Анализ ассоциации костной массы у спортсменов с биохимическими и молекулярно-генетическими маркерами ремоделирования костной ткани. В.С. Оганов1), О.Л. Виноградова1), Н.С. Дудов2), В.С.Баранов3), Миненков А.С., А.В. Бакулин1), В.Е. Новиков1), О.Е. Кабицкая1), М.В. Москаленко3), А.С. Глотов3), О.С. Глотов3), Д.В.Попов 1) ГНЦ РФ ИМБП РАН^ ООО "НЦ ЭФИС" ГУ НИИАиГ им. Д.О. Отта РАМНВведение Оптимальное функциональное состояние опорно-двигательного аппарата является одной из главных составляющих обеспечения высоких спортивных результатов. Известно, что околопредельные и предельные физические нагрузки, часто используемые в спорте, могут приводить к дезинтеграции структуры костной ткани и травматизму. Поэтому изучение динамических изменений состояния костного обмена является чрезвычайно актуальной и важной проблемой для современного спорта высших достижений. Особенно сильно травматизм у спортсменов возрастает в соревновательном периоде. Костный статус можно определить с помощью динамической гистоморфометрии образца биопсии, но эта методика инвазивна и топоспечифична. Количественная рентгеновская абсорбциометрия (DXA) дает точную оценку костной массы, но требует длительных динамических наблюдений. В последнее время появилась техническая возможность достоверно определять интенсивность процессов ремоделирования костной ткани с помощью биохимических маркеров. Прямой анализ сыворотки крови приносит значительно большую пользу, поскольку позволяет легко и часто проводить измерения, не связанные с ненужным риском или дискомфортом. Кроме того, данное направление становится приоритетным в спортивной медицине в связи со все возрастающей информацией о возможной роли костного кругооборота и плотности кости в достижении спортивных результатов. Систематически повышенная физическая нагрузка в период роста закономерно приводит к большей суммарной массе костного минерала в организме, увеличению размеров и минеральной плотности костей, "усилению" их рельефа [6]. Весьма характерно, что именно у растущих организмов наблюдается тесная корреляция уровня гипертрофии костей, мышц и динамики состава тела [18].Результаты проспективных исследований показывают, что минеральная плотность может существенно быстрее возрастать у детей и подростков, занимающихся спортом или атлетизмом, чем у их "неспортивных" сверстников [16]. Это ускорение связывают с активацией остеобластов и увеличением интенсивности процессов формирования костной ткани - остеогенеза [11]. Наибольшая гипертрофия костей скелета наблюдается после занятий спортом, сопровождающихся большими силовыми нагрузками [9]. Высокая физическая активность в период роста приводит к увеличению максимальной костной массы, достигаемой за время жизни - "пиковой" или "молодой" костной массы [23], что может стать важнейшим фактором, препятствующим развитию возрастной остеопении в последствии. В то же время, практически все строгие исследования, проведённые на здоровых взрослых и пожилых людях демонстрируют очень небольшое (часто - недостоверное) влияние физической активности, либо - отсутствие такового влияния [18, 23]. Более того, существует достаточное число наблюдений, свидетельствующих о том, что чрезмерная физическая нагрузка может сопровождаться такой перестройкой метаболизма костной ткани, которая приводит к потере ее массы или к остеопорозу [19], либо о тщетности попыток увеличить костную массу с помощью физических нагрузок [12]. Показано также, что при чрезмерных физических нагрузках у спортсменов могут наблюдаться периостоз, гиперостоз с определенной клиникой и, если не принять своевременные меры может начаться лакунарное рассасывание кости (остеоцитарный остеолизис). В связи со сказанным в последнее время заметно усилился интерес к проблеме особенностей костного метаболизма у спортсменов различной квалификации при их адаптации к напряженным физическим нагрузкам [4, 20]. В изменениях процесса ремоделирования костной ткани (его активации или замедлении) участвует многоуровневая иерархически организованная система регуляций (дистантных, локальных). И в основном они представлены весьма лабильными посредниками (гормоны, ферменты, кинины, паракринные регуляторы и др.). Представляется целесообразным проследить динамику изменений этих биохимических маркеров костного метаболизма в процессе меняющихся физических нагрузок. Они могут дать более срочную информацию о направленности изменений костного метаболизма нежели современные и метрологически строгие технологии измерения костной массы, но представляющие отставленную во времени информацию (т.