Я – адреналиновый наркоман.

Я люблю заниматься чем-то экстремальным… К сожалению, я не могу прыгнуть с парашютом перед началом пар в университете, так что я просто делаю утреннюю зарядку. По правде говоря, во всем виноват мой дедушка. Он начал бегать каждое утро еще до того, «как это стало модным» (это его слова). Сколько себя помню, мой отец занимался спортом каждое утро, даже когда был в отпуске. В родительском доме было столько тренажеров, что можно было подумать, будто моя семья содержит подпольный спортивный клуб.

Я сопротивлялась как могла, но, в конце концов, тоже начала тренироваться. Мой отец был уверен, что, когда я вырасту, стану заниматься каждый день. Что же, он оказался прав. Я действительно обожаю тренировки.

Когда я училась в аспирантуре, то пыталась найти хобби, которым можно было бы заниматься вне лаборатории. И не знаю почему, но я решила стать инструктором по фитнесу. На протяжении нескольких лет я вела занятия по степ-аэробике, а также утреннюю разминку в тренировочных лагерях. Но самой моей любимой тренировкой был Turbo Kick (кикбоксинг с элементами танца).

Ближе к концу моей работы инструктором, я получила предложение о работе от Nike Training Club. Это был бесценный шанс, поскольку в то время у меня совсем не было денег. К тому же каждую осень и весну Nike дарили нам целую сумку спортивной формы. От нас лишь требовалось надеть форму (тут без возражений) и посетить ряд информационных мероприятий. Мои коллеги не любили посещать подобные семинары, однако я была в полном восторге, когда ознакомилась с наукой, лежащей в основе всей спортивной формы Nike.

Что-то было для меня очевидно: например, что у беговых кроссовок подошва мягче, чем у кроссовок для других видов спорта. Бегун отталкивается и находится выше над землей, так как эти кроссовки не предназначены для бокового бега. Кроссовки для бега разработаны специальным образом: их главная задача – свести к минимуму нагрузку на суставы; при этом кроссовки для других видов спорта обеспечивают боковую устойчивость, поскольку спортсмен постоянно находится на земле.

Больше всего меня заинтересовала та часть, где спикеры анализировали одежду с уникальной технологией Dri-FIT. Влагоотводящие ткани, или Dri-FIT, используются для изготовления спортивной одежды. Главная цель производителей – помочь спортсменам охладиться во время тренировки. Некоторые ткани, к примеру хлопок, не справляются с этой задачей; возможно, вы слышали известную фразу «хлопок убивает». Знаете, почему так говорят?

Человеческий организм охлаждается с помощью потоотделения. Молекулы воды выходят через наши поры, образуя на коже капли. И в этот момент происходит самое важное: молекулы воды начинают испаряться. Когда вода меняет свое состояние, превращаясь в газ, она использует тепло от ближайшего источника – вашего тела – и из-за этого его температура снижается.

Выяснив эту информацию, Nike решили использовать смешанный полиэстер, который может отводить пот от тела спортсмена. Сначала молекулы пота впитываются в определенные участки ткани, после чего жидкость распределяется по всей поверхности одежды. Чем больше молекул воды впитывается тканью, тем больше тепла вашего тела расходуется, а это снижает его общую температуру.

Одежда из хлопка обладает ровно противоположным эффектом. В хлопковых тканях нити располагаются вплотную друг к другу, из-за чего вода не может испариться в атмосферу. Жидкость остается между кожей и одеждой, поэтому человек чувствует себя «мокрым» на протяжении длительного времени.

Так как Nike больше не присылает мне одежду, обычно я заказываю спортивную форму из смеси полиэстера, нейлона и/или спандекса. Все три ткани воздухопроницаемы, а нити, из которых они сплетены, располагаются на достаточном друг от друга расстоянии, чтобы пот мог испаряться с поверхности тела.

Когда я делаю утреннюю зарядку, я могу менять одежду в зависимости от своего настроения. Если я в плохом расположении духа, я надеваю футуристические шорты от INKnBURN; когда я счастлива, я занимаюсь в розовых штанах, заказанных на Amazon. В любом случае я надеваю одежду из влагоотводящего материала, беру бутылку с водой и иду на кухню.

