Главная » 2022 » Сентябрь » 7 » Делает ли холод нас здоровыми?
22:00
Делает ли холод нас здоровыми?
Новые исследования изучают влияние холода на нашу физиологию. В следующий раз, когда вы скажете, что "умираете от холода", прочтите эту статью.


 
Профессор Франсуа Хаман (Haman) из Оттавского университета в Канаде столкнулся с трудностями при наборе добровольцев для участия в своём сложном исследовании.

Девять молодых людей, которые наконец согласились принять участие в исследовании, опубликованном в 2017 году, сначала должны были подписать подтверждение, что осознают риски, связанные с участием. Цель исследования состояла в том, чтобы изучить, как обычное воздействие холода влияет на их физиологию и общую способность справляться с холодом.

Четыре недели подряд, пять дней в неделю (всего 20 дней), в течение двух часов испытуемые носили на теле костюм, в котором циркулировала вода температурой 10°С, с целью акклиматизации к холоду.

Перед началом процесса акклиматизации была проверена реакция их тел на ещё более экстремальные холодные условия: в течение двух с половиной часов они были одеты в костюм, по которому циркулировала вода температурой +4 °С. Через месяц, по окончании процесса акклиматизации, снова попросили надеть костюм, через который протекала вода температурой +4°С.

В обоих измерениях, до и в конце процесса, датчики отслеживали интенсивность вибрации тел испытуемых. Исследователи также следили за температурой их тела на коже, а также измеряли внутреннюю температуру. Наблюдая за их дыханием, исследователи получили картину скорости обмена веществ в их телах и степени выделения тепла их телами.


Проф. Франсуа Хаман, Оттавский университет, Канада.


Только шесть из девяти участников испытания выдержали и смогли завершить процесс.

Исследователи изучили реакцию шестерки на конечное условие (4 °С) до и в конце процесса. Как ожидали исследователи, в конце эксперимента, после периода приспособления к дневной температуре 10 °С, их тела дрожали меньше, в среднем примерно на 21 % меньше, по сравнению с количеством колебаний тела, наблюдаемых в эксперименте с 4 °С в начале процесса.

Но случилось другое, нечто интересное. Хотя вначале колебания помогли телу вырабатывать тепло, в конце эксперимента их стало меньше, но тела испытуемых смогли вырабатывать такое же количество тепла, как и в начале эксперимента.

«Откуда взялось это тепло? Откуда оно?» — спрашивал себя профессор Хаман.

«Люди применяли процессы адаптации к холоду в течение достаточно долгого времени, потому что они чувствуют, что это помогает им и полезно для их тела, — объясняет он мне в интервью, — но они не понимают науки, стоящей за этим. В последние годы наблюдается растущий интерес к этой теме и с научной точки зрения, и она вышла на передний план исследований».

Мы провели интервью в один из холодных дней середины января, и я сказала ему, что в районе Галилеи, где я живу, две ночи подряд было 0 °С. Профессор Хаман, живущий в Оттаве на юго-востоке Канады, рассказал мне, что в течение той недели температура в его районе по ночам опускалась до минус 35 °С. Но это не помешало ему накануне вечером более двух часов играть в хоккей на улице в легкой одежде. Потом он мне объяснил, что именно наша адаптация к холоду помогает поддерживать организм и даже помогает справляться с болезнями.



Профессор Хаман в полевых условиях во время визита в общину Вапекека в Северном Онтарио, Канада.


Специальные ячейки для производства тепла

Уже много лет известно, что у мелких грызунов, таких как хомяки и мыши, в организме есть два типа жировой ткани. Первый тип очень похож на известные нам жировые ткани нашего тела — они белого цвета и их функция заключается в хранении энергии. Такая жировая ткань называется белой жировой тканью White Adipose Tissue (WAT). Второй вид жировой ткани, появляющийся в организме грызунов, имеет иную роль – вырабатывать тепло в условиях сильного холода или недостатка пищи, помогать грызуну поддерживать стабильную температуру тела. Эта жировая ткань имеет коричневый цвет и поэтому называется коричневой жировой тканью Brown Adipose Tissue (BAT)‏.

Чтобы понять, как этот коричневый жир производит тепло, мы должны сначала познакомиться с митохондриями, или только с одной единицей — органеллами, которых много в большинстве клеток нашего тела и которые отвечают за выработку энергии, необходимой для текущей деятельности в различных частях клетки.

