Сердце спортсмена. Актуальные проблемы спортивной кардиологии

Следует подчеркнуть, что в связи с отсутствием на данном историческом этапе объективных методов исследования сердца большинство врачей в совершенстве владели физикальными методами его обследования (пальпация, перкуссия и аускультация). Общим выводом таких обследований стало обоснование положения о том, что увеличение размеров сердца спортсменов происходит главным образом за счет дилатации его полостей (Deutsch F., Kauf E., 1924; Зеленин, В. Ф., 1928).

Второй этап изучения спортивного сердца можно обозначить как электрокардиографический, поскольку он связан с появлением в кардиологии данного метода исследования. Первые ЭКГ сердечной деятельности спортсменов были записаны в 1931 г. Одновременно в спортивной медицине стали использоваться и другие инструментальные методы обследования ССС, в частности, векторкардиография, рентгенологическое исследование сердца, рентгенокимография. Накопление электрокардиографических данных спортсменов показало, что большая часть из них имеет брадикардию и ЭКГ-амплитудные критерии гипертрофии миокарда левого желудочка (ГМЛЖ). Многие исследователи стали склоняться к выводу о том, что обязательным признаком тренированного сердца, наряду с брадикардией, является ГМЛЖ сердца. Это заключение (которое, как выяснилось впоследствии, было ложным) подкреплялось рентгенологическими данными исследований сердца спортсменов о расширении рентгенологической тени сердца и тем фактом, что на аутопсии умерших спортсменов действительно находили истинную гипертрофию миокарда (ГМ).

Следует отметить, что методы исследования сердца спортсменов, используемые на электрокардиографическом этапе, к сожалению, не позволяли разграничить гипертрофию и дилатацию полостей сердца. Тем не менее, ряд ученых, в частности, выдающийся советский терапевт профессор Г. Ф. Ланг еще в 1936 г. пришел к выводу: «Если при длительной гиперфункции сердца развилась значительная гипертрофия миокарда, то изнашивание его неизбежно вследствие развития в нем дистрофических и склеротических изменений…» (Ланг Г. Ф., 1936). А в 60-е гг. прошлого столетия основоположник спортивной кардиологии в СССР профессор А. Г. Дембо высказал предположение, что сам факт гипертрофии миокарда у спортсменов может свидетельствовать о возникновении сердечной патологии (Дембо А. Г., 1965; 1966). Будучи автором многочисленных монографических работ по спортивной медицине, он первым выразил сомнения в возможности использования ЭКГ для получения достоверной информации о наличии гипертрофии миокарда у спортсменов, предвосхитив последующие открытия в области развития представлений о спортивном сердце. А. Г. Дембо активно развивал учение о дистрофии миокарда вследствие физического перенапряжения (ДМФП). Им были разработаны ЭКГ-критерии стадийности развития ДМФП.

Третий этап изучения спортивного сердца, который начался после появления в 1974 г. и внедрения в спортивную медицину метода эхо-кардиографии (ЭхоКГ), можно, соответственно, назвать эхокардиографическим. Сравнение данных о наличии ГМ, полученных при проведении спортсменам ЭКГ и ЭхоКГ, показали, что 90 % заключений о наличии гипертрофии миокарда у спортсменов, сделанных на основании ЭКГ, оказались ложными и не подтверждались на ЭхоКГ. Накопленная в этот период богатейшая база данных свидетельствовала о крайне низкой чувствительности всех ЭКГ-критериев ГМЛЖ у спортсменов (Kreso A., et al., 2015). Отсутствие статистически значимых корреляций между относительными изменениями массы миокарда левого желудочка и изменением комплекса QRS подтверждают и другие современные исследования (Krenc Z., 2016; Samesina N. I., 2017).

