Содержание
Связь энергобаланса в организме,
волнообразного типа выработки ЛГ
и нормального менструального цикла
Клинические испытания, которые проводились в течение последних 40 лет, основной задачей которых являлось изучение этиологии нарушений в работе половой системы у женщин, которые занимались спортом, следует группировать на 3 вида. При опросе респондентов был выявлен значительный процент женщин, у которых имелись те или иные заболевания половой сферы, связанные с занятиями спортом, в особенности, если спорт предполагает воздействие высокоинтенсивных нагрузок на организм либо он является соревновательным для спортсменки. Некоторые из исследований опровергли предположения того, что спорт может как-то влиять на репродуктивность или фертильность женщины, даже при высокой интенсивности нагрузок. Для выяснения причин нарушений, проводилось несколько клинических испытаний, в которых сравнивались показатели гормонов у нормальных женщин и у женщин с нарушениями менструального цикла, однако после завершения экспериментов исследователи так и не выяснили основную причину. Дальнейший опыт показал, что возможными причинами развития негативных изменений являются физический стресс, вызванный тренировочной нагрузкой, и нарушения энергобаланса в организме. В результате выяснилось, что дефицит энергоресурсов в организме (который определяется в виде разности между полученной энергией из пищи и её тратой во время физической активности) способствует развитию нарушений женской половой системы, конкретно у тех женщин, которые систематически занимаются спортом с использованием высокоинтенсивных нагрузок. При этом было обнаружено, что тренировочные упражнения, в основном, влияют на возникновение аменореи (отсутствия кровянистых выделений в начале цикла), но никак не влияют на фертильность, разве что при крайне тяжелых тренировках либо при использовании спортивных фармакологических препаратов.
Большая часть экспериментов по выявлению факторов, отрицательно влияющих на работу половой системы, проводилась с участием спортсменок, которые занимались аэробными видами спорта, кроме того, значительные результаты были определены в исследованиях с использованием именно аэробных упражнений, поэтому на данный момент имеется достаточно мало сведений касательно отличий по воздействию на организм женщины аэробной и анаэробной нагрузок. При этом, если учесть количество случаев подобных заболеваний среди культуристок, а также их регулярную практику снижения калорийности рациона, можно практически с уверенностью утверждать, что анаэробная нагрузка вкупе с ограниченностью питания являются теми негативными факторами, влияющими на половую систему женщины.
В этой статье не будут рассматриваться прочие изменения в работе менструального цикла, следствием которых будут являться физиологические и патологические факторы (периоды беременности и грудного вскармливания, недостаточность питания, гормонально-активная аденома гипофиза, избыточная выработка андрогенов в женском организме, синдром поликистозных яичников, депрессивные состояния, анорексия и пр. Будут также выделены нарушения работы женской половой системы при непосредственном воздействии тренировочной нагрузки, основным триггером которых может являться неспособность спортсменок к обеспечению себя сбалансированным питанием.
Контроль работы
женской половой системы
Длительность и периодичность менструальных циклов зачастую отличаются от стандартных физиологических 28 дней, плюс ко всему, оба этих параметра могут зависеть от многих аспектов, в том числе, и от возраста женщины. Среднее количество дней, на которые приходится менструальный цикл у зрелых женщин, составляет 33 дня (с отклонениями от этой цифры +\- 7 дней). После окончания пубертатного периода у молодых девушек средняя длительность цикла – 29 дней с погрешностью +\- 4 дня. К 40 годам длительность цикла сокращается, а после наступления этого возраста, напротив, увеличивается вплоть до менопаузального периода.
Помимо этого, в последнее время у европейских девушек существенно снизился возраст появления первых кровянистых выделения (то есть начала первого цикла) с 16 до 12.5 лет. Каким образом осуществляется стимуляция половой системы во время пубертатного периода, почему система неактивна до 12 лет и почему после окончания репродуктивного возраста полностью утрачивается её функция – на все эти вопросы ещё предстоит ответить.
Регуляторную функцию половой системы осуществляет ось гипоталамус-гипофиз-яичники с участием систем обратной связи и ЦНС. Выработка гормонов в данной системе сопряжена с некоторой периодичностью. На практике, физиологические функции системы в общем, по большей части, определяются частотой секреции гонадорелина в гипофиз из гипоталамуса. Подобная секреция активизирует волнообразную выработку ЛГ (лютеинизирующего гормона) в кровоток гипофизом. Периодичность и диапазон выработки ЛГ определялись при помощи взятия образцов крови каждые 10 минут на протяжении суток.
При воздействии волнообразной и периодической секреции ЛГ и ФСГ (фолликулостимулирующего гормона) наблюдалось развитие фолликулов в яичниках, в которых также вырабатываются эстрогены в достаточных количествах. Со временем один фолликул начинает доминировать, а рост уровня эстрогенов в организме за счёт обратной связи оказывает стимулирующее воздействие на выработку ЛГ. В качестве ответной реакции выработка гормона осуществляется тканями гипофиза, после этого происходит разрушение доминирующего фолликула и выхода из него яйцеклетки для дальнейшего её оплодотворения. Остатки фолликула под влиянием биохимических реакций преобразуются в жёлтое тело, отвечающее за секрецию эстрогенов и прогестерона в общий кровоток. Временной промежуток, в течение которого осуществляется образование фолликула-доминанта от окончания менструальных выделений до выхода яйцеклетки в полость матки (овуляции), является фолликулярной или менструальной фазой. Период, на протяжении которого жёлтое тело выбрасывает гормоны в кровь до начала следующего цикла, является лютеиновой фазой.
