Текст книги "Сердце спортсмена. Актуальные проблемы спортивной кардиологии"

1.5. Регуляторное ремоделирование аппарата кровообращения у спортсменов

Сегодня доказано, что систематические тренировки приводят не только к структурным изменениям сердца, но и изменяют его регуляцию.

Так, В. Д. Сонькин и Р. В. Тамбовцева (2010) в результате продолжительного изучения данной проблемы пришли к выводу, что первостепенное значение для реализации физиологических возможностей организма на всех этапах онтогенеза имеет физиологическая регуляция. Ее воздействие на организм человека порой даже существенно важнее, чем роль энергетических процессов.

Ребенок 10–11 лет уже ничем не отличается от взрослого по своему аэробному потенциалу – у него такой же относительный уровень МПК, такой же (а иногда даже более высокий) анаэробный порог, он защищен от закисления внутренней среды благодаря развитию буферных систем, у него выше число митохондрий в мышцах и интенсивнее их кровоснабжение. И, тем не менее, ребенок значительно уступает взрослому человеку, даже нетренированному, в объеме той физической работы, которую может выполнить.

По мнению В. Д. Сонькина и Р. В. Тамбовцевой, объясняется это незрелостью регуляторных механизмов ребенка. И прежде всего незрелостью вегетативной регуляции аппарата кровообращения. Возраст 7–11 лет является ключевым для становления вегетативной регуляции сердечной деятельности и сосудистого тонуса. В этот период нередко управляющие вегетативные воздействия (контуры регуляции) различных звеньев АК недостаточно скоординированы. Современные исследования говорят о том, что развитие симпатической и парасимпатической активности вегетативных центров происходит синусоидально и асинхронно. В результате в одни возрастные периоды мы наблюдаем преобладание симпатической регуляции, в другие – парасимпатической. Процесс этот нелинеен и выстраивается в соответствии с текущей биологической целесообразностью (Сонькин В. Д., Тамбовцева Р. В., 2010).

Все регулирующие системы ритма сердца Р. М. Баевский (1997) предлагал делить на два контура: высший – центральный контур регуляции и низший – автономный (местный) контур (см. рис. 4).

Рис. 4. Двухконтурная модель регуляции сердечного ритма по Р. М. Баевскому (1997)

К автономному контуру регуляции относят сами клетки синусового узла (саморегуляция), парасимпатическую нервную систему (блуждающие нервы и их ядра в продолговатом мозге). Автономный контур связан с дыхательными изменениями кровенаполнения сердечных полостей.

Центральный контур состоит из трех уровней, которым соответствуют не столько анатомо-морфологические структуры, сколько определенные функциональные системы:

• уровень внутрисистемного управления через вазомоторный центр продолговатого мозга и симпатическую нервную систему (уровень В);

• уровень межсистемного управления – гормонально-вегетативный гомеостаз через гипоталамо-гипофизарную систему (уровень Б);

• уровень центральной регуляции, включая корковые механизмы регуляции (уровень А).

Морфологически выделяют четыре структурных элемента центральной регуляции:

– спинной мозг;

– ствол мозга;

– область гипоталамуса;

– кора головного мозга.

Центральные регуляторные механизмы в состоянии покоя работают исключительно в режиме контроля, для которого свойственна большая степень свободы низших систем автономного контура. Увеличение свободы последних и снижение контроля центральных систем в итоге способствует достижению функционального оптимума при работе сердца. Другими словами, при оптимальном регулировании управления участие центральных регуляторных механизмов является минимальным. Деятельность низших уровней как бы «освобождает» их от необходимости постоянного контроля за местными регуляторными процессами. Еще в 1979 г. А. Г. Дембо и Э. В. Земцовский отмечали, что в ходе проведенного ими углубленного кардиологического обследования у спортсменов с удовлетворительным функциональным состоянием ССС не было выявлено тесных связей регуляторных показателей с морфологией и функцией сердца (Дембо А. Г., Земцовский Э. В., 1979). В случае ухудшения функционального состояния ССС число корреляций между показателями сердечного ритма, центральной гемодинамики и морфометрии сердца у спортсменов линейно возрастает.

Когда низшие уровни не справляются со своими функциями, необходима центральная координация деятельности отдельных систем для слаженной работы организма и уравновешивания его с внешней средой. Такая регуляция уже происходит за счет напряжения всех ее механизмов. Чем выше централизация управления функцией, тем выше физиологическая «цена» адаптации. Чем ниже уровень регуляции, тем больше шансов на успешную адаптацию – даже при тяжелых стрессах и физических нагрузках.

