Женская репродуктивная система

Источник:
Эндокриная система, спорт и двигательная активность.
Перевод с англ./под ред. У.Дж. Кремера и А.Д. Рогола. - Э64
Издательство: Олимп. литература, 2008 год.

Взаимосвязь энергетического баланса организма, волнообразного характера секреции лютеинизирующего гормона и периодичности менструального цикла

Научные исследования, проведенные за последние 30 лет с целью изучения причин высокой частоты встречаемости нарушений менструального цикла у женщин, занимающихся спортом, можно разделить на три типа. Проведенные опросы и анкетирования обнаружили значительную распространенность этой группы заболеваний среди женщин, занимающихся показательными видами спорта, а также соревновательными видами, требующими значительной выносливости либо силовых способностей, и позволили выдвинуть несколько гипотез в отношении природы этих нарушений. Результаты последующих эмпирических исследований, посвященных сравнительному анализу уровня гормонов у спортсменок с аменореей и нормальным менструальным циклом, не подтвердили ни одну из этих гипотез. Проведенные после этого эксперименты, в которых контролировали два оставшихся потенциальных причинных фактора, физическую нагрузку и энергетический баланс организма, показали, что недостаток энергии в организме (определяемый как разность между потреблением энергии с пищей и ее расходом при выполнении физических упражнений) приводит к нарушению репродуктивной функции у женщин, ведущих физически активный образ жизни, и что физические упражнения не оказывают никакого негативного влияния на репродуктивные функции, помимо связанного с энерготратами на их выполнение и снижением количества доступной энергии в организме.

Большинство исследований причин менструальных нарушений у спортсменов проводилось с привлечением лиц, занимавшихся видами спорта с преобладанием аэробных нагрузок, и наиболее существенные результаты были получены в экспериментах с применением аэробной физической тренировки, поэтому чрезвычайно мало информации доступно в отношении существования различий между воздействием аэробных и анаэробных упражнений на вероятность и механизмы возникновения нарушений менструального цикла. Однако, учитывая высокую распространенность таких нарушении среди женщин, занимающихся культуризмом, а также общую практику ограничения рациона питания в культуризме можно предполагать, что и в анаэробных видах спорта возможной причиной нарушений функции репродуктивной системы в большинстве случаев является недостаточное потребление энергии с пищей.

Мы не будем рассматривать нарушения менструального цикла, причиной которых являются другие факторы помимо спортивной тренировки, в частности беременность, лактация, нарушения питания, опухоли гипофиза, гиперандрогенизм, поликистоз яичников, депрессия и разнообразные заболевания организма, даже с учетом того, что некоторые из них (например, поликистоз яичников и нервная анорексия) могут непропорционально часто встречаться у спортсменок вследствие естественного отбора женщин с такими нарушениями в видах деятельности, где гиперандрогенизм или небольшая масса тела, соответственно, предоставляют преимущества над соперниками. Рассмотрены нарушения репродуктивной функции под влиянием собственно спортивной тренировки, механизм которых может быть связан с неспособностью женщин, занимающихся спортом, обеспечить достаточное поступление энергии с пищей для компенсации энерготрат, связанных с двигательной активностью, которые можно предотвратить изменением диеты без сокращения тренировочной программы.

Регуляция репродуктивной системы

Продолжительность и регулярность менструальных циклов существенно варьирует как среди женщин в целом, так и на протяжении репродуктивного возраста отдельной женщины (Trcloar et al., 1967). Средняя продолжительность менструального цикла у женщин зрелого возраста Северной Америки составляет 33 суток, а среднеквадратическое отклонение вариаций продолжительности отдельных циклов -7 суток. В возрасте 20 лет средняя продолжительность и среднеквадратическое отклонение несколько меньше — 29 и 4 суток соответственно. Значения этих показателей продолжают медленно уменьшаться приблизительно до 40 лет, после чего начинают заметно возрастать на протяжении лет, предшествующих наступлению менопаузы, до полного прекращения менструаций.

Кроме того, за последние 150 лет во всех странах Западной Европы заметно уменьшился возраст наступления менархе (т. е. первого менструального цикла) — с 17 до 12,4 года (Styne, Grumbach, 1991; Anderson S.E. et al., 2003). Как происходит активация репродуктивной системы в период полового созревания, как и почему она остается неактивной до этого момента и снова утрачивает активность в менопаузе, пока неизвестно.

Регуляция менструального цикла происходит с помощью гипоталамо-гипофизарно-яичниковой системы при участии механизмов положительной и отрицательной обратной связи, а также сигналов со стороны центральной нервной системы и других систем организма. Секреция гормонов в этой системе связана с определенными ритмами. В действительности, нормальное функционирование системы в целом в значительной степени определяется оптимальной частотой секреторных выбросов гонадолиберина в портальную систему гипофиза нейронами гипоталамуса в головном мозге человека. Такие выбросы стимулируют пульсирующую секрецию лютеинизирующего гормона (ЛГ) в кровь клетками гипофиза. Частоту и амплитуду секреторных выбросов ЛГ изучали путем отбора крови через 10-минутные интервалы в течение 24 ч.

Под влиянием соответствующей пульсирующей и ежемесячной циклической стимуляции ЛГ и гипофизарным фолликулостимулирующим гормоном (ФСГ) происходит рост групп клеток яичников (овариальных фолликулов), которые начинают секретировать в возрастающем количестве эстроген. Постепенно один из фолликулов становится доминирующим, а повышение концентрации эстрогена в крови с помощью механизма положительной обратной связи стимулирует секрецию ЛГ. В ответ происходит выброс гипофизом ЛГ, резкое повышение концентрации которого приводит к разрушению доминантного фолликула и высвобождению яйцеклетки, готовой для последующего оплодотворения. Оставшиеся клетки доминирующего фолликула подвергаются быстрым химическим и морфологическим превращениям и формируют желтое тело, которое начинает секретировать прогестерон и эстроген в кровь. Отрезок времени, на протяжении которого происходит формирование доминирующего фолликула от прекращения менструации до наступления овуляции, называют фолликулярной фазой менструального цикла. Интервал времени, в течение которого желтое тело сохраняет свою активность до наступления следующей менструации, называется лютеиновой фазой цикла.

Эстроген и прогестерон оказывают значительное влияние на эндометрий матки, а также многие другие ткани организма. Эстроген стимулирует пролиферацию клеток эндометрия, а прогестерон приводит к разрастанию в нем обширной системы кровеносных капилляров. Это необходимые благоприятные условия для успешной имплантации оплодотворенной яйцеклетки. Если в течение нескольких дней не произойдет оплодотворения, то способность желтого тела к секреции прогестерона будет постепенно истощена, целостность эндометрия нарушена и начнется менструация. В нормальной ситуации секреторные возможности желтого тела сохраняются достаточно долго, чтобы обеспечить возможность имплантации на эндометрии быстро делящихся клеток, образовавшихся из оплодотворенной яйцеклетки, 6—7 дней спустя после оплодотворения. Если истощение секреторных возможностей желтого тела происходит слишком быстро, эндометрий разрушается до того как произойдет имплантация. Вероятность таких событий возрастает в случае, когда продолжительность лютеиновой фазы короче 10 дней. Таким образом, причинами бесплодия могут быть как неспособность яичника к высвобождению яйцеклетки для оплодотворения, так и невозможность имплантации оплодотворенной яйцеклетки на эндометрии.

Характеристика женщин, занимающихся спортом

Яичники

У спортсменок с аменореей наблюдается пониженный уровень эстрогена и прогестерона, что свидетельствует о полном отсутствии развития фолликулов, овуляции и образования активного желтого тела (рис. 18.1, AC) (Loucks et al., 1989). Однако даже у спортсменок с нормальным прохождением менструального цикла отмечается удлинение фолликулярной и сокращение лютеиновой фазы, наряду со снижением уровня прогестерона (рис. 18.1, НС) по сравнению с женщинами без нарушений менструального цикла, которые ведут малоподвижный образ жизни (рис. 18.1, НК). Аналогичные результаты были получены в ходе наблюдений за женщинами без нарушений менструального цикла, которые с рекреативной целью пробегают, по крайней мере, 20 км в неделю (Ellison, Lager, 1986; Broocks et al., 1990; Pirke et al., 1990; De Souza et al., 1998).

Непосредственной причиной дисфункции яичников у спортсменок с аменореей и нормальным менструальным циклом является нарушение пульсирующего ритма колебаний уровня ЛГ в крови, от которого в значительной мере зависит нормальное функциоцирование яичников (Veldhuis et al., 1985; Yahiro et al., 1987; Loucks etal., 1989; Laughlin, Yen, 1996). У молодых женщин, ведущих малоподвижный образ жизни, и без нарушений менструального цикла суточный профиль уровня ЛГ в ранней фолликулярной фазе характеризуется регулярными выбросами, которые происходят с большой частотой и имеют небольшую амплитуду (Loucks et al., 1989). Во время сна частота секреторных выбросов ЛГ снижается, а амплитуда возрастает. У спортсменок с нормальным менструальным циклом также наблюдаются более значительные выбросы ЛГ, которые, хотя и происходят с меньшей частотой, но все же подчиняются регулярному ритму. У спортсменок с аменореей выбросы ЛГ происходят еще реже и через неравные интервалы времени.

