Силовые тренировки и тестостерон

Силовая тренировка и тестостерон

Мужской половой гормон — тестостерон оказывает влияние не только на половую активность и эмоциональное поведение (агрессивность и др.), но также вносит свой вклад в контроль метаболизма. Принято считать, что тестостерон является анаболическим гормоном, однако его роль в метаболическом контроле не ограничивается только этим. Тестостерон, благодаря своим эффектам противодействия, влияет на несколько других гормонов. В силовой тренировке основная его роль заключается в индукции синтеза сократительных белков в мышцах, подвергающихся физической нагрузке. Кроме того, в период интенсивных занятий силовыми упражнениями, например во время соревнований, тестостерон, по-видимому, необходим для мобилизации функциональных возможностей.

Гипофизарно-семенниковая система

Тестостерон вырабатывается интерстициальными клетками Лейдига, составляющими примерно 20 % массы семенников взрослого мужчины. Кроме того, он образуется в гораздо меньшем количестве как производное андрогенных стероидов, вырабатываемых в коре надпочечников. Клетки Лейдига секретируют тестостерон только при условии их стимуляции лютеотропином (ЛГ, лютеинизирующий гормон), который образуется в гипофизе. Количество вырабатываемого тестостерона находится в прямой зависимости от количества доступного ЛГ. Секреция ЛГ стимулируется гипоталамическим нейрогормоном — гонадолиберином. В свою очередь тестостерон в крови подавляет секрецию гонадолиберина (сильная отрицательная обратная связь), а также секрецию ЛГ гипофизом (слабая отрицательная обратная связь). Пониженный уровень тестостерона делает возможной секрецию больших количеств гонадолиберина в нейросекреторных клетках гипоталамуса с последующим увеличением секреции ЛГ гипофизом и тестостерона в семенниках. Таким образом, гипофизарные гонадотропные клетки, секретирующие ЛГ, и семенники составляют гипофизарно-семенниковую систему, активность которой контролируется посредством нервных воздействий, поступающих в гипофиз из гипоталамуса путем нейросекреции, и регуляторного действия тестостерона в цепи обратной связи.

Секреция гонадолиберина и ЛГ носит эпизодический характер. Секреторные выбросы гонадолиберина имеют длительность всего несколько секунд и происходят каждые 1—3 ч. Периодичность секреции тестостерона выражена в значительно меньшей степени. Уровень его достигает наивысшего значения в ранние утренние часы и постепенно понижается в течение дня. Большая часть тестостерона в крови находится в виде комплекса с глобулином, связывающим половой гормон (sex hormone binding globulin, SHBG).

Метаболическое действие тестостерона

Анаболическое действие. В 1935 году было опубликовало сообщение о том, что введение тестостерона кастрированным самцам собаки в течение длительного времени вызывало удержание азота в организме (Kochakian, 1935). На протяжении последующих лет эти результаты были подтверждены другими статьями, где было показано, что кастрация самцов крысы, морской свинки или мыши вызывает уменьшение силы скелетных мышц, обусловленное снижением интенсивности процессов биосинтеза белка. Замещающая терапия с использованием тестостерона позволяла устранить эти эффекты кастрации (Papanicolaou, Falk, 1938; Scow, Hayes, 1955; Kochakian, 1959; Kochakian et al., 1964).

Согласно имеющимся данным, метаболическое действие тестостерона опосредовано рецептором андрогенов в цитоплазме клетки. В клеточной цитоплазме он связывается с рецепторным белком. После формирования комплекса происходит активация и перемещение тестостерона в клеточное ядро. Связывание комплекса с хромосомными белками запускает процесс образования мРНК, необходимой для синтеза белков, отвечающих за осуществление эффектов тестостерона. В скелетной мышце основным местом действия тестостерона является синтез белков, формирующих миофибриллы. Благодаря этому тестостерон вносит свой вклад в развитие мышечной гипертрофии. Рецептор способен взаимодействовать с тестостероном и некоторыми другими андрогенами. В волокнах скелетной мышцы, а также клетках костной ткани тестостерон обладает более высокой чувствительностью к рецептору по сравнению с другими андрогенами. Во всех остальных клетках наибольшей чувствительностью характеризуется 5а-ди-гидротестостерон. В такой ситуации после того как тестостерон попадает в клетку он должен быть преобразован в 5а-дигидротестостерон. В скелетных мышцах и костной ткани превращения тестостерона в 5а-дигидротестостерон не происходит. Информация, содержащаяся в мРНК, передается в процессе синтеза клеточных белков в рибосомах.