е. более консервативные). Изучали наиболее употребительные в настоящее время маркеры костной резорбции: С-терминальный телопептид (СТХ) - маркер деградации коллагена 1 типа, или Cross Laps; формирования костной ткани: N-терминальный пропептид проколлагена 1 типа (PINP) и остеокальцин (ОК) как маркеров синтеза коллагена 1 типа и его минерализации, а также другие активные метаболиты костного ремоделирования. Как свидетельствует современная литература, один из основных предикторов остеопороза - величина костной массы, или минеральная плотность кости (МПК) и скорость ее потерь тесно ассоциированы с наследственными вариантами (полиморфизм) генов, кодирующих белки костного метаболизма, т.е. генов "предрасположенности" [1]. Представлялось целесообразным провести молекулярное тестирование определенного семейства генов, возможно, сопряженных со стресс-индуцированной остеопенией, вызванной высокими физическими нагрузками. Поэтому параллельно с остеоденситометрией и биохимической индикацией костного ремоделирования исследовали полиморфизм семейства генов, кодирующих костные белки (гены рецепторов витамина D - VDR, кальцитонина - CALCR и гены коллагена 1 типа - Col1a1). Целью работы является изучение закономерностей адаптации костного метаболизма, его нейроэндокринной регуляции у спортсменов под влиянием напряжённых физических нагрузок, а также возможной ассоциации стресс-индуцированных реакций костной ткани с полиморфизмом генов костного метаболизма. Задачи исследования: Изучение особенностей процесса костного ремоделирования и его нейроэндокринной регуляции у спортсменов-любителей под влиянием тренировочных нагрузок различного характера. Изучение динамики изменений костной массы в процессе тренировочного цикла и в отдаленные сроки после него. Исследование возможной сопряженности изменений костной массы и биохимических маркеров ремоделирования с тем или иным полиморфизмом генов, кодирующих костные белки.1. Объекты и методы исследований1.1. Биохимические маркеры ремоделирования кости Испытуемые спортсмены-любители тренировали скоростно-силовые возможности мышц разгибателей ног при работе на велоэргометре (модифицированный эргометр Monark, Швеция) в течение 9 недель 2 раза в неделю. Испытуемые разделены на три группы: 8 человек выполняют высокоскоростную эксцентрическую тренировку (ВЭ), 6 человек - низкоскоростную эксцентрическую тренировку (НЭ), 8 человек - концентрическую тренировку (ВК). До и после тренировочного цикла (ТЦ) определялись базальные уровни: Cross Laps, PINP, остеокальцина, кальцитонина, паратгормона (РТН), кальция (Са), фосфора (Р) и общей щелочной фосфатазы, а также кортизола, тестостерона, пролактина и соматотропина (СТГ) в венозной крови. Определение уровней остеокальцина, PINP, РТН и Cross Laps проводилось н автоматическом анализаторе "Элексис 2010" фирмы Хофман ля Рош (Швейцария) измерение уровня кальцитонина, кортизола, тестостерона, пролактина, соматотропина (СТГ) инсулина и С-пептида проводилось на автоматическом анализаторе "Иммулайт 2000" фирмы (DPC, США). Для определения уровня Са ионизированного использовался анализатор электролитов фирмы Вауег. Измерение глюкозы, КФК и мочевины проводилось н автоматическом биохимическом анализаторе "Konelab 20i" с помощью реактивов фирмы "Термоэлектрон" (Финляндия).1.2. Остеоденситометрия Использовали современную технологию двухэнергетической рентгеновской гамма-абсорбциометрии (dualenergy X-ray absorptiometry - DXA). Метод измерения основан на поглощении костной тканью фотонов в количестве, пропорциональном содержанию минералов. Результатом измерения является проекционная минеральная плотность костного вещества (МПК, г\см2) и содержание костных минералов (СКМ, г). Компьютерные программы денситометров позволяют проводить измерения во всех участках скелета, и, кроме того, измерять селективно массу кости, жировую массу (ЖМ) и массу остальных тканей ("тощей массы", ТМ) во всем теле (программа WB). Обследование проводили на рентгеновском дихроматическом денситометре QDR-1000/W (HOLOGIC, США), в положении лёжа по стандартной методике. В настоящей статье представляются результаты измерений в поясничных позвонках L1-L4, а также эквивалентных балансовых исследований минеральной массы всего скелета и субрегиональных исследований состава тела (ноги). Продолжительность исследования составила 30 минут. Суммарная лучевая нагрузка - до 0,01 мЗв. Точность измерения: ±0,5% - ±1% по локальным программам (поясничные позвонки) и ±1,5% - ±2% по составу тела. Остеоденситометрию проводили до и после ТЦ, а также через 8 месяцев после его завершения.1.3. Методика генотипирования Исследовали образцы ДНК, выделенной из ядер лимфоцитов крови 22 обследованных спортсменов. Для анализа ДНК использовали методы полимеразной цепной реакции (ПЦР) и анализа полиморфизма длины рестрикционных фрагментов (ПДРФ) молекулы ДНК и соответствующие реактивы. Использованы также математические методы анализа. Вычисление коэффициента соотношения шансов (OR), применительно к нашим данным, показывает, во сколько раз выше вероятность иметь то или иное заболевание (фенотип), обладая определенным генотипом. Значение OR рассчитывали по формуле:OR = a/b*d/c, гдеа - число индивидуумов с наличием данного маркера у исследуемой группы;b - число индивидуумов с отсутствием данного маркера исследуемой группы;с - число индивидуумов с наличием данного маркера у контроля;d - число индивидуумов с отсутствием данного маркера у контроля. Соотношение шансов указано с 95% интервалом. Границы доверительного интервала вычисляли по формулам:ORmin= OR (1-1..96/ √x2) и ORmax= OR (1+1..96/ √x2)1.4. Режим тренировок Тренировка на эксцентрическом велоэргометре состояла из периодов высокоинтенсивной работы (примерно 60% от максимальной алактатной мощности (МАМ)) с частотой педалирования 70 об/мин, длительностью около 60 с (до отказа), разделенными 10 мин периодами отдыха. Количество рабочих периодов в одном тренировочном занятии - 5-7, общая длительность тренировочного цикла – 9 недель. Группа ВЭ тренировалась на велоэргометре в эксцентрическом режиме, группа ВК тренировалась по тому же протоколу, но в концентрическом режиме. Группа НЭ тренировали мышцы-разгибатели ног при работе на тренажере жим ногами сидя в течение 9 недель 2 раза в неделю. Каждое тренировочное занятие состояло из шести рабочих периодов с интервалами отдыха 10 мин. В ходе каждого периода испытуемые выполняли 10-12 циклических движений (сгибание-разгибание ног). Разгибание ног совершалось без внешней нагрузки, а сгибание – медленно (в течение 2-3 сек) под нагрузкой, равной 120-130% максимальной произвольной силы (МПС).^ 2. Результаты исследований и обсуждение2.1. Адаптация костного обмена и его нейроэндокринная регуляция у спортсменов-любителей под влиянием экспериментальной тренировочной нагрузки Анализ данных, полученных при обследовании спортсменов-любителей, использовавших разные программы тренировки, выявил отсутствие достоверных различий между группами спортсменов по изученным показателям. В связи с полученными данными мы сочли возможным рассмотреть динамику маркёров костного ремоделирования в сочетании с показателями отдельных нейроэндокринных функций участвующих в регуляции процессов энергетического и белкового обмена в организме у объединённой группы спортсменов-любителей под влиянием 9-недельного тренировочного процесса. Как видно из данных, представленных в таблице 2.1.1 в среднем по группе, спортсмены в начале эксперимента характеризуются значительной активностью синтетических процессов в костной ткани, проявившейся в высоких уровнях PINP - маркёра синтеза коллагена I типа, составляющего 90% белкового матрикса костной ткани, а также остеокальцина - белка, участвующего в минерализации костной ткани. В то время как уровень Cross Laps - маркёра распада коллагена I типа, по которому судят о процессе резорбции костной ткани, находится в средненормативном своём значении. Находятся в пределах «нормы здорового человека» также и уровни РТН, кальцитонина, Са, Р и щелочной фосфатазы в крови. Активность глюкокортикоидной, тестостероновой и пролактиновой функций - также в пределах «нормы». Обращает внимание только несколько сниженный уровень СТГ в крови у спортсменов (Табл. 2.1.1.). Под влиянием суммарного эффекта 9-недельного тренировочного процесса у спортсменов-любителей наблюдается значительное увеличение активности процессов резорбции костной ткани, о чём свидетельствует достоверное увеличение концентрации РТН -на 62% (Р При этом активность синтетических процессов в костной ткани осталась практически на том же уровне, что и до эксперимента. Об этом свидетельствуют: • незначительная тенденция к уменьшению - на 6% (Р>0,05) уровня PINP; • тенденция к увеличению концентрации остеокальцина в крови - на 10% (Р>0,05); • тенденция к снижению - на 17% (Р>0,05) уровня кальцитонина. Отмечено также незначительное снижение уровней Са и Р в крови у спортсменов. Концентрация щелочной фосфатазы остаётся практически неизменной. В то же время у спортсменов-любителей под влиянием длительной тренировочной нагрузки отмечено достоверное повышение активности глюкокортикоидной и тестостероновой функций - 31% и 46% (всё Р0,05) (Табл.2.1.1.). Несмотря на то, что по перечисленным показателям достоверные различия не выявлены между группами спортсменов, мы представляем их раздельно в таблице 2.1.2., что необходимо для сравнения с данными о композиции тканей ног (по остеоденситометрии) (см. ниже). Как видно из наших исследований, кумулятивный эффект 9-недельных тренировочных нагрузок у спортсменов-любителей проявился в существенном повышении активности глюкокортикоидной функции, а также увеличении уровня РТН в крови (см. Рис. 2.1.l.), что, в свою очередь, привело к значительной активации резорбтивных процессов (см. Рис. 2.1.2.). При этом, корреляционный анализ показал достоверную взаимосвязь уровней кортизола и Cross Laps в крови как до, так и после эксперимента (г=0,52 и г=0,49 соответственно) - см. Рис.2.1.2. В том числе и прирост активности глюкокортикоидной функции за время эксперимента у спортсменов статистически связан с увеличением уровня Cross Laps в крови (г=0,51), что согласуется с данными об отрицательном влиянии глюкокортикоидов на пролиферацию и дифференцировку остеобластов [10]. Кроме того, показано негативное влияние РТН на уровень PINP во время первого обследования (r=-0,48). Несмотря на достоверное увеличение активности тестостероновой и тенденцию к увеличению активности соматотропной и пролактиновой функций, отмечалось лишь сохранение активности синтетических процессов в костной ткани. Проведённый корреляционный анализ показал также чёткую индивидуальную сбалансированность процессов ремоделирования костной ткани у спортсменов, что проявилось в достоверных положительных взаимосвязях изученных маркёров ремоделирования друг с другом как до, так и после эксперимента. А именно: Cross Laps коррелирует с уровнями PINP и остеокальцина как до ТЦ (r=0,44 и r=0,50 соответственно), так и после (r=0,57 и r=0,58 соответственно). PINP коррелирует с остеокальцином и Cross Laps - до ТЦ (r=0,64 и r=0,44 соответственно) и сразу после ТЦ (r=0,71 и r=0,57 соответственно). Остеокальцин коррелирует с PINP и Cross Laps - до ТЦ (r=0,б4 и r=0,50 соответственно) и сразу после ТЦ (r=0,71 и r=0,58 соответственно). Была отмечена очевидная зависимость уровня активности процессов ремоделирования костной ткани от возраста спортсменов, что проявилось в достоверных взаимосвязях - с Cross Laps (r==-0,52), PINP (r=-0,69) и остеокальцином (r=-0,77), т.е. - чем меньше возраст спортсмена, тем интенсивнее у него идут процессы ремоделирования костной ткани.2.2. Изменения минерализации скелета и состава тела у спортсменов - любителей под влиянием экспериментальной тренировочной нагрузки Сравнительно короткая продолжительность экспериментальных тренировок не оказала существенного влияния на массу тела и рост участников, хотя, по возрасту, по крайней мере, у некоторых из них процессы роста могут быть ещё не завершены. Показатели минерализации всех исследованных участков скелета, как и следовало ожидать, не претерпели существенных изменений. Обнаруженные слабо выраженные тенденции могут рассматриваться как случайные флуктуации, не выходящие за пределы