This copy is for personal use only

Medycyna Sportowa
© MEDSPORTPRESS, 2007; 1(6); Vol. 23, 35-41
Zbigniew Obmiñski1(A,B,C,D,E,F), Dariusz Sitkowski2(A,B,C,D,E,F)
1
2
Author’s Contribution
A – Study Design
B – Data Collection
C – Statistical Analysis
D – Data Interpretation
E – Manuscript Preparation
F – Literature Search
G – Funds Collection
tio
np
roh
ibit
ANALIZA POWYSI£KOWYCH FLUKTUACJI
STʯEÑ KORTYZOLU I TESTOSTERONU
WE KRWI U M£ODYCH SPORTOWCÓW
ANALYSIS OF POST-EXERCISES FLUCTUATIONS OF BLOOD
CORTISOL AND TESTOSTERONE LEVELS IN YOUNG MALE
ATHLETES
S³owa kluczowe: wysi³ki, kortyzol, testosteron
Key words: exertions, cortisol, testosterone
ibu
-d
istr
nly
Summary
4501
4
0
34
op
Word count:
Tables:
Figures:
References:
y is
-
for
pe
rs
on
al
us
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
eo
Background. The paper presents the influence of maximal exertion time on postexercise fluctuations of blood cortisone and testosterone concentrations.
Material and methods. Ten canoeists participated in exercise laboratory tests on
two subsequent days at the sime time of the day (10.00-12.00). On the first day blood
samples were taken at rest in the morning (8.00) and then sportsmen performed shorter (40 sec.) maximal exertion (SME). On the second day they performed longer
(4 min.) maximal exertion (LME). Blood cortisone and testosterone concentrations
were assessed in blood samples taken in the morning before tests (-5 min.) and during postexercise restitution (+0, +3, and +30 min.).
Results. Cortisol levels measured before SME (847±151) and LME (789±123
nmol/L) were higher (p<0.05) than in the morning (570±130 nmol/L). The only statistically significant increase in cortisol levels after both exertions was noted in +30 minute of restitution to 1107±197 and 942±148 nmol/l, after SME and LME, respectively. There was negative correlation (r=-0.782, p<0.05) between SME and increment of
concentrations in +0 and +3 min. Mean individual changeability between +0 and +3
minute was more prominent after SME (CV=17%) than after LME (4.9%). Mean intrapersonal changeability was lower for testosterone than for cortisol. Between +0 and
+3 minute mean blood lactate concentration increased (p<0.0%) from 9.4 to 14.7
mmol/L after SME, but not after LME (from 12.5 to 12.9 mmol/L).
Conclusions. The magnitude of fluctuations after maximal exertion depends on
its duration. After short-time exertion maximal lactate concentration is observed a few
minutes later than after longer-time exertion.
Th
is c
Adres do korespondencji / Address for correspondence
Zbigniew Obmiñski
Zak³ad Endokrynologii, Instytut Sportu
01-982 Warszawa, ul. Trylogii 2/16, tel./fax: (0-22) 834-95-07, e-mail: [email protected]
Otrzymano / Received
Zaakceptowano / Accepted
06.10.2006 r.
04.12.2006 r.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
Zak³ad Endokrynologii, Instytut Sportu, Warszawa
Zak³ad Fizjologii, Instytut Sportu, Warszawa
ed
.
Zaanga¿owanie Autorów
A – Przygotowanie projektu
badawczego
B – Zbieranie danych
C – Analiza statystyczna
D – Interpretacja danych
E – Przygotowanie manuskryptu
F – Opracowanie piœmiennictwa
G – Pozyskanie funduszy
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
ARTYKU£ ORYGINALNY / ORIGINAL ARTICLE
35
Th
is c
op
y is
for
pe
rs
on
tio
np
roh
ibit
ibu
-d
istr
nly
eo
al
us
Ocena reakcji kory nadnerczy na maksymalne wysi³ki, oparta na pomiarach kortyzolu we krwi, prezentowana by³a przez licznych autorów. Jednak rzetelnoœæ oceny reakcji kory nadnerczy na bodziec, opartej na podstawie jednego pomiaru dokonanego bezpoœrednio po wysi³ku, wydaje siê byæ w¹tpliwa. Dotyczy
to szczególnie tych prac, w których pomimo maksymalnych wysi³ków nie odnotowano powysi³kowych zmian
stê¿eñ kortyzolu. Na przyk³ad u wioœlarzy, po maksymalnym, 6-minutowym wysi³ku typu all-out, wykonywanym na ergometrze wioœlarskim i powoduj¹cym znaczny wzrost poziomu mleczanu (œrednio 13.4 mmol/L),
œredni poziom kortyzolu przed i po teœcie by³ taki sam
(477 nmol/L) [1], a po oficjalnym meczu tenisowym zauwa¿ono niewielki spadek tego parametru [2]. Niektóre
badania sugeruj¹, ¿e powysi³kowy kierunek zmian stê¿enia kortyzolu mo¿e zale¿eæ od przedstartowego poziomu hormonu, a ten z kolei od klasy sportowej zawodnika. U elity sportowej wioœlarzy, u której poziom hormonu przed startem na 2000 m znacznie przekracza³
1000 nmol/L, po wysi³ku wyraŸnie siê obni¿y³, podczas
gdy w grupie przeciêtnych zawodników kortyzol przed
startem by³ wzglêdnie ni¿szy, a po zawodach znacz¹co
wzrós³ [3]. Doœwiadczenia J. D. Few z po³owy lat siedemdziesi¹tych, przy u¿yciu znakowanego trytem kortyzolu, ujawni³y bardzo szybki wzrost tempa wychwytu
tego hormonu z kr¹¿enia w czasie wysi³ku [4]. Zjawisko
to mo¿e mieæ du¿y wp³yw na dynamikê powysi³kowych
zmian hormonu, zw³aszcza wtedy, gdy wychwyt przewa¿a nad sekrecj¹. W poszukiwaniu przyczyn powysi³kowych zmian stê¿enia hormonów trzeba uwzglêdniæ,
obok sekrecji, tak¿e chwilowe zmiany clirensu metabolicznego i zagêszczenie krwi.