Прогестерон и эстрогены воздействуют на маточный эндометрий и прочие ткани организма женщины. Эстроген оказывает стимулирующее влияние на рост эндоментриальных клеток, а прогестерон участвует в развитии капиллярной сетки самого эндометрия. Такие условия необходимы для успешного взаимодействия эндометрия и яйцеклетки после её оплодотворения. В обратном случае, если яйцеклетка в момент выхода в полость матки (в овуляторный период) не оплодотворится, то активность жёлтого тела в отношении выработки прогестерона будет прекращена, а верхний слой эндометрия будет разрушен и произойдет менструация. При нормальных условиях способность выработки гормонов жёлтым телом поддерживается достаточно долгое время; это необходимо для обеспечения процессов имплантации быстрорастущей яйцеклетки. В случае, если секреторные способности жёлтого тела истощаются достаточно быстро, то верхний слой эндометрия подвергается разрушению до момента имплантации. Вероятность, что такое произойдет, увеличивается, если лютеиновая фаза по продолжительности будет менее 10 дней. Следовательно, факторами, приводящими к бесплодию, могут являться как отсутствие выхода яйцеклетки в полость матки, так и отсутствие способности яйцеклетки взаимодействовать с эндометрием.
Активность половой системы
у спортсменок
Работа яичников
У женщин, которые регулярно занимаются спортом и имеющих нарушения менструального цикла (в частности, аменорею), отмечается снижение показателей прогестерона и эстрогенов в крови, что говорит об отсутствии роста фолликулов. При этом, у женщин, ведущих активный образ жизни, без нарушений в работе менструального цикла наблюдается увеличение фолликулярной и уменьшение лютеиновой фазы, а также снижение показателя прогестерона, в отличие от женщин, не занимающихся спортом, с нарушениями функций репродуктивной системы. Похожие данные были выявлены в процессе изучения функций половой системы у полностью здоровых женщин, занимающихся бегом для поддержания здоровья.
Основным фактором, негативно сказывающимся на функции яичников у физически активных женщин с нарушениями цикла, является изменение концентрации ЛГ в системе кровообращения, от которого в большей степени зависят функции яичников. У молодых девушек, не занимающихся спортом, с регулярными менструациями суточные ритмы выработки ЛГ в начале менструального цикла имеют определённую периодичность. В ночное время, во сне периодичность выработки ЛГ сокращается, однако амплитуда увеличивается. У женщин, активно занимающихся спортом, без нарушений работы половой систем аналогичным образом отмечается более значительная выработка ЛГ в кровь, происходящая с большой периодичностью и имеющая малую амплитуду. Во сне периодичность секреции ЛГ уменьшается, а амплитуда, напротив, увеличивается. У женщин-спортсменок частота выбросов ЛГ в кровь хоть и небольшая, но имеет определённую ритмичность. У спортивных женщин с отсутствием менструаций, периоды секреции гормона отмечаются не так часто, да и ещё не имеют ритмичности.
Использование гонадорелина в качестве эксперимента выявило, что изменение волнообразного типа выработки ЛГ у женщин-спортсменок с отсутствием менструаций объясняется негативными изменениями волнообразного характера выброса гонадорелина в кровь, а не снижением активности гипофиза. Данный факт стал использоваться для дальнейших клинических исследований, сконцентрированных на определении нейрогормональных механизмов, приводящих к негативным изменениям функции регулятора волнообразной выработки гонадорелина.
Наличие нарушений менструального цикла у женщин-спортсменок в тех видах спорта, где необходимо показывать максимальную силу, выносливость, скорость и прочие физические качества, встречается в 10 раз чаще, чем у обычных женщин с нарушениями менструального цикла. Несущественные изменения функциональности яичников (угнетение всех фаз менструального цикла) могут быть слабо выражены и не иметь никаких проявлений, поэтому женщины с подобными нарушениями, вероятно, могут и не догадываться о нарушениях в работе репродуктивной системы до обследования уровня половых гормонов. Среди женщин, занимающихся спортом, с нормальным менструальным циклом угнетение всех его фаз – явление достаточно частое. Систематическая лабораторная диагностика выявила, что у 80% женщин-бегуний отмечаются нарушения лютеиновой фазы либо частое отсутствие овуляторного периода (яйцеклетка в этот период не выходит из яичника в полость матки).
Функции других
гормональных желёз
Небольшое увеличение показателей кортизола у физически активных женщин с отсутствием менструации даёт право предполагать, что негативные изменения в работе половой системы могут являться следствием физических нагрузок. Так как кортизол может контролировать уровень глюкозы и его выработка осуществляется в состоянии близкому к гипогликемии, высокая концентрация данного гормона, по всей видимости, является частью ответной реакции при энергической недостаточности.
Наиболее точное изучение поведения всех гормонов в организме установило, что у женщин с отсутствием периодических менструаций в начале цикла отмечается также снижение уровня глюкозы, инсулина, ИФР-1, ИФР-1-связывающих белков и замедление метаболических процессов в спокойном состоянии. Помимо этого, у них наблюдается высокая концентрация соматотропина (гормона роста) одновременно с высокими показателями кортизола. Данные изменения имеют своё отношение к недостатку энергии в организме.
В отличие от женщин, которые не занимаются физической активностью и не имеющих отклонений в работе половой системы, у регулярно тренирующихся женщин с нормальными функциями репродуктивной системы и уменьшенной лютеиновой фазой отмечается сниженная концентрация инсулина, а также повышение концентрации соматотропина и кортизола.
Энергопотребление организма
Даже при учёте индивидуальных особенности организма, не удалось определить связь характера питания и физической активности с опосредованными тренировочным стрессом нарушениями функциональности репродуктивной системы. В двух группах спортсменки обладали примерно одинаковой массой тела, которая не менялась на протяжении всего исследования, несмотря на идентичную калорийность рациона у физически активных и неактивных женщин. Это может означать, что уровень энергопотребления с пищей у малоподвижных женщин несколько меньше.
При оценке последней информации, описывающей энергопотребление спортсменов, занимающихся различными видами спорта, выяснилось, что женщины, занимающиеся спортом, затрачивают на 35% меньше энергии (в процентном соотношении к собственному весу), чем мужчины.
Большая часть исследователей с недоверчивостью относятся к информации спортсменок о количестве употребляемой ими пищи, так как клинические испытания, где эту субъективную информацию из уст спортсменок сравнивали с энергопотреблением каждой спортсменки, регулярно фиксировали у женщин с неизменяющейся массой существенный недостаток энергии. Подобные различия определяются как фактор того, что женщины недооценивали калорийность своего рациона. Подтверждением этого являются полученные результаты прошлых работ, которые были направлены на изучение людей, склонных недооценивать энергозатраты организма.
