Эффекты и влияние гормона роста на организм

Соматотропный гормон и занятия спортом

Данные об использовании соматотропного гормона в качестве допинга в спорте

Синтетический соматотропный гормон (СТГ) или, как его еще называют — гормон роста, созданный с помощью биотехнологических подходов (рекомбинантный гормон роста человека, рСТГ), стал доступен для использования в медицине в конце 1980-х годов. В настоящее время он широко представлен на “черном” рынке, а нелегальное пособие по применению стероидных препаратов “Underground Steroid Handbook» рекламирует его предполагаемые чудодейственные свойства для спортсменов. За последние годы в Австралии и Великобритании рСТГ неоднократно похищался из больничных аптек и со складов фармацевтических компаний и основная масса его, как считают, предназначалась для использования лицами, которые занимаются спортом. Находка ампул с рСТГ у китайских пловцов на Мировом чемпионате по плаванию в Перте (Австралия), а также у команд велогонщиков на Тур де Франс в Европе подтвердила подозрения об использовании рСТГ на спортивных состязаниях самого высокого уровня.

Причины злоупотреблений соматотропным гормоном среди спортсменов: краткое знакомство

Использование рСТГ для повышения спортивных показателей происходило несмотря на отсутствие данных контролируемых экспериментов, которые бы объективно подтверждали или опровергали потенциальные преимущества этого гормона для спортсменов. Что же тогда могло побудить спортсменов злоупотреблять соматотропным гормоном? С целью выяснения причин, подтолкнувших спортсменов и тренеров к подобным действиям, подробно рассмотрим биологические эффекты СТГ далее, здесь представлен только их краткий обзор. Применение рСТГ для стимуляции линейного роста у низкорослых детей и детей с дефицитом СТГ хорошо описано в литературе. Применение рСТГ для усиления ростовых процессов у нормальных детей теоретически позволяет повысить спортивные показатели в таких видах спорта, как баскетбол и плавание, где высокий рост обеспечивает заметные преимущества. Физиологическое значение и действие СТГ в зрелом возрасте было установлено на основании изучения больных с дефицитом этого гормона и нарушениями катаболического обмена. СТГ является анаболиком и позволяет увеличивать мышечную массу, что предполагает возможность его использования для наращивания мышц или как восстанавливающего агента при проведении интенсивных тренировок. Способность СТГ снижать массу жировой ткани сделала его привлекательным для спортсменов, которые стремятся уменьшить долю жировой ткани и повысить свое соотношение мощность / масса тела. Липолитический эффект СТГ также объясняет его потенциальную привлекательность для спортсменов в тех видах спорта, где требуется значительная выносливость (например, в марафоне), в качестве агента, стимулирующего высвобождение жирных кислот в кровяное русло как источника энергии и позволяющего благодаря этому сохранить запас глюкозы. Установлено также, что СТГ влияет на сердечную мышцу, терморегуляцию и объем крови, эти изменения можно интерпретировать как потенциально повышающие физическую работоспособность. Способность СТГ стимулировать выработку эндорфинов — естественных анальгетиков, а также оказывать положительное влияние на настроение позволяет спортсменам повысить эффективность тренировочного процесса. Было показано, что применение соматотропина для терапии пациентов с дефицитом СТГ повышает аэробную работоспособность (V02max) до 20 % даже при отсутствии физической нагрузки.

Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что эти положительные изменения являются результатом нормализации низкого уровня СТГ у лиц с дефицитом этого гормона, и возможность экстраполяции этих данных применения соматотропина на не спортсменов не установлена. Так, СТГ позволяет повысить мышечную силу у лиц с дефицитом гормона, однако пациенты с акромегалией, у которых хронически повышен уровень СТГ, характеризуются увеличенным размером мышц, но при этом меньшей силой по сравнению с не спортсменами. Применение СТГ у тяжелоатлетов не повышает их способности к выполнению силовых упражнений.