Хорошо сбалансированная регуляция позволяет спортсмену максимально использовать свои функциональные возможности во время тренировок, обеспечивает необходимую экономизацию аппарата кровообращения в покое и его активное включение на тренировках и соревнованиях, а также быстрое восстановление после них.

Важно помнить, что у каждого организма свой индивидуальный «лимит» адаптации. И осуществляемая на данный организм нагрузка не должна выходить за его пределы, что особенно важно при изменении условий окружающей среды, в субэкстремальных и экстремальных условиях, при напряженной спортивной деятельности. Отсутствие четкого представления о границах резервных возможностей спортсмена, тем более – их игнорирование, могут привести не только к напряжению регуляторных систем организма и развитию заболеваний, но и стать реальным препятствием на пути достижения высоких спортивных результатов.

Лимит, о котором идет речь, в основном генетически детерминирован. Сегодня на основе большого числа исследований доказано существование типологических особенностей регуляторных процессов организма в целом и аппарата кровообращения в частности (Шлык Н. И., 2009; Сонькин В. Д., Тамбовцева Р. В., 2010; Гаврилова Е. А., 2015 и др.).

В условиях, когда особенно остро стоит проблема формирования олимпийского резерва, такой типологический подход представляется особенно перспективным.

Сначала в физиологических исследованиях, а затем и в педагогических экспериментах было показано, что типологические различия проявляются в первую очередь в телосложении, что отражает глубинные различия в характере организации метаболизма и регуляции деятельности жизненно важных функций, в том числе и АК в его различных вариантах. Лептосомные варианты телосложения коррелируют с высоким уровнем развития аэробных способностей и такой организацией деятельности гомеостатических механизмов, которые обеспечивают высокую работоспособность в условиях выполнения аэробных нагрузок. Брахисомные варианты, напротив, обладают сильно развитой анаэробной энергетикой, и регуляторные системы приспособлены к выполнению субмаксимальных и максимальных нагрузок анаэробного характера. Другими словами, тип конституции – не что иное, как внешние проявления, за которыми скрывается глубинная разница метаболических путей и регуляторных механизмов (Сонькин В. Д., Тамбовцева Р. В., 2010).

Для спортивной кардиологии особенно интересен тип регуляции сердечного ритма на основе исследования его вариабельности методом ритмокардиография (РКГ) (https://ritm.spbisiz.ru/).

Данный метод объективно отражает состояние нейрогуморальной регуляции организма и АК и позволяет врачу и тренеру не только оценить соответствие тренировочных и соревновательных нагрузок возможностям организма спортсмена, но и определить его адаптационные резервы, адекватно решать вопросы отбора для занятий конкретным видом спорта, более рационально строить режим тренировок и контролировать функциональное состояние спортсменов. Что особенно важно для врача – это возможность на основе вариабельности ритма сердца (ВРС) на ранних стадиях выявлять состояния дезадаптации и перетренированности. Только в этом случае можно сохранить работоспособность и спортивную результативность атлета, а самое главное – его здоровье. Это очень важно при оценке пограничных изменений при исследовании ССС спортсмена, особенно – при отсутствии структурной патологии сердца. РКГ – хороший метод для визуализации нарушений ритма сердца, контроля не только за тренировочным процессом, но и различными воздействиями на организм атлета (как фармакологическими, так и нефармакологическими).

Н. И. Шлык на основании анализа временных и спектральных характеристик ВРС у 3046 обследованных в возрасте от 7 до 21 года, не занимающихся спортом, и 640 спортсменов в возрасте от 10 до 21 года предложила четыре типа регуляции ритма сердца в покое в зависимости от преобладания центрального (I и II) или автономного (III и IV) типа регуляции (Шлык Н. И., 1992 г.). Многими последующими исследованиями было доказано, что III тип регуляции является оптимальным состоянием регуляторных систем организма, позволяющим хорошо адаптироваться к спортивной деятельности. Именно данный тип регуляции встречается у большинства спортсменов (независимо от возраста, пола и вида спорта). У обследованных с I и II типом регуляции были выявлены те или иные дизрегуляторные проявления, в том числе и со стороны ССС. При этом, если для спортсменов с III типом регуляции характерны в основном гипо– и эукинетический типы кровообращения, то для спортсменов с I–II типом – гиперкинетический. IV тип может означать крайне высокий уровень регуляции для высококвалифицированных спортсменов и вегетативную дисфункцию – у детей и спортсменов низкой квалификации. Из обследованных нами в подготовительный период тренировочного цикла 71 спортсмена сборных команд лыжных видов спорта 28,1 % имели IV тип регуляции (Гаврилова Е. А., 2015).