В митохондриях часто происходит сложный процесс, в котором пища, которую мы потребляем, и кислород, которым мы дышим, используются для производства молекул, называемых АТР. Эти молекулы служат «энергетической валютой» клетки. Они выходят из митохондрий и распределяются по клетке именно там, где нужна энергия.

Но, как объясняет мне профессор Хаман, в бурых жировых клетках процесс иногда немного отличается.

«В буром жире есть особый белок, называемый Uncoupling Protein 1 (UCP1), который изменяет активность митохондрий. Вместо того, чтобы производить молекулы АТР, энергия, вырабатываемая в митохондриях, используется для производства тепла».

Профессор Хаман хорошо знаком с этими процессами. Как биолог, уже получив степень магистра в 1990-х годах, он специализировался на физиологии животных, особенно рыб и млекопитающих, и знал о важности бурого жира.

«Мы всегда предполагали, что у взрослых людей нет бурого жира. Хотя дети рождаются с большим количеством бурого жира, которого достаточно, чтобы удвоить теплопродукцию в состоянии покоя, общепринятым было предположение, что через год бурый жир исчезает. Удивление наступило в 2009 году, когда были опубликованы три статьи «Бурый жир встречается и у взрослых людей».

В исследовании, проведенном группой исследователей из Финляндии, пять испытуемых были дважды просканированы с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Одно сканирование было выполнено после того, как испытуемые пробыли всего два часа в лёгкой одежде при температуре около 18 °С, поставив одну ногу в холодную воду (около 7 °С). На другой день они прошли аналогичное сканирование, только совершенно не подвергаясь холоду.

Сканирование показало, что определенные области тела в холодных условиях производят повышенное количество энергии. Например, в области шеи, где было обнаружено, что потребление энергии в холодных условиях в 15 раз выше по сравнению с нормальными тепловыми условиями второго дня сканирования. Затем исследователи провели биопсию троих испытуемых в тех же областях и подтвердили гипотезу о том, что это бурая жировая ткань, в которой белок UCP1 влияет на активность митохондрий.

«У людей бурый жир расположен в области шеи, вдоль всего позвоночника, в области почек, а также вокруг сердца, то есть он расположен в очень специфических частях тела», — объясняет мне профессор Хаман, возвращая меня к его исследованию 2017 года.

«Мы видели, что, когда люди адаптируются к холоду, то есть постоянно подвергают себя воздействию холода, они могут увеличить количество бурого жира в этих областях, а также повысить уровень активности каждой клетки и тепловыделение. Если я этого не сделаю, подвергая себя холоду, происходит обратное. Если я подвергаюсь воздействию жарких условий, количество бурого жира на самом деле уменьшается. Вопреки тому, что считалось ранее, сегодня мы уже знаем, что бурый жир не является дегенеративным слоем.

У других млекопитающих, таких как хомяки и крысы, есть большие запасы бурого жира, который может производить много тепла. Такие млекопитающие действительно могут нагреваться таким образом, но у людей, я думаю, эта ткань играет другую роль, чтобы сохранять тепло в областях тела, жизненно важных для жизни. Так что, вероятно, речь идет больше о сохранении тепла, чем о производстве тепла, только чтобы остаться согретыми. Но важно уточнить, что пока это только гипотеза, которая исходит из мест, где мы находим эту ткань».

Однако, как объясняет мне профессор Хаман, с цифрами всё ещё существует определённая проблема. Поскольку количество бурого жира в организме взрослого человека очень мало (по его словам, от 50 до 150 г), маловероятно, что он производит много тепла, просто используя это небольшое количество бурого жира. То есть, вероятно, в организме есть ещё один механизм, помогающий ему вырабатывать тепло, и загадка источника выработки тепла до сих пор не разгадана.

«Мы до сих пор не знаем степени вклада бурого жира в общую теплопродукцию у человека, подвергшегося воздействию холода. Мы знаем, что выработка тепла без вибрации мышц (Non-shivering thermogenesis – NST) может происходить и в других тканях организма. Когда ткань, чтобы быть активной, увеличивает «выработку тепла, то во время воздействия холода это также будет способствовать NST. Это означает, что могут быть задействованы дополнительные процессы».

— Я читала исследования, в которых предполагается, что наши скелетные мышцы также участвуют в NST, то есть вырабатывают тепло, хотя не вибрируют.

Профессор Хаман: Я старался избегать этого вопроса в разговоре с вами, потому что его подробности нам ещё полностью не известны и не были научно продемонстрированы, но вы, вероятно, правы. Гипотеза состоит в том, что мышцы имеют несколько способов выработки тепла.

