Отсроченный лейкоцитоз после тяжелых силовых упражнений и упражнений на выносливость: аспекты регуляторных механизмов

Изучалось влияние силовой тренировки и тренировки на выносливость на отсроченный лейкоцитоз.  Установлено, что через пять часов после тренировки лейкоцитоз крови достиг пика примерно в 150% от исходного уровня. Через 30 минут после начала тренировки и через 5 минут после тренировки уровень гормона роста в плазме значительно увеличился. Однако уровень других гормонов достоверно не повысился.

 

B. A. Рисой с соавт.

Отсроченный лейкоцитоз после тяжелых силовых упражнений и упражнений на выносливость: аспекты регуляторных механизмов

 

Введение

Во время инфекций полиморфноядерные нейтрофильные гранулоциты (PMN) мобилизуются из своих хранилищ в костном мозге. Затем с кровью попадают в пораженные ткани и убивают там вторгающихся микробов. Сигнал(ы) от места воспаления до костного мозга неизвестны, хотя ряд гуморальных факторов, которые могут мобилизовать PMN, хорошо известны. Мы использовали стандартизированную неинфекционную человеческую модель для выяснения соответствующих мобилизаторов PMN. Хорошо подготовленные спортсмены выполнили 60-минутную силовую тренировку мышц ног. Образцы крови брали до, во время, и сразу после тренировки, а затем повторно в течение следующего дня.

В образцах крови были измерены: кортизол, гормон роста, АКТГ, комплемент-факторы, высокочувствительный к C-реактивному белку (muCRP), интерлейкин-6 (IL-6), фактор, стимулирующий гранулоцитов плазмы крови (G-CSF), интерлейкин-8 (IL-8, CXCL8) и MIP-1β (CCL4). Хемотаксины PMN в тестовой плазме оценивали с помощью мембранной техники микропор.

Результаты

Примерно через 5 часов после тренировки гранулоцитоз крови достиг пика примерно в 150% от исходного уровня. Уровень гормона роста в плазме крови значительно увеличился через 30 минут после начала тренировки и через 5 минут после тренировки. Однако уровень других гормонов не повысился. Не было обнаружено существенной корреляции между концентрацией стрессовых гормонов  и последующим увеличением PMN выше их индивидуальных базовых уровней. Через 65 минут после тренировки значительно увеличился G-CSF плазмы крови, но в пределах нормы. IL-6 увеличился очень незначительно в пределах нормального диапазона, и хемокины IL-8 и MIP-1β не увеличивались. Однако обнаружено значительное увеличение PMN-хемотаксической активности в плазме крови через 35, 50 и 60 минут после тренировки. Такая активность до настоящего времени не идентифицирована.

Не была обнаружена активация muCRP, концентрация которого находилась в контрольном диапазоне в состоянии покоя, через 5 и 23 часа после тренировки. После упражнений на выносливость были получены аналогичные результаты, за исключением ответа на кортизол, особенно у неэлитных бегунов.

Выводы

По-видимому, мобилизовать PMN из костного мозга в кровь могут (прямо или косвенно) множество гуморальных факторов. Некоторые другие факторы, как известно, не являются хемотаксическими. При разных условиях могут использоваться разные варианты этих мобилизаторов. В позднем гранулоцитозе после тяжелых длительных упражнений ряд факторов, которые, как считается, способны имитировать гранулоцитоз инфекционных заболеваний, были, по-видимому, неактуальными.

Мой[1] дополнительный вывод по полученным авторами данным. Так как у спортсменов, выполняющих тяжелую силовую тренировку уровень лейкоцитов приходит в норму через 24 часа, выполнять общий анализ крови можно только через сутки. Иначе уровень лейкоцитов в крови будет выше нормы.