технической точности метода. Изменения жировой массы ног демонстрируют тенденцию к её уменьшению, наиболее заметную в группе ВЭ, тем не менее статистически недостоверную - р>0,05 во всех случаях. Как видно из таблицы 2.2.1., изменения тощей массы, а значит и мышечной массы ног, обнаруживают тенденцию к увеличению, статистически достоверную в группе ВЭ. Можно было бы обосновано связать этот факт с большей интенсивностью тренировок, тем не менее, более определённую информацию может дать сопоставительный анализ с данными других групп исследователей, полученных иными методами.2.3. Результаты генотипирования обследованных спортсменов Результата анализа генов Collal, VDR и CALCR в образцах крови спортсменов представлен в таблице 2.3.1. На основании результатов анализа генов VDR и CALCR (если учесть результаты анализа гена Collal), участвующих в метаболизме костной ткани, и результатов собственных расчетов по описанной выше методике был определен генетический риск высокой потери костной массы при повышенных физических нагрузках:^ В ВЭ-группе: у образца № 1 не превышает популяционный; у образца № 2 выше популяционного более чем в 10 раз; у образца № 3 не превышает популяционный; у образца № 4 не превышает популяционный; у образца № 5 не превышает популяционный; у образца № 6 не превышает популяционный; у образца № 7 не превышает популяционный; у образца № 8 выше популяционного более чем в ^ 5 раз;В НЭ-группе: у образца № 1 не превышает популяционный; у образца № 2 не превышает популяционный; у образца № 3 не превышает популяционный; у образца № 4 не превышает популяционный; у образца № 5 не превышает популяционный; у образца № 6 не превышает популяционный;^ В ВК-группе: у образца № 1 не превышает популяционный; у образца № 2 выше популяционного более чем в 3 раза; у образца № 3 выше популяционного более чем в 3 раза; у образца № 4 выше популяционного более чем в 2 раза; у образца № 5 выше популяционного более чем в 3 раза; у образца № 6 не превышает популяционный; у образца № 7 не превышает популяционный; у образца № 8 не превышает популяционный;Следует учесть, что значения генетического риска на данный момент являются предварительными т.к. они определены на весьма небольшой выборке. С учётом дальнейших исследований, генетический риск развития повышенного темпа потери МПК у носителей исследованных образцов может быть скорректирован при сопоставлении с анамнестическими, клиническими и денситометрическими данными.3. Обсуждение3.1. Закономерности стресс-индуцированных реакций костного ремоделирования Как можно видеть из результатов исследований для обследованной группы спортсменов-любителей характерно значительное повышение интенсивности резорбтивных процессов (на 40%), в результате чего индекс ремоделирования у них снижается на 57%. Причем индекс ремоделирования по остеокальцину снижен более чем в 2 раза и по PINP - почти в 3 раза, главным образом за счет возрастания концентрации продуктов распада коллагена. При этом у них же наблюдается снижение концентрации кальцитонина в крови и повышение - PTH (на 62%). Вместе с тем к концу тренировочного цикла у спортсменов возросли уровни кортизола и тестостерона с отчетливой тенденцией к приросту СТГ и пролактина. По данным литературы [8] известно, что значительное влияние на процессы ремоделирования костной ткани оказывает изменение уровней гормонов, регулирующих энергетический и белковый обмен в организме человека при их адаптации к напряженньм физическим нагрузкам. Достижение высокого спортивного результата невозможно без целенаправленной постепенной адаптации организма спортсменов к напряжённым физическим нагрузкам, в частности - без усиления активности и глубинных резервов глюкокортикоидной функции коры надпочечников [3], которая, в то же время, активизирует катаболические процессы в организме. Так известно, что основным патогенетическим механизмом, обусловливающим повреждающее действие избытка глюкокортикоидов на кость, является апоптоз остеобластов и остеоцитов [2]. И хотя также известно, что РТН, в больших дозах разрушающий кость, в интерметтирующих (малых) дозах обладает анаболическим эффектом, в частности, его аминотерминальный (N-концевой) фрагмент [21], однако, в