Применение гонадолиберина в экспериментальных целях показывает, что нарушение пульсирующего характера секреции ЛГ у спортсменок с аменореей и регулярным менструальным циклом обусловлено нарушениями пульсирующего характера выделения гоиадолиберина, а не нарушениями функции гипофиза (Veldhuis et al., 1985; Loucks et al., 1989). Это послужило причиной для множества исследований, направленных на выяснение нейроэндокринных механизмов, которые приводят к нарушению функции генератора пульсирующей секреции гонадолиберина.

Распространенность аменореи у спортсменок в показательных, силовых и требующих выносливости видах спорта может в 10 раз превышать частоту встречаемости нарушений менструального цикла у населения в целом (Otis et al., 1997). Не столь серьезные нарушения функции яичников (подавление фолликулярной и лютеиновой фаз, отсутствие овуляций) могут не проявляться в виде нарушений регулярности менструального цикла, так что женщины с такими нарушениями могут оставаться в неведении о своем состоянии до проведения эндокринологического обследования. Среди спортсменок с регулярным менструальным циклом подавление фолликулярной и лютеиновой фаз, а также отсутствие овуляций встречаются довольно часто. Регулярными эндокринологическими обследованиями установлено, что у 79 % спортсменок, занимающихся бегом, наблюдается недостаточность лютеинового тела или отсутствие овуляций по крайней мере 1 раз в три месяца (De Souza et al., 1998).

Другие эндокринные органы

Умеренное повышение уровня кортизола у спортсменок с аменореей и регулярным менструальным циклом (Ding et al., 1988; Loucks et al., 1989; De Souza et al., 1991, 1994; Laughlin, Yen, 1996) подтверждает предположение о том, что нарушения функции репродуктивной системы могут быть вызваны физической нагрузкой. Поскольку кортизол является глюкорегулирующим гормоном, активация секреции которого происходит при понижении уровня глюкозы в крови, то повышенный уровень кортизола может представлять собой элемент физиологического ответа на хронический дефицит энергии.

Действительно, более детальные эндокринные исследования показали, что у спортсменок с аменореей наблюдается также пониженный уровень глюкозы в плазме крови (Laughlin, Yen, 1996), инсулина (Laughlin, Yen, 1996), инсулиноподобного фактора роста I (ИФР-1) (Zanker, Swaine, 1998а), белка 1, связывающего инсулиноподобный фактор роста I и инсулиноподобный фактор роста (IGF-I/IGFBP-1) (показатель биодоступности ИФР-1) (Laughlin, Yen, 1996), лептина (Laughlin, Yen, 1996; Thong et al., 2000), трийодтироиина (T3) (Myerson et al., 1991; Loucks et al., 1992; Zanker, Swaine, 1998a, 1998b), a также пониженный уровень метаболизма в состоянии покоя (Myerson et al., 1991). Кроме того, у них отмечается повышенный уровень соматотропного гормона (СТГ) (Laughlin, Yen, 1996) наряду со слегка повышенным уровнем кортизола (Loucks et al., 1989; De Souza et al., 1991; Laughlin, Yen, 1996). Все эти отклонения представляют собой признаки хронического дефицита энергии.

По сравнению с женщинами, ведущими малоподвижный образ жизни с регулярным менструальным циклом, у спортсменок с регулярным менструальным циклом и укороченной лютеиновой фазой наблюдается пониженный уровень инсулина (Laughlin, Yen, 1996), лептина (Laughlin, Yen, 1997) и ТЗ (De Souza et al., 2003), а также повышенный уровень СТГ (Laughlin, Yen, 1996) и кортизола (Loucks et al.* 1989; Laughlin, Yen, 1996), однако выраженность этих признаков дефицита энергии не столь очевидна, как у спортсменов с аменореей.

Потребление энергии и энерготраты

Учитывая высокую индивидуальную вариабельность, мы не смогли обнаружить взаимосвязи между характером питания и занятий физическими упражнениями и историей болезни обследованных спортсменок с аменореей и регулярным менструальным циклом (Loucks et al., 1989, 1992), поскольку индивидуальная оценка доступности энергии (разность между потреблением энергии с пищей и энерготратами на выполнение физических упражнений) не проводилась. В обеих группах спортсмены имели примерно одинаковую массу тела, которая, по их сообщениям, оставалась стабильной, несмотря на то, что их уровень потребления энергии с пищей не отличался от такового у женщин, ведущих малоподвижный образ жизни (Loucks et al., 1989). Это означает, что уровень потребления энергии с пищей у них был значительно ниже, чем этого можно было бы ожидать на основании их уровня двигательной активности, — эта особенность характерна для большинства женщин, занимающихся спортом (Drinkwater et al., 1984; Marcus et al., 1985; Nelson et al., 1986; Kaiserauer et al., 1989; Myerson et al., 1991; Laughlin, Yen, 1996).

Анализ последних данных потребления энергии и углеводов спортсменами во многих видах спорта (Burke et al., 2001) позволил сделать важный вывод: за одним явным исключением спортсменок, занимающихся бегом на лыжах, женщины, которые занимаются спортом, потребляют примерно на 30 % меньше энергии и углеводов (по отношению к массе тела), чем спортсмены-мужчины.

Неоднократные сообщения о сочетании стабильной массы тела с неожиданно низким потреблением энергии с пищей женщинами, занимающимися спортом, очень противоречивы. Многие исследователи достаточно скептически относятся к записям женщин-спортсменок о потребляемой пище, поскольку исследования, в которых эти данные сравнивали с энерготратами, постоянно обнаруживали у спортсменок со стабильной массой тела значительный дефицит энергии, в некоторых случаях превосходящий 4 МДж-депь'1 (Mulligan, Butterfield, 1990; Wilmore et al., 1992; Edwards et al., 1993; Beidleman et al., 1995; Trappe et al., 1997; Hill, Davies, 2002). Такие значительные расхождения интерпретировали не как свидетельство недостаточного питания спортсменок, а как признак того, что они существенно недооценивают энергетическую ценность собственного питания. В качестве доказательства такого утверждения авторы статей приводят ссылки на работы, посвященные исследованиям других специальных групп населения, которые также имеют тенденцию к недооценке объемов энергии, потребляемой с пищей (Wilmore et al., 1992; Edwards et al., 1993). В действительности, недооценка энергетической ценности потребляемой пищи представляет собой общее явление для всех групп населения (Mertz et al., 1991), а использование мета-анализа исследований, посвященных сравнению оценок энергетической ценности рациона питания и величины энерготрат, определявшихся с использованием дважды меченой воды, показали, что женщины дают более заниженные оценки по сравнению с мужчинами (Trabulsi, Schoeller, 2001).

Другие исследователи подвергли сомнению методы оценки потребляемой энергии и энерготрат организма, и действительно, в одной из работ, где для точной оценки потребления энергии были приложены чрезвычайные усилия: у мужчин и женщин, занимавшихся лыжным спортом, потребление энергии оказалось практически идентичным (Sjodin et al., 1994). Результатом всего этого стала разработка количественных критериев оценки того, насколько сообщения о потреблении энергии в исследованиях с различным количеством участников на протяжении различного промежутка времени удовлетворяют условиям проверки, которую можно было бы назвать laugh test (Goldberg et al., 1991).

Однако отсутствие изменений массы тела не является обязательным доказательством адекватного потребления энергии, поскольку модификации поведения, а также опосредуемые эндокринной системой изменения уровня метаболизма в состоянии покоя могут противодействовать потенциальному влиянию избытка или недостатка потребляемой энергии на массу тела (Leibel et al., 1995). Кроме того, провести надежную оценку потребления и затрат энергии очень сложно даже с применением дважды меченой воды. Принимая во внимание отсутствие уверенности в исследованиях энергетически достаточного баланса у спортсменов, удивительно отсутствие в них результатов биохимических измерений, поскольку выводы о заниженных оценках никак не объясняют биохимические доказательства дефицита энергии. Как уже говорилось выше, оценки уровня метаболических субстратов и гормонов у спортсменок с аменореей и регулярным менструальным циклом приводят к логическому заключению о хроническом недостатке энергии и углеводов, что приводит к мобилизации запасов жиров, замедлению уровня метаболизма и снижению расщепления глюкозы. При этом все эти нарушения в большей мере выражены у спортсменок с аменореей и в меньшей — у спортсменок с регулярным менструальным циклом (Myerson et al., 1991; Loucks et al., 1992; Jenkins P.J., et al., 1993; Laughlin, Yen, 1996, 1997; De Souza et al., 2003). Несмотря на то что кто-то может считать более низкое расходование энергии и углеводов нормальным для женщин в связи с более низкими энерготратами и расходом углеводов по сравнению с мужчинами, результаты биохимических исследований показывают, что у женщин, занимающихся спортом, наблюдается реальный хронический недостаток энергии в организме.