В 1994 г. в журнале «Sports Medicine» вышла статья H. Perrault и R. A. Turcotte «Exercise-induced cardiac hypertrophy. Fact or fallacy?» («Гипертрофия миокарда, вызванная физическими нагрузками. Факт или заблуждение?»), в которой авторы на основе обследования 1000 спортсменов и 800 лиц, не занимающихся спортом, а также анализа имеющейся по этой проблеме научной литературы и обобщенных данных 20-летнего использования ультразвукового исследования сердца у спортсменов поставили под сомнение существование так называемой физиологической спортивной гипертрофии миокарда. В то же время, по данным авторского исследования, разница в конечно-диастолическом размере левого желудочка в двух группах обследованных лиц составила 5,3 мм. По мнению авторов, изменения в сердце при занятиях спортом были связаны преимущественно с увеличением размеров его камер, что подтвердило предположения F. Deutsch и E. Kauf, сделанные еще в 1924 г.

В 80-е гг. прошлого столетия к аналогичному выводу пришли и советские ученые, утверждавшие, что у спортсменов, рационально строящих свой тренировочный процесс, не развивается ГМ, а здоровый, полноценный миокард справляется с большими нагрузками и без включения компенсаторного механизма гипертрофии. Спортивное сердце, по их мнению, связано в основном с увеличением его камер и повышением эластичности миокарда. Кроме того, Р. Д. Дибнер (1986), А. Г. Дембо (1989), Р. А. Меркулова с соавт. (1989) и другие исследователи отмечали, что у спортсменов, не имеющих ГМ, в целом отмечается более высокий уровень состояния здоровья. При этом многие из них считали, что развитие ГМ у спортсмена является первым шагом на пути к изнашиванию сердца, снижению его сократительной способности (Миханов И. А., 1993).

По данным масштабного эхокардиографического обследования спортсменов, проведенного в начале 2000-х гг. в Италии Институтом спортивной медицины и науки, из 4450 членов итальянских национальных спортивных команд только у четырех спортсменов было выявлено утолщение стенки левого желудочка в 13 мм и более. В последующем у двух из них была диагностирована гипертрофическая кардиомиопатия (Pelliccia A., 2006).

Приведенные выше результаты вполне сопоставимы с данными эхокардиографического обследования спортсменов-подростков, проведенного в этот же период отделением кардиологии университетской больницы Lewisham в Лондоне (Sharma S. et al., 2002). В ходе него было обследовано 720 подростков-спортсменов (75 % юношей и 25 % девушек) в возрасте 15,7 ± 1,4 лет, тренирующих выносливость, а также 250 подростков контрольной группы, не занимающихся спортом (аналогичного возраста, пола и площади поверхности тела). И хотя по сравнению с контрольной группой спортсмены имели большую толщину стенки левого желудочка (9,5 ± 1,7 мм против 8,4 ± 1,4 мм, р <0,0001), только у 3 спортсменов-юношей (0,4 % от группы обследованных) толщина миокарда составила более 12 мм. Все они имели увеличенный размер полости левого желудочка (54,4 ± 2,1 мм, от 52 до 60 мм). При этом ни у одной из спортсменок толщина миокарда не превысила 11 мм.

В таблице 1 представлены данные семи эхокардиографических исследований спортсменов, проведенных учеными разных стран с 1994 по 2020 гг. Общая численность обследованных составила 8516 спортсменов.

Таблица 1Частота выявления умеренно-выраженной (концентрической) гипертрофии миокарда у спортсменов по данным разных авторов

Как следует из таблицы, в соответствии с рекомендациями Американского общества эхокардиографии и Европейской ассоциации кардиоваскулярной визуализации (2015), умеренно-выраженную ГМЛЖ имели в среднем по всем исследованиям только 2,5 % спортсменов и, как правило, лица мужского пола.

Несомненный научный интерес в этом плане представляет проведенный в 2013 г. немецкими исследователями (Scharhag J. et al., 2013) анализ опубликованных в электронной библиотеке PubMed источников с ключевыми словами «спортивное сердце», изданных за период с 1948 по 2012 год. Авторы представленного обзора пришли к выводу: толщина стенки левого желудочка сердца у абсолютного большинства спортсменов соответствует норме или ее верхней границе и только у 2–4 % спортсменов достигает 13 мм. При этом относительная толщина стенки левого желудочка у спортсменов (соотношение толщины стенки и внутреннего диаметра сердца в фазу диастолы), как правило, не превышает 42–43 %, т. е. нормы для лиц, не занимающихся спортом. Только у культуристов, применяющих анаболические стероиды, отмечалась достоверная концентрическая гипертрофия с заметно более высоким значением относительной толщины стенки левого желудочка (Urhausen A., Kindermann W., 1999).