Сторонние специалисты подвергали сомнениям методики анализа расходуемой энергии и физиологических затрат организма, и в одном из исследований, где для точного анализа энергопотребления учёные приложили немалые усилия, у спортсменов обоих полов, которые занимались лыжами, энергозатраты оказали одинаковыми по степени выраженности. Конечным итогом стало определение критериев анализа того, как сильно отличаются сведения об энергопотреблении в клинических экспериментах с большим количеством испытуемых от теоретических данных, предложенных учёными.
При этом, стабильный показатель массы не может являться достоверным подтверждением нормального энергопотребления, так как коррекция поведенческого фактора и изменения метаболических процессов за счёт действия гормонов в спокойном состоянии могут препятствовать вероятному воздействию большого или малого количества энергии на показатель веса. Помимо этого, проанализировать полностью уровень энергопотребления в организме достаточно тяжело даже с использованием меченой жидкости. Если учесть отсутствие уверенности в итогах исследований энергобаланса у физически подготовленных людей, можно не удивляться отсутствию достоверных данных биохимического анализа, так как предположение о низкой информативности исследования не обуславливают причины недостатка энергии. Как описывалось ранее, анализ количества субстратов, участвующих в обмене веществ и гормонов у женщин-спортсменок с отсутствием регулярных менструаций может объяснять наличие хронического дефицита энергии, который стимулирует процессы запасания жиров, ингибирует метаболические процессы и гликолиз. Однако, все эти изменения, по большей части, определяются у женщин-спортсменок с нерегулярным менструальным циклом.
Клиническое значение
Поддержание массы тела на стабильном уровне у физически активных людей, энергопотребление которых можно оценить, как существенно более низкое в отличие от энергозатрат, было обусловлено ростом эффективности метаболических процессов, при этом сам термин «эффективность» вряд ли применим к негативным изменениям гомеостаза, отмечающимся в ответ на хроническую недостаточность энергии. Расход энергосубстратов во время физических нагрузок, ограничивает организм в использовании данного субстрата с целью поддержания функций иммунитета, ростовых процессов, регенерации повреждённых тканей, функций половой системы и других жизненно важных механизмов. К примеру половина от всей массы костей формируется в пубертатный период, при этом нарушение остеогенеза может способствовать тому, что у многих молодых девушек, занимающихся спортом, с отсутствием регулярных менструаций, плотность костей будет сравнима с плотностью костей у пожилых женщин. Не так давно были обнародованы результаты последних исследований с участием человека, в которых изучалась связь остеопороза (низкой плотности костей) у физически активных женщин с отсутствием менструаций.
На протяжении жизни кости подвержены систематическому изменению структуры в большинстве отдельных областей за счёт совместных процессов резорбции и роста костной ткани с помощью остеокластов и остеобластов. В нормальных условиях первый тип клеток оказывает стимулирующее воздействие на активность второго типа, при возникновении различных патологий наблюдается дисбаланс этих костных клеток. Если увеличивается активность остеокластов, которые являются результатом необратимой утраты костной ткани, так как после агрессивного действия остеокластов, остеобласты не восстанавливают повреждённую ткань.
В менопаузальный период наблюдается уменьшение плотности костей, так как происходят негативные изменения собственного механизма угнетения остеокластов путём воздействия эстрогена и, как следствие этого, степень костной резорбции ткани увеличивается, в то время как процессы роста не меняются по своей силе и скорости. По сравнению с этим, у девушек молодого возраста недостаток энергии способствует замедлению процессов формирования костных клеток путём угнетения факторов, участвующих в остеогенезе и стимулирующих деятельность остеобластов. В случае, если дефицит энергии достигает того уровня, при котором развиваются какие-либо негативные изменения функций репродуктивной системы, происходит нарушение процессов угнетения активности остеокластов путём воздействия эстрогена, а это в свою очередь способствует усилению резорбции костей и развитию остеопороза. Восстановление нормального рациона у женщин, страдающих от анорексии, по последним сведениям, приводит к росту костной ткани или же росту ткани с одновременным угнетением скорости резорбции.
Научных экспериментов, изучающих процессы роста костей у физически активных женщин и имеющих нарушения менструального цикла, на данный момент достаточно мало. Однако, полученные сведения могут быть интерпретированы по-разному, так как после исследования людей, страдающих анорексией, в некоторых случаях, каких-либо отличий в скорости образования и резорбции костей не выявлено. Поэтому, чтобы уверенно заявлять о каких-либо различиях механизмов уменьшения плотности ткани у женщин-спортсменок с отсутствием регулярных менструаций и больных, страдающих анорексией, следует провести новые клинические испытания. К разбору информации, полученной в ходе испытания, необходимо подойти грамотно, так как сигналы, демонстрирующие процессы преобразования костной ткани, распространяются на весь организм и, вероятно, могут не отобразить точечных нарушений при образовании новой ткани в позвоночнике и в прочих областях, где в основном и происходят процессы расщепления костных клеток у женщин-спортсменок с нарушениями цикла.
В целом, у физически активных женщин плотность костей сокращается приблизительно на 25-30%, что способствует увеличению риска переломов. Для снижения риска, этой группе женщин рекомендовано использовать средства оральной контрацепции, при этом подобная терапия способствует увеличению плотности костной ткани у молодых девушек, имеющих нарушения в работе репродуктивной системы, лишь на 3-5%. Для данной группы женщин достоверным показателем уплотнения костей является появление нормального физиологического цикла. У женщин, прошедших курс лечения от анорексии с дальнейшим отсутствием клинических симптомов данной болезни в течение 15-20 лет, плотность костей была зафиксирована на 15% меньше, чем у женщин из контрольной группы. Поскольку эстроген не способен регенерировать разрушенные костные ткани у женщин-спортсменок с отсутствием регулярных менструаций и больных, страдающих анорексией, то это может говорить об обратимом угнетающим воздействии на рост костных тканей, объясняющийся хроническим дефицитом факторов роста (ИФР-1, инсулина, трийодтиронина).
