Вес тела регулируют разнообразные процессы, которыми управляют гормоны. Американский специалист по ожирению Жюль Хирш писал в British Medical Journal: «Баланс между потреблением пищи и расходом энергии, который отвечает за создание запасов энергии, определяется метаболизмом в мышцах, печени, поджелудочной железе и кишечнике. Окружающая среда, в которой живёт человек, имеет огромное влияние на процесс получения и использования потребляемой им энергии. Специальные упражнения высвобождают гормоны в организме, и эти химические посланники переводят движения в метаболические действия. Гормональные сигналы – мощные детерминанты того, какое питание выберет для себя наш метаболический двигатель: сахар или жир. Следовательно, гормоны управляют не только поступлением и употреблением калорий. Существует оптимальное состояние гормонального баланса, которое увеличивает переработку жировых отложений организма - метаболическим эффект.

На протяжении последних лет научные интересы фокусировались на изучении биохимических механизмов регуляции липидного и углеводного обмена при физических нагрузках (ФН) различного характера, регуляции метаболизма скелетных мышц и жировой ткани на уровне рецепции гормонов и их метаболического эффекта, неферментативного гликирования белков. Доказано, что кроме углеводов, важную роль в энергетическом обеспечении мышечной деятельности (МД) аэробного характера, играют липидные источники, как самих скелетных мышц, так и жировой ткани.

Одним из аспектов регулирующего влияния ФН на метаболические и энергетические процессы является повышение чувствительности органов-мишеней к метаболическому действию гормонов и зависит от состояния связывающих гормоны рецепторов клеток-мишеней.

Разумный выбор образа жизни, выполнение упражнений – основные способы достижения этого крайне необходимого состояния гормональной функции. Понять, как проявляется метаболический эффект, возможно на примере спортсменов. Среди бегунов, как марафонцы, так и спринтеры очень стройны. Одни мускулисты и стройны, а другие исхудалые и жилистые. Спринтеры имеют меньше жировой массы и больше мускул, так как они сжигают намного меньше калорий в подготовке и участии в их виде спорта. Спринтеры за очень короткое время задействуют все свои силы, в то время как марафонцы бегают часами и расходуют большее количество калорий. Если модель потребления калорий – последнее слово в сжигании жиров, почему между ними такая разница? Не должны ли тогда марафонцы быть самыми худыми из спортсменов?

Чтобы понять это противоречие, необходимо рассмотреть гормоный и питательный метаболизм. Как уже было сказано, гормоны отправляются ко всем сигнальным молекулам организма. В случае потери веса, эти химические посланники являются окончательными указателями количества и типа расходуемой энергии. Организм, как двигатель, который может выбирать одно из двух топлив. Жир – это аналог дизельного топлива; его надолго хватит, но он не обеспечит должного исполнения. Сахар как высокооктановое топливо обеспечит превосходное, но недолго исполнение. Гормональные посланники определяют преобладание одного из топлив. На самом деле организм одновременно расходует оба топлива, но образ жизни влияет на гормоны, определяющие, количество сжигаемого топлива. Организм расходует, тот тип топлива, который поставляется в больших количествах, а альтернативный вид, преимущественно откладывает. Зная это, можно разработать программу питания и упражнений для оптимизации гормонального фона и повышения потери жиров.

Гормоны, влияющие на метаболический эффект

Тестостерон - стероид, основной андрогенный гормон, обуславливающий развитие вторичных половых признаков, половое созревание и нормальную половую функцию у мужчин. В 1895 г. Saechi впервые описал связь между массой мышц и действием мужских половых гормонов. В 1935 г. Kachahian и Turlin обнаружили, что мужской половой гормон тестостерон стимулирует развитие вторичных половых признаков и накопление белка в организме.

Влияние анаболических стероидов на белковый обмен, прежде всего, связано с воздействием на генетический аппарат клетки. Они проникают непосредственно в ядро клетки и блокируют ген-депрессор синтеза белка. При этом усиливается синтез, как структурных белков, так и РНК и ДНК. Кроме того, повышается проницаемость клеточных мембран для аминокислот, микроэлементов и углеводов.

Анаболические стероиды стимулируют синтез внутриклеточных ферментов, особенно цитохромов, в результате чего усиливаются процессы тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования, образование АТФ и креатинфосфата, необходимых для многих биохимических процессов.

