Fizjologia, biochemia

Transkrypt

1 40 Fizjologia, biochemia sportu O przebiegu procesów metabolicznych w organizmie informują zwłaszcza zmiany stężeń mleczanów i hormonów we krwi obwodowej. Benedykt H. Opaszowski, Stanisław Pytel, Krystyna Anioł-Strzyżewska, Maria Ładyga Hormonalna i metaboliczna odpowiedź organizmu pięcioboistów na wysiłek startowy Badaniom poddano 8 zawodniczek i 4 zawodników pięcioboju nowoczesnego, uczestniczących w dwudniowych zawodach kwalifikacyjnych. W próbkach krwi pobranych przed zawodami i po zawodach w strzelaniu, szermierce, pływaniu oraz biegu oznaczano stężenie hormonu wzrostu (GH), kortyzolu i mleczanów (LA). W analizie wyników uwzględniono rezultat sportowy (wyrażony w punktach pięciobojowych) w dwuboju (pływanie i bieg) oraz w całym pięcioboju. Ujawnione zróżnicowanie reakcji hormonalnych na wysiłek startowy w poszczególnych konkurencjach zawodów w pięcioboju nowoczesnym wiązać należy z różnym stopniem adaptacji do wysiłku startowego (poziomem wytrenowania ) oraz stopniem pobudzenia psychogennego (reaktywnością) zawodników. SŁOWA KLUCZOWE: pięciobój nowoczesny reakcja na start w zawodach hormon wzrostu (GH) kortyzol kwas mlekowy. Stanisław Pytel jest pracownikiem Polskiego Związku Pięcioboju Nowoczesnego, pozostali autorzy Instytutu Sportu w Warszawie: Benedykt H. Opaszowski Zakładu Endokrynologii, Krystyna Anioł-Strzyżewska Zakładu Biochemii, Maria Ładyga Zakładu Fizjologii. Sport Wyczynowy 2004, nr 1-2/

2 Hormonalna i metaboliczna odpowiedź organizmu pięcioboistów na wysiłek Znajomość fizjologicznej reakcji organizmu zawodnika na wysiłek startowy jest podstawą racjonalnego postępowania treningowego. Stąd wiadomo, jakie dyspozycje fizyczne i do jakiego poziomu należy rozwijać u zawodnika w wieloletnim procesie treningu oraz jakiej skali obciążeniom musi sprostać jego organizm w trakcie sportowej rywalizacji. Ten wzorzec wymagań danego sportu z jednej strony oraz reakcji organizmu z drugiej najlepiej jest sporządzać (i wyznaczać standardy), badając zawodników, zaliczanych do najlepszych na świecie w swojej specjalności, w warunkach naturalnych (podczas zawodów wysokiej rangi). Obiektywnych informacji o stanie organizmu zawodnika oraz reakcji na obciążenia startowe (treningowe) dostarczają pomiary i obserwacja oraz analiza zmian wskaźników fizjologicznych, biochemicznych, endokrynologicznych itd. O przebiegu procesów metabolicznych w organizmie informują zwłaszcza zmiany stężeń mleczanów i hormonów we krwi obwodowej (1, 2, 7). Ponieważ rywalizacja sportowa na świecie zaostrza się, a wyniki rekordowe (mimo ostatnio nieco wolniejszego tempa) stale rosną informacje o fizjologicznych reakcjach organizmu zawodnika na te warunki muszą być aktualizowane. Podejmując się oceny wpływu (skutków), jaki na zawodników pięcioboju nowoczesnego wywiera obciążenie dwudniowymi zawodami, zdawaliśmy sobie sprawę z trudności z tym związanych. W tej dyscyplinie, składającej się z pięciu konkurencji, różniących się pod względem charakteru i intensywności wysiłku, struktury ruchu, techniki, poziomu pobudzenia bądź wyciszenia i koncentracji itd., ten wpływ jest silny i różnokierunkowy. W takiej sytuacji ważnym zadaniem staje się wybór odpowiednich mierników oceny reakcji/wpływu. Reakcje organizmu zawodników na obciążenia o charakterze wytrzymałościowym w biegu i pływaniu, których wyniki rzutują silnie na ostateczny rezultat, jaki zawodnik osiąga w zawodach ocenialiśmy na podstawie stężenia mleczanów we krwi. Wskaźnik