Витамин D: роль в спорте и спортивной медицине (обзор литературы)
В обзорной работе приведены систематизированные данные относительно методологии оценки содержания и критериев недостаточности и дефицита витамина D у представителей разных видов спорта, проживающих в разных климатических зонах. Сформулировано, что эффекты витамина D можно условно разделить на специальные, определяющие прямое и опосредованное влияние на показатели физической подготовленности и работоспособности спортсменов, и защитные, заключающиеся в повышении устойчивости к инфекционным болезням, в нормализации обменных процессов и предупреждении различных обменных заболеваний спортсменов. Постулировано, что у представителей России, Украины, Беларуси, а также западных стран наблюдаются частые признаки дефицита этого витамина, что сопровождается не только снижением эффективности тренировочной деятельности, но и приводит к развитию вторичных дизиммунных реакций, снижению минерализации костной ткани и росту травматизма. Описаны препараты и диетические добавки витамина D, а также их дозировки, рекомендованные мировыми ведущими спортивными институтами для применения у спортсменов на разных этапах годичного макроцикла. Обсуждены также механизмы влияния дефицита витамина D на образование в организме эндогенного тестостерона.
Ключевые слова: спорт, физические нагрузки, витамин D, дефицит, недостаточность, нутритивно-метаболическая поддержка.
The review provides systematic information on the methodology for assessing content of and criteria of deficiency of vitamin D in athletes of different sports living in different climatic zones. It is suggested that the effects of vitamin D can be divided into specific ones that determine direct and indirect influence on the indicators of physical fitness and performance of athletes, and protective ones that increase resistance to infectious diseases, normalize metabolic processes, and prevent various metabolic diseases in athletes. It is postulated that among the inhabitants of Russia, Ukraine, Belarus, and Western Europe countries, the symptoms of vitamin D deficiency are frequently observed, which are not only accompanied by decreased effectiveness of training activity, but also lead to the development of secondary dysimmune reactions, reduced bone mineralization, and increased injuries. Vitamin D medications and dietary supplements are described along with the dosage guidelines recommended by the world's leading sport science institutes for use in athletes at different stages of the annual macrocycle. The mechanisms of the impact of vitamin D deficiency on the production of endogenous testosterone in the body are discussed.
Keywords: sport, physical loads, vitamin D, deficiency, insufficiency, nutrition and metabolic support.
Постановка проблемы. Витамин D классифицируется как жирорастворимый и в функциональном плане действует как гормон. Его структура схожа со структурой стероидных гормонов. Существуют две изо-формы витамина D: D3 (холекальциферол) -наиболее важный изомер, образующийся в коже человека; D2 (эргокальциферол), имеющий растительное происхождение. D2 был первой изоформой витамина D, описанной в литературе и примененной в качестве пищевой добавки и в составе функционального питания. В настоящее время предпочтительной формой является витамин D3, который биологически инертен до тех пор, пока в печени не превратится в 25(OH)D, а в почках - в 1,25(OH)D.
Витамин D играет важную роль в фосфорно-кальциевом обмене (состояние костной системы), экспрессии генов и клеточном росте. Нахождение в большинстве тканей организма рецепторов витамина D указывает на его универсальную роль в обменных процессах. В спорте и спортивной медицине важна его регулирующая функция в скелетных мышцах.
Эффекты витамина D можно условно разделить на специальные (прямое и опосредованное эргогенное влияние на показатели физической готовности спортсменов) и защитные (повышение устойчивости к инфекционным болезням, нормализация липидного и углеводного обмена - снижение риска сердечно-сосудистых заболеваний, ожирения, диабета II типа, аутоиммунных болезней) [77].
В соответствии с международными и национальными классификациями витамин D и его препараты относятся к категории «А» (высшая степень доказательности и целесообразности применения в спортивной медицине) со следующим определением: «медицинские добавки - используются по врачебным показаниям, включая установленный с помощью методов доказательной медицины дефицит данного нутриента (фармаконутриента)». Применение витамина D требует индивидуального дозирования и контроля специалиста в области спортивной медицины (спортивный врач, спортивный нутрициолог, спортивный диетолог). Как отмечено в обобщающем обзоре Научно-исследовательского института спорта и физической культуры «Gatorade» (Ливерпуль, Великобритания), «. последнее десятилетие можно назвать «ренессансом» интереса к научным исследованиям витамина D». Простой поиск в базе данных PubMed по директории «витамин D» дает цифру в 3500 статей за 2013 г. по сравнению, например, с 1000 публикаций в 1993 г.
Частично такой возросший интерес к этой теме обусловлен важной ролью витамина D в предотвращении заболеваний костной системы. Сформировалось лучшее понимание метаболизма и функций витамина D, множественности биологической роли в активности стероидных гормонов [20]. С момента идентификации рецепторов витамина D в разных тканях, воздействуя на которые, он оказывает свое биологическое действие [23, 24], за последние 10 лет произошло колоссальное расширение наших знаний о спектре фармакологической активности витамина D. В настоящее время спектр клинического влияния витамина D дополнительно включает сердечно-сосудистые эффекты, изменение иммунитета, функций скелетной мускулатуры и многие другие. Несмотря на такой огромный спектр новых знаний и расширение представлений о важности витамина D, о негативной роли его дефицита в организме, распространенности этого дефицита среди всех слоев населения планеты, в практическом плане нет действующего алгоритма применения этого витамина.
Точно так же обстоят дела и в спортивной медицине, где дефицит или недостаточность витамина D у атлетов носят на сегодня, к сожалению, характер эпидемии. Надо помнить, что в связи с колоссальными физическими и психологическими нагрузками, особенно в спорте высших достижений, стрессорные воздействия на костно-мышечную систему, иммунитет, центральную и периферическую нервную систему имеют предельный характер. Дополнительно требуется максимальная скорость восстановления функций после прекращения нагрузок. Поэтому ликвидация дефицита витамина D является не временной, а постоянной мерой, что диктует необходимость подробного рассмотрения всех клинико-фармакологических аспектов действия и применения витамина D и его препаратов. Совокупность фармакологических эффектов и спектр действия, наличие дозозависимости во влиянии на показатели физической готовности спортсменов позволяют отнести витамин D и его препараты к фармаконутриентам [9].
ТАБЛИЦА 1 - Содержание в сыворотке крови общего сывороточного 25(OH)D, необходимое для поддержания оптимального уровня витамина D в организме спортсменов разных видов спорта, квалификации и регионов проживания [цит. по: 25, 36, 60, 84]
Общий сывороточный 25(OH)D, нмоль·л -1
Оценка статуса витамина D в организме
Цель работы - изучение и систематизация данных современной научной и научно-методической литературы относительно изменений содержания в организме и роли витамина D в практике подготовки спортсменов и спортивной медицине.
Методы определения содержания витамина D в организме и оценка полученных результатов. Оценка уровня витамина D производится с помощью рутинных методов в венозной (в сыворотке) или капиллярной (цельной) крови. Концентрацию метаболитов 25(OH)D определяют следующими методами:
- масс-спектрометрия (жидкостная хроматография высокого давления) (LC-MS/MS);
- радиоиммунологический анализ (RIA);
- ферментный иммуноанализ (EIA);
- конкурентный анализ связывания с белками (CPBA);
- автоматизированный хемолюминис-центный анализ связывания с белками (CLPBA);
- хемолюминисцентный иммуноанализ (CLIA).
Полученные результаты, в зависимости от страны, где проводится исследование, дают значения концентрации метаболитов витамина D в крови либо в нг·мл -1 (ng·mL -1 ), либо в нмоль·л -1 (nmol·L -1 ), где 1 нг·мл -1 = = 2,496 нмоль·л -1 . При этом чаще всего метаболиты витамина D2 (25(OH)D2) и D3 (25(OH)D3) не разделяются и анализируются вместе под общим названием «общий сывороточный 25(OH)D». Институт медицины США (U.S. IOM) представил рекомендации по оценке результатов анализа уровня общего сывороточного 25(OH)D у спортсменов (табл. 1).