У всех продуктов, вне зависимости от состава, есть калорийность. Нет, я не говорю о том, что пишется на этикетке. Килокалория (пишется с большой буквы, обозначается как «ккал») – это пищевая единица энергии, а калория (пишется с маленькой буквы) – это научная единица энергии. В одной килокалории содержится тысяча калорий; 1 Калория = 1000 калорий = 1 ккал. На этикетках продуктов мы указываем именно Калории, потому что намного проще сказать, что в восьми кренделях с арахисовым маслом содержится 140 Калорий, а не 140 000 калорий.

Но что это число означает на самом деле? Многие придерживаются разных мнений, но когда я вижу 140 Калорий, то для меня это значит, что мой организм может преобразовать восемь крендельков в 140 000 калорий энергии. Другими словами, наше тело получит достаточное количество энергии, чтобы мы могли около часа заниматься растяжкой или заниматься самым медленным бегом.

Да, из восьми крендельков можно получить достаточно энергии, чтобы заниматься активностями в течение часа; шестнадцать крендельков дали бы нам достаточно энергии, чтобы покататься на велосипеде. Удивительно, правда? Особенно если учитывать, что мы делаем это неосознанно.

Преобразование пищи в энергию – это долгий и затратный процесс, называемый окислительным фосфорилированием. Он происходит при участии кислорода и проходит в три этапа.

В первом этапе нет ничего удивительного – ваш желудок должен переварить пищу. Ферменты в желудке и толстой кишке атакуют молекулы пищи, а затем расщепляют их на мелкие атомы. Если молекулы большие, то процесс расщепления займет очень много времени.

Когда все большие молекулы расщеплены на мелкие, начинается второй этап – гликолиз. Во время гликолиза глюкоза расщепляется, образуя маленькие молекулы, называемые пируватами. После пируваты превращаются в углекислый газ (который мы выдыхаем) и две другие молекулы, содержащие ацетильные функциональные группы (Н₃ССО). Эти две новые молекулы образуют связь с коферментом А, образуя ацетил-кофермент А, а затем перемещаются в другую молекулу – оксалоацетат.

Когда это происходит, молекулы ацетила вступают в цикл лимонной кислоты, после чего превращаются в углекислый газ (который мы опять выдыхаем). В ходе этого процесса синтезируются молекулы восстановленного никотинамидадениндинуклеотида (NADH), которые запускают процесс синтеза аденозинтрифосфата (АТФ).

И в этом, друзья, состоит главная цель пищеварения: синтез АТФ.

АТФ – или аденозинтрифосфат – одна из важнейших молекул в нашем организме, ведь именно она обеспечивает клетки нашего тела энергией. Благодаря этой энергии нервы могут посылать сигналы в мозг, а мышцы сокращаются. АТФ настолько важная молекула, что иногда ее называют «молекулярной валютой». Но, как вы уже поняли, АТФ не остается в желудке или толстой кишке. Но куда она тогда движется?

Небольшие скопления энергии есть во всем теле человека. Так оно в любой момент может высвободить необходимое количество энергии. Например, когда вы опаздываете на автобус и бежите до остановки или когда наклоняетесь за упавшим со стола предметом, ваше тело высвобождает дополнительную энергию, чтобы вы смогли это сделать. Вы ведь не чувствуете усталости, когда занимаетесь повседневными делами, верно?

Количество внезапных движений, которые мы совершаем в течение дня, прямо пропорционально количеству АТФ в нашем теле. Знаете, в данный момент в каждой клетке вашего тело содержится около миллиарда молекул АТФ. Один миллиард молекул в любой клетке вашего тела.

Проходит две минуты.

За это время все молекулы АТФ расходуются и синтезируются снова.

Только представьте! Прямо сейчас в каждой клетке вашего тела существует миллиард молекул энергии. Но через две минуты они преобразуются в другие молекулы (например, АДФ и АМФ), а затем снова превратятся в АТФ. А затем снова преобразуются в АДФ и АМФ. А потом снова в АТФ. Ну, вы поняли. Этот процесс цикличен, и он будет продолжаться вплоть до смерти клетки, которая может случиться по разнообразным причинам.

Давайте вернемся к нашему примеру с крендельками. Как мы уже выяснили, восемь кренделей обеспечат нас 140 000 калориями (или 140 Калориями). А как это связано с АТФ? После того, как мы съели крендельки, наш организм расщепит их примерно на девятнадцать моль АТФ. Затем он их сожжет, и произойдет выделение 140 000 калорий энергии (1 моль АТФ = 7,3 ккал).