Каким же образом исследование регуляции ритма сердца спортсмена позволяет выявлять ранние признаки физического перенапряжения и состояния перетренированности, определять резерв адаптации и развития патологии ССС у атлета? И почему этот метод незаменим в оценке прогноза течения ССЗ, злокачественности изменений на ЭКГ спортсменов?

Процесс адаптации, как уже отмечалось, требует расходования энергетических, метаболических и структурных ресурсов организма и осуществляется через нервные, эндокринные, гуморальные механизмы, которые условно делят на автономные и центральные. Иерархический принцип управления организмом в целом и сердцем в частности заключается в том, что каждый нижний уровень в нормальных условиях функционирует автономно. При изменениях внешней или внутренней среды организма, в т. ч. – и при развитии патологического процесса, с целью сохранения гомеостаза активируются высшие уровни управления. При этом вмешательство центральных механизмов управления в работу автономных происходит только в том случае, когда последние перестают оптимально выполнять свои задачи.

Таким образом, оптимальное регулирование ССС, как и организма в целом, происходит с минимальным участием высших уровней управления, что обеспечивает максимальную адаптивность организма при его взаимодействии с факторами внешней среды. Автономию функционирования аппарата кровообращения обеспечивает повышение тонуса парасимпатической нервной системы организма и вариабельности ритма сердца – III и IV типы регуляции (у высококвалифицированных спортсменов). Усиление парасимпатической регуляции приводит к таким изменениям, как синусовая брадикардия, синусовая аритмия, АВ-блокада I степени на ЭКГ покоя. Эти изменения относят к физиологическим.

При неоптимальном регулировании ССС возникает необходимость активации все более высоких уровней управления в покое, что требует большего расходования энергии и повышения ресурсных затрат для адаптации организма ввиду выраженного напряжения регуляторных механизмов (II тип регуляции). В этом случае отмечается централизация управления, усиление симпатической активности и появление патологических изменений на ЭКГ в виде ригидности сердечного ритма (отсутствия синусовой аритмии), нарушений реполяризации и ритма сердца, которое напоминает метроном, работающий с одной жесткой частотой. Организм функционирует на пределе своих возможностей по адаптации к данному конкретному тренировочному или соревновательному стрессу. При этом возрастает риск ВСС. Не случайно снижение вариабельности ритма сердца и гиперсимпатикотония, наряду с синкопальными состояниями в анамнезе, электрической нестабильностью и гипертрофией миокарда, названы в числе факторов риска внезапной сердечной смерти. Относительный риск общей смертности у пациентов среднего возраста мужского пола в течение 5 лет наблюдения был выше в 2,1 раза (95 % ДИ 1,4–3,0) в случаях, когда показатель вариабельности ритма сердца SDNN в суточной записи был менее 20 мс (в сравнении с лицами, сопоставимыми по возрасту, у которых величина SDNN составляла 20–39 мс) (Национальные Рекомендации по определению риска и профилактике внезапной сердечной смерти 2018 г. – 2-е издание под ред. Е. В. Шляхто).

К сожалению, централизация ритма сердца и снижение его вариабельности могут быть и показателями «спортивной формы» у атлетов (Гаврилова Е. А., 2015).

При этом некоторыми исследователями высказывается предположение, что вмешательства, увеличивающие ВРС, могут носить защитный характер в отношении внезапной сердечной смерти за счет улучшения электрической стабильности сердца (Бокерия Л. А. с соавт., 2009).

1.6. Электрофизиологическое ремоделирование сердца при занятиях спортом

Электрофизиологическое ремоделирование сердца тесно связано как с его морфологическим, так и регуляторным ремоделированием (Гаврилова Е. А., 2019). Расширение правого желудочка способствует неполной блокаде правой ножки пучка Гиса, отклонению электрической оси сердца вправо, а левого – к появлению изолированных амплитудных критериев гипертрофии левого желудочка, отклонению электрической оси сердца влево. Расширение предсердий может лежать в основе предсердных эктопических ритмов, в т. ч. нижнепредсердного ритма и миграции водителя ритма по предсердиям, а усиление парасимпатической регуляции – в основе АВ-блокад. Эти изменения относят к физиологическим.

Однако описанные критерии электрофизиологического ремоделирования следует трактовать как проявление нормальной адаптации к физическим нагрузкам лишь при определенных условиях (в частности, исчезновение брадикардии, блокад, эктопических ритмов при учащении ритма сердца), поскольку любой из названных критериев может быть также и проявлением патологии сердца, в т. ч. и жизнеугрожающей.

