Минеральная плотность костной ткани и показатели костного ремоделирования у спортсменов высокой квалификации на этапах годичного цикла подготовки

Введение. Спорт высших достижений нацелен на максимальную мобилизацию всех функциональных систем организма спортсмена для достижения наивысших спортивных результатов [6]. Показано, что физическая нагрузка положительно влияет на минеральную плотность костной ткани (МПКТ) [2]. Но повышенные и сверхпороговые нагрузки спорта высших достижений увеличивают напряженность нагрузки на опорно-двигательный аппарат [5], что приводит к росту травм и ос-теопоротических изменений [5, 19], особенно у профессиональных спортсменов в видах спорта с низкой гравитационной нагрузкой на скелет [14, 17]. Костная ткань – динамическая система, где в течение всей жизни происходят процессы костной резорбции и синтеза – процесс ремоделирования, биологический смысл которого состоит в приспособлении свойств кости к меняющимся внешним факторам [12]. Данные костного ремоделирования позволяют дать оценку скорости и баланса резорбции кости и её синтеза [7], прогноз скорости потери костной массы [10], а совместно с показателями фосфорно-кальциевого обмена определить направленность процессов адаптации к тренировочной нагрузке [5, 6, 8], что актуализирует изучение данных показателей для оптимизации программ медицинского наблюдения за состоянием здоровья спортсменов.

Цель исследования - определение взаимосвязи показателей костного ремоделирования и минеральной плотности пяточной кости у спортсменов высокой квалификации на этапах годичного цикла подготовки.

Организация, материалы и методы.

В исследовании участвовало 14 спортсменов высокой квалификации (мс, мсмк) мужского пола со специализацией «велотрек» в возрасте 20,5 [20; 22] года со стажем спортивной деятельности 9,5 [7,25; 12,00] года. Обследование проводилось на базе ФНЦ ВНИИФК в рамках научно-методического обеспечения подготовки спортсменов в течение трех лет на этапах годичного цикла подготовки (подготовительный, предсоревновательный, соревновательный периоды).

Определялись биохимические маркеры костного метаболизма: ионизированный кальций и неорганический фосфор (анализатор EXPRESS-PLUS, CIBA-CORNING, США), щелочная фосфатаза, остеокальцин и β-Сross Laps (анализатор ELECSYS 1010, ROCHE, Швейцария).

МПКТ оценивалась методом количественной ультразвуковой денситометрии (КУЗД) пяточной кости. Минеральная плотность пяточной кости (МППК) измерялась с помощью денситометра Achilles Express (Lunar, USA). Метод КУЗД не валидизирован для постановки диагноза остеопороз и оценки эффективности остеопоротического лечения в клинической практике [10], но может быть использован для оценки риска переломов [18]. По рекомендациям ВОЗ оценка минеральной плотности (МП) кости проводится по двум показателям: пиковой норме (для данного участка скелета – значение в 20–29 лет) костной ткани (Т-крите-рий) и возрастной норме (Z-критерий). Результат по Т-критерию представляется в процентах от нормы и в единицах стандартных отклонений (SD): норма – МП от 87,1 до 113 % (± 1SD); МП от 87 до 68 % (от –1 до –2,5SD) – остеопения; менее 68 % (≤ –2,5SD) – остеопороз [10, 14]. В нашей работе использовалась Т-шкала [14].

Из антропометрических показателей изучались длина тела (см), масса тела (кг), лабильные компоненты массы тела (мышечная и жировая масса) [1].

Статистическая обработка данных проведена с применением пакета прикладных программ SPSS for Windows с использованием медианы, первого и третьего квартилей и непараметрических методов сравнения (критерий Вилкоксона, U-критерий Манна – Уитни). Статистически значимыми считались различия при p < 0,05 [4].

Результаты исследования. Группа спортсменов характеризовалась следующими значениями морфологических показателей: дли- 44

на тела 178,8 [172,9; 179,9] см и вес 77,2 [72,5; 79,9] кг; лабильные компоненты состава тела: мышечная масса 40,9 [38,1; 44,0] кг и 53,9 [52,2; 54,9] %, жировая – 7,2 [6,8; 8,0] кг 9,5 [8,9; 10,0] %.