Данные Австралийского института спорта указывают [54], что хотя в настоящее время нет универсального определения дефицита витамина D, наиболее часто используются следующие определения в научной и клинической литературе, базирующиеся на концентрации в плазме крови метаболита 25(OH)D:
- дефицит: < 20 нг·мл -1 (50 нмоль·л -1 );
- недостаточность: < 30 нг·мл -1 (меньше 75 нмоль·л -1 );
- удовлетворительный уровень: > 30 нг·мл -1 (75 нмоль·л -1 и выше);
- идеальный интервал: 75-120 нмоль·л -1 ;
- токсический уровень: >375 нмоль·л -1 при сочетании с повышением концентрации ионизированного кальция в сыворотке крови.
При этом верхние границы указанного интервала предпочтительны для сохранения высокой физической готовности у элитных спортсменов и безопасны.
В то же время многие научные спортивные организации, в частности НИИ спорта и физической культуры «Gatorade», считают, что данные рекомендации в силу вариабельности показателей содержания в организме витамина D в разных странах и регионах не могут быть универсальными, и в зависимости от этого каждая страна должна выработать свои рекомендации, как, например, это было сделано Австралийским институтом спорта (AIS). Причем этот дифференцированный подход должен учитывать не только страну, но и ее отдельные регионы, время года, пол и возраст спортсменов и другие факторы, что даст возможность правильной коррекции дефицита или недостаточности (доза, длительность курсового назначения). Полученные результаты должны внедряться в широкую практику спортивной медицины в качестве составной части общей Национальной программы нутритивно-метаболической поддержки (НМП). В Российской Федерации оценка витамин D-статуса взрослых лиц базируется на клинических рекомендациях «Дефицит витамина D у взрослых. Диагностика, лечение и профилактика», разработанных Российской ассоциацией эндокринологов ФГБУ «Эндокринологический научный центр МЗ РФ» [3] (табл. 2 и 3).
Критерии оценки дефицита витамина D, принятые Министерством здравоохранения РФ, представлены в материале «Клинические рекомендации «Дефицит витамина D у взрослых. Диагностика, лечение и профилактика» [3]. Оценка статуса витамина D должна проводиться путем определения уровня 25(0H)D в сыворотке крови сертифицированным методом; рекомендуется проверка надежности используемого в клинической практике метода оценки 25(0H)D относительно международных стандартов (DEQAS, NIST). При определении уровня 25(OH)D в динамике рационально использование одного и того же метода (табл. 3).
ТАБЛИЦА 2 - Классификация дефицита, недостаточного и достаточного содержания витамина D (по мнению различных международных профессиональных организаций)
Профессиональная организация
Дефицит витамина D
Недостаточное содержание
Достаточное содержание
Институт медицины США
<12 нг·мл ·1 (<30 нмоль·л -1 )
12-20 нг·мл -1 (30-50 нмоль·л -1 )
>20 нг·мл -1 (>50 нмоль·л -1 )
Международное эндокринологическое общество
<20 нг·мл -1 (<50 нмоль·л -1 )
21-29 нг·мл -1 (51-74 нмоль·л -1 )
>30 нг·мл -1 (>75 нмоль·л -1 )
Федеральная комиссия Швейцарии по питанию
<20 нг·мл -1 (<50 нмоль·л -1 )
21-29 нг·мл -1 (51-74 нмоль·л -1 )
>30 нг·мл -1 (>75 нмоль·л -1 )
Испанское общество исследования костей и минерального обмена
<20 нг·мл -1 (<50 нмоль·л -1 )
21-29 нг·мл -1 (51-74 нмоль·л -1 )
>30 нг·мл -1 (>75 нмоль·л -1 )
Европейское общество клинических и экономических аспектов остеопороза
<10 нг·мл -1 (<25 нмоль·л -1 )
<20 нг·мл -1 (<50 нмоль·л -1 )
20-30 нг·мл -1 (50-75 нмоль·л -1 )
Национальное общество 1 остеопороза Великобритании
<12 нг·мл -1 (<30 нмоль·л -1 )
12-20 нг·мл -1 (30-50 нмоль·л -1 )
>20 нг·мл -1 (>50 нмоль·л -1 )
ТАБЛИЦА 3 - Интерпретация концентраций 25(OH)D, принимаемая Российской ассоциацией эндокринологов
Классификация
Уровни 25(ОН)Р в крови
Клинические проявления
Выраженный дефицит витамина D
Повышенный риск рахита, остеомаляции, вторичного гиперпаратиреоза, миопатии, падений и переломов
Дефицит витамина D
Повышенный риск потери костной ткани, вторичного гиперпаратиреоза, падений и переломов
Недостаточность витамина D
Низкий риск потери костной ткани, вторичного гиперпаратиреоза, переломов при падении
Адекватные уровни витамина D
Оптимальное подавление паратиреоидного гормона, низкий риск потери костной ткани и переломов
Уровни с возможным проявлением токсичности витамина D
Гиперкальциемия, гиперкальциурия, нефрокальциноз, кальцифилаксия
Примечание. Рекомендуемый референсный интервал для лабораторий составляет 30-100 нг·мл -1 (75-250 нмоль·л -1 ).
Определение уровня 25(OH)D после применения в лечебных дозах препаратов природного витамина D рекомендуется проводить минимум через три дня с момента последнего приема (уровень доказательности А II). Дефицит витамина D определяется как концентрация 25(0H)D < < 20 нг·мл -1 (50 нмоль-л -1 ); витаминная недостаточность - концентрация 25(0H)D от 20 до 30 нг·мл -1 (от 50 до 75 нмоль·л -1 ), адекватный уровень - более 30 нг·мл -1 (75 нмоль·л -1 ). Рекомендуемые (уровень доказательности А I) целевые значения 25(0H)D при коррекции дефицита витамина D следующие: 30-60 нг·мл -1 (75150 нмоль·л -1 ) (см. табл. 2).
Метаболизм витамина D в организме. Существуют две природные формы витамина D: эргокальциферол (витамин D2) и холекальциферол (витамин D3). Витамин D2 доступен в ограниченном количестве из растительных источников и в виде некоторых пищевых (диетических) добавок и препаратов, в то время как витамин D3 поступает с пищей в виде жиров рыбы и молочных продуктов. Однако основным источником витамина D3, составляющем 90 % всего поступающего количества, является образование его в реакции фотосинтеза в коже при условии достаточного пребывания человека на солнце. Независимо от пути поступления, 99 % витамина D связывается со специфическими белками (витамин-D-связывающий протеин - DBP), в то время как 1 % - с альбумином. Обе формы витамина D подвергаются гидроксилированию сначала в печени (катализируется 25-гидроксилазой до метаболита 25-гидроксивитамин D (25(OH)D), а затем - в почках (катализируется 1-α-гидроксилазой до биологически активной формы витамина D - 1-α-дигидроксивитамин2D-3 (1-α,25(OH)D) (рис. 1).
Эта последняя форма и взаимодействует с рецепторами витамина D в клетках (VDR), которые локализуются во всех тканях организма, а затем расшифровывается внутри клетки и связывается с витамин-D-ответственными элементами (VDREs), которые располагаются в ДНК. При отсутствии такого взаимодействия VDREs подвергается деградации с образованием неактивной формы.
Фармакодинамика витамина D в организме под влиянием физических нагрузок разной интенсивности. Витамин D у спортсменов и лиц, ведущих активный образ жизни, участвует в значительном количестве метаболических реакций и оказывает многогранное физиологическое действие. Рассмотрим некоторые аспекты влияния этого витамина на организм при физических нагрузках.
