Показатели минеральной плотности костной ткани лиц мужского пола 13-35 лет в условиях напряженной мышечной деятельности

Абрамова Т.Ф., Никитина Т.М., Комиссарова Е.Н. Показатели минеральной плотности костной ткани лиц мужского пола 13-35 лет в условиях напряженной мышечной деятельности. Морфологические ведомости. 2021;29(4):647. (4):647

Abramova TF, Nikitina TM, Komissarova EN. Indicators of mineral density of bone tissue of men 13-35 years old in conditions of stressed muscular activity. Morfologicheskie Vedomosti – Morphological Newsletter. 2021;29(4):647. (4):647

Article received 29 November 2021

Article accepted 22 December 2021

Введение. В ходе современного тренировочного процесса и соревновательной деятельности спортсмены нередко испытывают чрезмерные механические нагрузки, которые вызывают различные изменения в костной ткани, в частности, от повышения до резкого снижения минеральной плотности (далее - МП) костей, приводящие к различным травмам костно-суставного аппарата [1]. Ранняя спортивная специализация и интенсификации подготовки современных спортсменов, биомеханическая специфика различных видов спорта предъявляют чрезвычайные требования к метаболизму в костной и мышечной тканях, высокая частота спортивного травматизма активизирует использование показателя МП скелета как маркера адаптации костной ткани спортсменов к напряженной мышечной деятельности. Костная ткань является динамической системой, в которой на протяжении всей жизни протекают процессы разрушения старой костной ткани и образования новой или так называемого ремоделирования. Костная ткань обладает большими пластическими возможностями несмотря на свою чрезмерную плотность. Уже в начале ХХ века Лесгафт (1905) изучал физиологические приспособительные реакции костной ткани на физическую нагрузку. В своих работах Лесгафт развивал идеи Ламарка об изменчивости формы под влиянием функции. В частности, он исследовал изменчивость костей под влиянием деятельности окружающих мышц [2-3]. У спортсменов физиологическая перестройка костной ткани протекает постоянно и под влиянием систематически возрастающих спортивнотренировочных нагрузок формируется анатомо-функциональная гипертрофия костной ткани в наиболее нагружаемых отделах скелета [4-7]. Процесс костного ремоделирования контролируется рядом гормонов (кальций-регулирующими гормонами, системными гормонами) и множеством ростовых и других факторов. Нарушение продукции или взаимодействия компонентов этой системы может приводить к развитию патологических процессов в костной ткани. Хорошо известно, что все эти факторы процесса регуляции костного метаболизма имеют важное значение в формировании адаптивной реакции в условиях длительной и напряженной мышечной деятельности [8]. Кроме того, различные движения в спорте базируются на экологической, эволюционной основе двигательной активности человека, но выполняются на пределе физиологических возможностей [9]. В таких спортивных специализациях как бег, прыжки, спортивные игры, спортивная гимнастика, борьба, прыжки с трамплина, бокс, выполнение основных двигательных действий сопровождается воздействием ударно-толчковых нагрузок на различные отделы костно-суставного аппарата и оказывает значительное влияние на их структуру [10]. Во многих видах спорта, таких как художественная гимнастика, акробатика, прыжки в воду, фигурное катание на коньках, горнолыжный спорт, выполнение упражнений заканчивается приземлением, при этом наиболее уязвимыми звеньями локомоторного аппарата оказываются коленный, голеностопный суставы и суставы стопы [3]. У взрослых спортсменов физическая нагрузка является важнейшим фактором для формирования костной массы, она возрастает при увеличении механической нагрузки и снижается при ее уменьшении. Плотность костной ткани регулируется при помощи классического механизма обратной связи, которая контролирует локальный баланс между костеобразованием и резорбцией кости. Величина отягощения (вес спортивного снаряда, масса тела спортсмена или его соперника, партнера) способствует увеличению плотности минералов костей. В значительной степени плотность костной ткани зависит от квалификации спортсменов, специфики тренировочной и соревновательной деятельности в различных видах спорта. У спортсменов высокого класса отмечается повышенная плотность костей по сравнению со спортсменами низкой квалификации и особенно с лицами, не занимающимися спортом [11-13].

