УДК 612.821
ВЛИЯНИЕ БЕГОВОЙ ТРЕНИРОВКИ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ, АЭРОБНУЮ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И РЕАКЦИЮ ОРГАНИЗМА НА ОСТРОЕ ХОЛОДОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
© 2014 г. А. В. Якушкин1, Е. Б. Акимов1, Р. С. Андреев2, Ю. Н. Каленов2, А. В. Козлов1, О. В. Кузнецова2, В. Д. Сонькин1, 2
1 Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма, Москва
2 Институт возрастной физиологии РАО, Москва E-mail: sonkin@mail.ru Поступила в редакцию 25.12.2013 г.
Была предпринята попытка проверить гипотезу о том, что регулярная физическая активность на уровне анаэробного порога способна стимулировать увеличение в организме количества бурого или бежевого жира, что может проявиться в усилении утилизации лактата при физической нагрузке и повышении реактивности в ответ на острое региональное охлаждение. Использованные методы: рамп-тест, острое региональное холодовое воздействие, измерение газообмена, лактата и глюкозы в крови, частоты сердечных сокращений, а также вариабельности ритма сердца, артериального давления и дыхания в покое и при стандартных функциональных пробах; инфракрасное тепловидение, статистические методы анализа результатов. Тренировка 10 физически активных добровольцев (7 мужчин и 3 женщины) на тредбане на скорости, соответствующей 75—80% от персонального максимального потребления кислорода (МПК), по 30 мин 3 раза в неделю при фиксированной окружающей температуре 21—22°С в течение 6 недель привела к значительному (от 19 до 39%) увеличению времени работы в рамп-тесте, однако МПК в среднем изменилось мало. Увеличение мощности анаэробного порога было связано с резким замедлением накопления лактата в процессе выполнения рамп-теста. Скорость утилизации лактата в восстановительном периоде, напротив, возросла. В целом, существенно выросла экономичность работы при тестовой нагрузке. Не выявлено заметных сдвигов в состоянии и реакциях на стандартные функциональные пробы вегетативных систем, о чем судили по вариабельности ритма сердца, артериального давления и дыхания в покое, а также при проведении проб с ортостазом и навязанным ритмом дыхания. Функциональный ответ организма на холодовую пробу (1-минутное охлаждение стоп ног в ледяной воде) не изменился после цикла тренировок — ни по показателям метаболизма (потребление кислорода и т.п.), ни по динамике кожной температуры в областях предположительного нахождения бурой жировой ткани (БЖТ). Полученные данные не подтверждают высказанную нами ранее, в 2010 г., гипотезу о функции БЖТ как универсального гомео-статора в организме. Вероятно, если под действием физической нагрузки и вырабатываемого мышцами гормона ирисина и стимулируется формирование бежевой жировой ткани, то такой, которая участвует в утилизации лактата, но не вовлечена в терморегуляторные реакции.
Ключевые слова: работоспособность, рамп-тест, уровень лактата в крови, уровень глюкозы крови, анаэробный порог, максимальное потребление кислорода, острое холодовое воздействие, бурая жировая ткань, ирисин.
Б01: 10.7868/8013116461404016Х
В проведенных ранее исследованиях [1, 2] нами было обнаружено, что между инфракрасным термопортретом спортсмена, сделанным в условиях обычной комнатной температуры в покое, и ключевыми показателями его аэробной (максимальное потребление кислорода — МПК и анаэробный порог) и анаэробной (содержание лактата в крови) производительности имеется высокая корреляционная связь (в первом случае — положительная, во втором — отрицательная). Мы предположили, что эта взаимосвязь обусловлена
активностью бурой жировой ткани (БЖТ), которая играет гомеостатическую роль при физической нагрузке: сначала экспериментально [2], а потом теоретически — на основании данных литературы [3] — показано, что БЖТ, выполняющая в организме млекопитающих, как известно, функцию поддержания температурного и углеводного гомеостаза, скорее всего, при мышечной работе выполняет функцию поддержания кислотно-щелочного равновесия благодаря своей способности утилизировать молочную кислоту.
За последние три года в мировой науке произошла своего рода "бурожировая революция": количество статей про свойства и потенциальные возможности бурого жира с точки зрения лечения ожирения и диабета выросло в 4—5 раз; было доказано, что физическая активность приводит к выделению мышцами пептида "ирисина", способствующего превращению клеток обычного белого жира в насыщенные митохондриями адипо-циты "бежевого" жира, во многом сходного с БЖТ [4—6]; также было доказано, что в клетках БЖТ содержится специфический переносчик (мембранный транспортер), обеспечивающий быстрое проникновение молекул молочной кислоты внутрь клетки, причем его активность резко возрастает в результате физической тренировки [7, 8]. Авторы работы [8] сформулировали вывод, который фактически повторяет наше предположение о роли БЖТ в метаболизме молочной кислоты при физической нагрузке [3]. С другой стороны, появился целый ряд публикаций, в которых инфракрасное тепловидение рассматривается как вполне адекватный метод изучения термогенной активности БЖТ при динамических наблюдениях на здоровых людях, включая детей [9—11]. Этот факт позволяет нам считать использованные нами методические подходы корректными в рамках решаемых с их помощью задач.