В целом у спортсменов отмечается более высокая распространенность изменений ЭКГ (как связанных с тренировочным процессом, так и не связанных с ним), чем у физически неактивных лиц, причем, у мужчин – больше, чем у женщин, а у чернокожих спортсменов – больше, чем у «белых».

Далеко не праздным является вопрос о том, в течение какого времени возникают электрокардиографические изменения у физически активного человека? По данным Олимпийского руководства по спортивной кардиологии (M. G. Wilson, J. A. Drezner, S. Sharma, 2017), такие изменения начинают появляться в результате постоянных, регулярных и интенсивных тренировок более 6 ч в неделю. По мнению B. Bessem et al. (2018), чтобы произошли изменения на ЭКГ, соответствующие тренированному сердцу, необходимы регулярные занятия минимум 3 ч в неделю и 3000 ч в совокупности. Это надо учитывать при проведении электрокардиографии в детско-юношеском спорте. Более подробно вопросы электрофизиологического ремоделирования сердца и ЭКГ спортсмена рассмотрены в главе 2.

1.7. Гендерные различия в адаптации сердца к нагрузкам

Недавние исследования показали важные гендерные различия в паттернах функциональной, электрической и структурной адаптации сердца за счет меньшей массы тела, гормональных особенностей, более низкого адренергического ответа во время тренировки, пикового систолического артериального давления и ударного объема у женщин в сравнении с мужчинами, что оказывает значительное влияние на адаптацию сердца спортсменок.

G. Finocchiaro et al. (2017) описали влияние пола и спортивной дисциплины на геометрию ЛЖ у 1083 «белых» элитных спортсменов (из них 41 % – женщины). Диастолический размер левого желудочка более 54 мм наблюдался только у 7 % спортсменок, а толщина стенки ЛЖ не превышала 12 мм у всех женщин. Авторы пришли к выводу, что спортсменки, у которых полость ЛЖ превышает 60 мм или толщина стенки ЛЖ – 12 мм, должны быть дополнительно обследованы для исключения сердечной патологии. У женщин чаще отмечается эксцентрическое ремоделирование, а концентрическая гипертрофия у них требует тщательной оценки, поскольку с большой вероятностью может быть признаком патологии.

Ранее J. Rawlins et al. (2010), обследовав 200 спортсменок, сравнили чернокожих с белыми одного возраста, аналогичных антропометрических характеристик и вида спорта и показали, что толщину стенки ЛЖ более 11 мм имели только 3 % чернокожих спортсменок и ни одна из «белых» спортсменок.

Особенности ремоделирования миокарда при занятиях спортом у женщин, в сравнении с мужчинами, детально раскрыли C. Colombo et al. (2018). Авторы показали, что тестостерон и его метаболит дигидротестостерон действуют непосредственно на кардиомиоциты, стимулируя гипертрофию миокарда. И наоборот, эстрогены подавляют гипертрофию миокарда и пролиферацию сердечных фибробластов. Реакция миокарда на эти гормоны зависит не только от уровня циркулирующих гормонов, но и от их связывания с сердечными рецепторами. Кардиомиоциты содержат андрогенные и эстрогенные рецепторы, которые, вероятно, модулируют экспрессию специфических сердечных генов с возможным влиянием на саркомерные белки. Известно, что плотность андрогенных рецепторов в миокарде мужчин выше, чем у женщин, что и объясняет гендерные особенности ремоделирования сердца при физических нагрузках.

Кроме того, эстрогены повышают уровень оксида азота, способствуя периферической вазодилатации и снижению постнагрузки. При этом тестостерон оказывает стимулирующее воздействие на активность ангиотензинпревращающего фермента (АПФ), способствуя вазоконстрикции и повышению артериального давления. Показана значимая связь между специфическими полиморфизмами в гене АПФ и степенью ГМЛЖ, индуцированной тренировкой на выносливость. Предполагается, что пол играет важную роль как в распространенности, так и в экспрессии этих полиморфизмов, что также объясняет гендерные различия в адаптации сердца к физической нагрузке (Colombo C. et al., 2018).

У мужчин-спортсменов признаки электрофизиологического (как и морфологического) ремоделирования сердца развиваются чаще, чем у женщин. В большом исследовании 1005 спортсменов А. Pelliccia et al. (2000) наблюдали более высокую распространенность явных (17 % против 8 %; р<0,001) и пограничных (28 % против 14 %; р<0,001) нарушений ЭКГ у мужчин по сравнению с женщинами.

Описанные особенности в адаптации аппарата кровообращения женского организма к физическим нагрузкам во многом объясняют тот факт, что женщины-спортсменки реже страдают фибрилляцией предсердий, коронарным атеросклерозом и фиброзом миокарда, чем мужчины, а частота внезапной сердечной смерти в спорте у них значительно ниже (соотношение мужчины/женщины составляет 10:1) (Colombo C. et al., 2018).

