Выяснено, как физические упражнения меняют биологические механизмы стресса

Фото из открытых источников

Новое годичное исследование показало, что регулярные аэробные упражнения снижают долгосрочный уровень основного гормона стресса, что может помочь защитить от сердечно-сосудистых заболеваний и расстройств настроения. Клиническое исследование, опубликованное в журнале Journal of Sport and Health Science, демонстрирует, как соблюдение стандартных рекомендаций по физической активности благотворно влияет на нашу биологию стресса. Эти результаты показывают, что физические нагрузки обеспечивают длительное физиологическое облегчение от хронического стресса.

Питер Джанарос, исследователь в области психологии из Питтсбургского университета, возглавил работу вместе с группой специалистов в области здравоохранения и нейронауки. Исследовательская группа хотела понять, тренирует ли тренировка тела справляться с физическими нагрузками также мозг и тело справляться с психическим стрессом. Они разработали эксперимент для наблюдения за этими биологическими адаптациями в течение целого года.

Когда человек занимается спортом, частота сердечных сокращений у него повышается, и его организм испытывает временную физическую нагрузку. Со временем регулярные тренировки делают сердечно-сосудистую систему более эффективной в преодолении этой физической нагрузки. Для объяснения этого процесса исследователи предложили концепцию, называемую гипотезой перекрестной адаптации к стрессовым факторам.

Эта гипотеза предполагает, что биологические улучшения, полученные благодаря регулярной физической активности, могут помочь организму справляться с эмоциональным и психологическим стрессом. Более здоровая сердечно-сосудистая система может менее интенсивно реагировать на спор на работе или на досадную пробку. Исследовательская группа решила проверить эту идею, изучив несколько биологических маркеров, включая кортизол.

Гипотеза адаптации к перекрестным стрессорам также предполагает, что физические упражнения изменяют физическую структуру мозга. Регулярная физическая активность может вызывать нейропластичность, то есть способность мозга к самовосстановлению. Это восстановление может стабилизировать мозговые цепи, контролирующие вегетативную нервную систему.

Автономная нервная система выступает в качестве центра управления нашими бессознательными функциями организма, включая частоту сердечных сокращений и пищеварение. Теоретически, повышение эффективности этой системы с помощью аэробных тренировок может успокоить наши биологические реакции на негативные эмоции.

Кортизол — основной гормон стресса у человека. Он играет роль в регуляции метаболизма, иммунных реакций, циклов сна и общего настроения. Высокий уровень кортизола в течение длительного времени связан с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний и нарушений обмена веществ.

Большинство физиологических тестов измеряют уровень кортизола в слюне или плазме крови. Эти методы позволяют зафиксировать лишь кратковременный уровень стресса в определенный момент времени. Однако кортизол также накапливается в волосах человека по мере их роста.

Анализ образцов срезанных волос позволяет исследователям измерять системное воздействие кортизола в течение нескольких месяцев. Этот ретроспективный метод дает ученым гораздо более полную картину хронического стресса, которому подвергается человек. Джанарос и его команда использовали эту методику, чтобы выяснить, изменяет ли физическая тренировка это долгосрочное накопление гормона.

В клиническом исследовании приняли участие 130 здоровых взрослых в возрасте от 26 до 58 лет. До начала исследования никто из участников не занимался спортом регулярно. Исследователи разделили участников на две отдельные группы с помощью рандомизированного метода.

Одной группе было поручено выполнять 150 минут умеренных или интенсивных аэробных упражнений каждую неделю в течение целого года. Эта программа включала быструю ходьбу, бег трусцой или занятия на велотренажерах. Участники посещали тренировки под наблюдением инструктора и носили пульсометры для отслеживания физической нагрузки.

Для отслеживания прогресса участники группы, занимавшейся физическими упражнениями, использовали носимые датчики сердечного ритма. В течение первых шести недель они стремились поддерживать умеренный уровень частоты сердечных сокращений. После этого начального периода адаптации им было рекомендовано увеличить интенсивность тренировок до более высокого уровня. Сертифицированные тренеры регулярно проверяли, чтобы убедиться, что все выполняют упражнения безопасно.

Вторая группа служила контрольной группой, получавшей информацию о здоровье. Эти люди получили общие образовательные материалы о артериальном давлении и составе тела. Их попросили не менять свои обычные привычки в отношении физической активности в течение года.