Возможные побочные эффекты применения соматотропного гормона

У спортсменов, использующих рСТГ в физиологических количествах, как в случае терапии больных с дефицитом СТГ, просто происходит замещение эндогенного гормона, который вырабатывается организмом, поэтому чтобы добиться какого-либо эффекта, спортсменам приходится применять сверхфизиологические дозы соматотропина. Основным негативным последствием кратковременного употребления СТГ является удержание жидкости в организме и артралгия. Однако, если спортсмены стремятся повторить эффекты, обусловленные приемом СТГ, они могут подвергнуться соблазну применения его в более значительных дозах на протяжении продолжительного периода времени с сопутствующим риском более серьезных, часто необратимых негативных последствий. Природа предоставила нам естественную модель изменений организма при злоупотреблении СТГ — патологическое состояние, связанное с избыточной секрецией СТГ. Когда такая патология развивается в детском возрасте до окончания формирования скелета, она приводит к гигантизму, поскольку при этом происходит ускорение роста костей и человек вырастает аномально высоким. Если подобная ситуация имеет место у взрослого человека, тогда развивается заболевание, известное как акромегалия. Избыток СТГ в организме взрослого человека не стимулирует его рост в высоту, однако оказывает необратимое воздействие на рост костей, вследствие чего у больного вырастают несоразмерно большие кисти рук и ступни, формируется выступающий вперед лоб и выдающаяся челюсть с расходящимися зубами, быстро развивается дегенеративный артрит, а также наблюдается увеличение и деформация позвонков. Влияние СТГ отражается также и на мягких тканях организма и проявляется, прежде всего, в таких характерных чертах, как большой нос и губы. Внутренние органы также увеличиваются, что сопровождается мультисистемной патологией.

Обычным результатом хронического патологического повышения уровня СТГ является целый комплекс нарушений, таких, как повышенное артериальное давление, апноэ во сне, сахарный диабет и различные виды онкозаболеваний (особенно рак прямой кишки).

Разработка теста для обнаружения злоупотреблений гормоном роста в спорте

Далее рассмотрим подробности современного состояния проблемы обнаружения злоупотреблений гормоном роста у спортсменов, однако следует сделать несколько замечаний. Большинство соединений в списке запрещенных для использования спортсменами препаратов представляют собой чужеродные или экзогенные вещества. В большинстве случаев простое обнаружение такого вещества в крови или в моче представляет собой позитивный результат теста. В случае эндогенных белков, таких, как соматотропный гормон и эритропоэтин, мы сталкиваемся с проблемой совершенно иного рода.

Соматотропный гормон как маркер злоупотребления СТГ. Существуют две основные причины, которые препятствуют использованию обычного измерения СТГ в сыворотке крови или в моче как показателя применения экзогенного гормона. Во-первых, секреция СТГ имеет периодический характер, она может усиливаться под влиянием самых разнообразных факторов, включая физическую нагрузку; повышенный уровень СТГ в сыворотке крови может свидетельствовать о применении допинга, однако он в равной степени может просто отражать естественную периодичность секреции гормона или повышение его уровня под влиянием стресса или физической нагрузки. Во-вторых, СТГ, который применяется в качестве допинга, производится биотехнологическим путем с использованием рекомбинантной ДНК и поэтому идентичен основным вариантам СТГ, которые вырабатываются гипофизом и циркулируют в крови. Таким образом, отличить экзогенный и эндогенный СТГ просто невозможно. Изготовители рекомбинантного СТГ не особо заинтересованы в его химическом мечении, поскольку этот процесс может быть связан со значительными расходами и потребует клинических исследований, направленных на доказательство того, что включенная метка не влияет на биологическую активность гормона. Кроме того, мечение СТГ не позволит определить СТГ, полученный из нелегальных источников. С учетом всех этих соображений, была разработана стратегия обнаружения использования СТГ, основанная на детекции естественных маркеров его воздействия па организм человека, поэтому далее мы перейдем непосредственно к подробному рассмотрению биологических эффектов СТГ, их потенциальному влиянию на спортивные показатели и выбор маркеров применения экзогенного СТГ.

