Факторы роста (IGF) в бодибилдинге.

Секреция гормона роста может стимулироваться различными физиологическими факторами, такими, как: сон, физическая нагрузка, длительный голод, стресс, снижение уровня глюкозы и недостаток белков в пище.

В настоящее время в спортивной периодической литературе довольно часто обсуждается тема применения различных фармакологических препаратов, используемых в соревновательном бодибилдинге. Наибольшее количество имеющейся информации касается использования многочисленных разновидностей анаболических стероидов, а также методов, призванных увеличить их естественную продукцию. Что касается воздействия не менее широко используемых гормональных веществ, имеющих белковую природу, то оно в настоящее время все еще недостаточно освещено в источниках, доступных широкому кругу спортсменов-любителей.

Последнее десятилетие 20 века особую популярность в спорте стали приобретать так называемые пептидные гормоны (то есть имеющие белковое происхождение). Эта популярность довольно легко объясняется тем фактом, что такие соединения довольно трудно обнаружить при прохождении допинг контроля.

С начала 90-х годов особо популярными в спорте стали препараты гормона роста , вырабатываемого передней долей гипофиза. Необходимо отметить, эффекты гормона роста были известны к тому времени уже в течение многих лет (так, гормон роста был впервые выделен из экстракта бычьего гипофиза еще в 1945 году) и успешно применялись в медицине при лечении некоторых заболеваний. Основная проблема применения гормона роста заключалась в том, что этот гормон выделяли из гипофиза умерших людей, из-за этого производство препарата было крайне небольшим, а стоимость слишком высока [II].

В середине 80-х при помощи достижений генной инженерии удалось получать гормон  роста в довольно больших объемах, и широкий круг спортсменов получил возможность использовать препарат для повышения спортивных результатов.

Значительно позднее открытия гормона роста было установлено, что тканевое действие этого гормона опосредуется вторичной субстанцией, которая значительное время оставалась не идентифицированной.

В конце 50-х эту субстанцию удалось выделить, и долгое время это вещество называлось фактором сульфатирования, или плазменным фактором роста [б].

Лишь в 1978 году было произведено разделение этой субстанции на две различные фракции и представлены в чистом виде вещества, названные в дальнейшем инсулиноподобными факторами роста 1 и 2 (ИФР-1 и ИФР-2) [б], одно из которых, ИФР-1, спустя немногим более 10 лет прочно вошло в арсенал подготовки многих спортсменов.

Рост - один из важнейших процессов жизнедеятельности. В применении к спорту рост может означать увеличение мышечной массы, укрепление костей и связок, более быстрое восстановление после изнурительных тренировок. Ведущая роль в его регуляции принадлежит эндокринной системе. Ростовые процессы находятся под влиянием многих гормонов, в первую очередь гормона роста, или соматотропного гормона , а также инсулина, тиреоидных и половых гормонов, глюкокортикоидов [б].

Было установлено, что соматотропный гормон принимает участие в регуляции многих видов обмена веществ, но основное его действие направлено на регуляцию обмена белков и процессов, связанных с ростом и развитием организма. Под влиянием гормона роста усиливается синтез белка в мышцах, связках, хрящах, костях, повышается активность многих ферментов, ускоряется транспорт аминокислот внутрь клетки через клеточную мембрану, уменьшается катаболизм белка, что приводит к развитию положительного азотистого баланса (то есть к преобладанию анаболических процессов в организме над катаболическими). Кроме того, увеличивается ширина и толщина костей. Одновременно с этим, под влиянием соматотропного гормона растут и внутренние органы (сердце, легкие, печень, почки, кишечник, поджелудочная железа, надпочечники и др.) [1, 2, 6, 9].