Состояние клеточных рецепторов регулируется за счет увеличения или уменьшения количества мест связывания и изменения чувствительности связывания. Таким образом, влияние тестостерона на метаболические процессы зависит от его выработки, а также от стимуляции или подавления функции специфического клеточного рецептора, следовательно, усиление метаболического воздействия гормона может быть обусловлено не только повышенной концентрацией гормона в межклеточной жидкости, но и в результате увеличения количества мест связывания и/или повышения чувствительности рецептора к гормону. В условиях подавления функции рецептора даже высокий уровень гормона не способен оказать заметного влияния на метаболизм, поэтому некорректно ставить знак равенства между концентрацией гормона в крови и степенью его воздействия на метаболизм.

Развитие скелетной мышцы в онтогенезе тесно связано с метаболическим воздействием тестостерона, который, начиная с последних стадий пубертата, стимулирует формирование мужского типа телосложения, характеризующегося наличием более развитой по сравнению с женским телом мускулатуры. Повышение уровня тестостерона после полового созревания также обеспечивает прекрасные возможности для тренировки силы, мощности и скорости.

Антикатаболическое воздействие. Тестостерон способен подавлять катаболическое воздействие глюкокортикоидов (антикатаболическое действие), а также ослаблять подавление синтеза белка (антианаболическое действие), которое они вызывают. Антикатаболическое действие и ингибирование антианаболического действия основано на конкуренции тестостерона и кортизола за специфические клеточные рецепторы глюкокортикоидов. Ослабление катаболического и антианаболического действия кортизола зависит от количества рецепторов глюкокортикоидов, занятых тестостероном (Meyer, Rosen, 1977).

Стимуляция роста костной ткани и удержание кальция в организме. Тестостерон стимулирует рост костного матрикса в целом и способствует удержанию кальция в организме. После полового созревания происходит существенное увеличение толщины костей и отложение в них дополнительного количества солей кальция (Ritzen et al., 1981; Krabbe et al., 1982). Рост костного матрикса взаимосвязан с анаболическим действием тестостерона, а отложение кальция является вторичным явлением, обусловленным ростом костного матрикса.

Другие эффекты. В период полового созревания и в юношеском возрасте тестостерон повышает базальный уровень метаболизма на 5—10 %. Он обладает способностью к увеличению интенсивности процессов эритропоэза (Palacios et al., 1983), а также оказывает воздействие средней степени па реабсорбцию натрия в почечных канальцах.

Тестостерон у женщин

Тестостерон, обнаруживаемый в плазме крови у женщин, образуется главным образом в коре надпочечников в качестве дополнительного продукта в биосинтезе глюкокортикоидов. В секрете коры надпочечников содержатся андрогенные стероиды, которые могут превращаться в периферических тканях организма в тестостерон. Выработка андрогенных стероидов в надпочечниках начинается вскоре после наступления второй декады постнатальной жизни в связи с половым созреванием. Признаком этого процесса служит появление в сыворотке крови дегидроэпиандростероисульфата (Wierman, Crowley, 1986).

Выработка тестостерона у женщин зависит от интенсивности биосинтеза глюкокортикоидов, стимуляция которого осуществляется адренокортикотропным гормоном (АКТГ), образующимся в передней доле гипофиза, поэтому у женщин роль ЛГ в контроле уровня тестостерона в крови весьма незначительна, если она вообще существует. Таким образом, при сравнении различного характера изменений уровня тестостерона у мужчин и женщин необходимо принимать во внимание принципиальные половые различия механизмов его контроля.

