Текущая версия на 13:43, 10 декабря 2016

Силовая тренировка является особым видом физической активности, имеющая выраженное анаболическое влияние на мышечную ткань. Гормон роста или соматотропин – это сложный пептидный гормон, за счёт его участия во многих метаболических процессах, обладает различными воздействиями на обмен веществ. Многосложность систем выработки и выделения в кровь соматотропного гормона передней долей гипофиза, образование разнообразных связей гормона роста с соматотропин-связывающими белками только недавно стали рассматриваться в научных работах, связанных с силовой тренировкой, и на данный момент так и остаются до конца не изученными. При всём при этом, представление того, как именно происходит адаптационный отклик соматотропина с молекулярной массой 22 килодальтона в последующих исследованиях будет являться немаловажным звеном, подразумевающим адаптационные изменения в ответ на физическую активность. При формировании гена HGHN в тканях передней доли гипофиза, формируется основная изоформа соматотропного гормона с массой 22 килодальтон. Соматотропин включает в свой состав 191 аминокислотный остаток (изоформа с 22 килодальтон является лишь 20% от общего числа соматотропина, находящегося в крови). Ещё одной изоформой является пептид с массой 20 килодальтон (его количество в крови составляет порядка 6% от общего числа.). Эта изоформа, созданная в процессе передачи матричной РНК, образована в результате дополнительного синтеза, во время которого теряются аминокислотные остатки с 32-ого по 46-ой. Помимо этого, соматотропный гормон нередко подвергается преобразованию, происходящему после процесса трансляции, и белковому расщеплению в мышечных и жировых тканях, в результате чего формируются различные его вариации (полимеры). Наличие высокой и низкой степени сродства у соматотропин-связывающих белков (вырабатываемых также передней долей гипофиза и образованных в ходе белкового расщепления соматотропного гормона) ещё больше повышает совокупность природы и объёмного распределения вариаций соматотропина в крови.

Выработка и регуляция гормона роста

Синтез большинства гормонов гипофиза зависит от работы гипоталамуса. Для активизации и угнетения выработки соматотропного гормона организм человека дополнительно вырабатывает гормоны гипоталамуса – соматорелин и соматостатин. Оба этих регулятора вырабатываются нервными клетками, которые находятся в паравентрикулярной и перивентрикулярной областях гипоталамуса, при этом их окончания соприкасаются со срединным возвышением. Соматорелин и соматостатин высвобождаются в капиллярную портальную систему, выполняющую гуморальную функцию, преимущественно в аденогипофиз. Капиллярная система происходит от капиллярных комплексов, расположенных в срединном возвышении гипоталамуса, и по венам нижней части гипофиза проникает внутрь него. Портальная система сосудов в аденогипофизе делится на синусовидные капилляры, обеспечивающие питание клеток. Эти капилляры имеют малый диаметр и высокую проникающую способность. За счёт этого регуляторы гипоталамуса проникают в ткани гипофиза, которые участвуют в выработке гормонов. Применение в лабораторной практике центрифуг помогло дифференцировать различные подтипы соматотрофных клеток (клеток, синтезирующих гормоны). Нервные клетки-соматотрофы из разных подтипов отличаются между собой по строению, по особенностям окрашивания контрастными веществами и по клеточной структуре. Помимо этого, было установлено, что они также отличаются своим уровнем чувствительности к регуляторам гипоталамуса (у клеток первого подтипа чувствительность выше). Решение вопроса о биологической роли гетерогенных свойств клеток, также, как и возможное дифференциальное влияние двигательной активности на различные виды клеток не реализовано, и поэтому представляет собой хорошую область для проведения дальнейших экспериментов, так как установлено, что взаимосвязь синтеза гормона, индуцированного с помощью физических нагрузок, и изменений адаптивных способностей обусловлена гетерогенными свойствами разных молекулярных форм соматотропина.

Как следует из результатов проведённых исследований, основным механизмом, отвечающим за волнообразную выработку соматотропного гормона, является повышение концентрации соматорелина в портальной сосудистой системе тканей гипофиза совместно с подавлением выработки соматостатина. Подробные сведения о механизмах волнообразной продукции на сегодняшний момент являются только предположениями. На главный механизм системной регуляции влияет наличие прочих регуляторов гипоталамуса, за счёт которых определяется чувствительность соматотрофных клеток в любом временном промежутке. Имеются также доводы, что соматорелин способствует синтезу соматотропного гормона, в то время как соматостатин угнетает его выработку. Предполагается, что соматорелин нужен для фиксации синтеза гормона роста, а соматостатин измеряет степень этой выработки. Последний факт подтверждён исследованиями, которые свидетельствовали об увеличении концентрации гормона роста, в ответ на индукцию соматорелином, а также во время использования ингибиторов соматостатина (ингибиторов ацетилхолинэстеразы). Дублирование рецептора, воздействующего на выработку гормона роста, также показало, что наличие ещё одного фактора синтеза соматотропина – лиганда, было выявлено путём обнаружения фелина – нового компонента биологической регуляторной системы соматотропина.