Выявлено, что ИФР-1 и его связывающие белки взаимодействуют с костными тканями в позвонках и бёдрах у спортсменов, в тех видах спорта, где преимущественно нагрузка идёт на мышцы ног (бег, гимнастика). При лечении больных с анорексией с признаками снижения плотности костей и использованием средств оральной контрацепции в комбинации с искусственно синтезированным ИФР у пациентов отмечалось наиболее выраженное повышение плотности костей в отличие от группы, где лечение происходило только с применением контрацептивных препаратов. При всём при этом, отличия составляли лишь 2% и поэтому не имеют клинического значения, так как участницы из второй группы во время эксперимента по неизвестным причинам уменьшили количество потребляемых калорий на 30%, что способствовало сокращению уровня секреции собственного ИФР-1 на 10%. Следовательно, плюсы фармакологических комбинаций невозможно считать абсолютно достоверными. Помимо этого, подобные методы исследования до нынешних времён так и не были испытаны на физически активных женщинах с нарушениями в работе половой системы.
Вымывание минералов из костной ткани, а также частые переломы при остеопорозе могут являться настораживающими сигналами, которые будут говорить о развитии аменореи у женщин, активно занимающихся спортом. Разрушение костной ткани в позвоночнике при уменьшении плотности костей могут в конце концов привести к инвалидности к постоянным болевым ощущениям. Снижение плотности костной ткани во всех костях организма с последующим развитием стойкого остеопороза для молодой девушки-спортсменки будет сильно влиять на качество жизни, не говоря уже о возможном завершении спортивной карьеры. Вдобавок остеопения может также привести к необратимым деформациям скелета, в частности позвоночника, что очень сильно будет влиять на внешний вид девушки, поэтому ранняя диагностика и вовремя поставленный диагноз с начатым лечением может практически полностью предотвратить нарушения развития костной ткани. При возникновении даже незначительных симптомов остеопении, лечащий врач должен стараться предотвратить патологический процесс и сразу же назначить лечение, иногда даже не дожидаясь результатов диагностики. Университет спортивной медицины США обнародовал научную публикацию, в которой описываются основные симптомы возникновения синдрома, связанного с уменьшением плотности костной ткани у физически активных женщин, а также методы его лечения, нацеленные на восстановление нормального рациона питания с большим содержанием кальция, устранение гормональных нарушений, нормализацию работы половой системы и усиление процессов минерализации костной ткани. Специалисты из института педиатрии подтвердили эту информацию. Чтобы возникли значительные изменения плотности костей их деминерализация должна осуществляться в течение нескольких месяцев, поэтому необходимо рассматривать вероятность диагностики (в качестве методов ранней диагностики) симптомов деминерализации костей и систематический анализ биохимических процессов, способствующих регенерации костей, плотность которых меняется в зависимости от питания и количества эстрогенов в крови.
За некоторое время до уменьшения плотности костей отмечаются начальные клинические симптомы нарушений работы репродуктивной системы, в частности: бесплодие, которое объясняется тем, что у таких женщин не происходит развитие фолликулов в яичниках. Занимающиеся спортом женщины с нормальным менструальным циклом и короткой по времени лютеиновой фазой со сниженной концентрацией прогестерона аналогичным образом могут иметь проблемы с фертильностью за счёт воздействия неблагоприятных условий для развития яйцеклетки в полости матки. Любопытно, что у спортивных женщин с непостоянными менструациями, которые не пользуются средствами контрацепции, вероятность возникновения нежелательных беременностей становится чаще, так как у них достаточно трудно определить правильный день, в который происходит овуляция, в отличие от обычных женщин.
Также следствием низкой концентрации эстрогена в организме женщины является вазодилатирующее воздействие на стенки сосудов, приводящее к уменьшению кровообращения в задействованных в упражнениях мышцах и увеличению риска сердечно-сосудистых патологий. Эти недуги могут быть вылечены путём применения заместительной терапии с последующим восстановлением физиологического менструального цикла. Имеются также данные о негативных изменениях метаболических процессов у девушек-спортсменок с аменореей, что, как правило, говорит о низкой степени адаптации организма к физическим нагрузками циклического характера (практически все аэробные вида спорта). В других исследованиях, которые были направлены на выявление недостатка эстрогенов, приводились сведения о том, что большая часть женщин, занимающихся спортом, сетовали на снижение влагалищной секреции, при том, что у других женщин, которые также занимались спортом, с постоянным менструальным циклом число подобных жалоб было достаточно низким.
Возможные механизмы,
способствующие развитию
негативных изменений работы половой системы
Как было описано ранее, долговременные эксперименты стали доводами для высказывания разноречивых теорий касательно механизмов и факторов, являющихся причиной нарушения функций половой системы у женщин-спортсменок.
Изменения состава тела
В соответствии с одной из теорий, которая предполагает, что основным фактором нарушений работы репродуктивной системы являются некоторые изменения в составе тела, снижение функциональности яичников происходит при уменьшении энергозапасов организма, сформированных в жировых тканях. Данное предположение, объясняющее развитие негативных изменений работы репродуктивной систем, стало достаточно распространённым среди обывателей. В научном мире такая теория подверглась критике, а многие учёные отнеслись к ней со скепсисом. Несмотря на результаты прошлых работ, в которых говорилось о связи первых менструаций, аменореи и состава тела, в последующих экспериментах учёным не удалось привести доказательства этой теории. Женщины, занимающиеся спортом, с отсутствием регулярных менструаций, но с нормальным циклом, имеют практически идентичные параметры тела, характеризующиеся низким количеством жира в организме, в отличие от женщин с малой физической активностью. Для молодых девушек, которые участвовали в марафонских забегах, энергобаланс является наилучшим показателем концентрации эстрадиола, в отличие от того же ИМТ (индекса массы тела) или процентного соотношения жировой и мышечной ткани. Кроме того, после искусственного завершения периода полового созревания у животных за счёт ограничения рациона, физиологическая волнообразная выработка ЛГ нормализуется чрез пару часов после приёма пищи, причем за долгое время до изменения жировой массы. Ещё одним доказательством, что состав тела не играет важной роли в механизмах развития негативных изменений в работе женской репродуктивной системы, явились итоговые результаты клинических испытаний с участием других женщин, у которых имелось ярко выраженное ожирение 2-3 степени. Частичная гастрэктомия способствовала ограничениям в приёме пищи и, как следствие, значительному снижению жировой массы, вдобавок происходило развитие аменореи, причём вес тела оставался, как и прежде, выше нормы. Следовательно, в теории о влиянии состава тела взаимосвязь является причинной, так как у девушек-спортсменок сниженное количество жировой ткани в организме и негативные изменения в работе менструального цикла считаются следствием энергодефицита.
