Sadrzaj.indd

Транскрипт

1 Утицај спортског тренинга на раст и полни развој такмичарки у ритмичкој гимнастици НАУЧНИ ЧЛАНЦИ SCIENTIFIC PAPERS Марина Ђорђевић-Никић :572.5 Лидија Московљевић Прегледни чланак Примљено УТИЦАЈ СПОРТСКОГ ТРЕНИНГА НА РАСТ И ПОЛНИ РАЗВОЈ ТАКМИЧАРКИ У РИТМИЧКОЈ ГИМНАСТИЦИ Физичка култура, Београд, 63 (2009), 1, стр. 3-9, лит. 24 Сажетак Врхунске спортисткиње у ритмичкој гимнастици представљају селектирану групу девојака које су изложене високом интензитету тренинга у периоду преадолесценције. Конститутивна телесна висина ових спортисткиња бива остварена кроз компензаторни catch up раста из чега произилази образац дужег периода раста. Истовремено, присутан застој пубертета, обезбеђује оптималну скелетну матурацију. Низак садржај телесних масти je у корелацији са касном појавом менархе. У основи свих одступања примарни је значај енергетског дефицита који директно (редукција доступности циркулишућег енергетског супстрата) или индиректно (ефекти на раст, коштану матурацију и акумулацију телесних масти) доводи до дисфункције репродуктивног хипоталамуса. У циљу очувања нормалног раста и развоја, а тиме и здравља спортисткиња у ритмичкој гимнастици и сличним спортовима, неопходно је пратити их у кратким временским интервалима током препубертета и пубертета, истовремено процењујући волумен тренинга и начин исхране. Кључне речи: РИТМИЧКА ГИМНАСТИКА / РАСТ / ПОЛНИ РАЗВОЈ / ИСХРАНА УВОД Карактеристичан соматотип спортисткиња у ритмичкој гимнастици (у даљем тексту РГ) одликује ниска телесна маса, што подразумева низак садржај телесних масти, дуге екстремитете и релативно високу снагу у односу на телесну масу (мало тело) (Klentrou & Plyley, 2003). Према телесној композицији већина ових спортисткиња се може сврстати у кошчати морфотип. Један од битних фактора успеха у овом спорту је визуелни изглед и естетика. Тренинзи у ритмичкој гимнастици почињу у предпубертетском узрасту, да би се добри спортски резултати остваривали већ у пубертету ФИЗИЧКА КУЛТУРА, БЕОГРАД, 63 (2009) 1 и током адолесценције. Данас у врхунској РГ тренинзи трају преко 20 сати (26-28 сати) недељно. Седамдесетих година XX века то је било око 15 сати недељно, а током наредних деценија, као и у многим спортовима, број сати вежбања имао је узлазну линију. Захтеви у РГ постају посебно велики почетком осамдесетих година, што је директно повезано са почетком такмичења на Олимпијским играма (Theodorpoulou, Markou, Vegenakis, Banardot, Leglise, 2005). Већ дуго је јасно да интензиван физички рад има утицаја на пубертет и то на иницијацију и његову прогресију, праћену по Танеру, као и на 3

2 Марина Ђорђевић-Никић, Лидија Московљевић појаву менархе. Уз то здравствени ефекти спортских тренинга условљени су специфичним захтевима спорта (тренинга) и индивидуалним карактеристикама самог спортисте (пол и конституционалне особености везане за раст и полно сазревање) (Theodorpoulou et al., 2005; Wiemann, 2002). Промене обрасца раста и пубертетског сазревања, као и појава симптома спортске тријаде, могу имати озбиљне импликације на здравље (губитак коштане масе), укључујући и неостваривање генетског максимума раста и развоја. 4 УТИЦАЈ СПОРТСКОГ ТРЕНИНГА У РИТМИЧКОЈ ГИМНАСТИЦИ НА РАСТ ТЕЛЕСНЕ ВИСИНЕ Општи је став да треба прихватити чињеницу да се у врхунској РГ, као и у неким другим спортовима (спортска гиманастика, трчање на дуге стазе, уметничко клизање, балет, тенис и слично) јавља умерен, али сигнификантан застој у расту и пубертетском развоју. Једна од основних карактеристика раста током пубертета јесте раст телесне висине који се одвија по обрасцу специфичном за сваку индивидуу. Када се прате промене телесне висине код спортисткиња које су од препубертетског периода изложене обимним и интензивним тренинзима, често се запажа одступање од уобичајеног обрасца типичног за одређену популацију. Истраживања о расту ритмичарки и других младих особа у сличним спортовима су потврдила да конституционална телесна висина бива остварена кроз компензаторни catch up, из чега произилази образац дужег периода раста. У истраживању Георгопулос, Марку, Теодорпулу (2002) највећа брзина раста код ритмичарки високог ранга забележена је између 14. и 16. године (2,8±2,2 цм у 14. год.; 2,6±2,5 цм у 15 год. и 3,0±2,6 цм у 16. год.), са пиком у 16. години. Интересантно је да, док је код девојчица неспортискиња које су послужиле као контролна група, убрзани раст завршен са 15 година, код ритмичарки кривуља убрзаног раста се наставила до 18. године. У популацији просечних адолесценткиња са 18 година се очекује завршетак највећег дела раста. Очигледно, образац раста ритмичарки који укључује тзв. catch up треба да омогући да се надокнади у телесној висини оно што је изгубљено током ранијих фаза пубертета. Подаци Георгопулоса и сар. (2002) су јасно показали да је код врхунских РГ catch up раста спор и наступа касно. Пошто је куплован са застојем пубертета, довољно је времена за оптималну скелетну матурацију (Georgopoulos, Markou, Theodorpoulou, 2001). Супротно, ако би catch up коинцидирао са пубертетским замахом раста, то би као резултат имало сигнификантни пад телесне висине, због рапидне коштане матурације (Georgopoulos et al. 2002). У овом истраживању предвиђена телесна висина је била не само достигнута, већ и премашена. Генетски фактори су ти који контролишу уочени catch up раста телесне висине. Када су праћене телесна висина и маса субелитних ритмичарки у периоду од у Србији, уочeно je да су ове спортисткиње увек имале ниже вредности ТВ и ТМ (сем прве генерације) у односу на неспортисткиње. Разлике у висини нису биле велике и кретале се се у границама просечних вредности за дати узраст, што се могло делом објаснити генетском предиспозицијом, односно спортском селекцијом. Морају се узети у разматрање и повећани захтеви, који су се односили на већи волумен тренинга и начин исхране (Санадер, 2000). Процењивање и праћење коштане матурације говори о пређеном делу на путу раста и развоја током адолесценције, као и о делу који предстоји (Ђорђевић-Никић, 1995). Чињеница која најбоље потврђује измењени образац раста и пубертетске матурације је умерени, али сигнификантни застој у коштаном сазревању, који се бележи код младих ритмичарки изложених одређеном режиму тренинга. Георгопулос, Марку, Теодорпулу (1999) су у свом истраживању на РГ забележили успорено коштано сазревање од 1,8 година у односу на њихову хронолошку старост, што је билo статистички сигнификантно (r=0,73; p<0,001). Сматра се да више различитих хормонских фактора доприноси оваквој појави: ниска концентрација полних стероида, као последица ниске секреције гонадостимулина и/или поремећај у хомеостази ИГФ-1 (инсулину сличан фактор раста 1). Интензивни физички тре- ФИЗИЧКА КУЛТУРА, БЕОГРАД, 63 (2009) 1