Niewielu autorów podejmuje próbê wyjaœnienia,
dlaczego w literaturze opisuje siê tak ró¿norodne, co
do kierunku i wielkoœci, powysi³kowe zmiany kortyzolu, i dlaczego jego zachowanie trudno przewidzieæ.
Pionierem tych rozwa¿añ jest Atku Viru. Badania tego autora nad osobnicz¹ dynamik¹ kortyzolu i ACTH
po 2-godzinnym wysi³ku wykaza³y u wszystkich dwufazow¹ powysi³kow¹ zmianê stê¿enia ACTH (wzrost,
a potem spadek) oraz 5 ró¿nych wzorców zachowañ
kortyzolu, z których tylko w jednym widoczna by³a koincydencja zmian kortyzolu i ACTH. Z uwagi na znaczne indywidualne fluktuacje stê¿eñ hormonów, nie tylko po wysi³ku, ale te¿ w spoczynku, za indywidualn¹,
znacz¹c¹ zmianê stê¿enia kortyzolu lub testosteronu
w badanym przedziale czasowym uznano tak¹, która
przekracza indywidualn¹, wewn¹trzosobnicz¹ zmiennoœæ, co dla kortyzolu wynosi 25 nmol/L, a dla testosteronu 1.0 nmol/L [5]. Brak czasowej koincydencji
w odpowiedzi na krótki, maksymalny wysi³ek ze strony przysadki i nadnerczy mo¿na t³umaczyæ, opóŸnion¹ w stosunku do wyrzutu ACTH, sekrecj¹ kortyzolu
i ró¿nic¹ w szybkoœci metabolizmu obu hormonów [68]. Próba klasyfikacji odpowiedzi kortyzolu na ró¿ne
bodŸce wysi³kowe doprowadzi³a do sformu³owania
ogólnej regu³y, dotycz¹cej istnienia powysi³kowych reakcji (szybkie, umiarkowane oraz opóŸnione wzglêdem czasu zakoñczenia bodŸca fizycznego), które
zale¿¹ od jego intensywnoœci i czasu trwania. Dla wysi³ków o ma³ej intensywnoœci, które s¹ zbyt s³abym
bodŸcem do natychmiastowej aktywacji kory nadnerczy, zasugerowano pojêcie wartoœci progowej czasu
trwania wysi³ku, po przekroczeniu której nastêpuje
sekrecja kortyzolu [9]. Zgodnie z tym mo¿na uznaæ,
¿e dwugodzinny, podprogowy (LA=1.9 mmol/L) wysi³ek na ergometrze wioœlarskim, w którym pokonany
dystans wynosi³ œrednio ok. 23 km, trwa³ zbyt krótko
i/lub by³ zbyt s³abym bodŸcem, by wywo³aæ znamienne zmiany w poziomie kortyzolu i testosteronu w ca³ym okresie 2-godzinnej powysi³kowej restytucji [10].
W badaniach nad powysi³kowymi reakcjami hormonalnymi tylko nieliczni autorzy dokonuj¹ podzia³u
obserwowanych reakcji na odpowiednie podgrupy.
Tak¹ klasyfikacjê zastosowano u zawodników wytrzyma³oœciowych sportów w badaniach odpowiedzi ró¿nych hormonów na dwa 10-minutowe wysi³ki laboratoryjne przedzielone dwugodzinnym, mêcz¹cym biegiem [11]. Badanie wykaza³o, ¿e w jednej grupie
(n=6) kumulacja zmêczenia prowadzi³a do znacz¹cej,
progresywnie rosn¹cej w kolejnych obserwacjach powysi³kowej kortyzolemii, podczas gdy w drugiej, równie licznej, takiego wzrostu nie odnotowano. Analiza
danych po³¹czonych da³a wyniki ró¿ne od analiz
przeprowadzonych osobno dla ka¿dej z grup. Z powy¿szego widaæ, ¿e obliczenia statystyczne przeprowadzane na danych po³¹czonych, przynajmniej dla
kortyzolu ignoruj¹ce istnienie odmiennych indywidualnych wzorców odpowiedzi tego hormonu na wysi³ek, mog¹ prowadziæ do b³êdnych wniosków.
Nie mniej uwagi poœwiêcono analizie przyczyn
powysi³kowych zmian stê¿enia testosteronu we krwi.
Wzglêdny wzrost tego parametru po wysi³ku jest
znacznie mniejszy ni¿ w przypadku kortyzolu, dlatego
oprócz sekrecji testosteronu indukowanej wzrostem
poziomu amin katecholowych [12] bierze siê pod uwagê chwilowe obni¿enie szybkoœci metabolizmu, spowodowane zmniejszeniem przep³ywu krwi przez w¹trobê,
oraz zagêszczenie krwi. Badania Codoux-Hudsona [13] wykonane u mê¿czyzn, z u¿yciem znakowanego testosteronu w czasie godzinnego wysi³ku wykaza³y, ¿e pomimo spadku produkcji endogennego hormonu (o 10%) jego stê¿enie we krwi po wysi³ku wzros³o
(œrednio o 27%) wskutek, ³¹cznie, zmniejszenia klirensu metabolicznego (o 29%) oraz zmniejszenia objêtoœci surowicy (o ponad 8%). Autorzy wykazali, ¿e decyduj¹cy wp³yw na powysi³kowe obni¿enie metabolizmu
endogennego testosteronu mia³ spadek (o 45%) przep³ywu krwi przez w¹trobê, ale sugeruj¹ te¿ udzia³ pozaw¹trobowego metabolizmu. Ponadto wykazano bardzo
du¿e miêdzyosobnicze ró¿nice w ewolucji wszystkich
badanych zmiennych w powy¿szym eksperymencie.