Влияние на функцию мышечной ткани и потребление кислорода. 1,25-дигидроксивитамин D оказывает прямое влияние на активность скелетных мышц за счет взаимодействия с витамин-D3 рецепторами мышечных клеток [11]. Результаты исследования мышечных эффектов витамина D3 ограничены, к сожалению, данными у здоровых нетренированных лиц [71] или у пациентов с различной патологией [61, 64]. В нескольких обзорах и мета-анализах показано, что возрастание в сыворотке концентрации 25(OH)D позитивно влияет на мышечную силу, мощность и массу тела [8, 64, 71, 76], но только данные работы П. Р. Ван Хаста и К. Л. Бека имеют отношение к спортсменам [76].
Рецепторы витамина D представлены в сердечной мышце и ткани сосудов [59], что косвенно свидетельствует о возможном влиянии 1,25-дигидроксивитамина D на максимальное потребление VO2 за счет изменения транспорта и утилизации кислорода внутри сосудистого русла в разных тканях. Большинство исследований показали положительную корреляционную связь между VO2max и сывороточной концентрацией 25(OH)D у лиц, не имеющих отношения к спорту (табл. 4).
Однако при этом не учитывалось влияние ряда привходящих факторов (другие добавки), например, наличие мультивитаминов и других компонентов в пищевых добавках [5, 32, 53]. Исследования у спортсменов дали разноречивые результаты. Так, в работе Н. Е. Каундауракиса с соавт. [44] выявлена значимая корреляция между уровнем 25(OH)D и уровнем физической готовности у 67 профессиональных игроков в футбол (возраст 25,6±6,2 года). Была отслежена линейная связь между пре - и постсезонными показателями уровня 25(OH)D и мышечной силой, оцениваемой по прыжкам со сгибанием ног (SJ), прыжками в противоход (CMJ), спринту (10 и 20-метровый спринт), а также VO2max. По результатам исследования, проведенного Дж. Фитжеральдом с соавт., сделан вывод об отсутствии ассоциации между уровнями 25(OH)D и VO2max у 52 игроков в хоккей на льду [28].
РИСУНОК 1 - Метаболизм витамина D в организме [цит. по: 20]. В кожных покровах под влиянием ультрафиолетового облучения 7-дегидро-холестерол переходит в прехолекальциферол и, далее, в холекальциферол (витамин D3). С пищей поступают витамины D2 и D3, которые затем в печени и почках образуют два основных метаболита 25 (Oh)d2/D3 и 1,25 (OH)D2/D3
Кроме того, отмечено, что инверсия обычной корреляционной зависимости между сывороточными показателями 25(OH)D и VO2max увеличивает двигательную активность и тренировочный статус [5]. Л. Форней с соавт. провели исследование взаимосвязи .между уровнями сывороточного 25(OH)D, VO2max и тренировочного статуса у 39 (20 мужчин, 19 женщин) студентов-спортсменов [29]. Установлено, что участники с исходно повышенным (> 35 нг·мл -1 ) уровнем сывороточного. 25(OH)D имеют более высокие показатели VO2max (+20 %) по сравнению с участниками с исходно низкими значениями (< 35 нг·мл -1 ) 25(OH)D; однако такая связь была характерна только для мужчин. К сожалению, интервенционных исследований на эту тему крайне недостаточно, и только в одной работе изучались эффекты пищевых добавок витамина D на изменения VO2max.
В этом одиночном слепом исследовании З. Ястребски с соавт. [41] изучали влияние добавки витамина D3 в суточной дозе 6000 МЕ в течение 8-недельного тренировочного мезоцикла у 14 элитных гребцов с исходно удовлетворительным уровнем 25(OH)D (> 30 нг·мл -1 ) и установили возрастание VO2max (12,1 %) и концентрации 25(OH)D на 400 % (
120 нг·мл -1 ). Это позволило авторам сделать заключение, что добавление витамина D3 на протяжении восьми недель в динамике тренировочного процесса улучшает аэробный метаболизм у элитных гребцов. В то же время наметившаяся тенденция большей эффективности высоких доз витамина D3 требует дальнейшей экспериментальной проверки в других спортивных дисциплинах. Специфические механизмы, лежащие в основе положительных изменений, также нуждаются в дополнительном исследовании. Существует гипотеза, что витамин D может опосредованно повышать аффинитет (сродство) гемоглобиновых рецепторов к кислороду [67].
ТАБЛИЦА 4 - Корреляция уровней метаболитов витамина D в плазме крови [25(OH)D], максимального потребления кислорода ( VO2max) и физической подготовлености при физических нагрузках [цит. по: 22]
Источник; популяция
Характеристика группы
Тип исследования
Описание показателей
1 Gregory, 2013; 1
3 группы: < 50 нмоль·л -1 (n = 16);
50-75 нмоль·л -1 (n = 57);
>75 нмоль·л -1 (n = 140)
Нет взаимосвязи уровней 25(OH)D и показателей в аэробном фитнесе
1 Mowry, Costello,
25(OH)D 46,2 ± 20,2 нг·мл -1
Положительная связь между VO2 и 25(OH)D Обратная связь между ЖМТ, VO2 и 25(OH)D
М (n = 92) VO2 =40 ± 9
25(OH)D 34,0 ± 13,3 нг·мл -1
Положительная связь между VO2 и 25(OH)D; чем выше 25(OH)D, тем выше активность
Тесты ФП (приседания, прыжки, 10-и 20-метровый спринт, VO2) антропометрия
Положительная связь между 25(OH)D и всеми показателями ФП
Тесты ФП (VO2, ЧСС, общее время поддержания ТН)
У всех 25(OH)D < 65,0 нг·мл -1
25(OH)D < 32 нг·мл -1
25(OH)D-статус не влиял на тесты ФП
25(OH)D = 21 ± 2 (n = 20) или 44 ± 2 нмоль·л -1 (n = 19)
Тесты ФП (ИМТ, % ЖМТ, УМП, VO2, мышечная сила и мощность)
Положительная связь между VO2 и 25(OH)D
Отрицательная связь между ИМТ и 25(OH)D-статусом
D3 6000 МЕ в день спортсменам с 25(OH)D >30 нг·мл -1
Увеличение VO2 на 12 % и 25(OH)D на 400 % (
Примечания: M - мужчины; Ж - женщины; 25(OH)D - концентрация метаболитов витамина D в сыворотке крови; В - возраст, лет; Тиссл - время исследования; ЖМТ - жировая масса тела; ФП - физическая подготовленность; ТН - тренировочная нагрузка; УМП - уровень метаболизма в покое.
Восстановление. В процессе восстановления метаболит 1,25-дигидроксивитамин D увеличивает миогенную дифференциацию и пролиферацию [30] и подавляет активность миостатина - тормозного регулятора мышечного синтеза [31]. B экспериментах на крысах показано значительное увеличение регенерации скелетной мускулатуры при повреждениях камбаловидной мышцы после применения сверхфизиологических доз (
100 000 МЕ) витамина D [66]. Авторы разделили животных на две группы: с потреблением высокой (332 000 МЕ·кг -1 ) и низкой (33 200 МЕ·кг -1 ) доз, а затем исследовали время восстановления камбаловидной мышцы. В группе с высокой дозой витамина D отмечено значительное ослабление апоптоза клеток через 4 дня после повреждения и возрастание клеточной протеиновой матрицы, которая играет критическую роль в процессе регенерации [48]. Такое улучшение клеточного обмена ведет к ускорению восстановления, повышению способности к тетаническому напряжению (всего на 10 % ниже, чем в неповрежденной конечности) и росту поворотной силы по сравнению с контрольной группой. После интенсивных тренировок прием добавок витамина D улучшает такой показатель восстановления скелетных мышц, как пик изометрической силы. В рандомизированном двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании было показано, что пищевые добавки, содержащие витамин D в суточной дозе 4000 МЕ, в течение 35 дней у здоровых взрослых людей со средним уровнем двигательной активности ослабляют уровень воспалительной реакции (оцениваемый по биомаркерам воспаления - аланину и аспартату) в ответ на сложный комбинированный тест физической нагрузки (10 сетов по 10 повторов, пик изометрического напряжения при выполнении эксцентрическо-концентрических прыжков сразу после нагрузки) [7]. Хотя пик мощности снижался сразу после тренировки как в контрольной, так и в основной группах, в группе спортсменов, принимавших витамин D, снижение составило только 6 %, в то время как в плацебо-группе - 32 % (табл. 5).
