Вибрационная физическая нагрузка как новая анти-возрастная технология.

Вибрационная физическая нагрузка как новая анти-возрастная технология в восстановительной медицине и геронтологии и ее влияние на иммунный статус пожилых людей

И.В. Широлапов, к.м.н., доцент
В.Ф. Пятин, д.м.н., профессор
О.Л. Никитин, д.м.н., профессор

Кафедра физиологии Самарского государственного медицинского университета


Резюме

Нервно-мышечная стимуляция, основанная на вибрационной физической нагрузке (WBV) (синонимы – равноускоренный, вибрационный тренинг, интенсивная проприоцептивная стимуляция), находит все более широкое применение в восстановительной медицине и геронтологии. Несмотря на многочисленные эффекты WBV как эффективного метода физической тренировки и его реабилитационные возможности в восстановлении хронических заболеваний, мышечно-скелетных и неврологических расстройств, к настоящему времени в обзоре современной литературы нет достаточных данных, указывающих на воздействие WBV на иммунную систему, особенно у людей пожилого возраста. Авторы изучали «иммунологическую безопасность» такого вибрационного тренинга в долгосрочной программе реабилитации. Результаты 24-недельного исследования показали, что WBV является объективно безопасным, «мягким» типом воздействия на систему иммунного реагирования.



Введение

Старение - это запрограммированный физиологический процесс, при этом скорость развития такого процесса может быть не только различной, но даже контролироваться. В настоящее время анти-возрастная медицина решает вопросы увеличения продолжительности, качества жизни и замедления процессов внутреннего старения. В последнее время наряду с традиционными физическими упражнениями у людей разного возраста применяются физиологические эффекты вибрационной физической нагрузки (одиночные упражнения, короткие сессии и долгосрочные программы нейромышечной реабилитации). Такое инновационное физическое воздействие приводит к интенсивной нейрогенной адаптации, которая в результате находит применение не только в спорте высоких достижений, но и в восстановительной медицине и геронтологии [2, 3, 6, 8, 11-15].


Для каждого физиологического состояния, включая физиологическое старение, существует определенный уровень стресса, когда он может вызвать общее нарушение метаболизма и иммунного реагирования. Поскольку характер иммунного ответа взаимосвязан с активностью иммунокомпетентных клеток, анализ профиля активации лимфоцитов является перспективным направлением иммунологических исследований. Увеличение экспрессии активационных антигенов может совпадать с обострением патологического процесса, коррелирует с иммунной активностью или выражает его способность и «готовность» реагировать на факторы окружающей среды, включая различные патогены и стрессоры.


Нервно-мышечная стимуляция с использованием вибрационного физического тренинга получает всё большее применение в областях профессионального спорта и медицины, но эффект такого влияния на иммунную систему остается недостаточно изученным. В обзоре существующей современной литературы нет данных, указывающих на влияние WBV на иммунную систему, особенно у пожилых людей [1, 4]. Поэтому авторы решили провести клиническое исследование «иммунологической безопасности» такого физического тренинга (особенно у пожилых пациентов) в его долгосрочной программе реабилитации.


Методика и технология


С использованием проточного цитометра «Facs Calibur» (Becton Dickinson, USA) исследовано абсолютное и относительное содержание иммунокомпетентных клеток у 39 пожилых женщин (экспериментальная и контрольная группы, 67 ± 4 года, 19 и 20 участников, соответственно). Было изучено содержание следующих субпопуляций лимфоцитов: CD3+, CD3+CD4+, CD3+CD8+, CD3-CD8+, CD3-CD16+, CD3+CD16+, CD3-CD20+, CD25+, CD3+CD25+, CD3+DR+. Авторы также исследовали концентрации иммуноглобулинов A, M, G в сыворотке и провоспалительные цитокины TNFα и IL-8. Пациенты из контрольной группы не участвовали в программе вибрационного физического тренинга. Следует отметить, что пациенты обеих исследовательских групп не получали дополнительных физических нагрузок и придерживались схожей диеты.


Для нейромышечной стимуляции использовали платформу «Power Plate ®». Режим реабилитации: нагрузка по принципу прогрессии 3 раза в неделю, сессии длительностью 30 мин, частота стимуляции 30-40 Гц, низкая амплитуда (2 мм), продолжительность программы - 24 недели.



