Главные идеи книги

Гормоны, метаболизм и польза физических упражнений

Брюс Шпигельман (ред.), 2017

Почему одна и та же программа тренировок одному даёт много, а другому мало? Учёные из Бостона, Стокгольма, Мельбурна и Базеля собрались в Париже и показали, что работающая мышца не только двигает тело, но и рассылает сигналы жиру, печени и мозгу. Книга о датчике топлива в клетке, ремонтной бригаде мышц, буром жире, ирисине и о том, как тренировка может беречь нейроны.

Кому подойдёт

Для тех, кто тренируется или собирается начать и хочет понять, что нагрузка на самом деле делает с мышцами, жиром и мозгом, без рекламных обещаний.

Тренировки на выносливость — один из очень немногих способов, которыми взрослый человек может запустить образование новых нейронов.

Что мышца рассказывает остальному телу

В Париже собрались исследователи физической нагрузки, а авторы глав этого сборника работают в Бостоне, Стокгольме, Мельбурне, Базеле, Париже и Пекине. Их интересовал вопрос, который кажется давно решённым: что именно физическая нагрузка делает с телом. То, что упражнения полезны, люди знают веками, а при ожирении и диабете второго типа их вместе с диетой назначают первым делом. Меньше известно другое: тренировки улучшают работу печени, самих мышц и, что особенно важно, мозга.

Редактор сборника, биолог Брюс Шпигельман, пришёл к этой теме через собственное открытие. Его лаборатория нашла в буром жире белок PGC-1α, а потом увидела, что при тренировках на выносливость этого белка в мышцах становится больше и он запускает их перестройку. Учёных заинтересовало, как перемены в мышце помогают органам, до которых она не дотягивается. Так нашли ирисин, небольшой белок, который мышца выпускает в кровь. Вещества, которыми мышца передаёт весть другим органам, — это миокины.

Отсюда главная мысль книги. Мышца не только двигает тело. Во время работы она отправляет сигналы жировой ткани, печени и мозгу, а еда, холод и сама нагрузка меняют то, что именно она сообщает. При этом нагрузка — не что-то одно: бег и штанга по-разному включают клетку и приносят разную пользу.

Здесь ты узнаешь, почему одна программа даёт людям разный результат, как полупустой бак становится сигналом, кто чинит мышцу после нагрузки, как прохладная спальня будит бурый жир и как тренированные мышцы берегут мозг.

Двадцать недель на велотренажёре

В исследовании HERITAGE главным условием отбора было одно: человек должен вести сидячий образ жизни. Взрослых участников посадили на велотренажёры три раза в неделю на двадцать недель. Сначала они крутили педали по полчаса с пульсом, который соответствовал 55% их измеренного заранее предела. Каждые две недели занятия становились длиннее и тяжелее, пока не доходили до пятидесяти минут на 75%.

Пользу измеряли через максимальное потребление кислорода: сколько кислорода тело способно забрать и пустить в дело на пике усилия. Это главный показатель выносливости сердца и лёгких, и он хорошо предсказывает здоровье и продолжительность жизни. В начале у мужчин он был в среднем около 36 миллилитров на килограмм веса в минуту, у женщин — около 28. Для людей около тридцати пяти лет это мало.

Дальше случилось знакомое многим. Даже при одинаковой программе и честном выполнении результаты разошлись очень сильно. Группа генетика Клода Бушара проверила простое объяснение: может быть, всё решают гормоны? У 488 участников, поровну мужчин и женщин, дважды до программы и дважды после измерили стероидные гормоны, четырнадцать штук, и белок, который переносит половые гормоны в крови.

Ответ оказался скромным. У мужчин тестостерон и ещё несколько гормонов были слабо связаны с исходной выносливостью: тестостерон объяснял примерно 3% различий между людьми. Когда выносливость пересчитали на массу тела без жира, связь тестостерона пропала. Похоже, она шла через количество мышц, а не через способность доставлять кислород. У женщин связь дал только индекс свободных андрогенов, тоже около 3%.

А главное вот что. Ни один гормон не предсказал, насколько вырастет выносливость за двадцать недель. Даже тринадцать мужчин с самым низким тестостероном откликнулись на тренировки не хуже остальных. Если прогресс идёт медленнее, чем у знакомого, по этим данным винить уровень гормонов нет оснований: разницу в отклике дают многие другие факторы.

Читать в Livria

Об авторе

Брюс Шпигельман — биолог из Онкологического института Дана-Фарбер и Гарвардской медицинской школы, в чьей лаборатории открыли белок PGC-1α и гормон ирисин. Оригинал издан Springer в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0.

Все книги автора: Брюс Шпигельман (ред.)