Полностью исследован факт систематической и волнообразной выработки гормона роста тканями передней доли аденогипофиза на протяжении 24 часов с пиком секреции в период фазы медленного сна. Волнообразный тип выработки гормона роста объясняется влиянием гормонов гипоталамуса (стимулирующего соматорелина и ингибирующего соматостатина). Степень выработки гормона роста передней долей гипофиза зависит от баланса этих гормонов.

Появляется такое ощущение, что гормон роста способен негативно воздействовать на степень своей же секреции. После введения разовой дозировки соматотропного гормона здоровому человеку дальнейшее повышение выработки соматотропина в ответ на действие соматолиберина существенно замедляется либо прекращается вовсе. Подобное уменьшение чувствительности соматотрофных клеток можно предотвратить при помощи преждевременной стимуляции холинергических синапсов. В данное время существуют сведения о том, что изменения степени выработки гормона роста обусловлены угнетением синтеза соматостатина за счёт холинергических синапсов. Как было сказано ранее, соматостатин угнетает выработку соматотропина, но не его формирование в тканях гипофиза. Этот момент является крайне важным, так как помогает рассмотреть факт восстановления выработки гормона роста после использования и дальнейшего выведения соматостатина.

В организме имеется большое количество нейростимуляторов, которые каким-либо образом влияют на степень выработки соматотропного гормона с помощью соматорелина и соматостатина. Была предложена такая концепция, что физиологическая регуляция выработки этих двух гормонов, реализуемая за счёт половых гормонов, может быть обусловлена гендерными отличиями, при этом неопределённые факторы способны фиксировать степень физических нагрузок и в большей мере противодействовать эффекту «самоподавления» соматотропина. Воздействие стимуляторов выработки гормона роста может быть опосредовано активизацией (за счёт альфа1-адренергетиков, аминокислот, дофамина, гамма-аминомасляной кислоты, галанина, гистамина, серотонина, а также наличия сахарного диабета, несбалансированного рациона и стрессового воздействия) или же угнетением (за счёт альфа2-адренергетиков, кортизола, глюкокортикостероидов, гипотиреоза, старения и ожирения) выработки гормона роста. Периферическая цепочка обратной связи, которая задействована в регуляции гормона роста с помощью соматотрофных клеток, косвенно влияет на органы-мишени, за счёт воздействия ИФР-1, жиров и глюкозы на регуляцию функциональности гипоталамуса и гипофиза. Комбинация различных нейростимулирующих факторов, которые влияют на выработку соматотропного гормона, показывает совокупность регуляторных систем выработки гормона роста. Влияние физической активности и большинства факторов касательно регуляции выработки гормона роста на данный момент не установлено.

Гетерогенные свойства гормона роста

Гормон роста имеет две интересные особенности: волнообразный тип выработки и наличие гетерогенных свойств у его молекул. Во время экспрессии гена GHN формируется основная изоформа соматотропина с массой 22 килодальтон. Данный гормон представляет из себя единую полипептидную цепочку, состоящую из 191-ого остатка аминокислоты с двумя дисульфидными связями (мономер соматотропина с массой 22 килодальтон с долей 21% от общего количества гормона роста в крови).

Гетерогенные свойства молекул могут иметь особое биологическое значение, так как было установлено, что разнообразные изоформы соматотропина имеют разную биологическую активность (то есть, по-разному воздействуют во время проведения биотестов) и иммунологическую реактивность. Состав клеток гипофиза первого подтипа, которые формируют полосы 1 и 2 во время процесса центрифугирования, может иметь влияние на пропорциональный состав разнообразных форм гормона роста в крови, в результате чего это позволит глубже понять суть биохимических реакций, относящихся к соматотропному гормону.

Выработка гормона роста

Выработка гормона роста в кровь зависит от нескольких факторов (пола, возраста, рациона питания, стрессовых воздействий, концентрации остальных гормонов – андрогенов, эстрогенов, тиреоидных гормонов и ИФР-1, и пр.).

Все вышеперечисленные параметры способны воздействовать на уровень гормона роста в организме. После проведения первых экспериментов, изучавших гормон роста, впоследствии было выявлено, что физические упражнения по-прежнему являются хорошим эндогенным стимулятором выработки соматотропина. При всём при этом, соматотропный гормон связан с активизацией анаболических процессов в мышцах, а именно, он увеличивает потребность в аминокислотах и ускоряет синтез белка в поперечнополосатых мышцах, в результате чего происходит увеличение мышечных объёмов. Гормон роста также оказывает стимулирующее воздействие на рост хрящевой и костной тканей, что выражается повышением плотности костей. Несмотря на неподтверждённые сведения, которые описывают наличие большой вариативности изоформ соматотропина, была предложена новая концепция, в которой говорится о том, что большинство анаболических воздействий гормона роста опосредуется путём выработки ИФР1 в тканях печени. Данный факт вероятно был бы верным, если бы соматотропный гормон имел бы одну разновидность с молекулярной массой 22 килодальтон, при этом факт наличия большой полипептидной группы гормона роста и соматотропин-связывающих белков нуждается в дополнительном рассмотрении. В любом случае, выработка соматотропина, спровоцированная воздействием физической активности, полностью либо частично отвечает за анаболические эффекты от занятий силовыми нагрузками. Кроме того, имеются сведения, полученные в ходе эксперимента на крысах и показывающие стимулирующий эффект соматотропина за счёт паракринного и аутокринного синтеза ИФР-1 поперечнополосатыми мышцами, костной и соединительной тканей. Вдобавок, гормон роста способен напрямую либо косвенно вступать во взаимодействие с женскими и мужскими половыми гормонами.

Изменение уровня соматотропина, вызванное проведением силовой тренировки

В последнее время стало ясно, что изменение уровня гормона роста в организме определяется специфичностью тренировок с отягощениями. Для изучения всех факторов, влияющих на дифференциацию ответа на вариативность тренировочного стресса, следует разобрать несколько важных характеристик, установление которых необходимо для выбора компонентов программы тренировок. Выявлено также, что корреляция различных характеристик тренировочной программы может иметь важное значение при обозначении вариативности концентрации уровня гормона роста.

• К внешним факторам, которые могут стимулировать рост уровня соматотропного гормона, относят:

• Количество работающих мышц в процессе выполнения движения;

• Интенсивность нагрузки (вес снаряда), используемая во время упражнений;

• Общая интенсивность тренировки (общий тоннаж и длительность занятия);

• Длительность отдыха между подходами и упражнениями;

Стимуляция необходимого для упражнения количества мышечных волокон играет важную роль в повышении уровня соматотропного гормона в крови. Количество рекрутируемых мышечных волокон находится в зависимости от приложенных нагрузок, тренировочного объёма и вариативности движений (к примеру, разделение упражнений на базовые и изолирующие). Начальные сведения, свидетельствующие об этом, были выявлены в ходе исследования под руководством Ванхелдэра. По информации, полученной в ходе исследования, концентрация гормона роста значительно увеличилась в отличие от того момента, во время которого измерялся уровень гормона роста после выполнения 8 сетов приседов с интенсивностью 80% от повторного максимума. Кроме того, при уменьшении веса снаряда до 30% от повторного максимума, а также при соблюдении одинаковых по длительности периодов отдыха и объёма тренировок, каких-либо изменений концентрации гормона роста в организме не отмечалось. На примере «принципа размера» для поднятия веса отягощения с 30% повторного максимума организму нужно задействовать меньшее число мышечных волокон, в отличие от 85%. Поэтому, стимуляция нужного количества мышечных объёмов считается важнейшим компонентом тренировочной нагрузки, провоцирующей к значительному увеличению уровня гормона роста.

Объём тренировочной нагрузки таким же образом имеет важное значение при формировании физиологического ответа. При соблюдении прочих равных – веса отягощений в упражнении, их порядка выполнения, длительности отдыха между сетами, но при увеличении лишь числа сетов, а значит, и объёма тренировочной нагрузки, отмечалось повышение степени выработки соматотропного гормона. Такой эффект был обнаружен в отношении обоих полов с применением комплексной тренировочной программы, включающей воздействие на все мышечные группы, при этом вес снаряда был равен 10% от повторного максимума. Помимо этого, чем больше уровень физической подготовки спортсмена, тем продолжительнее может проводится тренировка (конечно же в разумных пределах по времени), что способствует достижению наиболее выраженной степени выработки соматотропного гормона. Сведений о предельном уровне физической активности, стимулирующим выброс гормона роста, практически нет, однако вполне возможно, что эта величина должна быть как-то связана с другими компонентами тренировочной программы (длительность отдыха между подходами, число работающих мышечных волокон, вес снарядов).

В общем комбинированное действие разнообразных тренировочных компонентов (выборка упражнения – базовые либо изолированные; порядок их выполнения – к примеру, сначала выполняются упражнения на верх тела, затем на низ; вес снарядов – к примеру, обычно используется вес отягощения в диапазоне от 10 до 100% от повторного максимума; и число сетов либо объём тренировочного занятия) при составлении программы тренировок может быть выражено большой вариативностью ответных реакций при повышении концентрации уровня гормона роста. Несмотря на огромное число вероятных комбинаций, дополнительные исследования выявили, что во время сравнения тренировочных программ, в которых расписывается комплекс упражнений для всех мышечных групп тела, установлено 3 основных фактора, оказывающие значительное воздействие на изменение концентрации гормона роста у обоих полов, в частности: комбинация умеренного объёма проделанной тренировочной работы, непродолжительное время отдыха между подходами (60 секунд) и использование умеренных весов снаряда (30-80% от повторного максимума).