3 Утицај спортског тренинга на раст и полни развој такмичарки у ритмичкој гимнастици нинзи узрокују хронични психосоцијални стрес и модификују нутритивне чиниоце, што се јасно манифестује кроз недопустиво ниски енергетски унос. УТИЦАЈ СПОРТСКОГ ТРЕНИНГА У РИТМИЧКОЈ ГИМНАСТИЦИ НА ТЕЛЕСНУ МАСУ И КОМПОЗИЦИЈУ Скор перформанси врхунских ритмичарки је у негативној корелацији са заступљеношћу мас ти у укупној телесној композицији. Низак садржај масти код РГ и сличних спортисткиња може представљати заштиту од прематурне фузије епифиза. У овој ситуацији недостају масти које би биле супстрат за стероидну ароматизацију у масном ткиву (Georgopoulos et al. 2002). Масно ткиво је сигнификантан екстрагонадални извор естрогена у коме се одвија конверзија андрогена у естрогене, па се отуда може разумети закашњење полног развоја (дојке и пубична косматост) углавном под утицајем ниске телесне масе. Јасно је да постоји минимум телесне масе за телесну висину и у вези са тим критичан однос суве мишићне масе у односу на садржај телесних масти, који вероватно представљају кључне факторе индукције менархе. Истраживањем које је рађено на светским и европским шампионатима у периоду године, а обухватило је 423 врхунске ритмичарке, узраста године из 32 земље (са свих континената), добијени су корисни подаци о расту ових спортисткиња. Индекс телесне масе износио је 16,9±1,8 kg/m 2, а заступљеност телесних масти 15,5±4,6%. Ове вредности су пратили застој у скелетној матурацији, пубертету, као и закаснела менарха (14,6 год.) (Theodorpolou et al. 2005). У истраживању Стојиљковић и сар. (1995) на субелитним ритмичаркама Србије утврђено је да имају 10,5% масног ткива у телесној композицији, што је статистички значајно мање него код неспортисткиња, док је ТМ била за 15% мања у односу на контролну, што је било на граници статистичке значајности. ФИЗИЧКА КУЛТУРА, БЕОГРАД, 63 (2009) 1 УТИЦАЈ СПОРТСКОГ ТРЕНИНГА У РИТМИЧКОЈ ГИМНАСТИЦИ НА ПОЛНО САЗРЕВАЊЕ Јасно је да су код највећег броја врхунских ритмичарки раст и пубертетски развој у заостатку, те се утврђивањем коштане старости добија права слика раста и развоја. Праћењем овог параметра може се са великом поузданошћу предвидети динамика полног развоја и појава менархе (Georgopoulos et al ) Генетски фактори имају значаја за појаву ме нархе, па се овај показатељ полног развоја код спортисткиња прати у односу на менарху мајке и сестара, водећи рачуна о њиховој ангажованости у сличним спортовима, током младости. Истраживања указују да је варијанса 37% за менарху и генетику (Klentrou & Plyley, 2003). Кашњење менархе, аменореа и олигоменореа код спортисткиња се среће у 6-79% случајева (Theodorpolou et al., 2005). Данас се узима да је одступање од оптималног одсуство знакова секундарних сексуалних карактеристика са навршених 14 година, као и изостанак менархе са навршених 16 година. Већ дуго се сматра да постоји корелација између заступљености масти у телесној композицији са појавом менархе и регуларношћу менструалних циклуса. Предиктивни значај ТМ, индекса телесне ма се и процента масти у телесној композицији за појаву менархе јасно се уочава када се пореде ови параметри код пременархалних и менархалних ритмичарки. У истраживањима полног сазревања ритмичарки уочено је да је СДс телесне масе фактор који најзначајније одређује развој дојки (Theodorpolou et al. 2005). Познато је да су развој дојки и појава и одржавање регуларних менструација повезани са нивоом естрогена, који може бити и екстрагонадалног порекла (масно ткиво). Кад год код спортискиња постоји: 1) низак садржај телесних масти, 2) ниска ТМ, 3) низак енергетски унос и 4) тренинзи високог интензитета, реално је очекивати кашњење менархе (Theodorpolou et al. 2005). Ниске масти и интензивни тренинзи стога остају најпредиктивнији фактори раста и полног развоја ритмичарки. Tеодорполу и сар. (2005) су у свом истраживању на врхунским РГ утврдили да је нормалан развој дојки од 2-4 стадијума (по Танеру) 5

4 Марина Ђорђевић-Никић, Лидија Московљевић трајао 1,96±0,93 година, што је указивало на очувани образац прогресије полног сазревања. Нормалан развој пубичне косматости (пубарха) одвија се под утицајем андрогена надбубрежне жлезде. У истраживањима се показало да је код спортисткиња у ритмичкој и спортској гимнастици пубарха условљена узрастом започињања спортских тренинга (Theodorpolou, 2005). Тако балерине које започињу тренинге у узрасту 8-9 год. са само 3,5-7,3 сати/недељно имају пубарху у очекиваном узрасту, док гимнастичарке које започињу тренинге са 6,5-7,4 године, 30 сати/ недељно, доживљавају развој ове полне карактеристике у каснијем узрасту. ЗНАЧАЈ ОПТИМАЛНЕ ИСХРАНЕ ЗА РАСТ СПОРТИСТКИЊА У РИТМИЧКОЈ ГИМНАСТИЦИ Познате су и опште прихваћене теорије о примарном значају енергетског дефицита за дисфункцију репродуктивног хипоталамуса код спортиста и других младих људи (Klentrou & Plyley, 2003). Акутна редукција енергетске доступности испод 25 ккал/кг суве мишићне масе, узрокује смањење Т 3 (тријодтиронина). Ова адаптација хормона штитне жлезде условљава метаболичке промене и пад ЛХ (лутеинизирајући хормон)-пулсева. Редукција ЛХ-пулсева је много израженија, након озбиљних дијетних рестрикција, него након еквивалентних енергетских дефицита условљених повећаним енергетским утрошком. Тако се промене у ЛХ-пулсевима превенирају код спортисткиња адекватним енергетским уносом. Стога је јасно да је неадекватни енергетски унос примарни фактор супресије фертилитета, пре него други аспекти интензивног вежбања (Nemet, Connolly, Pontelo, 2004; Borer, 2003). Мало је истраживања којима се добијају детаљни подаци о енергетско-нутритивним карактеристикама исхране ритмичарки. Доступни подаци о овој проблематици односе се на спортисткиње у спортској гимнастици, узраста од 10 година, које тренирају 15 сати недељно (Filaire & Lac, 2002). У овом истраживању спортисткиње су биле у енергетском балансу, наиме дневни енергетски унос је одговарао утрошку енергије. Телесна висина, маса и заступљеност телесних масти имале су ниже вредности у односу на референтне вредности за дату популацију (Француска). У светлу ових података потврђује се значај