W innych badaniach brak powysi³kowych zmian w LH,
przy jednoczesnym wzroœcie testosteronu wolnego
i ca³kowitego [14,15], sugeruje wielu autorom dominuj¹cy udzia³ metablizmu w obserwowanych zmianach,
szczególnie po wysi³kach d³ugotrwa³ych [16].
W badaniach nad zachowaniem endogennego testosteronu u sportowców niektórzy autorzy bior¹ pod
uwagê nie tylko zmiany ca³kowitego stê¿enia hormonu, ale równie¿ biologicznie aktywnej frakcji, przypisuj¹c takim pomiarom wiêksze znaczenie diagnostyczne. Na biologicznie czynn¹ (biodostêpn¹) frakcjê sk³adaj¹ siê: suma stê¿eñ wolnego testosteronu
(fT), stanowi¹cego u zdrowych mê¿czyzn œrednio 2%
ca³kowitego stê¿enia testosteronu (tT), oraz frakcji
hormonu, który nie jest zwi¹zany ze specyficznie wi¹¿¹c¹ globulin¹ SHBG, lecz tworz¹c¹ ma³o trwa³y
kompleks z albuminami (œrednio 40 % stê¿enia ca³kowitego). Uwa¿a siê, ¿e kompleks hormonu ze specyficznie wi¹¿¹c¹ globulin¹ (T-SHBG) jest nieaktyw-
ed
.
Wstêp
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
Obmiñski Z. i wsp., Fluktuacja poziomu kortyzolu i testosteronu u m³odych sportowców
36
ibu
tio
np
roh
ibit
ed
.
w wieku 17.1±1.7 lat, o sta¿u 5.0±0.9 lat. W pierwszym
dniu krew pobrano rano (8:00), a nastêpnie ok. 10:00,
przed (-5 min) 40-sekundowym wysi³kiem supramaksymalnym oraz bezpoœrednio po (+0 min), i w dalszym
przebiegu powysi³kowej restytucji, tj. +3 i +30 min.
Nastêpnego dnia o tej samej porze badani wykonywali maksymalny wysi³ek trwaj¹cy 4 minuty i krew pobierano w tych samych interwa³ach czasowych. We
krwi oznaczano poziom mleczanu i hematokrytu zestawem Dr LANGE, a w surowicy krwi poziom kortyzolu i testosteronu zestawami ELISA (IBL-GERMANY). Zmiany objêtoœci surowicy (%∆ PV), wyra¿one
w procentach, obliczono ze zmian hematokrytu przed
i po wysi³ku wg wzoru Kebera [23]: %∆ PV=100%
[Hct sp. x (1-Hct wys./ Hct wys. x (1-Hct wys.)]. Wyniki analizowano dwukierunkow¹ analiz¹ wariancji
ANOVA (osoba x termin pobrania), nastêpnie analiz¹
post-hock Newmana-Keulsa. Okreœlono wzglêdn¹
miêdzy- i wewn¹trzosobnicz¹ zmiennoœæ stê¿eñ obu
hormonów w ka¿dym teœcie.
-d
istr
Wyniki
eo
nly
Wyniki oznaczeñ we krwi wybranych parametrów
hormonalnych oraz mleczanu w spoczynku i po wysi³kach o ró¿nej intensywnoœci wykorzystano do oceny
zmian miêdzy terminami (Tab. 1), jak równie¿ do oceny zmiennoœci miêdzyosobniczej (Tab. 2). Œrednie powysi³kowe zmiany stê¿eñ parametrów we krwi w okresie powysi³kowej restytucji przedstawiono w Tabeli 1.
Analiza statystyczna wszystkich wyników zosta³a
przeprowadzona na rzeczywistych stê¿eniach (Tab. 1),
bez uwzglêdnienia powysi³kowych zmian (zagêszczenia) objêtoœci krwi. Wykazano brak istotnych ró¿nic miêdzy œrednimi stê¿eniami testosteronu w kolejnych terminach dla obu testów. Nieznaczny, wzglêdny wzrost stê¿enia (œrednio o 6%) tego hormonu obserwowany by³ bezpoœrednio po krótszym wysi³ku
(SME), a po d³u¿szym wysi³ku LME notowano wzrost
œrednio o 3%. Wykazano powysi³kowe (+0 min) zmniejszenie objêtoœci surowicy (%∆ PV), które po 40-sekundowym (SME) i po 4-minutowym (LME) wysi³ku
wynosi³o odpowiednio 11.7±1.5% i 15.4±1.4%. W trzeciej minucie stopieñ zagêszczenia tyko nieznacznie
siê zmniejszy³, za to w 30 minucie odnotowano prawie ca³kowity powrót do wartoœci wyjœciowej. Tzw. stê¿enia „po korekcie na zagêszczenie”, podawane przez
niektórych autorów, nie s¹ wartoœciami rzeczywistymi, lecz pokazuj¹ stan taki, jaki by³by, gdyby po wysi³ku objêtoœæ surowicy nie uleg³a zmianie. Oblicza siê
je wg wzoru: stê¿enie po korekcie = stê¿enie zmierzone x (100-%∆ PV). Porównywanie œrednich stê¿eñ
po korekcie na zagêszczenie stosuje siê do oceny
chwilowych, powysi³kowych zmian ca³kowitej zawartoœci badanego parametru we krwi. Obliczenia uwzglêdniaj¹ce w naszych badaniach wspomniany efekt
zmniejszenia pokaza³y, ¿e bezpoœrednio (+0 min) po
SME œredni, „skorygowany” do spoczynkowej objêtoœci krwi poziom testosteronu obni¿y³ siê do wartoœci 32.0 nmol/L, a kortyzolu do wartoœci 676 nmol/L.
W przypadku testosteronu oznacza to, ¿e ca³kowita
pula tego hormonu we krwi zmniejszy³a siê o 9.8%,
a kortyzolu o 20%. Podobnie chwilowy spadek puli obu
hormonów o ok. 15% wykaza³y obliczenia z uwzglêdnieniem zagêszczenia krwi po LME.
