Корреляции гормонально-метаболических и функциональных показателей у высококвалифицированных спортсменов: подходы к мониторингу спортивной адаптации

M.E. Vasil’eva1,2, ,

V.A. Kashchenko3, ,

E.R. Boyko2, ,

Введение. Спортивная деятельность на профессиональном уровне сопряжена со значительными изменениями адаптивного статуса организма, проявляющимися как со стороны гормонально-метаболической регуляции, так и со стороны динамики функциональных систем. Нарушение баланса между тренировочной нагрузкой и восстановлением сопровождается повышением риска развития синдрома перетренированности [15], с которым сталкиваются до 40–60 % спортсменов на протяжении своей профессиональной карьеры [3].

В целях своевременного выявления синдрома перетренированности и предшествую- щих ему нарушений в современной спортивной медицине активно используются различные инструменты функциональной и лабораторной диагностики, направленные на отслеживание функционального состояния анатомических структур сердца (эхокардиография), оценку его электрической активности (электрокардиография) и контроль кар-диореспираторых показателей (нагрузочные функциональные пробы и оценка функции внешнего дыхания).

Регулярные и длительные интенсивные физические нагрузки могут сопровождаться структурно-функциональным ремоделированием сердца с изменениями его электрофи- зиологических характеристик. Морфологически данный процесс, описываемый термином «синдром спортивного сердца», проявляется увеличением объемов камер сердца, толщины и массы их стенок, а также снижением показателей систолической функции в состоянии покоя [11, 12].

Вместе с тем в регуляции физиологических процессов, связанных с адаптацией к физическим нагрузкам и последующим восстановлением у спортсменов, одну из ключевых ролей играет гормональный фон [14]. Адаптационные механизмы, затрагивающие гормонально-метаболические изменения в условиях интенсивной тренировочной нагрузки, коррелируют с индивидуальными особенностями спортсмена, включая генетические факторы, уровень его подготовки и вид спорта [9]. Мониторинг изменений гормонального статуса может служить важным инструментом оценки состояния спортсмена, оптимизации тренировочного процесса и предотвращения травм.

Такая оценка позволяет не только оценить текущее состояние здоровья спортсмена, но и спрогнозировать его адаптацию к тренировочным нагрузкам. Однако, несмотря на большое количество исследований, посвященных изучению гормонально-метаболической и функциональной адаптации у высококвалифицированных спортсменов, вопрос о корреляциях между соответствующими показателями по-прежнему остается открытым. В связи с этим целью настоящей статьи является выявление возможных корреляций между гормонально-метаболическими и функциональными показателями.

Материалы и методы. Исследование проведено на базе ФГБУ «Северо-Западный окружной научно-клинический центр им. Л.Г. Соколова ФМБА» (г. Санкт-Петербург) в период с 21.08.2017 г. по 03.10.2023 г. (протокол ЛЭК № 2 от 27.02.2023 г.) при участии 114 спортсменов мужского пола (средний возраст 20,04 ± 4,05 года). Перед включением в исследование спортсмены предоставили подписанное информированное согласие на участие.

В исследование были включены спортсмены, занимающиеся биатлоном (n = 22), греблей (n = 41), плаванием (n = 21) и футболом (n = 30) в течение более 10 лет (n = 78) или менее 10 лет (n = 36). При этом 42 спортсмена имели разряд кандидата в мастера спорта, 55 спортсменов – разряд мастера спорта и

• 17    спортсменов – разряд мастера спорта международного класса. В структуре макроцикла тренировочного процесса большинство участников исследования (83 спортсмена) проходили общеподготовительный этап, 15 спортсменов – специально подготовительный этап, 9 спортсменов на момент проведения исследования принимали участие в соревнованиях, а остальные 7 спортсменов находились на этапе завершения восстановительного периода.

В соответствии с целью исследования спортсменам было проведено эхокардиографическое обследование на ультразвуковом аппарате Philips iE33 по стандартной методике с оценкой ключевых морфофункциональных параметров сердца в покое в соответствии с рекомендациями ESC и ASE. Электрокардиограмма регистрировалась в 12 стандартных отведениях с использованием аппарата Schiller AT-104 PC для анализа ритма, проводимости и признаков гипертрофии. Оценка кардиореспираторной адаптации к физической нагрузке осуществлялась с помощью нагрузочных функциональных проб: тредмил-теста на беговой дорожке Trackmaster TMX428 CP с постепенным увеличением скорости и наклона и велоэргометрии на аппарате Ergoline Ergoselect 200, обеспечивающих линейную приростную нагрузку. В ходе тестов регистрировались показатели частоты сердечных сокращений, артериального давления и сатурации кислорода на каждом этапе нагрузки и в восстановительном периоде.

