КОРТИЗОЛ И ТЕСТОСТЕРОН В СПОРТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ: ЭФФЕКТЫ И УПРАВЛЕНИЕ
Опубликовано в Материалах Всероссийской научно-практической конференции «ФИЗИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА И СПОРТ В СИСТЕМЕ ОБРАЗОВАНИЯ РОССИИ: ИННОВАЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ». 12-13 ноября 2015 года
Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург
Аннотация: Рассмотрены накопленные в литературе данные об изменениях соотношения кортизола и тестостерона как маркеров физической работоспособности и спортивной результативности у спортсменов и обычных людей в условиях конкуренции и спортивных соревнований по различным видам спорта. Для проверки биосоциальной модели изменения иерархического статуса через доминирование и стресс предлагается применять найденные нами моторно-висцеральные способы управления содержанием тестостерона и кортизола как маркеров доминирования и стресса на примере спортивной деятельности.
Ключевые слова: тестостерон, кортизол, биосоциальная модель, спортивные соревнования
CORTISOL AND TESTOSTERONE IN SPORTS ACTIVITIES: EFFECTS AND MANAGEMENT
St. Petersburg state University, St. Petersburg
Abstract: The accumulated experimental data were examined in sportsmen and ordinary people on changes of the ratio of cortisol and testosterone as markers of physical performance and sports performance in the conditions of competition and sports competitions in various sports. We offer to apply found by us the motor-visceral methods of controlling the content of testosterone and cortisol as markers of dominance and stress on the example of sports activity to check biosocial model of changes in the hierarchical status through dominance and stress.
Keywords: testosterone, cortisol, biosocial model, sporting events
Введение
Нейро-гуморальный контроль поведения один из ведущих трендов современной объективной науки о поведении человека [1]. Известная антагонистическая пара стероидных гормонов – кортизол и тестостерон – представляют особый интерес в отношении физической культуры и спорта, поскольку поведенческие эффекты этих гормонов пересекаются с морфологическими. А именно кортизол, традиционно оценивается как катаболический гормон, избыток которого ведет к снижению мышечного белка, тогда как тестостерон стимулирует белковый синтез, в связи с этим соотношение кортизола и тестостерона может прямо влиять на показатели мышечной силы в ходе тренировок и соревнований [2,3]. Поскольку экзогенное введение производных тестостерона ведет к достоверному улучшению спортивных результатов (и поэтому рассматривается как запрещенный допинг), то интерес исследователей к эндогенному стимулированию продукции тестостерона очевиден, также как и к способам снижения кортизола как главного стрессового гормона (стресс-менеджмент).
Целью нашей работы будет обзор экспериментальных исследований, в которых изучалось изменения кортизола и тестостерона в различных условиях.
Соревнование: доминирование против стресса
Изучение роли тестостерона и кортизола в условиях спортивных соревнований вызывало большой интерес у исследователей в течение последних двух десятилетий. В основе этих исследований лежит биосоциальная модель приобретения, сохранения и потери иерархического статуса, который влечёт за собой как доминирование, так и стресс [4]. Суть модели заключается в том, что для получения и сохранения статуса соревнующиеся должны стать более устойчивыми к стрессу, чем их конкуренты. Это достигается через проявления т. н. доминирующего поведения (напр., взгляд, угрожающие жесты или речь, физическая агрессия или более высокий уровень мастерства). Часто наблюдаемая связь между уровнем андрогенов и доминирующим поведением привела исследователей к необходимости сфокусировать внимание на тестостероне как главном мужском половом гормоне. Стресс, определяемый через уровень кортизола как надёжный показатель возбуждения системы гипоталамус — гипофиз — надпочечники, имеет большое значение в процессе подготовки к соревнованиям так же, как оценка устойчивости к стрессу, создаваемому соперником. Умеренное повышение уровня кортизола подготавливает спортсменов к активной деятельности; пониженный уровень кортизола или реактивности может свидетельствовать о более высокой степени стрессоустойчивости [5]. Эти факторы привели исследователей к необходимости проводить измерение динамики кортизола в условиях конкуренции. Спортивные события являются удобным объектом для изучения взаимовлияний гормонов и конкуренции, так как мероприятия организовываются и проводятся на высоком уровне, правила достаточно просты и понятны, и показатели результативности, такие как победа или проигрыш, легко определяемы.
