Бывало ли у вас такое, что вы на несколько месяцев прерывали тренировки — возможно, из-за травмы, рождения ребенка или жестких сроков на работе — и возвращались с убеждением, что начинали с нуля?
Авторы: Диего Эрнандес-Сааведра , доцент кафедры прикладных наук о здоровье, Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн , и И-Хенг (Хэнк) Хуанг , кандидат наук в области прикладных наук о здоровье, Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн.
Исследования нашей команды содержат хорошие новости: на клеточном уровне вы, вероятно, не были на них способны.
Мы обнаружили, что клетки мышц и печени сохраняют воспоминания о каждой тренировке таким образом, что это может помочь улучшить выносливость, контролировать уровень сахара в крови и даже замедлить восстановление веса после периода бездействия.
Использовать или потерять? Возможно, нет.
На протяжении большей части прошлого века, задолго до того, как стали популярны модные диеты и тренды в фитнесе, физические упражнения считались одним из наиболее эффективных способов изменения образа жизни для снижения риска сердечно-сосудистых заболеваний, диабета 2 типа, некоторых видов рака и преждевременной смерти у людей всех возрастов. Но обычно люди понимали физические упражнения как нечто, благотворное влияние чего со временем ослабевает: либо ты используешь их, либо теряешь.
Когда вы прекращаете тренировки, ваше максимальное потребление кислорода, прирост мышечной массы и чувствительность к инсулину возвращаются к исходным значениям , часто в течение нескольких недель. Рекомендации по физической активности основаны на этом факте, поэтому они прежде всего подчеркивают важность постоянства.
Однако постоянство — это роскошь, недоступная примерно 3 из 4 взрослых американцев . Люди могут сталкиваться с травмами, болезнями, беременностью или работой, которые ограничивают их время или возможность заниматься спортом. Если бы адаптация действительно происходила заново, каждый раз, когда вы приходите в спортзал, вы бы чувствовали себя так, будто никогда там не были. Но этот сценарий не соответствует тому, что обычно описывают тренеры и спортсмены, возвращающиеся к тренировкам: на практике люди, которые тренировались раньше, могут восстановить форму быстрее, чем те, кто не проходил подобную подготовку.
Однако в последние годы ученые начали оспаривать концепцию «используй или потеряешь». Новые исследования указывают на то, что клетки организма могут сохранять информацию о вашей истории тренировок, чтобы не потерять все достигнутые результаты.
Больше, чем просто мышцы
Мы — физиологи, изучающие, как клетки запоминают информацию о физических упражнениях. Наша лаборатория и другие показали, что организм способен хранить своего рода «память» о физических упражнениях в разных органах.
Чтобы изучить, как работает эта «память о физических упражнениях», наша группа исследователей использует протокол тренировок «включение-выключение-включение» на мышах, который включает в себя начальный период тренировок от четырех до восьми недель, за которым следует период «детренировки» — период без физических упражнений — и второй тренировочный цикл. Этот метод позволяет нам исследовать, как клетки формируют память о физических упражнениях, сохраняют запись о них в период «детренировки» и воспроизводят воспоминания о предыдущих тренировках при повторном воздействии физических упражнений.
Используя эту стратегию, наша команда обнаружила, что память скелетных мышц ускоряет рост мышц . По сравнению с мышами, не имевшими опыта тренировок, у мышей, прошедших повторные тренировки, мышцы выросли больше, и отдельные мышечные волокна внутри этих мышц также увеличились в размерах. Более крупные мышечные волокна означали, что сами рабочие клетки увеличивались в размерах, а не окружающая ткань.
При более детальном изучении этих мышечных клеток мы обнаружили, что перетренированные мышцы лучше справляются с согласованием выработки энергии с потребностью – то есть мышцы лучше используют запасы энергии, когда это наиболее необходимо, – и эта способность сохраняется без дальнейших тренировок. Эта «память» сохранялась даже тогда, когда мыши питались высокожирной диетой, что говорит о том, что предварительные тренировки могут приносить пользу, даже если диета препятствует достижению этих результатов.
Мышцы — не единственная часть тела, которая учится во время тренировок. Работающим мышцам необходимо топливо, и печень обеспечивает его во время и после тренировок.
Мы с коллегами обнаружили, что клетки печени также хранят «память» о физических нагрузках и используют её для более эффективного питания мышц. Как у мышей, так и у людей, которые тренировались, затем прекращали тренировки, а потом снова начинали, в их печени наблюдалось повышение уровня семейства ферментов, называемых карбоксиэстеразами . Эти ферменты расщепляют липиды, циркулирующие в крови, доставляя жир в форме, которую мышцы могут усваивать и сжигать по мере роста.
Запись, которая переживёт тебя
Сохранившиеся на клеточном уровне воспоминания о физических упражнениях могут даже передаваться будущим поколениям.
В ходе исследования на мышах мы обнаружили, что три-четыре недели физических упражнений на выносливость, выполняемых матерью и отцом, могут оказывать длительное воздействие на их потомство . По сравнению с потомством, рожденным от родителей, ведущих малоподвижный образ жизни, физические упражнения родителей обеспечивали защиту от низкого уровня сахара в крови и избыточного увеличения веса в течение целого года после рождения.
Исследователи выдвинули множество гипотез о том, как физические упражнения во время беременности могут влиять на потомство. Например, физические упражнения матери могут позволить потомству проводить больше времени в утробе матери или привести к тому, что родители будут вырабатывать молоко более высокого качества .
Однако многое еще предстоит выяснить о том, как родители влияют на здоровье своих детей и может ли их образ жизни обеспечить преимущество в физической форме для будущих поколений.
Каждая клетка помнит
В биологии традиционно считается, что памятью обладает лишь небольшой круг клеток. Нейроны хранят память в связях между собой. Иммунные клетки хранят память , чтобы быстрее и точнее распознавать патогены при следующей встрече с ними.
Ранее исследователи считали все остальные клетки не имеющими памяти ; клетка реагирует на сигнал, а затем возвращается к исходному состоянию, не сохраняя записи об этом взаимодействии. Но это предположение сейчас рушится.
Стволовые клетки кожи способны сохранять информацию о воспалении, что позволяет им быстрее заживлять новые раны спустя несколько месяцев. Жировые клетки человека сохраняют информацию об ожирении, которая сохраняется даже после значительной потери веса, что может объяснить, почему вы быстрее набираете вес при возвращении к высококалорийной диете — так называемый эффект «йо-йо» .
Мы предполагаем, что каждая клетка организма помнит о физических упражнениях, независимо от того, насколько мало или много человек тренируется. Вопрос в том, как долго хранятся эти записи и могут ли исследователи продлить или расширить емкость хранения каждой клетки. Лучшее понимание того, как клетки учатся и запоминают физические упражнения, где они хранят воспоминания и как эти воспоминания сохраняются, может помочь улучшить рекомендации по физическим упражнениям для тех, кто не может заниматься спортом длительное время или постоянно.
Чтобы было ясно, ни один из этих выводов не является доказательством необходимости пропускать тренировки в спортзале; ничто в наших данных не указывает на то, что результаты прошлых тренировок могут заменить нынешние. Но есть надежда, что усилия, вложенные вами в поддержание формы, не будут полностью потеряны со временем.
Где-то глубоко в ваших клетках хранится запись, ожидающая своего часа, когда вы в следующий раз зашнуруете кроссовки, возьмете в руки гантели или захотите выполнить новогоднее обещание.
