и парасимпатической активностью автономной нервной системы [34, 49]. В результате исследований при определении ИК, характеризующего состояние ВНС, было установлено, что у спортсменов-баскетболистов на разных этапах тренировочного процесса преобладает парасимпатический тонус автономной нервной системы. В свою очередь, у тренированных (но в восстановительном периоде) и нетренированных участников исследования обнаружено преобладание симпатического тонуса ВНС (таблица 1). Полученные нами данные полностью согласуются с результатами других исследований. Так, в частности, рядом авторов отмечается, что низкая воспалительная активность у спортсменов может быть следствием преобладания тонуса парасимпатической над симпатической нервной активностью в вегетативной регуляции [34, 50]. При этом физическая тренировка первоначально запускает снижение воспалительной активности в организме и снижение, тем самым, СРБ, которая вызывает ослабление активности симпатического отдела и/или активизацию парасимпатического отдела ВНС [34, 49].

Полученные результаты в целом позволяют заключить, что у спортсменов-баскетболистов снижена СВА в течение всего подготовительного этапа к соревновательной деятельности, определенная по уровню СРБ и сиаловых кислот. При этом наряду со снижением СРБ отмечается и уменьшение содержания билирубина в крови. Это указывает на то, что регулярная физическая тренировка оказывает противовоспалительный эффект. Преобладание парасимпатической активности ВНС связаны с пониженной воспалительной активностью.

Известно, что парасимпатический отдел вегетативной нервной деятельности является системой регуляции физиологических процессов, обеспечивающих гомеостаз. Симпатический отдел является системой мобилизации резервов, «защиты», которая необходима для активного действия организма. Такая мобилизация требует включения в реакцию многих структур и органов. Очень важно то, что такое генерализированное воздействие симпатической нервной системы почти на все структуры организма поддерживается выбросом в кровь адреналина из ткани надпочечника. Этот отдел эндокринной системы можно считать своеобразной эфферентной частью симпатического рефлекса. Сюда приходят преганглионарные волокна симпатического нерва и выброс адреналина регулируется их медиатором ацетилхолином. Симпатическая нервная система в организме выполняет адаптационно-трофическую функцию, которая регулирует обмен веществ, трофику и возбудимость всех органов и тканей организма к текущей деятельности. Активируя деятельность других отделов мозга, она мобилизует защитные реакции организма. При мобилизации организма симпатической нервной системой изменяются многие параметры гомеостаза. Возбуждение симпатической нервной системы приводит к повышению артериального давления, перераспределению крови, выбросу в кровь большого количества глюкозы и жирных кислот, активации энергетических процессов, угнетению функций желудочно-кишечного тракта, мочеобразования. Парасимпатический отдел выполняет задачу восстановления и сохранения постоянства внутренней среды, при любых нарушениях и сдвигах [49-50].

В этой связи вновь следует обратиться к анализу индивидуальных величин ИК, ЧСС и диастолического давления. Анализируя показатели ИК можно резюмировать, что практически у всех спортсменов на всем протяжении годичного тренировочно-соревновательного цикла этот параметр сопровождался знаком «минус», то есть отчетливо наблюдается преобладание парасимпатического отдела над симпатическим на фоне долговременных систематических специфических нагрузок. Данный факт можно рассматривать с точки зрения реализации защитно-приспособительных реакций организма в ответ на постоянно предъявляемые повышенные требования к его функционированию при занятиях спортом. В свою очередь, у нетренированных лиц лишь в единичных случаях были зарегистрированы отрицательные значения данного параметра, то есть малоактивный образ жизни сопровождается обратной по сравнению с выше обсуждаемой динамикой в функционировании ВНС.

Величины диастолического давления и ЧСС у спортсменов и лиц, не занимающихся спортом, практически между собой не отличались, о чем свидетельствует отсутствие достоверно значимых отличий в их среднегрупповых величинах. Коэффициент вариации также подтверждает данное заключение и свидетельствует в пользу относительной однородности обследованных групп.

Следует отметить, что по мере роста тренированности усиливается связь между вегетативными и двигательными функциями организма. В тоже время отмечается высокая индивидуальная вариабельность в показателях соотношений вегетативного и двигательного компонентов при специфических видах двигательной деятельности. Собственные исследования показали, что смешанная двигательная деятельность, характерная для занятий баскетболом, оказывает влияние на кардиоваскулярную систему, о чем свидетельствуют показатели ИК, диастолического давления, ЧСС, а также изученные биохимические маркеры крови. Благодаря этим особенностям, соотношение рассматриваемых систем (в частности, системы крови, сердечно-сосудистой и вегетативной нервной систем) может помогать при прогнозировании потенциальных возможностей спортсменов в возрасте 19-22 лет выполнять смешанные (циклические и ациклические) физические упражнения.