О взаимосвязи гормонов и мышечной массы можно прочесть в моей книге "Гормоны и гипертрофия скелетных мышц человека"


Bjørn Audun Risøy1, Truls Raastad1, Jostein Hallén1, Knut T Lappegård3, Kjersti Bæverfjord2, Astrid Kravdal2, Else Marie Siebke2 and Haakon B Benestad*2 Delayed leukocytosis after hard strength and endurance exercise: Aspects of regulatory mechanisms //BMC Physiology 2003, 3

2003_bj-rn-audun-ris-_et-al.pdf

Background

During infections, polymorphonuclear neutrophilic granulocytes (PMN) are mobilized from their bone marrow stores, travel with blood to the affected tissue, and kill invading microbes there. The signal(s) from the inflammatory site to the marrow are unknown, even though a number of humoral factors that can mobilize PMN, are well known.

We have employed a standardized, non-infectious human model to elucidate relevant PMN mobilizers. Well trained athletes performed a 60-min strenuous strength workout of leg muscles. Blood samples were drawn before, during and just after exercise, and then repeatedly during the following day. Cortisol, GH, ACTH, complement factors, high-sensitive CRP (muCRP), IL-6, G-CSF, IL-8 (CXCL8) and MIP-1β (CCL4) were measured in blood samples. PMN chemotaxins in test plasma was assessed with a micropore membrane technique.

Results

About 5 hr after the workout, blood granulocytosis peaked to about 150% of baseline. Plasma levels of GH increased significantly 30 min into and 5 min after the exercise, but no increase was recorded for the other hormones. No significant correlation was found between concentrations of stress hormones and the subjects’ later occurring PMN increases above their individual baselines. Plasma G-CSF increased significantly – but within the normal range – 65 min after the workout. IL-6 increased very slightly within the normal range, and the chemokines IL-8 and MIP-1β did not increase consistently. However, we found a significant increase of hitherto non-identified PMN-chemotactic activity in plasma 35, 50, and 60 min after the exercise.

No systemic complement activation was detected, and (mu)CRP was within the reference range at rest, 5 h and 23 h after the exercise. After endurance exercise, similar findings were made, except for a cortisol response, especially from non-elite runners.

Conclusion

Apparently, a multitude of humoral factors can – directly or indirectly – mobilize PMN from marrow to blood; some of the factors are, others are not known to be, chemotactic. Under different conditions, different selections of these mobilizers may be used. In the late granulocytosis after heavy, long-lasting exercise a number of factors thought capable of mimicking the granulocytosis of infectious diseases were apparently irrelevant.

