Питание и иммунитет атлета

Модель резистентности и толерантности при взаимодействиях хозяин-патоген: ценность пищевых добавок. Темная область слева (сплошные стрелки) показывает классический вид иммунного "сопротивления", где иммуннитет защищает хозяина, пытаясь уменьшить нагрузку на организм, например, путем клеточного уничтожения и высвобождения активных радикалов кислорода (ROS). Слабая резистентность приводит к иммунодефициту и повышенному риску заражения. Напротив, чрезмерно бурный иммунный ответ на патоген вызывает повреждение тканей и расход и отведение энергетических ресурсов от других важных функций. Излишком сильный иммунный ответ связан с развитием так называемых аутоиммунных заболеваний и аллергии. В этой простой модели гпостоянство внутренней среды организма (гомеостаза) достигается путем балансировки эффекторной и регуляторной сторон весов. Эта классическая модель иммунного гомеостаза упускает из виду важные толерогенные взаимодействия с патогеном. Понятие "толерантности" – способность переносить микробную нагрузку (светло-зеленая область справа и прерывистые стрелки) было взято из экологической иммунологии, где работы у беспозвоночных показали важные толерогенные взаимодействия между хозяином и микробами, результаты которых можно перенести и на позвоночных. Патогены влияют на величину иммунного ответа, отображая связанные с микробами молекулярные модели (MAMPS) и стимулируя высвобождение сигналов опасности из поврежденных тканей. Толерантность в этой модели снижает защитную активность (верхняя прерывистая стрелка), но контролирует инфекцию на неповреждающем уровне, с дополнительным преимуществом в виде более низких энергозатрат. IFN-γ интерферон гамма, эффектор Т-клетки Теффа, трансформирующий фактор роста TGF-β бета, лимфоцит Th T-helper, регуляторные Т-клетки Treg

Ключевые моменты

• Пропуск тренировок по болезни несовместим с успехом в элитном спорте, который требует стабильно высокого объема тренировок, т.е. чем меньше болеет атлет, тем больше он может тренироваться.

• Призеры крупных соревнований, включая Олимпийские игры и чемпионаты мира, меньше и короче болеют респираторными инфекциями, чем менее успешные спортсмены национального уровня.

• Доступность питательных веществ влияет на иммунитет, потому что макро- и микроэлементы участвуют во множестве иммунных процессов. Макроэлементы участвуют в метаболизме иммунных клеток и синтезе белка, а микроэлементы обеспечивают антиоксидантную защиту.

• Новая парадигма спортивной иммунологии учитывает резистентность (сила иммунной защиты) и толерантность (способность противостоять микробам и поддерживать защитную активность).

• В современном представлении иммунная резистентность не подавляется у спортсменов во время тяжелых тренировок, поэтому неудивительно, что пищевые добавки для повышения иммунной резистентности, показывают ограниченную пользу для снижения инфекционной нагрузки у спортсменов. Работает девиз "если что-то не сломано, не нужно это чинить"

• Новая парадигма резистентности и толерантности помогает объяснить, почему пищевые добавки с толерогенным эффектом (например, пробиотики, витамин С и витамин D) являются важными, так как они могут снизить инфекционную нагрузку у спортсменов.

Инфекции – серьезная опасность для атлетов

Инфекция верхних дыхательных путей (ИДП), такие, как обычная простуда, могут представлять лишь небольшие помехи для многих из нас. Тем не менее, ИДП и другие инфекции, например те, которые влияют на желудочно-кишечную систему, могут помешать элитному спортсмену тренироваться и принимать участие в крупном соревновании. После травмы, болезнь (в основном респираторная, но также и желудочно-кишечная) была второй по распространенности причиной у элитных спортсменов, заставляя их обращаться за медицинской помощью либо во время тренировок, либо во время соревнований на летних или зимних Олимпийских играх. В трехлетнем наблюдении за 322 олимпийскими спортсменами, ~70% заболеваний, зарегистрированных медперсоналом, привели к "потере времени" или полному отсутствию на тренировках и соревнованиях, а остальные заболевания привели к "ограничению производительности" (например, снижению объема и/или интенсивности тренировок). Очевидно, что болезнь во время тренировок несовместима с успехом в элитном спорте, который требует стабильно высокого объема тренировок. Данные показывают, что обладатели медалей на крупных соревнованиях, включая Олимпийские игры и чемпионаты мира, страдают от меньшего количества ИДП и болеют короче, чем менее успешные спортсмены национального уровня.