Результаты и их обсуждение

Уровень экспрессии маркера CD25+ (как маркера ранней стадии активации лимфоцитов) оставался практически неизменным на протяжении всей тренировочной программы в обеих группах. Тем не менее, в экспериментальной группе абсолютное число CD25+ клеток незначительно уменьшилось к 24-й неделе программы. Абсолютное количество Т-лимфоцитов, экспрессирующих поздний активационный маркер (HLA-DR+) в группе вибрационной физической нагрузки, было наименьшим на этапе 12 недель исследования (снижение на 40%, p <0,05). В контрольной группе также наблюдалось постепенное снижение абсолютного количества этого показателя.


Одновременно были отмечены следующие изменения в иммунологическом профиле испытуемых. В группе нейромышечной реабилитации снижение количества CD3-CD16+ лимфоцитов через 12 недель составило 14%, а через 24 недели - 13%, по сравнению с исходным значением (р<0,05). Относительный уровень CD3+ клеток у пожилых женщин в экспериментальной группе был максимальным после 12 недель исследования (p <0,05), и далее наблюдалось небольшое снижение абсолютного и относительного количества CD3+DR+ клеток у женщин из этой группы. Уровни провоспалительных цитокинов в экспериментальной группе значительно увеличились через 12 недель исследования (уровень сывороточного IL-8 на 42%, уровень TNFα на 101%, по сравнению со стартом программы, p <0,05). Авторы не обнаружили существенных изменений в концентрациях Ig A, G, M на протяжении 24 недель нейромышечного тренинга. Важно, что в конце программы изучаемые показатели иммунологического статуса пожилых испытуемых возвращались к близким значениям таковых в начале исследования, несмотря на постепенное прогрессивное увеличение уровня физической нагрузки вибрационного тренинга в период с 12 по 24 недели эксперимента.


Авторы предполагают, что механизмы наблюдаемых изменений включают в себя как механорецепторную активацию мышечных сокращений, так и увеличение секреции специфических гормонов, стимуляцию продукции активной мышечной тканью цитокина IL-6 и других провоспалительных цитокинов, в частности IL-8 и TNFα.


В настоящее время проблемы анти-возрастной физиологии вызывают выраженный научный фундаментальный и клинический интерес. Анти-возрастное направление в медицине включает аспекты физиологии старения, медикаментозоного и функционального лечения ассоциированных с возрастом изменений в физиологических функциях и поиска стратегий борьбы со старением.


Современное исследование эффектов равноускоренного тренинга, включая программы длительной нервно-мышечной стимуляции, которые вызывают моментальные и отсроченные физиологические ответы в организме человека и животных, актуализируется перспективным использованием инновационных технологий медицинской реабилитации [2, 10]. Существует значительная клиническая эффективность в лечении и профилактике остеопороза, гипотрофии мышц и постурального контроля у пожилых людей, фибромиалгии, нарушений движения (у пациентов после инсульта или при болезни Паркинсона и рассеянного склероза) [3, 6, 8, 11-15 ].


Известно, что функционально активные, «рабочие» мышцы рассматриваются как иммуноэндокринные органы ввиду того, что мышечная ткань синтезирует и секретирует большое количество регуляторных пептидов-миокинов и цитокинов, в частности ИЛ-6 [7]. Физическая нагрузка как стрессорный фактор оказывает дозозависимое влияние на иммунную функцию: она не вызывает патологических изменений до определенных уровней воздействия на организм; умеренная физическая активность может оказывать стимулирующее влияние на показатели иммунитета; однако тяжелые физические нагрузки, уровень которых не сопоставим с текущим физиологическим состоянием организма, могут вызвать иммунодепрессивный эффект [9].


В то же время следует отметить, что характер иммунного ответа напрямую связан с активностью различных иммунокомпетентных клеток. Так, обострение атопических заболеваний связано с интенсивными процессами активации иммунной системы, которые сопровождаются заметным увеличением экспрессии ранних (в частности, CD25, CD71) активационных антигенов. Экспрессия поздних (HLA-DR) антигенов напрямую связана с тяжестью патологического процесса. У профессиональных спортсменов во время интенсивных тренировочных циклов наблюдается значительное снижение относительного содержания CD25+ клеток и сывороточных иммуноглобулинов, что указывает на снижение функциональных ресурсов Т- и В-лимфоцитов и, как следствие, может вызвать иммунодепрессивные сдвиги резистентности организма к инфекциям [5]. Сравнительный анализ процессов активации в иммунной системе в настоящем исследовании показал, что уровни экспрессии маркеров активации практически не менялись после завершения длительной программы вибрационной нейромышечной реабилитации, поэтому резервные возможности лимфоцитов сохраняются на высоком функциональном уровне и не вызывают последующее проявление иммуносупрессии.


Заключение

Результаты исследования демонстрируют наибольшие изменения в иммунологических показателях у испытуемых пожилого возраста через 12 недель программы нейромышечного вибрационного тренинга. В этот период отмечался наивысший уровень воздействия фактора физической нагрузки на организм пациентов экспериментальной группы в соответствии с принципом прогрессии. После 24 недель тренинга уровни провоспалительных цитокинов, иммуноглобулинов и содержание исследуемых лимфоцитов в сыворотке крови существенно не отличались от исходных значений. В то же время авторы не заметили каких-либо клинических признаков ухудшения самочувствия пациента. Исходя из этого, можно сделать вывод, что вибрационная физическая нагрузка (WBV) не относится к сильным истощающим факторам стресса для функции иммунной системы, в том числе у пожилых людей. В нашем исследовании было показано, что долговременная нейромышечная стимуляция в условиях WBV является объективно-безопасным типом реабилитации и может эффективно использоваться в областях восстановительной медицины и геронтологии.


Список литературы

  1. Campbell P.T., Wener M.H., Sorensen B., et al. (2008) Effect of exercise on in vitro immune function: a 12-month randomized, controlled trial among postmenopausal women. J. Appl. Physiol. 104:1648-1655.
  2. Chanou K., Gerodimos V., Karatrantou K., Jamurtas A. (2012) Whole-body vibration and rehabilitation of chronic diseases: a review of the literature. Journal of Sports Science and Medicine 11:187-200.
  3. Dionello C.F., Sá-Caputo D., Pereira H.V.F.S., et al. (2016) Effects of whole body vibration exercises on bone mineral density of women with postmenopausal osteoporosis without medications: novel findings and literature review. J Musculoskelet Neuronal Interact. 16(3):193-203
  4. Ginaldi L., De Martinis M., D’Ostilio A., et al. (1999) The immune system in the elderly: I. Specific humoral immunity. II. Specific cellular immunity. III. Innate immunity. Immunol. Res. 20:101-117.
  5. Gleeson M. (2007) Immune function in sport and exercise. J. Appl. Physiol. 103:693–699.
  6. Haas C., Turbanski S., Kessler K. (2006) The effects of random whole-body-vibration on motor symptoms in Parkinson's disease. NeuroRehabilitation. 21(1):29-36.
  7. Iizuka K, Machida T, Hirafuji M. (2014) Skeletal muscle is an endocrine organ J. Pharmacol Sci. 125(2):125-31.
  8. Kotelnikov G.P., Pyatin V.F., Bulgakova S.V., Shirolapov I.V. (2010) Whole body vibration (acceleration) training increases bone mineral density and serum levels of osteocalcin in elderly women. Adv. Gerontol. 23(2):257-262.
  9. Pedersen B.K., Hoffman-Goetz L. (2000) Exercise and the immune system: regulation, integration, and adaptation. Physiol. Rev. 80:1055-1081.
  10. Pyatin V.F., Kolsanov A.V., Shirolapov I.V. (2017) Recent Medical Techniques for Peripheral Nerve Repair: Clinico-Physiological Advantages of Artificial Nerve Guidance Conduits. Adv. Gerontol. 7(2):148-154.
  11. Pyatin V.F., Shirolapov I.V., Nikitin O.L. (2009) Vibration physical exercises as the rehabilitation in gerontology. Adv. Gerontol. 22(2):337–342.
  12. Rogan S., Hilfiker R., Herren K, et al. (2011) Effects of whole-body vibration on postural control in elderly. BMC Geriatrics. 11:72
  13. Torvinen S., Kannus P., Sievanen H. et al. (2003) Effect of 8-month vertical whole body vibration on bone, muscle performance and body balance: a randomized controlled study J. Bone Miner. Res. 18(5):876-884.
  14. Turner S, Torode M, Climstein M, et al. (2011) A randomized controlled trial of whole body vibration exposure on markers of bone turnover in postmenopausal women. J Osteoporos 2011:710387.
  15. Van der Meer G., Zeinstra E., Tempelaars J., Hopson S. (2007) Handbook of Acceleration Training. CA: Healthy Leaning, 181 p.


Источник:


Вибрационная физическая нагрузка как новая анти-возрастная технология.


Подробнее о Power Plate