В течение года исследователи отслеживали множество биологических и психологических показателей в лабораторных условиях. Они брали образцы крови натощак для проверки системного воспаления, уровня сахара в крови и холестерина. Они также измеряли жесткость артерий, отслеживая скорость распространения пульсовой волны от сердца до икры.

Исследователи также отслеживали вариабельность сердечного ритма, которая измеряет мельчайшие временные различия между последовательными ударами сердца. Более высокая вариабельность сердечного ритма обычно указывает на расслабленную, адаптивную нервную систему. Более низкая вариабельность часто свидетельствует о повышенном физическом или эмоциональном стрессе.

Помимо этих кардиологических обследований, участники прошли тестирование в аппарате магнитно-резонансной томографии. Находясь внутри томографа, они выполняли сложные психологические задания, чтобы вызвать временную стрессовую реакцию. Эти задания включали обработку противоречивой информации и получение негативной обратной связи в условиях жесткого временного ограничения.

В ходе другого задания на сканере участники просматривали тревожные изображения, выбранные из стандартизированной психологической базы данных. Им было предложено активно попытаться изменить свои чувства по отношению к изображениям, переосмыслив негативные сцены в более позитивном ключе. Это позволило исследовательской группе отслеживать активность мозга в режиме реального времени, изменения артериального давления и навыки регуляции эмоций в моменты психического напряжения.

После года наблюдений исследователи обнаружили явные различия в собранных образцах волос. У участников, выполнявших еженедельные аэробные упражнения, наблюдалось снижение уровня кортизола в волосах по сравнению с контрольной группой. Год быстрой ходьбы и бега трусцой успешно снизил общее системное воздействие этого гормона стресса.

Джанарос объяснил потенциальную важность этого биологического изменения. Он заявил: «Влияние физических упражнений на долгосрочный уровень кортизола может быть одним из механизмов или преимуществ физических упражнений, защищающих от ряда заболеваний и некоторых психических расстройств, но для полного изучения этой возможности необходимы дополнительные исследования».

Остальные биологические и психологические показатели не продемонстрировали очевидных улучшений. В группе, занимавшейся физическими упражнениями, не наблюдалось заметных изменений уровня холестерина, сахара в крови или маркеров системного воспаления. Любые незначительные изменения этих конкретных показателей не были статистически значимыми.

В ходе выполнения заданий по сканированию мозга различия в реакциях на психический стресс между группой, занимавшейся физическими упражнениями, и контрольной группой также не были статистически значимыми. Год аэробных тренировок, по-видимому, не изменил реакцию мозга и артериального давления участников на внезапные острые стрессоры. Их субъективные эмоциональные реакции на негативные изображения в основном остались такими же, как и до начала эксперимента.

Исследовательская группа отметила несколько причин, по которым регулярные физические упражнения могли не улучшить все измеренные показатели здоровья. Одним из основных факторов были строгие критерии отбора участников исследования. Для обеспечения безопасности исследователи отбирали только взрослых, которые были исключительно здоровы и не имели сопутствующих заболеваний.

Поскольку участники исследования уже были здоровы, их биологические показатели, возможно, не имели большого потенциала для улучшения. Этот эффект насыщения часто затрудняет выявление незначительных изменений факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний среди здорового населения. Кроме того, клиническое исследование проводилось на ранних этапах глобальной пандемии.

Ещё одним ограничением клинического исследования стало отсутствие анкет, касающихся стрессовых факторов повседневной жизни. Исследователи не просили участников отслеживать ежедневные перепады настроения или стрессовые факторы окружающей среды дома. Из-за отсутствия этой информации трудно сказать, точно ли снижение уровня кортизола в волосах отражает снижение повседневного психологического стресса.

Сбои, связанные с пандемией, привели к более высокому уровню отсева участников, чем первоначально предполагала команда. Меньший размер итоговой группы может ограничить математические возможности обнаружения тонких биологических изменений. Остается неясным, могут ли различные уровни физической активности вызывать более масштабные биологические изменения.

В будущих исследованиях можно было бы охватить более крупные группы людей, в том числе тех, у кого уже есть проблемы со здоровьем, такие как высокое кровяное давление или нарушения обмена веществ. Тестирование различной интенсивности тренировок могло бы точно определить, какой уровень нагрузки необходим для оптимизации биологических процессов, связанных со стрессом. Изучение этих переменных поможет ученым составить более подробную карту того, как физическая активность защищает мозг и тело.

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний