Три минуты на пределе влияют на организм сильнее, чем полтора часа умеренной тренировки

Физическая активность запускает в организме разные процессы в зависимости от интенсивности. Новое исследование показало, что всего три минуты тренировки на пределе возможностей заметно меняют молекулярный состав крови, а умеренная нагрузка такого эффекта не дает. При этом для интенсивной тренировки не нужны ни зал, ни дополнительный вес.

Как проходил эксперимент

Во время нагрузки мышцы и другие органы выделяют в кровь сигнальные молекулы: белки (в том числе миокины — белки, которые вырабатывают мышечные клетки), метаболиты и другие соединения. С током крови они достигают печени, жировой ткани, мозга и других органов и запускают там изменения, которые помогают организму адаптироваться к нагрузке. Исследователи хотели выяснить, зависит ли этот межорганный обмен сигналами от интенсивности тренировки.

В исследовании приняли участие 19 молодых здоровых мужчин. Десять участников шесть раз по 30 секунд крутили педали на пределе возможностей, а между рывками отдыхали по четыре минуты. В общей сложности очень интенсивная нагрузка заняла три минуты. Еще девять участников 90 минут занимались на велотренажере в умеренном темпе.

У всех участников брали кровь до тренировки, сразу после нее и через три часа. Затем ученые сравнивали, как изменился ее состав. Всего они измерили почти 2900 белков. Чтобы дополнительно проверить, могут ли изменения в крови влиять на другие органы и ткани, ученые взяли кровь участников после тренировки и добавили ее к человеческим жировым клеткам, выращенным в лаборатории.

Первые результаты

Сразу после серии интенсивных спринтов в плазме крови изменилась концентрация 714 белков, причем более чем у 98% из них она выросла. Среди этих белков были регуляторы ангиогенеза (образования новых кровеносных сосудов), белки, участвующие в восстановлении тканей, и молекулы, связанные с гормональной регуляцией. После 90 минут умеренной нагрузки концентрация изменилась лишь у семи белков.

Однако эффект интенсивной тренировки оказался кратковременным: через три часа число белков с измененной концентрацией резко сократилось. После умеренной нагрузки динамика была обратной: за то же время число таких белков выросло с 7 до 19.

Затем исследователи проверили, как эти сигналы действуют на ткани. Они добавили плазму участников к адипоцитам (жировым клеткам), выращенным в лаборатории. Кровь, взятая после интенсивных спринтов, изменила экспрессию (уровень активности) более 1600 генов: 1128 генов стали работать активнее, 549 — слабее. Среди затронутых оказались гены, отвечающие за энергетический обмен и чувствительность клеток к гормонам. 

Плазма, полученная после умеренной тренировки, подействовала на клетки гораздо слабее: экспрессия изменилась всего у 25 генов. Сходную картину ученые обнаружили и в образцах жировой ткани самих участников.

Долгосрочные изменения

На этом исследование не закончилось. После первого эксперимента участники восемь недель регулярно тренировались в том же режиме. Затем исследователи повторили тест. Картина осталась примерно такой же: интенсивная нагрузка вызывала быстрые и масштабные изменения в крови, а умеренная — более слабый и отложенный ответ.

Исследователи также сравнили свои данные с информацией из базы UK Biobank, в которой есть сведения о белках крови и здоровье более 53 тысяч человек.

Ученые определили 33 белка, уровень которых был связан с меньшим риском ожирения, диабета 2-го типа и других нарушений обмена веществ. После интенсивной тренировки изменился уровень 32 из них. После умеренной — только трех. Более четверти этих белков также были связаны с более медленным биологическим старением.

Авторы работы пришли к выводу, что умеренная нагрузка тоже заметно меняла работу организма, но по-другому. Через три часа после 90 минут умеренной нагрузки в крови стало больше некоторых белков, связанных с работой печени. Авторы объясняют это тем, что во время долгой тренировки организм постепенно расходует запасы углеводов и начинает активнее использовать жиры в качестве топлива. Кроме того, после длительной нагрузки в крови стало больше жирных кислот — веществ, которые организм может использовать для получения энергии.

Теперь ученым предстоит выяснить, имеют ли эти различия значение для здоровья в долгосрочной перспективе.