Кортизол

Кортизол.
Значение в спорте

Кортизол – основной стрессовый гормон, стимулирующий развитие катаболических процессов в организме, способствует разрушению белковых структур, набору жировой массы и увеличению уровня сахара в системе кровообращения.

Кортизол секретируется под воздействием внешних и внутренних стрессовых факторов: физических нагрузок, голода, паники и пр. Данный стрессовый гормон необходим организму для экстренной мобилизации питательных веществ, к примеру, при воздействии длительного стресса на организм происходит распад белковой ткани до аминокислот, а гликогена до простых сахаров (глюкозы). Количество сахара и аминокислот в крови увеличивается, за счёт этого, в критическом случае организм будет готов к быстрому восстановлению энергозатрат и повреждённых тканей.

При наращивании мышечной массы большое количество кортизола в крови негативно действует на рост, поэтому большинство продуктов спортивного питания, как правило, предназначаются для того, чтобы уменьшить воздействие кортизола и стимулировать анаболические процессы.

 

Контроль секреции кортизола
в надпочечниках

Последний компонент ГГН-системы (гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система) – надпочечники вырабатывает кортизол, при этом, данный процесс выработки при отсутствии стрессовых факторов обусловлен суточными изменениями (максимальный уровень гормона отмечается сразу после пробуждения – в утреннее время, затем показатель гормона постепенно снижается на протяжении дня до минимума ближе к ночи). Кортизол имеет ряд других функций, к примеру, сохранение водно-солевого баланса, регуляция кровяного давления, нормализация уровня сахара в крови, образование жировой ткани, противовоспалительный эффект, угнетение иммунного отклика. Кортизол тесно связан с действием АКТГ (кортикотропина), выработка которого осуществляется в аденогипофизе. Связывание АКТГ с кортикотропными рецепторами способствует выработке кортизола. Последний подавляет выработку веществ, стимулирующих свою же секрецию за счёт обратной связи, сдерживающей продукцию АКТГ гипофизом, плюс к этому, он также модулирует уровень кортикорелина и вазопрессина в гипоталамусе. Такая обратная связь исключает вероятность достаточно длительных и непериодических изменений в процессах выработки кортизола. Кортикорелин и вазопрессин формируются в паравентрикулярном ядре гипоталамуса, также они участвуют в регуляции выработки кортикотропина. Кортикорелин является пептидом, который включает в себя 42 аминокислотных остатка. Он оказывает мощное стимулирующее воздействие на синтез и продукцию АКТГ и способен взаимодействовать со специфическими рецепторами кортикорелина. Внутриклеточный импульс формируется и передаётся за счёт вторичных посредников фермента цАМФ-зависимой протеинкиназы. Подразумевается, что усиленная выработка кортикорелина имеет особое значение в увеличении концентрации кортизола и кортикотропина при стрессах различной этиологии. Вазопрессин является пептидом, включающим в себя 9 аминокислотных остатков и взаимодействующим с особыми рецепторами АКТГ-клеток (У-рецепторы). Такая взаимосвязь способствует стимуляции вторичных посредников протеинкиназы С и выработке кортикотропного гормона. Кортикорелин и вазопрессин образуются в области срединного возвышения в гипоталамусе. Вазопрессин синергически воздействует на кортикорелин, тем самым увеличивая скорость выработки АКТГ в период стресса. Помимо этого, вазопрессин является основным регулятором водно-солевого баланса и, вдобавок, оказывает сильный вазоконстрикторный эффект (то есть способствует выраженному сужению сосудов).

Предполагается также наличие дополнительных стимуляторов и ингибиторов, влияющих на скорость выработки АКТГ. Многие другие гормоны, цитокины и нейромедиаторы воздействуют на ГГН-систему за счёт влияния на кортикорелин и, немного, на вазопрессин. Имеется подтверждение, что лейкемия-ингибирующий фактор оказывает стимулирующее воздействие на выработку АКТГ в гипофизе, при этом физиологическая роль прочих факторов, воздействующих на ГГН-систему, на сегодняшний момент не определена.