Объектом исследований были соотношения кортизола и тестостерона у участников соревнований различного рода, а именно — по борьбе [6], теннису [7], шахматам [8], дзюдо [9], и регби [10], а также в опытах, воспроизводящих соревнования в лабораторных условиях [11, 12].
Роль тестостерона и кортизола
В целом было отмечено, что выделение тестостерона увеличивается у победителей и уменьшается у проигравших, хотя изменения концентрации гормонов не всегда были значимыми.
Повышение уровня тестостерона непосредственно перед соревнованием может улучшить психомоторную функцию и координацию [13] и побудить индивида использовать рискованные стратегии [14].
Что касается кортизола, исследования показывают, что умеренные повышения уровня гормона помогают спортсменам справляться с трудностями тремя способами, которые могут быть применены в условиях конкуренции [5]. Во-первых, оно направляет ресурсы, необходимые для физической активности (например, отток крови от конечностей к крупным мышцам). Во-вторых, оно также позитивно влияет на память, способность к обучению и сглаживает эмоции, что важно для эффективной деятельности. В-третьих, кортизол выполняет гомеостатическую функцию, регулируя другие системы, чувствительные к стрессу. Однако, чрезмерное повышение кортизола приводит к низкой результативности, так как оно влияет на некоторые когнитивные процессы [15] и может сдерживать выделение тестостерона [16]. Это подтверждено в исследовании на теннисистах [17], на которых было установлено, что теннисисты более высокого класса имеют значительно более низкий уровень кортизола, чем игроки с более низким уровнем подготовки, что позволяет предположить, что индивиды, устойчивые к стрессу, являются более опытными игроками в силу низкого уровня стресса.
Управляемое снижение кортизола и повышение тестостерона
Возможность управляемого изменения уровня стероидных гормонов изучена нами на примере высокоспецифичного моторно-висцерального воздействия, взятого из арсенала упражнений йоги – позы кобры [18]. Установлено, что после одноминутного выполнения позы кобры, уровень кортизола достоверно снижался, тогда как выделение тестостерона возрастало у мужчин и женщин, что открывает перспективы для дальнейшего изучения прямого влияния найденных нами способов краткосрочного и долгосрочного влияния на соотношение кортизола и тестостерона в крови [19,20] с целью повышения спортивной результативности.
Выводы
- Изменения соотношения тестостерона и кортизола выступают как маркеры доминирования и стресса в рамках биосоциальной модели, что может прямо влиять на спортивную результативность.
- Существуют способы управления эндогенным содержанием стероидных гормонов в крови, которые могут найти применение в физической культуре и спорте.
Источник
Влияние физических нагрузок на организм спортсмена. Гормоны и физическая нагрузка.
Гормоны играют крайне важную роль в работе человеческого организма. Эти вещества стимулируют работу определенных клеток и систем организма. Гормоны производятся эндокринными железами и определенными тканями.
Из широкого спектра гормонов особую важность имеют анаболические и катаболические гормоны. Катаболизм – это процесс метаболического распада клеток и тканей, а также разложения сложных структур с выделением энергии в виде тепла или в виде аденозинтрифосфата. Катаболические процессы обеспечивают высвобождение большого количества энергии.
Анаболические процессы противоположны катаболическим. Под анаболическими процессами подразумевают процессы создания клеток и тканей, а также веществ, необходимых для работы организма. Течение регенеративных процессов и анаболизм мышечной ткани во многом зависят от уровня гормона роста, инсулина и тестостерона в плазме крови.
Физическая активность существенно повышает концентрацию множества гормонов в плазме крови и не только непосредственно в момент нагрузки. С начала выполнения упражнения (напр. около максимальной мощности), за первые 4-10 минут концентрация различных гормонов и продуктов метаболизма меняется самопроизвольно. Так с началом упражнения растет концентрация молочной кислоты в крови. А концентрация глюкозы начинает меняться обратно пропорционально концентрации молочной кислоты. При увеличении времени нагрузки в крови растет уровень соматотропина.