Так как во время тренировки спортсмены используют большой диапазон разнообразных компонентов программы, то ответная реакция выработки гормона роста находится в зависимости от выбора тех или иных тренировочных характеристик.

Главным открытием, связанным с взаимодействием компонентов тренировочных программ и уровня соматотропного гормона, стало воздействие первых на рН среды, которая имеет немаловажное значение в выработке соматотропина в системный кровоток. Каждый из 4-х вышеописанных компонентов может меняться с целью влияния на обменные процессы, которые сопряжены с увеличенным либо уменьшенным накоплением ионов водорода, а также увеличением кислотности крови, которое отвечает за большую часть общей секреции соматотропного гормона. Поэтому, изменение рН в меньшую сторону за счёт повышения процессов гидролиза аденозинтрифосфата и роста числа ионов водорода является важными фактором, с помощью которого определяется количество формы гормона роста с молекулярной массой 22 килодальтон. Установлено, что уменьшение времени отдыха между сетами способствует более выраженному синтезу молочной кислоты, которая сразу же распадается на лактат и Н+, во время проведения тренировочных нагрузок. Наряду с этим уменьшение времени отдыха также влияет на вес снаряда, используемого в работе, таким образом, в работу вовлекается меньшее число двигательных единиц за счёт чего и происходит снижение физиологического отклика на выработку гормона. Однако японские учёные установили тот факт, что искусственное нарушение кровотока в работающей мышце за счёт выполнения укороченной амплитуды может значительно влиять на концентрацию соматотропина даже при тренировках с низкой интенсивностью (около 25-40% от повторного максимума), при этом без нарушения кровотока в мышце каких-либо изменений содержания соматотропина не отмечалось. Таким образом напрашивается вывод о том, что увеличение выработки одной из форм соматотропного гормона с молекулярной массой 22 килодальтон напрямую зависит от окисления мышечной ткани и отсутствия в ней молекул кислорода. Силовые тренировки с небольшим временем отдыхами сетами и упражнениями (до 1 минуты), умеренной степенью интенсивности (30-50% от одного повторного максимума) и комплексом, состоящим из 6-10 упражнений для всех мышечных групп тела, могут привести к физиологическому отклику с изменением содержания уровня соматотропного гормона в крови.

Большая часть исследований по этому вопросу была направлена на изучение быстрых изменений уровня гормона роста в восстановительный период (спустя 30-120 минут после тренировки). Значимость волнообразного типа выработки соматотропного гормона и его зависимость от времени суток ещё предстоит исследовать. Эндокринолог Макмюррей описал изменения характера выработки гормона роста в ночные часы, спустя некоторое время после тренировки. Экспериментальная тренировочная программа состояла из 6 упражнений по 3 сета в каждом с 6-8 повторениями. Кровь для анализа собиралась в диапазоне времени между 22 и 6 часами. Учёные не выявили какого-либо влияния тренировок на степень выработки соматотропина в ночные часы. В дальнейших исследованиях Ниндл изучал характер выработки гормона роста уже в течение более долгого времени. Силовая тренировка проводилась с 15 до 17 часов дня и состояла из 60 подходов упражнений, в которых тренировались большие мышечные группы. Образцы крови собирались с периодичностью раз в 10 минут после завершения тренировки с 17 часов вечера до 6 часов утра. Сведения, полученные в результате данного исследования, показали, что интенсивные тренировки, проводимые после 13 часов дня, сокращают пиковую амплитуду выработки соматотропина ночью. Наряду с этим общий уровень гормона в организме существенно не менялся. Такое можно объяснить тем, что высокоинтенсивные тренировки оказывают различное воздействие на степень выработки гормона роста в ночные часы: уровень соматотропина в период с 23-ёх до 3-ёх часов ночи был ненамного ниже в отличие от контрольной группы, а в период с 3-ёх до 6 часов этот параметр стал напротив выше, в сравнении контрольной группой.

Предполагалось несколько вариантов объяснения итоговых результатов, основанных на возможном увеличении выработки соматостатина после проведения тренировок. Несмотря на то, что соматостатин подавляет выработку соматотропного гормона, он отрицательно не воздействует синтез соматотропина. Это является немаловажным в изучении влияния силовой нагрузки на уровень гормона, так как это объясняет факт быстрого восстановления выработки гормона роста после элиминации соматостатина. Уменьшение пиковой амплитуды в ночные часы у спортсменов отмечалось с 23-ёх до 3-ёх часов, а с 3-ёх до 6 часов амплитуда наоборот увеличивалась.