Четвертый этап изучения спортивного сердца можно обозначить как этап магнитно-резонансной томографии (МРТ) сердца спортсменов, который связан с появлением в 1988 г. и широким внедрением в спортивную кардиологию данного метода диагностики. Сопоставление эхокардиографических параметров и параметров, полученных при МРТ сердца, показало, что объемы и размеры предсердий и желудочков при ЭхоКГ являются несколько заниженными, а толщина стенок и масса миокарда – завышенными (Milliken M. C. et al., 2012; Andreoulakis E., Swoboda P. P., 2018; Maestrini V. et al., 2020). Возникла необходимость коррекции формул для проведения эхокардиографии у спортсменов (Waterhouse D. F. с соавт., 2012).

Метод МРТ значительно расширил возможности в дифференциации физиологических и патологических изменений в сердце спортсмена (Waterhouse D. F. et al., 2012; Andreoulakis E., Swoboda P. P., 2018; D’Ascenzi F. et al., 2019; Maestrini V. et al., 2020).

В 2019 г. F. D’Ascenzi et al. опубликовали результаты проведенного ими мета-анализа, целью которого было определение нормальных референтных значений размера и функции сердца, оцениваемых методом МРТ сердца у спортсменов. Мета-анализ включал данные 27 исследований, в ходе которых были обследованы 983 спортсмена. Авторы пришли к выводу, что верхние границы размеров желудочков спортивного сердца несколько выше тех, которые установлены в современных рекомендациях для общей популяции, особенно для правого желудочка при нормальной функции. При этом верхние границы абсолютной и индексированной массы миокарда левого желудочка оказались в пределах референтного диапазона для общей популяции, с максимальными значениями у спортсменов, занимающихся видами спорта с высокими статическими и динамическими нагрузками, такими как гребля и велоспорт. К сожалению, в данный анализ не вошли женщины, представители силовых видов спорта и чернокожие атлеты.

Внедрение метода МРТ в спортивную кардиологию позволило сформировать новое понимание миокардиального фиброза миокарда как варианта патологического ремоделирования сердца спортсмена, который может являться фактором развития потенциально фатальных аритмий и угрозы внезапной сердечной смерти (ВСС) (Tahir E. et al., 2018).

В целом же общим итогом развития представлений о спортивном сердце стало обоснованное многочисленными исследованиями ученых и практиков многих стран мира заключение о том, что процент истинной гипертрофии миокарда у спортсменов крайне низок и, как правило, является следствием патологии, а не проявлением физиологического спортивного сердца.

Вопрос о том, является ли гипертрофия миокарда левого желудочка, даже умеренно выраженная (по критериям ASE 2015 г.), нормой для спортсмена, имеет очень принципиальное значение не только для оценки адаптации сердца к физическим нагрузкам, выявления заболеваний сердца, не связанных со спортивной деятельностью, допуска к занятиям спортом, но и для прогноза внезапной сердечной смерти спортсменов.

Последняя причина приобретает особую актуальность на фоне сравнения частоты распространения умеренно выраженной гипертрофии миокарда в популяции живых и умерших спортсменов. Если у живых спортсменов распространенность данной степени гипертрофии миокарда, как было показано выше, составляет около 2–2,5 %, то у умерших спортсменов при аутопсии толщина миокарда 13 мм и выше встречается более чем в 40 % случаев (Maron B. J., 2009; Sheppard M. N., 2012; Emery M. S., Kovacs R. J., 2018), что является неоспоримым доказательством роли ГМЛЖ в развитии ВСС у спортсменов.

На широкую распространенность утолщения миокарда у умерших спортсменов указывал еще в 1899 г. немецкий исследователь S. W. Henschen (Rost, R., 1990).