Спортсмены, занимающиеся скоростно-силовых видами спорта, вольной и греко-римской борьбой имеют наиболее высокие показатели минеральной насыщенности костей по сравнению с представителями, специализирующимися в циклических, игровых и сложнокоординационных видах спорта [14]. В настоящее время, минеральную насыщенность костей возможно изучать с использованием различных инструментальных методов, которые включают рентгенографию, сцинтиграфию, рентгеновскую и ультразвуковую денситометрию, количественную компьютерную томографию. Рубин и Чечурин (2011) изучали минеральную плотность пяточной кости и область шейки бедренной кости у пациенток разных возрастных групп от 9 лет до 70 лет методами рентгеновской и ультразвуковой денситометрии, сопоставление полученных результатов показало совпадение показателей плотности костной ткани в исследуемых объектах [15].

Цель исследования - изучить изменчивость показателей минеральной насыщенности костной ткани в условиях адаптации к разнообразной спортивной деятельности, возрастные особенности минерализации костей у подростков, занимающихся и не занимающихся спортом.

Материалы и методы исследования. Обследовано 586 спортсменов мужского пола в возрасте 13-35 лет с квалификацией от II разряда до мастера спорта международного класса и заслуженного мастера спорта со стажем спортивной деятельности от 1 до 28 лет. Спортсмены представляли 14 различных специализаций, различающихся по особенностям соревновательной деятельности. Кроме этого, обследовано 128 прыгунов с шестом в возрасте 13-17, стаж занятий спортом которых составлял от 1,5 лет до 5-8 лет, имеющих I-II разряд и 112 подростков, не занимающихся спортом. Денситометрия пяточной кости и II плюсневой костей проводилась ультразвуковым денситометром «Achilles» и методом линейной эталонной рентгеноденситометрии, разработанной

Корневым (1977) [16]. Полученные материалы обработаны методами описательной статистики [17].

Результаты исследования и обсуждение. Проявление влияния спорта определяется специфическими требованиями учебно-тренировочной и соревновательной деятельности конкретного вида спорта. На костный метаболизм в значительной степени оказывают влияние объем и интенсивность подготовки спортсменов в условиях различной биомеханической нагрузки на опорно-двигательный аппарат, в частности, факторы симметричности – асимметричности, вертикальности – горизонтальности вектора действия усилий на стопу [1, 14, 18-19]. Биомеханическая особенность выполнения двигательных действий проявляется в изменениях минеральной плотности пяточной кости (далее - МППК) и II плюсневой кости. В связи с этим наш выбор видов спорта определялся асимметричностью воздействия в фехтовании; высокой постоянной вертикальной нагрузкой на стопу в беговых дисциплинах легкой атлетики, в лыжных гонках, лыжном двоеборье, биатлоне, коньках; прыжковой и ударной нагрузкой на стопу – в прыжковых видах легкой атлетики (прыжки с шестом и в длину), в игровых видах спорта (баскетбол, волейбол, футбол) и борьбе (бокс, дзюдо); уменьшением или отсутствием вертикальной опоры на стопы в гребных видах, велоспорте, плавании.

Изучение минеральной плотности пяточной кости у мужчин спортсменов 1335 лет независимо от спортивно-видовой принадлежности и квалификации показало, что у представителей исследованной популяции спортсменов в целом наблюдается средний уровень МППК, соответствующий пиковой массе костной ткани. В ходе динамических наблюдений определена закономерность распределения показателей минеральной плотности пяточной кости, которая была связана со спецификой спортивной деятельности. У мужчин, специализирующихся в легкой атлетике, фехтовании, лыжных гонках, биатлоне, игровых видах и борьбе, то есть у тех, у кого специфика соревновательных упражнений различна, но имеется общее – приоритет гравитационного воздействия нагрузки на осевой и периферический скелет, отмечены максимальные и высокие значения показателей МППК. Минимальными значениями и повышенной частотой снижения МППК отличаются спортсмены, занимающиеся плаванием, велоспортом и гребными видами спорта, то есть теми видами спорта, в которых гравитационная нагрузка на опорнодвигательный аппарат при выполнении основного соревновательного действия минимальна.