Гипотеза о том, что посредником соматотропного гормона в его биологическом действии служит инсулиноподобный фактор роста, была выдвинута еще в 1957 году Сэлмоном и Даудеем [6]. В последующие годы после идентификации и установления химической структуры оказалось, что в действительности имеются 2 соединения - инсулиноподобный фактор роста 1 и 2 (ИФР-1 и ИФР-2). Так, установили, что молекулы ИФР-1 и ИФР-2 являются простыми полипептидными цепочками, содержащими, соответственно, 70 и 67 аминокислотных остатков каждая. Также оказалось, что структуры этих веществ имеют много общего с проинсулином, структурным предшественником гормона инсулина.

Синтез и секреция Гормона роста и Инсулиноподобных факторов роста

Регуляция секреции гормона роста осуществляется ЦНС посредством секреции и высвобождения гипофизотропных гормонов соматостатина и соматолиберина (блокирующих и стимулирующих высвобождение соматотропного гормона). Избыток ИФР-1 в организме снижает секрецию гормона роста, подавляя высвобождение соматолиберина из клеток гипоталамуса и стимулируя высвобождение соматостатина. Ингибирование также обеспечивается при избытке ИФР-1 самим гормоном роста, тормозящим высвобождение соматолиберина [9].

Секреция гормона роста может стимулироваться различными физиологическими факторами, такими, как; сон, физическая нагрузка, длительный голод, стресс, снижение уровня глюкозы и недостаток белков в пище (хотя, с другой стороны, для поддержания нормальной активности ростовых факторов и способности ИФР-1 стимулировать ростовые процессы обязательным условием является поступление с пищей достаточных количеств белка)

[6, 9]. Снижение секреции гормона роста наблюдается при гипергликемии и повышении уровня свободных жирных кислот в крови [2, 9] (практически это означает, что культуристу противопоказаны пирожные с масляным кремом, содержащие много сахара и жиров).

В естественных условиях секреция гормона роста осуществляется пульсирующим способом, каждые 3-5 часов в соответствии с циркадным (околосуточным) ритмом. Содержание соматотропного гормона в крови, а также количество и объем секреторных выбросов, значительно колеблются в различные периоды жизни. Так, у 14-летнего юноши происходит около 8 секреторных выбросов в сутки, в то время как у 23-летнего мужчины - примерно 6. При этом объем разового выброса гормона роста снижается более, чем в 2 раза, а общее содержание гормона роста в течение суток уменьшается более, чем в 4 раза по сравнению с возрастом многих начинающих спортсменов [I].

Характерным для секреции соматотропного гормона является его значительный выброс через 60-90 минут от начала сна. Подсчитано, что на ночное время приходится около 70% гормона, секретируемого в течение суток [I].

Учитывайте этот факт, когда допоздна засиживаетесь перед телевизором, а утром предстоит рано вставать. Чем короче время, отведенное для сна, тем меньше шансов нарастить достойную мышечную массу.

В ходе проведенных исследований установлено, что синтез и выделение ИФР стимулировались под действием соматотропного гормона, а также соматотропного гормона в сочетании с инсулином, кортизолом, трийодтиронином [б].

Также установлена взаимосвязь уровня ИФР в крови с уровнем инсулина. При дефиците инсулина в организме активность ИФР в крови уменьшается, что сопровождается снижением интенсивности ростовых процессов, в частности, в хрящевой ткани [6] (хрящевые ткани - первый и самый популярный объект для исследования свойств инсулиноподобных ростовых факторов). Введение соматотропного гормона не предотвращает этот эффект. Однако, активность ИФР и интенсивность ростовых процессов в хряще восстанавливается после введения инсулина. Поскольку инсулин в физиологических концентрациях не стимулирует процессы роста в хряще [б], полученные результаты говорят о возможности влияния инсулина на процессы роста через ИФР.

Уровень ИФР-1 в организме регулируется не только содержанием соматотропного гормона и инсулина, но и другими гормонами. Максимальная (в течение жизни) концентрация ИФР-1 в плазме крови отмечается в периоде полового созревания. Этот факт объясняют тем, что в данном периоде уровень ИФР-1 повышается под действием половых стероидов, которые стимулируют увеличение эндогенной секреции гормона роста и, возможно, влияют на продукцию ИФР [7]. Очевидно, половые стероиды вызывают повышение секреции соматомедина, и уровень ИФР коррелирует не столько с возрастом, как с половым созреванием (и с повышенным содержанием половых гормонов в крови, что может быть обусловлено различными факторами).