конституционалних фактора и спортске селекције. Нутритивна анализа је показала дефиците за витамине Е и Б 6, дијетна влакна и полинезасићене масне киселине. Унос калцијума је имао граничне вредности. Унос протеина и масти је превазилазио препоруке, на рачун мањег уноса угљених хидрата. Добијени подаци о нутритивној вредности исхране сличне су вредностима које се добијају често у анализама исхране младих спортиста, као и опште популације деце у земљама развијеног света, указујући на значај стручног праћења и кориговања исхране младих. Чињеница је да 15 сати недељних тренинга, колико је забележено у овом истраживању, омогућава да се задовоље енергетски захтеви, уз корекције нутритивног уноса. Нереални циљеви везани за телесну масу и композицију у спортовима код којих је битна естетика, уз изузетно високи волумен тренинга, врло често су праћени значајним одступањима од енергетско-нутритивних потреба младог организма. ПРОМЕНЕ У ЕНДОКРИНИМ ФУНКЦИЈАМА БИТНЕ ЗА РАСТ И ПОЛНИ РАЗВОЈ Генерално, студије пресека указују да је физичко вежбање код адолесценткиња повезано са адаптацијом система хормон раста инсулину сличан фактор раста 1 (ХР-ИРФ-1), указујући на хормонску експресију анаболичко стање. У прилог овој чињеници је позитивна корелација просека ноћног нивоа хормона раста и нивоа утренираности. При томе постоји сигнификантна корелација просека лучења хормона раста и пика пораста телесне висине (Eliakim, Brasel, Mohan, Barstow, 1996; Felsing, Brasel, Cooper, 1992). Пораст инсулину сличног фактора раста -1 код утренираних испитаника резултат је добро познатог механизма, када пораст нивоа хормона раста стимулише повећану продукцију ИРФ -1 у јетри. У оваквим условима очекиван је и пораст везујућих протеина за хормон раста (ХР-ВП). ИРФ-1 је познати митоген у скелетним мишићима. Нађена је и сигнификантна корелација између волуме- 6 ФИЗИЧКА КУЛТУРА, БЕОГРАД, 63 (2009) 1

5 Утицај спортског тренинга на раст и полни развој такмичарки у ритмичкој гимнастици на мишића (хипертрофија и хиперплазија) и циркулишућег ИГФ-1 (Еliakim et al., 1996). Величина и образац секреције хормона раста зависи од интензитета и обима физичког вежбања. Деца и адолесценти који су укључени у физичке тренинге великог волумена и интензитета, нижа су за свој хронолошки узраст, расту спорије и често имају ниске концентрације ИРФ- 1 у плазми (Borer, 2003; Еliakim et al, 1996, Nemet et al, 2004). Функционална осовина ендокриних жлезда хипоталамус-хипофиза-гонаде може бити прекинута сигналима који су резултат неодговарајуће скелетне матурације, дефицитом енергетских резерви, редукцијом енергетске доступности и стресом. Промене ове осовине се манифестују у форми касније појаве менархе (примарна аменореа), нерегуларности менструалних циклуса (олигоменореа) или секундарне аменорее. Редукована фреквенција пулсева гонадотропин рилизинг хормона (Гн-РХ), нефункционалност одговарајућег броја Гн-РХ рецептора на гонадотропине, уз супримиране амплитуде пулсева гонадотропина, узрокују прекид осовине хипоталамус-хипофизагонаде. Уместо да почне са 12,8 година (просечан узраст за менарху код неспортисткиња), менарха код спортисткиња често касни од једне до неколико година. Код спортисткиња као што су: тркачице, гимнастичарке и балерине, застој почетка пубертета је 1-2 године. Свака година интензивних тренинга пре менархе, доводи до закашњења исте у просеку 5 месеци, сугеришући о супресивним ефектима вежбања, преко фактора који иницирају пубертет који су испољавали кумулативни ефекат (Borer, 2003). Код наведених спортисткиња, дуже него што је то у просечној популацији, одржава се препубертетски образац нискофреквентних ЛХ-пулсева, праћених измењеном релацијом фоликулостимулирајући-лутеинизирајући хормон (ФСХ-ЛХ) - у корист ФСХ и одсуство пораста секреције естрадиола, што је све заједно неопходно за нормалну прогресију пубертета. Секреција гонадотропина и пубертетски развој се поново успостављају код аменореичниханорексичних спортисткиња - адолесценткиња, када се смање захтеви њихових тренинга, или када се њихов енергетски унос повећа, чак и у одсуству пораста секреције естрадиола, који је важан ФИЗИЧКА КУЛТУРА, БЕОГРАД, 63 (2009) 1 за нормалну прогресију пубертета. Ове чињенице сугеришу да енергетски недостатак може да измени хормонска збивања, што је узрок промена иницијације и прогресије пубертета. Енергетски дефицит то изазива директно кроз редукцију доступности циркулишућег енергетског супстрата или индиректно кроз ефекте на раст, коштану матурацију и акумулацију телесних масти. Хормонски циклус жена у постпубертету може бити поремећен дуготрајним тренинзима које одликују високи енергетски захтеви. Тада се то може испољити редукцијом дужине лутеалне фазе, олигоменореом, изостанком овулација и секундарном аменореом. Инциденца секундарне аменорее је учесталија код младих жена, као и оних које нису рађале. И у овом случају аменореа је праћена недовољним енергетским уносом, ниским телесним мастима и израженим психофизичким стресом (Borer, 2003). Примарни узрок који ремети фертилитет код спортисткиња је супресија амплитуде ЛХпулсева узрокована падом активности хипоталамусног ГнРх пулс генератора. Оваква ситуација узрокује дефект лутеалне фазе или ановулацију и аменореу. Скраћење лутеалне фазе прати продужење фоликуларне фазе менструалног циклуса. Измењена секреторна функција корпус лутеума манифесује се неадекватном количином и секрецијом прогестерона. Грешке овулације и аменореа су последица смањене секреције естрадиола и недостатка естрадиолног позитивног фидбека за секрецију гонадотропина. У недостатку фертилности која је повезана са јаким спортским тренинзима, обично нема промена сензитивности хипофизе на ГнРХ (Borer, 2003). ЗНАЧАЈ ЛЕПТИНА ЗА НОРМАЛАН РАСТ И ПОЛНИ РАЗВОЈ Лептин је цитокин, откривен године. Синтетише се у потпуности у масном ткиву и из њега ослобађа у зависности од масне масе тела. Своје ефекте испољава на хипоталамус, скелетне мишиће, масно ткиво и јетру. Сматра се да утиче на унос хране и метаболички утрошак енергије (Borer, 2003). Губитак телесних масти (незадовољавајући енергетски унос), а посебно низак ниво масти код аменореичних спортисткиња, узрокује драматичну редукцију концентрације лептина у плаз- 7