нашем случае при выраженном повышении концентрации РТН, по всей вероятности, преобладает его катаболический эффект. Преобладание катаболической фазы в белковом обмене, в свою очередь, отрицательно влияет на состояние белкового матрикса костной ткани. Необходимо адекватное усиление активности и анаболических функций. Недостаточная сбалансированность этого процесса может привести к преобладанию процессов резорбции над процессами ремоделирования костной ткани, к остеопении и даже, как крайний случай, "спортивному остеопорозу". Следовательно, несмотря на значительное увеличение уровня гормонов, ответственных за развитие анаболических процессов в организме - тестостерона, соматотропина и пролактина, увеличение их концентрации оказалось недостаточной для компенсации процессов катаболизма в костной ткани, стимулируемых высоким уровнем кортизола и РТН в крови. Таким образом, в связи с интенсификацией тренировочных нагрузок и, соответственно, ростом спортивного совершенствования у спортсменов наблюдается значительная активация резорбционных процессов в костной ткани в сочетании с сохранением на нормативном уровне активности синтетических процессов. В результате преобладание в костной ткани активности процессов резорбции над синтезом отражается в низком уровне индекса ремоделирования и может указывать на возможность развития, по меньшей мере, остеопении. Адаптация нейроэндокринной системы в процессе тренировки спортивной работоспособности и выносливости спортсменов сопровождается дисбалансом в процессах формирования костной ткани.3.2. Данные денситометрии Анализ результатов денситометрии у спортсменов - любителей не выявил достоверных изменений в содержании костной массы (МПК, СКМ) после 2-х месячных экспериментальных тренировок в исследованных регионах скелета. Их и не следовало ожидать за столь короткий отрезок времени. Однако, судя по результатам стресс-индуцированных изменений костного ремоделирования (биохимические маркеры резорбции и формирования костной ткани), можно было бы ожидать проявления изменений костной массы (вполне вероятно региональной, локальной) при повторном аналогичном обследовании через 8 месяцев. Однако, как показали результаты денситометрии в этот период (13 человек из 22) лишь у отдельных спортсменов выявлены небольшие (не превышающие ошибки метода) отрицательные тенденции в значениях МПК (Табл. 3.2.1.). Результат можно объяснить тем, что: 1) физические нагрузки в ТЦ для данной группы спортсменов-любителей не были настолько чрезмерны (либо настолько длительны), чтобы привести к явной остеопении; 2) поэтому, по всей вероятности, активация резорбции, хотя и не компенсировалась отмеченным возрастанием активности метаболитов, стимулирующих анаболические процессы в костной ткани, не перешла границу необратимости; и 3) возможно, была недостаточной длительность постэкспериментального наблюдения для выявления истинных эффектов последствий ТЦ. Наибольший интерес для задач темы в целом могли бы представлять результаты регионального состава тела - тощая и жировая масса нижних конечностей. Результаты таких измерений по группе в целом также выявили статистически достоверное увеличение ТМ в группе ВЭ, аналогичные тенденции в других группах и статистически недостоверную тенденцию к снижению жировой массы ног. Последнее может свидетельствовать о том, что, по крайней мере, в группе ВЭ режим тренировок был достаточно интенсивным, чтобы вызвать приращение мышечной массы, в частности, бедренной группы мышц. Вместе с тем высокая индивидуальная вариабельность изменений позволяет предполагать, что помимо генетической предетерминированности здесь могут играть роль различия в характере и интенсивности тренировок в paзныx пoдrpyппax всей наблюдаемой когорты.3.3. Разнообразие генотипов и сопряженность с реакциями костного метаболизма Для того чтобы персонифицировать анализ совместных изменений МПК, биохимических маркеров ремоделирования кости и генетических маркеров костного метаболизма необходимо напомнить некоторые известные хотя и несколько противоречивые данные об ассоциации полиморфизма того или иного гена с предрасположенностью к остеопорозу. Для гена коллагена Collal, представленного генотипами SS, ss