1.8. Особенности адаптации сердца к нагрузкам у детей и подростков

В зарубежной литературе возраст юного спортсмена обычно считается с 12 лет. Тем не менее, в некоторых спортивных дисциплинах, например, в гимнастике, регулярные тренировки начинают уже с 6-летнего возраста.

Как и у взрослых спортсменов, наиболее выраженные сердечно-сосудистые изменения у подростков отмечаются в видах спорта на выносливость, таких как гребля, велоспорт, плавание и др. Известно, что до наступления половой зрелости юных спортсменов трудно прогнозировать их спортивные результаты в будущем. Многие из самых талантливых молодых спортсменов – это просто те дети, у которых наступило раннее пубертатное развитие (Pieles G. E., Stuart A. G., 2020).

К сожалению, как и у взрослых спортсменов, интенсивные тренировки могут оказывать пагубное воздействие на организм юного спортсмена (Brenner J. S., 2007; Gustafsson H. et al., 2016). Ряд специалистов рекомендуют отложить раннюю спортивную специализацию до позднего подросткового возраста, чтобы свести к минимуму травмы, психологический стресс и эмоциональное выгорание юных спортсменов (Armstrong N., Barker A. R., 2011).

При обследовании сердечно-сосудистой системы юных спортсменов особенно важен индивидуальный подход не только к планированию тренировочного процесса, но и к оценке данных кардиологического скрининга. Следует учитывать темпы роста и созревания как самой сердечно-сосудистой системы ребенка (Fritsch P. et al., 2017), так и созревание регуляции аппарата кровообращения (Сонькин В. Д., Тамбовцева Р. В., 2010).

В период полового созревания в организме подростка происходят значительные изменения, которые влияют как на размер сердца, так и на его функцию, и отражаются в скрининговых тестах, таких как эхокардиография и ЭКГ. В это же время впервые могут проявиться нарушения ритма, в основе которых лежат такие наследственные заболевания, как каналопатии и кардиомиопатии. Так, в крупном многоцентровом обзоре молодых людей с катехоламинергической полиморфной желудочковой тахикардией средний возраст начала симптомов заболевания составил 10,8 года с задержкой постановки диагноза до 2,5 лет (Roston T. M. et al., 2015). Это также актуально для кардио-миопатий, например, гипертрофической кардиомиопатии, которую в препубертатном периоде распознать сложнее, чем у взрослых атлетов (Lafreniere-Roula M. et al., 2019).

G. McClean et al. (2018) обобщили опубликованные данные 40 исследований, в ходе которых суммарно были обследованы 14 278 спортсменов и 1668 физически неактивных лиц в возрасте от 6 до 18 лет, и показали, что возраст, раса и пол юных спортсменов опосредуют факторы структурного и электрического ремоделирования сердца. Авторы отметили, что возраст юных спортсменов прямо коррелирует с размерами полости левого желудочка, толщиной межжелудочковой перегородки в диастолу, относительной толщиной стенки, ММЛЖ и увеличением сердечного выброса. Эти параметры были больше: у юных спортсменов – в сравнении с молодыми физически неактивными лицами, у чернокожих спортсменов – в сравнении с «белыми» атлетами, и у подростков мужского пола – в сравнении с представительницами женского. Однако толщина миокарда у юных спортсменов оказалась менее выражена, чем у взрослых, поскольку в подростковом возрасте доминирующим механизмом увеличения минутного объема кровотока (МОК) является повышение ЧСС. В большинстве исследований отмечено лишь незначительное увеличение диастолического размера и массы миокарда ЛЖ у юных атлетов. В ряде исследований достоверных различий в массе миокарда и толщине стенок ЛЖ у юных спортсменов в сравнении с контрольной группой физически неактивных молодых лиц получено не было (McClean G. et al., 2018).

К сожалению, следует признать, что современные научные представления о физиологических изменениях в организме юного спортсмена, связанных с ростом, половым созреванием и влиянием на него тренировки, являются в настоящее время далеко не полными. На сегодняшний день отсутствуют исчерпывающие данные об эхокардиографических параметрах юных спортсменов в связи со спортивной дисциплиной, объемом и интенсивностью тренировок, этнической принадлежностью, полом и возрастом (Pieles G. E., Stuart A. G., 2020). Кроме того, не выработаны конкретные рекомендации по интерпретации ЭКГ у юных спортсменов до 12 лет, что, в свою очередь, требует системного анализа особенностей детской ЭКГ (Malhotra A. et al., 2017).