 

Контроль концентрации кортизола
при влиянии физических факторов
(тренировочной нагрузки)

По аналогии с другими стрессовыми факторами высокоинтенсивный тренинг оказывает мощное стимулирующее воздействие на ось гипофиз-гипоталамус-надпочечники. Увеличение концентрации кортизола в крови отмечается даже при повышенной скорости его элиминации из организма. Росту концентрации гормона может способствовать предсоревновательный стресс, а психическая нагрузка перед тренировкой с отягощениями, как правило, способствует усилению процессов выработки в ответ на тренировочный стресс.

Клинические испытания и исследования на животных доказывают немаловажное значение кортикорелина и вазопрессина в процессах выработки кортикотропина, стимулированных воздействием физических упражнений. При учёте трудностей измерения концентрации кортикорелина в большинстве исследований был выявлен рост его концентрации в крови после тренировочного стресса. Длительность тренировки может являться немаловажным аспектом, который может объяснять отличия в итоговых результатах исследований. При выполнении упражнений и систематического введения кортикорелина в достаточном количестве, специалисты отмечали существенное увеличение концентрации АКТГ и кортизола, в отличие от неизменяющихся показателей контрольной группы. Данный факт говорит нам о присутствии неопределённых факторов, оказывающих значительное воздействие на выработку АКТГ во время физических упражнений. В человеческом организме краткосрочные и интенсивные физические нагрузки, а также длительные тренировки с интенсивностью (70-90% от VO2max) происходят одновременно с ростом концентрации вазопрессина, кортизола и кортикотропина в крови. Скорость увеличения концентрации вазопрессина влияет на степень подавления глюкокортикостероидами (ГКС) стимуляции ГГН-системы. В группе, состоящей из 10 молодых мужчин, которые тренировались с использованием отягощений, после парентерального введения ГКС (вводился дексаметазон) у 4-х участников был выявлен достаточно большой рост концентрации кортизола и АКТГ через некоторое время после тренировки. Плюс ко всему, у этих мужчин количество вазопрессина в крови было в 6 раз больше в отличие от остальных испытуемых, использование ГКС у которых угнетающе воздействовало на рост кортизола и АКТГ. Дальнейшие эксперименты, с участием людей, у которых не отмечалось угнетающего действия ГКС, зафиксировали наиболее высокую концентрацию кортизола под влиянием психологического стресса. Эксперименты подобного рода помогают определить человека, у которого физиологический отклик ГГН-системы на разнообразные стрессовые факторы наиболее выражен. Изменения концентрации вазопрессина в крови аналогичным образом связано с изменением показателей осмотического давления крови, при этом увеличение уровня вазопрессина в процессе высокоинтенсивного тренинга оказывается более выраженным, чем могло бы быть только за счёт одного изменения осмотического давления крови. Рост концентрации вазопрессина в крови влияет на осмотическое давление в процессе длительных тренировок с 80-95%-ной интенсивностью, при этом такое взаимодействие сходит на нет во время выполнения упражнений со ступенчатой нагрузкой до утомления. Ещё одним фактором увеличения выработки вазопрессина может являться сокращение объёма циркулирующей крови.

Бета-эндорфин, образующийся из ПОМК (проопиомеланокортина), является сложным опиоидным пептидом. До недавнего времени предполагалось, что он вырабатывается в молярном соотношении с кортикотропином 1:1. Проводились исследования, в которых изучался характер изменений выработки бета-эндорфина, вызванных физической нагрузкой. Главным недочётом этих экспериментов является то, что в случае диагностики с применением методов РИА (радиоиммунного анализа) бета-липотропин и бета-эндорфин имеют полную перекрестную иммунореактивность. Следовательно, основная часть биологического материала, определяемого при изучении бета-липотропина, вероятно, не будет показывать свою опиоидную активность. Применение наиболее точных методик проведения РИА выявило, что в нормальном физиологическом состоянии, без воздействия стрессовых факторов, р-эндорфин у многих людей не определяется.