Œrednie poziomy kortyzolu znacz¹co ró¿ni³y siê
(p<0.05) w kolejnych pobraniach.
is c
op
y is
for
pe
rs
on
al
us
ny z uwagi na bardzo du¿y stopieñ powinowactwa
obu sk³adników. St¹d w badaniach spoczynkowych
frakcjê biologicznie czynn¹ czêsto szacuje siê jako
stosunek ca³kowitego stê¿enia testosteronu do stê¿enia SHBG jako tzw. fTI (free testosterone index).
W badaniach sportowców przyjê³a siê idea oznaczania biodostêpnej frakcji hormonu na podstawie wskaŸnika fTI, w oparciu o przypuszczenie, ¿e w d³ugotrwa³ym sezonie treningowo-startowym ró¿nokierunkowe
zmiany poziomu SHBG moduluj¹ biologiczn¹ aktywnoœæ testosteronu niezale¿nie od zmian stê¿enia tT
u kobiet [17] i mê¿czyzn [18]. PóŸniejsze badania innych autorów potwierdzi³y diagnostyczn¹ wartoœæ obserwacji biodostêpnej frakcji hormonu w okresie treningowym [19]. Spoczynkowe zmiany ca³kowitego
stê¿enia i biodostêpnej frakcji testosteronu w odpowiedzi na 3-tygodniowy okres intensywnych treningów,
a nastêpnie na 2-tygodniowy okres tapperingu nie by³y
zgodne. Ca³kowite stê¿enie hormonu nie zmienia³o siê
w badanych okresach. Frakcja wolna obni¿y³a siê znacz¹co po treningach, a po tapperingu wzros³a w porównaniu do wartoœci wyjœciowej. Ponadto tylko zmiany
frakcji biologicznie czynnej odzwierciedla³y zmiany poziomu adaptacji do maksymalnych wysi³ków.
Oznaczano równie¿ chwilowe powysi³kowe zmiany ca³kowitego stê¿enia hormonu i obliczano jego biodostêpn¹ frakcjê z proporcji tT/SHBG. Jedni autorzy
odnotowali zgodne kierunki powysi³kowych zmian stê¿enia ca³kowitego i frakcji biodostêpnej [14,15], ale
w innych badaniach, po 2-godzinnym wysi³ku poziom
ca³kowitego hormonu (tT) nie zmieni³ siê, podczas
gdy obliczony wskaŸnik tT/SHBG obni¿y³ siê wskutek
zagêszczenia surowicy i wzrostu poziomu SHBG [20].
Szacowanie biologicznie dostêpnej frakcji testosteronu jest ostatnio powszechne w badaniach wysi³kowych, nale¿y jednak zastanowiæ siê, czy pomiary in vitro, w standardowych warunkach fizyczno-chemicznych (temperatura pokojowa, pH 7.4), dla próbek pobranych przed i po wysi³ku odzwierciedlaj¹ rzeczywiste
zmiany poziomu badanego parametru zachodz¹ce in
vivo po wysi³ku, gdzie temperatura i stê¿enie jonów
wodorowych ró¿ni¹ siê od wartoœci spoczynkowych.
Bezpoœrednie pomiary in vitro wolnego testosteronu
[FT] w warunkach symuluj¹cych powysi³kowe zmiany
fizyko-chemiczne [21,22] wykazuj¹, ¿e rejestrowane
powysi³kowe zmiany zarówno fT, jak i jego wskaŸnika
obliczanego ze wzoru tT/SHBG ignoruj¹ znacz¹cy
wp³yw powysi³kowej hipertermii i zakwaszenia na równowagê miêdzy frakcjami fT i T-SHBG. Nawet niewielki wzrost temperatury (o 1 stopieñ) i spadek pH z 7.4
do 7.2 powoduj¹ dysocjacjê kompleksów bia³ka – hormon i wzrost fT. W efekcie uzyskane wyniki pomiarów
biodostêpnej frakcji testosteronu w powysi³kowej restytucji s¹ zani¿one w stosunku do stanu rzeczywistego.
To samo dotyczy innych wolnych frakcji hormonów steroidowych, np. kortyzolu, którego kompleks bia³kowy
z CBG wykazuje jeszcze wiêksz¹ nietrwa³oœæ wraz ze
wzrostem temperatury i zakwaszenia krwi.
Celem badañ by³o porównanie œredniej oraz indywidualnej dynamiki zmian stê¿eñ we krwi ca³kowitego
stê¿enia kortyzolu i testosteronu po dwóch wysi³kach
maksymalnych o ró¿nym czasie trwania.
Materia³ i metody
Th
Wysi³kowym badaniom na ergometrze kajakowym
w dwóch kolejnych dniach poddano 10 zawodników,
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
Obmiñski Z. i wsp., Fluktuacja poziomu kortyzolu i testosteronu u m³odych sportowców
37
tio
np
roh
ibit
ed
.
