Endothelial function in athletes in the process of adaptation to various training exercise modes

Abstract

Studies on endothelial dysfunction and its relationship with adaptive disorders in highly skilled athletes are few in number and mainly carried out in cyclic kinds of sports due to larger volumes and higher intensities of training loads associated with endurance performance gain. Stress and sex hormones and growth hormone play an important role in the regulation of endothelial function, but factors, which can stimulate negative vascular changes, remain a matter of debate. It is also unclear, whether changes in the vascular system depend on the type, mode or intensity of physical activity. The aim of the work was to perform a comparative assessment of endothelial function and to study the role of some hormones in its regulation in highly qualified athletes in the process of adaptation to various training loads. Material and methods. After signing a written informed consent, the study involved 104 athletes (80 men and 24 women) qualifying from the First-Class athletes to Masters of Sports of International Class (MSIC): 63 – athletes, who mainly trained endurance performance (triathletes, swimmers, long-distance runners, rowers), 31 – strength performance (weightlifters, powerlifters, kettlebell lifters), 10 – speed performance (sprinters). The mean age of the examined athletes was 21.75 ± 3.32 years. Among them, there were Masters of Sports of International Class (MSIC) – 2 athletes, Masters of Sports (MS) – 25, Candidates Master of Sports (CMS) – 48, First-Class athletes – 29. Plasma levels of endothelin-1, 6-keto-PG, erythropoietin, growth hormone, testosterone, free testosterone were determined by enzyme-linked immunoassay on a Seac ELISA-Reader Sirio S (Seac Radim Company, Italy). Results. There was no statistically significant difference in endothelin-1 levels between the endurance and strength athletes, but the strength-trained athletes showed a tendency towards endothelin-1 level predominance (0.77 ± 0.04 fmol/ml vs. 0.72 ± 0.06 fmol/ml; P = 0.176) and 2 times (P = 0.017) higher levels of 6-keto-PG. The endothelin-1 and 6-keto-PG levels did not differ significantly between the endurance and speed athletes. The strength-trained athletes exhibited 5.2 % (P = 0.016) higher endothelin- 1 levels than speed-trained athletes. However, these athletes did not differ statistically in the 6-keto-PG (292.30 ± 70.38 pg/ml against 106.92 ± 74.44 pg/ml; P = 0.834) level. A positive correlation was found between the levels of erythropoietin and 6-keto-PG in the endurance-trained (r = 0.57; P = 0.00001) and strength-trained (r = 0.46; P = 0.013) athletes. Analysis of testosterone and free testosterone levels did not reveal statistically significant differences between endurance-, strength- or speed-trained athletes. At the same time, there was a trend towards higher levels of testosterone and free testosterone in the strength-trained athletes as compared to those in the endurance- or speed-trained athletes. The strength athletes showed a positive correlation (r = 0.46; P = 0.013) between the levels of free testosterone and endothelin-1. The highest level of somatotropic hormone was in the speed-trained athletes (11.74 ± 3.13 mIU/l), 2 times less – in the endurance-trained athletes (5.69 ± 1.19 mIU/l), and the lowest one – in the strength-trained athletes (2.66 ± 1.32 mIU/l). A positive correlation between the growth hormone and erythropoietin levels (r = 0.29; P = 0.038) was revealed in the endurance athletes. Conclusions. The endurance and speed athletes did not differ in the levels of endothelin-1, 6-keto-PG, erythropoietin, and testosterone. The strength-trained athletes showed signs of endothelial dysfunction: higher endothelin-1 levels with significantly reduced growth hormone and a tendency of increase in the serum testosterone level, as well as a compensatory increase in 6-keto-PG to maintain the balance between vasoconstrictors and vasodilators. Дослідження ендотеліальної дисфункції та її зв’язку