Как мы уже выяснили, максимум, на что хватит 140 000 калорий, это на обычную прогулку. Знаете ли, как активная женщина тридцати пяти лет, я должна потреблять примерно 2200 Калорий в день. А как вы думаете, сколько калорий уходит на поддержание моей жизнедеятельности?

Попробуйте угадать.

Что-что? Вы сказали «1300 Калорий»? Или чуть меньше 60 %? Что же, вы были правы. Мне нужно примерно 1300 калорий, чтобы продолжать существовать на этой планете. Это минимальное количество энергии в день, которое необходимо для поддержания работы сердца, легких, мозга, а также температуры тела на уровне 37°C (или 98,6°F). Если я употребляю меньше 1300 Калорий, то мое тело начнет расставлять приоритеты в плане использования энергии. Я стану чувствовать себя слабой – мое тело пытается сказать мне, что пора отдохнуть, подремать, так как оно уже использует отложенную энергию. По сути, за счет этой «отложенной» энергии мое тело может поддерживать жизнедеятельность около трех недель. Затем мои органы начнут отказывать.

Если я трачу 1300 Калорий только на поддержание жизнедеятельности, то оставшиеся 900 калорий могу потратить на утренней тренировке! К примеру, за час плавания (или тяжелой работы в саду) я потрачу 500 Калорий, а за час зумбы – около 330.

Ежедневно люди, ведущие активный образ жизни, сжигают около 40 % потребляемых Калорий. Однако у людей, ведущих малоподвижный образ жизни, к концу дня остаются лишние. Тогда эта энергия сохраняется в теле в виде жиров, которые организм будет использовать в чрезвычайной ситуации. Вы можете подумать, что ваше тело делает что-то полезное, сохраняя дополнительную энергию «на будущее». Но если вы каждый день употребляете около 2200 Калорий (или больше), то у него не будет никаких причин обращаться к запасенной энергии, что в конце концов может привести к ожирению.

Но что на самом деле происходит, когда вы решаете потренироваться утром? Сначала наши тела обращаются к АТФ в наших жировых клетках, и только потом тело начинает искать углеводы или белки. Это связано с тем, что в 1 грамме жира содержится около 9 Калорий энергии; при этом в 1 грамме белков или углеводов содержится только 4. Жир – это лучший источник энергии для тела.

Почему? По правде говоря, жиры хранятся в адипоцитах – клетках, единственная функция которых – это хранение жиров. Ровно как при гликолизе, когда происходит расщепление глюкозы на пируваты, при липолизе происходит расщепление липидов (жиров) на три жирные кислоты и молекулу глицерина. После расщепления жиров жирные кислоты покидают адипоциты и попадают в кровоток. С помощью белка альбумина они переносятся к мышечным клеткам, а затем по капиллярам проникают прямо в мышцу.

Когда мы занимаемся спортом, эти белки появляются на внешней стороны мышечной мембраны еще до того, как жирные кислоты превратятся в АТФ – прямо как молекулы глюкозы превращаются в АТФ. В обоих процессах необходимо участие тепла для разрушения ковалентных связей в молекулах жирных кислот и глюкозы. Затем образуется АТФ. Этот процесс называется аэробным метаболизмом.

Слово аэробный означает «с участием кислорода», и именно поэтому занятия в тренажерном зале называются аэробикой: процесс сжигания жира происходит в присутствии кислорода. Вы когда-нибудь замечали, что в ходе интенсивной тренировки у вас затруднено дыхание? Вы постоянно не можете отдышаться. Мы поглощаем кислород, необходимый для сжигания определенного количества АТФ, в ходе чего получаем достаточно энергии для завершения тренировки.

Учитывая это, совсем неудивительно, что чем усерднее вы занимаетесь, тем больше кислорода вдыхаете. А количество кислорода напрямую связано с количеством сжигаемых жиров и углеводом. Например, 25–60 % вдыхаемого кислорода используется для сжигания жира в вашем кровотоке – жира из еды, которую вы съели. Но если вы начинаете вдыхать 60–70 % кислорода, то ваш организм начинает сжигать жир в мышцах. Если вы вдыхаете более 70 %, то ваш организм впадает в состояние паники и начинает сжигать углеводы.

