О пользе ходьбы

Самым простым и универсальным физическим упражнением является ходьба. Ею можно заниматься где угодно (в помещении и на воздухе) – и не нужно покупать абонемент в тренажерный зал. Почти каждый человек может дополнительно включить в свой распорядок дня немного ходьбы. Производители фитнес-браслетов и других трекеров активности, которые считают шаги, рекомендуют пользователям каждый день совершать минимум 10 тысяч шагов (что примерно соответствует 8 км), чтобы сохранять хорошее здоровье и не набирать лишний вес. Однако, по нашим данным, средний американец, который заботится о своем здоровье и загружает в телефон приложение Health App, проходит за день примерно 4500 шагов², в то время как взрослые амиши в Соединенных Штатах и охотники племени тоба в Аргентине проходят за день более 15 тысяч шагов^3,4. Но самое удивительное, что даже постоянное получение данных о своей суточной активности не может заставить среднего пользователя этого приложения увеличить количество пройденных за день шагов.

Вряд ли мы сможем позволить себе такой же уровень активности, как амиши или тоба, но каждый из нас способен выкроить время для упражнений и сделать все возможное, чтобы приблизиться к заветному рубежу – 10 тысяч шагов в день.

Благотворное воздействие упражнений на сон и циркадные ритмы

Каждый, кто днем выполняет большой объем физической нагрузки, знает, что ночью он будет сравнительно хорошо спать. Когда люди, привыкшие к малоподвижному образу жизни, отправляются в турпоход или проводят день в парке развлечений, у них улучшается ночной сон. Всем известно, что физические упражнения вызывают усталость.

Но каков молекулярный механизм усталости? Подают ли мышцы какой-то специальный сигнал, приказывающий мозгу уснуть? Одним из таких сигнальных веществ является интерлейкин-15 (ИЛ-15), который уже давно известен как стимулятор увеличения костной массы. Теперь мы знаем, что ИЛ-15 полезен и для сна. Когда в ходе одного исследования кроликам вводили небольшие дозы ИЛ-15, сон подопытных животных становился более спокойным и глубоким⁵.

Второй механизм вступает в действие, когда клетки мышц вырабатывают другое вещество – иризин. У многих людей с избыточным весом развивается дефицит мышечной массы и снижается синтез иризина. Пониженный уровень иризина коррелирует с синдромом обструктивного апноэ сна⁶. Вот почему физические упражнения помогают таким людям избавиться от задержки дыхания во сне⁷.

Результаты ряда недавних экспериментов на мышах позволяют выдвинуть новую интересную теорию. Когда у мышей отключают все циркадные часы, их сон становится фрагментированным. Но, когда исследователи разработали новый генетический метод включения отдельных циркадных часов, было установлено, что при запуске часов в мышцах мыши начинают спать так, словно у них работают циркадные часы в мозге⁸. Это открытие наводит на мысль о возможном существовании совсем другого механизма, с помощью которого часы в мышцах регулируют мозг и сон. Из этого следует, что забота о состоянии мышечных часов имеет большое значение для поддержания здоровья как тела, так и разума. Исследования показывают, что физические упражнения повышают у людей уровень фермента, участвующего в производстве гема – пигмента в крови, который доставляет кислород ко всем тканям⁹. Помимо прочего, гем является важной частью циркадных часов, поскольку именно он сообщает им, когда нужно включать и выключать различные гены, участвующие в метаболизме глюкозы и жира, и запускать процесс производства в мышцах гормоноподобных молекул, способных перемещаться по кровотоку, чтобы воздействовать на функции мозга и других органов. Это один из механизмов воздействия физических упражнений на работу мышечных циркадных часов.

Я рекомендую физические упражнения практически всем, особенно людям с нарушениями сна, чтобы они убедились в силе воздействия упражнений на их циркадный код. Результаты увидят даже те, кто только приступает к выполнению новой программы упражнений. Они станут быстрее засыпать и реже просыпаться ночью. Однако, если вы страдаете бессонницей, обязательно посоветуйтесь с врачом, прежде чем начать новую программу физической активности. Бессонница повышает риск сердечно-сосудистых заболеваний, поэтому программу упражнений следует выполнять под наблюдением врача.

