Вы high responder?
Разница в результатах тренировок, возникающая между людьми, зависит не от какого-то одного конкретного гена. Не существует особенного «гена тренировки», который решает, как быстро мы окрепнем и улучшим физическое состояние. То, в какой степени тело реагирует на проделанные упражнения, зависит от сотен, а может, даже тысяч разных генов.
Во время исследования воздействия генов на эффективность физических упражнений учеными был измерен уровень максимального потребления кислорода (VO2 max).
Гены влияют на скорость ходьбы
Задумывались ли вы о том, почему некоторые люди всегда ходят быстрее, чем остальные? Исследования показали, что произвольная скорость ходьбы, а также скорость бега или подъема по лестнице зависит от генов. Даже среднесуточная потеря энергии (калорий) обусловлена генетически.
Благодаря исследованиям мы все глубже начинаем понимать, как ДНК делает нас неповторимыми и разными даже в таких банальных вещах, как скорость походки. Однако это не означает, что наследственность всецело исключает влияние наших собственных усилий.
Если здоровые люди тренируются от 2 до 3 раз в неделю, то через несколько месяцев уровень максимального потребления кислорода у них поднимется в среднем на 20–30 процентов. Однако каждый десятый человек повышает его на 30–40 процентов. Тех, у кого проявляется такой эффект от тренировок, мы называем high responder. К сожалению, каждый восьмой человек не может продемонстрировать подобных результатов, уровень максимального потребления кислорода у него остается неизменным. Таких людей мы называем low responders. Остальные, а их большинство, обладают средним результатом.
Тренировка не изменяет гены. Физическая активность влияет на их «включение» и работу.
У всех есть все гены!
Широко распространена мысль, что у одних людей могут быть гены, которых нет у других. Это неправда. Каждый человек обладает всеми генами, но проявляются они по-разному. Если в нас много полезных вариантов генов, которые отвечают за нашу физическую форму, то мы принадлежим к тем, кто в состоянии быстро ее улучшить с помощью тренировок. Если говорить о 21 гене, который в исследованиях влияния тренировок был указан как важный относительно повышения уровня максимального потребления кислорода, то у людей, которые достигли скромных результатов благодаря этим физическим занятиям (low responders), присутствовало менее 9 полезных вариантов оговоренного 21 гена. Участники исследования, пришедшие к хорошему результату благодаря упражнениям (high responder), обладали 19 либо большим количеством вариантов того же 21 гена, у испытуемых со средним результатом их было от 9 до 18.
Исследование показало, что принадлежность к группе high responder, low responders либо к группе со средним результатом только наполовину зависит от этого 21 гена, ведь генетический код, записанный в этих генах, составляет лишь незначительную часть, всех генов более 20 тысяч. Наиболее интересующий нас с точки зрения влияния на организм ген известен под названием ACSL1 (генам всегда даются странные названия). Он влияет на то, каким образом организм откладывает жир. Разные варианты ACSL1 могут отвечать за 6-процентную разницу результатов, получаемых благодаря тренировкам. Казалось бы, 6 процентов – это немного, но ведь за такую разбежку результатов отвечает один ген.
Бывают ли безнадежные случаи?
Тот факт, что каждый восьмой человек не в состоянии повысить свой максимальный уровень потребления кислорода, несмотря на многочасовые физические тренировки, может отбить желание заниматься, не правда ли? Легко понять, почему некоторым это подрезает крылья и они отказываются продолжать. Может быть, наблюдения за собственным телом дали вам понять, что вы как раз и принадлежите к тем, кому не так просто повлиять на улучшение своей физической формы. Означает ли это, что ваш случай безнадежен и с тем же успехом вы можете просто не заниматься? Нет и еще раз нет! Важно понимать, что даже если упражнения, которые вы делаете, не приносят положительных результатов относительно физической формы или силы, то они влияют на другие важные сферы человеческого здоровья. Ведь оказалось, что тот, кто благодаря тренировкам стремительно улучшает свою физическую форму, не обязательно получает другие позитивные эффекты от своих занятий, такие, например, как нормализация давления, уровня сахара и жиров в крови.
Люди, которые благодаря тренировкам стремительно улучшают свою физическую форму, не обязательно будут получать другие позитивные эффекты от своих занятий.
