Оксидативный стресс играет значительную роль в развитии и поддержании сосудистого повреждения. Данное явление является одним из звеньев патогенетического процесса большого количества заболеваний. При этом триггером запуска оксидативного стресса являются повышенное образование свободнорадикальных соединений в организме и (или) нарушения в работе антиоксидантных систем, что ведет к снижению их эффективности.
Оксидативный стресс и дисфункция эндотелия у спортсменов как фактор риска кардиомиопатии перенапряжения, изображение №1
При снижении эффективности работы антиоксидантных систем на уровне мембран эритроцитов происходит ингибирование процессов клеточного метаболизма, а также нарушается структурная целостность и функциональная активность цитоплазматических мембран. Таким образом, наблюдается явление «порочного круга» - вышеперечисленные изменения ведут к нарушению функции митохондриальных комплексов, что ведет к блокированию аэробного пути ресинтеза АТФ.
Рассматривается процесс образования соединений липопероксидов, состоящих из остатков ненасыщенных жирных кислот с гидроксильным радикалом или с активированным кислородом. При отсутствии протекания патологических процессов в организме данные соединения не образуются, но при ишемическом повреждении, а также при нарушениях перфузии тканей выработка липопероксидов значительно увеличивается, что запускает процесс свободнорадикального окисления липидов.
Продолжительные тренировки на выносливость могут негативно влиять на антиоксидантный статус спортсмена. Оксидативный стресс при спортивных нагрузках может являться дополнительным патогенетическим механизмом развития эндотелиальной дисфункции.
Оксидативный стресс и дисфункция эндотелия у спортсменов как фактор риска кардиомиопатии перенапряжения, изображение №2
Все чаще появляются сообщения о развитии эндотелиальной дисфункции у спортсменов под влиянием высоких тренировочных нагрузок.
Доказан тот факт, что эндотелиальная выстилка сосудов у юных спортсменов непосредственно принимает участие в процессах физиологической адаптации при физических нагрузках. Были установлены закономерные особенности изменения эндотелия, свидетельствующие о том, что при грамотном подходе к планированию процесса тренировки получаемая физическая нагрузка будет стимулировать эндотелиальные функции, а не подавлять их, вызывая повреждение эндотелия.
Одним из ключевых звеньев в патогенезе изменений миокарда у спортсменов рассматривают тканевую гипоксию под влиянием длительных интенсивных физических нагрузок. Тканевая гипоксия в конечном счете вызывает значительное изменение прооксидантно-антиоксидантного баланса, усиливая процессы окисления метаболитов и подавляя систему антиоксидантов.
Активные формы кислорода, которые могут участвовать в окислительных процессах, возникают в качестве конечного продукта при наличии широкого спектра условий. Изменение утилизации кислорода с оксидазного на оксигеназный путь осуществляется при избыточной продукции катехоламинов, продуктах их деградации и восстановленных пиридин-нуклеотидов, при ингибировании систем антиоксидантов, при депонировании большого количества ненасыщенных полиеновых жиров и комплексов, содержащих металлы с переменной валентностью.
Активизация процессов перекисного окисления липидов является физиологической реакцией организма на стрессовые ситуации. Избыточные физические нагрузки будут являться стрессом для организма не только для юных, но также и для высококвалифицированных спортсменов.
При активации процессов перекисного окисления продукты реакции липопероксиды (LOOH) могут значительно повреждать эндотелиальную выстилку, провоцируя развитие последующих радикальных реакций на мембранах клеток. Депонирование свободнорадикальных соединений снижают биодоступность оксида азота (NO) и вызывают эндотелий-зависимую вазодилатацию, что приводит к дисфункции сосудов.
В равной степени признано, что свободные радикалы угнетают клеточную функцию и регуляцию внутриклеточной передачи сигналов и экспрессии генов. В литературе приводятся данные о существовании маркеров, показывающих связь между процессами оксидативного стресса и эндотелиальной дисфункцией.
Как отмечает Л. Гунина и соавт. (2017), физические нагрузки могут выступать в качестве триггера развития широкого спектра экстракардиальных нарушений во многих системах организма, которые наряду с активацией метаболических процессов в совокупности могут вызывать патологические изменения в миокарде.
Авторы приводят примеры специфических (изменения активности миокардиальной фракции креатинфосфокиназы, уровня сердечных тропонинов І и Т, а также концевых натрийуретических пептидов) и неспецифических маркеров (показатели нарушения липидного обмена, опосредованные окислительным стрессом, многочисленные метаболические сдвиги на уровне клеточных и субклеточных мембран кардиомиоцитов и снижение содержания АТФ в них и эритроцитах).
Изменения в содержании сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF) были изучены в сыворотке крови при окислительном стрессе и сопутствующей гипоксии тканей, вызванной физической нагрузкой. Наибольшая концентрация VEGF - от 122,8 ± 3,4 до 126,2 ± 4,1 пг/мл была установлена у представителей видов спорта с преимущественно аэробными нагрузками. При выполнении анаэробных нагрузок наблюдали самое низкое значение ангиогенного фактора (78,5 ± 5,2 пг / мл). Обнаружена статистически значимая положительная корреляция между степенью антиоксидантной защиты и содержанием ангиогенного фактора. Сделан вывод, что ангиогенез является одним из механизмов адаптации к гипоксии тканей при физической нагрузке.
К факторам риска повреждения эндотелия относятся гиперхолестеринемия, гипергомоцистеинемия, повышенный уровень провоспалительных цитокинов (интерлейкинов-1р и -8, фактора некроза опухоли альфа).
Установлено, что маркеры состояния эндотелия в крови могут играть роль диагностических критериев при определении повреждения миокарда, а также показывать эффективность и целесообразность назначаемой терапии перенапряжения сердечной мышцы у юных спортсменов.
Определение содержания эндогенных регуляторов состояния эндотелиальной системы в крови может использоваться для диагностики степени повреждения сердца и служить дополнительным биохимическим критерием эффективности комплексной терапии перенапряжения миокарда у юных спортсменов.
В результате проведенных исследований было установлено, что при количественном увеличении вазоконстрикторов, таких как гомоцистеин и эндотелин, и при изменении соотношения вазоконстрикторов и вазодилататоров в плазме крови подростков с физическим перенапряжением миокарда 2А-стадии, данные показатели будут являться биохимическими маркерами срыва адаптации к пролонгированным нагрузкам у организма ребенка.
Оксидативный стресс и дисфункция эндотелия у спортсменов как фактор риска кардиомиопатии перенапряжения, изображение №3
В настоящее время нет убедительных данных о механизмах, приводящих эндотелий в активное состояние, при физическом перенапряжении миокарда.
Неизвестен характер триггерного стимула, который запускает процессы вазоконстрикции и пролиферации сосудов микроциркуляторного русла. Существует гипотеза о том, что эндотелиальное повреждение способно запускать цепную реакцию запрограммированной гибели покоящихся клеток, вызывая процессы дестабилизации в интиме коронарных сосудов и активируя пролиферативные процессы эндотелия.
При физическом перенапряжении миокарда эндотелий сосудов запускает ответную реакцию в виде избыточной выработки коллагена в сосудистой стенке. Также выявленный недостаток компонента антиоксидантной системы, а именно эндотелиального оксида азота и при избыточной продукции вазоконстрикторов гомоцистеина и эндотелина, изменяется соотношение функциональных регуляторов, что будет являться важным патогенетическим звеном физического перенапряжения миокарда и будет определять степень повреждения.
В настоящее время уже получены данные об изменениях показателей эндотелиальной дисфункции при физическом перенапряжении миокарда у спортсменов путем количественного анализа содержания в крови ангиогенина, фактора роста эндотелия сосудов, гомоцистеина, эндотелина и оксида азота. По мнению Л. Гуниной и соавт., выявление ключевых звеньев метаболических перестроек открывает путь к разработке патогенетически обоснованных путей профилактики и коррекции перенапряжения сердца у спортсменов.
Наряду с изменениями объема и электрической активности сердца, динамика содержания эндогенных показателей дисфункции эндотелия в плазме крови спортсменов характеризует фазу дезадаптации, приводящую к снижению производительности сердца и ухудшению показателей спортивной работоспособности. Это необходимо учитывать при планировании и своевременной реализации организационно-методических и индивидуальных терапевтических мероприятий.
Регулярная профессиональная физическая активность модулирует функцию эндотелия, но не тромбоцитов, и поэтому может оказывать влияние на общий сердечно-сосудистый риск. Авторами показано, что при правильно организованном тренировочном процессе физические нагрузки инициируют стимуляцию эндотелиальной функции, а не ее повреждение, что соответствует данным зарубежных исследователей. Это также согласуется с представлением о том, что адаптивная реакция сосудистой системы определяется состоянием эндотелиальной функции и уровнем ее молекулярной регуляции, обеспечивающих необходимый физиологический оптимум.
По данным Т.В. Бершовой и соавт., адекватность адаптации при физических нагрузках разной интенсивности у спортсменов можно оценивать по динамике изменений уровня физиологически активных регуляторов состояния сосудистого эндотелия: ангиогенина, васкулоэндотелиального фактора, фактора роста эндотелия, эндотелина, тромбоспондина.
Из рассмотренного материала следует, что соотношение реакционно-активных форм кислорода и способности антиоксидантной системы организма их обезвреживать может быть определяющим при нарушениях метаболических процессов, ведущих к патологическим изменениям у спортсменов. При этом маркеры состояния эндотелиальной функции у спортсменов могут использоваться для определения адекватности адаптации при физических нагрузках разной интенсивности.
Также определение уровня эндогенных регуляторов состояния эндотелиальной системы может рассматриваться в качестве дополнительного биохимического критерия при диагностике кардиомиопатии перенапряжения и определении эффективности ее терапии у спортсменов. Однако, несмотря на актуальность исследований в этой области, эндотелиальная дисфункция, как следствие оксидативного стресса, и сопровождающие ее изменения у высококвалифицированных спортсменов представлены в литературе недостаточно.
