УДК 612.821
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЕРЕКРЕСТНОЙ АДАПТАЦИИ К ХОЛОДОВЫМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ И ФИЗИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ
© 2014 г. В. Д. Сонькин1, 2, А. В. Якушкин1, Е. Б. Акимов1, Р. С. Андреев2,
Ю. Н. Каленов2, А. В. Козлов1
1 Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма, Москва 2Институт возрастной физиологии Российской академии образования, Москва
E-mail: Sonkin@mail.ru Поступила в редакцию 25.06.2014 г.
Исследование посвящено сравнительному анализу результатов холодовой адаптации и физической тренировки. Адаптивные сдвиги, происходящие в организме под влиянием закаливания (обливание холодным душем 2 раза в день в течение 6 недель) и беговой тренировки на тредбане (30 минут при 70—80% от индивидуального максимального потребления кислорода, 3 раза в неделю, в течение 6 недель), сопоставляли у 6 одних и тех же испытуемых. Интервал между двумя сериями тренировок составлял более 3 месяцев. Сопоставляли показатели, регистрируемые во время выполнения рамп-теста и стандартной холодовой пробы до и после каждого цикла тренировок. Показано, что паттерны адаптивных сдвигов при адаптации к факторам различной модальности сильно различаются. Сдвиги при адаптации к физическим нагрузкам оказались в целом более выраженными, чем при адаптации к регулярным холодовым воздействиям. Индивидуальное разнообразие адаптивных реакций свидетельствует о целесообразности разработки новых подходов в теории адаптации, связанных с изучением физиологической индивидуальности.
Ключевые слова: адаптация, закаливание, физические тренировки, рамп-тест, холодовая проба, лак-тат, бурая жировая ткань, факультативные функции, физиологическая индивидуальность.
Б01: 10.7868/80131164614060125
Адаптация человека — одна из наиболее популярных тем физиологических исследований начиная с середины ХХ века. На сегодняшний день общепринятым является представление о множественности путей (стратегий) адаптации, особенно при альтернативном или сочетанном воздействии различных по модальности факторов среды, к которым происходит приспособление функций организма [1].
Полученные в самое последнее время данные вновь подняли вопрос о взаимоотношениях между холодовой адаптацией и физической тренировкой. Вопрос этот подробно изучался в 80-90-е п: ХХ века, причем единогласия в оценках не было, в чем можно убедиться из данных, приведенных в табл. 1. По мнению Ю.И. Баженова, детально исследовавшего эту проблему [13], взаимосвязи между этими двумя типами адаптации если и есть, то скорее негативные. Сходные результаты получил И.А. Корниенко [14], в центре внимания которого находилось развитие тканевых механизмов сократительного и несократительного термо-генеза в процессе онтогенеза, в том числе на моделях температурной адаптации растущих живот-
ных. Однозначно негативный результат продемонстрировали японские авторы [15], по данным которых тренировка крыс на тредбане приводит к снижению активности межлопаточной бурой жировой ткани (БЖТ).
В то же время, недавно получены данные, свидетельствующие о резкой активации некоторых метаболических возможностей клеток БЖТ под влиянием физической тренировки [16]. Стало известно, что в процессе выполнения физической нагрузки или осуществления температурной дрожи в мышцах вырабатывается пептид ирисин [17], который выделяется в кровь и способствует активации определенных геномных комплексов жировых клеток, благодаря чему клетки белого жира преобразуются в бежевые [18] — аналог клеток БЖТ [19], специализирующейся на функции несократительного термогенеза [20]. На основании этих результатов уместно предположить, что между двигательной активностью и хладоадапта-цией должны быть какие-то функциональные отношения: либо синергические, либо антагонистические. Между тем, все эти исследования проведены на мелких лабораторных животных, а, как
Таблица 1. Сводка данных литературы по влиянию физической тренировки на несократительный термогенез и холодовой адаптации на функцию мышц
Год Источник Объект Цель / Дизайн эксперимента Результат
1987 [2] крыса Оценивали влияние детренированности на предварительно тренированных животных, которых сопоставляли с нетренированными Терморегуляторная активность БЖТ у детренированных и нетренированных животных была одинаковой
1987 [3] крыса Оценивали эффекты адаптации к физическим нагрузкам и к коротким холодовым экспозициям Показано, что физическая нагрузка уменьшает эффект холодовой адаптации по уровню расхода энергии и содержанию ДНК в БЖТ
1989 [4] крыса Оценивали влияние тренировки на БЖТ у овариэктомированных крыс Тренировка вызывала рост активности митохондрий БЖТ и потребление кислорода у подопытных животных
1989 [5] крыса Изучали влияние непрерывной и прерывистой тренировки на динамику массы тела, состояние БЖТ и другие функции Ни непрерывная, ни прерывистая тренировка не оказывали существенного влияния на активность митохондрий БЖТ
1992 [6] крыса Изучали влияние физической тренировки на терморегуляторную активность клеток БЖТ Под влиянием тренировки клетки БЖТ снижают реакцию на норадреналин и глю-кагон, тогда как содержание ДНК не меняется
