Физическая активность полезна для нашего здоровья, однако причины этого связаны с вещами, далеко вы ходящими за рамки общеизвестных.
Все мы знаем о пользе физкультуры. Но мало кто представляет себе, что физическая активность — чуть ли не единственная по-настоящему важная вещь, которую каждый может позволить себе, чтобы сохранить или поправить свое здоровье. Подвижный образ жизни не только снижает риск развития сердечных болезней, инсульта и диабета, которые так часто становятся причиной смерти в среднем возрасте, но и представляет собой способ предупредить появление некоторых форм рака, улучшает настроение, помогает росту костной ткани, укрепляет мускулы, увеличивает объем легких, уменьшает риск случайных падений и переломов, позволяет удерживать вес тела под контролем. Этот список — лишь часть того, что и раньше было хорошо известно как медикам, так и обычным людям.
Вместе с тем резко возросшее в последние годы число исследований в этой области позволило существенно расширить и без того немалый перечень физкультурных «бонусов». Среди прочего оказалось, что физические упражнения улучшают работу мозга — особенно его способность выполнять задачи, связанные с напряжением внимания, планированием и организационной деятельностью, снижают у некоторых людей симптомы депрессии и повышенной нервозности, помогают иммунной системе распознавать и уничтожать различные виды злокачественных опухолей. Кроме того, ученые переходят сейчас от описания общих оздоровляющих эффектов физической нагрузки к детальному анализу процессов и позитивных изменений, происходящих на уровне клеток и даже молекул, — это напрямую связано с предупреждением и лечением таких специфических заболеваний, как атеросклероз и диабет.
Исследования, предпринятые с целью выявить механизмы самого различного масштаба, на основе которых физические упражнения оказывают влияние на различные системы органов в человеческом теле (назовем для примера хотя бы сердечно-сосудистую, нервную и эндокринную). показывают следующее: польза упражнений проистекает, с одной стороны, от небольших и средних по значимости положительных изменений в обширном перечне физиологических процессов, но одновременно — от весьма значительных позитивных сдвигов в небольшом числе процессов, связанных со строго определенными тканями и клетками.
Специалисты пришли также к полному осознанию того, что сделать свое тело более здоровым с помощью регулярных физических нагрузок могут далеко не только одни атлеты и многоборцы. Действительно, еще какие-то 20 лет назад эксперты по предупреждающей медицине всерьез относились лишь к тем оздоровляющим эффектам, которые были связаны с тяжелыми нагрузками, характерными скорее для спортсменов. Сегодня же они подчеркивают и большую значимость умеренной физической активности, в том числе небольших ее доз. Одна из авторов данной статьи, Джоанн Мэнсон, принимала участие в исследованиях, направленных на выяснение сравнительного полезного влияния умеренных и повышенных физических нагрузок на ряд показателей, связанных со здоровьем, в рамках обширного курса для медсестер и Инициативы по охране женского здоровья (Women's Health Initiative). Основываясь на данных, полученных в ходе этого и других проектов, последнее издание «Рекомендаций по физкультуре» (Exercise Guidelines), опубликованное в США в 2008 г., советует пять-семь дней в неделю делать упражнения, эквивалентные минимум 30 минутам умеренных нагрузок, например быстрой ходьбы (или же 75 минут в неделю интенсивных упражнений, наподобие бега трусцой), плюс 30 минут упражнений на укрепление мышц минимум два дня в неделю.
Более пристальный обзор последних. наиболее впечатляющих открытий дает нам представление о довольно неожиданных механизмах, благодаря которым занятия физкультурой встают на защиту нашего организма и помогают ему функционировать нормально.
Непосредственная польза
Чтобы как следует разобраться в новейших научных данных, полезно представлять себе, как в принципе наше тело реагирует на увеличение физической нагрузки. Для начала: упражнения по-разному влияют на разных людей. Занятия физкультурой и спортом могут принимать самые разнообразные формы: от зимних прогулок на лыжах и снегоступах до плавания и спортивной ходьбы на пляже — и все они сильно различаются по уровню интенсивности. Занятия аэробикой (в англоязычной литературе это слово имеет несколько иной смысл, чем у нас: оно означает любые подвижные упражнения, тренирующие легкие, включая легкую атлетику, обычный бег или даже активную ходьбу), например, относятся к тому типу физической активности, где мышцам требуется намного больше кислорода, и это побуждает легкие работать с гораздо большей нагрузкой. Отсюда легко понять, в чем оздоровительный эффект этого физкультурного метода. Однако и упражнения, выполняемые скорее в стационарной манере, например поднятие тяжестей или удержание равновесия, тоже имеют свое собственное неповторимое место в мире физической культуры.
