Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему: Влияние физических нагрузок на функциональное состояние щитовидной железы
Автореферат диссертации по медицине на тему Влияние физических нагрузок на функциональное состояние щитовидной железы
ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ АКАДШИ НАУК БССР
На правах рукопиои
Шитова Eisaa Нихайловна
УДК б 12.017.2 + 612.44 * 612.766.1
ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА ФУНКЦИОНАЛЬНО Б СОСТОЯНИЕ ДИТОВИДНОЯ 1ИЕ8Н
14.00.17 Нормальная фяжодогяя
АВТОРЕФЕРАТ дяоовртацм на оошжавив учено» огвпвя* кандидата йжмогвчвскях наук
Работа выполнена в Брестской государственной педагогическом институте им. А.С.Пушкина
Научный руководитель - доктор биологических наук,
профессор Пситырев С. С.
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профес -со> Божко А.П., доктор биологических наук, профессор Виру A.A.
Ведущая организация - Ленинградский государственный ордена Ленина я одоеиа Красного Знамени институт физической культуры ии. П.Ф. Лесгафта
Защита состоится 1990 г.
в /у часов на заседании Специализированного совета Д 006.II.0l по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Институте физиологии Академии наук БССР / 220725, ГСП, ул.Скорины, 28 /.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии АН БССР.
Автореферат разослан пДЗп г.
Ученый секретарь Специализированно^ лу)
совета кандидат бисяогичезкях наук Мъг^ Дезгая Э.Г.
©Институт физиологии ^ АН БССР, 1989.
I ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Выбор теиы связан с актуальностьв воп---------
росов адаптационных возможностей организиа в процессах труд о -вой и спортивной деятельности. Физические напряжения различного характера остается в настоящее время неизбежными в сфере производства, что приводит к возникновение характерных про -фессиональяых патологий. В спортивной деятельности объективная физиологическая оценка стато-динамических нагрузок боль -шого диапазона позволяет предотвратить возможные перенапряжения и добиться высоких спортивных показателей. Актуальность познания процессов физиологической и биохимической адаптации к мыпечвой деятельности наша подтверждение в постановлении пленума Научного Совета АМН СССР /1981/, в решеаиях которого подчеркивается особая важность изучения механизмов регуляции функций.
Известно, что щитовидная железа яс^яется одним из жизненно важных органов, участвующих в метаболических реакциях организма на различные внешние воздействия, в тон числе я на физические нагрузки. Однако до сях пор остаются спорными вопросы качественной характеристики участия яитовндной железы в реакциях на физические напряжения: степень активности железы при физической нагрузке разной интенсивности, направление этой активности; как ведут себя при этом тиреоидине гормоны в крови, какова доля участия щитовидной хел^н в общем комплексе пей-ро-гуморалышх реакция на нагрузку и т.д. Научные данные, освещенные в литературе, отличаются значительной противоречц -востьп и не дам возможности для построения достаточно стройной системы взглядов »а указанную проблему. Эта трудность от-ыечается всеми исследователями', пытавшимися обобщить накопленный фактический материал / Л.Л.Виру с соавт. ,1971; К.Э.Томсоц, 1930; Л.Б.Буркзпов, 1932; А.И.Робу, 1982,11 др./.
Цела и задачи исследования. В работе была поставлена цель выяснить степень и характер участия щитовидной железы в адаптационных реакциях организма на физические нагрузки раггтой про-долаителыюсти и интенсивности, принимая зо внимание, что с|е-ра адаптационных реакций со стороны тирвоидних гераопов достаточно широка.