Для подготовительного периода МПКТ правой стопы составила 102,00 [91,25; 113,75] % и МПКТ левой стопы – 105,00 [94,50; 120,75] %, для предсоревновательного – 102,50 [85,00; 111,50] % и 108,00 [102,00; 121,50] %, соответственно, для соревновательного – 98,50 [84,00; 109,50] % и 99,50 [89,75; 115,50] %, соответственно (см. рисунок). После межсезонного отдыха МППК правой ноги повысилась до 103,00 [89,75; 115,0] %, а левой – до 104,00 [90,25; 122,00] % к подготовительному периоду следующего года наблюдения.

От подготовительного периода к соревновательному активность щелочной фосфатазы и остеокальцина снижалась от 92,0 [90,0; 105,5] до 88,0 [83,5; 100,0] Ед/л и от 54,45 [51,10; 62,25] до 32,80 [31,13; 38,10] нг/мл соответственно, оставаясь в рамках нормы в соревновательный период (до 117 Ед/л и 11–43 нг/мл соответственно), при повышении β-Сross Laps от 0,61 [0,52; 0,93] до 0,90 [0,73; 1,11] нг/мл, что превышало физиологическую норму (до 0,58 нг/мл) более чем на 50 % (см. рисунок).

Соотношение остеокальцин / β-Сross Laps, раскрывающее баланс костного синтеза и резорбции [5], снижалось от подготовительного периода к соревновательному периоду (от 88,57 [54,29; 104,92] до 41,34 [31,52; 42,95]), не выходя за референсных значений (18,97– 74,14) при высоких нагрузках (см. рисунок).

Концентрация в крови ионизированного кальция и неорганического фосфора снижалась от подготовительного периода к соревновательному: кальция – от 1,23 [1,22; 1,24] до 1,17 [1,13; 1,18] ммоль/л, фосфора – от 1,11 [1,0; 1,25] до 0,91 [0,81; 1,08] ммоль/л, изменяясь в пределах нормы (1,05–1,30 и 0,80–1,61 ммоль/л соответственно) (см. рисунок).

Анализ динамики показателей костного обмена от подготовительного периода одного года к подготовительному периоду следующего года показал снижение уровня остеокальцина на 11,3 %, щелочной фосфатазы – на 8,2 %, β-Сross Laps – на 27,4 %, кальция ионизированного – на 0,8 %, фосфора неорганического – на 7,4 % и как результат – повышение соотношения остеокальцин / β-Сross Laps на 8,0 %.

ммоль/л для фосфора, кальция ионизированного

%

(mmol/1 serum phosphorus, ionized calcium)

нг/мл для остеокальцина, P-Cross Laps (ng/ml osteocalcin, p-Cross Laps)

Ед/л для щелочной фосфатазы (U/l alkaline phosphatase)

100,00 q 80,00 -60,00 -40,00 -20,00 -

0,00 -

*

ПОТ TIUIILILIV w==-3 Hcl ДаппЫл

Г 111,00 - 107,00 - 103,00 - 99,00 - 95,00

I             II            Ш            IV

55% Остеокальцин (osteocalcin), * p 1-1110,05

^™ P-Cross Laps, ** p 1-1110,05

i---Щелочная фосфатаза (alkaline phosphatase), *** p 1-1110,05

■ Фосфор (senun phosphorus), ****p 1-1110,05

iilil Кальций ионизированный (ionized calcium), *****p 1-1110,05

-♦-Минеральная плотность левой пяточной кости (left heel mineral density), ► p I-III<0,05

Рис. 1. Динамика уровня минеральной плотности пяточной кости и маркеров костного ремоделирования и фосфорно-кальциевого обмена у представителей велоспорта на этапах годичного цикла подготовки: I – подготовительный период, II – п р едсоревнова-тельный период, III – соревновательный период, IV – подготовительный период следующего года годичного цикла по д готовки

Fig. 1. The dynamics of mineral density with bone remodeling indicators and phosphoruscalcium metabolism in professional cyclistsduring the annual training cycle: I – preparatory period, II – pre-competitive period, III – competitive p e riod, IV – preparatory per i od, next yea r of the annual training cycle

Обсуждение результатов. Результаты исследования тотальных размеров тела и процентного содержания лабильных компонентов состава тела показали, что спортсмены велотрека соответствуют моделям видовой специфики [1].

