Глава 1. Воздействие холода на организм

Физиологические основы воздействия холода на организм

В настоящее время проведено множество исследований, подтверждающих, что смена температурного режима может благотворно влиять на человеческий организм. Регулярное и систематическое воздействие холодом положительно влияет на состояние сердечно-сосудистой системы за счет тренировки сосудов и служит хорошей профилактикой повышенного артериального давления.

Стоит отметить, что профилактическое температурное воздействие на организм можно проводить как с высокой, так и с низкой температурой, а также возможно воздействие разной физической среды. Существует множество способов закаливания, под которым мы понимаем повышение устойчивости организма к воздействию факторов внешней среды. Закаливание – важная часть физической культуры и реабилитационных мероприятий. Можно выделить следующие его виды.

• Аэротерапия – закаливание воздухом. Сюда относятся баня, сауна, воздушные ванны на свежем воздухе.

• Гелиотерапия – воздействие на организм прямых солнечных лучей.

• Гидротерапия – воздействие на организм водой. Такое закаливание включает следующие виды: обтирание, обливание, холодный и контрастный душ, моржевание.

О пользе аэротерапии для организма и ее детоксицирующих свойствах, в частности бани и сауны, уже было рассказано. В этой главе мы рассмотрим воздействие холодных температур на организм.

В первую очередь, воздействие холода стимулирует иммунную систему, мобилизует защитные силы и повышает выносливость всего организма. Холод – это стресс для организма, однако кратковременный, и он запускает цепь гормональных реакций. Сначала выделяются такие гормоны стресса, как адреналин, норадреналин, кортизол, повышающие работоспособность и адаптационные ресурсы организма. Далее гипоталамус передает информацию о резком агрессивном воздействии среды гипофизу, который в ответ выделяет ряд важных гормонов в небольших дозах. Основные из них – тестостерон и соматропин. При этом в случае с закаливанием холодом эти гормоны выделяются как у мужчин, так и у женщин. Тестостерон синтезируется в яичниках и надпочечниках, а процесс этот регулируют гормоны гипофиза. Гормон тестостерон у мужчин стимулирует метаболизм, обновление клеток, положительно влияет на рост мышц, увеличивает минеральную плотность костей, повышает уровень либидо; у женщин он обеспечивает прочность костей, участвует в производстве клеток крови, влияет на обмен жиров, воздействует на настроение и сексуальное желание.

Гормон соматропин (он же гормон роста) обладает сильным анаболическим и антикатаболическим действием – увеличивает клеточное производство белка и тормозит белковый распад. Соматропин способствует поглощению кальция костной тканью, препятствует отложению подкожного жира и ускоряет его сгорание, усиливает рост мышечной массы, регулирует углеводный обмен, действуя как антагонист инсулина и обеспечивая повышение уровня глюкозы в крови.

Ледяная вода выступает катализатором, который – за счет того, что подвергает организм стрессу – запускает определенные иммунные и гормональные реакции в теле.

Рис. 1.1. Ходьба на свежем воздухе

Физическая активность на свежем воздухе в холодное время года улучшает вентиляцию легких. Ткани организма насыщаются кислородом, работоспособность увеличивается. Так, к примеру, было замечено, что мышечные тренировки лыжников на холоде приводят к смещению оптимума физической работы в сторону более мощных нагрузок (то есть повышению КПД нагрузок), чем при тренировках в тепле. При этом тренировки на холоде приводят к повышению уровня потребления кислорода без смещения анаэробного порога^[3]. Физическая активность на улице на холодном воздухе приводит к увеличению рабочей теплопродукции, а значит, улучшает терморегуляцию организма.

Воздействие холода на организм запускает процессы термогенеза (выработки тепла) в организме. Выделяют два вида термогенеза. Во-первых, несократительный термогенез, происходящий за счет протекания химических реакций, обеспечивающих терморегуляцию организма: термогенез бурой жировой ткани, гликолиз, окисление метаболитом (углеводов, жиров, белков). Во-вторых, сократительный термогенез: терморегуляторный тонус мышц и холодовая дрожь. В результате такого закаливания происходит адаптация человека к холоду, что проявляется как повышение порога возникновения холодовой дрожи и терморегуляторного тонуса^[4].

Закаливание низкими температурами среды приводит к образованию положительных условных рефлексов на охлаждение и постепенное уменьшение чувствительности к холоду.

Рис. 1.2. Хождение по снегу

При охлаждении организма возникают реакции, направленные на поддержание постоянной температуры тела, что улучшает его терморегуляцию. Если закаливание холодом совмещается с мышечной нагрузкой, происходит увеличение числа холодовых рецепторов кожи, и нарастает их функциональная мобильность при изменении температуры тела. Таким образом, совершенствуется механизм терморегуляции.

Большое положительное влияние закаливание холодом оказывает на систему сосудов нашего тела. Чередование теплого и холодного воздействия на наш организм приводит к их сужению и последующему расширению. Это благотворная гимнастика для сосудов, она укрепляет их стенки и повышает эластичность. Закаливание тренирует все сосуды, в первую очередь капилляры, приучает их быстро адаптироваться к изменениям температуры внешней среды.

