Восприимчивость к заболеваниям

Взаимосвязь уровня физической тренировки и двигательной активности с восприимчивостью к заболеваниям согласуется с общей картиной изменений состояния иммунной системы. Это означает, что тренировки среднего уровня интенсивности и продолжительности могут в некоторой степени снижать заболеваемость либо уменьшать сроки и тяжесть заболевания (Nieman et al., 1990). Проведенные недавно эпидемиологические исследования также подтвердили наличие подобной взаимосвязи между уровнем двигательной активности и частотой заболеваний верхних дыхательных путей у различных групп населения зрелого возраста с нормальным состоянием здоровья (Matthews et al., 2002), а также у детей школьного возраста в Польше (Jcdrichowski et al., 2001). С этой тенденцией к снижению частоты заболеваний верхних дыхательных путей у лиц, занимающихся физическими упражнениями средней интенсивности, согласуются данные, демонстрирующие усиление образования IgA в слюнных железах в ответ на двигательную активность средней интенсивности (Klentrou et al., 2002).

В случае повышения интенсивности физических тренировок и достижения максимально высоких объемов и интенсивности нагрузки, возможно, в сочетании с недостаточным восстановлением происходит повышение восприимчивости к заболеваниям верхних дыхательных путей (Shepard, 1997; Mackinnon, 2000). По данным проведенных недавно исследований с участием профессиональных пловцов из Австралии, наиболее вероятными механизмами, приводящими к повышению частоты заболеваний верхних дыхательных путей, являются повышение уровня иммуноглобулина А и индуцированная стрессом реактивация латентной вирусной инфекции, в частности вируса Эпштейна-Барра (Gleeson et al., 2002). В исследовании, посвященном изучению эффектов изменения тренировочного объема у теннисистов, показано, что уровень иммуноглобулина А в слюне был обратно пропорционален тренировочному объему. Вместе с тем содержание IgA в слюне не позволяло предсказать вероятность возникновения заболевания верхних дыхательных путей. Поиски взаимосвязи между уровнем тренировочной нагрузки и супрессией иммунной системы продолжаются. Возникновение заболеваний, вероятнее всего, является многофакторной функцией, которая зависит от временного накопления срочных эффектов подавления иммунной системы в результате многократного участия в тренировочных занятиях, уровня восстановления между тренировочными занятиями, особенностей питания, дополнительных стрессоров, воздействия вирусной инфекции и/или реактивации латентной вирусной инфекции. Как уже отмечалось, гипотеза “общего адаптационного синдрома” Селье (1936) предполагает, что все стрессоры вызывают некоторые общие реакции, в том числе и активацию гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Таким образом, физические упражнения могут рассматриваться как один из компонентов общего стресса, на который вынужден реагировать организм человека.

Цитокиновый контроль мышечной реакции на стресс и повреждения

Мышечные клетки выделяют цитокины под воздействием физической нагрузки независимо от наличия мышечного повреждения. Согласно современным представлениям, многие цитокины выполняют регуляторные функции и могут представлять собой важные сигналы для управления клеточными функциями, а также системные сигналы для головного мозга, в частности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Таким образом, индукция воспаления является только одной из функций, в которых принимают участие эти молекулы, в частности IL-6 и LIF, и выработка этих молекул в мышечной ткани не зависит от наличия ее повреждений. Например, LIF обладает гипертрофным воздействием на клетки скелетной мышцы и вызывает пролиферацию миосател-литоцитов (Spangenburg, Booth, 2002; Grcgorcvic et al., 2002). IL-6 может выступать в роли системного сигнала о понижении уровня гликогена в выполняющих работу мышечных клетках (McDonald et al., 2003); Однако в случае повреждения мышечной ткани IL-6 и LIF принимают участие в воспалительном ответе. Как отмечалось выше, TNF-a, IL-ip, IL-6 и LIF могут стимулировать гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему посредством цепи обратной отрицательной связи и индуцировать выработку противовоспалительного гормона кортизола (Mastorakos et al., 1993; Chesnokova, Mclmcd, 2002; Tsigos, Chrousos, 2002). К сожалению, результаты исследований изменений уровня LIF под действием физических нагрузок чрезвычайно скудны.

Наиболее распространенный тип повреждения мышечной ткани в результате регулярной двигательной активности характеризуется отсроченными мышечными болями (delayed onset muscle soreness), примером которых являются боли в мышцах, ощущаемые индивидуумом на следующий день после непривычных для него занятий. Непрямыми признаками этого типа повреждения мышц являются отсроченные мышечные боли, уменьшение силы, отек и повышение креатинкиназной активности в сыворотке крови (Miles, Clakson, 1994). Воспалительный процесс, индуцированный физической нагрузкой и предполагающий наличие повреждения мышечной ткани, вероятнее всего, протекает в следующей последовательности: а) физическая нагрузка или повреждение мышечной ткани; б) активация макрофагов в поврежденной ткани; в) выделение цитокинов — медиаторов воспаления; г) стимуляция локального выделения хемоаттрактантов, например IL-8; д) локальная выработка IL-6; е) стимуляция белков острой фазы печенью; ж) стимуляция гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы; з) лейкоцитоз и миграция лейкоцитов к месту повреждения ткани (Smith L.L., Miles, 2000). Инициируют каскад воспалительных событий IL-ip и TNF-a, которые включают выработку IL-6, что в свою очередь стимулирует образование других цитокинов с противовоспалительным действием и других молекул, в том числе IL-10 и IL-1ra (Turnbull ct al., 1994; Smith L.L., Miles, 2000). Локальная продукция IL-ip была продемонстрирована в образцах биопсии мышечных тканей после выполнения эксцентрических физических упражнений, привадивших к повреждению тканей (Malm et al., 2000). При этом, однако, в крови повышается уровень короткоживущих и относительно небольших по сравнению с другими цитокинов, в частности IL-6 и IL-10 (Shepard, 1997; Suzuki et al., 2002); IL-ip и IL-6 могут выступать в роли ростовых факторов, стимулируя регенерационные процессы в месте повреждения мышечной ткани (Northoff et al., 1995).