6 Марина Ђорђевић-Никић, Лидија Московљевић ми. Пад лептина утиче на секрецију гонадотропина, а тиме на ниво полних стероида, посебно кроз недостатак супресије апетит-стимулишућег неуропептида Y (NPY). Према томе, смањење нивоа лептина у серуму врши супресивни ефекат на репродуктивну осовину, која може бити обновљена егзогеном администрацијом ове супстанце (Weimann, 2002). Постулирано је да је лептин веза између депоа масти, пубертетског развоја и секреције ЛХрилизинг хормона. Лучење лептина се повећава у лутеалној фази менструалног циклуса. Код спортисткиња са аменореом дневни образац лучења лептина изостаје. Варијације нивоа лептина могу утицати на развој и очување репродуктивних функција, што се уочава код спортисткиња укључених у спортове који захтевају одређену естетику (Weimann, 2002). ТРИЈАДА СПОРТИСТКИЊА Тријада спортисткиња (female athlete triade) је озбиљно и раширено патолошко стање, које карактеришу: поремећаји навика у исхрани (посебно анорексија нервоза), аменореа (изостанак менструација дуже од три месеца у континуитету) и прематурна остеопенија (остеопороза је само у случајевима смањења коштане густине - БМД (DEXA) за више од 2,5 СД испод просека за младе одрасле особе). Наведена тријада заправо обухвата: малнутрицију, дефицијенцију естрогена и калцијума и остеопенију (Klentrou et al., 2003). Сигнификантна остеопенија (Т скор = -2,0) код двадесетогодишњакиње може указивати на лошију прогнозу будућег коштаног здравља, него што је остеопороза код жене од 65 година са Т скором -2,6 (Benjamin, 2007). Стварна преваленца спортске тријаде је непозната. Подаци се за спортисткиње крећу у распону 3,4-66%, у односу на популацију неспортисткиња, где то износи 2-5% (Bеnjamin, 2007). Ризик од настанка спортске тријаде посебно је изражен у спортовима где се захтева грацилна појава, рад на изградњи мишићне масе у преа долесцентном периоду, као и учешће у спортовима у којима постоје класе према ТМ. ЗАКЉУЧАК Врхунске спортисткиње у ритмичкој гимнастици представљају селектирану групу девојака које су изложене високом интензитету тренинга у периоду преадолесценције. У циљу очувања и остварења конституционалног потенцијала раста и развоја, а тиме и здравља спортисткиња у ритмичкој гимнастици и сличним спортовима, неопходно је пратити их у кратким временским интервалима током препубертета и пубертета, истовремено процењујући волумен тренинга и начин исхране. ЛИТЕРАТУРА 1. Benjamin, H. J. (2007). The female adolescent athlete: specific concerns. Pediatric Annals, 36 (11), Borer, K. T. (2003). Exercise Endocrinology, Human Kinetics. 3. Georgopoulos, N. A., Markou, K. B., Theodorpoulou, A.(1999). Growth and pubertal development in elite female rhythmic gymnasts. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism, 84(12), Georgopoulos, N. A., Markou, K. B., Theodorpoulou, A.(2001). Height velocity and skeletal maturation in elite female rhythmic gymnasts. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism, 86(11), Georgopoulos, N. A., Markou, K. B., Theodorpoulou, A. (2002). Growth retardation in artistic compared with rhythmic elite female gymnasts. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism, 87(7), Ђорђевић-Никић, М. (1995). Анализа динамике фи зичког и биолошког развоја деце основношколског узраста. (Магистарски рад), Медицински факултет, Београд. 8 ФИЗИЧКА КУЛТУРА, БЕОГРАД, 63 (2009) 1

7 Утицај спортског тренинга на раст и полни развој такмичарки у ритмичкој гимнастици 7. Ђорђевић-Никић, М. (2000). Значај и утицај планиране исхране за функционалне способности и телесну композицију спортиста. (Докторска дисертација), Медицински факултет Београд. 8. Ђорђевић-Никић, М. (2007). Модел анализе и планирања исхране за очување здравља и постизање успеха у спорту. Зборник радова са: Аналитика и дијагностика у спорту, Међународна научна конференција, Београд: Факултет спорта и физичког васпитања. 9. Eliakim, A., Brasel, J. A., Mohan, S., Barstow, T. J. (1996). Physical fitness, endurance training, and growth hormone-insulin-like growth factor I system in adolescent females. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism, 81(11). 10. Khan, K. M., Liu-Ambrose, T., Sran, M. M., Ashe, M. C. (2002). New criteria for female athlete triad syndrome. Br J Sports Med, 36, Klentrou, P., Plyley, M. (2003). Onset of puberty, menstrual frequency, and body fat in elite rhythmic gymnasts compared with normal controls. Br J Sports Med, 37, Lee, J. M., Appugliese, D., Kaciroti, N. (2007). Weight status in young girls and the onset of puberty. Pediatrics, 119(3), Loucks, A. B. (2007). Refutation of the myth of the female athlete triad. Br J Sports Med, 41, Marshall, W. A., Tanner, J. M. (1969). Variation in pattern of pubertal changes in girls. Arch.Dis.Child. 44, Nemet, D., Connolly, P. H., Pontelo, A. (2003). Negative energy balance plays a major role in the IGF-I response to exercise training. J Appl Physiol 96, Peltenburg, A. L., Erich, W. B., Zonderland, M. J. (1984). A retrospective growth study of female gymnasts and girl swimmers. Int J Sports Med. 5, Санадер, А. (2000), Моделне карактеристике југословенских сениорки у ритмичкој гимнастици. (Магистарски рад), Универзитет у Београду, Факултет физичке културе. 18. Stojiljković, A, Macura, M., Đorđević-Nikić, M. (1996). Special characteristics of body composition of yugoslav female athletes in rhytmic sport gymnastics age Proceedings from: 1st International conference on Rhytmics Sport Gimnastics, Budapest. 19. Theodorpoulou, A., Markou, K. B., Vegenakis, G. A., Banardot, D., Leglise, M. (2005). Delayed but normally progressed puberty is more pronounced in artistic compared with rhythmic elite gymnasts due to the intensity of training. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism, 90(11), Felsing, N. E., Brasel, J. A., Cooper, D. M. (1992). Effect of low and high intensity exercise on circulating growth hormon in men. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism, 75(1), Filaire, E., Lac, G. (2002). Nutritional status and the body composition of juvenile elite female gymnasts. J Sports Med Phys Fitness, 42(1), Fornetti, W. C., Pivarnik, M., Foley, M. F. (1999). Reliability and validaty of body composition measures in female athletes. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism, 87(3), Cupisto, A., D Alessandro, S., Castrogiovanni, S. (2000). Nutrition survey in elite rhythmic gymnastics. J Spor Med and Physical Fit, 40(4), Weimann, E. (2002). Gender-related differences in elite gymnasts: the female athlete triad. J Appl Physiol, 92, др Марина Ђорђевић-Никић Универзитет у Београду, Факултет спорта и физичког васпитања Благоја Паровића 156 marina.nikic@dif.bg.ac.rs мр Лидија Московљевић Универзитет у Београду, Факултет спорта и физичког васпитања Благоја Паровића 156 lidija.moskovljevic@dif.bg.ac.rs ФИЗИЧКА КУЛТУРА, БЕОГРАД, 63 (2009) 1 9