Для осуществления этой цел;-, необходимо било ретать неспел ь-
I) на основании анализа биохимических сдвигов в крови при физической нагр/зке различной интенсивности и длительности уточнить уровень мощности выполняемой работы и система?изиро -вать ее по характеру аэробно-анаэробного режима энергообеспе -чения;
2) установить, реагирует ли щитовидная железа своей функциональной активностью на физические напряжения;
3) при условии активной реакции железы на физическую работу проследить динамику ее реакций на нагрузки разной интенсив -ности и длительности;
4) исследовать реакции щитовидной железы на физические па-грузки в условиях ее гипо- и гиперфункционального состояния, что дает возможность судить о некоторых механизмах регулятор -ных влияний на железу;
5) уточнить сведения о механизмах регуляции щитовидной ке-лезы и ее взаимоотношениях с другими нейро-эндокркнними комп -лексаии: надпочечниками, центральными и периферическими адренер-гическими и хслинергическкми структурами в условиях воздейст -вия на организм физических нагрузок.
Научная новизна. В настоящее время накоплен значительный фактический материал, подтверждающий важную роль щитовидной железы в реакциях адаптации к различным внешним воздействиям. Но в изученной нами литературе мы не встретились с исследованиями, з которых бы содержалась подробная картина динамики гормональных ответов щитовидной железы на физическое напряжение. В лучшем случае определялся уровень тиреоидных гормонов в крови до нагрузки, однократно в течение и после нагрузки. Принимая во внимание, что метаболические гормональные превращения нередко обладают срочным эффектом и протекает в минимально короткие промежутки времени, мы попытались фиксировать гормональные сдвиги в крови через как можно более короткие временные интервалы, получая картину гормональной активности, начиная с состояния "покоя" и, заканчивая взятием проб крови в течение первого часа реституции, т.е. в процессе врабатываемостк организма и его адаптации к продолжительной физической нагрузке. В результате получены новые экспериментальные данные, позволяющие уточнить некоторые механизмы функционирования щитовидной железы в реакциях адаптации. В частности, количественные параметры концентраций
тиреоидных гормонов в реакциях напрязения; уточнена взаимосвязь ткреоидной Функция с метаболическими сдвигами в крови при мы -печной нагрузке. Получены новые данные о взаимоотношениях щитовидной хелезы с надпочечниками, симпатическими и парасимпати -ческими отделали вегетативной нервной системы. Постановкой модельных опытов проведено выяснение роли гипоталамических адрено-и холинергических структур, участвующих в адаптационных реак -циях на физическую нагрузку.
Практическая ценность исследования. Полученные нами данные однозначно свидетельствуют о том, что щитовидная железа активно включается в гомеостатачеоиие процессы адаптации организма к физической деятельности, может компенсаторно усиливать своп деятельность в случае слабой активности надпочечниковой системы при стрессовых воздействиях, что уточняет и расширяет гра -ницы физиологических знаний о ее функциональных возможностях. Полученные нами экспериментальные данные по исследованию функций щитовидной аелезы в норне и патология яа фоне воздействия различных физических нагрузок имеют практический выход в клиническую эндокринологии для решения проблей организации бытовой и 1 рудовой деятельности людей, страдавших нарушением тире-оидного гомеостаэа.
Экстремальные нагрузки в современном спорте Аередко приводят к расстройствам неПро-эндокрицной рефляция функций. Нат исследования о взаицоотноиениях щитовидной железы с надпачечявками, а такие с адрено- и холииергическиии центральными и периферическими структурами организма приобретают немаловажное зиаче -ние для специалистов спортивной медицины и тренеров, помогая обеспечить правильную тактику тренировочного процесса.
Данные исследования вносят своп лепту в расшифровку механизмов адаптационного процесса, понимание которых позволяет в стрессовых ситуациях усилить действие амортизирующих средств, • а такае дозировать интенсивность нагрузки адекватно функцио -нальннх возможностям организма.
Публикаций. По материалам диссертации опубликовано 9 работ.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на ХУ1 Всесоюзной конференции по физиологии; мышечной деятельности ( Смоленск, 1982 ), Всесонзиой конференции "Проблеин обтек и возрастной физиологии в педагогических цузах страны" (. Став-
ропсдь, 1983 ), Всесоюзной симпозиуме "Стресс, адаптация и функциональные нарушения" С Кишинев, 1964 ), XIX Всесоюзной конференции "физиологические механизмы адаптации к мышечной деятельности" С Волгоград, 1968 )
Обьец и структура дяосертагом. Диссертация изложена на 175 страницах машинописного текста! включая 18 рисунков и 28 таблиц. Работа состоит из введения, обзора литературы /глава X /, описания методов исследования / гл.2 /, изложения результатов экспериментов / гл.З /, их обсуждения /глл /, выводов, списка литературы, включающего 131 отечественный к 79 иностранных источников, документов о внедрении.