При этом в работах разных авторов встречаются различные причины развития гипертрофии миокарда у умерших спортсменов. Так B. J. Maron (2009), который анализировал судебно-медицинские акты вскрытия спортсменов, приводит данные о том, что гипертрофическая кардиомиопатия была диагностирована у 36 % умерших спортсменов, а недифференцированная ГМЛЖ – лишь у 8 %. В то же время M. Sheppard – судмедэксперт королевского госпиталя Великобритании, которая сама проводила вскрытие умерших спортсменов, приводит прямо противоположные данные: гипертрофическая кардиомиопатия ею была диагностирована у 11 % умерших, а недифференцированная ГМЛЖ – у 31 % (Sheppard M. N., 2012). Тем не менее у обоих авторов частота ГМЛЖ на вскрытии спортсменов превосходила таковую у живых более чем в 20 раз, что, независимо от причины гипертрофии, доказывает непосредственную ее связь с внезапной сердечной смертью в спорте.

Литовские ученые А. Л. Валанчюте и В. В. Лясаускайте (1994) провели посмертную коронарографию умерших спортсменов с развившейся ГМЛЖ и пришли к выводу, что количество капилляров в гипертрофированном миокарде у спортсменов остается неизменным. По мнению авторов, при интенсивных нагрузках это приводит к гипоперфузии сердечной мышцы, возникающей из-за несоответствия коронарного кровотока по отношению к увеличенной массе миокарда, что является основой для формирования некоронарогенных некрозов в миокарде. На месте некроза в сердечной мышце развивается фиброз как репаративный процесс в ответ на повреждение. Некоронарогенный некроз и развившийся после него фиброз могут стать причиной фатальных нарушений ритма, остановки сердца и острой сердечной недостаточности (Shavit R., 2016).

Кстати говоря, о том, что гиповолемия может стать причиной внезапной сердечной смерти атлета, писал еще в XI в. ученик Авиценны, персидский врач из Нишапура Аль Садик (Siahpoosh M. B., 2013).

Позиция медицинского комитета Международного олимпийского комитета по отношению к ГМЛЖ у спортсменов выражена в Лозаннских рекомендациях 2006 г., прямо указывающих, что истинно гипертрофические изменения миокарда следует рассматривать как фактор риска внезапной смерти у спортсменов (Bille K., 2006).

И, наконец, Европейское руководство по спортивной кардиологии 2019 г. (Pelliccia et al., 2019) подводит итог: «Толщина стенки ЛЖ у спортсменов варьирует в зависимости от пола, этнической принадлежности и вида спорта, но в подавляющем большинстве случаев остается в пределах нормы. Наибольшая степень гипертрофии ЛЖ обычно наблюдается у спортсменов-мужчин, но значения > 12 мм наблюдаются менее чем у 2 % спортсменов европеоидной расы. И, наоборот, у спортсменок степень гипертрофии, как правило, не превышает 11 мм».

Таким образом, понадобилось почти столетие и внедрение в спортивную медицину метода МРТ сердца, чтобы доказать тезис об изменении морфологии сердца спортсменов в основном за счет дилатации его камер, который впервые был сформулирован F. Deutsch и E. Kauf в монографии «Сердце и спорт» еще в 1924 г.

1.2. Современные представления о спортивном сердце

Последние достижения в области цифровых технологий, включая трехмерную эхокардиографию, спекл-трекинговую эхокардиографию, МРТ, компьютерную томографию (КТ) сердца в значительной степени улучшили диагностические возможности современных методов визуализации и позволили правильно идентифицировать физиологические и патологические изменения сердца в популяции спортсменов.

В понятие «спортивное сердце» принято включать все звенья аппарата кровообращения, подвергшиеся изменениям под воздействием регулярных физических нагрузок, вызывающих многочисленные адаптационные реакции в ССС.

В частности, претерпевают изменения:

• размеры камер сердца;

• систолический объем;

• сердечный выброс;

• диастолическая функция;

• частота сердечных сокращений;

• электрофизиология;

• артериальное давление;

• объем циркулирующей крови;

• кровоток;

• нервная, гуморальная и гормональная регуляция.