В то же время нужно понимать, что все по-разному реагируют на отдельные упражнения. Одни добиваются лучшего результата благодаря силовым упражнениям, другие достигают эффекта, тренируясь со щадящей нагрузкой, третьи предпочитают интенсивные интервальные тренировки (более подробно эту тему мы рассмотрим на с. 128).
А если вообще нет никаких non responders и движение влияет на всех людей? Тогда достаточно лишь найти подходящую для себя форму, чтобы результат проявился быстро и держался как можно дольше. Поэкспериментировав, рано или поздно вы заметите положительный результат.
Может ли тренировка навредить организму?
Физическая активность положительно влияет на давление, уровень гормонов, уровень жиров и сахара в крови. Но эти процессы запускаются не у всех. У некоторых людей подобные показатели вообще не изменяются.
У других наблюдаются совершенно противоположные реакции организма, такие, например, как увеличение давления, вызванное регулярными тренировками. Естественно, возникает вопрос: как часто складывается подобная ситуация? К сожалению, это случается не так редко, как нам бы хотелось. Около 20–30 процентов людей приходят к негативным результатам по одному показателю, например после тренировки у них увеличивается уровень сахара в крови. У 7 процентов проявляется отрицательное влияние движения по двум показателям: может подняться давление и уровень сахара в крови. А 1 процент настолько невезуч, что неблагоприятные эффекты его будут ждать в трех и более областях.
Звучит сокрушительно? Но сейчас мы объясним, что это в действительности значит. Например, у большинства людей после регулярных тренировок наблюдается снижение кровяного давления, только в некоторых случаях оно может подняться.
Физическая активность положительно влияет на давление, уровень гормонов, уровень жиров и сахара в крови. К сожалению, эти процессы запускаются не у всех.
О том, относимся ли мы к группе людей, организм которых отрицательно реагирует на тренировки либо не реагирует вообще, можно убедиться только благодаря специализированным измерениям. Повышение артериального давления или уровня сахара в крови не всегда можно почувствовать, но если вас что-то беспокоит, то обязательно проверьтесь. Особенно это касается тех случаев, когда у человека изначально наблюдалось повышенное давление, а он решил начать тренироваться.
Ученые пытались выяснить, какой процент людей в связи с физической активностью приходит к отрицательным результатам, и их внимание концентрировалось лишь на некоторых показателях, таких как кровяное давление, содержание жиров и сахара в крови. Иные сферы, в которых тренировка оказывала благотворный эффект, не принимались во внимание, и к ним относятся вес тела, уровень потребления кислорода, работа сердца, регулировка работы гормонов стресса (кортизола и адреналина). Выходит, упомянутые выше исследования дают довольно упрощенную картину. Нужно понимать, что на фоне высокого давления от занятий спортом можно получить и положительные результаты, только по другим показателям.
Гены, влияющие на результаты тренировок
От множества различных генов зависят результаты, к которым мы приходим благодаря тренировкам, и их список постоянно пополняется. Одни гены уже достаточно хорошо изучены, другие ждут своей очереди. Часть тех, которые нам кажутся особенно интересными, представлены ниже. Также считаем необходимым уточнить, что довольно часто ген имеет такое же название, как и белок, который им кодируется.
АСЕ соотнесли с тренировками уже в конце 1990-х годов. Белок этого гена регулирует кровяное давление и отвечает за кровоснабжение мышечных клеток. Существует мнение, что АСЕ влияет также на то, насколько быстро мы устаем и как реагируем на пребывание на большой высоте. Вероятно, одни варианты АСЕ чаще проявляются у выдающихся профессиональных спортсменов, другие же – у людей, которые тренируются для себя. Однако не только АСЕ отвечает за то, как наш организм реагирует на разные виды физической активности.
ACSL1, ген метаболизма липидов. Многочисленные варианты этого гена, похоже, влияют на разность результатов, к которым мы приходим благодаря тренировкам. Подобная разница может достигать даже 6 процентов. По большому счету это значительный показатель, поэтому вряд ли здесь можно все объяснить воздействием только одного гена. Также пока остается неизученным, каким образом ACSL1 воздействует на организм во время занятий спортом.
Альфа-актинин 3 называют «геном скорости» (the speed gene), он играет важную роль в процессе быстрого роста силы. Побочным эффектом данной способности является крепатура (синдром отсроченной мышечной боли). Некоторые варианты альфа-актинина 3 приводят к тому, что мышцы требуют более длительного периода регенерации после тренировки. Альфа-актинин 3 определяет предрасположенность к занятиям интенсивными видами спорта, такими как спринт, либо другими циклическими видами спорта.