Эндогенный бета-эндорфин в процессе тренировок с отягощениями идентифицируется в общем кровотоке лишь у половины испытуемых и является малой частью бета-эндорфин-иммунореактивного биологического вещества. Таким образом, можно предположить, что тренировочный стресс увеличивает концентрацию собственных опиатов. Введения антагонистов опиоидных рецепторов (к примеру, налоксона) способствует росту усилия, прилагаемого к отягощению, при физических нагрузках. Последние результаты исследований, описывающие повышенный уровень опиоидных пептидов центрального воздействия на организм спортсменов, выявили что количество эндорфинов в крови зависит от степени адаптации человека к нагрузкам, а также от систематического влияния тренировочного стресса. Физиологическая концентрация бета-эндорфина в крови зависит от использования антагонистов опиоидных рецепторов и дальнейших изменений показателя кортикотропина, который относится к параметрам уровня эндорфинов в организме. Стимуляция собственных опиоидных белков (то есть эндорфинов) приводит к улучшению психического состояния, отмечаемого после тренировки. Помимо этого, вероятно, что эти вещества также имеют некое отношение к развитию нарушений менструального цикла, вызванных интенсивными тренировками.

 

Воздействие интенсивных
и длительных тренировок на организм

Кратковременные тренировочные нагрузки со степенью интенсивности около 65% от VO2max способствуют выработке кортикотропина и кортизола, причём уровень их выработки напрямую зависит от интенсивности тренировок. Высокоинтенсивная физическая нагрузка длительностью всего 60 секунд приводит к стимуляции выработки кортикотропина и кортизола. Краткосрочная же физическая активность с субмаксимальным весом отягощения не оказывает стимулирующего воздействия на ГГН-систему, причём даже во время тренировок при условии повышенных температур. Физическая нагрузка на протяжении 15 минут с 50%-ной степенью интенсивности не приводит к росту концентрации кортизола, при том, что аналогичная тренировка с повышенной интенсивностью до 75% от максимума активизирует рост показателей кортизола и кортикотропина. В тех условиях, при которых испытуемые проводили тренировку со ступенчатым ростом нагрузки (1 ступень – 10 минут) стартуя с 40% от VO2max, рост концентрации АКТГ отмечался лишь после увеличения интенсивности вдвое. Через 60 минут после аэробной нагрузки со степенью интенсивности порядка 75% от максимума отмечался рост концентрации кортизола, в отличие от его показателей в спокойном состоянии, при этом последующий рост показателей вазопрессина, кортикорелина, кортизола и АКТГ происходил лишь после постоянно возрастающей прогрессии тренировочной нагрузки. При измерении концентрации кортизола в слюнной жидкости, рост уровня гормона после тренировочного воздействия длительностью около 1 часа отмечался лишь при степени интенсивности 75% от VO2max, и не наблюдался при степени интенсивности 50-65%, при длительности тренировки порядка 40 минут роста уровня кортизола в слюнной жидкости также не зафиксировано (даже при высокоинтенсивных занятиях).

Данные исследования наиболее точно обуславливают другие результаты клинических испытаний, в которых интенсивность тренировочной нагрузки соответствовала анаэробному порогу либо была немного выше. А именно, было выявлено, что физическая нагрузка с относительной степенью нагрузок (ниже анаэробного порога) не приводит к стимуляции ГГН-системы. При постепенном росте интенсивности нагрузок увеличение концентраций бета-эндорфина и АКТГ в крови отмечается лишь после значительного повышения показателя анаэробного порога.

В большинстве подобных экспериментов учёным не удалось определить увеличение концентрации кортизола под воздействием низкоинтенсивных физических нагрузок, забег на марафонскую дистанцию приводил к аналогичному росту концентрации кортизола, также, как и при кратковременных интервальных нагрузках с высокой степенью интенсивности. После преодоления марафонской дистанции уровень кортизола в крови значительно выше его концентрации в спокойном состоянии. Заезд на лыжах на 70-километровую дистанцию аналогичным образом способствует росту показателей кортизола в крови. Предполагается, что стимуляция ГГН-системы при длительных низкоинтенсивных физических нагрузках имеет зависимость от гипогликемического состоянии, развивающегося во время аэробных нагрузок. У 7 спортсменов, которые выполняли упражнения с низкой интенсивностью в течение 12 часов, не отмечалось каких-либо изменений концентрации кортизола, кортикотропина и кортикорелина даже при сохранении уровня сахара на физиологическом уровне. Специалисты выдвинули предположение, что у организма имеется нижний предел уровня глюкозы в крови, составляющий не менее 3.3 ммоль. В предыдущих исследованиях этих же специалистов стимулирующее воздействие на рост кортизола и кортикотропина во время занятий на велотренажёре с низкой степенью интенсивности в течение 180 минут отмечалось только в последние минуты тренировки, то есть когда уровень глюкозы был близок к нижнему пределу.