Факторы риска заражения и снижения иммунитета у атлетов

Центральное место в спортивной иммунологии занимает концепция о том, что тяжелые тренировки временно снижают иммунитет, обеспечивая "открытое окно" для респираторных и других инфекций. Периоды перенапряжения и долгосрочной неправильной аптации (перетренированность) также были связаны со снижением иммунитета. Накопленный тренировочный стресс ставит под угрозу иммуное здоровье и повышает риск заражения. В течение многих лет иммунологи сосредотачивали свои исследовательские усилия на противодействии влияния тяжелых тренировок, как значимому фактору риска для развития респираторных инфекций у спортсменов. Как врожденный, так и приобретенный иммунитет часто временно снижается (на 15-70%) в течение восстановительного периода после длительных тяжелых нагрузок. Но достаточно ли этих временных изменений в иммунитете на фоне тяжелых нагрузок для повышения восприимчивости к респираторным инфекциям в соответствии с теорией "открытого окна"? Частота развития респираторных инфекций после Стокгольмского марафона 2000 года стала первой серьезной проблемой в теории "открытого окна", так как авторы не нашли увеличения симптомов инфекции после гонки. Это контрастировало с более ранними выводами, показывающими увеличение респираторных инфекций после гонок на выносливость. Кроме того, ряд наблюдений поддержал идею о том, что симптомы респираторных инфекций до гонки, возможно, объясняли сообщения об увеличении количества заболеваний после гонки на выносливость.

Исследования подчеркивают, что значимые факторы риска заражения у элитных спортсменов в целом аналогичны факторам риска для всего населения: зимнее время (общий сезон простуды и гриппа), высокий уровень психологического стресса, тревоги и депрессии, плохой сон и дальние поездки. Интересно, что увеличение тренировочной нагрузки привело к относительно небольшому увеличению частоты респираторных и желудочно-кишечных инфекций, согласно результатам исследования у элитных пловцов и к отсутствию изменений по заболеваемости в исследовании у элитных лыжников. Низкая доступность энергии (то есть недостаточное потребление пищи) была связана с увеличением симптомов заболевания у элитных спортсменок. Плохое психическое здоровье (например, стресс, тревога и депрессия), широко распространенное у женщин-спортсменок с низкой доступностью энергии, также играет роль в увеличении количества респираторных инфекций. Психологический стресс, тревога и депрессия оказывают хорошо известное и заметное влияние на иммунитет и устойчивость к инфекциям.

Как питание может влиять на иммунитет и риск заражения?

Способность иммунной системы уничтожать вирусы, бактерии и другие патогены, называется резистентностью. Она зависит от адекватного снабжения энергией, которые мы получаем из глюкозы, аминокислот и жирных кислот. Помимо требований к топливу, рост и развитие клеток требует нуклеотидов для синтеза ДНК и РНК, и аминокислот для синтеза белка. Адекватная поставка аминокислот также необходима для производства специальных "иммунных" белков, таких как иммуноглобулины, цитокины и острофазные белки. Хорошо изучено влияние строгого ограничения всех питательных веществ (маразм) и белково-энергетического недоедания (квашиоркор) на иммунитет и смертность, связанную с инфекциями. Выраженное ограничение энергии также может влиять на иммунитет путем активации оси гипоталамо-гипофиз-надпочечники и увеличения гормонов стресса. Выделяющийся при этом кортизол, например, оказывает противовоспалительное действие. Микроэлементы также играют важную роль в синтезе нуклеотидов и нуклеиновых кислот (например, железо, цинк и магний) и антиоксидантной защите (витамины С и Е), которая ограничивает повреждение тканей. Доступность антиоксидантов (например, витамин С) может быть особенно важна во время тяжелых нагрузок или инфекции, когда повышается окислительный стресс. Некоторые микроэлементы могут напрямую влиять на функции иммунных клеток, регулируя активность генов (например, витамин D).

Существуют и другие способы, с помощью которых питание может повлиять на иммунитет и инфекцию; например, пребиотики и пробиотики могут косвенно влиять на иммунитет, изменяя микробиоту кишечника, а цинк (его добавляют в некоторые леденцы от простуды) может непосредственно подавлять вирусную активность в области ротоглотки. Есть данные, показывающие двунаправленную связь между питанием, иммунитетом и инфекцией. С одной стороны, недоедание оказывает хорошо описанное негативное влияние на иммунитет и устойчивость к инфекции, но с другой стороны, широко распространенное увеличение энергетических потребностей во время инфекции парадоксально совпадает со снижением аппетита (анорексия) и нарушением всасывания питательных веществ. Недавние исследования пролили свет на этот парадокс, показав, что снижение аппетита улучшает иммунную толерантность и выживаемость во время бактериальной инфекции (когда организм начинает "голодать" во время лихорадки), но ускоряют прогресс и увеличивают смертность от вирусной инфекции ("кормит простуду").

Иммунная система: слева – врожденная, справа – приобретенная.