АМРК регулирует энергоресурсы организма и, вероятно, выполняет важную функцию в процессе изменений, происходящих в мышечных клетках в результате тренировки. Существует мнение, что АМРК имеет отношение к выносливости организма. Мыши, у которых во время лабораторных испытаний блокировали работу этого гена, были в состоянии пробежать всего несколько метров.
ЕРО – гормон, вырабатывающийся в почках, он стимулирует образование красных кровяных телец, отвечающих за распределение кислорода в мышцах. ЕРО играет важную роль в регулировке уровня максимального потребления кислорода, а также является известным допингом, влияющим на содержание гемоглобина в крови. Многие исследования указывают на то, что ЕРО также воздействует на память.
ЕРО-R является рецептором ЕРО. Благодаря ему ЕРО способен образовывать новые красные кровяные тельца.
FOXO связан с продолжительностью жизни. Доказано, что определенный вариант этого гена встречается у долгожителей (столетних людей). Существует мнение, что FOXO продлевает жизнеспособность мышечных клеток, выполняя таким образом важную функцию во время силовых тренировок.
Гену IGF 1 приписывается участие в процессе формирования и регенерации мышц. Многие эффекты воздействия IGF 1 на организм напоминают инсулин, отсюда и его название – инсулиноподобный фактор роста. Уровень IGF 1 должен расти по мере проявления физической активности. Существует мнение, что этот ген в какой-то мере несет ответственность за развитие некоторых видов опухолей.
ЛЕПТИН называют гормоном голода, образуется он в жировой ткани. Определяет объем резерва энергии в организме и тем самым регулирует чувство голода. Было проведено много исследований (пока не принесших результатов), целью которых являлась разработка препарата для похудения на основе лептина.
МИОСТАТИН – это белок, отвечающий за развитие мышечной ткани. Он вырабатывается прежде всего в мышечных клетках. Если миостатин функционирует неправильно, то это может привести к неконтролируемому разрастанию мышц. Например, у коров бельгийской и пьемонтской породы, отличающихся быстрым ростом мышечной массы, наблюдаются нарушения в работе миостатина.
VEGF является важным геном, участвующим в образовании новых клеток крови, которые играют ключевую роль в процессе насыщения организма кислородом и в доставке клеткам питательных веществ, необходимых для выполнения своих функций.
Если вы решаете перейти от сидячего к физически активному образу жизни, то вместе с тем влияете на изменение работы более 900 различных генов.
Важен общий оздоровительный эффект, ведущий к улучшению здоровья. Только взвесив все плюсы и минусы, можно будет определить уровень серьезности негативных последствий тренировок.
Проще говоря, у подавляющего большинства людей нет оснований отказываться от занятий спортом из-за страха возникновения проблем с давлением или повышения уровня жиров в крови.
Тренировка влияет на сотни генов
Связь между активностью и генами не ограничивается только влиянием на улучшение формы и развитие силы. Здесь большое значение имеет и то, какие именно гены работают во время движения. Также было выяснено, что тренировки оказывают значительное воздействие на нашу ДНК, что сказывается на генах. Самое интересное в этом всем то, что для запуска таких важных процессов в нашем организме достаточно проявления самой незначительной физической активности.
Ученые из Австрии изучили мышцы людей перед разовой тренировкой и после нее. Анализ полученных результатов показал, что даже такая спорадичная активность повлияла на работу более 100 разных генов в мышцах. Регулярное выполнение упражнений на протяжении нескольких недель действует на гены в еще большей степени, а если человек решается перейти от сидячего к физически активному образу жизни, то изменяется работа более 900 различных генов.
Существует связь между числом «включенных» генов и результатами, которых мы добиваемся благодаря занятиям спортом. Люди, которые при помощи самой простой тренировки быстро улучшают свою физическую форму, активизируют гены в мышечных клетках в большей степени, чем те, кто не добивается таких хороших результатов. Стоит отметить еще один интересный факт: многие гены, которые активизируются в мышечных клетках во время выполнения упражнений, играют некоторую роль в борьбе с определенными заболеваниями, такими, например, как сахарный диабет и коронарная недостаточность.