 

Зависимость секреции кортизола
от времени тренировочного занятия

Физиологический ответ ГГН-системы на экзогенную и эндогенную стимуляцию зависит от начальной концентрации кортизола. К примеру, рост показателя кортизола иногда может быть менее выражен после пробуждения (в то время, когда его суточная концентрация должна быть максимальна). Вполне вероятно, что это объясняется присутствием обратной связи. В последующих исследованиях было установлено, что несмотря на то, что высокое значение начального показателя кортизола в крови и его максимальный уровень после тренировок отмечается в 7 часов утра, увеличение показателя кортизола в отличие от контрольных значений было наивысшим в том случае, когда тренировки проводились в полночь. Однако, при сравнительном анализе площади кривой на графике и суточных изменений в спокойном состоянии у женщин, которые занимались спортом в разные часы, не выявлено каких-либо отличий в характере выработке кортизола. При всём при этом, если на протяжении суток проводилось 2 идентичных друг другу тренировки, гормональные изменения (в частности, кортизола и кортикотропина) во втором случае были более существенны, чем после первой тренировки.

 

Разновидность физических нагрузок

По сравнению с тренировкой на велоэргометре с умеренной степенью интенсивности, приседания со штангой и интервальный тренинг на велотренажёре при интенсивности близкой к максимальной приводят к изменениям уровня кортизола. Анализ изменений данного гормона во время гребли привёл к несоответствующим результатам. Несмотря на повышение концентрации кортизола в крови после гребли в тренажёре с максимальной интенсивностью и после 16-километрового интервального заплыва, выявленного в одном из экспериментов, в дальнейших исследованиях специалисты не смогли доказать рост показателей кортизола в крови под воздействием нагрузки, создаваемой на тренажёре «гребля», при максимальной интенсивности. Похожие наблюдения были зафиксированы в том случае, когда во время упражнения «гребля» с низкой интенсивностью в течение 120 минут не замечалось каких-либо изменений концентрации кортизола в крови. После преодоления дистанций на байдарках (20 и 45 км) происходил рост концентрации кортизола, однако, при этом, он был более выраженным при заплыве на 45-километровое расстояние. Плавание в течение 40 минут приводит к повышению концентрации кортизола в крови при температуре воды выше температуры человеческого тела. Стимуляция оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники может зависеть от воздействия силовой нагрузки, а также от влияния аэробного тренинга. В отличие от силовых тренировок с максимальной (100%) интенсивностью, умеренная интенсивность не даёт существенного увеличения степени кортизола. Очевидно, что 3 выполненных подхода приведут к наибольшему росту концентрации кортизола, в отличие от выполнения одного подхода.

 

Зависимость уровня кортизола
от возраста

У зрелых мужчин после силового тренинга, включающего в себя жим штанги лёжа, приседания со штангой и жим ногами в тренажёре, отмечается рост уровня кортизола в системе кровообращения. Наряду с этим, аналогичной реакции не отмечается у женщин и лиц пожилого возраста, причём у обоих полов. В отличие от остальных мужчин, мужчины старшей возрастной группы с низким уровнем адаптации показывают сниженный уровень кортизола, при этом у людей разных возрастов с хорошим уровнем подготовки концентрация гормона была высокой. Вне зависимости от показателя подготовки отмечается сокращение диапазона изменений концентрации кортизола под воздействием физических нагрузок. В ходе изучения изменений показателя данного гормона под воздействием физических занятий с почти максимальной интенсивностью и длительностью 40 минут у мужчин каких-либо возрастных различий не выявлено.

