Возрастные гормональные изменения и физическая активность

Процесс старения сопровождается вариациями гормонального высвобождения (эндокринное старение, рис. 5), у пожилых людей наблюдаются более низкие уровни дегидроэпиандростерона (DHEA), эстрогенов, тестостерона, гормона роста (GH), а также дисфункциональной гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси, которая все это может привести к снижению мышечной массы и нарушению мышечной силы и обмена веществ [ 111, 112, 113 ]. Тем не менее, существует определенное количество противоречий вокруг потенциальных преимуществ заместительной гормональной терапии для активности скелетных мышц в этих случаях [ 113 ]. Было показано, что физические упражнения влияют на высвобождение гормонов у пожилых людей [ 114]. ]. Тем не менее, клиническая значимость этих изменений (особенно на уровне метаболизма скелетных мышц) еще полностью не выяснена [ 115, 116 ].

Рисунок 5. Гормональные изменения и их влияние на скелетные мышцы.

Тестостерон является анаболическим гормоном, который играет ключевую роль в регуляции синтеза белка, а также регенерации на уровне скелетных мышц. У здоровых мужчин уровень тестостерона снижается на 1% в год, начиная с четвертого десятилетия жизни [ 113, 114 ]. Тем не менее, хотя низкие уровни тестостерона были связаны с риском падений, низкой мышечной массой и физической работоспособностью у пожилых мужчин, исследования, касающиеся преимуществ заместительной терапии тестостероном, сообщают о противоречивых результатах и ​​заметных нежелательных явлениях [ 117, 118 ]. Другие варианты, такие как селективные модуляторы андрогенных рецепторов (SARM), показали многообещающие результаты в отношении увеличения массы скелетных мышц, а также модуляции метаболизма мышц (возникающих как стимуляторы анаболизма мышц) [ 119, 120, 121, 122 ], Было показано, что физическая подготовка повышает уровень тестостерона у пожилых мужчин. Хейс и соавт. измеряли общий и свободный тестостерон, кортизол и титры глобулина, связывающего половые гормоны, в сыворотках сидячих пожилых мужчин до и после ГИИТ (предшествует фазе кондиционирования) [ 115 ]. Уровни кортизола оставались довольно постоянными на протяжении всего исследования. Общие уровни тестостерона были значительно улучшены как на стадии кондиционирования, так и после HIIT, в то время как свободный тестостерон продемонстрировал скромное, но статистически значимое увеличение только после последней [ 115 ]. Вопреки сопоставимому по возрасту физически активным людям на протяжении всей жизни сидячие пожилые мужчины продемонстрировали заметное увеличение общего уровня тестостерона (но не свободного тестостерона) и кардиореспираторной подготовленности после шестинедельной тренировочной программы по кондиционированию [ 123 ].

Тем не менее, динамика высвобождения тестостерона после физической нагрузки в связи с метаболизмом и эффективностью скелетных мышц остается предметом обсуждения. У юных спортсменов на выносливость, которые прошли 18-недельную программу интенсивных тренировок (бег, около пяти сессий в неделю), уровень тестостерона показал резкое снижение (с подгруппой, удовлетворяющей критериям дефицита андрогенов). Напротив, предварительные результаты показали, что физическая работоспособность субъектов была улучшена [ 124 ].

Исследования на мышах показали, что эстроген может регулировать усвоение глюкозы, стимулируя фосфорилирование определенных белков, участвующих в пути передачи сигналов инсулина, что, в свою очередь, может способствовать транслокации транспортера глюкозы 4 (GLUT4) на мембрану мышечных клеток [ 125, 126, 127 ]. У женщин в постменопаузе уровень эстрогена резко снижается, что способствует снижению как мышечной массы, так и физической работоспособности [ 128 ]. Недавние исследования показывают, что циркулирующие уровни эстрогена, гормона роста (GH) и дегидроэпиандростерона (DHEA) вместе с физической подготовкой (баланс, мышечная сила и гибкость) могут быть повышены с помощью регулярных упражнений у стареющих женщин. Однако исследования часто проводятся на небольших размерах выборки, наблюдаемых в течение коротких периодов [ 129, 130 ].

Заметное нарушение гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси было описано при старении и некоторых хронических заболеваниях [ 131, 132 ], повышенном уровне глюкокортикоидов, приводящем к нарушению синтеза белка и сопутствующему ускорению протеолиза на уровне скелетных мышц [ 133 ]., Также было показано, что ряд других гормонов, таких как фактор роста инсулина-1 (IGF-1), GH и окситоцин, влияют на массу, функцию и регенерацию скелетных мышц у людей старения [ 113 ]. И IGF-1, и GH оказывают заметное анаболическое влияние на метаболизм белка [ 134 ]. Кроме того, эти два гормона влияют на гипертрофию и дифференцировку скелетных мышц [ 114 ]. Предполагается, что связанное с возрастом снижение уровней IGF-1 и GH может играть роль в развитии саркопении, в то время как хронические физические упражнения могут стимулировать активность оси GH-IGF-1 [ 114, 129 ].