Несмотря на то что уровень тестостерона у взрослых женщин примерно в 10 раз ниже по сравнению с мужчинами, его метаболические эффекты проявляются далеко не в столь ослабленной степени. У женщин влияние тестостерона усиливается в зависимости от продукции эстрогенов (Danhaive, Rousseau, 1988). Было высказано предположение, что повышенная чувствительность к тестостерону связана со стимуляцией функции рецепторов андрогенов. Возможно также, что у женщин тестостерон имеет более благоприятные условия для конкуренции за рецепторы глюкокортикоидов.

Изменения уровня тестостерона в процессе силовой тренировки

Гормональный ответ, обусловленный выполнением физических упражнений, зависит от 4 основных факторов: 1) интенсивности упражнений; 2) продолжительности упражнений; 3) уровня адаптации к конкретному виду упражнений; 4) потребностей гомеостаза (Vim А., 1992; Viru A. et al., 1996). Влияние этих определяющих факторов модулируется эмоциональным напряжением, наличием кислорода и углеводов, температурой окружающей среды, биоритмами и утомлением (Viru A. et al., 1996).

Предполагается, что связь между физическими упражнениями и активностью эндокринной системы осуществляется с помощью трех механизмов. Один из них имеет отношение к распространению нервного возбуждения от двигательных центров головного мозга к мотонейронам спинного мозга (центральная двигательная команда). Значение этого механизма для активации эндокринной системы было продемонстрировано в экспериментах с введением тубокурарина мужчинам. Доза 0,015 мг кг’1 а-тубокурарина вызывает частичную периферическую нейромышечную блокаду, в результате которой происходит ослабление скелетных мышц, поэтому для того, чтобы выполнить определенный объем работ, приходится прикладывать значительно большее произвольное усилие, по сравнению с прикладываемым в нормальных условиях. Подтверждением увеличению прикладываемого произвольного усилия служит более высокая оценка испытываемой нагрузки в этом эксперименте (Galbo et al., 1987). Более “сильная” центральная двигательная команда связана с более выраженными изменениями уровня катехоламинов, соматотропного гормона и АКТГ при выполнении упражнений с тем же уровнем потребления кислорода без нейромышечной блокады (Kjaer et al., 1987).

Было высказано предположение о том, что во время продолжительных занятий физическими упражнениями на гормональный ответ могут оказывать влияние импульсы от рецепторов, чувствительных к температуре, внутрисосудистому давлению, давлению кислорода и наличию глюкозы (Galbo, 1983). Однако прежде всего следует обращать внимание на цепь обратной связи, осуществляемой с помощью нервных импульсов от рецепторов, расположенных в скелетных мышцах (проприоцепторов, чувствительных к мышечному давлению, и метаболических рецепторов, реагирующих па накопление продуктов обмена). Использование в небольших дозах эпидуральной анестезии, которая блокирует тонкие сенсорные афферентные нервные волокна (осуществляющие иннервацию преимущественно метаболических рецепторов) и практически не затрагивает толстые эфферентные волокна и, следовательно, моторную функцию, позволило авторам продемонстрировать важное значение нервной обратной связи с мышцами для регуляции изменений уровня АКТГ и β-эндорфина (Kjaer et al., 1989).

Изменение концентрации гормонов и лактата при силовых упражнениях

Влияние интенсивности и продолжительности двигательной активности, а также интервалов отдыха на изменения уровня тестостерона в процессе силовой тренировки

При выполнении циклических упражнений было обнаружено, что уровень интенсивности существенно влияет на изменения уровня ряда гормонов. Физические упражнения с интенсивностью выше определенного порога вызывают гормональный ответ. Порог интенсивности физических упражнений для катехоламинов (Lehmann et al., 1991), АКТГ (Rakhila et al., 1988), кортизола (Port, 1981), β-эндорфина (Rakhila et al., 1988) и соматотропного гормона (Chwablinska-Moncta et al., 1996) близок к анаэробному порогу. У мужчин, выполнявших тест с увеличением нагрузки на велоэргометре, можно было зафиксировать величину интенсивности упражнений, при достижении которой наблюдалось повышение уровня тестостерона (Jezova et al., 1985). Аналогичные данные были получены в экспериментах Галбо (Galbo et al., 1977). В то же время результаты ряда других исследований не позволяли сделать вывод о существовании четкой зависимости гормонального ответа от интенсивности упражнений.