Клинические аспекты

Сохранение постоянной массы тела у спортсменов, у которых потребление энергии оценивается как значительно более низкое по сравнению с энерготратами, объясняли повышением “эффективности” метаболизма (Westerterp, Saris, 1991; Westerterp et al., 1992), однако “эффективность” — понятие, которое не применимо к патологическим изменениям в организме, происходящим в ответ па хронический дефицит энергии. Расщепление ограниченного количественно энергетического субстрата при выполнении мышечной работы, связанной с двигательной активностью, лишает организм возможности использовать этот субстрат для обеспечения иммунной функции, процессов роста, обновления тканей, развития репродуктивной системы и ее нормального функционирования, а также других физиологических функций организма. Например, 50 % массы всей костной ткани организма образуется в подростковом возрасте, однако нарушение этого процесса может приводить к тому, что у некоторых юных спортсменок с аменореей плотность ткани такая же, как у 60-летних женщин. Недавно были опубликованы документальные результаты 12-летних клинических исследований остеопороза у спортсменок с аменореей (Zanker et al., 2004).

Костная ткань подвергается постоянному ремоделированию во множестве отдельных точек благодаря сочетанию процессов резорбции кости клетками-остеокластами и последующего формирования кости клетками-остеобластами. В норме увеличение активности остеокластов стимулирует возрастание активности остеобластов, и процессы резорбции и формирования костной ткани тесно связаны между собой, однако при патологических нарушениях происходит их разобщение. В случае преобладания активности остеокластов являющиеся результатом этого потери костной ткани становятся необратимыми, поскольку после разрушения костной ткани остеобласты не завершают процесс ее восстановления.

В менопаузе происходит снижение плотности костной ткани, поскольку нарушается естественный механизм подавления активности остеокластов эстрогеном, вследствие чего уровень резорбции ткани возрастает, тогда как процесс ее формирования остается на прежнем уровне (Marcus et al., 1996) либо возрастает (Nielsen et al., 2004). В отличие от этой ситуации у молодых женщин дефицит энергии приводит к снижению скорости образования костной ткани за счет подавления факторов ее роста, которые стимулируют активность остеобластов, а когда недостаток энергии становится достаточным для возникновения аменореи, нарушается подавление активности остеокластов эстрогеном, что приводит к росту скорости резорбции костной ткани (Stcfanis et al., 1998; Caillot-Augusseau et al., 2000; Hotta ct al., 2000; Audi ct al., 2002; Gordon ct al., 2002), хотя отдельные исследователи обнаружили только подавление формирования (Soyka et al., 1999) или усиление резорбции (Lennkh ct al., 1999). Возобновление нормального питания у пациентов с нервной анорексией, по данным исследований, приводит либо только к стимуляции образования костной ткани (Stcfanis ct al., 1998; Hotta ct al., 2000), либо к стимуляции образования костной ткани наряду со снижением уровня резорбции (Caillot-Augusseau ct al., 2000; Неег et al., 2002; Soyka et al., 2002).

Исследований процессов обновления костной ткани у спортсменок с нарушениями менструального цикла проведено недостаточно. К сожалению, полученные результаты не столь однозначны, как данные изучения пациентов с нервной анорексией: в одних случаях никаких различий в скорости формирования и скорости резорбции не обнаружено (Hctland ct al., 1993; Stacey ct al., 1998), в других отмечается снижение эффективности процесса формирования (Okano et al., 1995) либо снижение эффективности процессов формирования и резорбции, но с преобладанием резорбции (Zanker, Swaine, 1998а). Прежде чем с уверенностью сказать что-либо об отличиях механизмов утраты костной массы у спортсменок с аменореей и у пациентов с нервной анорексией, необходимо провести дополнительные исследования процессов обновления костной ткани у спортсменок с аменореей. К интерпретации данных таких исследований следует подходить с большой осторожностью, поскольку маркеры процессов превращения костной ткани по своей сущности являются системными и могут не отображать локальных изменений в процессах обновления костной ткани в позвонках поясничного отдела позвоночника и других местах локализации трабекулярной костной ткани, в которых чаше всего происходит разрушение кости у спортсменок с аменореей, особенно если наряду с этим плотность костной ткани увеличивается в других местах, например в пяточной кости.

У девушек, занимающихся спортом, плотность костной ткани уменьшается примерно на 20 % пропорционально количеству пропущенных менструаций (Drinkwater ct al., 1990), что приводит к повышению вероятности стрессовых переломов (Warren et al., 2003). Для предотвращения утраты костной ткани спортсменкам с аменореей рекомендуется принимать оральные контрацептивы (Otis ct al., 1997; Anderson SJ. ct al., 2000), однако такое лечение не позволяет увеличить плотность костной ткани у молодых женщин с нарушениями менструального цикла больше, чем на несколько процентов (Gulckli ct al., 1994; Keen, Drinkwatcr, 1997; Zanker et al., 2004). Для некоторых женщин более успешной в отношении увеличения плотности костной ткани оказывается нормализация менструального цикла, однако даже в этом случае спортсменки, у которых наблюдалась аменорея, не MOiyr выровняться в показателях роста костной ткани со своими нормальными сверстницами (Warren ct al., 2003). У излеченных пациенток с нервной анорексией с отсутствием клинических признаков заболевания на протяжении 14 — 23 лет плотность ткани бедренной кости остается на 14 % ниже по сравнению с лицами из контрольной группы (Hartman ct al., 2000). Неспособность эстрогена восстановить утраченную костную ткань у спортсменок с аменореей и пациентов с нервной анорексией может свидетельствовать о потенциально обратимом подавлении формирования костной ткани, обусловленного хроническим недостатком таких ростовых факторов, как ИФР-1, ТЗ и инсулин, либо о необратимости утраты костной ткани вследствие разобщения процессов резорбции и формирования кости.

Было установлено, что ИФР-1 и IGF-I/IGFBP-3 (в качестве показателя биодоступности ИФР-1) коррелируют с костной массой позвонков и шейки бедра у гимнастов и бегунов (Maddalozo, Snow, 2000). В случае лечения пациентов с нервной анорексией с появлениями остеопении сочетанием оральных контрацептивов и рекомбинантного ИФР-1 у них наблюдали увеличение плотности костной ткани более значительное по сравнению с группой таких же пациентов, подвергавшихся лечению только с применением оральных контрацептивов (Grinspoon ct al., 2000, 2002). В то же время эти различия составляли всего несколько процентов и могут оказаться достаточно призрачными, поскольку пациенты из последней группы в ходе исследования по необъяснимым причинам сократили спой рацион питания на 40 %, что привело к снижению выработки эндогенного ИФР-1 на 15%. Таким образом, преимущества комбинированного лечения нельзя считать полностью подтвержденными. Кроме того, данная методика лечения до сих пор не была испытана па спортсменках с аменореей.

Деминерализация скелета и переломы при остеопорозе являются наиболее треножными клиническими последствиями спортивной аменореи. Патологические переломы позвоночника при остеопорозе приводят к окончательной инвалидности и хроническим болям. Остеопороз для 20-летней спортсменки является катастрофой, остеопения - несчастьем, которого следует ожидать, поэтому обнаружение и лечение па ранних стадиях развития заболевания весьма критичны для сведения к минимуму необратимых повреждений скелета. После появления хоть малейших признаков остеопении или остеопороза врачи не должны отказываться от возможности лечения. Американский колледж спортивной медицины опубликовал положение в отношении спортивной женской триады как синдрома, который требует неотложного вмешательства, направленного па предотвращение последствий хронического недостатка питания, выражающихся в нарушении функции репродуктивной системы и деминерализации скелета (Otis et al., 1997). Американская академия педиатрии опубликовала предупреждение подобного содержания (Anderson S.J. et al., 2000). Поскольку для появления ощутимых изменений плотности костной ткани процесс деминерализации скелета должен происходить на протяжении многих месяцев, следует рассмотреть возможность использования в качестве средства раннего обнаружения признаков деминерализации скелета регулярные оценки биохимических показателей процессов возобновления костной ткани, изменения уровня которых достаточно быстро происходят в ответ на неполноценное питание и понижение уровня секреции эстрогена.

Задолго до заметного снижения плотности костной ткани появляются первые клинические проявления аменореи, а именно: бесплодие, обусловленное тем, что у женщин с нарушениями менструального цикла не происходит образования способных к оплодотворению яйцеклеток. Физически активные женщины с регулярными менструациями, но укороченной лютеиновой фазой и пониженным уровнем прогестерона также могут подвергаться риску бесплодия из-за отсутствия благоприятных условий для имплантации оплодотворенной яйцеклетки. Парадоксально то, что спортсменки с нерегулярным менструальным циклом и олигоменореей, которые не используют контрацептивов, характеризуются повышенным риском нежелательных беременностей в связи с тем, что у них гораздо труднее предсказать день овуляции но сравнению с женщинами с нормальным менструальным циклом.