Регулярные интенсивные физические упражнения приводят к структурным, функциональным и электрическим изменениям сердца, которые зависят от возраста, пола, размера тела, этнической принадлежности и особенностей тренировочного процесса. Физиологическая адаптация сердца обычно проявляется в симметричном увеличении всех камер сердца и повышении тонуса блуждающего нерва, а также в типичных изменениях на ЭКГ (Prior D. L., Gerche L. A., 2012; Wilson M. et al., 2016; D’Ascenzi F. et al., 2019; Angelini P. et al., 2021).

Прием ряда препаратов (анаболических стероидов, пептидных гормонов, факторов роста, эритропоэтина или его производных, стимуляторов), а также заболевания сердца могут оказать дополнительное влияние на его ремоделирование под действием физических нагрузок. У женщин-спортсменок показатели адаптационной перестройки сердца в абсолютных значениях выражены обычно в меньшей степени, чем у мужчин. Возраст и стаж спортивной деятельности коррелируют с объемом сердца, массой миокарда и диастолической функцией левого желудочка как по данным эхокардиографии, так и по данным МРТ. При этом фракция выброса не зависит от возраста. Полость левого желудочка тесно связана с размером тела и у спортсменов в норме составляет менее 35 мм/м2 у мужчин и 40 мм/м2 – у женщин (Pelliccia A. et al., 2018).

В последние годы основным фактором, определяющим адаптацию сердца к физическим нагрузкам, стала этническая принадлежность. Показано, что чернокожие спортсмены демонстрируют более высокую распространенность ГМЛЖ в ответ на физические нагрузки. По данным Европейской ассоциации профилактической кардиологии (EAPC) и Европейской ассоциации сердечно-сосудистой визуализации (EACVI), толщина стенки ЛЖ более 12 мм диагностируется у 12 % чернокожих спортсменов (в сравнении только с 2 % «белых» спортсменов). При этом данные арабских и азиатских спортсменов свидетельствуют о сходной или даже более низкой, чем у «белых» спортсменов, распространенности гипертрофии ЛЖ, т. е. менее 2 % (Pelliccia A. et al., 2018).

Ремоделирование сердца в значительной мере зависит от особенностей физических нагрузок (объема, интенсивности, направленности, длительности и др.). При этом меняются не только морфология, функция и электрофизиология, но и регуляция самого сердца (Гаврилова Е. А., 2015).

В таблице 2 представлена классификация, предложенная J. Mitchell (Mitchell J. et al., 2005), где все виды спорта, в зависимости от интенсивности статических и/или динамических нагрузок, разделены на три основные группы.

Таблица 2Классификация видов спорта по типу и интенсивности физической нагрузки

Примечание: МПК – максимальное потребление кислорода; МССМ – максимальная сила сокращения мышц; * – повышенный риск травматизма; ϯ – повышенный риск при развитии синкопальных состояний.

В данной классификации степень увеличения динамического компонента определяется максимальным потреблением кислорода. Степень увеличения статического компонента – увеличением максимальной силы сокращения мышц. Кроме того, классификация учитывает травмоопасные виды спорта и повышенный риск при внезапном развитии синкопе.

Более 30 лет эта классификация использовалась во всех международных рекомендациях по допуску и ведению спортсменов с отклонениями в ССС, в т. ч. российских. Однако данная классификация была создана J. Mitchell еще в 1985 г. и с тех пор почти не изменилась, а список видов спорта за минувшие десятилетия значительно расширился. Кроме того, многие спортивные дисциплины характеризуются различной степенью как изометрического, так и изотонического компонентов, поэтому данная классификация видов спорта с их формальным разделением на статические и динамические дисциплины в сегодняшних условиях не вполне корректна для большинства спортсменов.

В 2018 г. Европейской ассоциацией профилактической кардиологии и Европейской ассоциацией сердечно-сосудистой визуализации была предложена новая классификация видов спорта (Pelliccia А. et al., 2018). В ней виды спорта были разделены на четыре группы в зависимости от степени воздействия физических нагрузок на основные показатели функционирования сердечно-сосудистой системы (ССС) спортсмена – частоту сердечных сокращений (ЧСС), уровень артериального давления (АД) и объем сердечного выброса, что в большей степени отвечает запросам врачей по спортивной медицине, кардиологов и врачей функциональной диагностики (см. табл. 3).