ten służy zarazem ocenie zdolności wysiłkowych i może być miarą tolerancji zaburzeń równowagi kwasowo-zasadowej ustroju (2, 7). Opierając się na danych, zaczerpniętych z piśmiennictwa (1, 3, 6, 9, 10, 12), mówiących o tym, że wysiłek fizyczny (trening, zawody) modyfikuje reakcje hormonalne, postanowiliśmy dokonywać pomiarów stężenia hormonu wzrostu. Odpowiedź tego hormonu pozostaje w relacji do wielkości obciążenia. Drugim oznaczanym wskaźnikiem hormonalnym było stężenie kortyzolu. Jego zmiany, wyrażające stopień pobudzenia osi podwzgórze-przysadka-nadnercza, miały wskazywać, jak silnie reaguje organizm zawodnika na sprawdzian w formie zawodów. Ponadto wysokie wartości kortyzolu we krwi sugerują znaczne nasilenie procesów katabolicznych, towarzyszących intensywnemu wysiłkowi startowemu. Materiał i metody badań Obserwacjom poddano 8 zawodniczek i 4 zawodników pięcioboju nowoczesnego (wiek: lat, wysokość i masa cia-

3 42 Benedykt H. Opaszowski i in. ła kobiet 169,0±6,6 cm i 60,8±6,0 kg; mężczyzn 184,7±6,3 cm i 75,0±2,2 kg), uczestniczących w 2-dniowych zawodach kwalifikacyjnych, obejmujących wszystkie konkurencje pięcioboju. We krwi, pobranej badanym z płatka ucha, oznaczano metodami immunoenzymatycznymi (zestawy IBL ELISA, Niemcy) stężenie kortyzolu i hormonu wzrostu (zestawy hgh ELISA, Eurogenetics, Niemcy). Stężenie mleczanów (LA) określano we krwi kapilarnej, pobranej z palca, według gotowych zestawów Langa (Niemcy). Krew do oznaczeń stężenia hormonów pobierano 8-krotnie. Pierwszego dnia rano przed rozpoczęciem zawodów w strzelaniu ( ) i po ich zakończeniu ( ); przed rozpoczęciem zawodów szermierczych 1 ( ) i po ich zakończeniu ( ); przed zawodami w pływaniu ( ) i po przepłynięciu 200 m ( ). Kolejne pobrania krwi miały miejsce następnego dnia: rano ( ) oraz po biegu na dystansie 3000 m ( ). Obliczono wartości średnie i odchylenia standardowe oznaczanych wskaźników, a także współczynniki korelacji prostej Pearsona oraz istotność różnic między wartościami średnimi testem t-studenta. Wyniki badań 1 Turniej szermierczy przeprowadzono wg klasyfikacji związkowej. Zmiany oznaczanych wskaźników: stężenia hormonu wzrostu, kortyzolu i mleczanów (różnice wartości pomiarów w obrębie poszczególnych konkurencji strzelania, szermierki, pływania, biegu) odnosiliśmy również do płci. U mężczyzn poranne (przedstartowe) stężenia hormonu wzrostu utrzymywały się na poziomie: 0,19±0,01 ng/ml pierwszego dnia i 0,18±0,20 ng/ml drugiego dnia. U kobiet pierwszego dnia poranna, średnia wartość GH wynosiła 1,69±2,71 ng/ml, a drugiego dnia 5,94±8,20 ng/ml. Po strzelaniu stężenie GH u kobiet i mężczyzn wzrosło istotnie (p<0,05) w stosunku do pomiaru porannego 8,50±8,90 (kobiety) i 10,71±12,20 ng/ml (mężczyźni). Walki szermiercze nie wywołały znamiennych statystycznie zmian stężenia GH (nieco wyższe stężenia GH zaobserwowano u kobiet). Zmiany stężenia GH po zawodach pływackich na 200 m stylem dowolnym zanotowano w obu grupach. U kobiet znamienny statystycznie (p<0,01) wzrost z 1,32±1,22 ng/ml do 13,96±10,52 ng/ml, u mężczyzn z 0,23±0,12 do 4,87±2,13 ng/ml. Bieg na dystansie 3000 m w drugim dniu zawodów spowodował istotny wzrost stężenia GH u kobiet z wartości 5,94±8,20 do 23,44±1,31 ng/ml (p<0,001), u mężczyzn z 0,11±0,02 do 18,69±9,28 ng/ml (p<0,03) ryc. 1. Pomiary stężenia kortyzolu po zawodach strzeleckich ujawniły, że u kobiet nastąpił jego wzrost (z 662,0±157,3 do 694,6±68,5 nmol/l), zaś u mężczyzn spadek (z 598,5±93,4 do 564,0±131,9 nmol/l). Szermierka nie wywołała istotnych zmian jego stężenia w obu grupach;