Еще одним последствием пониженного уровня эстрогена у спортсменок с аменореей является эндотелийзависимое расширение артерий (Hoch et al., 2003а, 2003b), которое приводит к снижению кровоснабжения работающих мышц и росту риска развития заболеваний сердечно-сосудистой системы. Это заболевание может быть излечено при использовании замещающей эстрогеновой терапии и восстановлении регулярного менструального цикла (Hoch et al., 2003b). Сообщалось также о нарушениях аэробного метаболизма у спортсменок с аменореей, что может свидетельствовать о более низких физиологических возможностях организма, проявляющихся при занятиях циклическими видами двигательной активности, по сравнению с соперницами без нарушений менструального цикла (Наrber et al., 1998). В другой работе, посвященной исследованию проявлений дефицита эстрогенов, сообщалось о том, что 75 % спортсменок с аменореей жаловались на недостаточность влагалищного секрета, тогда как среди спортсменок с регулярным менструальным циклом количество таких жалоб составляло всего 7 % (Hamrnar et al., 2000).

Предполагаемые механизмы нарушений репродуктивной функции

Как отмечалось выше, многолетние исследования послужили поводом высказывания различных, иногда противоположных гипотез в отношении механизмов и причин дисфункции репродуктивной системы у женщин, занимающихся спортом. Ниже мы обсудим три наиболее известные из них.

Состав тела

Согласно гипотезе, исходящей из того, что причиной нарушений являются определенные изменения состава тела, дисфункция системы регуляции яичников наступает при снижении энергетических запасов организма в виде жировой ткани ниже определенного уровня (Frisch, McArthur, 1974). Эта гипотеза в качестве объяснения возникновения менструальных нарушений получила наиболее широкое распространение в среде обывателей. Что касается научной общественности, то здесь ее считали наименее убедительной. Несмотря па то что в ранних работах сообщалось о взаимосвязи менархе и аменореи с составом тела (Frisch, McArthur, 1974), в дальнейших исследованиях не удалось не только подтвердить эти результаты (например, Laughlin, Yen, 1996), но и обнаружить соответствующую временную взаимосвязь между изменениями состава тела и менструальной функцией (см. обзоры Scott, Johnston, 1982; Loucks, Horvath, 1985; Sinning, Little, 1987; Bronson, Manning, 1991). Спортсменки с аменореей и регулярным менструальным циклом обладают достаточно близкими значениями состава тела (Loucks et al., 1984; Sanborn et al., 1987; Laughlin, Yen, 1997), которые характеризуются более низким содержанием жировой ткани по сравнению с женщинами без нарушений менструального цикла, которые ведут малоподвижный образ жизни. Для женщин, занимающихся бегом на длинные дистанции, энергетический баланс является лучшим показателем уровня эстрадиола (г = 0,88), чем индекс массы тела (г = 0,42) либо процент доли жировой ткани в составе организма (г = 0,48) (Zanker, Swaine, 1998с). Более того, в случае прекращения роста и полового созревания молодых животных, обусловленного ограничением рациона питания, нормальный пульсирующий характер секреции ЛГ восстанавливается всего через несколько часов после полноценного питания до насыщения, задолго до каких-либо изменений массы или состава тела (Bronson, 1986). Дополнительным подтверждением того, что состав тела не имеет решающей роли в механизме возникновения нарушений менструального цикла, стали данные исследований женщин, страдающих сильным ожирением (масса тела - 130 кг, ИМТ -47) (Di Carlo ct al., 1999). Уменьшение объема их желудка путем хирургической операции привело к ограничению количества потребляемой ими пищи, к стремительному снижению массы тела и возникновению аменореи, хотя масса тела этих пациенток по-прежнему оставалась избыточной (масса тела - 97 кг, ИМТ - 35). Таким образом, в гипотезе состава тела корреляционная связь принимается за причинную, поскольку у спортсменок как пониженное содержание жировой ткани в составе тела, так и нарушения менструального цикла являются последствиями недостаточного энергопотребления.

Там не менее, в последние годы после открытия гормона лептина произошло возрождение интереса к гипотезе состава тела. Лептин, синтез и секреция которого происходит в жировой клетчатке, первоначально рассматривался в качестве носителя информации о жировых запасах организма (Maffei et al.,1995). Дальнейшими исследованиями было установлено, что уровень лептина существенно изменяется, еще до каких-либо изменений количества жировой ткани, в ответ на голодание (Kolaczinski et al., 1996а; Weigle ct al., 1997), ограничение рациона питания (Weigle ct al., 1997), нормализацию питания после ограничения диеты (Kolaczinski et al., 1996а; Jenkins А.В. ct al.. 1997) или избыточное питание (Kolaczinski ct al., 1996b), — и эти данные послужили отравной точкой для предположения о том. что лептин передает информацию о потреблении пищи, в частности, углеводов (Jenkins А.В. et al., 1997). Впоследствии было обнаружено, что уровень лептина регулируется путем расщеплении небольших количеств глюкозы в гексозаминном биосинтетическом пути в мышцах и жировой клетчатке (Wang ct al.. 1998; Rosetti, 2000; Obici ct al., 2002; Ravussin, 2002). После этого мы показали, что суточный ритм колебаний уровня лептина зависит от наличия энергии или, точнее, от наличия углеводов (Hilton, Loucks, 2000).

Физическая нагрузка

Гипотеза стресса утверждает, что физическая нагрузка активирует надпочечники и это при помощи различных механизмов нарушает работу генератора пульсирующего ритма секреции гонадолиберина. Четким отличием гипотезы стресса от гипотезы наличия энергии является предположение о том, что активация надпочечников происходит за счет аспектов занятий физическими упражнениями, не связанными с их энергетической стоимостью.

Существование центральных и периферических механизмов, при посредстве которых гормональная система надпочечников может приводить к нарушению функции системы яичников, является несомненным. Обширные исследования на животных показали, что активация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы может оказывать влияние на функцию нейронов, вырабатывающих гоиадолиберин, с помощью сигнальных путей, включающих кортиколиберин и эндогенные опиоидные пептиды и пептиды — производные проопиомеланокортина, либо за счет кепи отрицательной обратной регуляции кортизона связи (Rivier, Rivcst, 1991; Chrousos, Gold, 1992). Более того, еще в пионерских экспериментах Селье (Sclyc, 1939) показал, что внезапное принуждение крыс к интенсивному бегу на протяжении продолжительного времени привадит к анэструсу и атрофии яичников. Другие исследователи вызывали анэструс у крыс, вынуждая их к плаванию (Asahina et al., 1959; Axelson, 1987), бегу (Chatterton et al., 1990) или заставляя животных пробегать все большие расстояния за асе меньшее нишевое вознаграждение (Manning, Bronson, 1989, 1991). Повышение уровня кортизона в этих исследованиях интерпретировали как признак стресса, а вызванные нарушения репродуктивной функции рассматривали в качестве подтверждения того, что физическая нагрузка оказывает дерегулирующее влияние на репродуктивную женскую систему. Однако в этих экспериментах вызывали чрезвычайную активацию системы надпочечников, сопровождавшуюся повышением кортизола в несколько рва в отличие от незначительного повышения его уровня, которое наблюдается у спортсменок с аменореей (Loucks et al., 1989; Laughlin, Yen, 1996), пациентов с гипоталамической аменореей (Berga et al., 1989) и нервной анорексией (Gold et al.. 1986). Таким образом, рассуждения о воздействии таких незначительных изменений уровня кортизола на работу генератора пульсирующего ритма секреции гонадолиберина носит исключительно предположительный характер.

Всего в одном исследовании удалось успешно стимулировать нарушения менструального цикла у здоровых женщин с использованием физической нагрузки. В этих исследованиях (Bullcn et al., 1985) участницам пришлось без подготовки выполнять в большом объеме аэробные упражнения, т. с. был воспроизведен подход Селье (Sclyc, 1939). Такое воздействие вызывало нарушения менструального цикла у значительного количества участниц в первом месяце исследований и у еще большего их числа — во втором. В подгруппе, которая питалась по контролируемой диете, направленной на снижение массы тела, нарушения наблюдались с большей частотой по сравнению с подгруппой, листа которой обеспечивала сохранение постоянной массы тела, однако даже к этой группе участницы могли получать недостаточное питание, поскольку масса тела не является надежным показателем энергетического баланса (Leibel ct al., 1995).

Гипотеза стресса дала первую трещину после того как было обнаружено, что потребление глюкозы но время выполнения физических упражнений в лабораторных условиях предотвращает повышение уровня кортизона в ответ на физическую нагрузку как у крыс (Slentz ct al., 1990), так и у человека (Tabata ct al., 1991). Эти данные позднее были подтверждены исследованиями о естественных условиях, где повышение уровня кортизона в ответ на требующую усилий продолжительную ходьбу по пересеченной местности предотвращалось потреблением большого количества пищи (Ainslie ct al., 2003). Затем было показано, что у женщин, ведущих малоподвижный образ жизни и с регулярными менструациями нарушение пульсирующего характера секреции Л Г может происходить под влиянием ограничения рациона питания в сочетании с занятиями физическими упражнениями (Williams ct al., 1995), однако даже это не позволило дать однозначный ответ на вопрос, что же является причиной нарушения функции репродуктивной системы у женщин — физическая нагрузка или недостаток энергии.