Tab. 1. Stê¿enia kortyzolu (C) i testosteronu (T) w surowicy krwi (nmol/L) oraz mleczanu we krwi (mmol/L) w czasie
30-minutowych restytucji po dwóch wysi³kach: maksymalnym krótszym wysi³ku (SME) i maksymalnym d³u¿szym wysi³ku (LME)
Tab. 1. Serum cortisol (C), testosterone (T) in nmol/L and in blood lactate levels in mmol/L during maximal shorter
exertion (SME) and maximal longer exertions (LME)
ibu
-d
istr
nly
eo
al
on
pe
rs
for
Th
is c
op
y is
Tab. 2. Miêdzyosobnicza zmiennoœæ kortyzolu (C) i testosteronu (T) w ca³ym badaniu sk³adaj¹cym siê z 7 pomiarów
Tab. 2. Between-subject variability blood levels of cortisol (C) and testosterone (T) in the overall study consisted of 7
measures
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
osobniczych hormonalnych wzorców odnoœnie reakcji kortyzolu i testosteronu na wysi³kowe badania laboratoryjne. Z prezentowanych danych widaæ istnienie osób prezentuj¹cych „nisko-” lub „wysokokortyzolowe” wzorce zachowañ oraz to, ¿e œrednie osobnicze
stê¿enia w kilku przypadkach s¹ statystycznie ró¿ne,
a w skrajnych przypadkach (A vs J) wzglêdna ró¿nica
siêga ok. 40%. Tymczasem wewn¹trzosobnicze zmiany stê¿enia testosteronu (SD/X * 100%), obserwowane
w okresie dwudniowych badañ, s¹ nieco mniejsze i wahaj¹ siê od 16.6 do 30.6%. Z kolei dla tego hormonu
analiza wykaza³a znaczn¹ przewagê zmiennoœci miedzyosobniczej nad wewn¹trzosobnicz¹. St¹d klasyfikacja na osoby „nisko-”, „œrednio-” i „wysoko-testosteronowe” jest bardziej wyrazista i uprawniona. Wzglêdna
ró¿nica œrednich indywidualnych skrajnych stê¿eñ wynosi 89%, natomiast fluktuacje testosteronu wewn¹trzosobnicze wahaj¹ siê od 3.9 do 21.3%.
Analiza fluktuacji stê¿eñ miêdzy kolejnymi pomiarami (tj. œrednie zmiennoœci miêdzypomiarowe) oparta zosta³a na obliczeniu œredniej z indywidualnych
zmian stê¿eñ we krwi w okreœlonych przedzia³ach
czasowych odpowiadaj¹cych pobraniom krwi w przedzia³ach czasowych: -5; +0 min, +0; +3 min i +3; +30
min. Przedstawiona zosta³a jako odchylenia standardowe miêdzy punktami pomiarowymi oraz jako wspó³czynniki zmiennoœci (CV%). S¹ to œrednie zmiennoœci wewn¹trzosobnicze obserwowane miêdzy kolejnymi pobraniami krwi obliczone wg procedury [24].
us
W MSE, w³¹czaj¹c stê¿enie poranne, mo¿na je
uszeregowaæ w rosn¹cy sposób: 570<(847,768, 881)
<1107 nmol/L. W LME jedyna znacz¹ca ró¿nica (p<0.05)
miêdzy œrednimi stê¿eniami kortyzolu ujawni³a siê
miêdzy pomiarem bezpoœrednio po (+0 min), tj. 770
nmol/L, a 30 minut¹ restytucji – 941 nmol/L. Œrednie
poziomy kortyzolu w czasie obu testów by³y znacz¹co wy¿sze przed wysi³kiem ni¿ rano w spoczynku.
Najwy¿sze stê¿enia kortyzolu w obu testach odnotowano w 30 minucie. Nie odnotowano statystycznie
znamiennych ró¿nic w œrednich poziomach testosteronu. Maksymalne stê¿enia mleczanu w 40-sekundowym wysi³ku by³o znacz¹co wy¿sze (p<0.05) ni¿
w stopniowanym i wyst¹pi³o z 3-minutowym opóŸnieniem w odniesieniu do momentu zakoñczenia pracy.
Taki znacz¹cy (p<0.05) wzrost poziomu mleczanu
bezpoœrednio po wysi³ku 40-sekundowym w okresie
od +0 do +3 min wskazuje na brak stanu równowagi
tego parametru, czego nie odnotowano po wysi³ku
stopniowanym.
Indywidualn¹ miêdzyosobnicz¹ zmiennoœæ, stanowi¹c¹ porównanie osobniczych œrednich stê¿eñ kortyzolu i testosteronu (na podstawie wszystkich 7 obserwacji), przedstawiono w Tabeli 2, szereguj¹c zawodników od A do J wed³ug rosn¹cych, œrednich indywidualnych stê¿eñ kortyzolu.
Statystycznie istotne ró¿nice w indywidualnych œrednich poziomach obu hormonów, okreœlane jako miêdzyosobnicza zmiennoœæ, wskazuj¹ na istnienie
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
Obmiñski Z. i wsp., Fluktuacja poziomu kortyzolu i testosteronu u m³odych sportowców
38
tio
np
roh
ibit
ed
.