В таблице 6 приведены данные относительно взаимосвязи дозировок витамина D с различными физическими качествами.
Влияние на силу и мощность. В 2013 г. Д. Оган и K. Притчетт было показано, что витамин D увеличивает силу и мощность скелетной мышечной ткани, возможно, за счет повышения чувствительности (сенситизации) мест связывания кальция в саркоплазматическом ретикулуме, что приводит к усилению мышечного сокращения [55]. Получены также доказательства, что витамин D увеличивает размер и количество мышечных волокон II типа [16, 61, 69, 70]. В рандомизированном плацебо-контролируемом исследовании у футболистов получены данные об увеличении силы и мощности [18]: продолжительная 8-недельная интервенция витамина D3 в дозе 5000 МЕ в день приводит не только к повышению концентрации 25(OH)D в сыворотке крови, но и к параллельному улучшению показателей 10-метрового спринта и вертикальных прыжков. Однако не во всех исследованиях получены положительные результаты, и в основном отсутствие положительных сдвигов касалось спортсменов с исходно незначительным уровнем дефицита витамина D или отсутствием дефицита [19, 28, 29]. Таким образом, основанием для пищевых интервенций витамина D3 у спортсменов является установленное наличие его дефицита в организме.
ТАБЛИЦА 5 - Витамин D in vitro, in vivo и интервенционные исследования по восстановлению [цит. по: 22]
Источник; популяция
Субъект/ образец
Тип исследования
Интервенция
Миобласты C2C12 под воздействием 100 нМ 1,25-D3
↑ Миогенная дифференциация и пролиферация
Миобласты C2C12 под воздействием 100 нМ 1,25-D3
↓ Тормозящая функция миостатина
ВДГ и НДГ: регенерация камбаловидной мышцы
↑ Клеточная протеиновая матрица t
↑ Сила, улучшение восстановления
30-минутный тренинг 3 нед. (n=14)
Рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование
Прыжковый тест на изометрическую силу; 4000 МЕ D3 или плацебо
Витамин D и плацебо:
меньшее снижение пика мощности
Примечания: Тиссл - время исследования; ВДГ - группа с высокой дозой витамина D (332 000 МЕ·кг 1 ); НДГ - группа с низкой дозой витамина D (32 200 МЕ·кг 1 ).
ТАБЛИЦА 6 - Корреляция содержания витамина D с изменением силы и мощности [цит. по: 22]
Источник; популяция
Субъект/ образец
Тип исследования
Интервенция
лица пожилого возраста
Женщины с ограничением подвижности (n = 21) 25(OH)D = 60225 нмоль·л -1
Рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование
4000 МЕ в день витамина D и плацебо
↑количества интрамио-нуклеарных VDR на 30 %, размера МВ - на 10 % у пожилых лиц с ограниченной подвижностью, у женщин с дефицитом
Профессиональные футболисты-мужчины (n = 10)
5000 МЕ в день витамина D и плацебо
↑Высота вертикальных прыжков, ускорение в спринте
Спортсмены клубного уровня (n = 30)
3 группы (плацебо, 20 000 МЕ/ нед. и 40 000 МЕ/нед. приема D3) Тесты ФП (жим руками и ногами, вертикальные прыжки)
t25(OH)D > 50 нмоль·л -1 без изменения ФП
Fitzgeral, 2014; спортсмены
Хоккеисты на льду 20,1 ± 1,5 года (n = 52) ( VO2max 54,6 ± 4,3)
Тесты ФП (пик V02, ЧСС Peak RER), OВТ
Нет связи между 25(OH)D и параметрами ФП
Мужчины (n = 20) и женщины (n = 19)
25(OH)D 21±2 нг·мл -1 (n=20) или 44 ±2 нг·мл -1 (n=19)
Тесты ФП (ИМТ, % ЖМТ, УМП, VO2max, мышечная сила и мощность)
Значительная положительная связь между 25(OH)D и VO2max
Oтрицательная связь между 25(OH)D и ИМТ
Примечания: Тиссл - время исследования; РКИ - рандомизированное контролируемое исследование; ФП - физическая подготовленность; VO2max - максимальное потребление кислорода (мл·кг- 1 ·мин -1 );ЧCCmax - максимальная частота сердечных сокращений; Peak RER - дыхательный коэффициент на пике нагрузки; ОВТ - общее время тренировки; ИМТ - индекс массы тела; ЖМТ - жировая масса тела; УМП - уровень метаболизма в покое; МВ - мышечные волокна.
Дефицит витамина D у представителей разных видов спорта. Во многих странах регулярно проводятся эпидемиологические исследования спортсменов высшего и среднего дивизионов на предмет выявления дефицита или недостаточности витамина D для последующей их коррекции. Уже упоминавшиеся американские авторы Д. Оган и К. Притчетт [55] в своей обзорной работе провели ряд сопоставлений и обоснования роли таких факторов, как сезонность, возраст, пол, близость к экватору, время дня, доступность солнечного излучения и др. в развитии дефицита витамина D у спортсменов. В течение летних месяцев ультрафиолетовое излучение может быть достаточным для синтеза витамина D в коже [38], однако в зимнее время синтез витамина D этим путем практически прекращается. В силу этого и возникает дефицит или недостаточность витамина D в организме. Даже спортсмены, тренирующиеся на открытом воздухе постоянно, не получают достаточной экспозиции солнечного света и имеют соответственно дефицит витамина D. За последние годы выполнен ряд работ по оценке недостаточности витамина D в организме спортсменов (табл. 7). Исследования Дж. Л. Клоуза с соавт. [19] показали наличие недостаточности витамина D у большинства спортсменов Великобритании, специализирующихся в разных видах спорта (рис. 2, см. табл. 7).
ТАБЛИЦА 7 - Превалирование дефицита (< 20 нг·мл -1 ) и недостаточности (< 32 нг·мл -1 ) витамина D у представителей разных видов спорта разных стран [цит. по: 55]
Страна, вид спорта
Условия тренировки
Статус витамина D
Военные рекруты, Финляндия
Профессиональные атлеты (регби, футбол, конный спорт), Великобритания
Профессиональные атлеты (регби, американский футбол), Великобритания
Спортсмены, Ближний Восток
Легкоатлеты (бег), США
1 Спортсмены (регби, американский футбол, гонки по пересеченной местности, бег), США
Примечания: М - мужчины; Ж - женщины; З - в зале; О - на открытом воздухе; З/О - комбинированное пребывание в зале и на открытом воздухе; Д - дефицит витамина D; НД - недостаточность витамина D.
В 2009 г. Б. Хамильтон с соавт. установили, что 90 % спортсменов из стран Ближнего Востока в период сезона «апрель-октябрь» имеют дефицит витамина D [34]. Несмотря на то что они тренировались в условиях избытка солнца на улице, постоянное нахождение в помещении привело к недостатку синтеза витамина D в коже. В другом исследовании, проведенном в Израиле, выявлен дефицит витамина D у 73 % спортсменов независимо от их специализации [21].