References

  1. Opdenakker G, Fibbe WE, Van Damme J: The molecular basis of leukocytosis. Immunol Today 1998, 19:182-89.
  2. Jagels MA, Chambers JD, Arfors KE, Hugli TE: C5a- and tumor necrosis factor-alpha-induced leukocytosis occurs independ ently of beta 2 integrins and L-selectin: differential effects on neutrophil adhesion molecule expression in vivo. Blood 1995, 85:2900-909.
  3. Benestad HB, Laerum OD: The neutrophilic granulocyte. Curr Top Pathol 1989, 79:7-36.
  4. Pedersen BK, Rohde T, Ostrowski K: Recovery of the immune system after exercise. Acta Physiol Scand 1998, 162:325-32.
  5. Pedersen BK: Influence of physical activity on the cellular immune system: Mechanisms of action. Int J Sports Med 1991:23-29.
  6. Suzuki K, Totsuka M, Nakaji S, Yamada M, Kudoh S, Liu Q, Sugawara K, Yamaya K, Sato K: Endurance exercise causes interaction among stress hormones, cytokines, neutrophil dynamics, and muscle damage. J Appl Physiol 1999, 87:1360-67.
  7. Yamada M, Suzuki K, Kudo S, Totsuka M, Nakaji S, Sugawara K: Raised plasma G-CSF and IL-6 after exercise may play a role in neutrophil mobilization into the circulation. J Appl Pysiol 2002, 92:1789-94.
  8. Nieman DC, Henson DA, Sampson CS, Herring JL, Suttles J, Conley M, Stone HM, Butterworth DE, Davis JM: The acute immune response to exhaustive resistance exercise. Int J Sports Med 1995, 16:322-328.
  9. Raastad T, Risøy BA, Benestad HB, Fjeld JG, Hallén J: Temporal relationship between leukocyte accumulation in muscles and halted recovery 10–20 h after strength exercise. J Appl Physiol 2003, 285:2503-2509.
  10. Natale VM, Brenner IK, Moldoveanu AI, Vasiliou P, Shek P, Shephard RJ: Effects of three different types of exercise on blood leukocyte count during and following exercise. Sao Paulo Med J 2003, 121:9-14.
  11. Benestad HB, Strom-Gundersen I, Iversen OP, Haug E, Nja A: No neuronal regulation of murine bone marrow function. Blood 1998, 91:1280-7.
  12. Pedersen BK, Toft AD: Effects of exercise on lymphocytes and cytokines. Br J Sports Med 2000, 34:246-51.
  13. Ulich TR, del Castillo J, McNiece IK, Yin SM, Irwin B, Busser K, Guo KZ: Acute and subacute hematologic effects of multi-colony stimulating factor in combination with granulocyte colonystimulating factor in vivo. Blood 1990, 75:48-53.
  14. Asano S, Okano A, Ozawa K, Nakahata T, Ishibashi T, Koike K, Kimura H, Tanioka Y, Shibuya A, Hirano T: In vivo effects of recombinant human interleukin-6 in primates: stimulated production of platelets. Blood 1990, 75:1602-5.
  15. Richardson RP, Rhyne CD, Fong Y, Hesse DG, Tracey KJ, Marano MA, Lowry SF, Antonacci AC, Calvano SE: Peripheral blood leukocyte kinetics following in vivo lipopolysaccharide (LPS) administration to normal human subjects. Influence of elicited hormones and cytokines. Ann Surg 1989, 210:239-45.
  16. Ikebuchi K, Wong GG, Clark SC, Ihle JN, Hirai Y, Ogawa M: Interleukin 6 enhancement of interleukin 3-dependent proliferation of multipotential hemopoietic progenitors. Proc Natl Acad Sci USA 1987, 84:9035-9.
  17. Kharazmi A, Nielsen H, Rechnitzer C, Bendtzen K: Interleukin 6 primes human neutrophil and monocyte oxidative burst response. Immunol Lett 1989, 21:177-84.
  18. Suwa T, Hogg JC, English D, van Eeden SF: Interleukin-6 induces demargination of intravascular neutrophils and shortens their transit in marrow. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2000, 279:2954-60.
  19. Price TH, Chatta GS, Dale DC: Effect of recombinant granulocyte colony-stimulating factor on neutrophil kinetics in normal young and elderly humans. Blood 1996, 88:335-40.
  20. Pedersen BK, Steensberg A, Fischer C, Keller C, Ostrowski K, Schjerling P: Exercise and cytokines with particular focus an musclederived IL-6. Exerc Immunol Rev 2001, 7:18-31.
  21. Smith LL, Anwar A, Fragen M, Rananto C, Johnson R, Holbert D: Cytokines and cell adhesion molecules associated with highintensity eccentric exercise. Eur J Appl Physiol 2000, 82:61-67.
  22. Suzuki K, Nakaji S, Yamada M, Liu Q, Kurakake S, Okamura N, Kumae T, Umeda T, Sugawara K: Impact of a competitive marathon race on systemic cytokine and neutrophil responses. Med Sci Sports Exerc 2003, 35:348-55.
  23. Sondergaard SR, Ostrowski K, Ullum H, Pedersen BK: Changes in plasma concentrations of interleukin-6 and interleukin-1 receptor antagonists in response to adrenaline infusion in humans. Eur J Appl Physiol 2000, 83:95-8.
  24. Kato M, Suzuki H, Murakami M, Akama M, Matsukawa S, Hashimoto Y: Elevated plasma levels of interleukin-6, interleukin-8, and granulocyte colony-stimulating factor during and after major abdominal surgery. J Clin Anesth 1997, 9:293-8.