Гипотетические предпосылки использования спортсменами СТГ в качестве допинга: существование перечисленных здесь эффектов возможно, но не доказано

Потенциальные негативные эффекты применения спортсменами соматотропного гормона в качестве допинга

Биологическое действие соматотропного гормона: причины использования его спортсменами

Биологическое действие СТГ было прекрасно продемонстрировано в исследованиях применения рСТГ у детей низкого роста, взрослых с дефицитом СТГ, взрослых и детей с различными нарушениями катаболического обмена, а также заболеваний, при которых уровень СТГ постоянно повышен в результате секреции гипофизарной опухолью (акромегалия или гигантизм). Данные медицинских исследований свидетельствуют о том, что СТГ стимулирует ростовые процессы в длинных костях, проявляет анаболическое и липолитическое воздействие, оказывает различное влияние на метаболизм углеводов, а также имеет важное значение для поддержания водного баланса. Кроме того, соматотропин способствует повышению силы и выносливости, положительно влияет на терморегуляцию, функцию сердечно-сосудистой системы, психическое здоровье и на иммунную систему. Мы стремились представить подробный механистический анализ эффектов СТГ, которые демонстрируют нам различные заболевания и нарушения, и обратить особое внимание на возможный риск и пользу, которую может принести лицам, занимающимся спортом, употребление рСТГ.

Рост костей

Недостаточный линейный рост костей, низкий рост и сниженная плотность костной ткани — все это характерные особенности организма детей с дефицитом соматотропного гормона (Shore et al., 1980). В противоположность этому гиперсекреция СТГ у детей (гигантизм) в результате избыточного линейного роста длинных костей с неокостеневшим эпифизарным хрящом приводит к аномально высокому росту. Применение экзогенного СТГ для стимуляции роста длинных костей у детей с дефицитом СТГ и у детей с низким ростом; обусловленным иными причинами, подробно описано в научной литературе (Root et al., 1998) и является повсеместно признанным средством терапии, направленной на увеличение роста в зрелом возрасте у детей с дефицитом СТГ. Нарушение секреции СТГ в зрелом возрасте не влияет на рост человека, поскольку произошедшее к наступлению зрелости слияние эпифиза с диафизом исключает возможность изменения длины кости в последующем. Хроническая гиперсекреция СТГ у взрослых (акромегалия) приводит к ряду необратимых изменений скелета, в частности чрезмерному разрастанию нижней челюсти, а также увеличению костей кисти руки и ступни ноги. Применение СТГ у лиц зрелого возраста заметно усиливает обменные процессы в костной ткани. Это проявляется в двухфазном влиянии на содержание минеральных веществ и минеральную плотность костной ткани с первоначального снижения этих показателей с последующим возвращением к исходному уровню и повышению его (Vandeweghe et al., 1993; Ohlsson et al., 1998).

С точки зрения метаболизма в костной ткани применение СТГ лицами, занимающимися спортом, может им принести двойную пользу. Этот гормон может увеличить рост, если его применение началось до слияния эпифизарного хряща с диафизом, что будет способствовать повышению спортивных показателей, которые зависят от роста. У лиц зрелого возраста СТГ предположительно может увеличивать прочность костей, снижая вероятность компрессионных переломов или переломов костей в местах прикрепления к ним связок и сухожилий. Научных исследований, которые бы позволили обосновать эти предположения, не проводилось.

Состав тела

Анаболический и липолитический эффекты СТГ хорошо проявляются в нарушениях состава тела у детей и взрослых с его дефицитом. Помимо снижения костной массы, дефицит СТГ у детей характеризуется снижением массы нежировых тканей и ожирением, а лечение с применением СТГ приводит к увеличению костной и мышечной массы и уменьшению массы жировой клетчатки (Collip et al., 1973; De Boer et al., 1992). Прекращение терапии с применением СТГ после достижения такими детьми зрелого возраста уже через 12 месяцев приводит к снижению массы нежировых тканей и увеличению массы жировой клетчатки (Rutherford et al., 1989; Juul et al., 1998).