РИСУНОК 2 - Концентрация 25(OH)D в сыворотке крови у спортсменов Великобритании, специализирующихся в разных видах спорта (футбол, конный спорт, регби), и ее соответствие текущим рекомендациям: розовая зона - дефицит (< 30 нмоль·л -1 ), бежевая зона - недостаточность (< 50 нмоль·л -1 ), салатовая зона - удовлетворительный (достаточный) уровень (> 50 нмоль·л -1 ) [цит. по: 19].
В Австралии наибольший процент дефицита витамина D выявлен у женщин (83 %) [47]. Что интересно, на менее «комфортной широте» (Laramie, WYN 41.3°), недостаточность витамина D наблюдалась в 63 % случаев в течение зимних месяцев, и резко снижалась (до 12 %) с наступлением весны. Важно, что даже у атлетов, постоянно тренирующихся на открытом воздухе в регионах с достаточно высокой солнечной активностью, в 25-30 % случаев отмечается недостаточность витамина D в течение зимнего периода [65]. Эти авторы показали, что 1000 МЕ витамина D в сутки недостаточно для предотвращения сезонного падения статуса этого витамина у спортсменов.
Подробный анализ витамина-статуса польских элитных спортсменов в рамках реализации Национальной программы подготовки спортсменов сделан в работе Дж. Крживански с соавт. [45]. Целью работы была сезонная оценка уровня метаболитов витамина D в сыворотке крови у элитных польских спортсменов в зависимости от экспозиции на солнце и приема пищевых добавок. Концентрацию 25(OH)D регистрировали в период 2010-2014 гг. у 409 спортсменов, которые были разделены на группы: OUTD - виды спорта вне спортивных залов (на открытых площадках) без достаточной экспозиции на солнце; IND - тяжелоатлеты, гандболисты и волейболисты, тренировавшиеся в залах; SUN - виды спорта вне спортивных залов в условиях высокой экспозиции на солнце; SUPL - спортсмены, тренирующиеся вне спортивных залов, имеющие неадекватный уровень 25(OH)D (< 30 нг·мл -1 ) и принимающие пероральные добавки витамина D.
Неадекватный уровень витамина D отмечен у 80 % спортсменов в группе OUTD и 84 % - в группе IND в зимнее время, в то время как эти же показатели летом составили 42 и 83 % соответственно. Спортсмены, которые тренировались зимой на солнце, имели существенно более высокие показатели 25(ОН)D в крови, чем в группе OUTD. При этом прием препаратов витамина D повышал исходные концентрации 25(ОН)D на 45 %, в то время как солнечная экспозиция - на 85 %. В летнее время паттерн дефицита витамина D у всех групп спортсменов был схож с паттерном дефицита этого витамина у популяции обычных нетренированных людей. Наиболее серьезный дефицит отмечен у спортсменов, тренирующихся в залах. Целевая ликвидация дефицита может быть достигнута сочетанием дополнительной солнечной экспозиции и приема добавок витамина D. Спортивные врачи и тренеры должны обеспечивать рутинный доступ к этим процедурам и препаратам на постоянной основе, учитывать при составлении плана тренировок и специализированных рационов и схем фармакологического обеспечения. Суммарные данные польских исследований представлены на рисунке 3 и в таблице 8, данные которых указывают на наличие дефицита витамина D, наблюдаемого у спортсменов, проживающих в этой климатической зоне, во все времена года, исключая летний период.
Подробный анализ витамина-статуса ирландских элитных спортсменов в рамках реализации Национальной программы подготовки спортсменов сделан в работе Дж. Тодда с соавт., поскольку дефицит витамина D широко распространен в Ирландии [70]. Первичный анализ был выполнен еще в 2010-2011 гг., а затем дополнен более поздними данными. Образцы крови (n = 92) получены у игроков в крикет (n = 28), боксеров (n = 21) и женщин-регбисток (n = 43) в период ноября 2013 - апреля 2015 г. Оценивали концентрацию 25(OH)D, паратиреоидного гормона и кальция. Спортсмены также заполняли специальный опросник об образе жизни и использовании пищевых добавок. Удовлетворительный статус по витамину D (25(OH)D > > 50 нмоль·л -1 ) был обнаружен у 86 % атлетов. Недостаточность (31-49 нмоль·л -1 ) и дефицит (< 30 нмоль·л -1 ) витамина D отмечены только у 12 и 2 % спортсменов соответственно. Эта тенденция касалась всех спортивных дисциплин, при этом 25 % спортсменов сообщили о постоянном приеме препаратов витамина D. Кроме того, многие атлеты проводили отпуск в южных странах (47 %) и периодически принимали специальные солнечные ванны (16 %), однако анализ не подтвердил связь этих мероприятий с уровнем витамина D в организме. Очень важно, что, если в 2010-2011 гг. во всей популяции спортсменов дефицит/недостаточность витамина D составляли 55 %, то в 2013-2015 гг. этот показатель снизился до 14 %. Таким образом, внедрение в Ирландии целевой программы по ликвидации дефицита витамина D у спортсменов путем регулярного приема препаратов витамина D дало прекрасные результаты [70].
РИСУНОК 3 - Динамика изменений концентрации метаболитов витамина D [25(OH)D] в плазме крови у польских элитных спортсменов во всей группе (n = 409) по месяцам в течение года [цит. по: 45]
В 2015 г. Ф. Фаррохайер с соавт. выполнили еще один систематический обзор и мета-анализ дефицита и недостаточности витамина D у спортсменов [27]. Проведен глобальный поиск основных баз данных по направлениям: «витамин D», «дефицит витамина D», «сывороточный 25-гидроксивитамин D [25(OH)D] у спортсменов» и др. Основным критерием был сывороточный 25(OH)D. Для анализа было отобрано 23 исследования суммарно у 2313 спортсменов (средний возраст обследованных 22,5 года, среди них - 76 % мужчин). Среди всех спортсменов в среднем 56 % (от 44 до 67 %) имели неудовлетворительный (неадекватный) уровень витамина D, который значительно варьировал в зависимости от географической локализации (р < 0,001). Частота встречаемости недостаточности витамина D была выше в Великобритании и на Ближнем Востоке. Зимой и весной этот показатель возрастал. Также он был выше у спортсменов, занимающихся в залах и в смешанных видах спорта. В семи работах исследованы спортсмены с травмами костно-мышечной системы (n = 359, 43 %). Основные выводы этого мета-анализа следующие: высокий уровень дефицита витамина D у спортсменов разных стран (56 %), усиливающийся в зимнее и раннее весеннее время; преобладание дефицита у спортсменов, тренирующихся в залах; примерно одинаковый паттерн дефицита у травмированных и нетравмированных спортсменов; не вызывает сомнения необходимость регулярного курсового назначения препаратов и добавок витамина D; связь между превалированием дефицита витамина D и частотой возникновения травм не установлена, что требует дополнительного изучения [27].