Tab. 3. Œrednia wewn¹trzosobnicza zmiennoœæ stê¿eñ kortyzolu (C) i testosteronu (T) w osoczu, mierzona w przedzia³ach czasowych: -5, +0; +0, +3 i +3, +30 min, wyra¿ona jako SD i CV% dla wysi³ków maksymalnych SME i LME
Tab. 3. The mean within-subject variability of plasma cortisol (C) and testosterone (T) levels as measured within the
time intervals: (-5, +0), (+0, +3) and (+3, +30 min) expressed by SD and CV% for maximal exertions, SME and LME
Dyskusja
eo
nly
W obu testach znacz¹cy wzrost kortyzolu odnotowano dopiero po up³ywie 30 minut od zakoñczenia
wysi³ku. Taka „opóŸniona” (o co najmniej 30 minut)
maksymalna odpowiedŸ kortyzolu wydaje siê byæ typowa dla maksymalnych wysi³ków krótkich [25], ale
równie¿ dla wysi³ków o wzrastaj¹cej intensywnoœci,
podczas których maksymalna odpowiedŸ ACTH wyprzedza o ok. 0.5 h maksymalne stê¿enie kortyzolu
[6]. Zatem analiza aktywnoœci kory nadnerczy dla
ró¿nych typów bodŸców, oparta na jednym pomiarze
bezpoœrednio po zakoñczonym wysi³ku, mo¿e nie byæ
miarodajna. To mog³oby t³umaczyæ, dlaczego bezpoœrednio po zakoñczeniu pracy odnotowano wyraŸniejszy wzrost poziomu hormonu po wysi³ku 40-minutowym o progowej intensywnoœci, ni¿ po 7-minutowym
supramaksymalnym [26]. Niewielki spadek œredniego
stê¿enia kortyzolu bezpoœrednio (+0 min) po 40-sekundowym wysi³ku maksymalnym wskazuje, pomimo
znacznego zagêszczenia krwi, na ubytek puli hormonu z krwioobiegu. Jedyne wyt³umaczenie tego zjawiska to chwilowa przewaga wychwytu kortyzolu nad
jego sekrecj¹. Zjawisko to obserwowane jest bardzo
rzadko i tylko wtedy, gdy wysoki przedwysi³kowy poziom kortyzolu opóŸnia sekrecjê wywo³an¹ krótkim
maksymalnym wysi³kiem. Potwierdzeniem opisanego
mechanizmu mo¿e byæ zauwa¿ona w obecnych badaniach ujemna korelacja miêdzy przedwysi³kowym
stê¿eniem kortyzolu we krwi a jego zmian¹ powysi³kow¹. Inni badacze równie¿ odnotowali tak¹ zale¿noœæ [27]. Zmiennoœæ wewn¹trzosobnicza kortyzolu
sugeruje, ¿e osobnicze wahania poziomu tego hormonu w dwudniowym okresie badañ, obejmuj¹ce ³¹cznie 7 pomiarów, s¹ porównywalne ze zmiennoœci¹
miêdzyosobnicz¹. Ponadto ró¿nokierunkowe, indywidualne zmiany stê¿enia kortyzolu po testach i w okresie restytucji mog¹ maskowaæ rzeczywist¹ reakcjê
na wysi³ek, gdy analiza statystyczna skupia siê jedynie na porównywaniu ró¿nic miedzy œrednimi. Tym-
Th
is c
op
y is
for
pe
rs
on
al
us
Analiza zmiennoœci parametrów miêdzy dwoma
s¹siednimi pomiarami wykazuje szczególnie du¿e indywidualne fluktuacje stê¿enia kortyzolu, wyra¿one
parametrem CV%, w przedziale czasowym (od +0 do
+3 min) po krótkim maksymalnym wysi³ku, podczas
gdy w tym samym terminie fluktuacje po wysi³ku maksymalnym d³u¿szym s¹ ponad 3-krotnie mniejsze i zbli¿one do analitycznego b³êdu wewn¹trzseryjnego
(4.7%). Gdy pominie siê przedzia³ od +3 do +30 min
dla LME, pozosta³e œrednie fluktuacje testosteronu
w obu testach s¹ niewielkie i zbli¿one do odpowiedniego b³êdu analitycznego dla testosteronu, który wynosi 4.8%. Przedstawione wzglêdne wartoœci fluktuacji
miêdzy pomiarami, oparte na indywidualnych zmianach, s¹ znacznie wiêksze od wzglêdnych zmian œrednich stê¿eñ szczególnie wtedy, gdy indywidualne zmiany miêdzy pomiarami s¹ ró¿nokierunkowe, jak to ma
miejsce dla kortyzolu w przedzia³ach czasowych -5, +0
min i +0, +3 min w obu wysi³kach. Wahania œrednich
stê¿eñ we wspomnianych przedzia³ach wynosz¹ dla
krótkiego testu 9.3 i 12.3 %, a dla d³u¿szego 2.5 i 5.3%.
Opieraliœmy siê na przyjêtych kryteriach klasyfikuj¹cych indywidualne zmiany hormonalne miêdzy pomiarami, wed³ug których za wzrost lub spadek poziomu kortyzolu lub testosteronu przyjmujemy wzglêdn¹
zmianê, dwukrotnie wiêksz¹ ni¿ œredni, wewn¹trzseryjny wzglêdny b³¹d analityczny, który w naszych badaniach ustalono dla odpowiednich przedzia³ów czasu
okreœlanych pobraniami krwi, liczb¹ i kierunkami zmian
stê¿eñ, spadkiem (-), brakiem zmian (0), wzrostem (+).
Wyniki obu testów przedstawiono w Tab. 4.
Porównuj¹c te wyniki z danymi z Tabeli 1 widaæ,
¿e dominuj¹cy liczebnie kierunek dla indywidualnej
zmiany ma znaczny wp³yw na kierunek œredniej zmiany kortyzolu.
W przypadku, gdy w badanym interwale czasowym dystrybucja wzorców indywidualnych jest równomierna lub przewa¿a wzorzec „0”, nie obserwuje
siê zmiany œredniego stê¿enia.
-d
istr
ibu
Tab. 4. Liczba i rodzaj indywidualnych zmian, tj. spadek (-), brak zmian (0), wzrost (+) dla stê¿eñ kortyzolu (C) i testosteronu (T) w nastêpuj¹cych przedzia³ach czasowych: -5, +0 min; +0, +3 min i +3, +30 min w czasie SME i LME
Tab. 4. Number and type of individual plasma cortisol (C) and testosterone (T) changes, i. e. drop (-), unchanged (0)
and rise (+), within the following time intervals: -5, +0 min and +0, +3 min and +3, +30 min during SME and LME
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
Obmiñski Z. i wsp., Fluktuacja poziomu kortyzolu i testosteronu u m³odych sportowców
39
Piœmiennictwo
eo
nly
-d
istr
ibu
tio
np
roh
ibit
ed
.
1. Jurimae J, Jurimae T. Responses of blood hormones
to the maximal rowing ergometer test in college rowers. J Sports Med Phys Fitness 2001; 41: 73-77.
2. Bergeron MF, Maresch CM, Kraemer WJ, Abraham A,
Conroy B, Gabaree C. Tennis: a physiological profile during match play. Int J Sports Med 1991; 12: 474-479.
3. Snegovskaya V, Viru A. Elevation of cortisol and
growth hormone levels in the course of further improvement of performance capacity in trained rowers.
Int J Sports Med 1993; 14: 202-206.
4. Few JD. Effect of exercise on the secretion and metabolism of cortisol in man. J Endocrinol 1974; 62:
341-353.