При всём при этом, после обнаружения лептина учёные вновь заинтересовались теорией о составе тела. Лептин, продукция и выработка которого осуществляется в жировой ткани, изначально рассматривали как гормон-носитель, хранящий информацию о количестве жировой ткани. В последующих клинических испытаниях было выявлено, что концентрация лептина варьируется значительно ещё до изменений процентного содержания жира в организме, а также при длительном голодании, низкой калорийности рациона и резком изменении рациона питания. В дальнейшем выявилось, что концентрация лептина контролируется за счёт процессов гликолиза, происходящих в мышечных и жировых тканях. Затем было зафиксировано, что циркадный ритм изменений концентрации лептина находится в зависимости от энергобаланса в организме, в частности, от количества углеводов в нём.
Влияние физической нагрузки
на женскую половую систему
Теория стрессового воздействия доказывает, что высокоинтенсивная физическая активность стимулирует надпочечники, что впоследствии приводит к нарушению работы механизмов, отвечающих за волнообразный тип выработки гонадорелина. Главным отличием теории стрессового воздействии от теории энергетического баланса является положение о том, что стимуляция надпочечников осуществляется за счёт влияния тренировочных нагрузок, не связанных с серьёзными энергозатратами.
Наличие системных и вспомогательных механизмов регуляции, при которых эндокринные изменения надпочечников могут привести к нарушениям работы яичников, имеет место быть. Масштабные эксперименты, проводимые на животных, обнаружили, что стимуляция оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники может влиять на активность нервных клеток, участвующих в выработке гонадорелина, за счёт системы сигналов, состоящей из кортикорелина и пептидов опиоидной группы – производных ПОМК, а также за счёт цепи обратной связи у кортизола. Кроме того, ещё в довоенных исследованиях учёный Селье обнаружил, что мгновенная физическая нагрузка, действующая на крыс, в течение длительного времени приводит к атрофии тканей яичников. В других экспериментах атрофия у крыс происходила во время плавания животных, таким образом имитировалась реакция половой системы животных при их резком попадании в водную среду. Рост концентрации кортизола в данных исследованиях определялся через стрессовый фактор, а стимулированные нарушения работы рассматривались как доказательства того, что физический стресс, индуцированный нагрузкой, подавляет регуляторные способности организма в отношении половой системы у женщин. При этом, в данных исследованиях чрезмерно стимулировалась работа надпочечников, которая сопровождалась ростом уровня кортизола, в несколько раз превышавшего рост уровня данного гормона у женщин-спортсменок с отсутствием регулярных менструаций и пациенток с анорексией. Следовательно, размышления о влиянии таких несущественных изменений концентрации кортизола на механизмы волнообразной выработки гонадорелина являются по сути лишь предположением.
В одном из исследований учёным удалось вызвать некоторые нарушения в работе репродуктивной системы у женщин с нормальной функцией яичников путём воздействия физического стресса. В данных клинических испытаниях женщинам необходимо было выполнить большой объём аэробных упражнений. Такой внешний фактор привёл к возникновению нарушений работы половой системы у большинства испытуемых уже в первый месяц исследований. В группе, которая придерживалась особого рациона питания, нацеленного на уменьшение подкожного жира, негативные изменения отмечались с наибольшей частотой в отличие от группы, где питание было нацелено на простое поддержание массы в нужном диапазоне значений.
Теория стрессового воздействия стала уходить на второй план после того, как обнаружилось, что употребление сахара в процессе тренировок подавляет рост уровня кортизола в человеческом организме. Эти сведения в дальнейшем были доказаны клиническими испытаниями, проводимыми уже вне лаборатории, где рост концентрации кортизола при воздействии длительных аэробных нагрузок (ходьбы) подавлялся периодическим употреблением пищи в процессе воздействия нагрузок. Далее было выявлено, что у малоактивных женщин с нормальной работой репродуктивной системы, негативные изменения волнообразного типа выработки ЛГ могут являться следствием ограниченного поступления питательных веществ в кровь в комбинации с физической нагрузкой. По итогу, это также не дало никаких ответов касательно нарушений функции половой системы, в частности, что именно является основным фактором, нарушающим периодичность менструального цикла – интенсивная физическая активность либо энергодецифит.
Так как в прочих экспериментах воздействие стрессового фактора на половую систему человека происходило наряду с энергодефицитом, учёным не удалось определить лабораторные сведения, подтверждающие, что физический стресс, вне зависимости от энергозатрат на него, способствует развитию нарушений половой сферы у женщин, которые занимаются спортом минимум 3 раза в неделю. Исходя из предыдущего опыта было проведено ещё одно исследование, которое сосредотачивалось на определении отдельных эффектов физических нагрузок на волнообразную выработку ЛГ. В процессе эксперимента уровень энергии в организме подвергался количественному анализу, который определялся как разность энергопотребления и энергозатрат, а в случае отклонения от нормы баланс между этими двумя показателями поддерживался изменением питания либо интенсивности нагрузок. В результате описания стрессовых факторов, которые неразрывно связаны с физической активностью, возникли проблемы. Несмотря на многолетнюю исследовательскую историю экспериментов, направленных на изучение ответной реакции организма на физические упражнения, глобального определения физического стресса при выполнении упражнений не выявлено.