Для определения показателей гормонов было проведено лабораторное исследование образцов венозной крови. С целью минимизации влияния циркадных ритмов на уровень гормонов образцы крови брали утром строго натощак с 7 до 9 часов. Последняя тренировка до взятия образцов крови состоялась в предшествующий день. Определение концентрации гормона выполняли методом иммунофер-ментного анализа с использованием анализатора Mindray CL-2000i (Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd., Китай). В сыворотке крови определяли уровни тиреотропного гормона (ТТГ; мкМЕ/мл), свободного тироксина (Т4 св ; пмоль/л), пролактина (мкЕд/мл), тестостерона (нмоль/л) и кортизола (нмоль/л).

Статистическую обработку полученных данных выполняли c помощью программ Statistica 10 и SAS JMP 11. Числовые значения параметров представлены в виде медианы и межквартильного размаха с учетом отклонения большинства параметров от нормального распределения (согласно критериям Шапиро – Уилка и Колмогорова – Смирнова). Для установления статистической значимости различий между группами по бинарным и номинальным показателям применялся критерий χ2 Пирсона. Корреляционный анализ проводили с помощью непараметрической ранговой корреляции по Спирмену при уровне статистической значимости менее 0,05.

Результаты. В структуре электрокардиографических изменений у 43,9 % участников исследования была выявлена синусовая брадикардия, при этом у большинства спортсменов из данной группы стаж занятий спортом превышал 10 лет. Синусовая брадикардия является распространенным явлением среди высококвалифицированных спортсменов, зачастую рассматривается как адаптационная реакция сердечно-сосудистой системы на регулярные физические нагрузки [7]. При этом в числе наиболее распространенных эхокардиографических модификаций фигурировали те или иные варианты ремоделирования левого желудочка с преобладанием концентрической гипертрофии, что, согласно данным исследований, более характерно для спортсменов, занимающихся силовыми видами спорта [11, 12]. В числе этиологических механизмов развития гипертрофии левого желудочка у спортсменов необходимо отметить высокий уровень экспрессии андрогенных рецепторов в кардиомиоцитах предсердий и желудочков. Посредством активации ядерного фактора активированных Т-клеток и ингибирования киназы гликогенсинтазы-3 андрогены вызывают гиперпролиферацию кардиомиобластов, обеспечивая гипертрофические изменения мышечной ткани [11].

Помимо структурных изменений синдром спортивного сердца может проявляться изменениями со стороны показателей электрической активности сердца. Y. Zhang и соавт. в своем исследовании подтвердили наличие положительной корреляции между гормонами щитовидной железы и длительностью комплекса QRS у лиц мужского пола [20]. В другом исследовании у спортсменов мужского пола отмечено приближение QRS к верхней границе нормы (98 мс), что, по мнению авторов, представляет собой одно из проявлений синдрома спортивного сердца и согласуется с высокой распространенностью среди спорт- сменов указанного выше явления гипертрофии левого желудочка [1]. Аналогичные показатели наблюдались среди спортсменов, включенных в настоящее исследование: средняя длительность интервала QRS составила 100,20 ± 7,60 мс (табл. 1). При этом большинство из 69 спортсменов (n = 51), у которых показатель превышал 98 мс, относились к группе занимающихся тем или иным видом спорта более 10 лет.

Корреляционный анализ, проведенный в общей выборке спортсменов, продемонстрировал наличие слабой положительной статистически значимой корреляции между показателями свободного тироксина (Т4 св ) (табл. 2) и деполяризацией желудочков на ЭКГ (r = 0,2; p ≤ 0,05). При этом в группе футболистов данная корреляция достигла r = 0,46 (p ≤ 0,01). Результаты опубликованных исследований свидетельствуют о значимом влиянии гормонов щитовидной железы, играющих ключевую роль в регуляции механизмов энергетического метаболизма и адаптации в организме, на показатели электрокардиографического исследования [11, 16, 17, 19, 20].

Данные гормоны, с одной стороны, регулируют экспрессию целевых генов путем связывания с ядерными рецепторами в кардиомиоцитах, а с другой – воздействуют на ионные каналы кардиомиоцитов. Известно, что гормоны щитовидной железы, в частности Т4 св , обладают положительным инотропным действием [19], которое сопровождается увеличением сократительной способности миокарда, а также улучшением насосной функции сердца.

