холестерина. Именно последний медленно, но верно способствует затвердению сосудов (атеросклерозу), повреждению белков и прочим неприятностям, которые нарушают работу организма. И как показывают исследования вроде далласского эксперимента «Постельный режим — спортивные тренировки», нагрузки улучшают сердечно-сосудистую функцию, снижают уровень гормонов стресса, взбадривают обмен веществ, укрепляют кости и дают прочие благотворные результаты. Но целительные эффекты физкультуры — ответ скорее на вопрос, как физическая активность противостоит старению, а не на вопрос почему. Чтобы понять, почему физическая активность стимулирует десятки процессов, которые поддерживают нормальное функционирование организма и устраняют некоторые накапливающиеся с возрастом повреждения, изучим важный вопрос, который я назвал гипотезой дорогостоящего ремонта.
Для начала проследим, какие изменения произошли с моей женой (с ее разрешения и с помощью рис. 27), когда она включила в расписание своего обычного субботнего дня интенсивные физические тренировки. На рис. 27 ось x — время суток в часах, с шести утра до десяти вечера; ось y — потраченные моей женой калории. Общий расход энергии (total energy expenditure, TEE) я разделил на количество килокалорий, которые расходуются в процессе обмена веществ в покое (resting metabolism, RMR), и килокалории, расходуемые в процессе физической активности, — активный расход энергии (active energy expenditure, AEE). Как видите, первые несколько часов субботнего дня жена либо сидела, либо выполняла легкую работу по дому (легкая физическая активность). В десять утра она пошла в спортзал и потратила 45 минут на энергичную кардиотренировку, после чего столько же с полным напряжением выполняла силовые упражнения (с отягощениями). Неудивительно, что активный расход энергии у моей жены здорово подскочил, пока она полтора часа занималась в спортзале; после тренировки она ощущала усталость и небольшую болезненность в мышцах. Но что самое важное, после тренировки ее обмен веществ в покое (RMR) не сразу вернулся к прежнему уровню, а, напротив, еще сколько-то часов был слегка повышен. В науке это называют избыточным посттренировочным потреблением кислорода (EPOC), а неформально — дожиганием.
Рис. 27. Гипотеза дороговизны. Представлены общий расход энергии (TEE), обмен веществ в состоянии покоя (RMR) и активный расход энергии (AEE) в течение дня, что показывает, как меняется расходование энергии до, во время и после активной физической тренировки. До занятий отмечается низкий уровень AEE, во время тренировки он повышается, а затем снова падает. Однако RMR может оставаться повышенным в течение нескольких часов после тренировки, пока организм восстанавливается, пополняет запас энергии и устраняет повреждения
Дожигание позволяет понять, как и почему физическая активность может замедлять процесс старения. Важно отметить, что спортивная тренировка не только стоила моей жене большого расхода калорий, но и вызвала физиологический стресс. Пока жена напрягалась, выполняя кардио- и силовые упражнения, система «бей или беги» в ее организме выбрасывала в кровь кортизол, адреналин и другие гормоны стресса, чтобы ускорить работу ее сердца и мобилизовать энергетические ресурсы. Ее мышцы быстро потребляли калории, вырабатывая вредные отходы, нарушавшие функцию клеток ее организма, а ее митохондрии при этом ломились от избытка активных форм кислорода, которые повреждали ДНК и другие молекулы по всему организму. В довершение бед из-за интенсивной работы мышц при выполнении упражнений с сильными отягощениями в мышечных тканях возникали микронадрывы. В общем, помимо дискомфорта, усердная тренировка еще и причинила моей жене кратковременный физический ущерб.
Но если упражнения действуют так разрушительно, то в чем их польза для здоровья? Одно из объяснений в том, что в ответ на интенсивную тренировку организм моей жены принялся энергично устранять причиненный физической нагрузкой вред и, что важнее всего, по ходу ремонта ликвидировал и повреждения, которые успели накопиться в прошлом, до физической нагрузки. В итоге многие ткани в ее организме восстановились до прежней формы. Наряду с прочими ремонтно-восстановительными реакциями, ее система «отдыхай и переваривай» замедлила сердцебиение, снизила уровни кортизола, а также отослала неизрасходованную порцию энергии обратно в мышечные и жировые клетки, пополнив ее энергетический запас. Для починки поврежденных при тренировке тканей организм жены запустил начальный воспалительный ответ с последующим противовоспалительным ответом. Кроме того, для дезактивации свободных радикалов, образовавшихся как побочный продукт интенсивной работы митохондрий, организм в изобилии производил мощные антиоксиданты. Кроме того, организм жены включил еще массу других процессов, чтобы транспортировать из клеток вредные отходы, исправить мутации в ДНК, поврежденные белки и нежелательные эпигенетические модификации, заживить микротрещины в костях, заменить поврежденные и добавить новые митохондрии и проделать прочие полезные трюки[594]. Хотя эти ремонтно-восстановительные процессы энергетически не так затратны, как физические тренировки, они тоже требуют калорий, из-за чего темп метаболизма моей жены в состоянии покоя некоторое время оставался слегка повышенным. Исследования показывают, что дожигание может длиться у человека от двух часов до двух суток в зависимости от продолжительности и интенсивности физической активности[595].
Физические упражнения восстанавливают нормальное состояние большинства структур организма (в биологии это называется гомеостазом), а иногда даже могут улучшить его общее состояние. Напряженная физическая активность, например, способна укреплять кости и мышцы, повышать умение клеток усваивать глюкозу из крови, а также исправлять и заменять митохондрии в мышцах. К тому же иногда восстановительные механизмы действуют избыточно в сравнении с нанесенным физическими упражнениями ущербом, что дает организму чистую пользу. Это как если, замывая пятно, заодно отмываешь до блеска весь пол на кухне. Есть и другие эффекты: когда физическая активность первоначально инициирует воспаление, особенно в мышцах, впоследствии она побуждает мышцы дать еще более сильный, продолжительный и широкий противовоспалительный ответ, а его долгосрочный эффект снижает воспаление не только в задетых им мышцах, но и по всему организму[596]. В результате у физически активных людей чаще всего отмечаются более низкие исходные уровни воспалений. Кроме того, физические упражнения стимулируют организм вырабатывать больше антиоксидантов, чем требуется, что снижает общий уровень окислительного стресса[597]. Они заставляют клетки активно избавляться от поврежденных белков, удлинять теломеры, починять ДНК и прочее. В целом умеренные физиологические стрессы от упражнений запускают репаративный ответ организма, который дает общую пользу организму. Этот феномен еще иногда называют гормезисом[598].
Если вы предприимчивы, не любите физкультуру или и то и другое, вас не может не осенить блестящая идея. Чем ломаться в спортзале и