8 Marina Djordjevic-Nikic, Lidija Moskovljevic Marina Djordjevic-Nikic :572.5 Lidija Moskovljevic Review Received THE INFLUENCE OF SPORTS TRAINING ON THE GROWTH AND PUBERTAL DEVELOPMENT IN FEMALE RHYTHMIC GYMNASTS Physical Culture, Belgrade, 63 (2009), 1, p , ref. 24 Abstract Elite female rhythmic gymnasts represent a selected group of girls exposed to high intensity training in the pre-adolescent period. Constitutive body height of these female athletes is achieved through compensatory catch up of growth through which a pattern of longer growth period emerges. At the same time, present puberty delay provides optimal skeletal maturation. Low body fat content is in correlation with late appearance of menarche. On the basis of all these variances there is a primary importance of energy deficiency which directly (reduction of accessibility of circulating energy substrate) or indirectly (effects on growth, bone maturation and body fat accumulation) leads to dysfunction of reproductive hypothalamus. Aiming to preserve normal growth and development, as well as heath of female rhythmic gymnasts and similar sports, it is necessary to monitor them in short-time intervals during pre-pubertal and pubertal age, estimating training volume and diet at the same time. Key words: RHYTHMIC GYMNASTICS / GROWTH / SEXUAL DEVELOPMENT / NUTRITION INTRODUCTION Characteristic somatotype of female rhythmic gymnasts (hereinafter RG) is characterized by low body mass, that implies low body fat, long limbs and relatively high strength compared to body mass (small body) (Klentrou & Plyley, 2003). According to body composition, the majority of these female athletes can be classified in bony morph type. One of the important factors of success in this sport is visual appearance and aesthetics. Trainings in rhythmic gymnastics begin in pre-adolescent age, in order to achieve good sports results as early as in puberty and during adolescence. 10 Nowadays, in elite RG, trainings last over 20 hours (26-28 hours) a week. During the 70s of 20 th century it used to be approximately 15 hours a week, and during the following decades, like in many other sports, the number of hours of trainings was ascending. The demands of RG became especially high in the beginning of the 80s, which is directly connected with the beginning of competitions in the Olympic Games (Theodorpoulou, Markou, Vegenakis, Banardot, Leglise, 2005). It has been clear for a long time that an intensive physical work influences puberty and in par- PHYSICAL CULTURE, BELGRADE, 63 (2009) 1

9 The Infl uence of Sports Training on the Growth and Pubertal Development in Female Rhythmic Gymnasts ticular to its initiation, its progression, followed by Tanner s, as well as to the appearance of menarche. Besides, the health effects of sports trainings are conditioned by the specific demands of a sport (training) and individual characteristics of an athlete himself (gender-related differences and constitutional characteristics regarding growth and sexual maturity) (Theodorpoulou et al., 2005; Wiemann, 2002). The changes of pattern of growth and pubertal development, as well as the appearance of the symptoms of sports triad, can have serious implications to the health (the loss of bone mass), including the failed realization of the genetic maximum of growth and development. THE INFLUENCE OF SPORTS TRAINING ON THE INCREASE OF BODY HEIGHT IN RHYTHMIC GYMNASTICS It is generally thought that a fact that should be accepted, that in elite RG, as well in some other sports (sports gymnastics, long track running, ice skating, ballet, tennis and similar), there is a moderate, but a significant retardation in growth and pubertal development. One of the basic characteristics of growth during puberty is the growth of body height which takes place under the pattern which is specific for each and every individual. When the changes of body height are followed in the case of the female athletes that have been exposed to large and intensive trainings since pre-pubertal period, it is often observed that there is the inconsistency from the usual pattern typical for a certain population. Researches about the growth of female rhythmic gymnasts and other young persons in similar sports confirmed the fact that constitutional body height is being achieved through compensatory catch up, through which the pattern of longer period of growth is an outcome. In the research Georgopoulos, Markou, Theodorpoulou (2002), the fastest growth in elite female rhythmic gymnasts has been observed between the age of (2.8± 2.2cm at the age of 14, 2.6±2.5 cm at the age of 15 and 3.0±2.6 cm at the age of 16), with a peak at the age of 16. It is interesting that non-athlete group of girls, who served as a control group, the fast growth ended with the age of 15, while in the female rhythmic gymnasts the curve of fast growth continued up to the age of 18. In PHYSICAL CULTURE, BELGRADE, 63 (2009) 1 the population of average adolescent girls, the ending of largest growth is expected at the age of 18. Obviously, the pattern of female rhythmic gymnasts that includes so-called catch up of growth should enable to compensate for the body height that has been lost during the earlier phases of puberty. The data (Georgopolous et al., 2002) clearly show that catch up of growth for the elite RG is slow and it comes late. Since it is culminant, there is enough time for the optimal skeletal maturation (Georgopolous et al., 2001). On the contrary, if catch up were in the coincidence with the pubertal growth advancement, the result would be a significant fall of body height because of a rapid skeletal maturation (Georgopolous et al., 2002). In this research the estimated body height was not only achieved, but also surpassed. Genetic factors are those which control the observed catch up of body height growth. When body height and mass of sub elite female rhythmic gymnasts in Serbia were monitored in the period from it was observed that these female athletes always had lower values of BH and BM (except the first generation) compared to non athletes. The differences in height are not great and they were distributed in limits of average