Что касается Российской Федерации, то удивительно, но в этой стране спортсмены даже не включены в группы риска развития дефицита витамина D в соответствии с рекомендациями [3]. Почему-то считается, что эти «здоровые спортсмены» по определению не могут иметь дефицита каких-либо нутриентов. Однако высокие физические и психологические нагрузки автоматически вводят атлетов в группу риска, что мы видим по результатам обследования спортсменов в других странах (относительная недостаточность как несоответствие поступления и потребности). Нет и масштабных доказательных работ, что обусловлено многими объективными и субъективными причинами. Если ориентироваться на данные популяций обычных людей, то при обследовании жителей Санкт-Петербурга и Петрозаводска выявлена высокая частота дефицита витамина D [2]. Установлено, что, согласно критериям Международного общества эндокринологов, принятым в 2011 г., нормальный уровень обеспеченности витамином D имели лишь 16,8 % жителей северо-западного региона РФ, в то время как недостаток витамина D встречался у 37,5 %, а его дефицит - у 45,7 %. При пересмотре результатов с использованием критериев, предложенных Институтом медицины США (2011 г.) [60], нормальные значения 25(0H)D в сыворотке крови были выявлены у 49,6 %, снижение его уровня в рамках недостатка - у 40,0 % и дефицита - у 10,4 %. Было установлено, что снижение уровня витамина D не зависело от возраста обследованных и чаще встречалось у женщин и лиц с избыточной массой тела. Некоторая определенность в отношении тренированных мужчин в РФ получена лишь в работе Л. Б. Дрыгиной с соавт. [1]. Авторы сделали заключение о необходимости обратить внимание на наличие гиповитаминоза D у лиц, занятых тяжелым физическим трудом с высоким вкладом психоэмоционального компонента. Полученные данные подтверждают ассоциативную связь низкого уровня витамина D с развитием остеодефицита среди мужчин молодого возраста, а также указывают на необходимость контроля и коррекции статуса витамина D, особенно в зимний период, и могут быть использованы для прогнозирования развития патологии костной ткани, включая патологию твердых тканей зубов, и подбора комплекса лечебно-профилактических мероприятий. При обследованиях у студентов изучен статус витамина D и выявлено, что удовлетворительный уровень 25(0H)D в сыворотке крови имеют всего 6,4 % обследованных лиц (мужчины и женщины) в возрасте от 18 до 27 лет. При этом недостаточность поступления в организм витамина D и кальция наблюдается примерно в 88-92 % случаев [4].
ТАБЛИЦА 8 - Сезонные колебания уровней 25(ОН)D у элитных польских спортсменов, тренировавшихся в залах (IND) и вне залов (OUTD)
РИСУНОК 4 - Взаимосвязь между исходными значениями концентрации 25(OH)D в сыворотке крови спортсменов и величиной изменений этой концентрации в ответ на дополнительное экзогенное введение витамина D3; пероральные дозы витамина D3 составляли 2000 и 10 000 МЕ в сутки [цит. по: 19]
Влияние дефицита витамина D на физическую подготовленность спортсменов. Одной констатации факта дефицита или недостаточности витамина D в организме спортсменов мало для подтверждения постулата об отрицательном влиянии этой недостаточности на физическую форму атлетов. Необходимо установить связь между дефицитом (недостаточностью) витамина D и снижением показателей, характеризующих физическую форму. Первые оригинальные статьи в этом направлении датированы началом ХХ в., но количество текущих работ весьма ограничено. Убедительные данные о положительном влиянии ультрафиолетового облучения на физическую форму спортсменов и снижении хронических болевых синдромов у атлетов первыми сообщили исследователи из Германии [15]. Ультрафиолетовое облучение, повышающее уровень метаболитов витамина D в организме, улучшало показатели двигательной активности, мышечную силу, выполнение упражнений кардиофитнеса. Национальный олимпийский комитет Германии озвучил официальную позицию, что эффекты влияния солнечного света на физиологические функции спортсменов, опосредованные витамином D, могут быть расценены как эргогенные. Подтверждением этой концепции является тот факт, что пик спортивных достижений многих спортсменов приходится на время года, когда уровень витамина D в организме максимальный (лето). К сожалению, имеется весьма ограниченное количество экспериментальных исследований, доказывающих прямую связь между уровнем витамина D и физической формой. В то же время получены убедительные доказательства отрицательного влияния дефицита витамина D на время реакции, водно-солевой обмен, состояние костно-мышечной ткани и др. [14].
Из имеющихся современных исследований, прямо свидетельствующих о преимуществах высокого базового уровня витамина D в плазме крови на показатели работоспособности, можно отметить исследование Л. Форнея [29], в котором приведены данные относительно корреляции. высокого уровня 25(OH)D с увеличением VO2max во время аэробной физической нагрузки у студентов, регулярно занимающихся спортом (n = 39, мужчины). Остальные, достаточно многочисленные работы, касаются использования пищевых добавок витамина D в спорте, и рассматриваются в другом разделе данного обзора.
Потенциальные эргогенные эффекты витамина D в спортивной практике. Перед тем, как обсуждать механизмы и пути улучшения витамина-статуса спортсменов, влияние на физическую форму и восстановление после физических нагрузок (важнейшие показатели эргогенного эффекта препаратов и биологически активных добавок), необходимо понимать разницу между дозировками в международных единицах (МЕ-IU) и нанограммах (ng): 100 МЕ = 2,5 нг витамина D2/D3 [20]. В случае ошибки дозы могут получиться либо экстремально большими, либо маленькими и неэффективными. Следующее соображение касается соотношения эффективности D2 и D3: витамин D3 примерно на 87 % более эффективен в поддержании уровня 25(OH)D в плазме крови и продуцирует в 2-3 раза больший запас витамина D в организме, чем эквимолярное количество витамина D2. Еще один важнейший фактор -исходные (базовые) значения уровня 25(OH)D в сыворотке крови у спортсменов. Как показали исследования, исходные значения этого показателя во многом определяют ответ на экзогенное введение пищевых добавок и препаратов витамина D (рис. 4).
Отмечена обратная корреляционная зависимость между исходным уровнем 25(OH)D в сыворотке крови и эффектом экзогенного введения витамина D. При исходно высоких (удовлетворительных) значениях витамина D в плазме (в диапазоне 80-100 нмоль·л -1 ) его дополнительное применение (с пищевыми продуктами) не вызывает практически никакого эффекта. Наоборот, при исходно низких (дефицит, недостаточность) значениях 25(OH)D в сыворотке, эффект дополнительного приема витамина D очень существенный.
Таким образом, при назначении добавок или препаратов витамина D необходимо принять во внимание и выполнить ряд условий, чтобы обеспечить максимальную эффективность: во-первых, исходные концентрации общего циркулирующего 25(OH)D должны быть измерены; во-вторых, измерение должно быть точным с использованием валидированного метода, желательно LC-MS/MS; в-третьих, назначаемые перорально пищевые добавки витамина D должны быть индивидуально адаптированы к полученным исходным показателям, а именно: при концентрации < 75 нмоль·л -1 назначается доза 5000 МЕ для достижения значения показателя более 75 нмоль·л -1 . Если у спортсмена имеется выраженный дефицит (< 30 нмоль·л -1 ) и, особенно, глубокий дефицит (< 12,5 нмоль·л -1 ), необходимо назначить дозу витамина D 10 000 МЕ в день на протяжении не менее четырех недель, с дальнейшим переходом на дозу 5000 МЕ в день; в-четвертых, в течение всего года (особенно в зимний период) следует регулярно брать образцы крови спортсменов для контроля уровня 25(OH)D и оценки эффективности лечения; в-пятых, в течение летнего периода целесообразно дополнительное солнечное облучение (до минимальной эритемы) ежедневно в пределах 30 мин.
В работе английских авторов Дж. Л. Клоуса с соавт. [18] у 30 спортсменов исследовано влияние добавок витамина D (20 00040 000 МЕ в неделю в течение 12 нед.) на показатели функционального состояния мышц (1 ПМ жим лежа, жим ногами и высота вертикальных прыжков). Спортсмены были рандомизированы в три группы: плацебо, прием витамина D в дозе 20 000 МЕ в неделю и 40 000 МЕ в неделю в течение 12 нед. Показатели состояния мышц и уровень 25(OH)D в плазме крови тестировались через 6 и 12 нед. исследования, поскольку оказалось, что 6 нед. приема добавок витамина D достаточно для коррекции дефицита витамина в крови, но недостаточно для достижения оптимального его уровня по международным стандартам (> 40 нг·мл -1 ). В данном исследовании имелся один, но существенный, недостаток - пищевые добавки, содержащие витамин D, использовались без учета исходных (базовых) концентраций витамина D в крови спортсменов и в разные сезоны при недостаточной выборке, а, как видно из информации, приведенной в обзоре выше, это имеет чрезвычайно важное значение.
