Параметры метаболизма костной ткани и гормональные характеристики несовершеннолетних спортсменов с функциональным гипогонадизмом

ВВЕДЕНИЕ

Качественное и сбалансированное по количеству и составу питание важно для полноценного восстановления после тренировок, адаптации к интенсивным физическим нагрузкам и профилактики спортивного травматизма. Недостаточное потребление с пищей энергетических субстратов, необходимых для поддержания оптимального функционирования организма при занятиях спортом, может приводить к развитию синдрома относительного дефицита энергии спорт­сменов (Relative energy deficiency in sport, RED-s) [1]. Риск возникновения энергодефицита у спортсменов мужского пола является максимальным в видах спорта на выносливость (марафон, велогонки) и видах спорта с весовыми категориями (дзюдо, бокс, борьба и другие единоборства). Данная закономерность обусловлена крайне высокими энергозатратами (виды спорта на выносливость) и повышенными требованиями к массе тела (спортивные единоборства) в вышеописанных спортивных специализациях [2].

У подростков мужского пола RED-s может сопровождаться андрогенным дефицитом в рамках развития функционального гипогонадизма (ФГ) [1][3]. Кроме того, снижение уровня тестостерона у юношей-­спортсменов может отмечаться при синдроме перетренированности [4]

Установлено, что развитие функциональной гипоталамической аменореи у девушек-спортсменок негативно влияет на структуру и минеральную плотность кости (МПК), является одним из ведущих факторов риска низкоэнергетических переломов [1][5]. В то же время влияние ФГ на микроархитектонику и МПК у спортсменов мужского пола не столь ярко выражено [1][3]. Тем не менее ряд исследований демонстрируют негативное влияние андрогенного дефицита у взрослых спортсменов на МПК, снижение работоспособности, а также повышенную усталость и сексуальную дисфункцию [6][7].

Для оценки функционального состояния кости в клинической практике используются маркеры костного метаболизма [8]. Высокий риск развития низкоэнергетических переломов у спортсменов подчеркивает актуальность исследований по изучению маркеров костного метаболизма и их связи с гормональными показателями у несовершеннолетних спортсменов мужского пола с ФГ, учитывая недостаточную разработанность темы по данным литературы.

Цель исследования — оценка гормонального профиля и параметров метаболизма костной ткани в сыворотке крови у несовершеннолетних спортсменов в зависимости от наличия ФГ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Проведено одномоментное одноцентровое исследование, в которое были включены 50 юношей-­спортсменов (представителей трех видов спорта: греко-римская борьба, n = 14; дзюдо, n = 22; футбол, n = 14) с завершенным половым развитием (4–5 стадия полового развития по классификации Tanner) в возрасте 15–18 лет (средний возраст 16,5 [ 15,9; 16,9] года). В связи с завершенным половым развитием обследуемых атлетов для диагностики гипогонадизма применяли критерии диагностики нозологии для взрослых мужчин.

Все атлеты были разделены на две группы в зависимости от наличия функционального гипогонадизма, диагностированного при снижении уровня общего тестостерона ≤ 12 нмоль/л [9].

В группу с ФГ включены 12 спортсменов (средний возраст 16,2 [ 15,9; 16,9] года); в группу сравнения с нормальным уровнем общего тестостерона — 38 атлетов (средний возраст 16,6 [ 15,9; 16,9] года). Антропометрические измерения несовершеннолетних спортсменов включали в себя: измерение роста и массы тела, расчет индекса массы тела (ИМТ). ИМТ оценивался для конкретного возраста и пола и был представлен в виде числа стандартных отклонений от среднего значения (SDS). Оценку композиционного состава тела проводили методом биоимпедансного анализа (анализатор InBody 570, Южная Корея). Оценка полового развития несовершеннолетних спортсменов проведена по классификации Tanner [10].

Критерии включения участников в исследование: юноши-спортсмены сборных команд РФ в возрасте 15–18 лет с завершенным половым развитием (4–5 стадия полового развития по классификации Tanner). Критерии включения в исследуемую группу: наличие ФГ (снижение уровня общего тестостерона ≤ 12 нмоль/л). Критерии включения в группу сравнения: отсутствие ФГ (нормальный уровень общего тестостерона).

Забор крови осуществляли натощак в утренние часы из периферической вены. У всех несовершеннолетних спортсменов определяли уровни остеокальцина (Roche, Швейцария), С-концевого телопептида коллагена 1 типа (β-CrossLaps; Roche, Швейцария), 25-гидроксивитамина D (25(ОН)D; Roche, Швейцария), N-терминального пропептида проколлагена 1-го типа (P1NP; Roche, Швейцария), паратиреоидного гормона (ПТГ; Roche, Швейцария) в сыворотке крови (нг/мл) методом твердофазного иммуноферментного анализа. Также произведен расчет соотношения остеокальцин/β-CrossLaps [11]. Исследование лептина (нг/мл), лютеинизирующего (ЛГ, МЕ/л) и фолликулостимулирующего гормонов (ФСГ, МЕ/л), ингибина В (пг/мл) проведено в сыворотке крови методом иммуноферментного анализа (BenderMedSystems, Австрия). Исследование уровня общего тестостерона сыворотки крови (нмоль/л) выполнено методом иммуноферментного анализа на автоматическом анализаторе Lazurit (США). Исследование активности общей щелочной фосфатазы (ЩФ) в сыворотке крови (Ед/л) выполнено кинетическим калориметрическим методом.

Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета прикладных программ Statistica v. 10.0 (StatSoftInc., США). Так как изучаемые количественные показатели имели ненормальное распределение (согласно критерию Колмогорова — Смирнова), все данные представлены в виде медианы (М_е) и верхнего и нижнего квартилей [Q₁; Q₃], соответствующих 25 и 75 процентилям распределения. Для оценки статистической значимости различий количественных признаков применяли критерий Манна – Уитни. Качественные признаки представлены в виде долей (%) с указанием абсолютного значения. Для оценки различий между качественными признаками построены таблицы сопряженности с последующей оценкой по критерию хи-квадрата (χ²) Пирсона с поправкой Йейтса. Корреляционный анализ проведен с использованием критерия Спирмена. Статистический уровень значимости различий принимали при р ≤ 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследуемые группы статистически значимо не различались и были сопоставимы по возрасту (р = 0,682) и основным антропометрическим показателям (табл.). Структура по видам спорта в группах с ФГ и без андрогенного дефицита представлена в таблице.

Анализ уровней гонадотропинов у юношей-спорт­сменов не выявил статистически значимых различий в исследуемых группах по уровню ФСГ (3,4 [ 2,2; 4,2] и 3,5 [ 2,1; 5,7] МЕ/л для групп с ФГ и без андрогенного дефицита соответственно, р = 0,547), однако у юношей с андрогенным дефицитом отмечали статистически значимо более низкие уровни ЛГ и общего тестостерона по сравнению со спортсменами без ФГ (1,6 [ 0,9; 2,9] и 2,7 [ 1,7; 3,4] МЕ/л соответственно, р = 0,031 и 9,3 [ 8,4; 11,0] против 21,6 [ 15,6; 25,9] нмоль/л соответственно, р < 0,001).

В исследуемых группах при оценке функциональной активности клеток Сертоли тестикулярной ткани у юношей-спортсменов не выявлено статистически значимых различий по уровню ингибина В (176,5 [ 147,0; 248,6] и 194,5 [ 166,0; 231,6] пг/мл соответственно).

Для несовершеннолетних спортсменов с ФГ характерны статистически значимо более высокие уровни лептина 2,1 [ 0,8; 5,1] нг/мл по сравнению с группой атлетов без дефицита тестостерона — 0,8 [ 0,5; 1,5] нг/мл (р = 0,017).

Корреляционный анализ выявил статистически значимую отрицательную взаимосвязь между уровнями лептина и общего тестостерона (r_s = -0,48; р < 0,05), а также ингибина В и ФСГ (r_s = -0,51; р < 0,001).

При оценке параметров метаболизма костной ткани установлено, что наличие андрогенного дефицита не приводило к изменению значений маркеров костеобразования (P1NP, остеокальцина, ЩФ) и костной резорбции (β-CrossLaps) по сравнению со сверстниками без ФГ.

Так, в группе с ФГ уровень остеокальцина составил 71,0 [ 38,1; 104,5] нг/мл, P1NP 245,1 [ 193,4; 516,9] нг/мл, ЩФ общая 150,7 [ 108,9; 196,7] Ед/л, β-CrossLaps 1,51 [ 1,28; 2,3] нг/мл. У спортсменов без андрогенного дефицита уровень остеокальцина определялся на уровне 68,0 [ 53,7; 88,0] нг/мл, P1NP 322,7 [ 260,7; 496,0] нг/мл, ЩФ общая 147,2 [ 114,9; 181,5] Ед/л, β-CrossLaps 1,82 [ 1,41; 2,29] нг/мл. Соотношение Остеокальцин/β-CrossLaps у спортсменов с ФГ составило 38,3 [ 35,8; 42,2] и статистически значимо не отличалось от значений у спортсменов без андрогенного дефицита (42,3 [ 32,5; 49,4]; р = 0,375). Полученные значения параметров метаболизма костной ткани соответствовали референсным интервалам, разработанным для спортсменов [11].

При оценке обеспеченности витамином D у всех спортсменов, независимо от наличия ФГ, выявлен низкий уровень 25(ОН)D, соответствующий его дефициту в организме [12]. По уровню ПТГ исследуемые группы статистически значимо не различались (4,8 [ 3,3; 7,0] и 4,3 [ 3,6; 5,4] пмоль/л соответственно, р = 0,699).

Корреляционный анализ показал наличие отрицательных взаимосвязей между количеством тощей массы тела в организме спортсменов и уровнями P1NP (r_s = -0,56; р < 0,001), остеокальцина (r_s = -0,42; р = 0,002), β-CrossLaps (r_s = -0,43; р = 0,002).

При оценке композиционного состава тела у несовершеннолетних спортсменов с ФГ (рис.) выявлено статистически значимо большее процентное 13,5 [ 8,1; 19,9] и 10,1 [ 9,0; 12,2]% (р = 0,034) и абсолютное 11,7 [ 5,9; 16,4] и 6,6 [ 5,9; 8,4] кг (р = 0,021) содержание жировой ткани в организме по сравнению с группой без андрогенного дефицита. По количеству тощей и скелетно-мышечной массы исследуемые группы статистически значимо не отличались (рис.).

При проведении корреляционного анализа выявлена положительная взаимосвязь ЛГ и лептина с процентным содержанием жировой ткани в организме спортсменов (r_s = 0,58; р < 0,001 и r_s = 0,38; р = 0,006 соответственно) и отрицательная — между уровнем общего тестостерона и абсолютным количеством жировой ткани в организме юных спортсменов (r_s = -0,34; р < 0,05).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Развитие RED-s ассоциировано с эндокринными нарушениями и изменениями костного метаболизма, которые повышают риск переломов как у мальчиков, так и у девочек [11]. В настоящее время снижение уровней общего или свободного тестостерона рассматривается советом экспертов Международного олимпийского комитета в качестве значимого фактора риска развития синдрома RED-s и нарушения ремоделирования костной ткани у несовершеннолетних спортсменов мужского пола [1].

В нашем исследовании продемонстрировано, что у несовершеннолетних юношей-спортсменов с ФГ уровни основных маркеров костного метаболизма статистически значимо не отличались от сверстников без дефицита тестостерона, что косвенно подтверждает клинические данные об ограниченном влиянии андрогенного дефицита на механизмы развития нарушений ремоделирования костной ткани у спортсменов мужского пола. Значения изучаемых маркеров метаболизма костной ткани в обеих исследуемых группах находились в пределах референсных интервалов, предложенных для несовершеннолетних спорт­сменов с завершенным или близким к завершению половым развитием [13]. Соотношение остеокальцин/β-CrossLaps может отражать баланс синтеза и резорбции костной ткани у спортсменов [11]. В нашем исследовании соотношение показателей костных маркеров статистически значимо не различалось в группах с ФГ и без андрогенного дефицита и соответствовало референтным интервалам, предложенным К.И. Никитиной и соавт. [11]. Полученные данные косвенно могут свидетельствовать об отсутствии нарушений ремоделирования костной ткани у несовершеннолетних спортсменов независимо от наличия синдрома гипогонадизма.

По данным J.L. Areta и соавт., частота низко­энергетических переломов у спортсменов мужского пола в три раза ниже по сравнению с женщинами [14]. Нарушение процессов ремоделирования костной ткани у девушек обусловлено гипоэстрогенией на фоне функциональной гипоталамической аменореи, в то время как развитие ФГ у юношей приводит к незначительному снижению уровня циркулирующих эстрогенов за счет уменьшения активности ароматизации [3]. Учитывая более низкий физиологический уровень эстрогенов у мужчин по сравнению с женщинами, развитие выраженных нарушений процессов ремоделирования костной ткани для них не характерно.

Оценка функции гонадостата у спортсменов с андрогенным дефицитом выявила статистически значимо более низкий уровень ЛГ по сравнению с группой без ФГ. Снижение импульсной секреции ЛГ гонадотрофами аденогипофиза описано в качестве одного из ключевых механизмов развития функционального гипогонадизма в рамках синдрома хронического дефицита энергии у спортсменов [1]. В норме, взаимодействуя с клетками Лейдига, ЛГ стимулирует синтез тестостерона, а снижение уровня ЛГ обусловливает андрогенный дефицит, выявленный в исследуемой группе с наличием ФГ. Длительный и некомпенсированный синдром гипогонадизма у мужчин может приводить к уменьшению количества клеток Лейдига, снижению числа рецепторов ЛГ на их поверхности с уменьшением их чувствительности, что может способствовать снижению фертильности [15].

Ингибин В секретируется клетками Сертоли под действием ФСГ, выступая в роли регулятора секреции данного гормона по принципу отрицательной обратной связи. Таким образом, ингибин В может использоваться в качестве маркера сперматогенеза и функции клеток Сертоли, а его снижение выявляется у мужчин с различными нарушениями сперматогенеза (олигоспермия, азооспермия и др.). Пиковых значений уровень ингибина В достигает в период пубертата, к 12–17 годам [16].

В нашей работе уровни ингибина В и ФСГ в исследуемых группах юных атлетов статистически значимо не различались, что указывает на отсутствие влияния андрогенного дефицита на функцию клеток Сертоли у несовершеннолетних спортсменов. Дизайн исследования не позволил нам оценить стойкость и длительность выявленного андрогенного дефицита у спортсменов, в связи с чем отсутствие изменений функциональной активности клеток Сертоли может быть обусловлено кратковременным или нестойким снижением уровня тестостерона.

По данным N. Meyer и соавт., низкое содержание жировой ткани (<5%) в организме юношей-спортсменов по результатам анализа композиционного состава тела можно расценивать в качестве косвенного признака недостаточного потребления энергии [17]. Ни у одного из обследованных нами спортсменов не определялось низкого содержания жировой ткани в организме. У юных спортсменов с андрогенным дефицитом выявлено статистически значимо большее количество жировой ткани по сравнению со сверст­никами без ФГ. Полученные результаты согласуются с данными, полученными другими исследователями, демонстрирующими снижение количества жировой ткани в организме у мужчин с нормальным или повышенным уровнем тестостерона [18].

Количество жировой ткани у юношей-спорт­сменов положительно коррелировало с уровнем циркулирующего лептина. Данный адипокин (гормон жировой ткани) в настоящее время рассматривается в качестве эндогенного регулятора и модулятора функций репродуктивной системы, однако у спортсменов мужского пола лептин, по всей видимости, в большей степени отражает динамику содержания жировой ткани в организме и не оказывает существенного влияния на функцию гонадостата [19]. В нашем исследовании медиана уровня лептина у юношей-спортсменов без андрогенного дефицита оказалась ниже по сравнению с общепопуляционной нормой, что связано с более низким содержанием жировой ткани в организме спортсменов.

В то же время по количеству скелетно-мышечной массы тела исследуемые группы значимо не различались, что не согласуется с данными Н.В. Аксеновой и соавт., демонстрирующими прямую взаимосвязь между уровнем тестостерона и увеличением количества скелетной мускулатуры у несовершеннолетних спортсменов [20].

Важным ограничением нашего исследования является то, что подавляющее большинство спортсменов в обеих изучаемых группах имели дефицит или недостаточность витамина D, что могло повлиять на уровни анализируемых маркеров метаболизма костной ткани. Известно, что длительно некомпенсированный дефицит витамина D приводит к повышению секреции ПТГ для поддержания гомеостаза кальция, что происходит за счет увеличения интенсивности резорбтивных процессов в костной ткани и сопровождается повышением маркеров костной резорбции в сыворотке крови [21]. Оценка маркеров метаболизма костной ткани на фоне достаточной обеспеченности витамином D у спортсменов мужского пола с ФГ позволит более точно определить влияние андрогенного дефицита на процессы ремоделирования кости.

В рамках работы нами не проводилось изучение влияния вида спорта, уровня спортивного мастерства и этапа тренировочного цикла на уровни исследуемых маркеров метаболизма костной ткани в связи с небольшим объемом выборки спортсменов с ФГ. Кроме того, уровень общего тестостерона сыворотки крови в рамках углубленного медицинского обследования определялся однократно, что не позволяет судить о стойкости и длительности выявленного андрогенного дефицита.

Можно предположить, что снижение уровня общего тестостерона у несовершеннолетних спортсменов является адаптивным механизмом к высоким физическим нагрузкам или краткосрочному энергодефициту (при резком снижении массы тела у представителей спортивных единоборств), что объясняет отсутствие взаимосвязей андрогенного дефицита с показателями композиционного состава тела и маркерами метаболизма костной ткани. Учитывая, что снижение уровня тестостерона может выступать маркером синдрома перетренированности у спортсменов [4], необходимо обратить особое внимание на юных атлетов с ФГ для уточнения переносимости тренировочного воздействия в данной группе.

Дальнейшее изучение особенностей гормонального профиля и маркеров ремоделирования кости и их влияния на МПК может иметь большое практическое значение для разработки индивидуального подхода к диагностике нарушений ремодуляции костной ткани и стратификации рисков низкоэнергетических переломов у несовершеннолетних спортсменов мужского пола с функциональным гипогонадизмом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Функциональный гипогонадизм у несовершеннолетних спортсменов мужского пола не приводит к изменению параметров метаболизма костной ткани и не оказывает негативного влияния на процессы ремоделирования кости. Развитие андрогенного дефицита у юных атлетов связано с нарушением функции гонадостата, но не сопровождается изменением функциональной активности клеток Сертоли. Дефицит андрогенов, выявленный у спортсменов мужского пола с ФГ, ассоциирован с увеличением содержания жировой ткани в организме, но не сопровождается снижением количества тощей и скелетно-мышечной масс тела. Учитывая функциональный характер андрогенного дефицита и отсутствие его влияния на процессы ремоделирования кости и прогноз фертильности, по нашему мнению, нет необходимости в ограничении для занятий спортом юных спортсменов с ФГ. Однако для продолжения продуктивных тренировок необходимо уделить особое внимание исключению развития у юных спортсменов синдрома перетренированности. Кроме того, целесообразно в данной группе спортсменов продолжить контроль гормональных показателей в динамике с оценкой дополнительных маркеров перетренированности.

Уточнение стойкости выявленных нарушений функции гонадостата и андрогенного дефицита у спортсменов мужского пола с ФГ требует проведения дальнейших исследований с целью определения тактики их медико-биологического сопровождения.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства критериям ICMJE. Наибольший вклад распределен следующим образом: Е.П. Исаева — разработка протокола исследования, подготовка рукописи; П.Л. Окороков — сбор материала, критическая интерпретация результатов, редактирование рукописи; С.А. Столярова — создание графических материалов, курация спортсменов на этапах обследования; И.В. Зябкин — утверждение протокола исследования и финальной версии рукописи; М.Р. Исаев — статистическая обработка материала.