Одной из ведущих задач нашей экспериментальной работы явилось выяснение механизмов влияние мышечных нагрузок на функциональную активность щитовидной железы во взаимодействии ее с некоторыми нейро-эндокринными структурами. Это потребовало включения в эксперимент разнообразных фармакологических оредств для стимуляции охи ингибирования самой железы, над -почечников, адренергкческих и ходинореактявных структур ор -ганизма. В связи с этик объектом исследования бая и выбраны лабораторные животные, а не человек.
Исследования проведены па 49 взрослых беспородных собаках-оаицах в условиях хронического опыта. Поставлено 7 серий опытов. Наблюдения за животными в каждой серии проводились в три этапа:
I - контрольный »тап включал исследование нужных физиологических параметров до применения физической нагрузки;
а - рабочий этап - обследование животных во время нагрузки;
В - восстановительный*- изучение физиологических показателей в период отдыха после нагрузки.
Для моделирования у животных физических напряжений была использована методика применения статических мышечных нагрузок /СВ/ различной интенсивности и длительности /а.И.Симаков, 1975/ о удержанием животными груза на спине. Предварительно для каждого животного определялся максимально выдерживаемый груз /МВГ/. Нагрузки дифференцировались по интенсивности и длительности следующим образом: от МВГ при удержании груза в течение 30 минут, 60% от ЦВГ - при удержании груза в течение
60 икнут, 80$ от Ii В Г - продолжительность» 120 цинут.
Для суждения о гормональной активности щитовидной железн определялись концентрации в крови трпйодтиронияа / Т3 /, свободного тироксина / piy/ к общего тироксина / Т^ /¿ Кровь дяя анализов брали из вена задней конечности животного /безиияк -иой/. Концентрации тиреопдаых гормонов в плазме кров/ опреде -ляли радио!ш,1!унним методом с использованием ино.Ьирменных тест-наборов. В данном методе введение изотопа /яода-125 / осуществляется in vit 10 , что позволяет избежать лучевого воздейст -вия на организм аивотного. Параллельно с гормональный анализом проводился биохимический контроль за функциональный состоянием животных при физических нагрузках: определялись концентрация полочной кислоты в крови энзимным методом / В.Г.Колб, Е.С.Ка -иашиков, 1932 /, уровень глпкоза в крови - ортотолуидиновю* методом Гультнана в иодифякации Хиваринена - Никкила /1962/, концентрации мочевины крови - диацетгамонооксимным иетодои, фиксировались данные'кислотно-щелочного равновесия кровн /рН / микрометодоы Аструпа.
В ходе исследований возникла необходимость использования фармакологических средств, определенный образом изиеняяцнх функциональпуп активность щитовидно:! яелези, надпочечников/ центральных и периферических адреко- и холинореактивных структур.
1. Экспериментальная гипофункция щлтозвдной «слези воспроизводилась езесуточшм скармлшшшен животным «ерказсиила в до -зе 0,002 г/кг в течение 20 дней / Н.Т.Старкова, 1903; а.Д.Уаш-ковский, 1937 /.
2. Гиперфункция щитовидной яелезы воспроизводилась внутри -венным введением Ъ - тироксина по модифицированному катоду H.H. Калашниковой / 1961 / в дозе I иг/кг веса тела через день в течение 10 дней.
3. Угнетение гораонообразовательноЛ функции яоры надпсчечни -ков осуществлялось внутркмыпечнын введением I ил дексаметазона в сутки в два приема по 0,5 ил в течение 7 дней /В.Н. Макаров, 1978; Е.Н.Квасовец, 1979/.