Тест по книге «Гормоны, метаболизм и польза физических упражнений»

Понятия из книги

Инсулин
Гиппокамп
Кортизол
Серотонин
BDNF
Тестостерон
Гликоген
Максимальное потребление кислорода
Митохондрии
Хансен
Капилляры
Мелатонин
PGC-1α: Белок-переключатель в клетках, который включает гены митохондрий. Его открыли в лаборатории Шпигельмана в буром жире, а в мышцах его становится больше от тренировок на выносливость.
Ирисин: Небольшой белок, который мышца выпускает в кровь при нагрузке. Отщепляется от белка FNDC5; в опытах на мышах помогал белому жиру становиться бежевым.
Миокины: Вещества, которые мышца выделяет, чтобы передать сигнал другим органам или соседним клеткам.
Бурый жир: Жировая ткань, которая не хранит энергию, а сжигает её и превращает в тепло. Есть у младенцев, мелких животных и у многих взрослых людей.
HERITAGE: Большое американское исследование семей, в котором люди с сидячим образом жизни 20 недель занимались на велотренажёрах по единой программе.
Бушар: Клод Бушар, генетик из Пеннингтонского биомедицинского центра (США), один из руководителей исследования HERITAGE и автор главы о гормонах.
Стероидные гормоны: Гормоны, которые организм делает из холестерина, в основном в половых железах и надпочечниках: тестостерон, эстрадиол, кортизол и другие.
Индекс свободных андрогенов: Расчётный показатель: отношение тестостерона к белку, который его связывает в крови. Говорит о том, сколько тестостерона свободно и может действовать.
АТФ: Аденозинтрифосфат, молекула, которая переносит энергию внутри клетки. Её расходуют почти все процессы, от сокращения мышцы до работы нейрона.
АМФК: АМФ-активируемая протеинкиназа, белок-датчик энергии в клетке. Включается, когда АТФ тратится быстрее, чем восстанавливается.
Вьоле: Бенуа Вьоле, исследователь Института Кошена в Париже, автор главы о датчике АМФК.
Хоули: Джон Хоули, физиолог из Австралийского католического университета в Мельбурне, автор главы о том, как запас топлива влияет на тренировку.
Йео: Исследователь, который в 2008 году проверил тренировки с пониженным запасом гликогена на опытных спортсменах.
Фуррер: Регула Фуррер, исследовательница из Базельского университета (Швейцария), соавтор главы о восстановлении мышц.
Хандшин: Кристоф Хандшин, исследователь из Базельского университета, соавтор главы о восстановлении мышц.
Макрофаги: Клетки иммунной системы, которые поглощают обломки и чужое. Бывают воспалительными (первого типа) и гасящими воспаление (второго типа).
Сателлитные клетки: Стволовые клетки мышцы, которые дремлют под её оболочкой и при повреждении или нагрузке делятся и встраиваются в волокна.
Саркопения: Потеря мышечной массы и силы с возрастом.
Белый жир: Обычная жировая ткань, которая хранит энергию про запас.
New England Journal of Medicine: Один из самых авторитетных медицинских журналов мира, выходит в США.
Чели: Франческо Чели, эндокринолог из Университета Содружества Виргинии (США), автор главы о буром жире и холоде.
Метаболическая камера: Герметичная комната, в которой по составу воздуха точно измеряют, сколько энергии тратит человек.
Бежевые клетки: Клетки внутри белого жира, которые под действием холода или сигналов вроде ирисина начинают, как бурый жир, превращать энергию в тепло.
Руас: Хорхе Руас, исследователь Каролинского института, соавтор главы о кинуренине и психическом здоровье.
Кинуренин: Вещество, в которое тело превращает большую часть триптофана. Легко проходит в мозг, и его накопление там связывают с воспалением и депрессией от стресса.
Триптофан: Аминокислота, которую тело не умеет производить и получает только с едой. Из неё делаются белки, серотонин, мелатонин и кинуренин.
Гематоэнцефалический барьер: Защитная стенка между кровью и мозгом, которая пропускает в мозг одни вещества и задерживает другие.
KAT: Кинуренин-аминотрансферазы, ферменты, которые превращают кинуренин в кинуреновую кислоту. В человеческом геноме четыре таких гена.
Кинуреновая кислота: Продукт переработки кинуренина. Не проходит из крови в мозг. В мозге у неё есть защитные для нейронов свойства, хотя её избыток там тоже связывают с нарушениями.
Альбумин: Главный белок плазмы крови. Многие вещества, в том числе триптофан, переносятся кровью в связке с ним.
Val66Met: Распространённый вариант гена BDNF, при котором клетка выделяет меньше этого белка.
Вранн: Кристиана Вранн, исследовательница из Массачусетской больницы общего профиля и Гарвардской медицинской школы, автор главы об ирисине и мозге.
FNDC5: Белок на поверхности клеток мышц и мозга. Его часть, отщепляясь, становится ирисином.
Масс-спектрометрия: Метод, который распознаёт молекулы по их массе и не зависит от качества антител.
Катепсин: Катепсин B, фермент, который тоже выделяют мышцы при нагрузке; его связывают с пользой упражнений для мозга.

Все понятия