и Ss, сравнение наличия мутантного аллеля s у женщин в постменопаузе, не принимающих гормонозаместительную терапию (ГЗТ), и прошедших курс ГЗТ привело к выводу о наличии четкой ассоциации s-аллеля со скоростью снижения МПК (до 2% в год) [14]. Отсюда в свое время были сделаны рекомендации Минздраву Великобритании: у женщин, вступивших в менопаузу, проводить наряду с остеоденситометрией генотипирование на носительство мутантного аллеля s, чтобы своевременно принять профилактические меры. По гену VDR была впервые выявлена [17] ассоциация его аллелей с процессом ремоделирования костей и при этом гомозиготный генотип ТТ (или ВВ по Morrison et al.) был сопряжен с наиболее низкой МПК. Более того у носителей ТТ генотипа с низкой МПК были выявлены и значимо более высокие уровни маркеров костного обмена [13, 24]. Но в противоречии с этими данными женщины-афроамериканки старше 65 лет с другим гомозиготным генотипом (tt) имели бόльшую потерю костной массы по сравнению с носителями TT и Tt генотипов [25]. Для гена рецептора кальцитонина (CALCR) у носителей гомозиготного ТТ генотипа выявлены наиболее низкие значения МПК [15] и, как установлено [22] именно гетерозиготное носительство (ТС) защищает организм от ОП как следствия снижения МПК. Однако и здесь, как в случае с геном VDR, есть противоречивые данные о том, что гомозиготный генотип СС ассоциирован с более низкой МПК в поясничных позвонках [7]. Главными задачами исследования были: 1) установить, как сказываются чрезмерные физические нагрузки на метаболизм костной ткани (по биохимическим индикаторам костного ремоделирования); 2) не приводят ли они к состояниям, граничащим с ситуацией "спортивного остеопороза" и, 3) наконец, в какой степени они сопряжены с тем или иным полиморфизмом генов, кодирующих костные белки. Одним из основных критериев служили изменения костной массы, которые, как было сказано выше, мы не вправе были ожидать сразу после тренировочного цикла (9 недель) и поэтому у спортсменов была проведена дополнительная остеоденситометрия через 8 месяцев после завершения ТЦ. Здесь следует сделать некоторые замечания. 1) В сеансах остеоденситометрии была использована аппаратура, несколько различающаяся по принципам сканирования: Hologic-QDR-1000/W (до и после ТЦ) и Delphy (через 8 месяцев после ТЦ). Аппаратура представляет разные поколения одного и того же производителя и потому доступна кросскалибровке. Тем не менее, полученные значения МПК, не имеющие различий до и после ТЦ, и данные через 8 месяцев после ТЦ требуют осторожности в трактовке. 2) Следует указать на неполноту выборки в 3-й точке обследования: из 22 спортсменов, проходивших ТЦ, были сканированы только 13. Наконец серьезным обстоятельством мы считаем отмеченные выше противоречия в принадлежности к генам предрасположенности к остеопорозу тех или иных аллелей генов VDR и CALCR. Все это делает затруднительным статистически достоверные обобщения и однозначную трактовку полученных результатов. Однако определенные тенденции можно увидеть в персонифицированных результатах по сопряженности данных остеоденситометрии, динамики биохимических маркеров ремоделирования и генотипирования спортсменов по генам костного метаболизма (Табл. 3.2.1 -3.2.4). Так (у спортсмена ВЭ-2) низкая костная масса на 3-й точке сканирования, впрочем, как и исходная у него же весьма четко сопряжена с носительством гомозиготного генотипа, представленного мутантным аллелем s гена коллагена (Табл. 3.2.1). У него же отмечено увеличение (почти в 7 раз) концентрации продуктов распада коллагена (Табл. 3.2.3), которое лишь несколько снизилось через 8 месяцев после ТЦ, сохраняя 5-кратное увеличение по сравнению со значением показателя до ТЦ. С этим согласуется более чем 2-кратный прирост концентрации кортизола после ТЦ (Табл. 3.2.3), но имеющий тенденцию к снижению на 3-й точке. В противоречии с этими данными находятся результаты измерения динамики маркеров костеобразования - остеокальцина и PINP, и направленность их изменений противоположна (Табл. 3.2.2). Незначительное (не выше ошибки метода) снижение МПК у спортсмена ВЭ-4 на 3-й точке сканирования вполне ассоциируется с носительством гомозиготного генотипа ТТ по гену VDR (Табл. 