Один путь – через вибрации. И мы думаем, что другой путь – через белок UCP3, работающий подобно UCP1, и который активен в клетках мышц. Однако до сих пор не было исследования, которое подтвердило бы это.

Если это правда, то такие процессы действительно могут производить гораздо больше тепла по сравнению с бурой жировой тканью. У взрослого человека в теле примерно от 30 до 40 кг мышц. По сравнению с 50 или даже 150 г бурого жира — это совсем другие масштабы. Даже если мышцы способны производить лишь немного больше тепла в ответ на воздействие холода (без вибраций), они будут накапливать гораздо большее количество тепла по сравнению с тем, что производит бурый жир.



Защита от сердечно-сосудистых заболеваний

Оказывается, наряду с улучшением способности генерировать тепло длительное воздействие холода может влиять и на другие системы организма.

«Есть исследования других научных групп, которые показали, что холод повышает уровень активности иммунной системы, — говорит профессор Хаман. – Я имею в виду, что холод может помочь вам защитить себя от определённых вирусов и бактерий. Известно, что это происходит в определённые моменты воздействия холода, поэтому я не знаю, имеет ли обычное воздействие холода такой долгосрочный эффект. Мы никогда не сравнивали активность иммунной системы до и после адаптации к холоду».

Группа исследователей из Университета Торонто в Канаде изучила, как двухчасовое пребывание на холоде влияет на концентрацию различных типов лейкоцитов в иммунной системе. Помимо общего осмотра, исследовано также их деление по основным группам типов лейкоцитов: моноциты (из которых, например, развиваются фагоциты – клетки иммунной системы); лимфоциты (которые включают, например, В-клетки, ответственные за выработку антител); и третий тип: «гранулоциты».

В исследовании приняли участие семь бойцов армии США, средний возраст которых составил 24 года. Они прибывали в лабораторию четыре раза с разницей между сеансами не менее недели, причём каждый день такого эксперимента состоял из двух частей. Во второй части все четыре дня испытаний были идентичными: они подвергались по два часа ветру при температуре +5 °С. В первой части эксперимента они находились в течение часа в глубокой воде до уровня плеч. Были дни, когда испытуемые практиковались в игре на воде, а в другие дни пассивно сидели. Температура воды также была разной: один день они двигались при +18 °С, в другой день – при температуре +35 °С. После пребывания в воде испытуемых переместили в помещение, где дул холодный ветер в течение 20 минут.

Образцы крови брали у испытуемых несколько раз в каждый такой день. Выяснилось, что каким бы ни был тип активности в глубокой ванне, в любом случае воздействие холодного ветра повышало концентрацию всех протестированных типов лейкоцитов и, таким образом, укрепляло иммунную систему сразу после воздействия холода.

Другие исследования показали, что диабетикам также может быть полезно воздействие холода, особенно диабету 2 типа — наиболее распространенному типу диабета. Чтобы понять почему, нужно знать механизмы заболевания: инсулин — это гормон, вырабатываемый поджелудочной железой и помогающий увеличить поглощение глюкозы (сахаров) клетками организма.

Обычно, когда уровень сахара в крови повышается, поджелудочная железа вырабатывает инсулин, и таким образом уровень сахара в клетках увеличивается до тех пор, пока уровень сахара в крови снова не упадет до сбалансированного уровня. Проблема пациентов с диабетом 2 типа заключается в том, что их клетки не чувствительны к инсулину. То есть, хотя поджелудочная железа вырабатывает инсулин, сахар не так легко усваивается клетками, поэтому поджелудочная железа будет продолжать вырабатывать все больше и больше инсулина.

В долгосрочной перспективе при большом количестве инсулина в крови может развиться «инсулинорезистентность», поскольку клетки организма теряют чувствительность к инсулину, а концентрация сахара в крови остаётся высокой.

Важный белок в этих процессах называется GLUT4. В мембране (оболочке) клеток он служит «переносчиком глюкозы», транспортирующим глюкозу в клетку или из неё. Пока она функционирует правильно, клетка более чувствительна к инсулину и успевает под влиянием инсулина поглощать в себя больше сахара. Увеличение количества GLUT4 в клеточных мембранах способствует повышению чувствительности к инсулину.

Группа голландских исследователей изучила влияние холода на эти процессы. В исследование, опубликованное в 2015 году, были включены восемь пациентов с диабетом 2 типа, средний возраст которых составлял 59 лет. Их воздействие холодом было ступенчатым и длилось десять дней. В первый день их выдерживали в течение двух часов при температуре +15 °С, во второй день – в течение 4 часов, а с третьего дня – ежедневно в течение шести часов при температуре +15 °С.