Тестостерон усиливает секрецию анаболических гормонов, таких как гормон роста и ИФР-1, во всем организме, в то же время уменьшая количество кортизола, высвобождаемого в ответ на тренинг. Более того, андрогены повышают чувствительность рецепторов к упомянутым анаболическим гормонам [4].

С другой стороны, предложена гипотеза и об обратной зависимости: повышенный уровень общего и свободного ИФР-1 и увеличенная концентрация инсулина приводят к гиперстимуляции фолликулогенеза и избыточному синтезу андрогенов [10].

Основным местом образования ИФР у здоровых животных и человека является печень [3, 7, 8]. Вместе с тем, имеются данные о том, что клетки гипофиза, гипоталамуса, коры головного мозга, мозжечка, костей, стромальные клетки головного мозга в культуре также образуют эти биологически активные соединения [8].

Есть предположение, что ИФР вырабатывается в ответ на прямое воздействие соматотропного гормона непосредственно в тканях-мишенях, а не приносится туда с током крови извне (например, из печени), и оказывает свое действие локально [7].

ИФР-1 функционирует как аутопаракринный гормон, при этом изменение содержания этого фактора роста в ткани может происходить и без изменения его концентрации в крови. Действие ИФР на ткань может модулироваться изменением содержания ИПФР - связывающих белков.

ИФР 1 и 2 циркулируют в крови в связанном с различными белками состоянии. В зависимости от белка, связавшего ИФР, резко изменяется биологическая активность такого комплекса. Различают 4 типа белков сыворотки крови, связывающих ИФР: это ИФР-связывающий белок 1-го - 3-го типа и белковая альфа-субъединица. Кроме того, были идентифицированы еще 3 дополнительных белка, связывающих ИФР: это ИФР-связывающие белки 4-го - 6-го типов. Около 75%

циркулирующего ИФР-1 и 2 находится в комплексе, состоящем из ИФР-связывающего белка 3-го типа (БСИФР-3), ИФР и альфа-субъединицы. Таким образом, БСИФР-3 является главным белковым фактором, ограничивающим действие ИФР-1 [1, 5].

ИФР-1 и 2 могут диссоциировать из указанного комплекса лишь после того, как ИФР-связывающий белок будет диссоциирован от альфа-субъединицы. Эти комплексы диссоциируют при низких значениях рН [1, б], возникающих, например, при накоплении лактата во время последних повторений в подходе, характеризующихся сильным “жжением”.

Функция белка, связывающего ИФР, состоит как в предохранении ИФР от разрушения и продлении их срока жизни в циркуляции, так и в регуляции их действия [6]. Есть данные, что ИФР-связывающий белок тормозит инсулиноподобное действие и рецепторное связывание ИФР в печени и жировых клетках [б]. ИФР может быть высвобожден из этого белка, и в таком виде сохраняет свою активность. Инсулин не связывается с белком-носителем ИФР, присутствующим в плазме крови, и не обладает конкурентной активностью в указанных комплексах.

Считается, что основным местом образования как ИФР-связывающих белков, так и альфа-субъединицы является печень [1,3].

Многочисленные биологические эффекты ИФР опосредуются их взаимодействием со специфическими рецепторами, присутствующими в тканях-мишенях.

Рецепторы гормонов могут быть расположены как на поверхности клетки (мембранные рецепторы), так и внутри клетки (ядерные рецепторы). Биологическое действие ИФР-1, гормона роста и инсулина осуществляется через соответствующие рецепторы, расположенные в плазматической мембране клеток тканей-мишеней - это означает, что им не нужно попадать внутрь клетки для оказания анаболического эффекта. Они оказывают действие, касаясь внешней поверхности клетки [б].

