Ученые сравнили влияние спринтерских и более умеренных упражнений на кардиометаболические показатели здоровья
В исследовании приняли участие здоровые физически активные мужчины: 10 человек выполняли спринт-интервальную тренировку (СИТ) – 6 подходов по 30 секунд максимально интенсивной езды на велотренажере с 4-минутными интервалами отдыха между ними (всего 3 минуты интенсивной нагрузки), а 9 человек – тренировку умеренной интенсивности (УИТ): 90 минут непрерывной езды на уровне 90–100% от первого лактатного порога (потока анаэробного обмена).
Пробы плазмы крови брали до нагрузки, сразу после нагрузки и через три часа. Несколько участников (7 человек в группе СИТ и 6 – в группе УИТ) дополнительно прошли 8-недельную тренировочную программу, после чего тест повторили, чтобы проверить, сохраняется ли эффект у уже тренированных людей. Отдельно авторы проверили воспроизводимость результатов на беге: 9 тренированных участников бежали два часа при нагрузке в 60% от максимального потребления кислорода.
Главное различие между двумя видами нагрузки исследователи обнаружили уже на уровне состава крови. Сразу после спринт-интервальной тренировки изменился состав около 25% всех обнаруженных белков плазмы (714 из порядка 2 884 белков), тогда как после умеренной нагрузки – только 7 белков сразу и 19 – через три часа. Похожая картина наблюдалась и для метаболитов: после СИТ сразу изменилось 203 метаболита, включая лактат, сукцинат, малат и пируват, а через три часа – еще 199, в основном жирные кислоты. Реакция на УИТ, напротив, оказалась отсроченной: сразу после нагрузки изменилось всего 31 соединение, а через три часа – уже 183. После 8-недельной тренировочной программы этот паттерн (немедленный ответ на интенсивную нагрузку и отсроченный на умеренную) сохранился, что говорит о его прямой связи именно с интенсивностью нагрузки, а не с уровнем тренированности человека.
Чтобы понять, откуда берутся эти вещества, ученые секвенировали РНК скелетных мышц участников, а также провели эксперименты на культурах мышечных клеток человека и мышиных миотрубках с электростимуляцией, имитирующей оба вида нагрузки. Оказалось, что именно скелетные мышцы выделяют в кровоток значительно больше белков в ответ на высокоинтенсивную нагрузку: в экспериментах на клеточных культурах имитация СИТ вызвала выброс 212 белков против 9 белков при имитации УИТ.
Также авторы проверили влияние на жировую ткань при помощи эксперимента с «обменом плазмой»: культуру жировых клеток человека инкубировали с плазмой, взятой у участников до и после тренировки. Плазма, полученная после СИТ, вызвала выраженные изменения экспрессии генов в жировых клетках (1 128 генов активировались, 549 – подавлялись), тогда как плазма после УИТ – минимальные (14 и 11 генов соответственно). Похожие изменения подтвердились и в образцах реальной подкожной жировой ткани, взятых после тренировки на беговой дорожке.
Чтобы оценить клиническую значимость находок, исследователи сопоставили 741 белок, реагирующий на физическую нагрузку, с данными протеомно-феномной базы UK Biobank, включающей 53 026 участников и 1 066 заболеваний. Было выявлено 46 993 статистически значимых связи между отдельными белками и заболеваниями. Из них 143 белка оказались связаны со сниженным риском по 14 категориям болезней, причем большинство таких белков регулировались именно спринт-интервальной, а не умеренной нагрузкой. Отдельно для метаболических нарушений, ожирения и диабета 2-го типа авторы обнаружили 33 «защитных» белка – 32 из них были связаны с СИТ и только 3 – с УИТ.
Поскольку выборки в экспериментах были небольшими и состояли преимущественно из мужчин, по данным метаболомики не удалось точно установить, из каких именно органов происходят обнаруженные метаболиты (в отличие от белков), а эксперименты по стимуляции клеток вне организма могли отчасти отражать не физиологическую секрецию, а повреждение клеток.
По мнению исследователей, полученные результаты позволяют предположить, что интенсивность нагрузки – ключевой фактор, определяющий состав веществ, которые организм выделяет в кровоток в ответ на тренировку. Это может объяснять, почему короткие интенсивные тренировки, несмотря на минимальные временные затраты, дают сопоставимую или даже более выраженную пользу для здоровья по сравнению с продолжительной нагрузкой умеренной интенсивности.
