История участия в проекте СТГ-2000 (GH-2000)

В 1993 г. Питер Сонксеи как член Медицинского подкомитета Международного олимпийского комитета (МОК) предложил написать обзор, посвященный СТГ и регулярной двигательной активности (Cuneo, Wallace, 1994). Впоследствии МОК и Европейский союз финансировали исследования, направленные на разработку стратегии обнаружения использования СТГ в качестве допинга, в которых примяли участие члены группы СТГ-2000, центры которой располагались главным образом в Госпитале Св.Томаса в Лондоне (проф. Питер Сонксеи), Госпитале Орхуса в Дании (проф. Йенс С. Кристиансен), Госпитале Сальгренска, Швеция (нроф. Бент-Аке Бентсон) и Госпитале Неаполя, Италия (проф. Луиджи Сакка). В составе этой группы работали также ученые из Германии, Швейцарии и Австралии.

'ПОИСК АДЕКВАТНЫХ МАРКЕРОВ ПРИМЕНЕНИЯ СТГ - “WASHOUT STUDY”

Нашим основным вкладом в реализацию этой программы стало исследование, получившее название.“Washout Study” и направленное на определение: а) наиболее показательных маркеров применения рСТГ; б) срочных изменений этих маркеров под влиянием интенсивной физической нагрузки (самой по себе и в сочетании с применением рСТГ); в) кинетики исчезновения этих маркеров после прекращения приема СТГ. Семнадцать мужчин в возрасте 18— 40 лет с индексом массы тела (ИМТ) 23, 6±0, 6; с высоким уровнем привычной аэробной двигательной активности и аэробной физической подготовленности (V02max 56, 0 ± 1, 2 мл-кг_|-минн) принимали участие в эксперименте семь раз. После первичного осмотра (посещение 1) их разделили случайным образом для проведения исследований в состоянии покоя или при воздействии физической нагрузки в перекрестном эксперименте, где результаты исследования в состоянии покоя являлись контролем для исключения эффектов положения тела. После этого был произведен повторный случайный выбор участников для двойного слепого исследования эффектов применения рСТГ в количестве 0, 15 МЕ-кг'^день'1 в течение 7 дней с использованием идентичного плацебо в качестве контроля. Препарат вводили самостоятельно подкожной инъекцией в область живота ежедневно в 20: 00, прием 7-й дозы осуществлялся за 3 ч до посещения после применения соматотропина (посещение 4). Занятие физическими упражнениями было повторено во время посещения 4, а также после прекращения применения СТГ во время посещений 5, 6 и 7, которые происходили через 24, 48 и 96 ч после посещения 4. Для проведения всех тестов с субмаксимальной физической нагрузкой использовали идентичный протокол, включавший три последовательных этапа: 1—5 мин с нагрузкой 1 Вт.-кг'1; 2—5 мин с нагрузкой 2 Вкг~'; 3—20 мин с нагрузкой 65 % от нагрузки, преодолеваемой при определенном заранее V02max (соответствует примерно 80 % V02max).

Интенсивные физические упражнения вызывают кратковременное эквимолярное повышение примерно на 20 % уровня общего ИФР-I, IGFBP-3 и кислотно-лабильного компонента (ALS) в сыворотке крови, что существенно выше эффекта гемоконцентрации (см. Mottram, 1999).