Циркадный компонент поддержания силы

Теперь, когда вы знаете, как физические упражнения улучшают сон и нормализуют циркадные ритмы, давайте посмотрим, как циркадный ритм помогает нам поддерживать силу, необходимую для выполнения упражнений. Уровень физической силы в значительной степени определяется общей массой и здоровьем хрящей, костей и мышц. У каждого из этих ключевых столпов физической силы есть свои циркадные часы, которые устанавливают ритм проведения ремонта и перестройки этих тканей.

Хрящевые клетки не могут позволить себе роскошь размножаться так же интенсивно, как некоторые другие клетки нашего организма (например, клетки крови, печени и т. д.). Но эти клетки вырабатывают клеевидную субстанцию, которая образует подушку между костями. По мере выполнения нами различных движений эта подушка изнашивается. Производство данной субстанции подчиняется суточному ритму, и в ночное время увеличивается. Когда мы стареем или у нас нарушается ход циркадных часов, эффективность этих ремонтных работ снижается¹⁰, что может привести к развитию остеоартрита.

Кости тоже подвергаются износу и требуют ежедневного ремонта, который осуществляется иначе, чем в хрящах. Кости формируются из минералов, в основном кальция, секретируемых клетками одного типа (остеобластами). Клетки другого типа (остеокласты) занимаются поеданием разрушенного костного вещества. Циркадные часы в этих клетках синхронизированы таким образом, чтобы пожирание и выработка костного вещества не происходили в одно время суток. Баланс между этими двумя типами клеток очень важен. Слишком высокая активность клеток-пожирателей может привести к потере костной массы, в то время как слишком интенсивное производство может увеличить давление костей друг на друга и вызвать дополнительные повреждения в области суставов. Когда мы становимся старше или не соблюдаем режим дня, наши циркадные часы начинают работать хуже и теряют способность каждый день заставлять клетки-строители костей работать на полную мощность, в результате чего они не производят достаточного количества сырья для создания новой костной ткани. Клетки-пожиратели кости тоже не работают на полную мощность и не могут полностью поглотить все поврежденное костное вещество. Со временем это приводит к ослаблению костей и повышению их подверженности переломам. Для того чтобы сохранить кости в самом здоровом состоянии, нам нужно соблюдать оптимальный цикл сна и бодрствования, питаться в правильно подобранное время и заниматься физическими упражнениями.

Циркадные часы играют ключевую роль в обеспечении функций мышц и формировании новой мышечной ткани. Часовые гены напрямую регулируют другие гены, необходимые для производства новых мышечных клеток, или мышечных волокон. Кроме того, часовые гены определяют соотношение типов мышц в организме. Мышцы делятся на два типа: медленно сокращающиеся (тип I) и быстро сокращающиеся (тип II). Первые насыщены митохондриями и помогают выполнять упражнения на выносливость или бегать марафонские дистанции. Вторые содержат меньше митохондрий и помогают бегать спринтерские дистанции. По некоторым данным, улучшение работы циркадных часов способствует увеличению количества медленно сокращающихся мышц¹¹.

В дополнение ко всему циркадные часы заботятся о питании наших мышц. В зависимости от того, как давно мы принимали пищу, мышечные часы активизируют функции генов метаболизма, участвующих в абсорбции или утилизации глюкозы либо жира, тем самым обеспечивая поставку топлива, необходимого для функционирования мышц¹². Когда мы спим, циркадные часы приказывают другим генам расщеплять поврежденные мышечные белки и направлять их в печень для переработки. Кроме того, эти часы помогают организму производить новые мышечные белки и следят за тем, чтобы волокна были правильно расположены и обеспечивали согласованное выполнение движений. Если учесть все эти важные роли циркадных часов в структуре и функциях мышц, становится понятно, почему мыши, лишенные функциональных часов в мышцах, не способны выдерживать большие физические нагрузки и слишком быстро устают¹³.