value for the given age, which could be partly explained by genetic predisposition and sports selection. Greater demands, which mean larger training volume and the specific diet, must be taken into account (Sanader, 2000). Estimation and monitoring of bone maturation show the covered part on the growth and development path during adolescence, as well as the part that is to follow (Djordjevic-Nikic, 1995). The fact that best confirms the changed scheme of growth and pubertal maturation is moderate, but significant retardation in bone maturity, which is observed in young female rhythmic gymnasts exposed to certain training regime. Georgopoulos, Markou, Theodorpoulou (1999) in their research with RG observed a slow bone maturity of 1.8 years of their chronological age, which was statistically significant (r=0.73; p<0.001). It is considered that there are more different hormone factors that contribute to such appearance: low concentration of gender steroids, as a consequence of low secretion of gonad stimuli and/or the disturbance in homeostasis IGF-1 (hormone insulinlike growth factor 1). Intensive physical trainings cause chronical psycho-social stress and modify nutritive factors, which is clearly manifested through intolerably low energy intake. 11

10 Marina Djordjevic-Nikic, Lidija Moskovljevic 12 THE INFLUENCE OF SPORTS TRAINING ON THE BODY MASS AND COMPOSITION IN RHYTHMIC GYMNASTICS The performance score of elite female rhythmic gymnasts is in negative correlation with the fat share in overall body composition. The low fat content in RG and similar female athletes can represent the protection of premature fusion of epiphysis. In this situation there is a lack of fat that could be the substrate for steroid aromatization in fat tissue (Georgopolous et al. 2002). Fat tissue is a significant extra gonad source of estrogen in which the conversion of androgen into estrogen takes place, so that can be the way to understand the late sex development (breasts and pubic hair), mostly under the influence of low body mass. It is clear that there is a minimum of body mass for BH and in connection with it, a critical ratio of dry muscular mass compared to the content of body fat, that probably represent the key factors for menarche induction. The research conducted on World and European Championships in the period from , that comprised 423 elite female rhythmic gymnasts aged from 32 countries (from all the continents), provided useful data about the growth of these female athletes. Body mass index was 16.9±1.8kg/ m2, and body fat percentage of 15.5±4.6%. These values were followed by the delay in skeletal maturation, puberty, as well as late menarche (14.6 years of age) (Theodorpolou et al. 2005). In the research Stojiljkovic et al. (1995) of sub elite female rhythmic gymnasts of Serbia it was determined that they had 10.5% of fat tissue in body composition, which is statistically significantly less than in non-athletes, while BM was 15% lower compared to the control group, which was on the limit of statistical significance. THE INFLUENCE OF SPORTS TRAINING ON SEXUAL DEVELOPMENT IN RHYTHMIC GYMNASTICS It is clear that growth and pubertal development are delyed in the largest number of elite female rhythmic gymnasts, so that the right picture of growth and development is got by determining the bone maturity. Monitoring of this parameter enables highly reliabile forecasting of the dynamic of sexual development and the appearance of menarche (Georgopolous et al. 1999). Genetic factors are important for the appearance of menarche, so this indicator of sexual maturing in female athletes is monitored in comparison to the menarche of mothers and sisters, taking into account their engagement in similar sports during adolescence. The researches show that there is a variance of 37% for menarche and genetics (Klentrou & Plyley, 2003). The late menarche, amenorrhea and oligomenorrhea in female athletes can be observed in 6-79% of cases (Theodorpolou et al., 2005). Nowadays, it is thought that the deviation from the optimal is the lack of signs of secondary sexual characteristics at the age of 14, as well as the absence of menarche at the age of 16. For a long time it has been considered that there is a correlation between the percentage of fat in body composition and the appearance of menarche and the regularity of menstrual cycles. Predictive significance of BM, body mass index and the percentage of fat in body composition for the appearance of menarche is clearly observed when all the parameters are compared in pre-menarche and menarche RG. In researches of sexual maturing of female rhythmic gymnasts it is found that CDs of body mass is the factor that is the most important in development of breasts (Theodorpolou et al., 2005). It is known that the development of breasts and appearance and sustenance of regular menstrual cycle are connected to the level of estrogen, which can be of extra gonad origin (fat tissue). Whenever the female athletes demonstrate: 1) low level of body fat, 2) low BM, 3) low energy intake and 4) high intensity trainings, it is real to expect the delay of menarche (Theodorpolou et al., 2005). Low fat and intensive trainings therefore stay as the most predictable factors of growth and sexual development of female rhythmic gymnasts. Theodorpolou et al. (2005) in their research of elite FRG determined that the normal growth of breasts of 2-4 phases (according to Tanner) lasted for 1.96±0.93 years, which showed the preserved pattern of sexual maturing progress. Normal development of pubic hairs takes place under the influence of androgens of adrenal gland. In researches it was shown that in female athletes in rhythmic and sports gymnastics pubic hair growth is caused by the age in which PHYSICAL CULTURE, BELGRADE, 63 (2009) 1