Новый теоретический взгляд на питание и иммунную защиту атлетов

Традиционно, иммунологи сосредоточили свои усилия на понимании иммунной защиты, имеющейся в нашем распоряжении, и помогающей в борьбе с инфекционными патогенами (резистентность). А вот экологические иммунологи предпочитают модель, описывающую не только резистентность, но и толерантность – способность переносить микробную нагрузку. В 2012 году концепции устойчивости и толерантности были описаны с использованием метафоры замка: жители крепости, выполняют различные задачи, включая ремонт стен, выращивание потомства и раздачу пищи. В то же время жители должны решить, стоит ли сражаться в битве и использовать соответствующее оружие, иммунный эквивалент фразы "выбирай оружие с умом". Ключом к эффективной толерантности является пропорциональный иммунный ответ: слишком буйный иммунный ответ может вызвать чрезмерное повреждение тканей и излишне отводить энергетические ресурсы от жизненно важных функций, и наоборот, слабый иммунный ответ повышает восприимчивость к повреждению от патогена. Агрессивные радикалы кислорода (ROS) играют важную роль в защите хозяина от инфекции, но повышенный окислительный стресс во время иммунной реакции также может привести к повреждению тканей, что создает повышенный спрос на антиоксиданты во время инфекции. Учитывая повреждение тканей и повышенную стоимость энергии во время полномасштабного иммунного ответа, иммунная система, вероятно, эволюционировала, чтобы контролировать инфекцию на неповреждающем уровне и проявлять толерантность к не угрожающим организмам. Ярким примером являются так называемые мутуалистические бактерии, которые находятся в кишечнике. Гомеостаз (постоянство внутренней среды организма) достигается соответствующим балансом резистентности и толерантности, который позволяет нам бороться с инфекцией там, где сигналы указывают на эту необходимость, но при этом поддерживать здоровые отношения с мутуалистичными бактериями в нашем кишечнике.

Понятно, что откровенный дефицит питательных веществ, необходимых для правильной иммунной функции, снизит иммуннитет и повысит восприимчивость к инфекции. Примеры – влияние дефицита диетического белка на иммунную защиту, и доказательства того, что дефицит цинка снижает иммунитет. Но растущие данные свидетельствуют о том, что для некоторых питательных веществ справедливо то, что их потребление выше рекомендуемых уровней может благотворно повлиять на иммунитет, вероятно, путем оптимизации хрупкого баланса между резистентностью и толерантностью. Очевидно, что уже недостаточно спрашивать только о том, остановит ли изменение питания спортсмена риск заболеть, возможно, более уместно спросить: уменьшит ли вмешательство в питании то, насколько сильно заболеет спортсмен?

Пищевые добавки для иммунитета: если не сломано, не исправляй!

Эффективность пищевых добавок для повышения иммунной устойчивости в основном идет от исследований у людей с ослабленным иммунитетом. В течение последних 25 лет или около того иммунологи активно исследовали пищевые добавки для повышения иммунной устойчивости у спортсменов. Основанием для таких исследований служило то, что иммунологи признавали факт нарушения иммунитета у спортсменов во время тяжелых тренировок. Более современное мнение – доказательства, подтверждающие подавление иммунитета у спортсменов, отсутствуют. Неудивительно, что добавки, направленные на повышение иммунной резистентности, показали ограниченные преимущества для иммунитета спортсмена. Одним из исключений является терапевтический эффект леденцов с цинком для лечения простуды. Мета-анализ показал, что такие леденцы (эквивалент 75 мг/сутки элементарного цинка) сократили продолжительность респираторных инфекций на ~3 дня (33%) при приеме < 24 часа после появления симптомов и на время болезни. Хотя точный механизм требует выяснения, цинк может действовать как противовирусное средство, увеличивая количество гамма-интерферона и уменьшая прикрепление распространенных вирусов простуды к своим рецепторам. Терапевтические эффекты леденцов с цинком также были приписаны антиоксидантным и противовоспалительным свойствам цинка, содержащегося в леденце, и поэтому такие леденцы также могут оказывать толерогенное воздействие на иммунитет.

Толерогенные пищевые добавки: новые цели

Толерантность ослабляет защитную активность, но эффективно контролирует инфекцию на неповреждающем уровне, а также облегчает регулирование полезных кишечных микробов. С учетом этого, легко понять, почему исследования, связанные с пищевыми добавками с толерогенными свойствами, дали некоторые положительные результаты, показав снижение тяжести инфекции у здоровых спортсменов. Пробиотики (и пребиотики) могут иметь толерогенные эффекты, влияя на кишечные микробные сообщества и иммунную систему; антиоксидантное действие витамина С и противовоспалительное действие витамина D может улучшить толерантность, смягчая чрезмерное повреждение тканей во время инфекции. Как упоминалось ранее, терапевтическое воздействие цинка в леденцах для лечения простуды также может быть связано с антиоксидантными и противовоспалительными (толерогенными) свойствами цинка.