  25. Nakagawa M, Terashima T, D’yachkova Y, Bondy GP, Hogg JC, van Eeden SF: Glucocorticoid-induced granulocytosis – Contribution of marrow release and demargination of intravascular granulocytes. Circulation 1998, 98:2307-13.
  26. Kappel M, Hansen MB, Diamant M, Jorgensen JO, Gyhrs A, Pedersen BK: Effects of an acute bolus growth hormone infusion on the human immune system. Horm Metab Res 1993, 25:579-85.
  27. Hansen JB, Wilsgard L, Østerud B: Biphasic changes in leukocytes induced by strenuous exercise. Eur J Appl Physiol 1991, 62:157-61.
  28. Shinkai S, Watanabe S, Asai H, Shek PN: Cortisol response to exercise and post-exercise suppression of blood lymphocyte subset counts. Int J Sports Med 1996, 17:597-603.
  29. McCarthy DA, Macdonald I, Grant M, Marbut M, Watling M, Nicholson S, Deeks JJ, Wade AJ, Perry JD: Studies of the immediate and delayed leukocytosis elicted by brief (30-min) strenuous exercise. Eur J Appl Physiol 1992, 64:513-517.
  30. Kubo H, Graham L, Doyle NA, Quinlan WM, Hogg JC, Doerschuk CM: Complement fragment-induced release of neutrophils from bone marrow and sequestration within pulmonary capillaries in rabbits. Blood 1998, 92:283-90.
  31. Saito H, Lai J, Rogers R, Doerschuk CM: Mechanical properties of rat bone marrow and circulating neutrophils and their responses to inflammatory mediators. Blood 2002, 99:2207-13.
  32. Castell LM, Poortmans JR, Leclercq R, Brasseur M, Duchateau J, Newsholme EA: Some aspects of the acute phase response after a marathon race, and the effects of glutamine supplementation. Eur J Appl Physiol 1997, 75:47-53.
  33. Camus G, Duchateau J, Deby-Dupont G, Pincemail J, Deby C, Juchmes-Ferir A, Feron F, Lamy M: Anaphylatoxin C5a production during short-term submaximal dynamic exercise in man. Int J Sports Med 1994, 15:32-35.
  34. Nieman DC, Tan SA, Lee JW, Berk LS: Complement and immunoglobulin levels in athletes and sedentary controls. Int J Sports Med 1989, 10:124-28.
  35. Wolach B, Eliakim A, Gavrieli R, Kodesh E, Yarom Y, Schlesinger M: Aspects of leukocyte function and the complement system following aerobic exercise in young female gymnasts. Scand J Med Sci Sports 1998, 8:91-97.
  36. Ballou SP, Lozanski G: Induction of inflammatory cytokine release from cultured human monocytes by C-reactive protein. Cytokine 1992, 4:361-8.
  37. Simonson SR: The immune response to resistance exercise. J Strength Cond Res 2001, 15:378-84.
  38. Ferry A, Picard F, Duvallet A, Weill B, Rieu M: Changes in blood leukocyte populations induced by acute maximal and chronic submaximal exercise. Eur J Appl Physiol 1990, 59:435-42.
  39. Nieman DC, Buckley KS, Henson DA, Warren BJ, Suttles J, Ahle JC, Simandle S, Fagoaga OR, Nehlsen-Cannarella SL: Immune function in marathon runners versus sedentary controls. Med Sci Sports Exerc 1995, 27:986-92.
  40. Ndon JA, Snyder AC, Foster C, Wehrenberg WB: Effects of chronic intense exercise training on the leukocyte response to acute exercise. Int J Sports Med 1992, 13:176-82.
  41. Raastad T, Glomsheller T, Bjoro T, Hallen J: Recovery of skeletal muscle contractility and hormonal responses to strength exercise after two weeks of high-volume strength training. Scand J Med Sci Sports 2003, 13:159-68.
  42. Fure H, Nielsen EW, Hack CE, Mollnes TE: A neoepitope-based enzyme immunoassay for quantification of C1-inhibitor in complex with C1r and C1s. Scand J Immunol 1997, 46:553-7.
  43. Wolbink GJ, Bollen J, Baars JW, ten Berge RJ, Swaak AJ, Paardekooper J, Hack CE: Application of a monoclonal antibody against a neoepitope on activated C4 in an ELISA for the quantification of complement activation via the classical pathway. J Immunol Methods 1993, 163:67-76.
  44. Mollnes TE, Brekke O-L, Fung M, Bergseth G, Christiansen D, Fure H, Videm V, Lappegård KT, Köhl J, Lambris JD: Essential role of the C5a receptor in E. Coli-induced oxidative burst revealed by a novel lepirudin based human whole blood model of inflammation. Blood 2002, 100:1869-1877.
  45. Garred P, Mollnes TE, Lea T: Quantification in enzyme-linked immunosorbent assay of a C3 neoepitope expressed on activated human complement factor C3. Scand J Immunol 1988, 27:329-35.
  1. Mollnes TE: Analysis of in vivo complement activation. in: Weir’s Handbook of Experimental Immunology Edited by: Herzenberg LA, Weir DM, Herzenberg L, Blackwell C. Boston, Blackwell Science; 1997:78.1-78.8.
  2. Grimstad IA, Benestad HB: A new assay for leukocyte chemotaxis using cell retrieval, electronic particle counting and flow cytometry. J Immunol Methods 1982, 49:215-33.
  3. Boyum A: Separation of leukocytes from blood and bone marrow. Scand J Clin Lab Invest 1968, 21:77-89.
  4. Van Elteren P: On the combination of independent two sample tests of Wilcoxon. Bull Inst Int Stat 1960, 37:351.