4 Hormonalna i metaboliczna odpowiedź organizmu pięcioboistów na wysiłek Ryc. 1. Zmiany stężenia hormonu wzrostu (GH) i mleczanów (LA) we krwi u kobiet i mężczyzn w odpowiedzi na start w poszczególnych konkurencjach (wartości średnie ±SD). wartości były niższe od stwierdzonych po strzelaniu. Pływanie spowodowało zbliżony w obu grupach wzrost stężenia kortyzolu; u kobiet z 484,0±94,0 nmol/l do 574,4±200,0 nmol/l, u mężczyzn z 478,0±227,4 do 546,8±155,6 nmol/l. Bieg przełajowy wywołał odmienną reakcję w obydwu grupach. U kobiet obserwowano wzrost stężenia kortyzolu: z 662,3±152,7 do 766,3±146,1 nmol/l (p<0,05), a u mężczyzn spadek, z 742,8±123,6 nmol/l do 611,8±123,6 nmol/l (p<0,007) ryc. 2. Stężenie spoczynkowe mleczanów u kobiet wynosiło 1,03±0,14 mmol/l; u mężczyzn 1,01±0,20 mmol/l. Istotny wzrost zaobserwowano po pływaniu (p<0,05). W obydwu grupach stężenia LA były zbliżone i wynosiły: 10,9±2,5 mmol/l u kobiet i 11,9±1,4 mmol/l u mężczyzn (brak istotnych statystycznie różnic). Po biegu średnie wartości stężenia LA u kobiet i mężczyzn różniły się istotnie (p<0,05) u mężczyzn osiągnęły wartość 13,7±3,13 mmol/l, a u kobiet 8,9±1,41 mmol/l. Szermierka nie Ryc. 2. Zmiany stężenia kortyzolu we krwi u kobiet mężczyzn w przebiegu prowadzonych obserwacji w trakcie dwudniowych zawodów (wartości średnie ±SD).

5 44 Benedykt H. Opaszowski i in. Ryc. 3. Relacje pomiędzy średnim stężeniem GH ze wszystkich oznaczeń danego zawodnika a wynikiem w punktach pięciobojowych w dwuboju (pływanie + bieg) oraz całym pięcioboju. 2 Z analizy wyników sportowych wynika, że zawodnicy, którzy charakteryzują się lepszym pływaniem i biegiem (tzw. dwubojem pięciobojowym), osiągają także lepsze rezultaty w całym pięcioboju. 3 W punktacji pięcioboju uwzględniono wynik osiągnięty podczas jazdy konnej (tutaj nie pobierano próbek krwi) wywołała dużych zmian LA, stężenia mleczanów po walkach wynosiły u kobiet 2,2±0,83 mmol/l, a u mężczyzn 1,9±0,13 mmol/l. Dodatkowej analizie poddano wskaźniki zawodników, którzy osiągnęli lepsze wyniki w tzw. dwuboju, 2 tj. w pływaniu i biegu przełajowym, oraz w całych zawodach. Obliczono współczynniki korelacji pomiędzy średnim stężeniem hormonu wzrostu we krwi z wszystkich pobrań danego zawodnika a wynikiem w dwuboju (pływanie + bieg, w punktach pięciobojowych) i całym pięcioboju. 3 Okazało się, że lepszych pięcioboistów charakteryzowały niższe stężenia hormonu wzrostu we krwi w trakcie 2-dniowych zawodów. Korelacje pomiędzy GH a wynikami w dwuboju i pięcioboju okazały się ujemne i znamienne statystycznie. Oznacza to, że odpowiedź hormonalna lepszych zawodników na wysiłek startowy w pływaniu i biegu była słabsza (ryc. 3). Dyskusja O wyniku dwuboju pięciobojowego, tzn. sumie punktów zdobytych w pływaniu (200 m) i biegu przełajowym (3000 m) decydują przede wszystkim wydolność fizyczna i zdolność tolerancji przez organizm zawodnika zaburzeń równowagi kwasowo-zasadowej krwi (7). Rozwój dyspozycji fizjologicznych, warunkujących w najwyższym stopniu poziom osiągnięć we wspomnianych dwóch konkurencjach, zapewnia trening wytrzymałościowy. Pomiary stężenia mleczanów w warunkach treningu (pływackiego i biegowego) mają na celu dobór adekwatnych do aktualnego stanu wytrenowania zawodnika obciążeń (wielkość i rodzaj środków treningowych). To tzw. biochemiczne monitorowanie jest podstawowym elementem w kierowaniu procesem treningu. Status anaboliczno-kataboliczny, tj.

6 Hormonalna i metaboliczna odpowiedź organizmu pięcioboistów na wysiłek relacje pomiędzy poborem i wydatkiem energii podlega regulacji ze strony układu hormonalnego. Koszt biologiczny startu, zwłaszcza w ważnych, prestiżowych zawodach, przy silnej rywalizacji, nie zawsze w pełni oddaje komponent wydolnościowo/wytrzymałościowy. W takich sytuacjach informacji o reaktywności organizmu zawodnika, stanie zaangażowania różnych jego sfer dostarczają dane hormonalne (1, 12, 14). Nasze badania, przeprowadzone podczas dwudniowych zawodów pięciobojowych, wykazały istotne zmiany stężenia GH i kortyzolu we krwi zawodników. Wysiłek pływacki i biegowy wywołał największe zmiany GH, przy czym w obu przypadkach były one większe u kobiet niż u mężczyzn. Z kolei po zawodach szermierczych nie zanotowano istotnych zmian w stężeniach LA, GH i kortyzolu. Oznacza to, iż tego rodzaju wysiłek startowy obciąża biologicznie organizm zawodników w niewielkim stopniu. Zmiany GH, zarejestrowane podczas zawodów w strzelaniu, trudne w interpretacji, można wiązać z silnym pobudzeniem emocjonalnym zawodników, mającym swoje podłoże psychogenne (2, 11). Duże różnice międzyosobnicze w reakcjach hormonalnych na start w poszczególnych konkurencjach, ujawnione w wynikach pomiarów, są skutkiem różnego poziomu adaptacji do wysiłku startowego (poziomu wytrenowania ) i reaktywności zawodników. Badania wielu autorów dowiodły, iż pod wpływem treningu następuje obniżenie odpowiedzi hormonalnej na wysiłek fizyczny, także na wysiłek ekstremalny (1-5, 10). Dotyczy to m.in. reakcji hormonu wzrostu (GH), jednego z regulatorów gospodarki węglowodanowej i lipidowej (2, 6, 10). Galbo (2) podaje, że wzrostowi aktywności enzymów oksydacyjnych i liczby (zwiększonej gęstości) mitochondriów w mięśniach szkieletowych, do czego dochodzi pod wpływem treningu wytrzymałościowego, nie towarzyszy podobna, co do kierunku, odpowiedź ze strony hormonu wzrostu. Nie dostrzeżono też istotnych różnic w odpowiedzi GH u mężczyzn i kobiet na wysiłek maksymalny. Do podobnych wniosków doszli Hartley i współpr. (3), którzy stwierdzili wyższą koncentrację GH we krwi badanych mężczyzn podczas wysiłku wykonywanego z obciążeniem na poziomie 100% V. O 2 max przed treningiem niż po 7-tygodniowym treningu. Podsumowanie Uzyskane przez nas wyniki wskazują, że naruszenie równowagi metabolicznej organizmu pięcioboistów (kobiet i mężczyzn), wywołane intensywnym wysiłkiem fizycznym w postaci pływania i biegu przełajowego (stężenia LA > 4 mmol/l), powoduje nasiloną reakcję ze strony układu hormonalnego. Wysokie stężenia kortyzolu, zarówno u kobiet jak i mężczyzn, świadczą o dużej reaktywności osi podwzgórze-przysadka-nadnercza (mobilizacji substratów energetycznych do wysiłku). Należy przy tym zaznaczyć nieco inną reakcję u kobiet i mężczyzn. Zawodników, którzy osiągnęli lepszy rezultat sportowy w dwuboju (pływanie + bieg) oraz w pięcioboju charaktery-