Определился план исследований, в которых женщины с низким процентом жировой ткани и низким уровнем физической активности, были разделены на контрольную группу (малоактивные) и экспериментальную (физически активные). Обе группы подразделялись ещё и на подгруппы, в каждой из которых был неодинаковый рацион питания – нормальная диета и малокалорийная диета. У неактивных участниц с нормальным рационом питания энергобаланс поддерживался суточной калорийностью 45 ккал\кг массы без учёта жира. В другой подгруппе энергобаланс был нарушен из-за ограниченного рациона питания 10 ккал\кг массы также без учёта жира. Энергозатраты у людей с физической активностью составили 30 ккал\кг в сутки. Физическая активность представляла из себя занятия на беговой дорожке, проводимая под контролем экспертов научной лаборатории. Искусственный энергодефицит, равный 10 ккал\кг в сутки, создавался путём постепенной коррекции рациона питания, имевшего калорийность 40 ккал\кг в сутки.
В подгруппе, где участницы занимались спортом и придерживались нормального рациона питания, энергозатраты, которые были обусловлены физической активностью, покрывались ростом калорийности рациона. Спустя 4 дня такого режима и физических упражнений для анализа волнообразного типа выработки ЛГ проводился забор образцов крови каждые 10 минут в течение одних суток.
Результаты указывают, что стрессовое воздействие, связанное с выполнением упражнений, нейтрально влияет на периодичность секреции ЛГ, при том, что недостаток энергии способствует снижению частоты выработки ЛГ вне зависимости от условий, способствующих ограничению калорийности рациона. Также были получены идентичные результаты при условии, когда недостаток энергии на 50% зависел от уменьшения калорийности рациона и на 50% от роста энергозатрат за счёт увеличения интенсивности нагрузок либо объёма работы. Энергодефицит сопряжён с недостатком трийодтиронина, инсулина, лептина и ИФР-1, а также с увеличением концентрации кортизола и соматотропного гормона. Такие показатели часто отмечаются у женщин-спортсменок с отсутствием периодических менструаций и короткой по времени лютеиновой фазой.
Любопытном фактом является то, что воздействие энергодефицита на периодичность выработки ЛГ и метаболических гормонов, менее выражен у молодых девушек, занимавшихся спортом, в отличие от женщин, имевших недостаточную калорийность своего рациона. Это открытие стало для учёных неожиданностью, так как никто из них и не предполагал, что физическая нагрузка может положительно влиять на женскую половую систему и повышать фертильность. В процессе последующих исследований специалисты установили, что у женщин, которые часто занимаются спортом, увеличена биодоступность углеводов, определяемая разницей углеводного потребления из пищи и его расщепления во время физической активности, что объясняется наиболее эффективным использованием глюкозы в условиях энергодефицита. По итогу, биодоступность углеводов (в частности, глюкозы) в женском организме после воздействия физических нагрузок оказалась выше.
После завершения клинических экспериментов у шимпанзе учёные стимулировали развитие аменореи за счёт продления физического воздействия нагрузок на их организм (увеличилась длительность занятий на беговой дорожке), при том, что калорийность питания была неизменна. Отсутствие менструаций у самок шимпанзе возникало спонтанно в возрасте 6-20 месяцев после циклов с короткой по времени лютеиновой фазой. Через некоторое время спустя, обезьянам увеличили калорийность рациона, но с поддержанием того же уровня физической активности в итоге, как и предполагалось, периодичность менструальных циклов полностью восстановилась, причём их длительность находилась в зависимости от энергетической ценности питания.
Другие результаты, которые не соответствовали стрессовой теории, были выявлены в ходе клинических испытаний с участием вновь прибывших на службу солдат, которые участвовали в программах подготовки молодых бойцов. Эти тренировочные программы разделялись на 14-дневные периоды, проходившие в лесах, пустынях и горах. В течение этого срока новобранцы каждый день отрабатывали навыки проведения боевых операций, совершали марш-броски по 10 км с 30кг весом рюкзака, при том, что бойцы спали по 4 часа, а калорийность их рациона была достаточно низкой для нагрузок такого уровня. За этот период высокоинтенсивных нагрузок новобранцы, как правило, потеряли порядка 11 кг от общей массы тела. Взятие образцов крови на анализ, которое проводилось еженедельно, показало уменьшение концентрации трийодтиронина, тестостерона и ИФР-1 в 2-3 раза, причём такое снижение отмечалось, когда калорийность рациона была 2000 ккал в неделю; а при увеличении калорийности снижение показателей было чуть менее выраженным. Следовательно, отрицательное воздействие физических занятий на работу половой системы у обоих полов является следствием энергодефицита и неполного восстановления организма после нагрузок, которое развивается после увеличения интенсивности тренировок и их объёма, другими словами, если у людей, занимающихся спортом эндокринная система угнетает выработку гонадорелина, то это, скорее всего, обуславливается энергодефицитом.
Энергозапасы организма
Теория энергетического баланса заключается в том, что в человеческом (и не только) организме энергозапасы распределяются на 6 видов метаболических подсистем: сохранение жизнеспособности, регуляция температуры тела, работа иммунитета, двигательная активность, развитие организма и репродукция потомства. Рост энергозатрат на один из видов, к примеру, на двигательную активность, способствует снижению поступления энергии в другие подсистемы, а именно на рост и развитие половой системы. В соответствии с этой теорией, если мозгу не хватает энергии, необходимой для его жизнедеятельности, то это может привести к нарушениям его функции и подавлению выработки гонадорелина. Таким образом, следует помнить, что, жирные кислоты не проникают через ГЭБ (гематоэнцефалический барьер) в головном мозге, поэтому он имеет только один источник питания – глюкозу. Кроме того, мозг не может накапливать глюкозу, а величина и скорость метаболических процессов в человеческом мозгу настолько высоки, что энергетическая потребность превалирует над запасами гликогена в тканях печени. Плюс ко всему, так как в мышечных тканях отсутствует фермент, позволяющий транспортировать глюкозу в общий кровоток (которая путём гликогенолиза образуется в мышцах), мозг не использует гликоген из мышц, а поперечнополосатые мышцы могут расщеплять гликоген, который запасён в печени. Следовательно, активная мышечная группа «соперничает» за потребление углеводов из энергозапасов организма с мозгом. В ходе забега на длинные дистанции (на протяжении 2-ух часов) работающие мышечные группы расходуют недельный запас глюкозы для головного мозга.