Дефицит СТГ у взрослых подтвердили и начали активно изучать только в последнем десятилетии XX в. Результаты первых рандомизированных контролируемых исследований заместительной терапии с применением рСТГ у взрослых были опубликованы в 1989 г. (Rakhila et al., 1989; Salomon et al., 1989). Йоргенсен с коллегами изучали реакции 22 лиц зрелого возраста на применение СТГ в количестве 2 МЕ-м2 (-600 мкг-м2 или 15 мкг-кГ’-день’1) на протяжении 4 месяцев в рандомизированном двойном слепом перекрестном исследовании с использованием в качестве контроля плацебо (Rakhila et al., 1989). Прием экзогенного гормона не вызывал никаких изменений массы тела, при этом с помощью компьютерной томографии было обнаружено увеличение среднего объема мышц бедра и соответствующее снижение среднего содержания жировой ткани. Кроме того, отмечалось также достоверное уменьшение толщины кожной складки в подлопаточной области. В другой работе (Salomon et al., 1989) представлены результаты рандомизированного, двойного слепого исследования применения СТГ у 24 лиц зрелого возраста в количестве 0,07 МЕ-кг»1 («20 мкг-кг~’-день~’) в течение 6 месяцев с использованием в качестве контроля плацебо. В результате этого исследования также не было обнаружено никаких изменений массы тела и по результатам оценки общего содержания калия в организме наблюдалось увеличение массы не-жировых тканей на 5,5 кг и соответствующее снижение массы жировой ткани на 5,7 кг. Недостатком этих исследований является небольшое количество участников, а также использование больших доз СТГ. Кэрроллом с соавторами (Carroll et al., 1998) обобщены результаты многочисленных исследований, подтверждающих способность СТГ повышать массу нежировой ткани и снижать количество жировой, особенно в области брюшины, в которых применяли различные дозы СТГ и использовали разнообразные методики определения состава тела. Широкомасштабное рандомизированное, двойное слепое исследование влияния небольших доз СТГ с применением в качестве контроля плацебо, которое проводилось в нескольких медицинских центрах с использованием различных методик оценки состава тела и охватывало 166 пациентов зрелого возраста с дефицитом СТГ, подтвердило способность СТГ увеличивать массу нежировой ткани и снижать количество жировой ткани у лиц, относящихся к этой группе населения (Cuneo et al., 1998).

Избыточная секреция СТГ приводит к увеличению мышечной ткани и уменьшению жировой ткани. Обследование 150 человек с признаками акромегалии, проведенное в Швеции, показало, что у них увеличена масса мышечной ткани и снижено количество жировой ткани по сравнению с 476 нормальными лицами (Bcngtsson et al., 1989). Состав тела оценивали с применением четырехкомпонентной модели по показателям общего калия и воды в его составе. Содержание калия в организме первоначально измеряли с помощью методики оценки разбавления радиоактивного изотопа калия (42 КС1), а затем с помощью определения содержания общего калия в организме. Общее содержание воды в организме оценивали с использованием методики оценки разбавления воды, меченой тритием. Масса соматических тканей тела у мужчин и женщин с акромегалией по результатам оценки общего содержания калия в организме превышала нормативные значения в среднем на 2,7 и 2,2 кг соответственно, а масса жировой ткани оказалась ниже расчетных значений и была ниже нормы на 7,8 и 5,6 кг у мужчин и женщин соответственно. Обследование той же группы пациентов показало, что эффективная терапия акромегалии не нормализует состав тела, но приводит к непрерывному увеличению массы соматических тканей, снижению общего содержания воды и увеличению массы жировых тканей (Bengtsson et al., 1989b). Эти результаты могут послужить поводом для убежденности спортсменов в том, что допинг в виде сверхфизиологических доз СТГ может привести к увеличению массы мышечной ткани, которая сохранится после прекращения приема гормона. Вместе с тем было высказано предположение, что у “излеченных» от акромегалии пациентов с низким уровнем СТГ в сыворотке крови может быть аномальный суточный профиль секреции гормона, который предположительно вносит свой вклад в сохранение массы мышечной ткани. В более позднем исследовании состава тела у больных акромегалией с использованием двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии и оценки разбавления натрия было подтверждено, что у акромегаликов масса жировой ткани меньше по сравнению с нормальным контролем, однако после успешного лечения происходит ее увеличение (O’Sullivan et al., 1994). Авторы этого исследования показали, что при акромегалии наблюдается возрастание массы мягких тканей, не содержащих жира, которое происходит вследствие увеличения содержания воды в организме, а не за счет увеличения массы соматических тканей, что может свидетельствовать об отсутствии анаболического влияния СТГ на мышцы у больных акромегалией. В противоположность исследованию Бенгтсона (Bengtsson et al., 1989) успешное лечение акромегалии, изложенное в этой работе, приводило к уменьшению массы мягких тканей, не содержащих жира, которое было связано не с изменением массы соматических тканей, а с уменьшением содержания воды в организме.