Поскольку во всех прежних исследованиях влияния “парадигмы стресса" на репродуктивную систему животных и человека физическая нагрузка сочеталась с дефицитом энергии, исследователям так и не удалось получить экспериментальные данные, которые бы подтверждали, что физическая нагрузка, независимо от се энергетической стоимости, приводит к нарушению репродуктивной функции у женщин, добровольно занимающихся физическими упражнениями, поэтому мы провели эксперимент, направленный на определение самостоятельных эффектов физической нагрузки и наличия энергии на пульсирующий характер секреции ЛГ (Loucks ct al., 1998). В ходе этих исследований мы определяли, измеряли и контролировали наличие энергии в организме как разность потребления энергии с пищей и энерготрат, связанных с двигательной активностью. Однако при попытке дать определение стресса, связанного с физическими упражнениями, мы столкнулись с фундаментальной проблемой. Несмотря на 60-летнюю историю исследований физиологического ответа на стресс физических упражнений, объективного определения стресса физических упражнений как такового нами не найдено, поэтому мы определяли стресс физических упражнений как все, связанное с занятиями физическими упражнениями, за исключением энергетической стоимости.

На рис. представлена схема экспериментов, в которых женщин с нормальным составом тела и малоподвижным образом жизни определяли на две группы: контрольную, которая продолжала вести малоподвижный образ жизни, и группу лиц, занимавшихся выполнением физических упражнений. Каждую из этих групп делили случайным образом на две подгруппы, одна имела энергетически сбалансированную диету, а другая - диету с недостаточной энергетической ценностью. В группе лиц с малоподвижным образом жизни и сбалансированной диетой наличие энергии обеспечивалось суточным потреблением диетического рациона питания, энергетическая ценность которого составляла 45 ккал (188 кДж) кг^-1 нежировой массы тела-день^-1. В другой группе наличие энергии в организме было существенно снижено за счет ограничения энергетической ценности диеты (10 ккал (42 кДж)-кг^-1 нежировой массы тела-день^-1). Энергетические затраты лиц, занимавшихся двигательной активностью, составляли 30 ккал (125 кДж)-кг^-1 нежировой массы тела-день. Двигательная активность была представлена контролируемыми занятиями на тредмиле в лабораторных условиях. Ограничение наличия энергии, составляющее 10 ккал (42 кДж)-кг^-1 нежировой массы тела-день^-1, создавалось за счет энергетической стоимости рациона питания 40 ккал (167 кДж)-кг^-1 нежировой массы тела-день^-1, которая была близка к стоимости рациона питания женщин, ведущих малоподвижный образ жизни, из контрольной группы со сбалансированной в энергетическом плане диетой.

В группе, которая занималась физическими упражнениями и имела энергетически сбалансированную диету, энерготраты, связанные с двигательной активностью, компенсировали увеличением энергетической стоимости рациона питания. После 4 суток указанного режима питания и занятий физическими упражнениями для оценки пульсирующего характера секреции ЛГ производили отбор проб крови через 10-минутные интервалы на протяжении 24 ч.

Результаты показывают, что стресс, связанный с выполнением физических упражнений, не оказывает негативного воздействия на частоту выбросов ЛГ, в то время как дефицит энергии приводит к понижению частоты выбросов ЛГ независимо от того был этот дефицит обусловлен ограничением энергетической ценности рациона питания или повышением энерготрат за счет выполнения физических упражнений. Мы также получили аналогичные результаты (не показано) в случае, когда дефицит энергии создавали наполовину за счет снижения энергетической ценности рациона питания и наполовину за счет увеличения энерготрат при повышении уровня двигательной активности. Дефицит энергии также сопровождается снижением уровня ТЗ, инсулина, ИФР-1 и лептина (Hilton, Loucks, 2000) наряду с повышением содержания СТГ и кортизона, что очень напоминает картину, наблюдаемую у спортсменок с аменореей и укороченной лютеиновой фазой.

Неожиданным оказалось то, что эффект дефицита энергии на частоту выбросов ЛГ и уровень гормонов, регулирующих метаболизм, оказался ниже у женщин, которые занимались физическими упражнениями, по сравнению с женщинами, у которых была ограничена энергетическая ценность рациона питания, даже несмотря на одинаковые по величине ограничения доступной энергии. Это оказалось для пас сюрпризом, поскольку никто не мог предположить, что физические упражнения могут оказывать протективное действие на репродуктивную функцию. В ходе дальнейших исследований было обнаружено, что женщины, занимающиеся физическими упражнениями, имеют более высокую доступность углеводов, которую определяли как разность потребления углеводов с пищей и окисления углеводов при выполнении физических упражнений, что обусловлено более экономным использованием глюкозы в условиях дефицита энергии за счет расщепления других энергетических субстратов в скелетных мышцах. В результате доступность глюкозы в организме женщин, выполнявших физические упражнения, и женщин с низким уровнем двигательной активности была выше и ниже суточной потребности головного мозга в глюкозе соответственно.

После проведения этих исследований у обезьян вызывали аменорею путем увеличения продолжительности их занятий на тредмиле, в то время как их рацион питания оставался неизменным (Williams ct al., 2001а). Аменорея у обезьян развивалась внезапно в возрасте 7—24 месяцев после нескольких менструальных циклов с укороченной лютеиновой фазой. После того как у части обезьян увеличили рацион питания без сокращения их режима двигательной активности, у них наблюдалось восстановление регулярных менструальных циклов (Williams ct al., 2001b), продолжительность периода восстановления которых прямо зависела от количества потребленных калорий.

Дальнейшие данные, противоречившие гипотезе стресса, были получены в процессе исследований солдат-новобранцев, принимавших участие в 8-недельных тренировочных курсах подготовки десантников армии США (Fricdl et al., 2000). Эти курсы разделены на двухнедельные периоды, которые проходят в условиях лесов, пустыни, гор и болотистой местности. На протяжении этого времени курсанты ежедневно осваивают навыки ведения военных действий, совершают переходы 8—12 км с рюкзаками массой 32 кг, спят в среднем 3,6 ч за ночь, энергетическая ценность их рациона питания в этот период составляет от -8,4 до -21 МДж в сутки в зависимости от ситуации. За время такой подготовки курсанты теряют в среднем около 12 кг массы тела. Анализ крови, проводившийся в конце каждой недели, обнаружил снижение уровня ТЗ, ИФР-I и тестостерона на 20, 50 и 70 % соответственно, после тех педель, когда энергетическая ценность рациона питания составляла 8,4 МДж-день^-1 и восстановление исходного уровня этих гормонов после тех недель, когда энергетическая ценность рациона питания составляла 21 МДж-день^-1, несмотря на то что курсанты постоянно испытывали другие виды стресса. Таким образом, негативное влияние замятий физическими упражнениями на функцию репродуктивной системы у мужчин и женщин сводится исключительно к эффектам недостатка энергии в организме, которые возникают при увеличении объема двигательной активности, т. е., если у спортсменов гормональная система надпочечников нарушает работу генератора пульсирующей секреции гонадолиберина, то промежуточным звеном в этом процессе является недостаток энергии в организме.

Наличие энергии

Гипотеза наличия энергии в организме исходит из того, что в организме млекопитающих энергия расходуется на шесть основных видов метаболической активности: поддержание жизнедеятельности клеток, терморегуляция, функция иммунной системы, движение, рост и размножение (Wade, Schneider, 1992). Увеличение энерготрат на какой-либо один из этих видов активности, например движение, приводит к тому, что энергия становится недоступной для других, в частности для развития и функции репродуктивной системы. Согласно этой гипотезе, если мозг не получает энергии в достаточном для его деятельности количестве, это приводит к изменению его функции и нарушению работы генератора пульсирующей секреции гонадолиберина. С этой точки зрения очень важно не забывать о том, что, поскольку жирные кислоты не могут пересечь гематоэнцефалический барьер, головной мозг может использовать для своего питания только энергию глюкозы. Более того, головной мозг не способен запасать глюкозу, а размеры и уровень метаболической активности головного мозга человека столь велики, что его суточная потребность в энергии превышает объем запасов гликогена в печени (Bursztein et al., 1989). Наряду с этим, поскольку мышцы не имеют фермента, который позволяет переносить в кровь глюкозу, образующуюся из гликогена в мышцах, головной мозг не может использовать запасы гликогена в мышечных тканях. И наоборот, скелетные мышцы способны расходовать гликоген, запасенный в печени. Таким образом, работающая скелетная мышца конкурирует за запасы углеводов организма непосредственно с головным мозгом. Во время марафонской гонки мышцы за 2 ч окисляют такое количество глюкозы, которого головному мозгу хватило бы на педелю.

Данные многочисленных биологических исследований подтверждают гипотезу зависимости репродуктивной функции у млекопитающих, в частности у женщин, от наличия энергии в организме (см. обзоры Bronson, Manning, 1989; Wade, Schneider, 1992; Bronson, Heidcman, 1994; Wade et al., 1996; Schneider, Wade, 2000). Установлено, что у сирийского хомячка анэструс можно вызвать ограничением рациона питания, применением фармакологических блокаторов метаболизма углеводов и жиров, применением инсулина (который стимулирует запасание энергетических субстратов), а также понижением температуры (что приводит к увеличению энерготрат на поддержание нормальной температуры тела) (Wade, Schneider, 1992). Негативное воздействие на репродуктивную систему не зависело от размера и состава тела.