Последние сведения, полученные в ходе исследований, доказывают теорию энергобаланса организма, при которой работа половой системы зависит от количества энергии, находящейся в виде запасов. Выявлено, что неактивность яичников у самок хомяков можно стимулировать ограниченностью рациона, использованием блокаторов углеводов, экзогенного инсулина либо снижением температуры тела животного (все эти факторы увеличивают уровень энергозатрат в организме и снижают количество глюкозы в крови). Отрицательное влияние на половую систему не зависит от размеров и состава тела.
По итогам масштабных исследований выяснилось, что деятельность нервных клеток, которые вырабатывают гонадорелин и поддерживают периодичность его выработки, контролируется биодоступностью глюкозы в головном мозге с помощью определённых механизмов. Нейроны заднего поля, которые имеют высокую чувствительность к концентрации глюкозы, передают сигнал через дугообразное ядро гипоталамуса по нервным клеткам, которые стимулируются катехоламинами, кортикорелином и нейропептидами. Стимуляция нейронов с высокой степенью чувствительности отмечается при голодании из-за уменьшения угнетающего действия инсулина, лептина и глюкозы.
Взяв за основу сведения, которые показывают, что основным фактором негативных изменений волнообразного характера выработки ЛГ является энергодефицит, а вовсе не влияние стресса, вызванное физическими нагрузками, были изучены дозозависимые эффекты количества энергии и характера выработки ЛГ, вдобавок, также была изучена зависимость уровня метаболических и гормональных веществ от энергии в организме женщин, которые активно занимались спортом, Уровень энергопотребления был разным (от 15 до 50 ккал\кг массы тела в сутки с вычетом жира), одновременно с этим, каждый из участников эксперимента проделывал физическую работу с умеренной интенсивностью (75% от VO2max), энергозатраты при этом равнялись 16 ккал\кг. Каждому из участников определяли уровень оптимального энергопотребления (40 ккал\кг), кроме одного испытуемого, которому ограничивали калорийность питания.
Периодичность выработки ЛГ уменьшалась, а амплитуда росла, когда энергобаланс в организме сокращался ниже порога в 30 ккал\кг. Такие данные говорят о том, что женщины, активно занимающиеся спортом, могут полностью устранить нарушения менструального цикла за счёт поддержания энергобаланса выше 30 ккал на кг массы без учёта жировых отложений.
Учёные также выявили, что изменения волнообразного характера выработки ЛГ проявляются, в основном, у женщин с укороченной лютеиновой фазой. В случае, если эти сведения можно будет доказать в последующих исследованиях, мониторинг женщин по показателю лютеиновой фазы окажется достаточно действенным методом определения пациенток, которым необходимо внимание в отношении предупреждения энергодефицита для правильной выработки лютеинизирующего гормона.
Статистическая характеристика выявила, что дозозависимое действие на волнообразный тип выработки ЛГ оказалось схожим с действием на субстраты, участвующие в метаболизме (глюкозу, D3-гидроксибутират, гормон роста, кортизол). Полученная информация доказывает теорию, в соответствии с которой работа половой системы показывает достаточный физиологический уровень энергосубстратов, в особенности, глюкозы, а это, в свою очередь, может являться сигналом действия для стимуляции надпочечников. Влияние лептина (в качестве посредника метаболических процессов) на половую систему полностью не изучено. Система центрального контроля через выработку ПОМК, под воздействием которого лептин негативным образом влияет на усвояемость питательных веществ и, по всей вероятности, не имеет посреднической роли в процессах стимуляции выработки ЛГ.
Поддержание физиологического характера выработки лютеинизирующего гормона, несмотря на ограниченность поступления энергии с пищей до 30 ккал\кг, в этом исследовании свидетельствует о том, что взаимосвязь между волнообразным типом выработки ЛГ и энергобалансом в организме не прямая, то есть уровень ЛГ не всегда зависим от количества потребляемой пищи. Регуляторный механизм женской половой системы, по большей части, способен выдерживать сокращение калорийности рациона до 30 ккал\кг, более низкий показатель уже будет способствовать возникновению негативных изменений со стороны менструального цикла. Так как энергопотребление при выполнении тренировочных нагрузок в данном клиническом исследовании составило порядка 1000 ккал, полученные сведения говорят о том, что большая часть женщин может поддерживать физиологический уровень выработки ЛГ, преодолевая при этом ежедневную дистанцию в 12 км и сохраняя калорийность рациона не менее 45 ккал\кг. При сокращении энергопотребления в организме (как правило, это наблюдается у большей части женщин, активно занимающихся спортом) уровень падения энергии может достигнуть критических значений, что по итогу приведёт к нарушениям выработки ЛГ.
В данных экспериментах также были идентифицированы дозозависимые эффекты энергии на маркеры, указывающие на рост костной ткани на биохимическом уровне. Плюс ко всему было зафиксировано усиление резорбции костной ткани, которое происходит вне зависимости от угнетения роста костей, но лишь в том случае, когда ограниченность энергии была достаточной для угнетения выработки эстрадиола (при условии, если калорийность рациона снижалась до 10 ккал\кг). При отсутствии терапии, направленной на подавление резорбции, данный процесс, в большинстве случаев, приводит к необратимому уменьшению плотности костей. Помимо всего прочего, процессы остеогенеза нарушались также при существенном ограничении калорийности, как правило, подобное случается при выполнении тренировочных программ, направленных на снижение общей массы тела, плюс ко всему, такой тренинг сочетается с изменением концентрации ИФР-1 и инсулина. Замедление скорости образования костных клеток может препятствовать достижению нормальной плотности костей, в том числе, и у полностью здоровых женщин без отклонений в работе половой системы, регулярно занимающихся спортом.
