Спорт в мегаполисах

В эпоху глобализации, когда жизнь в мегаполисах становится всё более динамичной, потребность в физической активности зачастую отходит на второй план. Иногда — банально «нет времени», а иногда загруженность в течение дня настолько высокая, что физическое истощение и мышечная усталость навещают нас и без спорта. Доступность разнообразных удобств, таких как фитнес-клубы или взрослые спортивные секции, не всегда компенсирует отсутствие возможности регулярно выделять время и силы для тренировок. Человек мучается: я работаю, чтобы жить — но почему иногда кажется, что живу, чтобы работать? Знакомая ситуация, не правда ли?

Получается, обеспечить спортивный досуг для горожан — та ещё задача, причём как для урбанистов, так и для самих жителей, перманентно занятых. Поэтому с недавнего времени таблетки для бега и препараты, так или иначе биохимически имитирующие физическую активность, стали буквальной фармакологической мечтой для исследователей со всего мира.  

Что происходит в организме во время тренировки: биохимия и физиология

Давайте разберёмся, что именно происходит в нашем организме во время физической нагрузки, ведь именно эти сложные биохимические, физиологические и психологические изменения и предстоит «заменить» нашей таблетке.

Большинство эффектов во время физической нагрузи обусловлено активизации симпатической нервной системы:

• Ускоряется метаболизм. Принято делить метаболизм на аэробный (работает при длительных нагрузках в умеренном темпе с участием кислорода) и анаэробный (включается при интенсивных нагрузках в течение короткого времени, когда пульс уже превышает аэробный порог), но такое деление условно. Повышается потоотделение, для регуляции температуры тела, предотвращая перегрев.
• Увеличивается объём крови, перекачиваемой сердцем (сердечный выброс). Сердечно-сосудистая система реагирует на нагрузку увеличением частоты сердечных сокращений. Кровеносные сосуды расширяются для обеспечения кровоснабжения работающих мышц. 
• Увеличивается частота и глубина дыхания. Чтобы насытить кровь кислородом, организм увеличивает объем вдыхаемого воздуха. Также это необходимо для выведения из организма углекислого газа.
• Растёт плотность капилляров в мышцах. Регулярные физические тренировки способствуют ангиогенезу — образованию новых кровеносных сосудов, что улучшает доставку кислорода и питательных веществ к мышечным клеткам.
• Вырабатываются гормоны. И очень разные! Адреналин и норадреналин (ускоряют сердечную деятельность и повышают уровень сахара в крови), кортизол (способствует мобилизации запасов энергии, но при хроническом повышении может быть вреден для организма), инсулин и глюкагон (контролируют уровень глюкозы в крови: глюкагон помогает высвобождать глюкозу из запаса в печени, а инсулин способствует доставке глюкозы в мышцы для восстановления энергии), соматотропин (отвечает за рост мышечных волокон).
• Вырабатываются нейромедиаторы. Физическая активность воздействует на центральную нервную систему, улучшая выработку нейромедиаторов, таких как дофамин и серотонин, которые отвечают за настроение и общее самочувствие. Эти изменения могут снижать уровень тревожности, улучшать когнитивные функции и способствовать улучшению качества сна.
• Укрепляется иммунитет. В процессе тренировки активизируются митохондрии, способствующие улучшению работы иммунной системы.
• Тормозятся некоторые функции пищеварительной и половой систем. Системы, которые не принимают участия в обеспечении интенсивной мышечной работы, временно «выключаются». Происходит сужение кровеносных сосудов в органах пищеварения.
• Усиливается окислительный стресс. Во время физической активности в организме происходят окислительные процессы, которые могут вызывать образование свободных радикалов — активных молекул, способных повреждать клетки. Поэтому необходимо обеспечивать антиоксидантную поддержку при занятиях спортом — витамин С, витамин Е, биофлавоноиды.
• Кроме того, регулярная физическая активность и умеренные нагрузки могут улучшать выработку эндогенных антиоксидантов — супероксиддисмутаза и глутатионпероксидаза. Эти ферменты защищают клетки от повреждений. Поэтому важно соблюдать дисциплину и сформировать регулярный график физической активности.
• Запускается процесс восстановления. После тренировки начинается процесс восстановления, в ходе которого мышцы восстанавливают свои запасы энергии и повреждённые ткани. Этот процесс поддерживается за счёт белкового синтеза, который необходим для регенерации мышечных волокон.
• Происходит адаптация организма. Систематические физические нагрузки приводят к изменениям в организме, называемым адаптацией. Удивительно, что в результате регулярных физических упражнений организм может даже поменять фенотип!