Как следует из таблицы, все виды спорта подразделяются на четыре группы, три из которых включают виды, тренирующие основные спортивные качества: специальные навыки, силу, выносливость; четвертая – смешанная группа видов спорта, объединенных по характеру вызываемых ими в аппарате кровообращения спортсмена гемодинамических изменений.

Наибольшее воздействие на ремоделирование миокарда и гемодинамику оказывают спортивные дисциплины, тренирующие в основном качество выносливости, такие как велоспорт, гребля, плавание, лыжные гонки и др., которые характеризуются высокой степенью как динамической, так и статической составляющих. У спортсменов этих дисциплин ремоделирование сердца тесно связано с аэробной производительностью (МПК).

Таблица 3Классификация видов спорта по характеру влияния физической нагрузки на аппарат кровообращения спортсменов

Примечание: (+) – умеренные нагрузки, умеренные сердечно-сосудистые изменения; (++) – значительные нагрузки, значительные сердечно-сосудистые изменения; (+++) – предельные нагрузки, предельные сердечно-сосудистые изменения; * – вид спорта с высоким риском тяжелого повреждения или смерти для спортсмена и/или зрителей в случае обморока; ϯ – вид спорта с повышенным риском столкновения спортсмена.

Преимущественно силовые дисциплины характеризуются лишь умеренными гемодинамическими изменениями.

Ряд спортивных дисциплин в классификации выделены в группу «специальные навыки» (англ. – «skills»), в которых достижение успеха основано главным образом на технических или физических навыках спортсмена. Эти виды спорта характеризуются отсутствием значительных изменений размеров и функции миокарда ЛЖ.

Смешанные виды спорта – это те, в которых чередуются динамические и статические нагрузки. Типичными примерами являются игровые виды спорта. У таких спортсменов ремоделирование сердца в основном вызвано увеличением полости ЛЖ и незначительным повышением ММЛЖ (Pelliccia A. et al., 2018).

Еще одна классификация предложена в одном из последних международных документов по спортивной кардиологии 2020 г. (с поправками 2021 г.) – Руководстве Европейского общества кардиологов (ESC) по спортивной кардиологии и физическим упражнениям у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями (Pelliccia А. et al., 2020), опубликованном в журнале «European Heart Journal» («Европейский журнал сердца»). В данной классификации, представленной в табл. 3, в соответствии с четырьмя группами дисциплин дополнительно обосновано разделение видов спорта по интенсивности нагрузок (см. табл. 4).

Таблица 4Классификация видов спорта по интенсивности нагрузок

Следует отметить, что классификации, предложенные А. Pelliccia (2018, 2020), как и более ранняя классификация J. Mitchell (2005), не включают в себя многие дисциплины, которые входят во всероссийский реестр, где значится сегодня более 160 видов спорта. К тому же весьма спорна группа видов спорта, связанных с формированием специальных навыков.

Показано, что при тренировке преимущественно выносливости (динамические нагрузки) происходит пропорциональное увеличение объема и массы сердца, размера камер, мощности миокарда левого желудочка. Растет эластичность миокарда и, в соответствии с законом Франка-Старлинга, по которому наполнение полостей сердца кровью в диастолу вызывает растяжение их стенок и влияет на силу сердечных сокращений в систолу, увеличивается сократимость и систолический объем левого желудочка. ЧСС в покое заметно снижается, а максимальная ЧСС изменяется мало. При нагрузках на выносливость формируется эксцентрическое ремоделирование, с увеличением диастолического размера левого желудочка (т. н. «гипотеза Морганрота»). J. Morganroth с соавторами еще в 1975 г., с использованием метода эхокардиографии показали, что у тех атлетов, которые занимаются преимущественно динамическими упражнениями, генерация мышечной силы создает основную объемную нагрузку на сердце (Morganroth J. et al., 1975). Динамическая тренировка связана не только со значительным увеличением сердечного выброса, но и снижением периферического сосудистого сопротивления.