3.2.1). Это сопряжено со значительным снижением (почти в 1,5 раза) синтетических процессов в кости (по концентрации PINP) (Табл. 3.2.2) сразу после ТЦ и возрастанием (почти в 63 раза) концентрации продуктов деградации коллагена (Табл. 3.2.3), хотя находится в противоречии с некоторым повышением активности остеокальцина и снижением концентрации кортизола в том же период (Табл. 3.2.2 и Табл. 3.2.3). У спортсмена НЭ-5 относительно низкая исходная МПК и некоторая тенденция к ее снижению через 8 месяцев после ТЦ также ассоциируется с наличием аллельного варианта ТТ по гену VDR (Табл. 3.2.1). У него же сразу после ТЦ отмечено более чем 2-кратное увеличение продуктов распада коллагена (Табл. 3.2.3). Однако это плохо согласуется с отсутствием изменений синтетических процессов в кости (по маркерам "остеокальцин" и PINP) (Табл. 3.2.2), заметным снижением концентрации кортизола (Табл. 3.2.3) и, напротив, некоторым повышением концентрации РТН (Табл. 3.2.4). Возможно, противоречие связано с параллельным и заметным увеличением содержания СТГ в крови (Табл. 3.2.4). Некоторая (в пределах ошибки метода) тенденция к снижению МПК у спортсмена ВК-5 может быть ассоциирована с носительством ТТ-генотипа по гену VDR (Табл. 3.2.1). Вместе с тем исходно высокое значение МПК у ВК-5 несколько противоречит литературным и собственным данным относительно сопряженности ТТ-генотипа с низкой МПК. Однако при этом сама тенденция к снижению МПК сразу после ТЦ может быть также связана с наличием у ВК-5 мутантного аллеля s в гетерозиготном генотипе по гену Col1a1 (Табл. 3.2.1). И эта тенденция согласуется с 3-кратным увеличением содержания продуктов деградации коллагена сразу после ТЦ и повышением концентрации кортизола (почти в 2 раза) (Табл. 3.2.3) при заметном возрастании концентрации РТН (Табл. 3.2.4). При этом маркеры синтетических процессов в кости обнаруживают небольшие, но противоположно направленные изменения.Заключение Таким образом, можно заключить, что длительная интенсивная физическая нагрузка связана со значительной активацией резорбтивных процессов в костной ткани в сочетании с частичным сохранением на достаточно высоком уровне активности синтетических процессов. В результате скорость процессов резорбции костной ткани значительно возрастает, о чем и свидетельствует снижение индекса ремоделирования. При этом как положительный факт, можно отметить, что даже через 8 месяцев после завершения тренировочного цикла, не возникает ситуации, которая, по данным остеоденситометрии, могла бы квалифицироваться как остеопороз. По крайней мере, в пределах той небольшой группы спортсменов, которые проходили сканирование на 3-й срок. Адаптация нейроэндокринной системы в процессе тренировки спортивной работоспособности и выносливости спортсменов сопровождается дисбалансом в процессах формирования костной ткани. Как можно видеть, результаты генетических исследований в отдельных (индивидуальных) случаях дают вполне совпадающие и объяснимые результаты, хотя не всегда согласующиеся с данными расчетов генетического риска, что вполне объяснимо весьма малой выборкой. В целом же выяснение генетических механизмов и факторов, влияющих на остеогенез и костную массу, имеет большое значение в понимании патофизиологических процессов, ведущих к снижению МПК и переломам. Несомненно, что генная сеть метаболизма костной ткани отнюдь не исчерпывается генами Collal, VDR и CALCR, в которых обнаружен функционально-значимый полиморфизм. Несомненно, изучение молекулярных и физиологических механизмов действия других возможных генов-кандидатов, наряду с изучаемыми нами генами, позволит существенно приблизиться к пониманию геномики нормального и патологического остеогенеза. Такие исследования будут иметь решающее значение для прогноза развития темпов потери костной массы, выбора оптимальной терапии и профилактики. Для более полного генетического обследования представленных образцов и определения степени риска повышенного темпа потери МПКТ, необходимы дальнейшие исследования. Для уточнения генетического риска необходимы, во-первых увеличение числа исследуемой выборки, а также денситометрические данные измеренные не только до и после проведения эксперимента, но и впоследствии.