[1] А.В. Самсонова

Похожие записи:


Типы телосложения мужчин по В.В. Бунаку
Дано описание жизненного пути крупнейшего отечественного антрополога и анатома Виктора Валериановича Бунака.  Описаны типы телосложения мужчин по…

Магнитно-резонансная томография (МРТ)
Дано определение, описаны основы метода и история открытия  магнитно-резонансной томографии (МРТ). Приведены примеры применения МРТ в области медицины,…

Типы телосложения по Шелдону
Описана история выделения типов телосложения (соматотипов) психологом Уильямом Гербертом Шелдоном. Дана характеристика трем соматотипам по У.

Срочные ответы тестостерона и кортизола на высокоинтенсивные силовые упражнения
Изучались срочные ответы тестостерона и кортизола на высокоинтенсивные силовые упражнения. Установлено, что программы тренировочных занятий в…

Катехоламины, гормон роста, кортизол, инсулин и половые гормоны в аэробных и анаэробных упражнениях
Изучалось выделение катехоламинов, гормона роста, кортизола, инсулина и половых гормонов (тестостерона и эстрадиола)…

Упражнение и ограничение кровотока
В обзоре анализируются литературные источники, посвященные проблеме тренировки с ограничением кровотока. Авторы показали, что большое число исследований продемонстрировало…

Физическое развитие сильнейших чешских хоккеистов
Представлены статистические характеристики сильнейших хоккеистов Чешской Республики: рост, вес, индекс массы тела. В статье приведены статистические…

Influence of the KAATSU Training on the Strength Endurance of the Muscles of the Lower Extremities in Qualified Football Players
Изучалось влияние KAATSU-тренинга на силовую выносливость мышц нижних конечностей квалифицированных футболистов. Установлены достоверные изменения в локальной силовой…

Антиоксиданты и физические упражнения: польза или вред?
Показано, что прием антиоксидантов во время тренировок не всегда приносит пользу. Иногда это вредно. Исследования на животных и…

Роль свободных радикалов и антиоксидантов в тренировках спортсменов
Описана роль свободных радикалов и антиоксидантов в тренировках спортсменов. Показано, что активные формы кислорода в пределах диапазона концентрации…

Биомеханика опорно-двигательного аппарата человека
В монографии П.И. Бегуна и А.В. Самсоновой «Биомеханика опорно-двигательного аппарата человека» подробно рассмотрены вопросы, связанные с составом, строением…

Капилляризация и характеристики мышечных волокон различных типов у тяжелоатлетов и пауэрлифтеров
Изучалась капиллияризация и характеристики мышечных волокон различных типов в широкой латеральной мышце бедра у элитных тяжелоатлетов,…