Обширные лабораторные исследования показали, что активность нейронов, вырабатывающих гонадолиберин, и пульсирующий характер секреции регулируются доступностью глюкозы в мозге с помощью двух независимых механизмов, включающих самое заднее поле (area postrema, АР), участок ромбовидной ямки в каудальном отделе ствола головного мозга и блуждающий нерв (Knobil, 1990; Minami et al., 1995; Levin et al., 1999; Muroya et al., 1999; Wade, Jones, 2003). Чувствительные к уровню глюкозы нейроны АР в области ромбовидной ямки передают информацию к генератору пульса в дугообразном (аркуатном) ядре гипоталамуса по нейронам, содержащим катехоламины, нейропептид Y и кортиколиберин. Активация чувствительных к уровню глюкозы нейронов происходит при голодании (Mizuno et al., 1999) вследствие снижения подавляющего воздействия инсулина (Schwartz et al., 1992) и лентина (Mizuno et al., 1998), а также глюкозы.

Основываясь на данных, демонстрирующих, что причиной нарушения пульсирующего характера секреции ЛГ является недостаток энергии, а не стресс, связанный с занятиями физическими упражнениями, мы исследовали зависимость доза—эффект между наличием энергии и пульсирующим характером секреции ЛГ, а также между наличием энергии и уровнем метаболических субстратов и гормонов у женщин, занимающихся физическими упражнениями (Loucks, Thuma, 2003). Количество доступной энергии задавали равным 10, 20, 30 и 45 ккал (42, 84, 125 и 188 кДж)-кг"' нежировой массы тела-день"1, при этом все участники исследований выполняли физические упражнения с интенсивностью 70 % V02max, и их энерготраты были равны 16 ккал (63 кДж) кг“' нежировой массы тела-день”', при этом энергетическая ценность их рациона питания составляла 25, 35, 45 и 60 ккал (104, 146, 188 и 251 кДж)-кг_| нежировой массы тела-день'1. Всем участникам исследований было назначено сбалансированное потребление энергии (45 ккал (188 кДж)-кг"' нежировой массы тела-день"1), за исключением одного, выбираемого в произвольном порядке, которому ограничивали энергетическую ценность рациона питания.

На рис. показана зависимость доза—эффект наличия энергии на пульсирующий характер секреции ЛГ. Частота секреторных выбросов ЛГ снижалась, а их амплитуда возрастала, когда количество энергии в организме снижалось ниже порогового значения 30 ккал (125 кДж)-кг' нежировой массы тела-день"’. Эти результаты свидетельствуют о том, что спортсменки могут избежать нарушений менструального никла, поддерживая уровень доступной энергии в организме выше значения 30 ккал (125 кДж)-кг' нежировой массы тела-день"1.

Мы также обнаружили, что нарушение пульсирующего характера секреции Л Г проявляется в значительно большей степени у женщин с короткой лютеиновой фазой. Если эти результаты подтвердятся в ходе дальнейших исследований, скрининг женщин по длине лютеиновой фазы может стать удобным способом выявления тех из них, кто нуждается в особом внимании с целью предотвращения снижения уровня доступной энергии ниже порогового значения, необходимого для обеспечения нормального пульсирующего характера секреции ЛГ.

Статистический анализ показал, что зависимые от дозы эффекты на пульсирующий характер секреции ЛГ оказались сходными с эффектами на метаболические субстраты глюкозу и (3-гидроксибутират, а также на метаболические гормоны СТГ и кортизол, и отличались от эффектов на другие метаболические гормоны, такие, как инсулин, ИФР-I, ТЗ и лептин. Эти результаты подтверждают гипотезу, согласно которой функция репродуктивной системы отражает наличие в организме энерг етических субстратов, особенно глюкозы, что может быть сигналом для активации надпочечников. Роль лептина в опосредовании эффектов энергетического обмена на репродуктивную систему остается неоднозначной, по мнению как ее сторонников (Hileman ct al., 2000), так и сомневающихся в ее реальности (Schneider, Wade, 2000). Механизм центральной регуляции с участием меланокортина, при участии которого лептин оказывает подавляющее действие на потребление пищи, вероятнее всего, не задействован в опосредовании стимулирующего влияния лептина на генератор пульсирующей секреции ЛГ (Hohmann ct al., 2000).

Сохранение нормального пульсирующего ритма секреции ЛГ, несмотря на ограничение доступной энергии на 33% до потребления 30 ккал (125 кДж)-кг' нежировой массы тела-день-1, в данном эксперименте впервые показывает, что зависимость между пульсирующим характером секреции ЛГ и наличием энергии в организме носит не просто линейный характер. Регуляция репродуктивной системы у женщин, скорее выдерживает снижение доступной энергии на 33 %. Поскольку энерготраты на выполнение физических упражнений в этом эксперименте составляли -836 ккал (3,5 МДж)-день, эти результаты указывают, что многие женщины способны сохранять нормальный пульсирующий характер секреции Л Г, пробегая до 13 км в день при условии поддержания энергетической ценности своего рациона питания на уровне не ниже 45 ккал (188 кДж)-кг’ нежировой массы тела-день"’. В случае снижения количества потребляемой с пищей энергии, как это происходит у большинства занимающихся физическими упражнениями женщин, они подвергнутся риску паления доступной энергии ниже критического уровня, необходимого для поддержания нормального пульсирующего характера секреции ЛГ.

В этих исследованиях нами были также определены зависимые от дозы эффекты доступности энергии на биохимические маркеры процессов возобновления костной ткани (Ihlc, Loucks, 2004). Мы обнаружили усиление процесса резорбции кости, происходящее независимо от подавления формирования костной ткани, только в случае, когда ограничение доступной энергии было настолько сильным, что приводило к подавлению секреции эстрадиола (т. с. ниже 10 ккал (42 кДж)-кг' нежировой массы тела-день-1). В случае отсутствия каких-либо мер такое разобщение процессов резорбции и формирования кости может привести к необратимому снижению плотности костной ткани. Однако формирование костной ткани нарушалось и при менее значительных ограничениях доступной энергии (т. с. даже при 30 ккал (125 кДж)-кг~' нежировой массы тела-день"1) — ситуация, которая достаточно часто встречается в процессе выполнения программ контроля массы тела, — и это сочеталось с изменениями уровня инсулина, ИФР-I и Тг Такое снижение скорости формирования костной ткани может воспрепятствовать достижению максимально возможной плотности костной ткани даже женщинам с регулярным менструальным циклом, которые занимаются двигательной активностью.

Недавно группа студенток, выполняющих физические нагрузки, показала высокие оценки в тесте ограничения рациона питания, при этом пи одна из них не сообщала о нарушениях менструального цикла (McLean ct al., 2001). На основании представленных авторами данных мы установили, что у них доступная энергия была снижена всего на 22 % но сравнению со студентками, которые практически не ограничивали свой рацион питания. Точно так у обезьян, содержавшихся на диете, ограниченной на 30 %, в течение 6 месяцев не наблюдали никаких нарушений менструального цикла или изменений уровня половых гормонов, а также снижения массы костной ткани, хотя при этом они имели массу жировой ткани на 46 % меньше по сравнению с обезьянами, находившимися на контрольной диете (Lane et al., 2001). Поскольку во время проведения эксперимента у обезьян происходило снижение массы тела, исследователи нормализовали энергетическую ценность рациона питания по отношению к массе тела, которая действительно снизилась всего лишь примерно 20 %. Проведенные недавно исследования доступной энергии у спортсменов также подтверждают точку зрения, согласно которой нарушения менструального цикла происходят после снижения уровня энергии в организме ниже порога, необходимого для поддержания нормального пульсирующего характера секреции ЛГ (Thong et al., 2000). По результатам данного исследования, спортсменки с аменореей имеют склонность ограничивать доступную энергию на уровне *16 ккал (67 кДж)-кг'1 нежировой массы тела-день-', в то время как спортсменки с регулярным менструальным циклом обычно ограничивают доступную энергию на уровне -30 ккал (125 кДж)-кГ’ нежировой массы тела-день-1.

Рекомендации для спортивной тренировки

Полученные к настоящему времени экспериментальные данные показывают, что спортсменки могут предотвратить нарушения менструального цикла или излечиться от них простым повышением энергетической ценности рациона питания без существенных изменений своего режима тренировочных занятий. По данным краткосрочных экспериментов, уровень доступной энергии 30 ккал (125 кДж)-кг1 нежировой массы тела-день-1 является достаточным для сохранения нормального пульсирующего характера секреции ЛГ. Необходимо проведение дополнительных краткосрочных исследований, направленных на определение независимых эффектов доступности энергии и углеводов на пульсирующий характер секреции ЛГ, а также обнаружение точного физиологического механизма, посредством которого недостаток энергии или углеводов приводит к нарушению пульсирующего характера секреции ЛГ, и дальнейшее исследование избирательного более сильного действия недостатка энергии на репродуктивную функцию женщин с определенными физиологическими особенностями организма. Кроме того, необходимо проведение более продолжительных экспериментов, которые позволят убедиться в том, что кратковременное влияние на пульсирующий характер секреции ЛГ действительно позволяет прогнозировать долгосрочное воздействие на функцию яичников, а также установить практичные, эффективные и приемлемые меры, направленные на предотвращение нарушений и восстановление менструального цикла у спортсменок. Необходимы также исследования, которые бы показали, каким образом организм спортсменов способен поддерживать постоянную массу тела в условиях хронического дефицита энергии.