Рецепторы инсулина могут в небольшом количестве связывать ИФР, а рецепторы ИФР обладают слабой способностью связывать инсулин [б].

По-видимому, инсулиноподобное действие ИФР может опосредоваться не только с собственными, но и с инсулиновыми рецепторами.

В целях повышения доступности рецепторов целесообразно выполнять циклы так называемых пампинговых нагрузок, усиливающих локальный кровоток и включающих в работу резервные капилляры. К тренировкам такого типа можно отнести различные приемы, повышающие продолжительность нахождения мышцы под нагрузкой, приводящих к появлению “жжения” в мышце. Вполне уместно применение комплексных сетов, трисетов, гигантских сетов, частичных повторений в конце обычных сетов и тому подобных приемов. Пампинговая тренировка приводит к накоплению кислых продуктов распада (в частности, лактата). Снижение рН среды вызывает диссоциацию комплексов ИФР-1 со связывающими белками, а развитие капиллярной сети увеличит количество рецепторов, контактирующих с циркулирующим в крови свободным ИФР-1.

Изучение воздействия соматотропного гормона на обменные процессы показало, что грмон роста оказывает на углеводный обмен кратковременное (в течение 30-40 мин) инсулиноподобное действие -повышаются поглощение и утилизация глюкозы жировыми клетками, что приводит к незначительному снижению содержания глюкозы в крови. Однако, при избытке соматотропного гормона (что может возникнуть при введении грмона роста  извне) повышается активность ферментов, разрушающих другой анаболический гормон - инсулин. В этом случае бета-клетки поджелудочной железы вынуждены вырабатывать инсулин в гораздо больших количествах (некоторые атлеты, правда, облегчают жизнь своей поджелудочной железе введением дополнительных доз инсулина), что, в конце концов, может привести к истощению резервных возможностей бета-клеток поджелудочной железы и развитию сахарного диабета [1].

На жировой обмен гормон роста оказывает проходящее (в течение 30-40 минут) инсулиноподобное действие, проявляющееся первично усилением процессов липогенеза (синтеза жиров). Однако, в дальнейшем усиливаются процессы липолиза (распада жиров) с повышением мобилизации жира из депо, что приводит к повышению в плазме крови уровня свободных жирных кислот. Энергия, образующаяся при повышенном распаде жиров, используется на анаболические процессы в белковом обмене [1, 9].

Установлено, что инсулиноподобные ростовые факторы, опосредующие часть эффектов гормона роста, обладают широким спектром биологического действия.

Так, ИФР стимулирует рост хряща и ряд процессов в хрящевой ткани: транспорт аминокислот, синтез РНК, ДНК, белка, хондро-итин-сульфата, коллагена. Ростовые факторы проявляют также инсулиноподобную активность: в мышцах - это стимуляция транспорта аминокислот (этот процесс протекает значительно быстрее под влиянием ИФР, чем под влиянием гормона роста [б]) и глюкозы, образование коллагена, синтез белка; в жировой ткани - стимуляция транспорта Сахаров, окисление глюкозы до СО;, включение глюкозы в липиды, подавление липолиза - эти метаболические эффекты аналогичны по механизму действия таковым инсулина, а именно реализуются через ингибирование активности фермента аденилатциклазы).

Стимулирующее рост действие факторов роста выражено в 50-100 раз (!) сильнее по сравнению с таковым инсулина. Однако, хотя сахароснижающая способность у ИФР-1 составляет лишь 1/13 от гипогликемизирующего действия инсулина, вследствие невысокого сходства с этими факторами инсулиновых рецепторов. Однако при внутривенном введении больших его доз (13 нмоль/кг массы тела) в эксперименте имела место резко выраженная гипогликемия [I].

Перечисленные эффекты представляют далеко не полный список изученных свойств ИФР, но рассмотрение других свойств выходит за рамки данной статьи.