11 The Infl uence of Sports Training on the Growth and Pubertal Development in Female Rhythmic Gymnasts sports trainings begin (Theodorpolou, 2005). So, ballerinas who start trainings at the age of 8-9, with only hours a week, have pubic hair at the expected age, while female gymnasts who start trainings at the age of with 30 hours a week experience the growth of this sexual characteristic later. THE IMPORTANCE OF OPTIMAL NUTRITION FOR THE GROWTH OF RHYTHMIC GYMNASTICS FEMALE ATHLETES There are well-known and universally accepted theories about the primary importance of energy deficiency for the dysfunction of reproductive hypothalamus, in the case of athletes and other young people (Klentrou et al., 2003). Acute reduction of energy accessibility under 25 Kcal/kg of dry muscle mass causes the reduction of T3 (tri-iodine-thyronine). This adaptation of thyroid hormone causes metabolic changes and deflation of LH (luteinizing hormone)-pulses. Reduction of LH-pulses is more expressed after serious diet restrictions, than after equivalent energy deficiency caused by the increase of energy consumption. Therefore, the changes in LH-pulses in case of female athletes can be prevented by an adequate energy intake. That is the reason why an inadequate energy intake is the primary factor of fertility suppression and more important that the other aspects of intensive exercising (Nemet, Connolly, Pontelo, 2004; Borer, 2003) There are few researches in which the detailed data about energy-nutrition characteristics of female rhythmic gymnasts are obtained. The data available about this problem are related to the athletes in sports gymnastics, aged 10, that have 15 hours of trainings a week (Filaire & Lac, 2002). In this research female athletes have been in energy balance, i.e. a daily energy intake corresponded to the daily energy consumption. Body height, mass and body fat share have lower values compared to referent values for the given population (France). In the light of these data the importance of constitutional factors and sports selection is confirmed. Nutritional analysis has shown the deficit of vitamins E and B6, diet fibers and poly-unsaturated fat acids. Calcium intake had the limit values. Protein and fat intake surpassed the references, together with less carbohydrates intake values. The acquired data about nutritive values of diet are similar to the values that are often obtained in analyses of young athletes nutrition, as well as in general population of children in developed countries, showing the importance of professional monitoring and correction of the young people nutrition. The fact is that 15 hours of training a week, recorded in this research, makes it possible to satisfy the energy demands with the corrections of nutritive intake. Unreal objectives connected to the body mass and composition in sports in which aesthetics is important, together with exceptionally high volume of trainings, are very often accompanied with significant deviation from energy-nutritive needs of a young organism. CHANGES IN ENDOCRINE FUNCTIONS IMPORTANT FOR GROWTH AND SEXUAL DEVELOPMENT Generally speaking, sectional views show that physical exercise of female adolescents is connected with adaptation of growth hormone system hormone-insulin-like growth factor 1 (GHS HIGF-1), showing the hormone expression anabolic condition. As a contribution of this fact there is a positive correlation of sectional view of night level of growth hormone and the level of trainings. Besides, there is a significant correlation of average growth hormone secretion and the peak of body height growth (Eliakim, Brasel, Mohan, Barstow, 1996, Felsing, Brasel, Cooper, 1992). The raise of insulin-like growth factor 1 in trained examinees is the result of a well known mechanism, when the raise of growth hormone level stimulates the raised production of HIGF-1 in liver. In these conditions there is an expected raise of connecting proteins to the growth hormone (GH CP). HIGF-1 is a known mitogen in skeletal muscles. A significant correlation between the muscle volume (hypertrophy and hyperplasia) and circulating HIGF- 1 was found (Eliakim et al., 1996). Volume and pattern of growth hormone secretion depends on the intensity and volume of physical exercise. Children and adolescents that are introduced in physical trainings of large volume and intensity are less tall than it is usual for their chronological age; they grow slower and often have low concentration of HIGF-1 in plasma (Borer, 2003; Еliakim et al, 1996, Nemet et al, 2004). PHYSICAL CULTURE, BELGRADE, 63 (2009) 1 13

12 Marina Djordjevic-Nikic, Lidija Moskovljevic 14 Functional axis of endocrine glands hypothalamus hypophysis gonads can be interrupted by the signals that are the result of inadequate skeletal maturation, the deficiency of energy reserves, reduction of energy accessibility and stress. The change in this axis is manifested in the form of late appearance of menarche (primary amenorrhea), irregular menstrual cycles (oligomenorrhea) or secondary amenorrhea. Reduced frequency of gonadotropin releasing hormone pulses (Gn-RH), dysfunction of adequate number of Gn-RH receptors on gonadotropin, together with suppressed amplitudes of gonadotropin pulses, they all cause the break in hypothalamus hypophysis gonads axis. Instead of starting at the age of 12.8 (average age for menarche in non-athlete female population), menarche in female athletes occurs often from one to several years latee. In the case of female athletes such as runners, gymnasts and ballerinas, the delay in puberty start is 1-2 years. Every year of intensive trainings before the menarche leads to the delay of the same of approximately 5 months, which suggests the suppressive effects of exercise, through factors that initiate puberty that show cumulative effect (Borer, 2003). In the case of aforesaid female athletes, there is a sustained pre-pubertal pattern (longer than in average population) of low frequency LH-pulses, followed by changed relation of follicular stimulating luteinizing hormone (FSLH LH) in the behalf of FSLH and the absence of oestradiol secretion increase, which is altogether necessary for the normal puberty progression. Secretion of gonadotropin and pubertal development is re-established again in the case of amenorrhea anorexic female athletes female adolescents, when the demands of their trainings are reduced or when their energy intake is increased, even in the case of absence of oestradiol secretion increase, which is important for the normal puberty progression. These facts suggest that energy lack can change hormone pattern, which is the cause of the changes of initiation and progression of puberty. Energy deficiency induces it directly through the reduction of accessibility of circulating energy substrate or indirectly through the effects to growth, bone maturation and accumulation of body fat. Women s hormone cycle in post pubertal age can be