Корреляционный анализ показателей крови и состояния ВНС

С целью определения в обследованных группах лиц возможной взаимосвязи между изученными показателями крови, а также между таковыми и ИК, отражающим состояние ВНС, был произведён расчёт коэффициентов корреляции (таблица 3 (А, Б), таблица 4). Корреляционный анализ не обнаружил статистически значимых взаимосвязей между данными параметрами в группе нетренированных лиц (р>0,05).

Можно наблюдать, что в результате корреляционного анализа в ряде случаев имеют место обратно-пропорциональные недостоверно значимые корреляционные взаимосвязи между изучаемыми параметрами в группе нетренированных лиц, о чем свидетельствуют коэффициенты корреляции, представленные в таблицах 3 и 4.

Далее, с целью выявления возможной корреляционной взаимосвязи между вышеуказанными параметрами в группе спортсменов-баскетболистов также произведёт расчёт коэффициентов корреляции (таблица 5, 6).

Проведённый анализ показал — лишь между величиной ИК и концентрацией СРБ в сыворотке крови у спортсменов в специально подготовительном периоде имеется достоверно значимая положительная взаимосвязь высокой степени (r=0,83, р0,05).

Достоверная положительная корреляция между ИК и СРБ в сыворотке крови у представителей игрового вида спорта в предсоревновательном периоде спортивной подготовки указывает на повышение тонуса парасимпатического отдела ВНС над симпатическим при снижении воспалительной активности у большинства обследованных спортсменов. Следует обратить внимание, что над самим графиком корреляционной зависимости и справа от него продемонстрированы диаграммы нормального распределения величин СРБ в сыворотке крови и ИК у спортсменов, зарегистрированных в специально-подготовительном периоде.

В целом можно заключить, изменение СВА, выраженное в модуляции биохимических маркеров крови, и зависящее от функционирования ВНС, находится в прямой зависимости от режима тренировочно-соревновательной деятельности. В свою очередь, изучение биохимических маркеров крови (в частности, СРБ, сиаловых кислот, билирубина), а также показателей, характеризующих состояние сердечно-сосудистой и вегетативной нервной систем, позволило установить, что долговременные систематические специфические физические нагрузки оказывают противовоспалительный эффект и повышают иммунорезистентный статус организма спортсменов.

Заключение

Проведенное исследование позволило установить, что у спортсменов-баскетболистов на начальном и специальном этапах подготовки к соревновательной деятельности, а также в период восстановления снижена СВА, определяемая по уровню СРБ, сиаловых кислот и билирубина в сыворотке крови, по сравнению с лицами, не занимающимися спортом. При этом как в группе спортсменов-баскетболистов, так и у нетренированных участников исследования данные показатели на протяжении всего периода обследования существенно не изменялись. Полученные результаты позволяют заключить, что долговременная спортивная деятельность, ассоциированная с занятиями баскетболом, оказывает противовоспалительный эффект и повышает иммунорезистентный статус организма спортсменов.

Результаты исследования состояния вегетативной нервной деятельности показали, что у баскетболистов на разных этапах подготовки к соревновательной деятельности, преобладает парасимпатический тонус нервной системы. При этом в восстановительном периоде у спортигровиков, также как и у нетренированных лиц обнаружено преобладание симпатического тонуса нервной деятельности. Этот факт, установленный по показателям ИК, а также обнаруженная достоверно значимая положительная корреляционная взаимосвязь между этим параметром и уровнем СРБ в сыворотке крови у спортсменов в период интенсивных физических нагрузок, указывает на снижение воспалительной активности в организме, которая вызывает ослабление деятельности симпатического отдела и активизацию тонуса парасимпатической нервной системы.

С учетом полученных данных, мы сформулировали ряд рекомендаций. В связи с тем, что чрезмерный интенсивный режим специфических физических нагрузок, особенно в период предсоревновательной деятельности, может приводить к повышению воспалительной активности наряду с превалированием тонуса симпатического отдела нервной системы, что в целом влечет за собой снижение иммунологического статуса организма спортсменов, биохимические показатели крови (СРБ, сиаловые кислоты, билирубин) наряду с ИК могут быть использованы в спортивной практике с целью регулирования уровня СВА и состояния вегетативной нервной деятельности организма спортсменов в течение годичного цикла подготовки.

Кроме этого известно, что при многих заболеваниях СВА имеет тенденцию к повышению, означая воспалительную реакцию и/или тканевое повреждение. Однако в результате проведения целенаправленных эффективных лечебно-реабилитационных мероприятий происходит снижение уровня СВА организма реабилитанта. Таким образом, можно рекомендовать учитывать СРБ, сиаловые кислоты, билирубин, ИК с целью регулирования уровня СВА при реализации и выявлении эффективности программ реабилитации (медицинской/физической) спортсменов и лиц, не занимающихся спортом, после перенесенных травм и(или) заболеваний.