Под действием анаболических стероидов повышается скорость синтеза гликогена, усиливается действие инсулина, снижается уровень гликемии. Заслуживает внимания способность анаболических стероидов потенцировать действие эндогенного соматотропина (гормона роста). Анаболические стероиды улучшают показатели липидного обмена, снижая уровень холестерина. В ряде экспериментов выявлено обратное развитие атеросклеротических бляшек сосудов в результате применения этих препаратов.

Механизмы действия андрогенов определяется их метаболитами.

Основными андрогенами, которые синтезируються в организме, являются: тестостерон (ТС), дегидротестостерон, андростендион, андростендиол, андростерон, дегидроэпиандростерон-сульфат (ДГЭА-С), дегидроэпиандростерон (ДГЭА). Биологическая активность производных андрогенов сильно различается. Дегидротестостерон обладает наибольшей активностью, но его концентрация в крови чрезвычайно мала из-за очень высокой скорости метаболизма. Относительно меньшей андрогенной активностью обладает тестостерон. Андрогенные свойства ДГЭА-С выявляются лишь после его превращения в ДГЭА.

Образование андрогенов представляет собой ряд последовательных ферментативных превращений холестерина. Для биосинтеза андрогенов необходимы три фермента: цитохром Р450 катализирует отщепление боковой цепи холестерина (Р450scc); продолжают преобразование 3β-гидрокси-стероиддегидрогеназа (3β-ГСД) и 17α-гидроксилаза/С17-20, лиаза цитохром Р450 (Р45017a).
В мужском организме тестостерон синтезируется преимущественно в яичке, его высокая местная концентрация необходима для нормального сперматогенеза. Меньшее количество образуется клетками сетчатого слоя коры надпочечников и при трансформации стероидных предшественников в периферических тканях. У женщин тестостерон образуется в процессе периферической трансформации стероидов, а также при синтезе стероидов в клетках внутренней оболочки фолликула яичников и сетчатого слоя коры надпочечников. Контроль продукции тестостерона осуществляется по механизму тонической обратной связи гипоталамо-гипофизарно-гонадной системой с участием лютеотропного гормона (ЛГ) гипофиза. Независимо от пола, андрогены имеют в организме человека чувствительные к ним клетки-мишени , где имеются их рецепторы. Здесь происходит морфологическая и функциональная перестройка тканей и органов.

В крови тестостерон циркулирует преимущественно связанным с глобулином, свя-зывающим половые гормоны (ГСПГ), и меньше - с альбумином. Изменения концент-рации тестостерона в крови могут быть обусловлены сдвигами концентрации ГСПГ. Максимум концентрации наблюдается в утренние часы, минимум - в вечерние.

Гормон роста

Гормон роста (ГР) - белок, вырабатываемый и секретируемый передней долей гипофиза. Из всех гормонов гипофиза он вырабатывается в наибольшем количестве. Образование и секрецию гормона роста регулирует гипоталамический рилизинг-гормон и соматостатин. Оба этих фактора вырабатываются гипоталамусом. ГР вырабатывается в течение всей жизни. Продукция ГР возрастает в период роста организма, примерно, до 20 лет и затем уменьшается с возрастом со средней скоростью 14% в десятилетие.
ГР стимулирует как линейный рост, так и рост внутренних органов. Вызывает увеличение числа и размеров клеток мышц, печени, вилочковой железы, половых желез, надпочечников и щитовидной железы. Оказывает влияние на метаболизм белков, жиров и углеводов. Угнетает активность ферментов, разрушающих аминокислоты, повышает уровень инсулиноподобных факторов роста I и II (ИФР I и II) в сыворотке крови, стимулирует синтез коллагена в костях, коже, других органах и тканях организма. ГР увеличивает выход глюкозы в печеночные вены, усиливает глюконеогенез (образование глюкозы из неуглеводных предшественников), уменьшает поглощение глюкозы на периферии, а также усиливает липолиз (распад жиров), в результате чего в крови повышается концентрация свободных жирных кислот, которые подавляют действие инсулина на мембранный транспорт глюкозы.

Гормон роста оказывает мощное липолитическое действие. Усиливаются процессы липолиза с повышением мобилизации жира из депо, что приводит к быстрому увеличению концентрации свободных жирных кислот в плазме и их окислению в печени. Энергия, образующаяся при повышенном распаде жиров, используется на анаболические процессы в белковом обмене.

На секрецию ГР влияет ряд стимулов (сон, стресс), и она, подобно секреции многих гипофизарных гормонов, носит эпизодический и пульсирующий характер. В течение нескольких минут уровень ГР в плазме может измениться в 10 раз. Один из самых больших пиков отмечается вскоре после засыпания, что подтверждает поговорку: Кто не спит, тот не растет . К другим стимулам относятся стресс (боль, холод, тревога, хирургическое вмешательство), физические упражнения, острая гипогликемия или голодание, белковая пища или аминокислота аргинин. Возможна связь этих и многих других эффекторов с основным физиологическим действием ГР, состоящим в сберегании глюкозы. При стрессе, гипогликемии, во время сна или голодания ГР стимулирует липолиз (поступление жирных кислот) и проникновение в клетки аминокислот (потенциальных субстратов глюконеогенеза), сберегая таким образом глюкозу для метаболизма мозга. На высвобождение ГР оказывает влияние множество агентов, в том числе эстрогены, дофамин, альфа-адренергические соединения, серотонин, опиатные полипептиды, гормоны кишечника и глюкагон. Точкой приложения действия всех этих факторов является вентромедиальное ядро гипоталамуса, где осуществляется регуляция секреции гормона роста по типу обратной связи. Короткая петля системы включает положительный (стимулирующий) регулятор секреции - соматолиберин - и отрицательный (тормозящий) регулятор - соматостатин.

Кортизол - стероидный гормон, основной представитель глюкокортикоидных гормонов, вырабатывается в пучковой зоне коры надпочечников под контролем АКТГ гипофиза и кортикотропинрилизинг-гормона гипоталамуса (опосредованно через АКТГ). Выработка этих регуляторных гормонов зависит от уровня кортизола в крови (отрицательная обратная связь), а также от совокупности поступающих нейрональных и гуморальных стимулов. В крови 75% кортизола связано с кортикостероидсвязывающим глобулином (транскортином), который синтезируется печенью, 15% слабо связано с альбумином, около 10% циркулирующегося кортизола находится в свободной форме. Кортизол подвергается метаболическим превращениям преимущественно в печени, но также и в других тканях, период полураспада гормона составляет 80-110 минут, конъюгаты кортизола фильтруются в почечных клубочках и удаляются с мочой.

Глюкокортикоиды прямо или опосредованно регулируют практически все физио-логические и биохимические процессы, рецепторы к ним обнаружены во всех тканях организма. Они играют ключевую роль в реакциях организма на стрессовую ситуацию. Кортизол участвует в поддержании артериального давления крови, усиливает сосудосуживающее действие других гормонов. Воздействие на углеводный обмен связано с повышением концентрации доступной глюкозы в крови за счет увеличения ее синтеза и снижения утилизации на периферии (антагонист инсулина). Кортизол обладает катаболическим действием на белковый метаболизм. Влияние на обмен липидов приводит к торможению синтеза и усилению расщепления жиров с освобождением глицерина и жирных кислот, повышению концентрации холестерина, накоплению кетоновых тел.

Метаболический эффект упражнений

Упражнения, моделирующие гормональные эффекты, сожгут больше калорий, во время занятий и обеспечат лучшие результаты после. Этот повышенный расход энергии после специальных упражнений называется максимальное потребление кислорода после упражнений (МПК). Это мера того, сколько кислорода употребляет организм после упражнений. Специальные упражнения направляют гормоны на сжигание большего количества энергии во время занятий, и обеспечивает продолжительное сжигание жиров, после. Количество употребляемого кислорода напрямую связано с количеством расходуемой энергии, а гормональная ситуация определяет тип этой энергии – сахар или жир.

Выполнение кратковременной и малоинтенсивной мышечной работы не вызывают заметных изменений содержания гормонов в плазме крови и в моче. Значительные мышечные нагрузки (превышающие 5070% от максимального потребления кислорода) вызывают состояние напряжения в организме и повышенную секрецию соматотропного гормона, кортикотропина, вазопрессина, глюкокортикоидов, альдостерона, адреналина, норадреналина и паратгормона. Чем менее интенсивно упражнение, тем происходит большее сжигание жиров, по сравнению с сахаром. Однако, интенсивные упражнения сжигают больше энергии двух видов.