 

Гендерные отличия
выработки кортизола

У людей, вне зависимости от пола, с одинаковой массой тела и адаптацией к нагрузкам не обнаружено отличий в диапазоне изменений концентрации кортизола после тренировок на велотренажёре с 50%-ной интенсивностью и длительностью 1.5 часа. Аналогичные результаты получены после тренировки с использованием беговой дорожки при длительности занятия 35 минут. Отличий по половому признаку выявить также не удалось во время анализа изменений концентрации кортикотропина и кортизола как при занятиях простым бегом, так и при использовании беговой дорожки с выполнением специфических упражнений. Исходя из этого, можно обнаружить, что у женщин, как и у мужчин отмечается схожий характер выработки кортизола в процессе аэробного тренинга. Наряду с этим, после использования ГКС изменения концентрации вазопрессина и кортизола в крови под воздействием высокоинтенсивных физических нагрузок (95-100% от VO2max) в организме женщин стали проявляться более выражено, что говорит о большом диапазоне изменений вазопрессина либо о снижении чувствительности системы обратной связи к ГКС. У темнокожих женщин отмечается повышенный уровень выработки кортикотропного гормона (АКТГ) при воздействии на их организм тренировочных нагрузок, однако, уровень кортизола в организме не зависит от цвета кожи и расы.

 

Характер выработки кортизола
на разных высотах

В процессе различных исследований, в которых изучалось воздействие физических занятий на разных высотах над уровнем моря, рост показателей кортизола в крови отмечался на средних и малых высотах, при этом усиление выработки АКТГ наблюдалось лишь на очень малых высотах. В ходе сравнительного анализа физиологического ответа у спортсменов, использующих интервальный тренинг на уровне моря, а также на высоте 1.5 км от моря, существенных отличий в диапазоне изменений концентрации кортизола не выявлено. Наряду с этим, на высоте 1.5 км у участников эксперимента был зафиксирован наиболее выраженный ответ ЦНС. У спортсменов, занимающихся бегом на длинные дистанции, во время адаптации к предстоящим соревнованиям, которые будут проводиться на большой высоте, фиксировалось увеличение исходной концентрации кортизола, которая возрастала в значительной степени после окончания марафона. Аналогичные изменения отмечались у здоровых людей, которые добровольно участвовали в экспедиции в горах. Несмотря на поддержание суточного ритма выработки гормона у 25% испытуемых угнетающее действие ГКС не отмечалось. По итогу можно предположить, что во время адаптации к условиям низкого давления концентрация кортизола увеличивается в спокойном состоянии, однако скорость его выработки под воздействием физических нагрузок никак не зависит от высоты.

 

Влияние характера питания
на кортизол

Проведено несколько экспериментов, в которых изучался характер питания, и его воздействие на уровень кортизола в периоды до, после, и в ходе тренировок. Приём углеводов в процессе длительных беговых тренировок либо при езде на велосипедах с умеренной степенью интенсивности способствует ослаблению ответного выброса кортизола. Аналогичные сведения были обнаружены учёными, в которых говорилось о том, что использование раствора глюкозы и минералов по 250 мл каждые полчаса при занятиях бегом с умеренной интенсивностью и длительностью около 2-х часов подавляет рост концентрации кортизола, который происходил в группе контроля, употреблявшей простую воду. При употреблении углеводного раствора в отличие от простой воды вместе со снижением выработки кортизола и кортикотропного гормона выявлено увеличение скоростных показателей при забеге на 5 км после 2-х часов езды на велосипеде.

При одинаковой калорийности после 3-х дней кето-диеты отмечается повышенная концентрация кортизола до и после физических тренировок (в отличие от контрольной группы, которая питалась по другой схеме). Глицерин, предложенный в качестве дополнительного вещества для сохранения режима потребления воды при выполнении физических нагрузок, никак не влияет на рост концентрации кортизола в крови после тренировки на велотренажёре со степенью интенсивности 75% от VO2max и длительностью 60 минут с дальнейшим ростом нагрузки до отказа.

Креатина моногидрат является достаточно распространённой спортивной добавкой среди людей, занимающихся спортом. Краткосрочное использование креатина в течение одной недели не влияет на уровень кортизола во время интенсивных силовых тренировок длительностью 1 час, однако, в редких случаях, может отмечаться склонность организма у росту концентрации кортизола. Сбалансированный рацион питания, употребление пищевых добавок, а также препараты-плацебо не воздействуют напрямую на снижение уровня кортизола в течение суток после проведения тренировок.