Очевидно, что от состояния сосудов зависит здоровье всего организма. Сердце подает порцию крови в аорту с определенным ритмом, а сосуды проталкивают ее дальше. От состояния сосудов и их эластичности зависит циркуляция крови во всем организме и кровоснабжение внутренних органов. От кровоснабжения тканей зависят метаболические процессы: поступление питательных веществ в ткани и удаление метаболитов, а также степень оксигенации клеток. Именно поэтому здоровье сосудов служит залогом здоровья всего организма.

Омолодить кровеносные сосуды существенно помогает закаливание. Такие процедуры можно рассматривать как попытку приблизить образ жизни современного человека к естественным условиям природной среды, стимулируя таким образом врожденные адаптационные способности организма.

Как было описано выше, выделяют разные способы закаливания воздействием холода на организм. Самый щадящий из них – холодные воздушные ванны и обтирания. Более интенсивное закаливание включает контрастный душ и обливание. Самый радикальный способ – погружение в прорубь или купель с холодной водой, что хорошо сочетать с баней или сауной.

Рассмотрим физиологические процессы, происходящие в организме при погружении в прорубь. Эта процедура вызывает в организме следующие физиологические процессы.

• Происходит сужение сосудов. Это хорошо их тренирует, однако для ослабленного организма может стать причиной спазмов.

• Сокращаются мышцы волосяных мешочков, образуя гусиную кожу и производя микромассаж, улучшающий циркуляцию крови. Это помогает сохранить организму тепло и согревает его.

• После выхода из проруби сосуды расширяются, давление снижается, кровь резко приливает в капилляры, кожа краснеет, тепло разливается по телу.

• За счет расширения и сужения сосудов под температурным воздействием улучшается проходимость мелких сосудов. Таким образом улучшается трофика тканей, что положительно влияет на общее состояние организма.

• Эндокринная система на резкое воздействие холодом отвечает выброской эндорфинов, что вызывает чувство эйфории и снижает негативное восприятие холода.

• За счет прилива крови к верхним дыхательным путям возможно увеличение частоты дыхания.

Рис. 2.1. Купание в проруби

Резкое воздействие агрессивной внешней среды в виде ледяной воды и холодного воздуха приводит к мобилизации иммунной системы, которая будет продолжать работать в режиме повышенной готовности еще несколько часов вплоть до суток.

* * *

Другой важный аспект закаливания холодом – это возможность ускорения метаболизма и контроль массы тела. Воздействие на тело низкой температуры активизирует работу бурого жира и стимулирует сжигание калорий.

В нашем теле присутствует минимум три вида жировой ткани – белый, бурый и недавно открытый бежевый жир. Тот жир, что откладывается на бедрах и животе, – это белая жировая ткань, которая в основном состоит из белых адипоцитов. Эти клетки похожи на огромные жировые капли, и их главная функция – запасать разнообразные липиды^[5]. Клетки белого жира запасают энергию в виде триглицеридов и выполняют защитную функцию, а также обладают противовоспалительными свойствами.

Клетки бурого жира выглядят иначе – в них несколько жировых капель и много железосодержащих белков в митохондриях, которые придают клеткам темный бурый оттенок. В 2012 году ученые Онкологического института Даны – Фарбера (США) обнаружили, что в организме человека присутствует бежевый жир. Его клетки имеют схожие функции с бурым жиром: сжигают избыток липидов, вырабатывая тепло, однако отличаются по генетическим и биохимическим характеристикам.

Клетки бурого жира специализируются на образовании тепла из запасенных липидов и могут выделять в пять раз больше тепла, чем клетки белого жира. Именно поэтому клетки бурого жира – это важная часть системы терморегуляции у теплокровных животных. У младенцев доля бурого жира составляет не менее 5 % массы тела, защищая их от переохлаждения. По мере взросления бурые клетки превращаются в обычные белые жировые клетки. Сейчас доподлинно известно, что бурый жир есть у взрослых, однако его гораздо меньше, чем белого. Большая его часть сосредоточена в районе шеи, плеч и верхней части грудной клетки и над почками. При этом было установлено, что количество бурого жира увеличивается на холоде, так как он важен именно для обогрева тела. Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха выяснили, что белый и бурый жир могут превращаться друг в друга при изменении температуры.

Бурый жир обильно пронизан кровеносными сосудами, которые приносят топливо и забирают тепло, а также нервными окончаниями, посылающими сигнал в мозг (в отдел гипоталамуса) о расщеплении жиров. Нейроны контролируют активность сжигания калорий в буром жире. Помимо нервной имеется и гормональная регуляция активности бурого жира с помощью нейропептидов – орексинов, отвечающих за преобразование белого жира в бурый.

Существует прямая связь между количеством бурого жира у человека, уровнем глюкозы в крови и реакцией клеток на инсулин. Чем активнее бурый жир, чем больше его в организме, тем больше сгорает калорий и активнее всасывается глюкоза в крови в клетки. Именно поэтому активация бурой жировой ткани служит средством борьбы с ожирением и диабетом и одним из методов контроля сахара в крови. Эти процессы связаны с выработкой гормона адипонектина. Основная функция этого гормона, вырабатываемого белой жировой тканью, – окисление и расщепление жиров, продукты распада которых перерабатывают клетки бурого жира. Помимо расщепления жиров этот гормон повышает чувствительность к инсулину, что снижает уровень глюкозы в крови^[6]