Принимая во внимание значение “силы” центральной двигательной команды, большинство упражнений для тренировки силы и мощности должны иметь интенсивность достаточную, чтобы вызвать довольно сильную центральную двигательную команду, чтобы инициировать гормональный ответ. Тем не менее быстрое однократное применение мышечной силы или мощности, как правило, не вызывает гормонального ответа. По-видимому, имеет значение также продолжительность развиваемого усилия или количество повторений. Было проведено сопоставление воздействия педалирования на велоэргометре при нагрузках 100 %, 73 %, 55 % или 36 % мощности мышц ног (Kraemer W.J. et al., 1989, 1991b). Максимальная продолжительность педалирования составляла 6 с при нагрузке 100 %. 10 с — при нагрузке 73 %, 47 с — при нагрузке 55 % и 3 мин 31 с — при нагрузке 36 %. В случае наибольшей интенсивности упражнений их продолжительность 6 с была достаточной, чтобы вызвать увеличение норадреналина в сыворотке крови, но недостаточной для изменения его уровня или кортизола. Эти результаты доказывают, что при выполнении упражнении с большой развиваемой мощностью инициация гормональных ответов зависит от комбинированного действия уровня развиваемой мощности и продолжительности выполнения упражнения.

Динамика изменений тестостерона. Скорость фактического возникновения гормонального ответа определяется: а) скоростью передачи стимулирующего секрецию сигнала к эндокринной железе (максимальная скорость наблюдается при нервной активации мозгового слоя надпочечников, относительно высокая скорость передачи сигнала — при активации аденогипофиза гипоталамическими нейрогормонами); 6) возможностью непосредственной секреции уже синтезированного гормона (как в случае катехоламинов, связанных в цитоплазматических гранулах клеток мозгового слоя надпочечников); в) скоростью биосинтеза гормонов в количестве, необходимом для повышения их уровня в крови во время двигательной активности и его поддержания до окончания занятия. Динамика выработки тестостерона в условиях занятий физическими упражнениями до сих пор остается не исследованной. Сообщается, что через 2 ч после однократного введения мужчинам хорионического гонадотропина человека повышался уровень тестостерона в крови, сохранявшийся продолжительное время (Padron et al., 1980). Эти результаты свидетельствуют о том, что скорость секреторного ответа тестостерона определяется скоростью синтеза этого гормона. Очевидно, следует предположить, что усиление секреции тестостерона не может произойти быстро. Вариабельность изменений его уровня при выполнении упражнений небольшой продолжительности скорее отражает нормальные флуктуации базального уровня тестостерона, чем действительный секреторный ответ.

Физические упражнения высокой интенсивности (последовательные прыжки вверх, выполняемые с максимальной скоростью на протяжении 1 мин) вызывают увеличение концентрации гипофизарных и гипоталамических гормонов на 20—36 %, при этом не обнаруживается никаких изменений концентрации соматотронного гормона, пролактина и инсулиноподобного фактора роста. Уровень общего и свободного тестостерона и кортизола изменялся всего на 12— 14 % (Bosco et al., 1996а). Величина изменений тестостерона и кортизола при непродолжительных высокоинтенсивных циклических упражнениях была сопоставима со снижением объема плазмы (Sejersted et al., 1986). Таким образом, наблюдаемые изменения уровня тестостерона и кортизола, очевидно, обусловлены гемоконцентрацией. Галбо рассматривал увеличение концентрации тестостерона на 13 % при выполнении упражнений с возрастающей нагрузкой как проявление уменьшения объема плазмы (Galbo et al., 1977). Кремер также указывал на возможность того, что во время выполнения силовых упражнении со средним уровнем интенсивности повышенный уровень тестостерона может быть обусловлен изменениями объема плазмы (Кгаешег W.J., et al., 1992). Уилкерсон провел одновременную оценку изменений объема плазмы и концентрации тестостерона во время выполнения циклических упражнений (Wilkerson et al., 1980). В результате этого исследования было сделано заключение о том, что причиной умеренного повышения уровня тестостерона после 20-минутного выполнения упражнений в стационарном режиме было снижение объема плазмы, но не повышение уровня секреции тестостерона. Дополнительной причиной увеличения уровня тестостерона в крови без увеличения секреции является снижение скорости метаболического клиренса тестостерона во время двигательной активности (Sutton et al., 1978).