Почему мы худеем в результате тренировок?

Первый и самый очевидный ответ — потому что мы тратим энергию, сжигаем ненавистные калории. Энергетический расход увеличивается с интенсивностью тренировки. Более того, организм продолжает сжигать калории максимум до 48 часов после тренировки, а в течение 6 часов, как правило, наблюдается пониженный аппетит. Эффект  сжигания калорий после тренировки происходит благодаря эффекту известному как — EPOC — избыточное потребление кислорода после нагрузки. Этот процесс происходит с целью восстановления гомеостаза, включая нормализацию температуры, уровня гормонов и устранения метаболических отходов. Так происходит не только у человека, но и других млекопитающих, например, мышей, на которых проводила эксперименты команда учёных Техасского университета, изучая, почему мыши не испытывают голода сразу после тренировке на беговой дорожке, при этом удерживая ускоренный метаболизм.

Но сжигание калорий и жиросжигание — не одно и то же. В первом случае расходуются глюкоза и гликоген из мышц, во втором — сам жир. На тренировке жир начинает сжигаться тогда, когда организм расходует гликоген до предела и переходит к жировым запасам. Это происходит при анаэробных нагрузках: силовых тренировках, прыжках, спринте. Условием запуска жиросжигания является суточный дефицит калорий, даже небольшой. Кстати, на переход в процесс жиросжигания ориентирована популярная кето-диета, базирущаяся на состоянии кетоза, при котором организм для получения энергии начинает расщеплять собственный жир.

LaKe и его действие

В августе 2024 года мировое научное сообщество было поражено заявлением датских учёных об экспериментах с веществом LaKe, способного имитировать физиологические реакции, которые обычно вызываются интенсивными упражнениями.

Пока эксперименты проводились только на крысах при пероральном приёме препарата, а результаты исследований уже напечатаны на разворотах многих научных журналов. LaKe — молекулярный гибрид между между лактатом натрия и 1,3-бутандиолом (предшественник бета-гидроксибутирата), повышение этих субстратов в крови происходит естественным путем в организме при интенсивной физической активности  и длительном голодании, соответственно. Лактат (производная молочной кислоты) вырабатывается при её переработке в клетках. Сама молочная кислота — побочный продукт расщепления сахаров, который накапливается в мышцах при анаэробном метаболизме, развивая утомление и то самое ощущение, что мышцы «горят». Бета-гидроксибутират — это кетоновое тело, которые вырабатываются при снижении уровня глюкозы во время голодания, диеты с низким содержанием углеводов или высокоинтенсивных нагрузках, когда организм начинает перерабатывать жировые запасы в энергию.

Вопрос, какой ключевой экзеркин (молекулы сигнального «ответа» на нагрузку) при физической активности, до сих пор изучается. Но можно предположить, что лактат «может служить ключевым экзеркином, опосредуя многочисленные физиологические эффекты упражнений на физиологию человека». Введение лактата (повторимся, пока эксперименты проведены только на крысах) вызывает биологические реакции, сопоставимые с теми, которые наблюдаются во время упражнений.

Что же мы получаем? У крыс повышены показатели лактата в плазме, ускорен обмен веществ, подавлен аппетит, индуцирован кетоз — всё в точности так, как и бывает после классической физической тренировки. Главным результатом, по мнению исследователей, стало то, что лактат, введённый дополнительно, уменьшал уровень свободных жирных кислот в крови, что, как правило, ассоциировано с ожирением. Важно отметить, что приём исследуемых соединений связан, в первую очередь, с изменением состава крови испытуемых и теми биохимическими реакциями, которые являются непосредственным следствием тренировки, но не её процессом. Может ли это помочь стабилизировать вес, а не только противостоять тяжёлым формам ожирения и профилактировать некоторые заболевания, связанные с малоподвижностью, ещё не понятно.
Пищевые решения, позволяющие потреблять лактат и его биодоступные соединения через рот в течение длительного времени, ещё подготавливаются. Но таких инновационных проектов несколько. Поиск подобных «пищевых решений» — целая концепция, разработкой которой в последнее десятилетие занимается не одна корпорация.