Проведенные исследования позволили нам предположить существование нового механизма регуляции тройного комплекса ИФР. Эти результаты подтверждают данные Байга с соавторами (Bang et al., 1990), которые показали увеличение содержания ИФР-I в сыворотке крови на 26 %. Недостатками этого исследования было очень небольшое количество участников экспериментов (3 мужчины и 3 женщины), отсутствие перерывов для отдыха и непрерывная нагрузка, равная 60 % V02max, на велоэргометре в течение 30 мин. Исследования, проведенные после наших экспериментов с использованием сопоставимой интенсивности физических упражнений, также подтвердили изменения уровня ИФР-I после интенсивной физической нагрузки. Десять минут велоэргометрии при нагрузке 72 % V02max приводили к увеличению на 14 % уровня ИФР-I в сыворотке крови у 11 лиц первого зрелого возраста (10 мужчин и 1 женщина), который достигал максимального значения в конце занятия физической активностью, которое достоверно отличалось от исходного базового уровня, измерявшегося через 20 мин после завершения занятия (Cappon et al., 1994). Вместе с тем при проведении этого исследования не был предусмотрен контроль в состоянии покоя. Аналогичные результаты с применением идентичной программы физических упражнений были получены еще в одной работе (Schwartz et al., 1996): у 10 физически активных юношей в конце занятия двигательной активностью наблюдали повышение уровня ИФР-I в сыворотке крови на 13, 3 %; через 10 мин отдыха этот показатель возвращался к исходному уровню. В статье также показано, что изменения ИФР-I под влиянием физической нагрузки зависят от интенсивности упражнений и не связаны с изменениями уровня СТГ, поскольку упражнения с нагрузкой, составляющей 46 % V02max, не влияли на уровень СТГ, но все еще вызывали повышение среднего уровня ИФР-I на 7, 7%.

Уникальным аспектом нашего исследования было определение концентрации свободного ИФР-I в ответ на интенсивную физическую нагрузку у спортcменов, которую обычно из-за значительной трудоемкости и стоимости проводили только в начале и в конце занятия. Интенсивная двигательная активность не вызывала изменений уровня свободного ИФР-1 в крови, а это свидетельствует о том, что увеличение общего содержания ИФР-1 в сыворотке крови происходит за счет возрастания его количества в составе комплекса с ИФР-связывающими белками и ALS. Подробное обсуждение свойств тройного комплекса ИФР / IGFBP-3 / ALS представлено ниже.

Резкое сильное повышение уровня свободного ИФР-1 во время выполнения физических упражнений было бы неэффективным, поскольку этот фактор обладает мощным инсулиноподобным действием и поэтому может отрицательно влиять на доставку к работающим тканям глюкозы и жиров. Если во время интенсивного занятия двигательной активностью возникает потребность в дополнительных количествах ИФР-1, более обоснованной с точки зрения физиологии была бы его доставка в связанной форме, обеспечивающей при необходимости возможность быстрого высвобождения.

Увеличение концентрации связанного ИФР-1 во время интенсивной двигательной активности может иметь ряд функций. Вполне возможно, что метаболическую активность во время интенсивной физической нагрузки проявляет свободный ИФР-1. Отсутствие изменений его в концентрации во время выполнения физических упражнений может маскировать возрастание скорости выведения или превращения свободного ИФР-1. Если это действительно имеет место, можно предположить, что увеличение пула связанного ИФР-1 во время интенсивной двигательной активности может играть роль резервного запаса, обеспечивающего возможность быстрого восстановления концентрации свободного фактора в случае необходимости. Показано, что ИФР-1 остается стабильным в течение дня, поэтому его уровень должен регулироваться достаточно жестко. Появление дополнительного резерва в условиях метаболического стресса позволяет обеспечивать равновесие между концентрациями свободного и связанного ИФР-1 в случае краткосрочного резкого возрастания потребности в нем. Возможно, что физическая нагрузка является сигналом для выделения ИФР-1 в виде комплексов со связывающими белками, которые затем могут быть сразу направлены к тканям-мишеням, и повышение уровня связанного фактора в крови просто отражает остаточные явления после его срочного выброса. Возможно также, что дополнительное количество ИФР-1, появляющееся в крови при воздействии физической нагрузки, вовлекается в обмен только после окончания физической нагрузки. ИФР может оставаться в связанной форме, циркулируя в крови в виде комплекса со своими связывающими белками, распределяться по тканям-мишеням или высвобождаться в кровь в свободном виде. Мы не проводили оценки свободного СТГ после интенсивной двигательной активности и поэтому не можем сделать каких-либо заключений в отношении взаимопревращений связанной и свободной формы ИФР-1.