Грелин является важным модулятором аппетита и обмена веществ, а старение связано со снижением уровня гормона в крови [ 135 ]. Обладая мощными орексигенными эффектами, грелин также был описан как гормон секреции GH (эндогенный лиганд для рецептора секреции гормона роста). Пептид из 28 аминокислот в основном высвобождается на уровне желудка, а также центральной нервной системы, жировой ткани и мышц [ 136 ]. Грелин влияет на метаболизм скелетных мышц, демонстрируя заметные анаболические эффекты как у людей, так и у грызунов. Исследования показывают, что грелин оказывает благотворное влияние на скелетные мышцы, улучшая функции и предотвращая увядание / атрофию, связанные со старением или болезнью [ 137 ]. На мышиной модели хронического заболевания почек (состояние, которое часто встречается у пожилых людей) введение неацилированного грелина продемонстрировало благоприятное влияние на катаболизм мышц [ 138 ].

Некоторые авторы обнаружили, что делеция грелина в моделях молодых экспериментальных животных не приводила к значительным изменениям в составе тела. После удаления грелина на мышиных моделях возрастных изменений скелетных мышц наблюдалось увеличение количества окислительных и устойчивых к усталости мышечных волокон типа IIa [ 139 ]. Кроме того, Guillory et al. идентифицировали связь между передачей сигналов грелина и снижением фосфорилированной аденозинмонофосфат-протеинкиназы (pAMPK) [ 139 ]. На мышиных моделях хронической сердечной недостаточности введение грелина восстанавливало окислительную способность митохондрий скелетных мышц и влияло на митохондриальный биогенез [ 140 ]. В исследовании RESOLVE субъекты исследования с избыточным весом были случайным образом распределены по трем различным режимам физической подготовки: упражнения с низким сопротивлением, низким уровнем аэробики, низким сопротивлением, высоким уровнем аэробики и высоким сопротивлением, низким уровнем аэробики [ 141 ]. По сравнению с исходными значениями уровни грелина были повышены через три недели и три месяца соответственно. Титры, выявленные после 6 и 12 месяцев упражнений, оказались схожими с исходными значениями [ 141 ]. В настоящее время взаимосвязь между физической нагрузкой, значениями грелина и мышечной функцией / метаболизмом еще предстоит полностью охарактеризовать, особенно у пожилых людей [ 142 ].

Известно, что старость связана с уменьшением чувствительности к инсулину; гормон, проявляющий важные анаболические эффекты на скелетные мышцы [ 143 ]. Было показано, что адипонектин является усилителем передачи сигналов инсулина. Адаптерный белок APPL2 (мотив изоформы лейциновой молнии изоформы 2) способен вмешиваться во взаимодействие AdipoR (рецепторы адипонектина 1 и 2) -APPL1, участвующее в пути адипонектина [ 144 ]. Исследования на мышиной модели показали, что физические упражнения могут оказывать благотворное влияние на чувствительность к инсулину, уменьшая содержание APPL2 в скелетных мышцах старых крыс Fischer 344 [ 145 ]. Кроме того, исследования показывают, что регулярные физические упражнения могут снизить влияние чувствительности инсулина к старению у людей [ 146 ].

Bucci et al. исследовали влияние четырехмесячной программы физической подготовки на чувствительность к инсулину скелетных мышц в группе пожилых женщин [ 147 ]. Пожилые пациенты, которые были потомками матерей с избыточным весом или ожирением (OOM), продемонстрировали более низкую чувствительность к инсулину на уровне мышц бедра по сравнению с остальной группой. Однако чувствительность к инсулину всего тела была аналогична чувствительности пожилых женщин, рожденных от худых / эвтрофных матерей (OLM) [ 147 ]. Тренировки с отягощениями улучшали мышечную массу как в OOM, так и в OLM, но повышение чувствительности всего тела, а также повышение чувствительности к инсулину были замечены только в подгруппе OOM [ 147 ]. Кроме того, улучшение чувствительности к инсулину после тренировки было более выраженным у субъектов с меньшей длиной теломер лейкоцитов [ 147 ]. Оба упражнения, а также снижение веса, вызванное ограничением калорий, улучшают чувствительность к инсулину у пожилых людей с избыточным весом. Меньшикова и соавт. обнаружили аналогичные улучшения в уровнях выведения глюкозы, стимулированной инсулином, через 16 недель после физической нагрузки или снижения веса, вызванного диетой [ 64 ]. Ha & Son также обнаружила значительное улучшение чувствительности к инсулину у пожилых женщин после 12-недельного аэробного и анаэробного упражнения (комбинированного) [ 129 ].

Принимая во внимание, что связанный со старением дисбаланс гормонов и его влияние на скелетные мышцы продолжают привлекать внимание исследователей, требуется всесторонний анализ, чтобы полностью расшифровать сложные механизмы, лежащие в основе этих процессов, а также выяснить потенциальное влияние физических упражнений [ 148 ].