Другие исследования продемонстрировали, что у людей преклонного возраста (65-75 лет) после занятий на велотренажере уровень тестостерона увеличивался на 40%. Специалисты геронтологии полагают, что именно сохранение нормальной концентрации тестостерона обеспечивает бодрое, энергичное состояние в преклонные годы и, вероятно, увеличивает продолжительность жизни.
Секрецию гормонов и их попадание в кровь при физических упражнениях можно представить в виде каскада реакций. Физическое напряжение как стресс провоцирует выделение в структурах мозга либеринов, которые, в свою очередь, запускают производство тропинов гипофизом. Через кровь тропины проникают в эндокринные железы, где и осуществляется секреция гормонов.
Катаболизм обусловлен наличием в крови множества факторов, участвующих в высвобождении энергии. Один из этих факторов – кортизол. Этот гормон помогает при стрессах. Однако слишком высокий уровень кортизола нежелателен: начинается расщепление клеток мышц, нарушается доставка в них аминокислот. Совершенно ясно, что в таких условиях при попадании в организм протеинов они не смогут принять участие в анаболизме, а будут либо интенсивно выбрасываться с мочой, либо превращаться печенью в глюкозу. Еще одна отрицательная роль кортизола проявляется в его воздействии на сахаридный метаболизм в период отдыха после упражнения, когда спортсмен желает скорее восстановить силы. Кортизол ингибирует скопление гликогена в мышечной ткани. Увы, кортизол производится в человеческом организме во время тяжелых тренировок. Интенсивные тренировки, высокая физическая нагрузка – это всё стресс. Кортизол выполняет одну из главных ролей при стрессах.
Устранить катаболический эффект кортизола можно с применением анаболических стероидов. Но этот метод – крайне вреден для здоровья. Побочные явления столь опасны, что спортсмену следует найти другие эффективные анаболики, легальные и не вызывающие побочных эффектов. Получение организмом большого количества сахаридов в результате анаболической активности инсулина также благоприятствует быстрому восстановлению. Выяснилось, что и в данном случае эффект достигается ингибированием активности кортизола. Концентрация инсулина обратно пропорциональна концентрации кортизола в крови. Инсулин является полипептидным гормоном и необходим в объединении путей энергоснабжения. Анаболизм инсулина затрагивает мышечную, жировую ткань и печень. Инсулин стимулирует образование гликогена, алифатических кислот и протеинов. Также инсулин ускоряет гликолиз.
Сам механизм анаболизма инсулина состоит в ускорении попадания глюкозы и свободных аминокислот в клетки. Однако процессы образования гликогена, активируемые инсулином, провоцируют уменьшение концентрации глюкозы в крови (основной симптом гипогликемии). Инсулин замедляет катаболизм в организме, в т.ч. разложение гликогена и нейтрального жира. Ускорение анаболизма в организме, то, чего хотят большинство культуристов, возможно и без применения допинг-средств типа анаболических стероидов.
Одним из важнейших агентов, активирующих производство протеина, является прогормон – соматомедин С. Специалисты утверждают, что образование этого вещества стимулируется соматотропином и осуществляется в печени и мышечной ткани. Производство соматомедина С в определенной степени зависит от объёма аминокислот, получаемых организмом. Гормоны с анаболическим эффектом после физических упражнений выполняют еще одну задачу. В результате исследований было выяснено, что при физических нагрузках волокна мышц повреждаются. Под микроскопом на специально подготовленных образцах мышечной ткани можно увидеть частые надрывы и полные разрывы волокон мышц. Факторов столь деструктивного эффекта нагрузки несколько. Первые гипотезы специалистов были связаны с деструктивным эффектом катаболических гормонов. Позже также было обосновано деструктивное воздействие свободных окислителей.
Эндокринная система управляет всеми видами метаболизма и, в зависимости от ситуации, может активировать резервные силы организма. Она же контролирует восстановление после тяжелых физических упражнений. Причем реакции гормональных систем сильно отличаются в соответствии со степенью нагрузки (большой или умеренной мощности).