Гормоны щитовидной железы могут также влиять на морфологические характеристики левого желудочка и посредством увеличения синтеза белков в кардиомиоцитах способствовать развитию гипертрофии миокарда. В частности, G. Di Gioia и соавт. установили наличие линейной зависимости между показателями свободного трийодтиронина (Т3 св ) и толщиной стенок левого желудочка среди 1453 профессиональных спортсменов [6, 10, 13]. В выборке спортсменов настоящего исследования не удалось выявить аналогичных корреляций, что, возможно, объясняется вариабельностью степени адаптации миокарда у разных спортсменов и ее обусловленностью индивидуальными особенностями взаимодействия множества эндогенных и экзогенных факторов.

Таблица 1

Table 1

Результаты электрокардиографии исследуемых спортсменов

Electrocardiographic profiles of athletes

Показатель Parameter	n (%)	M ± S	V (%)	Me [LQ; UQ]	(Min; Max)
ЧСС HR	113 (99,12)	54,00 ± 9,37	17,00	52,00 [48,00; 58,00]	(40,00; 103,00)
Ось Р P-wave axis	107 (93,86)	46,06 ± 29,12	63,00	54,00 [39,00; 62,00]	(–90,00; 78,00)
Ось QRS QRS axis	110 (96,49)	66,05 ± 33,77	51,00	74,00 [56,25; 84,00]	(–141,00; 124,00)
Ось Т T-wave axis	113 (99,12)	36,67 ± 19,36	53,00	38,00 [25,00; 49,00]	(–48,00; 77,00)
Интервал RR RR interval	114 (100,00)	1 100,83 ± 258,55	23,00	1 120,00 [1 006,25; 1 243,00]	(85,00; 1 648,00)
Интервал Р P-wave duration	114 (100,00)	104,82 ± 10,97	10,00	106,00 [96,50; 112,00]	(76,00; 130,00)
Интервал PQ PQ interval	109 (95,61)	161,21 ± 35,53	22,00	158,00 [146,00; 166,00]	(110,00; 374,00)
Интервал QRS QRS duration	114 (100,00)	100,20 ± 7,60	8,00	98,00 [94,00; 105,50]	(86,00; 120,00)
Интервал QT QT interval	113 (99,12)	406,64 ± 50,51	12,00	408,00 [392,00; 422,00]	(34,00; 578,00)
Интервал QTc QTc interval	114 (100,00)	384,37 ± 43,38	11,00	387,00 [372,00; 401,00]	(34,00; 513,00)

Примечание: n – количество спортсменов; M – среднее значение; S – стандартное отклонение; V – коэффициент вариации; Me – медиана; LQ – нижний квартиль; UQ – верхний квартиль; Min – минимальное значение; Max – максимальное значение.

Note: n – number of athletes; M – mean value; S – standard deviation; V – coefficient of variation; Me – median; LQ – lower quartile; UQ – upper quartile; Min – minimal value; Max – maximal value.

Помимо данных наблюдений была выявлена слабая отрицательная корреляция Т4 св с показателями давления в легочной артерии (r = –0,24; p ≤ 0,05). Результаты исследований свидетельствуют о прямом действии гормонов щитовидной железы на легочное кровообращение. Результатом высокого уровня тиреоидных гормонов является увеличение метаболизма вазодилатирующих веществ (простациклина, оксида азота) на фоне снижения метаболизма вазоконстрикторов (серотонина, эндотелина-1) [18].

В условиях изотонических аэробных нагрузок на фоне повышения вагального тонуса происходит увеличение сердечного выброса при снижении сопротивления периферических сосудов с увеличением конечного диастолического объема и ударного объема левого желудочка. A. D’Andrea и соавт. в исследовании при участии 615 спортсменов обнаружили, что систолическое давление в легочной артерии у спортсменов может достигать 40 мм рт. ст. [4]. Вместе с тем период восстановления после интенсивных спортивных тренировок характеризуется преимущественным снижением концентраций гормонов щитовидной железы в сыворотке крови [2], что может служить возможным объяснением полученной отрицательной корреляции Т4св и давления в легочной артерии (r = –0,24; p ≤ 0,05).

Обращают на себя внимание положительные корреляции ТТГ с показателями максимального систолического (САД; r = 0,3; p ≤ 0,01) и диастолического артериального давления (ДАД; r = 0,21; p ≤ 0,05) по результатам нагрузочных тестов. Влияние гормонов щитовидной железы на показатели артериального давления может быть опосредовано механизмами регуляции компонентов β-адренер-гической системы (β1-адренергического рецептора, регуляторных белков гуаниновых нуклеотидов и аденилатциклазы) при высвобождении катехоламинов и активации специфических рецепторов на поверхности эндотелия. При этом гормоны щитовидной железы посредством сигнального пути PI3K/Akt могут активировать NO-синтазу в эндотелиаль- ных клетках, тем самым регулируя сосудистый тонус и опосредованно влияя на показатели артериального давления [5, 8].