Полученные нами результаты МППК были усреднены и не учитывали влияния такого ведущего общебиологического фактора, как возраст, квалификации и стажа спортивной деятельности спортсменов, в то же время некоторые из рассмотренных видов спорта отличаются более ранней спортивной специализацией. В связи с этим было также обследовано 128 прыгунов с шестом в возрасте 13-17 лет со стажем занятий спортом от 1,5 лет до 5-8 лет и 112 подростков не спортсменов, которым проводилась денситометрия в пяточной кости и II плюсневой кости по медицинским показаниям.

При выполнении прыжка с шестом стопа толчковой ноги спортсмена испытывает большие нагрузки за короткий промежуток времени и тем самым оказывается в сложных условиях функционирования. Характерной особенностью прыжков с шестом являются ударно-толчковые нагрузки при выполнении прыжка при разбеге и отталкивании. Ударная нагрузка возникает в результате соударения нижней конечности (голени, голеностопного суставы и стопы) с опорой и, как следствие этого, указанные отделы скелета испытывают сжимающие и растягивающие деформации костной и хрящевой тканей. При постановке толчковой ноги на опору сила реакция опоры по вертикали достигает 550-600 кг, по горизонтали -150-200 кг. Во второй части толчка при собственно отталкивании вертикальные усилия равны 250-300 кг, горизонтальные снижаются до 50-70 кг. Общее время отталкивания у квалифицированных прыгунов составляет 0,14-0,16 сек [20].

Исследование количества минерального компонента в костях в возрастном аспекте и в условиях большой функциональной нагрузки дает представление о потенциальных возможностях и пластичности костной системы. При анализе возрастных изменений минеральной плотности II плюсневой и пяточной костей у прыгунов с шестом и не спортсменов нами были установлены идентичные показатели плотности костей для обследуемых групп. В возрасте 13 лет у всех обследуемых минеральная насыщенность II плюсневой и пяточной костей была довольно высокой. В 14 лет происходит уменьшение количества минеральных компонентов во II-й плюсневой и пяточной костях. Такое снижение минеральной плотности костной ткани Корнев (1984) связывает с периодом полового созревания у мальчиков, с активной функцией у них гонадотропных гормонов [11]. Затем, к 15 годам уровень минерального статуса пяточной кости повышается и стабилизируется, что согласуется с исследованиями Павловского (1967) [21]. Для II плюсневой кости пятнадцатилетней возраст также является переломным в плане увеличения количества минеральных солей, это повышение минерального статуса кости продолжается и в 16-17 лет. Независимо от функциональной направленности и разновидности механической нагрузки у спортсменов значения показателя минерализации II плюсневой и пяточной костей были выше по сравнению с контролем. Эти различия начинают выявляться с 14 лет и сохраняются до 17 лет, что согласуется с результатами исследований Суд-зиловского с соавт. (1986) [22]. Отмечено наибольшие количество минеральной плотности II плюсневой кости в наиболее нагружаемой, толчковой ноге у спортсменов, по сравнению с маховой при стаже занятий 2-3 года и 4-5 лет.

Заключение. В процессе многолетней спортивной деятельности ведущее место занимает разработка критериев оценки текущего состояния различных подсистем организма, которые обеспечивают адаптацию спортсменов к тренировочным нагрузкам. Исследование минеральной плотности скелета у мужчин-спортсменов объективно отражает влияние спортивной специфики на костную ткань и является ранним маркером костно-тканевых изменений. Минерализация костной ткани подвержена возрастным изменениям в пубертатный период. Минеральная насыщенность II-й плюсневой кости и пяточной костей в 14 лет у подростков контрольной группы и прыгунов с шестом снижается. В возрасте от 15 лет до 16-17 лет минеральная плотность этих костей повышается и стабилизируется у всех обсле- дованных. Значения показателя минеральной насыщенности II плюсневой и пяточной костей у прыгунов с шестом, испытывающих большую нагрузку при отталкивании выше, чем у подростков контрольной группе того же возраста. Наибольшая минеральная плотность II плюсневой кости обнаружена в наиболее нагружаемой, толчковой ноге у спортсменов, по сравнению с маховой при стаже занятий 2-3 года и 4-5 лет.