При нагрузке умеренной мощности и долгой тренировке увеличивается уровень гормона роста и кортизола, падает уровень инсулина и увеличивается уровень трииодтиронина.
Нагрузке большой мощности сопутствует увеличение концентрации гормона роста, кортизола, инсулина и Т3. Гормон роста и кортизол обуславливают развитие специальной работоспособности, и поэтому увеличение их концентрации во время разных тренировочных циклов сопровождается улучшением спортивных показателей спортсмена.
В результате многих исследований специалистов было выяснено, что у профессиональных бегунов на сверхдальние дистанции в спокойном состоянии обнаруживается низкая или нормальная концентрация гормона роста. Однако при марафоновском забеге уровень гормона роста в крови сильно увеличивается, что обеспечивает высокую работоспособность на продолжительный срок. Гормон роста (соматотропин) – гормон, отвечающий за анаболизм в организме (рост, развитие, увеличение веса тела и различных органов). В организме взрослого человека воздействие гормона роста на функции роста в большей степени теряется, а на анаболические функции (образование протеина, сахаридный и жировой обмены) остается. Это и является причиной запрета соматотропного гормона как допинга.
Другим немаловажным гормоном адаптации служит кортизол, который отвечает за сахаридный и протеиновый метаболизм. Кортизол контролирует работоспособность путем катаболического процесса, при котором печень снабжается гликогеном и кетогенными аминокислотами. Вместе с катаболическим процессом (остановка производства протеина в лимфоидной и соединительной тканях) осуществляется сохранение концентрации глюкозы в плазме крови спортсмена на достаточном уровне. Данный гормон также запрещен в качестве допинга. Инсулин управляет концентрацией глюкозы и ее перемещением через мембраны мышечных и других клеток. Уровень инсулина в норме – 5-20 мкед/мл. Нехватка инсулина снижает работоспособность вследствие уменьшения количества глюкозы, доставляемой в клетки.
Выделение инсулина стимулируется при упражнениях большой мощности, что обеспечивает высокую проницаемость клеточных мембран для глюкозы (стимулируется гликолиз). Работоспособность достигается благодаря сахаридному обмену. При умеренной мощности упражнений уровень инсулина падает, что приводит к переходу с сахаридного метаболизма на липидный, что столь востребовано при продолжительной физической активности, когда резервы гликогена частично израсходованы.
Тиреоидные гормоны тироксин и трииодтиронин управляют основным метаболизмом, расходом кислорода и окислительным фосфорилированием. Изменение уровня тиреоидных гормонов определяет предел работоспособности и выносливости человека (возникает дисбаланс между получением кислорода и фосфорилированием, замедляется окислительное фосфорилирование в митохондриях мышечных клеток, замедляется ресинтез аденозинтрифосфата). Обследования бегунов на сверхдальние дистанции продемонстрировали связь между работоспособностью и соотношением гормона роста и кортизола.
Обследование эндокринной системы определенного спортсмена позволяет определить его возможности и готовность выдержать физическую нагрузку с лучшими показателями. Другим существенным аспектом предсказания специальной работоспособности служит выявление способностей коры надпочечников производить кортизол в ответ на раздражение адренокортикотропным гормоном. Повышенное производство кортизола говорит о способности спортсмена работать в оптимальном режиме.
Спортивная работоспособность разных полов существенно зависит от тестостерона. Этот гормон обуславливает агрессию, темперамент и целеустремленность при исполнении задания. Гормональные средства (тестостерон и его вариации, анаболические стероиды, гормон роста, кортикотропин, гонадотропный гормон, эритропоэтин) искусственно увеличивают работоспособность человека, и поэтому считаются допингом и запрещены к употреблению в соревнованиях и на тренировках.
Зачастую употребление препаратов гормонов идет вразрез со здоровым образом жизни и в конечном счете может привести к тяжелым патологиям.
Статья подготовлена главным врачом ГУЗ «ОВФД»
Николаевой И.В.
Источник