Проблема адекватного питания спортсменов отчасти обусловлена тем, что “не существует сильных биологических императивов (стимулов), которые бы заставляли согласовывать потребление энергии с энерготратами. обусловленными двигательной активностью" (Blundell, King, 1999, p.5581). Экспериментальное ограничение количества потребляемой пищи приводит к возникновению чувства голода, однако аналогичный дефицит энергии, возникший в результате занятий физическими упражнениями, не оказывает подобного влияния (Hubert et al.. 1998). Исследования показали, что одиночные интенсивные физические нагрузки кратковременно притупляют чувство голода (Blundell, King, 1988), а два интенсивных занятия физическими упражнениями на протяжении дня не вызывают повышенного аппетита ad libitum ни в этот, ни в последующие два дня (King et al., 1997). Болес того, значительный сдвиг в расщеплении углеводов и жиров (Stubbs et al., 1995а, 1995b) и запасов гликогена (Snitkcr et al., 1997) также не приводит к изменению потребления пищи. Даже увеличение энерготрат на 20 % на протяжении 40 недель тренировочных занятия при подготовке к марафону не вызывают увеличения потребления энергии с пищей (Westerterp et al., 1992). В пашен собственной лаборатории женщины говорили, что они не могут заставить себя есть больше, чем этого требует их аппетит, чтобы скомпенсировать с пищей энерготраты на выполнение физических упражнений и предотвратить нарушение пульсирующего характера секреции ЛГ. Другим исследователям приходилось заставлять обезьян с аменореей, выполнявших физические нагрузки, увеличить потребление энергии с пищей до уровня, необходимого для восстановления регулярного менструального цикла (Williams et al., 2001b). Таким образом, чтобы повысить свои спортивные показатели и в то же время сохранить свое здоровье, спортсменам следует приучить себя есть по необходимости, а не в зависимости от аппетита.

Однако эго требование осложняется другим аспектом проблемы питания спортсменов, который заключается в том, что поддержание энергетического баланса не является целью спортивной тренировки. Добиться максимального увеличения спортивных показателей можно частично за счет достижения специфических для данного вида спорта (а в командных видах специфических и для положения в команде) оптимальных массы тела, состава тела и сочетания запасных веществ — субстратов для энергетического обмена. Таким образом, тренировочный процесс во многом направлен на видоизменение тела спортсмена с целью выполнения этих требований. Не менее важно знать, что процессы метаболизма и накопления различных питательных макроэлементов различаются между собой, и превращения одного типа макроэлементов в другой для накопления в организме не относятся к основным метаболическим путям (Flatt, 1988). Поэтому для реализации наиболее оптимальным образом стремления к достижению специфических для конкретного пила спорта массы тела, состава тела и запасов энергетических субстратов спортсменки должны контролировать баланс жирон, белков и углеводов в составе листы.

В качестве компонента этого процесса определенную пользу спортсменам может принести контроль за биологическим и маркерами их продвижения по направлению к целевым массе, составу тела и соотношению запасов энергетических субстратов. Для обоснования надежности применения таких маркеров необходимо проведение значительного объема прикладных исследований. В идеальном случае оценка биологического маркера должна предоставлять необходимую информацию точно, однозначно, без существенных затрат, не причиняя неудобств, без вмешательства в деятельность организма, безопасно, лично и быстро без намеренного и случайного влияния посторонних факторов. Всем этим критериям удовлетворяют очень немногие биологические маркеры. В качестве очевидного кандидата на роль показателя снижения массы жировой ткани является измерение толщины кожных складок — простой, прямой и недорогой метол, который обеспечивает достаточно хорошие результаты. Нам ничего не известно о недорогих, не требующих вмешательства в деятельность организма методах оценки запасов гликогена в мышцах и в печени, которые имеют важное значение как для спортивных показателей, так и для нормального функционирования репродуктивной системы. Вместе с тем существует удобный метод оценки дефицита углеводов. По нашим данным, содержание кетонов в моче позволяет выявить лиц с дефицитом углеводов практически с одним уровнем надежности в диапазоне наличия доступной энергии от 30 до 10 ккал (125 кДж)-кг'! нежировой массы тела-день"1. При условии ограниченной энергетической ценности рациона питания для повышения уровня кстонов в плазме достаточно одного продолжительного занятия физическими упражнениями (Ainslic et al.. 2003). Спортсмены могут приобрести недорогие тест-наборы для самостоятельной оценки уровня кетонов в моче в большинстве аптек.

Здоровье женщин-спортсменок всегда было приоритетной задачей женского спорта, но несмотря на это, недостаточное питание стало обычным явлением, особенно в показательных, силовых и требующих выносливости вилах спорта. Если спортсмены, тренеры и судьи не согласятся на добровольные, всеобъемлющие реформы, тогда для защиты здоровья женщин, занимающихся спортом, могут понадобиться обязательные организационные изменения, такие, как Правило 3 Национальной ассоциации студенческого спорта (National Collegiate Athletic Organization), относящееся к борьбе у мужчин (NCAA, 2002). Это правило ограничивает возможности снижения массы тела и устанавливает индивидуальную минимальную массу тела, необходимую для участия в соревнованиях. Таким образом, удалось прекратить широко распространенную практику снижения массы тела, из-за которой здоровье участников соревнований в прежние годы подвергалось значительному риску.

Благодарности

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Фонда медицинских исследований армии США (US Army Medical Research Acquisition Activity) - грант #DAMD 17-95-1-5053, а также гранта M01 RR00034 Отделения общих клинических исследований, лаборатории исследовательских ресурсов Национального Института здоровья США (General Clinical Research Branch, Division of Research Resources, NIH). Содержание представленной u данной главе информации может не отражать точку зрения государственных организаций и публикуется без официального подтверждения.