По правде говоря, когда я училась в школе, меня никогда не интересовала эта часть биологии. Почему наш организм начинает сжигать углеводы вместо жиров, если потребление кислорода превышает 70 %? Тело же не расходует все жиры, чтобы потом переключиться на углеводы. У нас еще остается жир – например, в наших ягодицах – так почему же тело ведет себя так, словно жиров больше нет?

Это связано с расположением жира. Если мы выполняем интенсивную тренировку, то в наши мышцы поступает мало крови, из-за чего им просто не хватает жирных кислот для сжигания энергии. По правде говоря, организм направляет кровь от жировых тканей. Это говорит о том, что жирные кислоты продолжают попадать в капилляры, но они там просто застревают. Из-за того, что жирные кислоты не могут переместиться в мышечные клетки, их нельзя использовать в качестве источника энергии.

Просто представьте, что все ваши жирные кислоты застряли на вашем заднем дворе. Вы видите их в окно, знаете, что они все еще там, но не можете к ним подойти, пока не откроете черный вход. И тогда вы бежите в кладовую, чтобы найти запасной источник энергии – углеводы. И ваше тело будет использовать его, пока снова не получит доступ к жирам.

Что интересно, после окончания тренировки наш организм продолжает сжигать жир. Это называется избыточным посттренировочным потреблением кислорода или EPOC, а ВИИТ (англ. HIIT, высокоинтенсивные интервальные тренировки) печально известны высоким ЕРОС. Почему? Дело в том, что тренировки вроде CrossFit или Nike Training Club сильно разрушают мышечную ткань, из-за чего организму приходится прилагать много усилий для восстановления поврежденных клеток мышц. А чтобы вернуть их в состояние, в котором они находились перед тренировкой, вашему телу необходимо не только восстановить все поврежденные клетки, но и заменить гликоген в мышцах.

Хочу обратить ваше внимание на то, что здесь я довольно предвзята. Раньше я вела занятия по фитнесу, да и сейчас постоянно делаю ВИИТ. Почему я предпочитаю ВИИТ, а не другие тренировки на выносливость, например бег или езду на велосипеде? Дело в том, я перенесла четыре операции на колене. Я больше не могут заниматься бегом или кататься на велосипеде. Тем не менее и бег, и велосипед очень полезны для сердца, поскольку во время тренировки сжигается большая часть жирных кислот. Ваш организм продолжит сжигать жир даже после окончания тренировки, но не так сильно, как после ВИИТ.

Вы когда-нибудь замечали, что со временем любая программа тренировок становится легче? Дело в том, что вы начинаете тренировать свои мышцы. Говоря другими словами, вы учите их работать правильно. Количество адипоцитов, выделяемых у малоподвижных и активных людей, будет одинаковым, однако разница в том, что мышцы активных, тренированных людей будут с легкостью поглощать жирные кислоты и преобразовывать их в энергию. Это связано с тем, что у сильных спортсменов наблюдается большое количество митохондрий на единицу мышц; внутри митохондрий сжигается АТФ. Соответственно, чем больше митохондрий, тем больше сжигается жира.

Время вопроса на миллион долларов: как вы худеете на самом деле? Куда после сжигания девается жир? Если вы были достаточно внимательны, то обратили внимание на факт, что при сжигании АТФ мы выделяем углекислый газ. А это означает, что сжигаемые жиры, белки и углеводы выходят из вашего организма при выдохе.

Можете в это поверить? Вы выдыхаете продукты разложения жира. И худеете. Конечно, когда вы потеете или идете в ванную, жир выходит в виде пота. В остальных случаях вы буквально выдыхаете жир во время (и после) тренировки.

И хотя благодаря тренировкам вы можете получить подтянутое, стройное и здоровое тело, лучшая часть любой тренировки лично для меня – это прилив адреналина. Эпинефрин, обычно называемый адреналином, является гормоном, полученным из аминокислот. Он имеет молекулярную формулу C₉H₁₃NO₃. В молекуле находится одно шестичленное кольцо и три спиртовые функциональные группы, придающие эпинефрину уникальные свойства. В человеческом теле эпинефрин выделяется надпочечниками, расположенными, как вы уже догадались, над почками.

Любопытно, что при попадании в кровоток эпинефрин может по-разному взаимодействовать с тканями и органами нашего тела. Например, при выбросе адреналина увеличивается частота дыхания и происходит вазодилатация (открытие кровеносных сосудов). Но в других частях тела выброс адреналина может вызвать сужение сосудов или мышечные сокращения.

Благодаря этим свойствам адреналин часто спасает жизни. Например, если у человека на что-то внезапно возникает сильная аллергическая реакция, то можно использовать автоинъектор адреналина – эпипен – для инъекции во внешнюю часть бедра человека в состоянии анафилактического шока. Раствор адреналина сразу же проникает в мышцу и попадает в кровоток. Затем происходит сужение сосудов (повышается артериальное давление) и раскрытие легких, благодаря чему человек снова может дышать.

В тренажерном зале выброс адреналина происходит естественным образом. После интенсивной тренировки наш организм начинает вырабатывать адреналин, а также другой гормон – дофамин. Эта молекула является «наградой» для тела, когда достигается какая-то цель (например, час интенсивных тренировок).

Молекулы дофамина похожи на молекулы адреналина, однако у них есть только две спиртовые группы (OH). Эти молекулы растворимы в воде, так что они с легкостью перемещаются по всему телу, достигая дофаминовых рецепторов. А когда дофамин доходит до рецепторов, вы начинаете чувствовать эйфорию. У некоторых людей (как я) от этого чувства может выработаться зависимость. Зависимость может быть настолько сильной, что у человека формируется поведение, мотивированное вознаграждением: например, так себя ведут спортсмены, усердно тренирующиеся в тренажерном зале, или танцоры, практически живущие в студии. Одной мысли о награде достаточно для того, чтобы вызвать выброс дофамина. Именно поэтому ученые не могут точно сказать, что адреналиновые наркоманы ищут «дозу адреналина». Вместо этого они считают, что некоторые люди склонны идти на большой риск, не заботясь о физической или социальной безопасности, так как их тела требуют вознаграждения в виде дофамина. Мы должны называть таких людей «дофаминовыми наркоманами».

Адреналин – это настолько сильная и мощная молекула, что даже считается, будто он наделяет людей «суперсилой». В 2019 году 16-летний футболист из Огайо услышал крики о помощи. Оказалось, что мужа соседки придавила 3000-фунтовая машина. Парень бросился к месту происшествия и поднял машину, чтобы пострадавшего можно было переместить в другое место. И все из-за выброса адреналина!

Именно поэтому некоторые спортсмены используют препараты, в которых есть адреналин. Это связано с тем, что адреналин повышает выносливость и силу. В некоторых видах спорта сила, выносливость и реакция имеют огромное значение, из-за чего у недобросовестных спортсменов появляется преимущество перед конкурентами.

Но адреналин очень редко находится в нашем теле в одиночку. Вместе с ним организм выделяет другой гормон – кортизол. Эта молекула вызывает повышение артериального давления и сахара в крови, а также помогает преобразовать жир в энергию. По правде говоря, когда происходит выброс кортизола, наши мышцы подготовлены к быстрым и тяжелым движениям, например прыжкам в длину или берпи.

Кортизол – это стероидный гормон с типичной для стероидов структурой из четырех углеродных колец, соединенных между собой. С одной стороны молекулы к кольцам прикрепляется кетон (C=O), а с другой – спиртовые группы (OH). Так как атомы кислорода в молекуле распределены равномерно, кортизол неполярная молекула. Соответственно он будет образовывать дисперсионные взаимодействия с соседними молекулами.

В нашем организме кортизол выполняет несколько разных функций. В зависимости от расположения он влияет на работу той или иной части тела. Например, может повысить концентрацию сахара в крови или повлиять на работу вашего метаболизма. В отличие от адреналина или подобных ему гормонов, стероидные гормоны могут растворяться в жирах (но не растворяются в воде), так как они являются неполярными молекулами.

Кортизол играет главную роль в глюконеогенезе – процессе образования глюкозы из несахаров. Как мы уже говорили ранее, глюкоза – это идеальный источник энергии. Если в вашем организме «нет» сахара, то происходит глюконеогенез, в ходе которого образовывается глюкоза из жиров и белков.

Именно поэтому адреналин и кортизол – два основных гормона, которые выделяются во время стрессовой ситуации. Не важно, делаете ли вы утреннюю зарядку или убегаете от толпы плохих парней, ваше тело будет одинаково реагировать на обе ситуации.

А помните, что я говорила про то, что адреналин растворяется в воде, а кортизол – в жирах? Все из-за того, что они обладают разной полярностью. Адреналин – это полярная молекула, значит, он может перемещаться в теле по кровотоку. А вот кортизол – неполярная молекула, поэтому ему нужно использовать белки, которые переместят его к жировым клеткам.

Когда на своих лекциях я затрагиваю тему гормонов, мои студенты-спортсмены задают вполне логичный вопрос: бегуны чувствуют эйфорию из-за адреналина и кортизола? Я неохотно отвечаю типичным «Да, но…», ведь существует множество разных переменных. Например, если наше тело находится в состоянии стресса, например, при беге по пересеченной местности или игре в футбол, то оно в том или ином количестве выделяет адреналин и кортизол. Но оно также выбрасывает в кровь эндорфины.

Впервые эндорфины были выделены в 1960-х годах; тогда биохимик Чо Хао Ли занимался изучением высушенных гипофизов пятисот разных верблюдов. Он пытался найти особую молекулу, ответственную за метаболизм жира, но его исследования ничего не дали. Зато он открыл полипептид, который позже стал известен как бета-эндорфин. Но тогда Чо Хао Ли не был в нем заинтересован, так что просто поместил его в емкость и положил на хранение.

Спустя пятнадцать лет Ли услышал об исследованиях, проведенных биохимиком Гансом Костерлицем и нейробиологом Джоном Хьюзом. Они открыли пентапептид – молекулу с пятью связанными аминокислотами – под названием энкефалин. Узнав об этом, Ли достал сохраненный бета-эндорфин, чтобы проверить, есть ли в нем энкефалин. Да, энкефалин там был. Тогда Ли решил проверить болеутоляющие свойства энкефалина, сравнив его с героином и оксикодоном. Введя его в мозг, он приятно удивился: в зависимости от места инъекции эффект от энкефалина был от восемнадцати до тридцати раз сильнее эффекта от морфина. К сожалению, выяснилось, что энкефалин вызывал гораздо бо́льшее привыкание, чем морфин, так что Ли отказался от идеи использовать его для создания лекарства.

Со временем ученые начали называть энкефалин и остальные эндогенные нейропептиды общим термином эндорфины. Проще говоря, если молекула обладала обезболивающими свойствами и вызывала кайф, то это вещество можно было называть эндорфином.

Наш организм производит три различных типа эндорфинов: α-эндорфин (альфа), β-эндорфин (бета) и γ-эндорфин (гамма). Молекула α-эндорфина представляет собой цепь из шестнадцати связанных аминокислот. Молекула γ-эндорфина практически ничем не отличается от α-эндорфина, только в конце цепи у него есть дополнительная аминокислота лейцин.

β-Эндорфин представляет собой крупную молекулу, состоящую из тридцати одной аминокислоты. Первые шестнадцать аминокислот идентичны аминокислотам α-и γ-эндорфинов. Следующие пятнадцать аминокислот являются смесью лейцина, фенилалалина, лизина и глутаминовой кислоты. Однако, в отличие от других эндорфинов, β-эндорфин оказывает разные эффекты на человеческий организм. В ходе исследований, например, выяснилось, что β-эндорфин понижает уровень стресса в случае, если человек испытывает голод или боль. Он также активирует «систему вознаграждения» в нашей психике и отвечает на некоторые виды сексуального поведения.

В 1980-х годах ученые нашли связь между β-эндорфином и тем, что позже стало известно как «эйфория бегуна». Они обнаружили, что при интенсивных тренировках наш организм вырабатывает β-эндорфины, которые помогают нам справляться с болью. Если во время тренировки мы испытываем сильную боль, то болевые рецепторы используют особую молекулу – субстанцию Р – для отправки сигнала через спинной мозг в головной. В то же время тело посылает β-эндорфины – медиков на поле боя – для облегчения боли. Эндорфины образуют связь с опиоидными рецепторами в спинном мозге, не давая субстанции Р образовать связь с теми же рецепторами. Эта химическая реакция – один из важнейших шагов по уменьшению боли.