Другие препараты-помощники при тренировках

До 2024 года под таблетками, имитирующими бег и спорт, в целом понимались такие препараты, которые не столько заменяют физическую активность с биологической точки зрения, сколько повышают силовые показатели и помогают организму справляться с нагрузками. Грань тонка.

Такими «смежными» препаратами являются аминокислотные добавки (аминокислоты, такие как BCAA (разветвленные аминокислоты), часто используются спортсменами для улучшения восстановления, снижения усталости и увеличения выносливости), препараты с креатином (креатин помогает увеличить запасы энергии в мышцах, улучшая производительность во время кратковременных и интенсивных нагрузок), протеин (дополнительный протеин способен обеспечить спортсмена дополнительным белком, если это требуется), кофеин (стимулятор, который может повысить концентрацию во время физических нагрузок). Важно отметить и плацебо-препараты, которые могут действовать на представления спортсмена о себе и своих способностях. Наконец, миостимуляторы. Миостимуляция — это метод, основанный на применении электрических импульсов для стимулирования мышечных сокращений. Он используется как в реабилитационных целях, так и для повышения спортивной эффективности. Метод миостимуляции способен поднять мышечный тонус, подчеркнуть рельеф, однако организм — не устанет и не сожжёт калории. Но всё это, конечно — не имитация движения.

Для кого разрабатывается LaKe и аналоги?

Казалось бы, этот вопрос не уместен. Такие препараты разрабатываются для всех, кто хочет «заменить» спорт в своём образе жизни. Но их разработчики говорят об обратном.
Тезис большинства исследователей в том, что препараты, которые «воспроизводят аспекты адаптивного ответа на упражнения, потенциально могут обеспечить лучшее лечение заболеваний, связанных с физической бездеятельностью». То есть таблетка, которая заменит спорт — вовсе не для среднестатистического здорового человека. А для людей с такими заболеваниями, как болезнь Паркинсона (паралич дрожательный), различные болезни сердечно-сосудистой системы, в том числе возрастные, заболевания скелета, в том числе болезнь Кёнинга (рассекающий остеохондрит), болезнь Альцгеймера (лактат, по-видимому, благоприятно влияет на гомеостаз мозга и даже нейрогенез, согласно статье учёных Орхусского университета). Фармакологическое поддержание метаболического здоровья необходимо тогда, когда физическая активность ограничена вынужденно.

Конечно, возможно, в будущем LaKe и аналогичные вещества будут разрешены к приёму всем, чья физическая активность ограничена в связи с режимом работы или попросту с нежеланием двигаться. Однако сегодня потенциальная фокус-группа таких разработок — люди с заболеваниями, вынудившими их быть прикованными к инвалидному креслу или долговременно восстанавливаться после операций. Это делает исследования вдвойне важными как для науки, так и для потребителей. Главное, что действие «имитаторов» спорта — правда, а не маркетинговый ход.

Будущее фитнеса: спорт и фармакология на одном пути?

Фармакологическое вмешательство в организм человека — не новость, в организм спортсмена — вдвойне. И два, и три века назад спортсмены (или те, кто руководил ими) искали различные способы улучшить свои достижения. Только одни способы считались легальными, а другие нет. В Древнем Риме, например, каждый олимпийский чемпион пил сладкую воду с мёдом — считалось, что она способна «сдерживать» и активизировать силу. В современном большом спорте использование стимуляторов (допинга) нередко перерастало в скандалы на Олимпиадах; в 2005 году создана Международная конвенция о борьбе с допингом в спорте. А вот потребление кофеина (в том числе в таблетках) и протеина допингом не считается по сей день.

Как мы видим, с одной стороны, фармакология давно шла рука об руку со спортом, будучи то санкционированной, то, наоборот, приветствуемой обществом. С другой стороны, фундаментально она никогда в спорт не «вмешивалась». Если же будущее фитнеса будет представлять синергию фармакологии и тренировок, неизбежно встанет вопрос: что значит быть спортивным, выносливым, сильным? Кто ответственен за хорошие спортивные результаты человека — спортсмен или тот, кто подбирал ему диету? Так или иначе, пока пути фармакологии и спорта пока несколько расходятся. Путь первой — дополнять, облегчать нашу борьбу за выносливость и здоровье, путь второго — делать нас счастливыми и живыми.