У спортсменов велотрека МППК правой и левой ноги соответствовала норме [10] и менялась схожим образом на этапах годичного цикла, но в рамках наблюдения между подготовительными периодами МПКТ правой стопы повышалась (р > 0,05), а левой – снижалась (р > 0,05). МПКТ левой стопы изменялись более значимо от подготовительного периода к соревновательному периоду (p = 0,002), что обусловлено особенностями опорно-двигательного стереотипа в условиях трека, поэтому дальнейший анализ производился по данным МППК левой ноги. Остальные показатели МПКТ левой стопы и все показатели МПКТ правой стопы при сравнении подготовительного периода с другими периодами годичного цикла не имели статистически значимых отличий (р < 0,05) при отсутствии значимых отличий между МППК правой и левой ноги (p > 0,05).

Снижение МППК от подготовительного периода к соревновательному периоду сопровождалось понижением уровня маркеров костеобразования (см. рисунок) – щелочной фос- фатазы (p = 0,004) [11] и остеокальцина (p = 0,002) [7], что на фоне повышения одного из основных маркеров костной резорбции – β-Cross Laps (p = 0,011) и снижения соотношения остеокальцин/β-Cross Laps (p = 0,002) может говорить о замедлении процессов обновления кости и превалировании костной резорбции, указывая на риски разрушения кости в соревновательный период [5, 7]. Схожие изменения маркеров костного ремоделирования установлены и другими авторами [9, 15, 16]. У спортсменов-любителей выявлено повышение β-Cross Laps (на 140 %) и остеокальцина (на 10 %) и снижение в два раза индекса остеокальцин / β-Cross Laps после девяти недель тренировок [9]. После марафонского бега (дистанция 65 км) V. Sansoni et al. отметили снижение костного синтеза [16] при меньшей выраженности у профессионалов по сравнению с неподготовленными бегунами, а после трехнедельной гонки у велосипедистов выявлено значительное повышение костной резорбции при относительном приросте костного синтеза [15]. Таким образом, изменения показателей костного ремоделирования зависят от длительности и интенсивности физической нагрузки, уровня подготовленности индивидуума. Снижение костного синтеза и повышение резорбции кости лежит в основе развития остеопороза в общей по- пуляции [7] и снижения МПКТ у спортсменов, что находит свое отражение в маркерах костного ремоделирования.

Динамика показателей костного ремоделирования соотносится с изменениями фос-форно-кальциевого обмена: от подготовительного периода к соревновательному периоду выявлено снижение уровня ионизированного кальция, обладающего физиологической активностью [6], и неорганического фосфора (р = 0,001 и р = 0,010 соответственно). Снижение кальция обусловлено усилением нервно-мышечной передачи, большей задейство-ванностью кальция в передаче гормонального сигнала, его активным участием в системе свёртывания крови [6, 8], а изменение фосфора связано с интенсификацией ресинтеза АТФ [6]. Отрицательная динамика маркеров фосфорно-кальциевого обмена может указывать на повышение риска остеопороза и травматизма у спортсменов, учитывая, что для общей популяции такая взаимосвязь доказана [3, 13].

При наблюдении в рамках динамического контроля в начале годичного цикла подготовки в течение трех лет МППК снижалась (р > 0,05), что сопровождалось приоритетным снижением активности резорбции на фоне меньшего снижения активности синтеза кости, отражая снижение скорости костного ремоделирования в целом.

Таким образом, выявленные изменения костного метаболизма отражают направленность адаптационных процессов к различной по интенсивности физической нагрузке у спортсменов специализации «велотрек».

Заключение. Показатели костного ремоделирования и фосфорно-кальциевого обмена могут быть использованы в качестве маркеров для оценки состояния обменных процессов кости и общей адаптации к тренировочному процессу у спортсменов. Максимальная физическая нагрузка соревновательного периода сопровождается повышением активности костной резорбции и замедлением костного синтеза с преобладанием остеокластной активности, что проявляется в снижении МПКТ по данным КУЗД пяточной кости.

Данные, полученные с помощью КУЗД, соотносятся с динамикой показателей костного метаболизма и могут быть использованы на этапах текущего и этапного медицинского контроля для выявления спортсменов из групп риска по гипотрофическим состояниям с целью проведения профилактических мероприятий.