4. Блокада центральных и периферических аС - адренорецепто-ров осуществлялась введением фентолаюша в доза 2 нг/кг
/ В.В.Закузов, 198*1; И.Д. Маяковский, 1987 /.
Блокада £ - адренергических структур достигалась внутримышечными инъекциями индерала в дозе I иг/кг /Ы.Дж.Шмидт, 1982; Ц.Д.Машковский, 1987 /.
5. Периферические 1!-холинореактивные структуры иигибирова-лись атропином по 0,7 иг иа кг веса тела животного /В.Н.Гу-рин, 1975: Я.И.Ажипа, 1976 /.
Для большинства изучаемых показателей пробы крови брали до нагрузки, а также па 5,10,20,30-41 и т.д. минутах с даль -нейшш интервалом в 30 минут, затем в периоде отдыха на 15, 30, 45 и 60-й иинутах.
При фармакологических блокадах Л> £ - адренергичес-к'1Х и и-холинергических рецепторов пробы крови брали до введения блокатора и не ранее, чем через 60 нияут после введения с учетом времени нарастания его эффективности /М.Д.Маиков -ский, 1987 /, лияь после этого животные подвергались физи -ческим нагрузкам.
Статистическая обработка экспериментального цифрового материала произведена методой оценки достоверности гормональных сдвигов с применением nt -распределения" Стьодекта. Взаимоотношения тиреоядных гормонов в крови в норне и патологии исследовались на наличие корреляционных связей /определение коэффициента корреляция " г " /, Цифровые результаты циркадных биоритмов гормональной активности у собак во избежание слу -чайных отклонений обработаны методой линейаого сглаживания эмпирических данных по трем ординатам / В.О.Дьяконов, 1985 /.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЩОВАНИЯ И ИХ 0БСУ1ДЕНИЕ I. Диркадная активность щитовидной железы в контроле.
Для объективной оценки результатов экспериментального воздей-' ствия статических нагрузок на организм в целом и щитовидную железу в частности возникла необходимость изучить предвари -тельнув /"фоновую"/ картину суточной тиреоидноа активности у включенных в эксперимент животных. В ходе длительного приучения животных к условиям экспериментальной лаборатории, процедурам взятии крови, проведено исследование циркадных ритмов Т?1 РТ4 и общего"Тц радиоиммукным методом в плазме крови у б взрослых собак, подготовленных к учаотио в первой
серии эксперимента. Пробы крови дгя анализа брали с ломощьо
катетера через каадые 2 часа в течение суток.
Анализ показал, что функциональная активность цитозидной
-аеяезы в норме достаточно высока: границы колебаний Ч^у со---
бак составили от 0,65 до 2,29 нг/ил. При этой отмечается довольно широкая вариабельность индивидуального гормонального фона / от 0,267 до 0,836 нг/ил /. Наиболее высокая актив -ность щитовидной -.елезы по секреции данного гормона отаеча -лась во временном диапазоне от 15 до 21 часа, наименьиая - в утренние часы / с 5 до II часов /. Уровень свободного тироксина в крови Сил повышен в вечерние и ночные часы, а сна -гался в утреннее и дневное время. Пределы колебаний свобод -кого тироксина составили от 2,03 * 0,33 до 3,60 4 0,б2 икг/да. Колебания в крови вивотных общего Т^ были импульсивными с интервалами в 3 - 5 часов. Яаивыспий уровень-отмечался в днев -ные часы с пиком до 3,82
Суммируя полученные данные, следует признать наличие разнонаправленных сдвигов в динамике отдельных гораолов. Зтот швод согласуется с данными В.А.Романова с соавт. /1975/ о неодинаковой- временной динамике различных тиреоидных гормонов в течение суток у ДРУГИХ ЗЙДОЗ »ЯЗКЧШХ. '
2. Биохимические показатели .крови собак при статических нагрузках различной интенсивности и. длительности
Анализ биохимических данных / лактата, р'4> мочевивн и сахара/крови собак свидетельствовал о той, что СН, равные 402 от МЗГ, выполнялись в аэробных условиях при запросе организма в кислороде 50% и менее от максимального потребления кислорода Д'ПГ-У ( по данный Ш'и&г^ еЬ а£. /х й£ а£- /1971/, В.Л.Карпмана, Л.А.Иоффе /1980/ и др. ).