5. Viru A, Karlson K, Smirnova T. Stability and variability in hormonal responses to prolonged exercise. Int
J Sports Med 1992; 13: 230-235.
6. £ukaszewska J, Wojcieszak I, Wojczuk J, Wysokiñska B, Krogulski A, Siennicka M, Zalewska M, Ruciñski A. Aerobic capacity and release of hormones in
exercise. Biol Sport 1989; 6 (suppl. 3): 82-92.
7. Buono MJ, Yeager JE, Hodgdon JA. Plasma adrenocorticotropin and cortisol responses to brief high-intensity exercise in humans. J Appl Physiol 1986; 61:
1337-1339.
8. Kraemer WJ, Patton JF, Knuttgen HG, Marchitelli LJ,
Cruthirds C, Damokosh A, Harman E, Frykman P,
Dziados JE. Hypothalamic-pituitary-adrenal responses to short-duration high-intensity cycle exercise.
J Appl Physiol 1989; 66: 161-166.
9. Viru A, Plasma hormones and physical exercise.
A review. Int J Sports Med 1992; 13: 201-209.
10. Jurimae J, Jurimae T, Purge P. Plasma testosterone
and cortisol responses to prolonged sculling in male
competitive rowers. J Sports Sci 2001; 19: 893-898.
11. Viru AM, Hackney AC, Valja E, Karelson K, Janson T,
Viru M. Influence of prolonged continues exercise on
hormone responses to subsequent exercise in humans. Eur J Appl Physiol 2001; 85: 578-585.
12. Jezova D, Vigas M, Tatar P, Kvetnansky R, Nazar K,
Kaciuba-Uœci³ko H, Koz³owski S. Plasma testosterone and catecholamine responses to physical exercise of difrent intensities in men. Eur J Appl Physiol
1985; 54: 321-325.
13. Cadoux-Hudson TA, Few JD, Imms FJ. The effect of
exercise on the production and clearence of testosterone in well trained young men. Eur J Appl Physiol 1985; 54: 321-325.
14. Vogel RB, Books CA, Ketchum C, Zauner CW, Murray FT. Increase of free and total testosterone during
submaximal exercise in normal males. Med Sci
Sports Exerc 1985; 17: 119-123.
15. Murray FT, Cameron DF, Vogel RB, Thomas RG,
Wyss HU, Zauner CW. The pituitary-testicular axis at
rest and during moderate exercise in males with diabetes mellitus and normal sexual function. J Androl 1988; 9: 197-206.
16. Webb ML, Wallace JP, Hamill C, Hodgson JL, Mashaly MM. Serum testosterone concentration during two
hours of moderate intensity treadmill running in trained
men and women. Endocr Res 1984; 10: 27-38.
17. Vervoorn C, Vermulst LJ, Boelens-Quist AM, Koppeschaar HP, Erich WB, Thijssen JH, de Vries WR. Seasonal changes in performance and free testosterone: cortisol ratio of elite female rowers. Eur J Appl
Physiol 1992; 64: 14-21.
op
y is
for
pe
rs
on
al
us
czasem fluktuacje stê¿enia testosteronu w okresie
powysi³kowej restytucji s¹ mniejsze, natomiast miêdzyosobnicza zmiennoœæ tego hormonu jest zdecydowanie wiêksz¹ ni¿ kortyzolu.
Stan psychiczny kajakarzy oczekuj¹cych na wykonanie testów wysi³kowych mo¿e wskazywaæ na siln¹ antycypacjê zadania. Wyrazem tego jest zmiana stê¿enia kortyzolu we krwi miêdzy godzin¹ 8:00
a terminem bezpoœrednio poprzedzaj¹cym wysi³ek
(ok. 10:00) o kierunku przeciwnym do tego, który jest
zgodny z dobow¹ rytmik¹ zmian kortyzolu, gdy obserwacje prowadzi siê w warunkach neutralnych.
Przedwysi³kowy wzrost kortyzolu najczêœciej obserwuje siê przed zawodami [28,29]. Przed laboratoryjnymi maksymalnymi wysi³kami wykonywanymi przez
seniorów przed po³udniem poziom kortyzolu jest o kilkadziesi¹t procent ni¿szy ni¿ rano w spoczynku [25,
30]. Bior¹c to pod uwagê, a tak¿e rzadko spotykane,
bardzo wysokie przedwysi³kowe stê¿enia obu hormonów mo¿na sugerowaæ, ¿e oba testy spowodowa³y
znaczny przedwysi³kowy stres psychologiczny, co
mog³o wynikaæ z m³odego wieku badanych.
W literaturze ocena dynamiki powysi³kowych zmian
stê¿enia mleczanu czêsto bierze pod uwagê zmniejszenie, a nastêpnie normalizacjê objêtoœci surowicy, gdy¿,
jak wykazano, stê¿enia mleczanu po korekcie uwzglêdniaj¹cej znacz¹c¹, powysi³kow¹ hemokoncentracjê
19.7% s¹ znacz¹co ni¿sze (14.9 vs. 12.7 mmol/L) [31].
Najwiêcej uwagi poœwiêcono tym zmianom po 30-sekundowych, supramaksymalnych wysi³kach typu Wingate, poniewa¿ precyzyjne pomiary mleczanów s³u¿¹
do oceny udzia³u procesów glikolitycznych. Bezpoœrednio po tych wysi³kach wykonywanych koñczynami
dolnymi zakres zmian objêtoœci surowicy waha³ siê od
-12.0 do -17.4 % [32,33], zatem obserwowane w naszych badaniach zmiany s¹ zbli¿one do wymienionych.
W naszej pracy nad zmianami mleczanu, jak i hormonów pominiêto rozwa¿ania nad hemokoncentracj¹.