Простое усреднение исходных показателей может искажать картину. Высокие уровни циркулирующего 25(OH)D необходимы для появления физиологического ответа внутри скелетных мышц, при этом сами мышцы нуждаются в более высокой концентрации витамина D по сравнению с другими тканями [18]. Авторы предложили применение более высоких доз витамина D у спортсменов, имеющих исходный дефицит витамина в плазме крови (а не всех подряд), для того, чтобы целевым образом достичь концентрации в плазме 25(OH)D выше 40 нг·мл -1 , и увеличив выборку (n = 61 спортсмен, n = = 31 здоровый контрольный субъект), с помощью пищевых добавок витамина D3 достигли целевого уровня 25(OH)D. Как результат, была сформирована схема применения витамина D3: 5000 МЕ в день в течение 8 нед., что существенно повышает физическую готовность. Такой режим применения пищевых добавок, содержащих витамин D, достоверно увеличивает уровень 25(OH)D с 11,62±10,02 до 41,27±10,02 нг·мл -1 , в то время как в плацебо-группе изменений не отмечается. Параллельно в группе с добавками витамина
D статистически значимо (р = 0,008) улучшаются показатели в тестах 10-метрового спринта и вертикальных прыжков, но без изменений в жиме лежа и жиме ногами. Такие данные поддерживают гипотезу, что повышение уровня 25(OH)D в плазме крови выше 40 нг·мл -1 у спортсменов с исходно низкими уровнями этого показателя может генерировать хороший мышечный ответ и улучшать анаэробную физическую готовность. К сожалению, до настоящего времени нет сопоставимых по качеству исследований влияния пищевых добавок витамина D на аэробную активность и выносливость спортсменов. Тем не менее на основании полученных данных можно сделать основной вывод: необходимо в течение зимнего сезона (а в северных районах - осенне-зимнего) поддерживать концентрацию метаболитов витамина D в крови на уровне 40 нг·мл -1 . Этот целевой для спортсменов уровень обеспечивает сохранение запаса витамина D в мышцах и жировой ткани для дальнейшего использования.
В отдельных видах спорта установлено влияние 1,25-дигидроксивитамина D на VO2max за счет изменения транспорта и утилизации кислорода внутри сосудистого русла в разных тканях. Показана полож.итель-ная корреляционная связь между VO2max и сывороточной концентрацией 25(OH)D. Н. Е. Каундуракис с соавт. [44] выявили значимую корреляцию между концентрациями 25(OH)D в крови и уровнем физической под-готовлености у профессиональных игроков в футбол. В работе Л. Форнея с соавт. [29] установлено, что у спортсменов-любителей (студенческий спорт) с исходно высоким (> 35 нг·мл -1 ) уровнем сывороточного 25(OH) D имеются более высокие показателиVO2max (+20 %) по сравнению с участниками с исходно низким уровнем (< 35 нг·мл -1 ) 25(OH) D. Была отслежена линейная связь между пре- и постсезонными показателями уровня 25(OH)D и мышечной силой, оцениваемой по прыжкам со сгибанием ног, прыжкам в противоход и спринту, а также VO2max. У элитных гребцов [41] выявлено возрастание VO2max (12,1 %) и концентраций 25(OH)D на 400 % (
120 нг·мл -1 ) под влиянием добавок витамина D. Это позволило авторам сделать заключение, что добавки витамина D3 на протяжении 8 нед. в рамках тренировочного периода улучшают аэробный метаболизм у элитных гребцов. С другой стороны, Дж. Фитжеральд с соавт. не нашли ассоциации между уровнями 25(OH)D и VO2max у хоккеистов [28]. Таким образом, можно полагать, что эргогенный эффект витамина D может носить видоспецифичный характер.
Практически однозначные результаты получены для добавок витамина D в плане ускорения восстановительных процессов. Так, прием витамина D в суточной дозе 4000 МЕ в течение 35 дней у лиц со средним уровнем физической готовности ослабляет выраженность воспалительной реакции (оцениваемый по биомаркерам воспаления) в ответ на сложные комбинированные тесты физической нагрузки и ускоряет процесс восстановления.
Д. Т. Дахлкьюст с соавт. в 2015 г. опубликовали обзор «Правдоподобные эргогенные эффекты витамина D в отношении физической готовности и восстановления спортсменов» [22]. В 2016 г. был выполнен очень важный мета-анализ, целью которого был систематический обзор литературы по исследованию эффектов добавок витамина D на мышечную силу спортсменов [17]. В ходе проведения этого мета-анализа компьютерный поиск производился по трем базам данных (PubMed, Medline и Scopus). В обзор были включены рандомизированные контролируемые исследования, опубликованные на английском языке, в которых измерялись концентрации витамина D и мышечная сила у здоровых тренированных лиц в возрасте от 18 до 45 лет. Было идентифицировано пять рандомизированных контролируемых исследований (их качество оценено как «превосходное») и одно контролируемое исследование (качество оценено как «хорошее»). Продолжительность исследований составляла от 4 нед. до 6 мес., а дозы витамина D варьировали в диапазоне от 600 до 5000 МЕ в день. Витамин D2 оказался неэффективен в отношении мышечной силы во всех исследованиях, где он использовался. Наоборот, витамин D3 оказывал достоверное и существенное позитивное влияние на мышечную силу (р < 0,05); в разных работах показанное улучшение мышечной силы составило от 1,37 до 18,75 % [17].
Схематически эргогенную роль витамина D в организме спортсменов можно представить на основе обобщения его биохимических механизмов (рис. 5).
РИСУНОК 5 - Роль витамина D в улучшении функциональной подготовленности и выносливости спортсменов [цит. по: 63]
В то же время несмотря на большое количество исследований роли витамина D в спортивной подготовке, остается не меньшее число «белых пятен». Прежде всего, мало изучен такой эргогенный компонент, как влияние витамина D на выносливость. Требуют детализации возрастной аспект, сезонность дозирования в разных группах тренирующихся лиц, интенсивность репаративных процессов при травмах.
В литературе до настоящего времени недостаточно работ по изучению влияния витамина D в разных дозах и при разных схемах назначения на увеличение мощности и мышечной силы. Практически не изучено влияние пищевых добавок витамина D на когнитивные функции спортсменов, хотя ряд исследователей включает препараты витамина D в общую классификацию средств, улучшающих мозговую деятельность.
Взаимосвязь витамина D и тестостерона. Тестостерон - эндогенный гормон андрогенного характера, играющий важную роль в адаптации скелетной мускулатуры в процессе физических тренировок. Исходно низкий уровень тестостерона у молодых мужчин обусловливает замедление прироста мышечной силы и мощности, торможение анаболических процессов (синтез белка) и р-окисления, приводит к увеличению жировой массы [50]. Соответственно, атлеты нуждаются в легальном недопинговом поддержании адекватных нагрузкам уровней тестостерона в организме за счет разрешенных веществ (как природные андрогенные анаболические стероиды, так и их аналоги входят в Запрещенный список WADA в спорте фармакологических субстанций). Клинический анализ в старших возрастных группах показал корреляцию уровней 25(OH)D и андрогенов у мужчин [78]. Низкий уровень тестостерона (гипогонадизм) идентифицирован у 18 % мужчин старшей возрастной группы; он коррелировал с низкими значениями 25(OH)D. Только у 11,4 % участников этой группы отмечен удовлетворительный уровень витамина D. Крупное интервенционное 12-центровое двойное слепое рандомизированное контролируемое исследование у мужчин, проведенное на протяжении 30 дней, показало, что прием витамина D в дозе 3332 МЕ в день повышает содержание циркулирующего 25-гидроксивитамина D, общего тестостерона, биоактивного тестостерона и свободного тестостерона [57]. Эти данные свидетельствуют, что целенаправленное повышение уровней 25(OH)D может стимулировать продукцию организмом тестостерона у мужчин, т.е. препараты и пищевые добавки на основе витамина D3 обладают эргогенным потенциалом, опосредованным усилением продукции тестостерона. Результаты ряда выполненных исследований показывают, что потенциальными специфическими механизмами таких эффектов витамина D в отношении тестостерона могут быть: угнетение ароматизации тестостерона и повышение связывания андрогенов [12, 13, 43]. В результате повышается концентрация стероидных гормонов, увеличиваются гипертрофия мышц, сила и мощность движений [37, 73].