Происхождение ИФР-1, выделяющегося в кровь под влиянием физической нагрузки, неизвестно. Считается, что ИФР-1, циркулирующий в крови, имеет преимущественно печеночное происхождение и вырабатывается под влиянием СТГ. Вместе с тем свой вклад в увеличение его концентрации может вносить и утечка или активная секреция в других тканях тела. Для стимуляции продукции ИФР-1 в печени под влиянием СТГ требуется достаточно много времени, поэтому, если печень является местом секреции, обеспечивающим быстрое нарастание концентрации ИФР-1 в сыворотке крови, то эта секреция, вероятнее всего, не зависит от стимуляции СТГ. Электростимуляция нервных окончаний изолированной конечности кошки с искусственной перфузией приводит к повышению уровня ИФР-1 в перфузируемой жидкости, что подтверждает возможность секреции этого фактора в других тканях организма помимо печени при воздействии физической нагрузки (Sara et al., 1982). В другой работе показано, что ткани конечности человека при выполнении физической работы могут вырабатывать ИФР-1 (Brahm et al., 1997b). Таким образом, локальные эффекты, им опосредуемые, вполне могут быть результатом таких индуцированных физическими упражнениями изменений ИФР.

Биологическое значение повышения концентрации ИФР-1 в ответ на интенсивную физическую нагрузку в настоящее время неизвестно. Если проанализировать распределение рецепторов ИФР-1 в различных тканях, а также результаты исследований быстрой реакции организма человека на введение рекомбинантного ИФР-1 человека, можно будет очертить круг возможных метаболических эффектов, происходящих при участии индуцированного физической нагрузкой ИФР-1. Два главных хранилища энергетических субстратов организма, а именно печень и жировая клетчатка, не имеют функциональных рецепторов к ИФР-1 и, вероятно, не могут быть основными мишенями ИФР-1, индуцированного физической нагрузкой. Вместе с тем его рецепторы в большом количестве обнаруживаются в поджелудочной железе и скелетных мышцах, которые поэтому логично рассматривать как мишени точных изменений уровня ИФР-1. Для срочной реакции организма на физическую нагрузку характерно существенное снижение уровня инсулина в крови. Возможно, резкое повышение ИФР-1 и его последующее действие через рецепторы поджелудочной железы может быть причиной падения концентрации инсулина во время регулярной двигательной активности. В случае обработки ИФР-1 перфузируемой поджелудочной железы наблюдается подавление секреции инсулина (Leahy, Vande-kerkhove, 1990), а при введении ИФР-1 человеку снижение концентрации инсулина в крови может происходить даже в условиях эугликемического блока (Boulware et al., 1992). Поэтому возможно, что небольшое резкое повышение уровня ИФР-1 под влиянием физической нагрузки может способствовать снабжению тканей организма энергетическими субстратами в виде глюкозы и жиров благодаря устранению воздействия на гепатоциты и адипоциты инсулина, который стимулирует запасание, а не высвобождение энергетических субстратов этими клетками. Выброс IGFBP-3 и ALS вместе с ИФР-1 в условиях физической нагрузки, вероятно, позволяет избежать значительного повышения уровня свободного ИФР-1, который при избыточной концентрации мог бы взаимодействовать с рецепторами инсулина гепатоцитов и адипоцитов и влиять на поглощение и выделение энергетических субстратов, необходимых для выполнения физической работы. Предполагается также, что ИФР-1 благодаря способности подавлять протеолиз обладает действием, сохраняющим белок. Внезапное повышение ИФР-1 в ответ на физическую нагрузку может таким образом выполнять функцию подавления потенциальных катаболических реакций с участием белка. В ряде исследований показано, что применение ИФР-1 приводит к уменьшению деградации белка. Например, в случае применения ИФР-I у мужчин наблюдается снижение окисления лейцина (Nussey et al., 1994), кроме того, у женщин и мужчин происходит заметное снижение появления аминокислот с разветвленными цепями (Boulware et al., 1992).