Необычайно сильный малыш
В 2004 году была опубликована статья про четырехлетнего ребенка из Германии, который стал сенсацией в мире медицины. Сразу же после рождения у мальчика необычайно стремительно стала развиваться мускулатура, ребенок был намного сильнее, чем его ровесники. В возрасте четырех лет он мог удержать на вытянутых руках четырехкилограммовые гири. Его случай был изучен многими специалистами, которые впоследствии так и не смогли объяснить причины такого феномена. Помог генетический анализ. У мальчика выявили необычную мутацию гена миостатина.
Миостатин образуется в мышцах, подавляя их прирост. Когда он перестает действовать, мышцы начинают бесконтрольно расти. Маленький немец являлся примером первого зафиксированного случая мутации гена миостатина у человека, которая в числе прочего привела к развитию необыкновенной физической силы.
Ученые провели генетическое исследование матери, которая, кстати, являлась профессиональной бегуньей (изучить биоматериал отца не представилось возможности). Она оказалась носительницей одной поврежденной копии гена миостатина, вторая копия (все люди обладают двумя копиями, одна наследуется от матери, другая от отца) была обычной. У мальчика было обнаружено две поврежденные копии, а это означает, что он унаследовал по одной мутированной копии от каждого из родителей. Данное явление вызвало большой интерес в научном мире и получило название мышечной гипертрофии.
Несколько лет спустя был зафиксирован еще один подобный случай. У Лиама Хоэкстра, американского трехлетнего мальчика из Мичигана, так же как и у маленького немца, стал проявляться невероятно огромный прирост мышц. В возрасте пяти месяцев он отдыхал, выполняя так называемый железный крест (для этого нужно развести руки в стороны и в таком положении повиснуть, держась за гимнастические кольца), а в возрасте девяти месяцев начал упражняться в подтягивании на перекладине.
В случае Лиама генетическая обусловленность прироста мышц выглядела иначе, чем у немецкого мальчика. В данном случае ген миостатин был в норме, но рецептор работал неправильно.
О том, как будет проходить дальнейшее физическое развитие мальчишек, мы обязательно узнаем через некоторое время. Они находятся под наблюдением врачей, ведь существует риск, что сердце, которое также является мышцей, тоже будет подвержено увеличению.
На данный момент зафиксировано уже около ста случаев мышечной гипертрофии на фоне дисфункции миостатина. Благодаря исследованию этого феномена, медицина в некоторых вопросах продвинулась вперед. Сейчас ведутся разработки лекарственных средств, которые смогут приостановить процессы, провоцирующие ослабление мышц.
Финский лыжник
В 1960-х годах финн Ээро Мянтюранта выиграл множество золотых медалей в лыжном спорте на Олимпийских играх и чемпионатах мира. Он считается одним из лучших лыжников в истории Финляндии и относится к немногочисленной группе олимпийцев, которые принимали участие в четырех играх подряд. Во время Олимпийских игр 1964 года Мянтюранта добился результатов, настолько превосходящих среднестатистические, что выиграл заезд на 15 километров с преимуществом в 40 секунд. Такого огромного разрыва между победителем и серебряным медалистом на играх никогда, ни до ни после, не фиксировали.
Мянтюранта обладал невероятно высоким уровнем максимального потребления кислорода, со временем его стали подозревать в употреблении допинга. Но секрет его непревзойденных результатов был раскрыт благодаря генетическому анализу. Как оказалось, у него была необычная вариация рецептора гена эритропоэтина (ЕРО).
ЕРО является одним из гормонов почек, который побуждает костный мозг вырабатывать красные тельца, влияющие на уровень максимального потребления кислорода. У финского спортсмена рецепторы этого гена были необычайно активными, как только они возбуждались, костный мозг практически извергал красные тельца. В связи с этим их уровень был у него на 50 процентов выше, чем у среднестатистического человека.
Даже если уникальные рецепторы гена ЕРО не являются единственным объяснением преимущества, которого Мянтюранта добивался в соревнованиях, то они, несомненно, способствовали его успехам.
Данный феномен – один из немногих примеров того, как удалось определить ген, несущий ответственность за способности конкретного спортсмена. Однако описанные случаи (Мянтюранта и мальчики с гипертрофией мышц) являются скорее исключениями, где мутации определенных генов в такой невероятной степени повлияли на физическую форму человека. В жизни большинства людей, даже профессиональных спортсменов, отдельные гены не играют настолько решающей роли.