Фармакологическая регуляция

Различные фармакологические вещества также стимулируют образование и высвобождение соматотропного гормона: инсулиновая гипогликемия, инфузия аминокислот (аргинин, лизин, лейцин), введение глюкагона, вазопрессина, эстрогенов, серотонина, альфа-адренергических агонистов (клонидин), бета-адренергических антагонистов (индерал), дофаминергических (L-дофа, апоморфин, бромокриптин) и агонистов гамма-аминомасдяной кислоты (мусцимол), а также пирогенов. Холецистокинин, ацетилхолин, ВИП опио-идные пептиды модулируют секрецию соматотропного гормона опосредованно через влияние на секрецию соматостатина и соматолиберина гипоталамусом. Стимулирующее влияние многих веществ (аргинин, L-дофа) и воздействий (гипогликемия, физическая нагрузка) опосредуется через альфа-адренергический механизм, что может быть заблокировано применением фентоламина (блока-тор альфа-рецепторов) и потенцировано применением блокатора бета-адренергических рецепторов пропранолола [1, 7, 9].

Прием таких препаратов, как антагонисты серотонина (метизергид, ципрогептадин), дофаминергические антагонисты (хлорпромазин, галоперидол), теофиллин, прогестерон снижает секрецию гормона роста [1, 9].

Таким образом, гормон роста осуществляет биологическое действие через образование соматомединов (ИФР 1 и 2), которые образуются в печени и других периферических тканях и являются посредниками анаболического, ростового влияния соматотропного гормона. Последние осуществляют свое действие с помощью гормонального, паракринного или аутокринного механизмов.

Внутренняя продукция и высвобождение гормона роста и ИФР-1 поддаются коррекции путем различных манипуляций режимами питания, тренировок и отдыха.

Тем, кто в погоне за результатом готов принимать фармакологические препараты этих гормонов, необходимо знать, что неумеренное применение препаратов гормона роста и ИФР-1 может привести к тяжелым последствиям: так, прием грмона роста после сращения костей может привести к акромегалии - увеличиваются, расширяются кости рук, ног, лица, как правило, увеличиваются и внутренние органы (вспомните вываленные животы некоторых участников Олимпии!). Очень часто это влечет за собой заболевания сердца и может привести к смерти вследствие кардиомиопатии. Также прием гормона роста может вызвать диабет, гипертензию и непереносимость глюкозы.

И если спортсмены-профессионалы порой вынуждены использовать фармакологические препараты гормона роста и ИФР-1, чтобы выигрывать престижные соревнования, то спортсменам-любителям не стоит рисковать здоровьем ради нескольких дополнительных килограммов мышечной массы.

Ссылки:

1. Балаболкин М. И. Эндокринология. -М.: Универсум паблишинг, 1998

2. Васильева И. А. // Проблемы эндокринологии, 1977, том XXIII, №5, С. 104-110

3. Генес B.C. // Физиологический журнал. -1980. - Т. 26, № 3. - С.386 - 398

4. Гюндилл М. // IRONMAN. - № 1. -1998

5. Зезеров Е. Г., Северин Е. С. // Вестн. Рос. АМН. - 1999. - № 3. - С. 49-56

6. Капнер Р. Б., Булатов А. А. // Успехи современной биологии. -1984. - Т. 97, Вып. 2. - С.225 - 240

7. Кузнецова А. В., Рыбкина Н. Л. // Акушерство и гинекология. - 1994. - № 2. - С. 3-4.

8. Кушлинский Н. Е., Бабкина И. В. // Вопросы онкологии, 1996, ТОМ.42, №6,- С.7-12

9. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. - М.: Мир, 1993. -384с.

10. Потин В. В., Воробьева О. А. // Проблемы эндокринологии. - 1993. - Том. 39. - № 5.- С. 58-62

11. Уилмор Д., Костилл Д. физиология спорта и двигательной активности. - Киев: Олимпийская литература. -1997. - 503 с.