В условиях воспалительного процесса одним из факторов, определяющих возможность регенерации, является удаление поврежденного клеточного дебри-са фагоцитами. Клеточный ответ на индуцированное физической нагрузкой повреждение мышц включает инфильтрацию макрофагов в ткани, а также активацию расположенных локально макрофагов (Stupka et al., 2001; LaPointc ct al., 2002). Инфильтрация в поврежденные ткани нейтрофилов была обнаружена в некоторых (Brickson et al., 2001; MacIntyre ct al., 2001), но не во всех исследованиях (LaPointc ct al., 2002). Результаты биопсии мышц свидетельствуют о том, что этот процесс происходит на протяжении нескольких недель (Lieber, 1992). Этот срок, несомненно, превосходит время существования каких бы то ни было детектируемых маркеров воспаления в кровеносной системе. Таким образом, многие изменения в ответ па индуцированные физической нагрузкой повреждения мышц происходят скорее на уровне локальных тканей, а не всего организма.

Если занятия физическими упражнениями имеют большую продолжительность и интенсивность нагрузки либо связаны со значительным механическим стрессом для мышц, например в случае упражнений, содержащих эксцентрические компоненты, требующие создания значительных усилий, можно предполагать, что произойдет повреждение тканей и удастся зарегистрировать компоненты описанного выше ответа. Марафоны и аналогичные по характеру нагрузки сопровождаются повреждением скелетных мышц, которые проявляются в нарушении структурной организации миофибрилл и выбросе внутриклеточной креатинкиназы из мышц в кровь (Rogers et al., 1985; Warhol ct al., 1985). После гонок, сопоставимых по масштабности с марафоном, наблюдается повышение содержания в сыворотке крови или плазме TNF-a, IL-ip, IL-6, IL-10 и IL-1ra (Northoff et al., 1994; Drenth et al., 1995; Nehlsen-Cannarella ct al., 1997; Ostrowski ct al., 1998a, 1998b; Henson et al., 2000; Nieman ct al., 2001). Упражнения, предполагающие выполнение эксцентрических движений с большим усилием, также приводят к повреждению мышечных тканей (Fridcn, Lieber, 2001) и менее значительному повышению концентрации IL-ip, IL-6, IL-tra (Bruunsgaard et al., 1997a; Smith L.L. et 1., 2000; Chen, Hsieh, 2001; Toft ct al., 2002). При этом повышения уровня TNF-a, как правило, не наблюдается (Bruunsgaard et al., 1997а; Toft et al., 2002), однако это может отражать сложность оценки системного ответа на локальный воспалительный процесс, который обычно имеет небольшую величину. Продолжительный воспалительный процесс в мышцах не сопровождается повышением уровня кортизола (Pizza et al., 1995; Lcnn et al., 2002). Таким образом, в подходящих условиях воспалительная реакция на повреждение мышечной ткани оказывается недостаточно сильной для стимуляции гипоталамо-гипофизарпо-надпочечниковой системы в течение продолжительного времени. В то же время существует нейроэндокринный и иммунный механизмы активации цитокинового отпета на повреждение мышечной ткани, который позволяет стимулировать гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему в случае достаточной выработки IL-6 и, возможно, TNF-a, IL-ip и LIF.

Гипоталамус использует нейроэндокринноиммунную систему для интеграции сигналов о стрессе, вызванных физическими упражнениями, и сигналов центральной нервной системы для индукции соответствующего ответа па этот стресс (Steinackcr et al., 2004). Полученные недавно с использованием мышечной биопсии данные позволяют предполагать наличие взаимосвязи между повышением уровня кортизола в крови и активацией процессов протеолиза в поврежденной мышце (Willoughby et al., 2003). Реакция на индуцированное физической нагрузкой реализуется при посредничестве убиквитин-протеолитического пути, и кортизол усиливает экспрессию ряда компонентов этого сигнального пути, например самого убиквитииа, убиквитин-лигаз и глюкокортикоидных рецепторов. Если после одного занятия физическими упражнениями наблюдается защитная реакция, то после второго занятия с выполнением аналогичных травмирующих мышечную ткань упражнений происходит подавление функции защитных механизмов. Таким образом, двусторонняя система обмена информацией включает цитокиновые сигналы, генерируемые на локальном уровне и поступающие в гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему, и сигналы из гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, генерируемые в центральной нервной системе и передающиеся в мышцы для запуска процессов репарации и регенерации в ответ на повреждение ткани.

Роль медиаторов воспалительной реакции в ответе на индуцированные физической нагрузкой повреждения мышечной ткани была поставлена под вопрос результатами исследований, в которых при использовании противовоспалительных препаратов не удалось обнаружить заметного влияния на отсроченные мышечные боли или восстановление функции мышц (Cheung et al., 2003). Вместе с тем упомянутая выше работа представляет собой лишь небольшой фрагмент результатов исследования роли различных компонентов воспалительной реакции в ответ на физическую нагрузку, поэтому благоразумнее просто предположить, что простагландин 11 который является основной мишенью противовоспалительных препаратов, не играет существенной роли в воспалительной реакции (Semark et al., 1999). В результате противовоспалительная терапия не влияет на процесс заживления травм и оказывает лишь слабое воздействие на боли в мышцах (Cheung et al., 2003).