В числе статистически значимых корреляций, полученных в ходе нашего исследования, следует отметить положительную корреляцию концентрации кортизола и показателей частоты сердечных сокращений (ЧСС), зарегистрированных на 2-й и 3-й минуте выполнения нагрузочного теста – r = 0,2 при p ≤ 0,05 и r = 0,25 при p ≤ 0,01 соответственно. При длительных аэробных нагрузках в условиях дефицита энергии как биохимического стресса в результате активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси уровень кортизола повышается, при этом усиливается активность катехоламинов, способствующих высвобождению источников энергии – глюкозы и жирных кислот. Таким образом, одним из возможных объяснений прямой зависимости показателей частоты сердечных сокращений от концентрации кортизола может служить активация симпатической нервной сис- темы с выработкой катехоламинов по мере выполнения физической нагрузки. T. Stalder и соавт. также удалось установить значимую положительную корреляцию между концентрацией кортизола и ЧСС у 36 здоровых добровольцев [19].

Заключение. В исследуемой выборке спортсменов по результатам эхокардиографии и электрокардиографии четко прослеживались проявления синдрома спортивного сердца: синусовая брадикардия (43,9 % участников исследования), ремоделирование левого желудочка с преобладанием концентрической гипертрофии, а также увеличение длительности комплекса QRS. Данные изменения представляют собой адаптационные реакции сердечно-сосудистой системы на регулярные физические нагрузки и свидетельствуют о высокой функциональной эффективности сердца. Проведенный корреляционный анализ наглядно продемонстрировал закономерное влияние гормонов щитовидной железы на показатели электрической активности и структур сердца.

Таблица 2

Table 2

Показатели гормонов в крови спортсменов разных видов спорта

Blood hormone profiles of athletes from different sports

Показатель Parameter	Общая выборка Overall sample (n = 114)	Вид спорта Sports discipline
		Биатлон Biathlon (n = 22)	Гребля Rowing (n = 41)	Плавание Swimming (n = 21)	Футбол Football (n = 30)
Пролактин (мкЕД/мл) Prolactin (µIU/mL)	192,32 [151,51; 244,92]	204,52 [148,88; 252,47]	198,86 [165,34; 235,84]	182,12 [143,35; 279,69]	172,08 [149,44; 223,38]
Тестостерон (нмоль/л) Testosterone (nmol/L)	21,40 [16,53; 24,62]	25,30 [19,98; 37,66]	21,45 [17,52; 23,98]	19,20 [15,42; 22,40]	19,55 [14,68; 24,40]
ТТГ (мкЕД/мл) TSH (µIU/mL)	2,28 [1,71; 3,24]	2 24 [1,78; 3,49]	2,24 [1,79; 3,35]	2,49 [1,67; 3,02]	2,30 [1,64; 3,19]
T4CB св (пмоль/л) FT4 (pmol/L)	14,86 [12,80; 16,31]	15,24 [12,61; 16,28]	14,84 [13,59; 15,76]	15,08 [13,40; 17,02]	14,08 [12,49; 15,90]
Кортизол (нмоль/л) Cortisol (nmol/L)	481,32 [384,61; 576,09]	481,32 [407,54; 614,91]	470,40 [394,44; 590,79]	508,02 [411,40; 535,11]	468,86 [367,44; 575,12]

Примечание: данные представлены в виде медианы [нижний квартиль; верхний квартиль]; n – количество спортсменов.

Note: data are presented as a median [lower quartile; upper quartile]; n – number of athletes.

В частности, были выявлены следующие корреляции: 1) между концентрацией Т4 св и длительностью комплекса QRS (r = 0,2; p ≤ 0,05); 2) между концентрацией Т4_св и показателями давления в легочной артерии (r = –0,24; p ≤ 0,05); 3) между концентрацией ТТГ и показателями САД (r = 0,3; p ≤ 0,01) и ДАД (r = 0,21; p ≤ 0,05).

Гормоны щитовидной железы играют значимую роль в обеспечении кардиореспира- торной адаптации высокопрофессиональных спортсменов к интенсивным физическим нагрузкам при обеспечении наиболее оптимального баланса между потреблением и расходом энергии. В связи с этим контроль показателей сердечно-сосудистой системы в комплексе с оценкой функционирования щитовидной железы представляется важным компонентом мониторинга состояния здоровья высококвалифицированных спортсменов.