В соответствии с этими данными фактическое увеличение секреции тестостерона при выполнении физических упражнений должно происходить с определенной задержкой. Тем не менее одной из групп исследователей удалось обнаружить достоверное увеличение уровня тестостерона (на 28 %) после тестирования на велоэргометре продолжительностью 4,5 мин при высоком уровне интенсивности (5 Вт на 1 кг массы тела) (Jezova et al., 1985). Очевидно, что данные о влиянии физических упражнений на секрецию тестостерона достаточно противоречивы, включая возможность изменения динамики секреции гормона.

Результаты Ахтиайнена показывают, что после двух подходов жима ногами с нагрузкой, равной 12-повторному максимуму (12ПМ) с интервалом для отдыха между подходами 2 мин, концентрации свободного и общего тестостерона достоверно превышают исходный уровень (Ahtiainen et al., 2003). Повышенный уровень гормона сохраняется до окончания занятия, кроме того, наблюдается дальнейшее увеличение уровня свободного гормона. Поскольку объем плазмы крови во время занятия снижался на 11,8 % в случае максимального количества повторений и на 14,4 % — в случае принудительного выполнения повторений, величина изменений свободного тестостерона превышает эффект гемоконцентрации после первых двух подходов, а общего тестостерона после 6—8 подходов. В другой работе этой же группы исследователей показано, что четыре подхода приседаний с нагрузкой 10 ПМ (интервал для отдыха 90 с) приводят к повышению концентрации свободного и общего тестостерона, а также АКТГ, кортизола и лактата (Кгаешег WJ. et al., 1998а). Вместе с тем и здесь существует вклад эффекта гемоконцентрации. Кроме того, следует иметь в виду, что изменения уровня тестостерона в крови не являются прямым отражением изменения уровня секреции. Обнаруженные изменения концентрации имеют важное значение, поскольку метаболическое воздействие гормонов обусловлено именно изменением их содержания в межклеточной жидкости. Продолжительное воздействие гормонов поддерживается только при определенном уровне гормонов в биологических жидкостях организма.

Значение интенсивности и продолжительности силовых упражнений. После занятия силовыми упражнениями часто наблюдается повышенный уровень тестостерона. Такие результаты были получены в процессе исследования влияния занятий продолжительностью около 30 мин (Jurimae et al., 1990) либо после выполнения 3—5 подходов 4 упражнений с нагрузкой 5 ПМ и интервалом отдыха 3 мин или после 3 подходов с нагрузкой 10 ПМ и интервалом отдыха 1 мин (Kraemer W.J. et al., 1990, 1991а). В то же время были получены и другие данные: выполнение 6 серий по 8 повторений жима грудью лежа на скамье при нагрузке 70 % максимальной общей продолжительностью 24 мин не вызывали существенного увеличения уровня тестостерона. Изменений содержания тестостерона в плазме не наблюдалось также и в случае, когда занятие завершалось выполнением максимального количества последовательных повторений жима грудью (Guezennec et al., 1986).

При использовании двух различных программ занятий (с нагрузкой 10 ПМ и 5 ПМ) изменения уровня тестостерона в крови были более существенными после выполнения четырех упражнений с нагрузкой 10 ПМ (меньшая масса отягощений, больший объем выполненной работы) по сравнению с аналогичным занятием с нагрузкой 5 ПМ (большая масса отягощений, меньший объем выполненной работы). При выполнении 8 упражнений никаких различий в величине изменений уровня тестостерона между двумя типами занятий не обнаружено (Kraemer W.J. et al., 1991a). Концентрация тестостерона возрастала незначительно (на 7 %) или не изменялась при выполнении 5 подходов жима грудью лежа на спине с нагрузкой 10 ПМ, однако повышалась гораздо сильнее (на 15 %) после выполнения 15 подходов по 10 повторений приседаний с нагрузкой 30 % 1 ПМ (Volvek et al., 1997а). Значение объема тренировочной нагрузки было подтверждено в дальнейшем другой группой исследователей: после интенсивного занятия силовыми упражнениями, включавшего 3 подхода, рост уровня тестостерона был более заметным по сравнению с занятием, включавшим только 1 повтор (Gotschalk et al., 1997). Известно также, что увеличение общего объема тренировочной нагрузки стимулировало более значительные изменения содержания тестостерона в крови, несмотря на необходимость снижения интенсивности упражнений (Hakkinen, Pakarinen, 1993).

Кроме приведенных параметров занятий, заметное влияние на гормональный ответ оказывает продолжительность интервалов для отдыха, которая вне всяких сомнений влияла на результаты упомянутых выше исследований группы Кремера (Kraemer et al., 1990, 1991а). После интенсивного кругового занятия силовыми упражнениями продолжительностью 30 мин (соотношение работа/отдых 30 с; 30 с при нагрузке 70 % 1 ПМ) у студентов университета мужского пола наблюдалось повышение концентрации тестостерона на 24 % по сравнению с исходным уровнем (Jurimae et al., 1990).

В заключение было подтверждено, что гормональный ответ на занятия силовыми упражнениями зависит от объема участвующих в выполнении работы мышц, интенсивности тренировочного занятия, продолжительности отдыха в промежутках между подходами и упражнениями, а также предшествующего опыта занятий (Fleck, Kraemer, 1997). Как концентрические, так и эксцентрические упражнения способны повышать содержание тестостерона в крови (Durand et al., 2003).

Проведено сравнение изменений уровня тестостерона у группы мужчин во время и после выполнения силовых упражнений и упражнений на выносливость (Jensen et al., 1991). Среднее повышение концентрации тестостерона составило 27 % в случае выполнения упражнений на выносливость и 37 % — для силовых упражнений. Различия между изменениями тестостерона во время этих замятий были не достоверными. Вместе с тем обнаружены значительные различия между изменениями уровня тестостерона на индивидуальном уровне. Для отдельных занимающихся показан высокий уровень корреляции (г = 0,98) между повышением уровня тестостерона после выполнения силовых упражнений и упражнений на выносливость. Авторы высказали предположение о том, что индивидуальные различия в величине изменений уровня тестостерона могут иметь значение для адаптации организма к физической нагрузке.

Тренировка мощности. Большое количество повторений при низкой развиваемой мощности у культуристов приводит к понижению уровня тестостерона и повышению уровня соматотропного гормона (СТГ), в то время как у тяжелоатлетов большое количество повторений вызывает рост содержания тестостерона без изменений СТГ. В случае, если развиваемая мощность приближается к максимальной, а прикладываемая сила возрастает параллельно со снижением количества серий, у тяжелоатлетов не обнаруживается никаких изменений содержания гормонов. Спринтеры выполняют упражнения при максимальной мощности, развивая усилие, равное 60 % максимального. Несмотря на сравнительно небольшое количество серий, общий объем тренировочной нагрузки в этом случае, очевидно, достаточно большой. У мужчин концентрация тестостерона в крови уменьшалась вместе с подобными изменениями уровня ЛГ и кортизола. Можно предположить, что такой противоположный характер гормонального ответа был обусловлен явно выраженным утомлением, развивавшимся во время занятия. Такая возможность подтверждается существенным уменьшением средней мощности при выполнении полных приседаний и возрастанием общей биоэлектрической активности сокращающихся мышц при выполнении полных приседаний (Bosco et al., 2000).

Влияние уровня физической подготовленности и других факторов

Влияние уровня физической подготовленности. Существует не так много данных в отношении влияния уровня физической подготовленности на изменения уровня тестостерона в ответ на силовую тренировку. В одном из таких исследований у мужчин не наблюдали заметных изменений уровня тестостерона после 6 подходов по 8 повторений жима грудью лежа на скамье при нагрузке 70 % 1 ПМ или после выполнения максимального количества повторений с аналогичной нагрузкой (Guezennec et al., 1986). Измерения повторяли каждый месяц на протяжении 4 месяцев тренировок, однако результаты оставались прежними. Поскольку в исследовании принимали участие спортсмены-тяжелоатлеты, отсутствие изменений в содержании тестостерона в крови можно объяснить адаптацией организма к тестовым упражнениям. В исследования

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.