Данные в отношении влияния приема СТГ на состав тела у здоровых людей и у спортсменов немногочисленны. Крист провел двойное слепое исследование последствий применения СТГ с использованием плацебо в качестве контроля 8 человек, которые служили в качестве своего собственного контроля (Crist et al., 1988). Это исследование продемонстрировало изменения состава тела у хорошо тренированных лиц зрелого возраста, принимавших экзогенный СТГ (30—50 мкг-кг’1 три раза в неделю) на протяжении 6 недель возрастающей силовой тренировки. С применением метода гидростатического взвешивания было продемонстрировано увеличение на 4 % массы тканей, не содержащих жира, и уменьшение массы жировой ткани на 4 %. Гидростатическое взвешивание было также использовано в другом исследовании влияния СТГ на молодых мужчин, занимавшихся силовой тренировкой (Yarasheski et al., 1992). Семь человек получали СТГ в количестве 40 мкг-кг’-день-1 в ходе выполнения 12-неделыюй тренировочной программы. В случае приема СТГ наблюдалось большее увеличение массы тканей, не содержащих жира, чем в случае приема плацебо лицами, занимавшимися по той же самой программе. Аналогичные результаты были получены, когда СТГ принимали мужчины старшего возраста, занимавшиеся силовой тренировкой. Применение СТГ в сочетании с выполнением тренировочной программы вызывало более значительное увеличение массы тканей, не содержащих жира, по сравнению с одним только выполнением тренировочной программы. В этом исследовании участвовали 23 здоровых мужчины, которые вели малоподвижный образ жизни, средний возраст которых составлял 67,1 года, все они занимались по программе прогрессивной силовой тренировки продолжительностью 16 недель, при этом часть из них получала препараты СТГ, а остальные -г плацебо. У восьми человек, получавших СТГ в количестве 12,5—24 мкг-кг^-дешт1, по оценкам методом гидростатического взвешивания, наблюдалось увеличение массы тканей, не содержащих жира, в среднем на 8 % (4,8 кг) (Yarasheski et al., 1995). Еще пять человек не смогли участвовать в исследовании до конца из-за побочных эффектов, связанных с увеличением удержания жидкости в организме. Отсутствие изменений в синтезе сократительных белков в латеральной широкой мышце бедра, а также ее силы, наряду с изменениями содержания жидкости в тканях, которые внесли свой вклад в увеличение мышечной массы в случае употребления СТГ, свидетельствует о том, что применение его в сочетании с силовой тренировкой не вносит своего вклада в увеличение объема мышечной ткани. Еще в одном исследовании не удалось обнаружить никакого влияния СТГ на состав тела у тренированных спортсменов с малым количеством жировой клетчатки в организме после применения СТГ в количестве 0,09 U-кг-1-день”1 («30 мкг-кг’-день4) в течение 6 недель по сравнению с контрольной группой, получавшей плацебо (Deyssig et al., 1993). Вместе с тем в этом исследовании долю жировой и мышечной ткани в составе тела определяли исключительно с помощью методики измерения толщины кожных складок, которая не отличается высокой чувствительностью.

Спортсмены могут рассматривать изменения в составе тела, продемонстрированные в этих исследованиях, как свидетельство того, что применение СТГ в качестве допинга может предположительно вызывать аналогичные изменения состава тела, выражающиеся в увеличении массы мышечной ткани и снижении массы жировой клетчатки в отсутствии физической нагрузки. Такая возможность является привлекательной для спортсменов, которые стремятся улучшить свое соотношение сила / масса тела, или для культуристов, которые нацелены на наращивание максимальной мышечной массы при минимальном количестве подкожной жировой ткани.

Тренировка силы и выносливости

Особенности функционирования скелетной мышцы наиболее подробно можно исследовать на примере четырехглавой мышцы бедра. До применения СТГ у взрослых с дефицитом этого гормона отмечается достоверно более низкая изометрическая сила четырехглавой мышцы бедра по сравнению со здоровыми лицами, не отличающимися по другим показателям (Cuneo et al., 1990). Основной причиной этого может быть меньшая площадь

Видео по теме

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