Когда исследователи изучили, как воздействие холода влияет на белки GLUT4, они обнаружили, что наиболее очевидный эффект был в мышечных и жировых клетках: в этих типах клеток белки переходили из состояния, когда большинство из них было равномерно распределено по клетке, в состояние когда они собираются в мембране клетки и смогли выполнить свою функцию наилучшим образом. Фактически их концентрация в клеточных мембранах увеличилась на 60%, что привело к 43-процентному увеличению чувствительности пациентов к инсулину.

— Может ли такая адаптация к холоду быть полезной и при сердечно-сосудистых заболеваниях? — спрашиваю я профессора Хамана.

Профессор Хаман: Да, идея состоит в том, что когда вы подвергаете себя воздействию холода и в результате повышается скорость метаболизма, это может помочь вам избавиться от жиров в крови. Но научных доказательств этого пока нет. Так что мой ответ скорее да, но убедительных доказательств до сих пор нет.

— Я видела статьи других исследовательских групп, которые предлагают использовать такие процессы для борьбы с ожирением.

Профессор Хаман: Чтобы узнать, влияет ли воздействие холода на потерю веса, мы в настоящее время проводим исследование, посвящённое лечению ожирения с использованием различных инструментов: ограничение калорий в нормальных условиях, ограничение калорий в холодных условиях или просто воздействие холода. У нас пока нет точных данных. Но на данный момент кажется невозможным лечить ожирение у людей только воздействием холода, поэтому я все же считаю, что тренировки и соблюдение того, что вы едите, являются гораздо более успешным методом лечения ожирения.

Это не означает, что воздействие холода не может помочь, так как в условиях холода можно заниматься спортом в течение более длительного времени. Холод может быть косвенно полезен при лечении ожирения, но сам по себе холод никогда не будет таким же эффективным, как занятия спортом и ограничение калорий.

— Это значит, что на тренировку лучше ходить в относительно прохладных условиях?

Профессор Хаман: Да. Тренировки на холоде имеют большое преимущество, потому что вы не перегреваетесь и можете тренироваться дольше. Поэтому считается, что температура +10 °С по Цельсию оптимальна для спортивных занятий. Думаю, для вас в Израиле – это утро или вечер, а не день. Тренировки в холодных условиях помогают увеличению продолжительности тренировок, и также помогают адаптироваться к этим температурам.

— Так что посоветуете: холодная ванна или, может быть, холодный душ лучше?

Профессор Хаман: Оба средства хороши, и их эффект очень похож. Единственное отличие состоит в том, что душ имеет непрерывный поток воды на ваше тело, поэтому вы испытываете более холодные ощущения по сравнению с холодной ванной.

Я каждый день вечером принимаю горячую ванну и оставляю там воду, а на следующее утро возвращаюсь к той же воде для десятиминутной холодной ванны. Из-за центрального отопления в наших домах утренняя температура примерно 15 °С или 16 °С. Такая холодная ванна очень пробуждает, чувствуешь, как поднимается уровень активности, иногда даже немного может знобить.

Еще один способ заключается в том, что зимой я стараюсь не одеваться слишком тепло. Я обязательно покрываю руки и ноги, потому что они могут быть повреждены холодом, и я также покрываю голову, в основном потому, что я лысый, но на остальной части моего тела я не ношу много одежды, обычно я ношу рубашку с короткими рукавами и в лучшем случае какую-нибудь маленькую куртку поверх, потому что мне нравится ощущать легкий холод, чтобы мне не было слишком жарко.

И вот ещё, что я делаю: погружаюсь в холодную воду. В озёрах мы иногда прорезаем дырку в слое льда, покрывающем озеро, и потом заходим в него купаться. Даже когда я бываю у ручья с холодной водой, я с удовольствием окунусь в него. Но я делаю это только изредка, не так регулярно, как холодные ванны.

Источник: epochtimes.ru

Категория: Открытия | Просмотров: 207 | Добавил: душка | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 1
0
1   [Материал]
Хмм
Тут нужно учитывать генетический фактор
Скажем негры в Канаде ,работающие в офисах, требуют температуру не менее 24 градусов зимой, иначе сидят в верхней одежде
А вот какому нибудь российскому эскимосу и 10 в радость
Помню ещё в советские времена видел зимой семью экстрималов- в пляжных костюмах да ещё и маленький ребенок только в трусиках
Это,конечно ,закаляет,но вот как долго та семья прожила, я не знаю....

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]