7 46 Benedykt H. Opaszowski i in. zowały mniejsze stężenia hormonu wzrostu we krwi w całym przebiegu zawodów. A zatem stężenie hormonu wzrostu we krwi zawodnika, mierzone przed startem i po starcie w poszczególnych konkurencjach pięcioboju nowoczesnego, można by przyjąć za miarę kosztu biologicznego jego wysiłku startowego. Mogłoby też ono pomóc w ocenie poziomu reakcji psychicznej (poziomu reaktywności) 4 zawodnika na stres startowy (wysoka odpowiedź GH na udział w zawodach strzeleckich). Dane o fizjologicznej i hormonalnej odpowiedzi organizmu pięcioboistów na wysiłek startowy wskazują na przydatność biologicznego monitorowania procesu treningowego w przygotowaniu zawodnika do startu w zawodach wysokiej rangi. W tym przypadku chodzi o to, ażeby stan najwyższej jego dyspozycji psychofizycznej przypadał na termin startu w zawodach. Piśmiennictwo 4 Sekrecja hormonu wzrostu jest stymulowana m.in. przez czynniki natury psychicznej (chodzi tu o bodźce stresogenne). 1. Bonifazi M. et al.: Influence of training on the exercise of adrenocorticotropin and growth hormone plasma concentrations in human swimmers. European Journal of Applied Physiology 1998, 78, Galbo H.: Hormonal and metabolic adaptation to exercise. Stuttgart, New York Georg Thieme Verlag, Hartley L. H. et al.: Multiple hormonal responses to prolonged exercise in relation to physical training. Journal of Applied Physiology 1972, 33, (5), Kanaley J. A. et al.: Cortisol and growth hormone responses to exercise at different times of day. The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 2001, 86, Kern W. et al.: Hormonal secretion during nighttime sleep indicating stress of daytime exercise. Journal of Applied Physiology 1995, 79, 5, Kraemer W. J.: Endocrine responses to resistance exercise. Medicine and Science in Sports end Exercise 1988, vol. 20, 5: Opaszowski B., Sadurski K., Pytel S.: Effect of endurance training on anaerobic threshold, acid-bace balance and growth hormone levels in modern pentathlon women. [w:] Advances in Ergometry, Ed. N. Bachl, T. E. Graham, H. Löllgen, 1991, Springer-Verlag, Opaszowski B. H.: Czynniki wpływające na obwodowe stężenie hormonu wzrostu (GH) w warunkach wysiłku fizycznego. Warszawa Instytut Sportu. 9. Raastad T., Bjoro T., Hall G.: Hormonal responses to high- and moderate-intensity strength exercise. European Journal of Applied Physiology 2000, 82, Sniegowskaja V., Viru A.: Growth hormone, cortisol nad progesterone levels in rowers during a period of high intensity training. Biology of Sport 1992, vol. 9, 3, Sutton J. R., Farrell P. A., Harber V. J.: Hormonal adaptation to physical activity. [w:] Exercise, Fitness, and Health; Bouchard C. and al. Champaign Human Kinetics Books, Urhausen A., Gabriel H., Kindermann W.: Blood hormones as markers of training stress and overtraining. Sports Med. 1995, 20, 4, Weltman A., and al.: Endurance training amplifies the pulsatile release of growth hormone: effects of training intensity. Journal of Applied Physiology 1992, 72 (6), Weltman A. J. et al.: Exercise training decrease the growth hormone (GH) response to acute constant-load exercise. Medicine and Science in Sports end Exercise 1997, 29,