Znacz¹cy wzrost poziomu mleczanu bezpoœrednio
po wysi³ku 40-sekundowym (w okresie od +0 do +3
min) wskazuje na brak stanu równowagi tego parametru. Inni autorzy badaj¹cy bardziej szczegó³owo dynamikê mleczanu we krwi w restytucji wykazali, ¿e maksymalne stê¿enie tego metabolitu po Wingate przypada na okres miêdzy 5 a 7 minut¹ [33,34]. Podsumowuj¹c wyniki analizy nale¿y skonstatowaæ znaczenie analizy indywidualnych powysi³kowych fluktuacji parametrów hormonalnych we krwi. Analiza statystyczna samych tylko ró¿nic miêdzy œrednimi stê¿eniami maskuje rzeczywist¹ dynamikê tych zmian, szczególnie wtedy, gdy istniej¹ ró¿nokierunkowe, indywidualne odpowiedzi stê¿enia hormonu na wysi³ek. Wa¿nym elementem badañ s¹ w³aœciwe dla rodzaju wysi³ku momenty
obserwacji. W przypadku pomiarów mleczanu po supramaksymalnych wysi³kach, jego maksymalne stê¿enie pojawia siê z parominutowym opóŸnieniem od zakoñczenia pracy, natomiast opóŸnienie sekrecji kortyzolu sugeruje poszukiwanie maksymalnego stê¿enia
po up³ywie 30 minut od zakoñczenia pracy.
is c
Wnioski
Th
Wielkoœæ fluktuacji poziomu kortyzolu po maksymalnym wysi³ku zale¿y od czasu jego trwania. Maksymalne powysi³kowe stê¿enie mleczanu pojawia siê
o kilka minut póŸniej w wysi³ku krótkim w odniesieniu
do d³u¿szego.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
Obmiñski Z. i wsp., Fluktuacja poziomu kortyzolu i testosteronu u m³odych sportowców
40
ed
.
tio
np
roh
ibit
ibu
-d
istr
nly
us
al
on
pe
rs
for
Th
is c
op
y is
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
27. Stupnicki R, Obmiñski Z, Klusiewicz A, Viru A. Pre-exercise serum cortisol and responses to laboratory
exercise 1995; 71: 439-443.
28. Obmiñski Z, Anio³-Strzy¿ewska K, Burkhard-Jagodziñska K, Krawczyk K, Malczewska U, Klusiewicz
A, Hubner-WoŸniak E. Endocrine and metabolic responses to an indoor rowing competition in male and
female elite athletes. Biol Sport 1997; 14: 145.
29. Obmiñski Z, Stupnicki R, Eliasz J, Sitkowski D, Klukowski K. Changes in salivary cortisol in elite boxers
following laboratory exercises and fights. Biol Sports
1993; 10: 83-88.
30. Obmiñski Z, Borkowski L, £adyga M, Hubner-WoŸniak E. Concentrations of cortisol, testosterone and
lactate, and power output in repeated supramaximal
exercise in elite fencers. Biol Sport 1998; 15: 19-24.
31. Berthoin S, Pelayo P, Baquet G, Marais G, Allender
H, Robin H. Plasma lactate recovery from maximal
exercise with correction for variations in plasma volume. J Sports Med Phys Fitness 2002; 42: 26-30.
32. Whittlesey MJ, Maresh CM, Armstrong LE, Morocco
TS, Hannon DR, Gabaree CL, Hoffman JR. Plasma
Volume responses to consecutive anaerobic exercise tests. Int J Sports Med 1996; 17: 268-271.
33. Weinstein Y, Bediz C, Dotan R, Falk B. Reliability of
peak-lactate, heart rate, and plasma volume following
the Wingate test. Med Sci Sports Exerc 1998; 30:
1465-1460.
34. Dotan R, Ohana S, Bediz C, Falk B. Blood lactate disappearance dynamics in boys and men following
exercise of similar and dissimilar peak-lactate concentrations. J Pediatr Endocrinol Metab 2003; 16:
419-429.
eo
18. Vervoorn C, Quist AM, Vermulst LJ, Erich WS, de
Vries WR, Thijssen JH. The behaviour of the plasma
free testosterone/cortisol ratio during season of elite
rowing training. Int J Sports Med 1991; 12: 257-263.
19. Maetsu J, Jurimae J, Jurimae T. Hormonal response
to maximal rowing before and after heavy increase
training volume in highly trained male rowers.
J Sports Med Phys Fitness 2005; 45; 121-126.
20. Jurimae J, Jurimae T, Purge P. plasma testosterone
and cortisol responses to prolonged sculling in male
competitive rowers. J Sports Sci 2001; 19: 893-898.
21. Shanbhag VP, Sodergard R. The temperature dependence of the binding of alpha-dihydrotestosterone, testosterone, and estradiol to the sex hormone
binding globulin (SHNG) of human plasma. J Steroid
Biochem 1986; 24: 549-555.
22. Obmiñski Z. Changes in the free (unbound) fraction
of testosterone in serum in vitro as affected by pH
and temperature. Exp Clin Endocrinol Diabetes
1998; 106: 85-88.
23. Keber D. On the use of different connection factors
for hemoconcentration. Thrombis Haemostasis 1983;
49: 238.
24. Obmiñski Z, £adyga M. Powysi³kowe zmiany stê¿enia kortyzolu i mleczanu we krwi oraz zdolnoœci orientacyjno-percepcyjnych u biegaczy. Med Sport 2006;
4: 199-202.
25. Obmiñski Z, Stupnicki R, Borkowski L, Lerczak K,
B³ach W. Effect of altitude training on glucocorticoid
response to 30 s supramaximal exercise (Wingate
Test) in female judoists. Biol Sport 1996; 13: 273-278.
26. Snegowskaya V, Viru A. Steroid and pituitary hormone responses to rowing: relative significance of exercise intensity and duration and performance level.
Eur J Appl Physiol 1993; 67: 59-65.
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
This copy is for personal use only - distribution prohibited.
-
Obmiñski Z. i wsp., Fluktuacja poziomu kortyzolu i testosteronu u m³odych sportowców
41