Ученые разработали весьма скрупулезные и надежные методы для лабораторного измерения интенсивности подвижных упражнений, таких как легкая атлетика и ей подобные. Однако и в бытовых условиях существуют простые и не требующие специального оборудования, но вполне надежные способы измерить общую физическую нагрузку на организм. Весьма красноречивый (в буквальном смысле) метод — так называемый тест на декламацию. Первые признаки умеренной физической нагрузки — это учащение пульса и дыхания. Если вы можете нормально беседовать или декламировать стихи во время движения, значит вы не выходите за пределы умеренной (для вас) нагрузки. Если же все, на что вы способны, это выдавить с трудом одно-два слова, то нагрузка для вас тяжела. Наоборот, если, выполняя упражнение, вы способны петь, то такую нагрузку следует считать легкой.
Всякий раз, когда вы начинаете увеличивать нагрузку на организм, нервная система в ответ приводит различные группы органов в состояние повышенной готовности. В первый же момент вы, вероятно, ощутите обострение восприятия, учащение пульса и дыхания и даже можете слегка вспотеть. Внутри вашего тела снижается приток крови к желудку, кишечнику, почкам — всем тем органам. которые менее важны для движения. Одновременно с этим в активно сокращающихся мускулах увеличивается просвет кровеносных сосудов, и именно туда кровь, богатая кислородом, начинает притекать более активно.
Оказавшись внутри мышечных клеток, кислород диффундирует в специальные органеллы, называемые митохондриями, которые используют его для выработки клеточной энергии. Основным «горючим» для этого процесса выступает глюкоза — широко распространенный простой углевод, который организм вырабатывает, расщепляя молекулы более сложных углеводов, содержащихся в продуктах питания, и поглощая продукты расщепления в процессе переваривания пищи. Реакция взаимодействия глюкозы с кислородом, происходящая в митохондриях, напоминает процесс горения, но протекает гораздо медленнее, зато намного более эффективно. В принципе, клетки могут вырабатывать энергию из глюкозы и в отсутствие кислорода, но кислородное окисление, на котором специализируются митохондрии, позволяет извлечь из одной молекулы глюкозы в 20 раз больше энергии, чем при бескислородном окислении.
В первую очередь организм использует глюкозу, запасенную в форме более сложного соединения (полисахарида). называемого гликогеном, который преимущественно накапливается в печени и мышцах. Но в процессе более длительной физической нагрузки доступные запасы гликогена подходят к концу, и тогда главным источником глюкозы становятся жировые запасы, которые состоят из молекул жиров, называемых в химии триглицеридами. В любом случае процессы внутреннего сжигания глюкозы становятся также источником побочных продуктов, таких как углекислый газ и молочная кислота, которые просачиваются из мышечных клеток в кровяное русло, из-за чего весь организм начинает ощущать их накопление. Возрастание концентрации побочных продуктов вызывает биохимический ответ со стороны мозга, легких и сердца, в результате чего процессы удаления этих «отходов» из тела становятся более эффективными и менее утомительными для организма в целом.
Польза от физических упражнений имеет кумулятивный характер (т.е. усиливается со временем) — именно поэтому положительный эффект от занятий физкультурой становится ощутимым только тогда, когда они становятся каждодневной привычкой. Тело адаптируется к тому, что ему регулярно приходится отвечать на возрастающие нагрузки, и это проявляется в виде повышения выносливости и готовности к нагрузкам. Например, легкие начинают доставлять в организм больше кислорода, т.к. дыхание становится более глубоким, а сердце перекачивает больше кислорода за одно сокращение. Эти адаптации, которые, как правило, возникают после того, как человек несколько недель занимается физическими упражнениями на уровне, соответствующем упомянутым выше рекомендательным нормам (или превосходящем их), приводят также к биологическим изменениям. улучшающим здоровье в масштабах куда более длительного времени.
Что происходит на молекулярном уровне?
Целые библиотеки можно наполнить литературой, демонстрирующей пользу от упражнений на самом различном уровне — от основных систем органов до включения или выключения отдельных генов. Некоторые из самых общих выводов приведены на схеме, помещенной в этой статье. Но сейчас мы остановимся на тех недавно открытых механизмах, которые помогают объяснить, почему регулярные физические нагрузки улучшают наши интеллектуальные возможности, способность организма держать под контролем уровень глюкозы в крови и укрепляют нашу сердечно-сосудистую систему. Именно эти физиологические изменения оказывают наибольшее влияние на качество нашей повседневной жизни, превосходя по значимости все прочие эффекты.
Атлетам давно известно, что упражнения улучшают характер и оздоровляют психику. И все же лишь в 2008 г. ученые наконец смогли непосредственно измерить то, что можно назвать «спортивной эйфорией»: чувство «полета», возникающее во время и после продолжительной и интенсивной физической нагрузки. Исследования не только показали, что во время занятия спортом мозг выделяет больше эндорфинов (опиоидных гормонов, вызывающих чувство удовольствия), — удалось также выяснить, что всплеск эндорфинов наблюдается как раз в тех областях мозга, которые ответственны за сильные эмоции. (Предыдущие исследования отмечали увеличение концентрации эндорфинов только в кровяном русле, что не связано непосредственно с процессами в мозге.)