Не так давно, группа из молодых девушек, которые занимались физической активностью, продемонстрировала неплохие показатели в тестировании при ограниченности рациона. Немаловажным фактом является то, что ни у одной из участниц не было отмечено нарушений в работе репродуктивной системы. Взяв за основу получившиеся данные, другие исследователи выявили, что уровень их энергопотребления был снижен на 20%, в отличие от девушек из контрольной группы, которые не подвергались ограничениям рациона. Также, как и у шимпанзе, недополучавших нужного количества пищи, на протяжении 7 месяцев не отмечалось каких-либо нарушений в работе менструального цикла либо изменений показателей гормонов, вдобавок ко всему, не отмечалось также и уменьшения массы костей. Так как при проведении исследований у обезьян отмечалось сокращение массы тела, специалисты оптимизировали рацион питания с учётом всех потребностей животных; для нормализации рациона оказалось достаточным увеличение калорийности на 25%. Новые исследования, проводившиеся недавно и изучавшие уровень энергозапасов в организме спортсменов, показывают аналогичные результаты, которые описывают нарушения функций репродуктивной системы как следствие энергодефицита ниже порога, нужного для нормальной выработки ЛГ. По итогу выяснилось, что физически активные женщины с отсутствием регулярных менструаций склонны ставить себе ограничения по питанию в пределах 15 ккал\кг (без учёта жировой массы), при этом, занимающиеся спортом девушки с постоянными менструальными циклами, как правило, вносят незначительные изменения в рацион питания (суточная калорийность, как правило, не ниже 30 ккал\кг).
Оптимизация тренировочной нагрузки
с минимизацией негативных последствий
для репродуктивной системы
Установленные научным путём сведения демонстрируют, что девушки, активно занимающиеся спортом, могут снизить риск возникновения нарушений менструального цикла либо полностью устранить их с помощью обычного увеличения калорийности рациона без значительных изменений тренировочной программы. По результатам кратковременных испытаний, минимальный уровень энергопотребления должен составлять 30 ккал\кг (без учёта жировой массы), именно поддержание уровня энергозатрат не ниже этой отметки способствует нормальному волнообразному типу выработки ЛГ. В дальнейшем следует провести ещё несколько кратковременных экспериментов, сосредоточенных на идентификации дополнительных эффектов биодоступности углеводов на волнообразную выработку ЛГ. Также следует определить конкретный механизм, отвечающий за подавление выработки ЛГ, вследствие энергодефицита в организме, вдобавок, необходимо изучить негативное воздействие более сильного энергодефицита на женскую половую систему. Помимо этого, также следует провести более долговременные эксперименты, позволяющие удостовериться в том, что краткосрочное воздействие на выработку ЛГ в действительности помогает предположить дальнейшую функциональность яичников, и принять все необходимые меры, нацеленные на уменьшение негативного влияния на работу половой системы у женщин. В конце концов, немаловажные результаты дадут новые исследования, которые объяснят, как именно адаптированный к физическим нагрузкам организм может сохранять массу тела при условии постоянного энергодефицита.
Намеренное ограничение калорийности естественным образом приводит к чувству голода, при этом подобный энергодефицит, которые возник в результате тренировочной активности, влияет на организм немного по-другому. Клинические эксперименты выявили, что разовые тренировочные нагрузки с высокой степенью интенсивности на некоторое время подавляют голод, а 2 тренировки, проведённые в один день, не способствуют увеличению аппетита в этот день и в следующие двое суток. Кроме того, существенные изменения скорости липолиза и гликолиза аналогичным образом не способствуют изменению рациона питания. Рост энергозатрат на 25% в течение 10 месяцев аэробных занятий не приводит к увеличению энергопотребления из пищи. Участницы эксперимента сообщали, что испытывали сложности при превышении положенного рациона, так как не могли потреблять нужное количество пищи для компенсации энергозатрат, связанных с проведением тренировки, в том числе и для предупреждения нарушений волнообразной выработки ЛГ. Другая группа учёных заставляла самок шимпанзе с отсутствием менструаций выполнять физическую работу и увеличивать их калорийность питания, которая была необходима для полной нормализации менструального цикла. Следовательно, чтобы увеличить физические показатели и одновременно с этим минимизировать вред спортивных нагрузок на половую систему, спортсменам необходимо принимать пищу интервально и систематично, вне зависимости испытывает ли человек голод или нет.
При всём при этом, выполнение таких условий затрудняется наличием другого факта, который состоит в том, что нормализация энергобаланса в организме не является основном задачей тренинга. Достичь предельных физических показателей отчасти можно путём приведения спортсмена в определённую для каждого вида спорта форму с нужной массой тела и состава. Получается, что тренировочная нагрузка, в основном, необходима для изменения внешнего вида и физических показателей спортсмена для достижения высоких спортивных результатов. Немаловажным является тот факт, что метаболические процессы и кумуляция разных питательных веществ отличаются друг от друга, а преобразование одного вида питательных веществ в другие не имеют никакого отношения к метаболизму. Исходя из этого, для достижения наиболее значимых результатов в спорте необходимо следить за балансом жиров, углеводов и белков.
Определённую пользу может дать оценка биологических маркеров. Для подтверждения обоснованности такого метода следует провести несколько клинических испытаний. В лучшем случае такая оценка должна давать полную информацию с минимальными затратами, не вызывать сложностей, исключать вмешательство прочих систем организма и прочих факторов. Не все биомаркеры подходят под эти характеристики. Самым простым из биомаркеров или показателей количества жировой массы считается толщина кожных складок, измеряемая, как правило, в абдоминальной области. До сих пор не выявлено других способов диагностики, которые не требуют изменений в работе организма, для определения уровня гликогена в мышечных тканях и печени, поскольку эти параметры очень важны для оценки спортивных показателей и здоровья половой системы в целом. Наряду с этим имеется хороший способ измерения количества углеводов. Исходя из последней информации, полученной учёными, по количеству кетонов в образцах мочи можно определить людей с низким уровнем углеводов с высокой точностью. В условиях ограничения калорийности питания, за которым следует увеличение количества кетонов в крови достаточно проведения разовой тренировки с большой длительностью по времени. В аптеках для спортсменов и не только продаются специальные тесты для индивидуальной диагностики содержания кетонов в собранной моче.
Поддержание здоровья у людей, занимающихся спортом, как правило, является основной задачей спорта, однако вопреки этому (в частности, у женщин), дефицит калорий в рационе стал для многих спортсменов частой практикой, в особенности, в силовых и показательных спортивных дисциплинах.