Пример 1.
Два человека (А и В) 30 минут упражняются.
Человек А выполняет аэробные упражнения с интенсивностью 60% максимального сердечного уровня, а человек В чередует интенсивность упражнений с 60% максимального сердечного уровня и часто (каждые несколько минут) повышает интенсивность до 85% на короткий интервал, а потом снова возвращается к прежнему уровню интенсивности. В таком случае, человек А сожжёт 200 калорий, 60% которых – жир, а 40% - сахар (120 единиц жира и 80 единиц сахара). Человек В, чередующий интенсивность нагрузок сожжёт 50% жира и 50% сахара, а количество израсходованных калорий составит 300. Это означает, что человек В сжёг 150 единиц жира и 150 единиц сахара. На этом примере видно, что человек В сжёг больше энергии (300 калорий) и большее количество жира (150, а не 120) чем человек А, несмотря на меньшее процентное соотношение.

Известно, что упражнения с достаточным уровнем интенсивности повышает уровень кортизола. Как естественная физиологическая реакция на стресс, этот гормон вырабатываются во время «драться или убегать» реакции. Кортизол обеспечивает получение энергии, сжигая сахар, который исторически снабжал организм энергией необходимой для борьбы за жизнь или для побега. Когда мы быстро бежим, уровень кислорода падает. Сахар – единственный источник энергии, которую можно получить без кислорода. Высокоинтенсивная активность уменьшает запасы сахара. Это повышает анаэробный метаболизм и выработку молочной кислоты, которая не только широко распространена в организме, но также является сигнальной молекулой. Когда уровень молочной кислоты сильно возрастает, он коррелируется мощными метаболическими стимуляторами, такими как тестостерон и гормон человеческого роста. Общий гормональный фон создаёт синергетические условия для более стройной и функциональной физиологии.

Эффект этих гормональных посыльных продолжается и после занятий, а это совместно с опустошёнными энергетическими резервами даёт сигналы о необходимости восстановить, регенерировать и переработать энергию. Поскольку запасы сахара истощены упражнениями, используется жир для поддержки организма и регенерации резервов сахара. Таким образом, организм становится машиной по сжиганию жира под действием метаболического эффекта и МПК. Этот превосходно управляемый гормональный ответ создаёт отличный сценарий для сжигания жира и наращивания мышечной массы и обеспечивает выживание за счёт создания более стройного, быстрого и сильного организма. Наши гены и метаболические процессы всё ещё настроены на борьбу или побег ради выживания. Специальные гормональные упражнения работают в лад с этой древней машиной. Однако, при стрессе и высоком уровне сахара в крови, следует выбирать упражнения с невысокой нагрузкой.

Важно отметь, что повышение кортизола, которого боятся многие, может стать проблемой без повышения гормона роста человека и тестостерона. Гормоны не действуют в одиночку и, ведут себя иначе в различных ситуациях, в которых они находятся. Когда кортизол взаимодействует с тестостероном и гормоном роста, блокируется его негативное влияние на мышцы, жировые накопления на животе уменьшаются, а жир сжигается под действием 3 синергетических факторов. Попытки нейтрализовать реакцию кортизола на интенсивные упражнения, снижают количество сжигаемых жиров и не нужны в контексте наличия гормона роста. Длительные и менее интенсивные кардиоваскулярные упражнения более проблематичны, так как вызывают повышение кортизола не противопоставляя ему два других гормона (тестостерон гормон роста). Это может объяснить, почему стандартные аэробные предписания не так эффективны для всего тела и почему марафонцы не такие мускулистые и более худощавые. Длительные и не интенсивные упражнения – самые изнуряющие нагрузки из-за повышения уровня кортизола. Кроме того, происходит усиление продукции инсулина и тиреоидных гормонов после окончания работы для пополнения затрат энергоресурсов в организме.

Реакции эндокринной системы меняются в зависимости от особенностей спортивных упражнений. В каждом отдельном случае создается сложная специфическая система гормональных взаимоотношений с какими-либо ведущими гормонами.

Вышеупомянутое описание показывает, что специальные упражнения должны быть достаточно интенсивными для получения гормонального метаболического эффекта. Есть много способов и техник для получения такого эффекта, с помощью упражнений, но, ни один из них не включает в себя длительные аэробные тренировки. Это показывает, что действенное сжигание жиров происходит при высоких нагрузках. Достижение 85%-90% максимального уровня сердцебиений обеспечивает адекватную интенсивность и легко выполнимо при кратковременных интервалах тренировки. Уровень допустимой нагрузки легко определить способностью разговаривать во время тренировки. К тому же, упражнения для снижения веса задействуют все группы мышц, имеют небольшие периоды отдыха и вызывают и механическую и гормональную мускульную усталость, что вызывает более сильный эффект и продлевает его действие надолго по завершении упражнений.