deranged by long lasting trainings defined by high energy demands. In that case it can be shown through the reduction of luteal phase reduction, oligomenorrhea, absence of ovulation and secondary amenorrhea. Incidents of secondary amenorrhea are more frequent in case of younger women, as well as those who have not had a birth. In this case amenorrhea is also followed by insufficient energy intake, low body fat and more expressive psycho physical stress (Borer, 2003). Primary cause that deranges fertility of female athletes is the suppression of LH-pulses amplitude, caused by the fall of the activity of hypothalamus GnRh-pulse generator. This situation causes the defect of luteal phase or the lack of ovulation and amenorrhea. Shortening of luteal phase is followed by prolonged follicular phase of menstrual cycle. Changed secretion function of the corpus luteum is manifested by inadequate quantity and secretion of progesterone. The mistakes in ovulation and amenorrhea are the consequences of reduced secretion of oestradiol and the lack of oestradiol-positive feedback for gonadotropin secretion. In the lack of fertility that is in connection with severe sports trainings there are usually no changes of hypophysis sensitivity on GnRh (Borer, 2003). THE SIGNIFICANCE OF LEPTIN FOR NORMAL GROWTH AND SEXUAL DEVELOPMENT Leptin is a cytokine, discovered in It is synthesized fully in fat tissue and it is secreted from it depending on fat body mass. It has its effects on hypothalamus, skeletal muscles, fat tissue and liver. It is considered to have an influence on food intake and metabolic energy spending (Borer, 2003). The loss of body fat (insufficient energy intake), especially low fat level in amenorrhea female athletes causes dramatic reduction of leptin concentration in plasma. The fall of leptin influences secretion of gonadotropin and to the level of sex steroids as well, especially through the lack of suppression of appetite-stimulating neuron peptide Y (NPY). Therefore, the reduction of leptin level in serum causes suppressive effect on reproduction axis, which can be renewed by exogenous administration of this substance (Weimann, 2002). It is postulated that leptin is a connection among fat depots, pubertal development and the secretion of LH-releasing hormone. The secretion of leptin is enlarged in luteal phase of menstrual cycle. PHYSICAL CULTURE, BELGRADE, 63 (2009) 1

13 The Infl uence of Sports Training on the Growth and Pubertal Development in Female Rhythmic Gymnasts In the case of female athletes with amenorrhea, daily pattern of leptin secretion is absent. Variations of leptin level can influence the development and preservation of reproductive functions, which can be observed in female athletes participating in sports that demand certain aesthetic (Weimann, 2002). FEMALE ATHLETE TRIAD Female athlete triad is a serious and widespread pathological condition characterized by: derangement in eating habits (especially anorexic neurosis), amenorrhea (the lack of menstruation in the continuous period longer than three months) and premature osteopenia (osteoporosis is only in the case of reduced bone density BMD (DEXA) for more than 2.5 SD below the average for young adults). The above mentioned triad actually comprises malnutrition, estrogen and calcium deficiency as well as osteopenia (Klentrou & Plyley, 2003). Significant osteopenia (T score = -2.0) in twenty-year-old female can show worse prediction about future bone health than in the case of osteoporosis at 65 year-old female with T score = -2.6 (Benjamin, 2007). A real prevalence of athlete triad is unknown. Data for female athletes are in the range from % compared to the non-athlete population, in which the range is from 2-5% (Bеnjamin, 2007). The risk of appearance of athlete triad is especially expressed in sports in which there is a demand for gracious appearance, work for muscle mass building in pre-adolescent period, as well as the participation in sports in which there are classes according to BM. CONCLUSION Elite female rhythmic gymnasts represent a selected group of girls exposed to high intensity training in the pre-adolescent period. Aiming to preserve and achieve constitutional potential of growth and development, as well as health of female rhythmic gymnasts and similar sports, it is necessary to monitor them in short-time intervals during pre-pubertal and pubertal age, and at the same time, to estimate training volume and diet. REFERENCES 1. Benjamin, H. J. (2007). The female adolescent athlete: specific concerns. Pediatric Annals, 36 (11), Borer, K. T. (2003). Exercise Endocrinology, Human Kinetics. 3. Cupisto, A., D Alessandro, S., Castrogiovanni, S. (2000). Nutrition survey in elite rhythmic gymnastics. J Spor Med and Physical Fit, 40(4), Djordjevic-Nikic, M. (1995). Analiza dinamike fizičkog i biološkog razvoja dece osnovno-školskog uzrasta. (Magistarski rad, Medicinski fakultet, Beograd). (Analysis of dynamic of physical and biological development of children in elementary school age. Master thesis, Faculty of Medicine, Belgrade). 5. Djordjevic-Nikic, M. (2000). Značaj i uticaj planirane ishrane za funkcionalne sposobnosti i telesnu kompoziciju sportista. (Doktorska disertacija, Medicinski fakultet, Beograd). (Importance and influence of planned diet for functional abilities and body PHYSICAL CULTURE, BELGRADE, 63 (2009) 1 composition of athletes, Doctoral dissertation, Faculty of Medicine, Belgrade). 6. Djordjevic-Nikic, M. (2007). Model analize i planiranja ishrane za očuvanje zdravlja i postizanje uspeha u sportu. Zbornik radova sa: Analitika i dijagnostika u sportu, Međunarodna naučna konferencija, Beograd: Fakultet sporta i fizičkog vaspitanja. (Model of analysis and diet planning for preserving health and sports success achievement. Proceedings from: Analytics and Diagnosis in Sport, International scientific conference, Belgrade: Faculty of Sport and Physical Education). 7. Eliakim, A., Brasel, J. A., Mohan, S., Barstow, T. J. (1996). Physical fitness, endurance training, and growth hormone-insulin-like growth factor I system in adolescent females. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism, 81(11). 8. Felsing, N. E., Brasel, J. A., Cooper, D. M. (1992). Effect of low and high intensity exercise on circulating growth hormon in men. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism, 75(1),