Недавно ученые заинтересовались и теми химическими изменениями в мозге, благодаря которым физическая тренировка повышает способности индивида концентрироваться, размышлять и принимать решения. В 2011 г. был предпринят весьма скрупулезный эксперимент — по методу, известному как рандомизированный тест с контролем, — в котором приняли участие 120 человек в возрасте после 60 и после 70 лет. Согласно результатам теста, физические упражнения увеличивают размеры одной из частей мозга, называемой гиппокампом. Авторы исследования подчеркивают, что та специфическая часть гиппокампа, на которую влияют упражнения, как раз связана с запоминанием привычной обстановки, а кроме того, это одна из очень немногих зон в мозгу, где рождаются новые нервные клетки (по крайней мере, так обстоит дело у крыс). Считается, что вновь образующиеся молодые нейроны ответственны за различение сходных, но неодинаковых событий и объектов. Исследования на животных также показали, что упражнения повышают уровень одного еще важного биологически активного вещества, сокращенно называемого в биохимии BDNF (brain-derived neurotrophic factor, продуцируемый мозгом стимулятор роста нервной ткани), — именно оно запускает образование новых нейронов.
Современные исследования позволяют пересмотреть почти все то, что, как казалось нам раньше, было хорошо известно о профилактической роли физкультуры в предотвращении сердечных болезней. Исходно ученые полагали. что подвижный образ жизни снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний преимущественно за счет снижения кровяного давления и уменьшения содержания в крови LDL-холестерина (low density lipoprotein, липопротеид низкой плотности: его называют также «плохим» холестерином) и одновременного повышения концентрации HDL-холестерина (или «хорошего» холестерина; high density lipoprotein, липопротеид высокой плотности). Эта точка зрения оказалась правильной лишь отчасти. Во-первых, у некоторых людей упражнения практически не снижают давления крови, однако и для того большинства, у которых снижение давления наблюдается, не этот аспект имеет основное положительное значение. Далее, повышение уровня HDL-холестерина наблюдается преимущественно при занятиях статическими упражнениями на укрепление мышц, например тяжелой атлетикой, проявляя себя только после нескольких месяцев тренировок, и при этом составляет лишь несколько процентов — весьма скромный эффект.
Дальнейшие исследования показали, что более значимый эффект, связанный с LDL-холестерином. имеет отношение не к снижению его уровня в крови, а к химическому преобразованию самих его молекул. Если выражаться более точно, термины LDL и HDL относятся не к самому холестерину, а к различными фракциям липидов, несущих холестерин в кровь, — подобно тому, как продукты в магазин могут доставляться самыми разными машинами, от легковых автомобилей до огромных грузовиков.
За прошедшие несколько лет было открыто, что наибольшую опасность для организма представляют именно мелкие молекулы низкоплотных липопротеидов. Они имеют тенденцию к потере электронов, которые потом «летят рикошетом» через все кровяное русло, повреждая другие молекулы и даже клетки. (Сравните с водителем-лихачом, сидящим за рулем изношенного микроавтобуса.) Более крупные молекулы высокоплотных липопротеидов значительно стабильнее и плывут по кровеносным сосудам, не создавая опасности ни для каких других молекул (подобно хорошо подготовленным к маршруту грузовикам, управляемым водителями-профессионалами).
Современные исследования показывают, что физические упражнения увеличивают число более крупных липопротеидных молекул и уменьшают число мелких. Происходит это благодаря повышению в мышечной ткани уровня активности специального фермента — липопротеидлипазы, «достраивающей» молекулы липопротеидов до больших размеров. Таким образом, два человека с совершенно одинаковым содержанием холестерина в крови, но при этом различающиеся по уровню физической активности, могут иметь принципиально разный уровень риска развития сердечно-сосудистых заболеваний. Домосед-«ленивец», скорее всего, имеет в крови множество мелких липопротеидных молекул и очень мало крупных, в то время как у его спортивного соседа в крови будут преобладать именно последние. И вот, демонстрируя при анализе крови тот же самый процент холестерина, первый из обсуждаемых здесь людей будет в несколько раз более подвержен опасности пережить сердечный приступ, чем второй.
Регулярные занятия физкультурой положительно влияют и еще на один ключевой показатель— содержание глюкозы в крови. Печень, поджелудочная железа и скелетные мышцы — те, которые приводят в движение наши голову, руки, ноги и торс, — работают в норме совместно и согласованно, чтобы обеспечить необходимое количество глюкозы в любой части тела, независимо оттого, отдыхаем мы или занимаемся чем-нибудь подвижным. Физическая активность по определению создает повышенную нагрузку на наши скелетные мышцы, что влечет за собой и повышенную потребность в глюкозе. При длительном упражнении волокна мускульной ткани приобретают способность использовать глюкозу более эффективно, а внешне это выражается в том, что мышцы становятся сильнее.
(с) Шари Бассук, Джоанн Мэнсон и Тимоти Черч