з адаптаційними порушеннями у висококваліфікованих спортсменів нечисленні. Здебільшого їх здійснюють у циклічних видах спорту, що зумовлено інтенсивнішими та більшими за обсягом тренувальними навантаженнями, які спрямовані на розвиток витривалості. Важливу роль у регуляції функцій ендотелію відіграють гормони стресу, статеві гормони та гормони росту, але питання про те, які фактори можуть стимулювати негативні судинні зміни, залишається дискусійним. Також неясно, чи залежать зміни судинної системи від виду, спрямованості й інтенсивності фізичних навантажень. Мета роботи – порівняльне оцінювання показників функції ендотелію та вивчення ролі окремих гормонів в її регуляції у висококваліфікованих спортсменів у процесі адаптації до тренувальних навантажень різної спрямованості. Матеріали та методи. Після підписання письмової інформованої згоди в дослідження залучили 104 спортсмени (80 чоловіків і 24 жінки) рівня майстерності від 1 розряду до МСМК: 63 – атлети, які розвивали переважно якість витривалості (тріатлоністи, плавці, бігуни на довгі дистанції, академічна гребля), 31 – якість сили (важкоатлети, паверліфтинг, гирьовий спорт), 10 – якість швидкості (бігуни-спринтери). Середній вік становив 21,75 ± 3,32 року. Обстежили майстрів спорту міжнародного класу (МСМК) – 2 спортсмени, майстрів спорту (МС) – 25, кандидатів у майстри спорту – 48, першорозрядників – 29. Методом ІФА визначили рівні ендотеліну-1, 6-кето-ПГ, еритропоетину, гормона росту, тестостерону, вільного тестостерону. Результати. У спортсменів, які удосконалювали якості витривалості або сили, відсутня статистично вірогідна різниця за вмістом ендотеліну-1, проте у спортсменів, які розвивали якість сили, встановлена тенденція до переважання вмісту ендотеліну-1 (0,77 ± 0,04 фмоль/мл проти 0,72 ± 0,06 фмоль/мл; р = 0,176) та вдвічі (р = 0,017) більший вміст 6-кето-ПГ. За вмістом ендотеліну-1 і 6-кето-ПГ спортсмени, які розвивали якості витривалості або швидкості, вірогідно не відрізнялися. У спортсменів, які розвивали якість сили, вміст ендотеліну-1 більший, ніж у спортсменів, які розвивали якість швидкості, на 5,2 % (р = 0,016). Але ці спортсмени статистично не відрізнялися за вмістом 6-кето-ПГ (292,30 ± 70,38 пг/мл проти 106,92 ± 74,44 пг/мл; р = 0,834). Між вмістом еритропоетину та 6-кето-ПГ встановили позитивний кореляційний зв’язок у спортсменів, які удосконалювали якість витривалості (r = 0,57; p = 0,00001), та спортсменів, які розвивали якість сили (r = 0,46; p = 0,013). Аналіз вмісту тестостерону та вільного тестостерону не показав статистично вірогідну різницю між групами спортсменів, які розвивали якості витривалості, сили або швидкості. Але визначили тенденцію до переважання вмісту тестостерону та вільного тестостерону у спортсменів, які удосконалювали якість сили, над аналогічними показниками у спортсменів, які розвивали якості витривалості або швидкості. У спортсменів, які розвивали якість сили, між вмістом вільного тестостерону та ендотеліну-1 виявили позитивний кореляційний зв’язок (r = 0,46; p = 0,013). Найбільший вміст соматотропного гормона визначили у спортсменів, які розвивали якість швидкості (11,74 ± 3,13 мкМОд/мл), удвічі менший – у спортсменів, які удосконалювали якість витривалості (5,69 ± 1,19 мкМОд/мл), найменший – у силових атлетів (2,66 ± 1,32 мкМОд/мл). У спортсменів, які вдосконалювали якість витривалості, виявили позитивний кореляційний зв’язок між вмістом гормона росту та еритропоетину (r = 0,29; p = 0,038). Висновки. Спортсмени, які розвивали якості витривалості або швидкості, не відрізнялися за вмістом ендотеліну-1, 6-кето-ПГ, еритропоетину, тестостерону. У спортсменів, які розвивали якість сили, виявили ознаки ендотеліальної дисфункції: більший вміст ендотеліну-1 на тлі істотного пригнічення гормона росту й тенденції до збільшення тестостерону, компенсаторне збільшення вмісту 6-кето-ПГ, яке підтримало рівновагу вазоконстрикторів і вазодилятаторів судинного ендотелію. Исследование эндотелиальной дисфункции и ее связи с адаптационными нарушениями у высококвалифицированных спортсменов немногочисленны. В основном