Внезапное повышение уровня ИФР-I в ответ на физическую нагрузку может оказывать влияние на транспорт глюкозы в работающие мышцы. Во время резкого увеличения физической нагрузки возрастает утилизация глюкозы в периферических тканях. Увеличение потребления глюкозы мышечной тканью во время физической нагрузки может происходить благодаря увеличению кровоснабжения мышц под влиянием ИФР-I. Выраженное сосудорасширяющее действие ИФР-I было продемонстрировано после введения его в плечевую артерию 9 мужчинам — уже через 5 мим после инъекции сильно увеличилось кровообращение в предплечье. В основе этого эффекта лежит синтез оксида азота, индуцированный ИФР-1, поскольку блокада синтеза оксида азота монометил-L-аргинином устраняет эффект усиления кровообращения под влиянием ИФР-I (Kiowsky et al., 1994). Эти результаты были подтверждены в другом, более обширном исследовании (Fryburg, 1996). Установлено, что введение СТГ в плечевую артерию стимулирует резкое эндотелийзависимос расширение сосудов и соответствующий путь передачи сигнала с участием оксида азота (Napoli et al., 2003). Эти же авторы показали отсутствие изменений уровня ИФР-I в предплечье во время вве- Я дения СТГ и сделали вывод о том, что сосудорасширяющий эффект СТГ не связан с ИФР-I, циркулирующим в крови.

Установлено, что подкожная инъекция ИФР-I у человека влияет на проницаемость кровеносных капилляров кожи и сетчатой оболочки глаза (Franzeck et al., 1995а, 1995b). Вполне возможно, что подобные изменения после регулярной двигательной активности могут затрагивать не только сосуды кожи и глаза, но и другие участки сосудистой системы, и представлять собой потенциальный механизм обеспечения транспорта бинарных комплексов ИФР-I к тканям-мишеням.

В период после интенсивной двигательной активности наблюдается значительное до 50 % повышение уровня IGFBP-1, которое может быть направлено на снижение до минимума гипогликемии, возникающей после интенсивной физической нагрузки. Быстрый ответ организма на занятия физическими упражнениями не затрагивает IGFBP-2 и свободного ИФР-I. Применение рекомбинантного рСТГ вызывает у человека сильное повышение свободного и общего ИФР-I, IGFBP-3 и ALS, а также небольшое снижение уровня IGFBP-1 и IGFBP-2, в то же время все эти индуцированные рСТГ изменения восстанавливались к исходному уровню в течение 4 дней. Происходящие под влиянием интенсивных упражнений изменения общего содержания рСТГ в сыворотке крови у большинства людей восстанавливались через несколько дней после применения рСТГ, предположительно в результате активации ИФР-опосредованной цепи отрицательной обратной связи. Таким образом, ИФР-I, а возможно, и некоторые ИФР-связывающие белки (IGFBP), учитывая их стабильность в течение суток и слабую реакцию на физическую нагрузку, могут быть подходящими маркерами употребления СТГ как допинга.

Система СТГ-ИФР, относительные изменения компонентов. Данные оценок отдельных показателей были выражены в виде баллов стандартного отклонения (Z-оценка) с использованием средних значений и стандартных отклонений в состоянии покоя до начала применения СТГ в качестве данных для сравнения. В группе, где применяли рСТГ, после 7 дней приема гормона наблюдали следующие изменения: ИФР-1 +6, 3 ± 0, 9; IGFBP-1 -2, 2 ± 0, 9; IGFBP-2 -0, 3 | 0, 2; IGFBP-3 +1, 6 ± 0, 5 и ALS +2, 7± ± 0, 5 баллов, по сравнению с соответствующими изменениями в группе, применявшей плацебо: ИФР-1 +0, 5 1 0, 2; IGFBP-1 -0, 8 I 0, 4; IGFBP-2 +0, 2 ± 0, 3; IGFBP-3 +0, 1 И 0, 3 и ALS +0, 1 ± 0, 2 бала (рис. 36.3). С использованием отсутствия перекрывания отдельных значений для разделения групп уровень ИФР-1 в сыворотке крови позволяет точно определять лиц, употреблявших рСТГ, во время посещения 4 в 87, 5 % случаев и в 100 % случаев при сравнении значений показателей до и после физической нагрузки и, соответственно, в 75 и 87, 5 % случаев во время посещения 5 (через 27 ч после последнего применения рСТГ). Подобным образом оценка содержания ALS в сыворотке крови позволяет правильно определить злоупотребление рСТГ в 100 и 87, 5 % для временных точек до и после занятия двигательной активностью и 100 и 50 % при оценке во время посещения 5. Уровень IGFBP-3 во всех случаях оказался менее чувствительным.