В этом плане большой интерес представляет исследование Л. М. Уенца с соавт. по изучению при физических и психоэмоциональных нагрузках уровней витамина D и тестостерона, а также их корреляционных связей [80]. Основанием для выполнения этой работы послужили ранее проведенные исследования [72, 79]. Ретроспективный анализ архивных образцов сыворотки крови 990 человек выявил дефицит 25(OH)D < < 25 нг·мл -1 у 35 % обследованных. Целью работы [80] была проверка гипотезы о том, что низкий статус витамина D ограничивает синтез тестостерона у мужчин. При этом была установлена тенденция снижения уровня тестостерона у мужчин по мере снижения уровней 25(OH)D, но, с точки зрения статистики, эта тенденция находится на грани достоверности. С возрастом снижается и содержание тестостерона в крови. Математический анализ (распределение показателей по квинтелям соответственно концентрации 25(OH)D в сыворотке крови) показывает, что лица с наименьшей концентрацией 25(OH)D имеют также и самую низкую концентрацию тестостерона. Но в целом, если не дифференцировать испытуемых на группы, такая корреляция существует, но довольно слабая. Авторы исследования делают заключение, что, во-первых, низкая концентрация 25(OH)D в сыворотке крови линейно коррелирует с низким уровнем тестостерона, что указывает на дефицит витамина D как фактора, снижающего синтез этого гормона и потенциально ухудшающего физическую подготовленность; во-вторых, индекс массы тела и возраст - два других, не менее важных, чем витамин D, фактора, влияющих на уровень тестостерона, которые необходимо учитывать при составлении общей схемы нутритивно-метаболической поддержки лиц с высоким уровнем физической и психоэмоциональной нагрузки (антивозрастная терапия, изменение структуры тела - повышение тощей массы тела и снижение жировой массы тела). Схематически участие витамина D в синтезе стероидных гормонов в организме представлено на рисунке 6.
Прием витамина D в суточной дозе 3300-3500 МЕ повышает содержание циркулирующего 25-гидроксивитамина D, общего, биоактивного и свободного тестостерона [57]. Эти данные свидетельствуют о том, что целенаправленное повышение уровня 25(OH)D может стимулировать продукцию организмом тестостерона у мужчин, т.е. препараты и добавки витамина D3 обладают эргогенным потенциалом, который опосредуется усилением продукции тестостерона. В результате повышается концентрация эндогенных стероидных гормонов, увеличивается гипертрофия мышц, а также улучшаются такие физические качества, как сила и мощность.
Использование витамина D в спортивной медицине. В соответствии с рекомендациями государственной Программы правительства Австралии по пищевым добавкам в спорте, разработанной в 2014 г. в отношении витамина D на основе положений, предложенных Австралийским институтом спорта (AIS) [6], этот витамин играет важную роль в фосфорно-кальциевом обмене (состояние костной системы), экспрессии генов и клеточном росте. Локализация рецепторов витамина D в большинстве тканей организма указывает на его универсальную роль в обменных процессах. С точки зрения спортивной медицины важна его регулирующая функция в скелетных мышцах. Принципиальным источником циркулирующего в организме витамина D является ультрафиолетовое излучение солнечного света. В 2010 г. Институт медицины Австралии опубликовал новые нормы потребления витамина D: от 600 до 4000 МЕ в день. Дефицит витамина D может приводить к серьезным нарушениям функций организма, включая увеличение риска повреждений костей, возникновение хронических мышечных болей, острых респираторных вирусных инфекций. Имеются весомые доказательства, что пищевые добавки витамина D, сопровождающиеся повышением его концентрации в организме, улучшают физическую готовность спортсменов, особенно физическую силу, мощность, быстроту реакции и сбалансированность движений. Научные исследования показывают недостаточный уровень витамина D у спортсменов [15, 47, 81, 82]. Категории спортсменов в Австралии, имеющих риск возникновения дефицита витамина D, включают лиц с низким уровнем пребывания на открытом воздухе (тренировки в зале) или на солнце (тренировки рано утром или поздно вечером); имеющих темный цвет кожи; живущих на широте выше 35° к северу или югу от экватора; носящих одежду, закрывающую большую часть или все тело; постоянно использующих солнцезащитные кремы или избегающих пребывания на солнце; лиц с ограниченными возможностями (паралимпийцы, лишенные конечностей); спортсмены с синдромом мальабсорбции, наследственными заболеваниями костной системы или дефицитом витамина D.
Данные государственной программы правительства Австралии в отношении применения витамина D в практике спортивной подготовки указывают, что, хотя основным источником его возникновения в организме спортсменов является достаточная инсоляция, небольшие количества витамина D поступают с пищей (рыбьим жиром, яичными желтками, функциональными продуктами питания с повышенным содержанием витамина D). Однако даже рационально спланированное питание может обеспечить только 40-150 МЕ витамина D на порцию пищи, что не покрывает суточные потребности при интенсивных физических нагрузках и может обусловливать повышение риска различных заболеваний и патологических состояний в организме спортсменов.
Исходя из этого, спортсменам, имеющим по результатам анализа крови уровень 25(OH)-витамина D<75 нмоль·л -1 (32 нг·мл -1 ), необходимы пищевые добавки витамина D. Исходя из данных [39], спортсмены относятся к категории лиц, которым рекомендованы предельные значения суточных доз витамина D с точки зрения Национального института медицины США; при этом Американское общество эндокринологов допускает и более высокие значения этого показателя (до 10 000 МЕ в день), что используется профессиональными спортсменами при больших тренировочных нагрузках.
При наличии дефицита витамина D препаратом выбора для лечения является холекальциферол (D3), который обладает сравнительно большей эффективностью в достижении и сохранении целевых значений 25(OH)D в сыворотке крови. Лечение дефицита витамина D (уровень 25(ОH)D в сыворотке крови < 20 нг·мл -1 ) у взрослых рекомендуется начинать с суммарной насыщающей дозы холекальциферола 400 тыс. МЕ с использованием одной из предлагаемых схем, с дальнейшим переходом на поддерживающие дозы. Коррекцию недостаточности витамина D (уровень 25(0H)D в сыворотке крови 20-29 нг·мл -1 ) у спортсменов из групп риска костной патологии (признаки остео-пении) [51] рекомендуется проводить с использованием половинной суммарной насыщающей дозы холекальциферола, равной 200 тыс. МЕ, с дальнейшим переходом на поддерживающие дозы (табл. 9). При этом спортсменам рекомендуется адекватное возрасту потребление кальция с пищей. При недостаточном потреблении кальция с продуктами питания необходимо применение добавок кальция для обеспечения суточной потребности в этом элементе.
РИСУНОК 6 - Влияние витамина D на гомеостаз в организме стероидных гормонов при физических нагрузках [цит. по: 63]: SHBG - глобулин, связывающий половые гормоны (от англ. sex hormone - binding globulin)
ТАБЛИЦА 9 - Схемы лечения дефицита и недостаточности витамина D (согласно рекомендациям МЗ Российской Федерации)
Пример схемы лечения
Коррекция дефицита витамина D (при уровне 25(OH)D менее 20 нг·мл -1 )