Интересно, что, несмотря на широкомасштабное усиление исследований БЖТ во всех аспектах и направлениях, до сих пор никто (кроме нас) не ставит вопрос об участии этих механизмов в обеспечении гомеостаза при физической нагрузке и повышении работоспособности за счет усиления утилизации бурым жиром молочной кислоты. В лучшем случае, говорят о физической тренировке как о еще одном (наряду с охлаждением и гиперкалорийной диетой) средстве активации БЖТ с целью его терапевтического использования для борьбы с ожирением и диабетом за счет усиления пищевого термогенеза [12, 13]. Между тем, еще в 2010 г. мы обнаружили, что острое региональное охлаждение (погружение ступней ног в ванночку с ледяной водой на 1 минуту) ведет у большинства испытуемых к значительному снижению содержания молочной кислоты в крови [2]. Очевидно, что такое охлаждение вызывает срочную симпатическую реакцию, ведущую к активизации окислительной активности БЖТ — и мы это фиксировали в виде примерно 1.5-кратного увеличения потребления кислорода по сравнению с уровнем покоя, а также подъема температуры тех участков кожных покровов человека, под которыми обычно на небольшой глубине располагаются локусы БЖТ.
Из имеющихся фактов достаточно логично вытекает предположение, что физическая тренировка аэробно-анаэробной направленности должна стимулировать образование ирисина и, как следствие — появление дополнительных количеств
"подобных бурому жиру клеток" (терминология [13]), которые могут физиологически себя проявить в двух видах специфической активности: ускорении утилизации лактата, образующегося при физической нагрузке, и усилении реакции организма на острое холодовое воздействие.
Настоящее сообщение посвящено описанию результатов экспериментальной проверки этого предположения.
МЕТОДИКА
В исследовании приняли участие 10 здоровых испытуемых-добровольцев (7 мужчин и 3 женщины) в возрасте 22—26 лет, разной степени физической подготовленности (от нетренированных лиц до кандидатов в мастера спорта по футболу). Все испытуемые на момент проведения исследования никакой другой систематической физической активностью не занимались, бывшие спортсмены не менее 1 года назад завершили спортивную карьеру. 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. Индивидуальные характеристики испытуемых представлены в табл. 1. Состав тела определяли с помощью биоимпедансного анализатора МЕДАСС (Россия).
Эксперимент заключался в реализации программы беговых тренировок и оценке функциональных характеристик испытуемых до и после цикла тренировок. Целью тренировочной программы было стимулировать адаптивные изменения в БЖТ. Мы предполагали, что если БЖТ действительно участвует в утилизации лактата при мышечной деятельности, то напряженная физическая нагрузка смешанного аэробно-анаэробного характера, приводящая к накоплению лактата в организме, должна стимулировать или пролиферацию БЖТ, или, через механизм ирисина, стимулировать преобразование части клеток белого жира в компоненты "бежевого". Мы рассчитывали, что стимуляция за счет регулярных физических тренировок приведет, в конечном счете, к снижению концентрации молочной кислоты в крови при нагрузке и увеличению выраженности метаболического ответа на острое холодовое воздействие. Эти соображения определили общий дизайн эксперимента.
Физическая тренировка была организована в лабораторных условиях под контролем экспериментаторов, с применением тредбана, что позволяло достаточно точно дозировать уровень предлагаемой нагрузки. В течение 6 недель каждый испытуемый 3 раза в неделю по 30 минут бегал на беговой дорожке с постоянной скоростью, кото-
Таблица 1. Индивидуальная характеристика участников эксперимента
До тренировок
Испытуемые Возраст, лет Пол Длина тела, см Спортивная специализация, квалификация жировая масса мышечная масса масса тела жировая масса мышечная масса масса тела
кг % кг % кг кг % кг % кг
А. И. 19 м 175 Не спортсмен-активный образ жизни 13 17.7 33.3 45.4 73.5 14 19.1 32.6 44.3 73.5
А. А. 24 ж 167 Фехтование (КМС) 15.5 27.9 19.3 34.8 55.5 15.6 27.9 19.5 34.8 56
З. А. 22 м 174 Футбол (КМС) 8.6 12.1 34.8 49 71 9.9 14 33.7 47.7 70.7
М. А. 20 м 181 Футбол (II взрослый) 12.4 17.6 31.8 45.1 70.5 10.7 15.2 33.1 47 70.5
Ж. В. 26 м 175 Футбол (II взрослый) 15.3 19.7 33.7 43.3 77.8 9.9 13.4 35.4 47.8 74.1
Е. А. 21 м 176 Футбол (II взрослый) 11.2 15.5 33.6 46.6 73.5 11.7 16.3 33 46 71.8
Ш. Д. 22 м 170 Футбол (КМС) 12.3 19.68 27.1 43.36 62.5 9.2 15.1 28.5 46.7 61
Б. Н. 25 ж 170 Фехтование (КМС) 19.1 31.5 19.9 32.8 62.4 17 28 21.5 35.4 60.7
Т. Д. 23 ж 168 Фехтование (КМС) 24.9 35.8 21.3 30.6 69.5 22.7 33.4 22 32.4 68
Я. А. 26 м 17
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.