Интенсивная физическая нагрузка вызывала временное повышение уровня костно-специфической щелочной фосфатазы (BSAP, +16, 1 %), С-концевого пептида проколлагена типа I (PIPC, +14, 1 %), N-копцевого добавочного пептида проколлагена III (PIIIP, +5, 0 %), С-концевого поперечно-сшитого те-лопептида коллагена типа I (ICTP, +9, 7 %), изменений остеокальцина при этом не наблюдали (рис. 36.4) (Karila et al., 1999). Эти изменения, безусловно, свидетельствуют о временном повышении интенсивности обменных процессов в костной ткани после занятий аэробными упражнениями с ограничением нагрузки, связанной с перемещением собственного тела в вертикальном направлении. Применение экзогенного рСТГ вызывало увеличение концентрации осгеокальцина, PICP, PIIIP и ICTP в сыворотке крови, изменения уровня последних двух были наиболее выраженными. Время снижения концентрации (исчезновения) вдвое после прекращения применения рСТГ для маркеров до и после физической нагрузки составляло от 248 до 770 ч. Таким образом, маркеры обменных процессов в костной и соединительной ткани могут быть подходящими маркерами применения рСТГ. При интерпретации изменений PIIIP и маркеров обменных процессов в костной ткани следует учитывать характер двигательной активности (аэробный или силовой), наличие восстановительного периода после физической нагрузки и различия в уровне физической подготовленности (Takal Т.Е. et а!., 1986, 1989; Virtanen et al., 1993; Brahm et al., 1996, 1997a, 1997c). Учитывая то, что PIIIP, очевидно, является одним из наиболее обещающих маркеров, обеспечивающих обнаружение допинга с применением СТГ. Следует особо отмстить, что это вещество является маркером обменных процессов в соединительной ткани и травма связочного аппарата может рассматриваться как “фальшивая положительная реакция”.

Чтобы продемонстрировать относительную величину изменений всех форм СТГ, подвергавшихся количественной оценке, их концентрация в сыворотке крови была преобразована в единицы SI и представлена на одном графике.

В гипофизе человека происходит образование нескольких вариантов СТГ, наиболее многочисленным из которых является “22 кДа изоформа гормона”, в меньшем количестве представлены мономерные изоформы с мол. массой 20, 17 и 5 кДа и олигомеры (Baumann, 1991). Подавление образования изоформ гормона с мол. массой, отличной от 22 кДа, после применения экзогенного рСТГ с мол. массой 22 к Да свидетельствует о существовании регуляторной цепи отрицательной обратной связи, в функционировании которой участвует ИФР-I. В сотрудничестве со шведскими и германскими коллегами (Boguszewski et al., 1996; Wu et al., 1999) нами было показано, что в результате выполнения интенсивных аэробных упражнений происходит повышение обеих основных изоформ гормона с мол. массой 20 и 22 кДа (рис. 36.5). Относительное количество последних во время занятия повышалось от 3 до 9 %. Применение рСТГ подавляло индуцированный физической нагрузкой ответ с повышением соотношения “22 кДа изоформа СТГ / суммарный СТГ” и снижением соотношения “изоформы СТГ с мол. массой, отличной от 22 кДа / суммарный СТГ” (рис. 36.6). Практически во всех случаях можно было различить контрольную группы и группу, принимавшую рСТГ, однако эффект применения экзогенного СТГ проявлялся всего лишь на протяжении суток. Таким образом, молекулярные изоформы могут быть использованы для обнаружения применения рСТГ лишь в течение очень короткого времени. В нашем исследовании пригодность количественной оценки содержания СТГ в моче для определения применения рСТГ как допинга оказалась весьма ограниченной (Wallace et al., неопубликованные данные).

⇐ Предыдущая9293949596979899100101Следующая ⇒

Поделиться: