Специфические изменения в метаболизме спортсменов

Результирующее  действие всех перечисленных выше эффектов инсулина сводится к снижению содержания глюкозы в крови.

Влияние инсулина на метаболизм липидов.

В жировой ткани  инсулин стимулирует липогенз путем 1) притока ацетил-СоА и КАВРН, необходимых для синтеза жирных кислот, 2) поддержания нормального  уровня фермента ацетил-СоА-карбоксилазы, катализируюш;его превращение ацетил-СоА  в малонил-Соа, и 3) притока глицерола, участвующего в синтезе триацилглицеролов. При инсулиновой недостаточности  все эти процессы ослабляются  и, в результате интенсивность липогенеза снижается. Другой причиной снижения липогенеза при инсулиновой недостаточности  служит тот факт, что жирные кислоты, высвобождающиеся в больших количествах  под действием некоторых гормонов, не встречающих противодействия  со стороны инсулина, подавляют собственный  синтез, ингибируя ацетил-СоА-карбоксилазу. Из всего сказанного следует, что  суммарный эффект влияния инсулина на жир анаболический.

Кроме того, инсулин  является мощным ингибитором липолиза в печени и жировой ткани, оказывая, таким образом, непрямое анаболическое  действие. Частично это может быть следствием способности инсулина снижать  содержание сАМР (уровень которого в тканях повышается под действием  липолитических гормонов глюкагона  и адреналина), а также способности  инсулина ингибировать активность гормончувствительной липазы. В результате инсулин снижает содержание жирных кислот в крови [49] Это в свою очередь вносит вклад в действие инсулина на углеводный обмен, поскольку жирные кислоты подавляют гликолиз на нескольких этапах и стимулируют глюконеогенез. Данный пример показывает, что при обсуждении регуляции метаболизма нельзя учитывать действие лишь какоголибо одного гормона или метаболита. Регуляция — сложный процесс, в котором превращения по определенному метаболическому пути представляют собой результат сложных взаимодействий целого ряда гормонов и метаболитов, У больных с инсулиновой недостаточностью активность липазы повышается, что приводит к усилению липолиза и увеличению концентрации жирных кислот в плазме и печени. Содержание глюкагона у таких больных также повышается, и это тоже усиливает выход свободных жирных кислот в кровь. (Глюкагон оказывает противодействие многим эффектам инсулина, и метаболический статус при диабете отражает соотношение уровней глюкагона и инсулина). Часть свободных жирных кислот метаболизируется до ацетил-СоА (обращение липогенеза) и затем в лимоннокислом цикле—^до СОг и НгО. При инсулиновой недостаточности емкость этого процесса быстро оказывается превышенной и ацетил-СоА превращается в ацетоацетил-СоА, и затем в ацетоуксусную и ргидроксимасляную кислоты. Под действием инсулина происходят обратные превращения.

Влияние инсулина на липолиз и СЖК плазмы Липолиз  и вторичная реэстерификация  СЖК сильно чувствительны к инсулину в отличие от супрессии инсулином  окисления СЖК [49]. В исследовании дозозависимого эффекта инсулина на оборот / окисление СЖК плазмы показано, что максимально эффект инсулина проявляется при низких физиологических  концентрациях, и в основном существенное действие оказывает на окисление  липидов в целом организме  из липидного пула (ов), которые отличаются от СЖК плазмы [42]. Существуют данные, демонстрирующие региональную гетерогенность регулируемого инсулином выхода СЖК in vivo, и указывающие, что липолиз висцеральной жировой ткани более стойкий к подавлению инсулином чем - липолиз подкожного жира ноги у людей [206].

Тренировка увеличивает  чувствительность к инсулину подкожной  жировой ткани и скелетной  мышцы, также увеличивает чувствительность к инсулину липолиза в подкожной  жировой ткани. [263]. Кроме того, у  тренированных физической нагрузкой  крыс обнаруживается большая способность  инсулина подавлять уровень СЖК  плазмы крови, что указывает на увеличенное  антилиполитическое действие инсулина на адипоциты в этом состоянии, [192], Десятидневная физическая тренировка на выносливость усиливает антилиполитический ответ на инсулин в скелетной  мышце и внутрибрюшинной жировой  ткани. Усиления антилиполитического  ответа на инсулин не обнаружено в  брюшной или бедренной подкожной  жировой ткани, [133] В достаточно большом  количестве работ отмечается увеличение чувствительности тканей к инсулину при физической тренировке как в  экспериментах на животных, так и  человеке. В экспериментах на крысах было показано, что тренировка увеличивает  чувствительность к инсулину уже  на 7 день тренировки и остается повышенной в течение 3 недель после ее окончания, [212], Физическая тренировка выносливости также уменьшает стимулируемую  глюкозой секрецию инсулина при повышении  действия инсулина на ткани мишени. Возможно, что вызванное тренировкой  повышение чувствительности ткани - мишени привели к снижению его  секреции [91].

Уменьшение стимулируемой  глюкозой секреции инсулина обнаружено и при аэробной тренировке, у пожилых  и средних лет людей, [225].

Тренировка усиливает  эффект инсулина на клиренс глюкозы  в скелетной мышце одинаково  у молодых и у людей в  возрасте, [74], Borghouts LB, at. all, показали, что  увеличение чувствительности к инсулину больше выражено при тренировке к  физическим нагрузкам высокой интенсивности. [46], Увеличение чувствительности скелетных  мышц к действию инсулина хорошо установленный  факт. Однако механизмы этого феномена остаются до конца невыясненными [316] Увеличение чувствительности к инсулину, вызванной физической тренировкой  может, по крайней мере, частично, связано  с увеличением чувствительности к инсулину ГлТ-4 на плазматической мембране в скелетной мышце. [213,160]. В то же время, было показано, что  физическая тренировка может увеличивать  стимулируемый инсулином и IGF-I активный транспорт глюкозы мышц и что  это улучшение может происходить  без увеличения GLUT-4 белка.[138, 129].

Изменения могут  происходить на уровне рецепторов инсулина [316] или пострецепторных путей [195,318]. Недавно получены данные о возможной  роли изменения в составе мембранных липидов в изменении чувствительности к инсулину [122]. Интересным является факт, что спустя 90 дней после завершения тяжелой силовой тренировки уровень  инсулин опосредованного потребления  глюкозы на единицу скелетной  мышцы значительно уменьшился. Уменьшение происходило главным образом  из-за уменьшенного неокислительного потребления глюкозы. [35].

Глюкокортикоиды Глюкокортикоиды занимают одно из центральных  мест в системе регуляции энергетического  обмена. В первую очередь это связано  с регуляцией метаболизма субстратов. Само название «глюкокортикоидные гормоны» связано со способностью, гормонов этой группы стимулировать образование  глюкозы. Стимуляция обеспечивается координированным гормональным воздействием на разные ткани и разные метаболические пути и включает как катаболические, так и анаболические эффекты.

Глюкокортикоиды способствуют повышению выработки  глюкозы в печени посредством 1) увеличения скорости глюконеогенеза; 2) стимуляции высвобождения аминокислот —  субстратов глюконеогенеза— из периферических тканей (мышечной, лимфоидной) через  активацию катаболических процессов; 3) «пермиссивного действия», позволяющего другим гормонам стимулировать ключевые метаболические процессы, в том числе  глюконеогенез, с максимальной эффективностью. Эта активность глюкокортикоидов проявляется  у голодных животных и животных с  инсулиновой недостаточностью. У  сытых животных глюкокортикоиды  необходимы для проявления максимального  эффекта других гормонов. Кроме того, глюкокортикоиды тормозят потребление  и использование глюкозы во внепеченочных  тканях. В итоге результат их действия состоит в повышении уровня глюкозы  в плазме, У здоровых животных это  влияние уравновешивается инсулином, оказывающим противоположный эффект. Сбалансированность этих двух воздействий  обеспечивает нормальный уровень глюкозы  в крови; если же имеет место инсулиновая  недостаточность, то введение глюкокортикоидов вызывает гипергликемию; в противоположном  случае — при недостаточности  глюкокортикоидов — снижается выработка  глюкозы, уменьшаются запасы гликогена  и резко возрастает чувствительность к инсулину.

Глюкокортикоидные гормоны усиливают глюконеогенез  путем повышения количества (и  активности) ряда ключевых ферментов  в печени.

Подробно изучена  индукция отдельных ферментов (аланинаминотрансферазы, триптофаноксигеназы и тирозин-аминотрансферазы), которые катализируют скорость-лимитирующие этапы деградации аминокислот. Усиливая анаболические процессы в печени, глюкокортикоиды увеличивают запасы гликогена в печени, как голодных, так и сытых животных (на этой основе был разработан метод определения эффективности глюкокортикоидных гормонов). Это осуш;ествляется посредством превраш,ения неактивной формы гликогенсинтазы в активную («Ь» в «а»), вероятно, путем активации фосфатазы, которая способствует этому превращению.

У людей, получающих глюкокортикоиды, возрастает уровень  свободных жирных кислот в плазме крови. Частично, это можно объяснить  прямой стимуляцией липолиза, поскольку, в опытах на изолированных гепатоцитах  эти гормоны действительно способствуют высвобождению жирных кислот. Кроме  того, глюкокортикоиды снижают потребление  и использование глюкозы жировой  тканью и тем самым уменьшают  образование глицерола; поскольку  глицерол необходим для этерификации жирных кислот, снижение его содержания приводит к их высвобождению в  плазму. В итоге повышение концентрации свободных жирных кислот в крови  и сопряженное с этим усиление их превращения в кетоны способствуют развитию кетоза, особенно при инсулиновой  недостаточности. Эти эффекты имеют  большое значение, но самое важное действие глюкокортикоидов на липидный обмен вытекает из их способности  усиливать липолитическое действие катехоламинов и гормона роста.

Весь спектр известных  эффектов глюкокортикоидов определяет его место в реакции организма  на однократную физическую нагрузку и в адаптивном ответе при тренировке.

Изменение содержания кортизола в крови наступает  при интенсивной мышечной работе достаточно быстро. Уже на первых минутах  работы обнаруживается его повышенный уровень в крови [274]. Выраженное увеличение концентрации кортизола после анаэробных упражнений обнаружено [32]. Причем, градиент этого изменения зависит от мощности работы - чем выше мощность, тем быстрее увеличивается концентрация, и тем раньше достигаются его наивысшие величины. Увеличение содержания кортизола является результатом его повышенной секреции, которая сочетается с повышенной скоростью удаления гормона из крови. При этом физическая работоспособность не зависит от увеличения уровня глюкокортикоидов в крови в течение краткосрочной физической нагрузки.

Это предполагает, что метаболические эффекты при  адренокортикальном ответе наблюдаются  только после лаг периода. [276]. Дексаметазон, аналог глюкокортикоидов при приеме увеличивает глюкозу крови в  покое по сравнению с плацебо  и, наоборот, при физической нагрузке. [200].

Глюкокортикоиды регулируют утилизацию гликогена печени и периферической глюкозы в течение  физической нагрузки и участвуют  в контроле гликогенолиза в мышцах. [277]. Возбуждение цикла глюкозы  аланин глюкокортикоидами обеспечивает поставку аланина и использование  его в печени в течение физической нагрузки, У адреналэктомированных  крыс активность печеночной аргиназы была уменьшена в течение физической нагрузки, и не было обнаружено повышения  уровня мочевины в крови, печени, или  скелетных мышцах. Следовательно, использование  пути дезаминирования аланина (и  других аминокислот) для образования  мочевины также зависит от глюкокортикоидов. [275]. Важная роль принадлежит глюкокортикоидам в восстановлении запасов гликогена  в печени и мышцах после физической нагрузки. Эффект суперкомпенсации гликогена  так же зависит от доступности  глюкокортикоидов [189]. Прежде было показано, что глюкокортикоиды обеспечивают суперкомпенсацию гликогена в миокарде после физической нагрузки. Однако, было не ясно, почему одновременно не происходит суперкомпенсации гликогена в скелетных мышцах, хотя они также подвержены действию, индуцированному физической нагрузкой увеличению глюкокортикоидов.

Исследование [224] показало, что глюкокортикоиды оказывают  различное влияние на гликоген сердца и скелетных мышц. В течение  введения дексаметазона пик гликогена  в миокарде достигался через 6 часов, тогда как в скелетных мышцах увеличивался медленнее, достигая наивысших  значений через 17 часов после инъекции. При этом глюкоза крови, инсулин  и глюкагон оставались на уровне контроля. Гликоген печени увеличивался в течение 2 часов и продолжал увеличиваться  с максимумом через 17 часов. Уровень  СЖК плазмы крови увеличивался и  оставался высоким в течение 26 часов экспериментального периода. Высокий уровень СЖК ингибирует гликогенолиз и таким образом  может частично быть ответственным  за индуцированное глюкокортикоидами  увеличение гликогена. Авторы постулировали, что суперкомпенсация гликогена  происходит не легко в скелетных  мышцах после физической нагрузки, по причине кратковременного увеличения кортикостерона и СЖК и медленного ответа гликогена скелетных мышц на глюкокортикоиды.

Физическая нагрузка является стрессом для организма  и индуцирует пропорционально ее интенсивности и продолжительности  активность гипаталамо-гипофизарно-адреналовой (ГТА) оси. В ответ на физическую нагрузку концентрация глюкокортикоидов в крови  увеличиваются. Кроме того, глюкокортикоиды  организуюш;ие эрготропные реакции  в организме могут выступать  в качестве отрицательной обратной связи по отношению к активности ГГА оси и определять индивидуальные различия в стресс-ответе на физическую нагрузку. [218,79]. Однако, высокоинтенсивная физическая нагрузка отменяет супрессивное действие высоких доз дексаметазона на выработку АКТГ и кортизола. [78]. Это указывает на то, что в условиях стресса данная взаимосвязь может меняться.

Глюкокортикоиды оказывают суш;ественное влияние  на обмен белков в организме в  целом и в мышцах в частности. Так, после приема дексаметазона  в т . quadriceps femoris увеличивается протеазная активность в миофибриллах, снижается  содержание РНК и ДНК, особенно в  быстро сокращаюш;ихся белых волокнах. Умеренная физическая нагрузка предотвращала  в некоторой степени эффекты  синтетического глюкокортикоида. Истощающая физическая нагрузка увеличивала протеазную активность в обоих типах мышечных волокон. [251]. Эффекты глюкокортикоидов являются реальным механизмом индукции адаптивных изменений в организме  и формирования структурного следа  адаптации. [134,56]. Так введение глюкокортикоидов может индуцировать увеличение сердца, а сочетанное воздействие глюкокортикоидов и физической нафузки имеет аддитивный эффект на его рост, хотя их механизмы  проявляются различно [188]. Кроме  того, было показано, что глюкокортикоиды  более чем андрогены подвержены адаптивным изменениям в количестве циркулирующих гормонов в крови  и в мышцах в течение развития индуцированной физической нагрузкой  гипертрофии сердца. [135]. Silverman HG et.al. было найдено, что уровни кортизола  были значительно повышены у тренированных  субъектов во всех возрастных группах. Тренировка выносливости приводила  к увеличению гормонального ответа (увеличение их концентрации в плазме крови) на максимальную и субмаксимальную  физическую нагрузку. [258]. Высокие концентрации глюкокортикоидов в крови у тренированных  субъектов являются, по-видимому, причиной обнаруженной резистентности к глюкокортикоидной  супрессии в тесте с дексаметазоном [84]. Что ранее было показано на моноцитах крови, чувствительность которых глюкокорткоидам снижается при тренировке выносливости и быстрое вызванное физической нагрузкой восстановление к уровню контроля. [85]. Это повышение происходило синхронно с активность симпатоадреналовой системы. Таким образом, острые и хронические эффекты физической нагрузки на чувствительность тканей к ГК демонстрируют адаптацию гипоталамо-гипофизарно-адреналовой оси к повторяющемуся и продолжительному, индуцированному физической нагрузкой, увеличению секреции ГК [86].