1992 [7] мышь Оценивали содержание дофамина в ткани как показатель симпатической активности в БЖТ, сердце и печени при совместном воздействии холода и физической тренировки Физическая активность снижает уровень холодовой стимуляции симпатической активности в БЖТ; в других исследованных тканях холод не влияет на содержание дофамина независимо от физической активности
1993 [8] крыса Измеряли экспрессию мРНК управляющей синтезом разобщающего белка иСР1 у крыс в процессе тренировки на выносливость Экспрессия мРНК снижалась, а БЖТ атрофировалась и теряла терморегуляционную активность
1994 [9] крыса Измеряли экспрессию РНК, связанной с иСР1 в БЖТ у молодых и старых крыс в процессе тренировки в беге Не выявлено влияние тренировки на экспрессию РНК в БЖТ ни у молодых, ни у старых крыс
1995 [10] крыса Измеряли электронную проводимость разобщающего белка ОСР1 в митохондриях БЖТ тренированных и интактных крыс Тренировка ведет к снижению электронной проводимости иСР1 в БЖТ и снижению терморегуляторной активности БЖТ
1996 [11] мышь Молодых и старых животных тренировали в плавании в воде термонейтральной температуры для оценки изменений активности БЖТ Вне зависимости от возраста в результате тренировки возрастала активность БЖТ и количество мРНК, связанной с иСР1
2012 [12] крыса Овариэктомированные и ложноопериро-ванные крысы 8 недель тренировались в плавании для выяснения причин скачка веса тела после удаления яичников В результате тренировки как у интактных, так и у овариэктомированных крыс увеличилось потребление кислорода митохондриями БЖТ, а уровень лактата после нагрузки снизился
известно, адаптация человека имеет свою специфику и может отличаться по механизмам от того, что показано на животных экспериментальных моделях [1]. Так например, недавние попытки стимулировать развитие или активность БЖТ человека за счет физической тренировки, не обязательно приводят к успеху: не всегда при таком воздействии увеличивается выработка ирисина, и не всегда обнаруживается корреляция содержания ирисина с функциональной активностью БЖТ [21, 22].
Учитывая эти обстоятельства и противоречия, мы предприняли новую попытку исследования перекрестной адаптации к холодовым воздействиям и физическим нагрузкам. В предыдущей статье [23] были представлены результаты первой серии исследований, в которой испытуемые адаптировались к бегу в смешанном аэробно-анаэробном диапазоне нагрузок. Эта тренировка значительно повысила уровень работоспособности всех испытуемых, привела к замедлению накопления лактата во время контрольного рамп-
теста, но не привела к активации несократительного термогенеза при стандартизованных холодовых воздействиях.
В настоящей работе представлены результаты следующей серии экспериментов, целью которых было проверить, влияет ли адаптация к холоду на показатели работоспособности, а заодно и на активность несократительного термогенеза. Важной особенностью данной работы является то обстоятельство, что в качестве испытуемых в ней участвовали те же лица, которые адаптировались к беговым нагрузкам в предыдущей [23] серии исследований.
МЕТОДИКА
В исследовании приняло участие 6 здоровых испытуемых—добровольцев (5 мужчин и 1 женщина, в возрасте 22—26 лет) разной степени физической подготовленности. Все они были участниками описанного в предыдущем сообщении [23] эксперимента с беговыми тренировками. Для того, чтобы влияние предыдущего адаптивного процесса нивелировалось, интервал между двумя сериями экспериментальных воздействий составлял не менее 4 месяцев, на протяжении которых испытуемые не занимались целенаправленно какими-либо физическими упражнениями. Все участники эксперимента прошли медицинское обследование и получили допуск к участию в исследовании с физическими и холодовыми нагрузками, а также дали письменное информированное согласие на проведение экспериментальных процедур.
Эксперимент состоял в реализации программы закаливающих тренировок и оценке функциональных характеристик испытуемых до и после цикла этих тренировок. Мы предполагали, что регулярные холодовые воздействия должны стимулировать активность или пролиферацию БЖТ. Мы рассчитывали, что стимуляция БЖТ приведет, в конечном счете, к снижению концентрации молочной кислоты в крови при физической нагрузке и к увеличению выраженности метаболического ответа на острое холодовое воздействие. Эти соображения определили общий дизайн эксперимента.
Закаливающая тренировка была организована следующим образом. Закаливание осуществлялось с помощью регулярного обливания холодной водой. Продолжительность цикла закаливающих тренировок составила 6 недель, начальная температура воды в душе 20°С с постепенным (еженедельным) снижением на 1°С, пребывание в душе 2 минуты.
Процедура: испытуемые каждый день утром и вечером в домашних условиях принимали холодный душ в течение 2 минут, обливаясь полностью,
кроме головы, предварительно измерив температуру воды градусником. Еженедельно проводился
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.