их проводят в циклических видах спорта, что обусловлено более интенсивными и объемными тренировочными нагрузками, направленными на развитие выносливости. Важную роль в регуляции функции эндотелия играют гормоны стресса, половые гормоны и гормон роста, но вопрос о том, какие факторы могут стимулировать негативные сосудистые изменения, остается дискуссионным. Также неясно, зависят ли изменения сосудистой системы от вида, направленности и интенсивности физических нагрузок. Цель работы – проведение сравнительной оценки показателей функции эндотелия и изучение роли некоторых гормонов в ее регуляции у высококвалифицированных спортсменов в процессе адаптации к тренировочным нагрузкам различной направленности. Материалы и методы. После подписания письменного информированного соглашения в исследование включены 104 спортсмена (80 мужчин и 24 женщины) уровня мастерства от 1 разряда до МСМК: 63 – атлеты, которые развивали преимущественно качество выносливости (триатлонисты, пловцы, бегуны на длинные дистанции, академическая гребля), 31 – качество силы (тяжеловесы, пауэрлифтинг, гиревой спорт), 10 – качество скорости (бегуны-спринтеры). Средний возраст составил 21,75 ± 3,32 года. Обследовали мастеров спорта международного класса (МСМК) – 2 спортсмена, мастеров спорта (МС) – 25, кандидатов в мастера спорта – 48, перворазрядников – 29. Методом ИФА определили уровни эндотелина-1, 6-кето-ПГ, эритропоэтина, гормона роста, тестостерона, свободного тестостерона. Результаты. У спортсменов, которые совершенствовали качества выносливости или силы, не установлена статистически достоверная разница по содержанию эндотелина-1, однако у спортсменов, развивающих качество силы, отмечена тенденция к преобладанию содержания эндотелина-1 (0,77 ± 0,04 фмоль/мл против 0,72 ± 0,06 фмоль/мл, р = 0,176) и в 2 раза (р = 0,017) большее содержание 6-кето-ПГ. По содержанию эндотелина-1 и 6-кето-ПГ спортсмены, развивающие качества выносливости или скорости, достоверно не отличались. У спортсменов, которые развивали качество силы, содержание эндотелина-1 больше, чем у спортсменов, которые развивали качество скорости, на 5,2 % (р = 0,016). Однако эти спортсмены статистически не отличались по содержанию 6-кето-ПГ (292,30 ± 70,38 пг/мл против 106,92 ± 74,44 пг/мл, р = 0,834). Между содержанием эритропоэтина и 6-кето-ПГ установлена положительная корреляционная связь у спортсменов, совершенствовавших качество выносливости (r = 0,57; p = 0,00001), и спортсменов, которые развивали качество силы (r = 0,46; p = 0,013). Анализ содержания тестостерона и свободного тестостерона не показал статистически достоверную разницу между группами спортсменов, которые развивали качества выносливости, силы или скорости. Тем не менее отмечена тенденция к преобладанию содержания тестостерона и свободного тестостерона у спортсменов, совершенствовавших качество силы, над аналогичными показателями у спортсменов, развивающих качества выносливости или скорости. У спортсменов, которые развивали качество силы, между содержанием свободного тестостерона и эндотелина-1 установлена положительная корреляционная связь (r = 0,46; p = 0,013). Наибольшее содержание соматотропного гормона отмечено у спортсменов, развивающих качество скорости (11,74 ± 3,13 мкМEд/мл), в 2 раза меньше – у спортсменов, совершенствовавших качество выносливости (5,69 ± 1,19 мкМEд/мл), наименьшее – у силовых атлетов (2,66 ± 1,32 мкМEд/мл). У спортсменов, кото- рые совершенствовали качество выносливости, обнаружена положительная корреляционная связь между содержанием гормона роста и эритропоэтина (r = 0,29; p = 0,038). Выводы. Спортсмены, развивающие качества выносливости или скорости, не отличались по содержанию эндотелина-1, 6-кето-ПГ, эритропоэтина, тестостерона. У спортсменов, которые развивали качество силы, отмечены признаки эндотелиальной дисфункции: большее содержание эндотелина-1 на фоне значительного угнетения гормона роста и тенденции к увеличению тестостерона, компенсаторное увеличение содержания 6-кето-ПГ, которое сохранило равновесие вазоконстрикторов и вазодилататоров сосудистого эндотелия.