Пробиотики

Пробиотики - это живые микроорганизмы, которые при регулярном введении и в достаточном количестве, как полагают, приносят пользу для здоровья, влияя на кишечные бактерии (микробиота) и иммунитет. Существуют различные механизмы, с помощью которых пробиотики могут нести пользу иммунитету и улучшать инфекционную устойчивость, особенно к респираторным и желудочно-кишечным инфекциям; однако до сих пор они не были четко прояснены. Пробиотики могут улучшить иммунную резистентность, укрепляя кишечный барьер и конкурируя с патогенами как за прикрепление к стенке кишечника, так и за доступные питательные вещества. Продукты пробиотического метаболизма (например, лактат) также могут подавлять рост патогенов в кишечнике. В настоящее время существует согласие с тем, что пробиотики оказывают важное противовоспалительное, толерогенное действие, которое поддерживает гомеостаз.

Имеющиеся данные, подтверждающие пробиотики для снижения бремени инфекции у спортсменов, указывают на некоторую пользу с очень небольшим количеством доказательств вреда от их использования. Поэтому спортсмены могут рассмотреть возможность пробиотических добавок, особенно в периоды повышенного риска развития респираторных инфекций, например, в течение нескольких недель до и во время длительных поездок.

Витамин С

Витамин С (аскорбиновая кислота) является основным водорастворимым антиоксидантом. Хорошие источники витамина С – фрукты и овощи, а рекомендуемое ежедневное потребление для взрослых составляет 90 мг для мужчин и 75 мг для женщин. Витамин С содержится в высокой концентрации в лейкоцитах, но уровень резко падает во время простуды, когда увеличивается окислительный стресс. Существует прочная научная основа для добавок с витамином С для повышения толерантности путем смягчения последствий чрезмерного повреждения тканей во время инфекции. Существует также сильное обоснование для прогнозирования преимуществ в виде снижения респираторных инфекций у спортсменов, которые испытывают повышенный окислительный стресс во время тяжелых тренировок. Есть одна область неопределенности, которая заключается в том, притупляет ли регулярная добавка витамина С в высоких дозах (1 г/сутки) некоторые адаптации к тренировкам на выносливость. Авторы некоторых исследований предостерегают от высоких доз антиоксидантных добавок во время тренировок на выносливость, чтобы избежать притупления клеточных адаптаций. Но притупляет ли высокая доза антиоксидантной добавки адаптации у элитных спортсменов, остается неясным. Поскольку добавка витамина С (0,25-1,0 г/сутки) дешева, безопасна и может предотвратить симптомы респираторных инфекций у тех, кто тяжело тренируется, спортсмены должны рассматривать прием добавок витамина С в периоды повышенного риска заражения, например, поездки за границу на важные соревнования.

Витамин D

В 1981 году британский врач общей практики и знаменитый эпидемиолог Р. Эдгар Хоуп-Симпсон был первым, кто предположил, что респираторные вирусные инфекции (например, грипп) имеют "сезонный стимул", тесно связанный с солнечной радиацией. Природа этого "сезонного стимула" оставалась неясной до тех пор, пока не были открыты важные иммуномодулирующие эффекты витамина D. Выработка витамина D в результате солнечного ультрафиолетового излучения (УФ) B, проникающего в кожу, обычно обеспечивает 80%–100% потребностей организма в витамине D, при этом небольшое количество обычно поступает из рациона (хорошие источники включают жирную рыбу и яичные желтки). Рекомендуемое ежедневное потребление витамина D для взрослых (5 мкг или 200 МЕ в Евросоюзе и 15 мкг или 600 МЕ в США) предполагает, что синтез не происходит, и весь витамин D человек получает из пищи, хотя это редко происходит на практике. Витамин D играет важную роль в повышении врожденного иммунитета путем выработки антимикробных белков, однако действие витамина D на приобретенный иммунитет носит противовоспалительный характер. Толерогенные эффекты витамина D предотвращают чрезмерно буйные иммунные реакции. Растет интерес к преимуществам добавок с витамином D, поскольку исследования сообщают о недостаточности витамина D у более чем половины всех спортсменов, протестированных зимой, когда солнечный свет незначителен. Данные подтверждают важность предотвращения дефицита витамина D для поддержания иммунитета и снижения тяжести респираторных заболеваний для населения в целом и спортсменов. Недавний мета-анализ сообщил о защитном воздействии добавки витамина D на частоту развития респираторных инфекций, особенно у тех, кто испытывает дефицит витамина D.