Литература

• Atalie, P N . Campbell, IT.. Frayn. K.N. et ah (2003) Physiological, wdboUc. and performance implications of a prolonged hill walk: nflontr of energy intake Journal of Applied Physiology 94(3), 1075—1083.
• Andmon. S.E., Dallal. G.E. 4 Must, A (2003) Relative weight and race influence average age at menarche: Results from two nationally repffitttiw surveys of US girls studied 25 years apart. Pediatrics 111. 844-850,
• Anderson. SJ.. GrteaoMr. B.A, Johnson. M.D. et ah (2000) Aaertcaa Academy Ы Pediatrics. Committee on Sports Medicine and Fitness. Medical concerns in the female athlete. Pediatrics 106(3). 610- 613.
• Avahina. K.i KilaJtara F-. Yamanaka. M. 4 Akiba, T. (1959) Influence of екшПе exercise on the structure and function of rat organs. Japanese journal of Physiology 9. 322 — 326.
• Audi. L. Vargas, D.M.. Gussinye, M. et ah (2002) Clinical and biochemical determinants of bone metabolism and bone mass in ado-loraM female patients with anorexia nervosa. Pediatric Research St(4). 497 - 504.
• Axelson. J.F. (1987) Forced swimming alters vaginal estrous cycles, body composition, and steroid levels without disrupting lordosis behavior or fertility in rata. Physiology and Behavior 41(5), 471 — 479.
• Betdlenan. BA. Puhl. J.L 4 De Souza. MJ. (1995) Energy balance in female distance runners. American Journal of Clinical Nutrition 61(2). 303 - 311.
• Berga. S I . Murtola, J.F., Giiton. L. et ah (1989) Neuroendocrine aberrations in women with functional hypothalamic amenorrhea. The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 68, 301 — 309.
• Blundell. J.E 4 King. N.A. (1998) Effects of exercise on appetite control: loose coupling between energy expenditure and energy intake. International Journal of Obesity and Related Metabolic Disorders 22(supp!.2), S22-S29.
• Blundell. J.E 4 King. N.A. (1999) Physical activity and regulation of food Intake: current evidence. Medicine and Science in Sports and Exercise 31 (11). S573-S583.
• Bronson, F.H. (1986) Food-restricted, prepubertal, female rats: rapid recovery of luteinizing hormone pulsing with excess food, and full recovery of pubertal development with gonadotropin-releasing hormone. Endocrinology 118(6), 2483 - 2487.
• Bronson, F.H. & Heideman, P.D. (1994) Seasonal regulation of reproduction in mammals. In: The Physiology of Reproduction, Vol. 2 (Knobil, E. & Neill, J., eds.). Raven Press, New York: 541 — 583.
• Bronson, F.H. & Manning, J.M. (1989) Food consumption, prolonged exercise, and LH secretion in the peripubertal female rat. In: The Menstrual Cycle and Its Disorders (Pirke, K.M., Wuttle, W. & Schweiger, U., eds.). Springer-Verlag, Berlin: 42 —29.
• Bronson. F.H. & Manning, J.M. (1991) The energetic regulation of ovulation: a realistic role for body fat. Biology of Reproduction 44(6), 945-950.
• Broocks, A., Pirke, K.M., Schweiger, U. et ah (1990) Cyclic ovarian function in recreational athletes. Journal of Applied Physiology 68(5), 2083 - 2086.
• Bullen, B.A., Skrinar, G.S., Beitins, I.Z. et ah (1985) Induction of menstrual disorders by strenuous exercise in untrained women. New England Journal of Medicine 31Л21), 1349—1353.
• Burke, L.M., Cox, G.R., Culmmings, N.K. et al. (2001) Guidelines for daily-carbohydrate intake: do athletes achieve them? Sports Medicine 31(4), 267 - 299.
• Bursztein, S., Elwyn, D.H., Askanazi, J. & Kinney, J.M. (1989) Energy Metabolism, Indirect Calorimetry, and Nutrition. Williams 4 Wilkins, Baltimore, MD: 146.
• Caillot-Augusseau, A., Lafage-Proust, M.H., Maigaillan, P.H. et al. (2000) Weight gain reverses bone turnover and restores circadian variation of bone resorption in anorexic patients. Clinical Endocrinology 52(1), 113—121.
• Chatterton, R.T., Jr.. Hartman. A.L.. Lynn, D.E. 4 Hickson, R.C. (1990) Exercise-induced ovarian dysfunction in the rat. Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine 193(3), 220- 224.
• Chrousos, G. P. 4 Gold, P.W. (1992) The concepts of stress and stress system disorders. Journal of the American Medical Association 267, 1244—1252.
• De Souza, M.J., Maguire, M.S., Maresh, CM. et al. (1991) Adrenal activation and the prolactin response to exercise in eumenorrheic and amenorrheic runners. Journal of Applied Physiology 70(6), 2378-2387.
• De Souza, MJ., Luciano, A.A., Arce, J.C., Demers, L.M. 4 Loucks, A.B. (1994) Clinical tests explain blunted cortisol responsiveness but not mild hypercortisol ism in amenorrheic runners. Journal of Applied Physiology 76(3). 1302—1309.
• De Souza, MJ., Miller, B.E., Loucks, A.B. et al. (1998) High frequency of luteal phase deficiency and anovulation in recreational women runners: blunted elevation in follicle-stimulating hormone observed during luteal-follicular transition. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 83(12), 4220 — 4232.
• De Souza, M J., Van Heest, J., Demers, L.M. 4 Lasley, B.L. (2003) Luteal phase deficiency in recreational runners: evidence for a hypometabolic state. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 88(1), 337 -346.
• Di Carlo, C, Palomba, S., De Fazio, M. et al. (1999) Hypogona-dotropic hypogonadot гор ism in obese women after biliopancreatic diversion. Fertility and Sterility 72(5), 905—909.
• Ding, J.-H., Scheckter, C.B., Drinkwater, B.L., Soules, M.R. 4 Bremner, WJ. (1988) High serum cortisol levels in exercise-associated amenorrhea. Annals of Internal Medicine 108, 530 — 534.
• Drinkwater, B.L., Nilson, K., Chesnut, C.H., 3rd et al. (1984) Bone mineral content of amenorrheic and eumenorrheic athletes. New England Journal of Medicine 311(5), 277—281.
• Drinkwater, B.L., Bruemner, B. 4 Chesnut, C.H., 3rd (1990) Menstrual history as a determinant of current bone density in young athletes. Journal of the American Medical Association 263(4), 545 -548.
• Edwards, J.E., Lindeman, A.K., Mikesky, A.E. 4 Stager, J.M. (1993) Energy balance in highly trained female endurance runners. Medicine and Science in Sports and Exercise 25( 12), 1398—1404.
• Styne, D.M. & Grumbach, M.M. (1991) Disorders of puberty in the male and female. In: Reproductive Endocrinology (Yen, S.S.C. & Jaffe, R.B., eds.). W.B. Saunders, Co., Philadelphia, PA: 511—544.
• Tabata. I., Ogita, F., Miyachi, M. & Shibayama, H. (1991) Effect of low blood glucose on plasm CRF, ACTH, and cortisol during prolonged physical exercise. Journal of Applied Physiology 71, 1807- 1812.
• Thong, F.S., McLean, C. & Graham. T.E. (2000) Plasma leptin in female athletes: relationship with body fat, reproductive, nutritional. and endocrine factors. Journal of Applied Physiology 88(6), 2037—2044.
• Trabulsi, J. & Schoeller, D.A. (2001) Evaluation of dietary assessment instruments against doubly labeled water, a biomarker of habitual energy intake. American Journal of Physiology. Endocrinology and Metabolism 281(5), ES91-ES99.
• Trappe, T.A., Gastaldelli, A., Jozsi, A.C., Troup, J.P. A Wolfe. R.R. (1997) Energy expenditure of swimmers during high volume training. Medicine and Science in Sports and Exercise 29(7), 950-954.
• Treloar, A.E., Boynton, R.E., Behn, B.G. A Brown, B.W. (1967) Variation of the human menstrual cycle through reproductive life. International Journal of Fertility 12(1 Pt. 2), 77—126.
• Veldhuis, J.D., Evans, W.S., Demers, L.M. et al. (1985) Altered neuroendocrine regulation of gonadotropin secretion in women distance runners. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 61(3), 557-563.
• Wade, G.N. & Jones, J.E. (2003) Lessons from experimental disruption of estrous cycles and behaviors. Medicine and Science in Sports and Exercise 35. 1573—1580.
• Wade, G-N. & Schneider, J.E. (1992) Metabolic fuels and reproduction in female mammals. Neuroscience and Biobchacioral Retriett's 16(2), 235 - 272.
• Wade. G.N., Schneider, J.E. & Li. H.Y. (1996) Control of fertility by metabolic cues. American Journal of Physiology 270(1 Pt. I), EI-E19.
• Wang. J-, Liu. R-. Hawkins. М., Barzilai. N. & Rossetti. L (1998) A nutrient-sensing pathway regulates leptin gene expression in muscle and fat. Nature 393(6686). 684 -688.
• Warren, M.P.. Brooks-Gunn. J.. Fox. R.P. et al. (2003) Persistent osteopenia in ballet dancers with amenorrhea and delayed menarche despite hormone therapy: a longitudinal study. Fertility and 398 - 404.
• Duell. P.B.. Connor. W E et al. (1997) Effect of fas HHlBding. and dietary fat restriction on plasma leptin levels. W Clinical Endocrinology and Metabolism 82. 561 — 565.
• Westerterp. K.R. A Saris. W.H. (1991) Limits of energy turnover In relation to physical performance, achievement of energy balance on a daily basis. Journal of Sports Sciences 9. I -15.
• Westerterp, K.R., Meijer, G.A.. Janssen, E.M., Saris, W.H. & Ten Hoor, F. (1992) Long-term effect of physical activity on energy balance and body composition. British Journal of Nutrition 68(1), 21 -30.
• Williams. N.I., Young. J.C.. McArthur. J.W et al. (1995) Strenuous exercise with caloric restriction: effect on luteinizing hormone secretion. Medicine and Science in Sports and Exercise 27(10), 1390 -1398.
• Williams, N.I., Caston-Balderrama, A.L., Helmreich, D.L. et al. (2001a) Longitudinal changes in reproductive hormones and menstrual cyclicity in cynomolgus monkeys during strenuous exercise training: abrupt transition to exercise-induced amenorrhea. Endocrinology 142(6), 2381 —2389.
• Williams, N.I.. Helinreich, D.L., Parfitt, D.B., Caston-Balderrama, A.I.. dt Cameron. J.L. (2001b) Evidence for a causal role of low energy availability in the induction of menstrual cycle disturbances during strenuous exercise training- Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 86(11), 5184 — 5193.
• Wilmore, J.H., Wambsgans, K.C.. Brenner. M. et al. (1992) Is there energy conservation in amenorrheic compared with eumenorrfaeic distance runners? Journal of Applied Physiology 72(1), 15—22.
• Yahiro, J.. Glass, A.R.. Fears. W.B.. Ferguson. E.W. & Vigersky. R.A. (1987) Exaggerated gonadotropin response to luteinizing hormone-releasing hormone in amenorrheic runners. American Journal of Obstetrics and Gynecology 156(3), 586 - 591.
• Zanker, C.L. A Swaine. I.L. (1996a) Bone turnover in amenorrhocic and eumenorrhoeic women distance runners. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports Kl), 20—26.
• Zanker, C.L. & Swaine. I.L. (1996b) Relation between bone turnover, oestradiol, and energy balance in women distance runners. British Journal of Sports Medicine 32(2), 167 —171.
• Zanker. C.L. & Swaine. I.L. (1996c) The relationship between serum oestradiol concentration and energy balance in young women distance runners. International Journal of Sports Medtctne 19(2). 104-108.
• Zanker. C.L.. Cooke. C.B.. Tnacott. J.G.. Oldroyd. В. 4 Jacobs. H S (2004) Annual changes of bone density over 12 уears in an аmenorrheic athlete. Medicine and Science in Sports end Exercise 36(1), 137-142.