СН> равные 605? от ЦВГ, по биохимическим показателям крови такзе являются работой аэробного типа с запросом в кислороде 70 - 80й от НШС, ее иояао отнести 2; работе субмаксимальноя аэробной мощности /^.Ммллиа. а£. , тз\ £ ¿£ а£>. ,1964 /. Биохимические сдвиги при СЯ, равных 80$ от МВГ, свидетельству иг о тоа, что данная работа выполняется в уело -виях 50 - 95$ от УПК, что по градации вышеуказанных авторов характеризуется как работа аэробно-анаэробаого регима. Учитывая степень выраяениости биохимических реакций, затянутый процесс
восстановления, а такие те предпатологические изменения, которые может вызвать данная работа /С.С.Полтырев, В.Я.^син, 1987, и др./, иц склонны отнести данный тип физического воздействия к работе максимальной аэробной мощности, которая воспринимается организмом животного как экстремальная
3. Реакции организма на СН по балансу тиреоиднкх горкомов у интактных собак
В опытах на взрослых собаках в состоянии физиологической нормы статические нагрузки, равные 40% от ЦВГ, умеренные по интенсивности и длительности, вызывали включение щитовидной железы в работу, что проявлялось в пикообразном эпизодическом нарастании концентраций гормонов в крови, превышающем б :орит-иические колебания и исходный фоновый / до СН / уровень. Так концентрация Т3 на 10-й минуте работы возрастала от 0,67 ±0,1 до 1,32 - 0,06 кг/ил (Р<0,01 ), концентрация Т^ на 10-й минуте СН изменялась от Ч,39 - О,'» до 6,8 * 0,6 мкг/ШОмл . (Р < 0,01). С началом работы значительно усиливались процессы дейодинации (по соотношении Т^/Тд ). Анализ гормональной ди-наинки каждого животного в отдельности выявлял реципрокность между Т^ и Т^. Но эта закономерность сглаживалась при статоб-работке из-за асивхроиаости гормональных сдвигов у различных животных.
С повышением интенсивности физических нагрузсйс до субаак-симальной аэробной мощности и увеличение« длительности их до 60 минут ( СН, равные 60& от МВГ ), процесс активизации щитовидной хеяезц возрастал. Сохранялся импульсивный характер поступления гормонов в кровь, что выражалось в волнообразных колебаниях их концентраций в плазме. Прослеживалось возрастание стимулирующего действия физических нагрузок на процесс моподейодирования. Характер ответной реакции щитовидной железы на нагрузку становился более однотипным у отдельных животных, а время восстановления концентраций гормонов до исходных величин увеличивалось. Уровни как Т3, так и рТ^ в первые 20 минут работы снижались, что по отношению к Т3 цохио объяснять усилением деградации г.умона при явной физической активности животного, затем на 30 и 60 минутах СН концентрации этих гормонов значительно и достоверно возрастали. Усшенная конверсия 1ц в Т, наблюдалась на 30 и 60-й минутах работы, что мок-
но объяснить относительный снижением запроса в Т^ при переходе организма от гликолиза к окислительному фосфорилированию. Активность щитовидной железы оставалась высокой и в период отдыха: з течение первых 30 минут отдыха поддерживались достовер-- -но высокие уровни Т^ и рТ^ в крови животных.
Статические нагрузки, равные 302 ох 2ВГ, сопровождались стойким снижением уровня Т^ в крови, что, по-видимому, связано как с ускоренной деградацией, так и с высоки« периферический запросом на этот гормон, активно участвующий в стимуляции иитохонд-риальных процессов /^.С.^^^гг^ ¿¿. сь£. , ход/ /. Колебания концентраций общего и свободного тироксина в течение первого часа работа были менее выражены. Наблюдалось снижение уровней этих двух гормонов в первые 30 минут нагрузки. Причиной такой "сглаженной" картины гормональной динамики может быть
высокая степень деградации Т^ и относительное, по сравнению с умеренными СН, снижение'тиреотропноЯ функции гипофиза в условиях стресс-реакции / й.й. Фурдуй и соавт.,1973; А.С.Фокин, 1974; & , 1977 /. Подъем концентраций Т^ и
рТ^ • был отмечен л иль на 60-й минуте СН. К 90-й минуте это увеличение достигло достоверной величины, превышая верхнюю границу биоритмической нормы более чем в 2,5 раза.Данный факт можно объяснить снижением выраженности стресс-реакции и активацией на этоц фоне щитовидной хелезы I/. & ¿/^¿н? • 1975; е£ ,1977/. В канной серии опытов наблюдалась достоверно высокая корреляционная зависимость динамики Т, я рТ4 С г » + 0,875 при ?< 0,01 ). Характер сдвигов Тц / Т3 бил направлен в сторону увеличения этого показателя, что, на паи взгляд, явилось результатом ускоренной деградации и эли-шшации гормонов в напряженно функционирующих мывечных тка -нях /ЯР.Ш 1973 /.
Активность щитовидной железы оставалась повыпенной э процессах восстановления поело действия любой из трех видов СН, а скорость нормализации функций железы находилась в зависимости от интенсивности к ддительнс«ти нагрузки. .
Ч. Реакции щитовидной келезн на СН при экспериментальном гипотиреозе
Для изучения гормональных сдвигов в ответ на мышечную нагрузку различной интенсивности в условиях дефицита тиреокдпих
гормонов была проведена фармакологическая блокада щитовидной железы нерказолилон. Ежедневное, в течение 20 суток, скарм -лизание мэрказолила приводило к достоверному снижению Тэ, Т^ и рТ^ в плазме крови животных.
Характерной чертой функциональных реакций щитовидной железы на СН как 40, так и 60% от ИВГ явилось резкое усугубление и без того выраженного дефицита тиреоидных гормонов в крови, ослабление процессов дейодинации по данным Т^/Т^. В процессе восстановления после СН наблюдалось плавное замедленное возвращение гормонов к исходному уровню. Подобного рода гормональная динамика связана, по-видиыоцу, не только со значительной степенью утилизации тиреоидных гормонов при физическом напряжении, ко и- общим недостатком йодидов, продуцируемых щитовидной железой.
Экстремальные физические. нагрузки, равные 80$ от ИВГ , вызывали у животных волнообразное увеличение концентраций Т3 и рТд в плазме крови. По данным Т^/ Т3 усиливался процесс моно-дейодинации. Восстановление после СН было замедлено и свидетельствовало о состоянии повышенной активности щитовидной железы. Следует отметить, что животные с гипофункцией щитовидной железы удерживали груз, равный 80% от ИЗГ, в течение 2-х часов, подобно контрольным животным. Это указывает на сохранение высокой работоспособности животных в состоянии гипотиреоза. Ииевиее место при интенсивных СН относительное повышение тканевого монодейодирования должно способствовать поддержанию обменных процессов и сохранению тканевого метаболизма. Подобные реакции отмечаются у больных гипотиреозом /Н.Т.Старкова,
' Моделирование экспериментального гипертиреоза по модифицированной пами методике Н.Н.Калашниковой /1961/ обеспечивало стойкое достоверное повышение Т^ и Т^ в плазме крови животных. Вопреки-нашим предположениям, что со стороны щитовидной железы не будет активной реакции иа СН, т.к. организм в изобилии насыщен экзогенным гормоном и тиреотропная функция гипофиза должна быть подавлена, как малые / Ц0% от 1'ВГ /, так и значительные / 60% от ИВГ / СН вызывали явную гиперактивность ци-