Когда мы выполняем действительно интенсивную тренировку, например бегаем или поднимаем большой вес, то значительная часть эндорфинов будет связана с опиоидными рецепторами в нашем мозгу. Благодаря этой химии мозга у нас появляется чувство эйфории, которое мы испытываем сразу после тренировки. Когда человек переживает особенно напряженный период или момент в жизни, то выброс эндорфинов может привести к сильной эмоциональной разрядке. Просто посмотрите видео, где гимнастка Эли Райсман заканчивает вольные упражнения на Олимпийских играх 2012 года. Когда она завершила последний элемент, то расплакалась, понимая, что стала первой американкой, получившей золотую медаль в вольных упражнениях.

В 2012 году я бы объяснила ее повышенную эмоциональность высокой концентрацией эндорфинов, связанных с опиоидными рецепторами. Но в 2015 году группа немецких ученых выяснила, что эндорфины не могут преодолеть гематоэнцефалический барьер. Несмотря на то, что эндорфины уменьшают чувство боли и тревогу, они не могут вызывать чувство эйфории после интенсивной тренировки. Эти результаты заинтересовали ученых, и в ходе дополнительных экспериментов они выяснили, что это молекула анандамида через кровоток попадает в мозг и вызывает повышение настроения.

А что такое анандамид?

Анандамид – это молекула жирной кислоты, которая связывается с каннабиноидными рецепторами. Это те же самые рецепторы, которые образуют связи с каннабисом, или коноплей (марихуана) при их употреблении. Название происходит от слова ананда, означающего «блаженство» и «счастье». Ее иногда так и называют – «молекула блаженства». Интересный факт: эта молекула была обнаружена совсем недавно, когда проводились исследования марихуаны. Ученые хотели выяснить, как «травка» (тетрагидроканнабинол, или ТГК) действует на человеческий организм; в итоге они узнали практически все о каннабиноидных рецепторах.

Оказывается, каннабис взаимодействует с каннабиноидными рецепторами точно так же, как опиоиды взаимодействуют с опиоидными рецепторами. Но есть одно большое различие. Если связь между опиодидом и опиодными рецепторами чрезвычайно сильная, то связь между каннабисом и каннабиноидными рецепторами очень легко разрушить. Связь конопли с рецепторами разрушается за довольно короткий период времени, так что рецепторы не могут создать зависимость от нее. Подобный характер взаимодействия и является причиной того, почему от «травки» не возникает настолько сильной зависимости, как от героина или оксиконтина.

Однако как это относится к тренировкам? Ну, причина, по которой бегуны чувствуют эйфорию небольшой период времени, – слабые связи между анандамидом и каннабиноидными рецепторами. Эти связи недостаточно прочные, так что они быстро ломаются; в этот момент чувство эйфории начинает уменьшаться. А после того, как оно пропадет вовсе, бегун чувствует кое-что другое: боль.

Я перенесла четыре операции на передней крестообразной связке на колене, так что после упражнений чаще всего я чувствую боль именно в коленях. С годами я перестала выполнять любые упражнения с прыжками, но иногда мои колени болят просто так. В таких случаях я принимаю безрецептурное обезболивающее.

Но что из себя представляет обезболивающее? Как именно их молекулы работают в нашем теле?

Аспирин – или чудо-таблетка, как его называют СМИ – впервые был описан Гиппократом в XIV веке до нашей эры, когда люди варили целебный чай из коры ивы. Давайте перенесемся в 1763 год, когда английский священник Эдвард Стоун опубликовал письмо, в котором сообщалось о новых исследованиях свойств коры ивы. Он высушил ее, а затем раздал пятидесяти разным людям. Те использовали сушеную кору для лечения распространенных заболеваний и даже в форме лосьона.

Тем не менее все «пациенты» Стоуна столкнулись с двумя проблемами: (1) кора ивы имела неприятный вкус и (2) из-за нее у людей появлялись проблемы с желудком. Тем не менее все были готовы продолжать употреблять кору, поскольку она уменьшала головную боль и воспаления. Некоторым пациентам кора даже помогала облегчить симптомы артрита.

Спустя сто лет химик Феликс Хоффман занялся поиском альтернативы салициловой кислоте (C₇H₆O₃), которая и является действующим веществом в ивовой коре. Больной отец ученого испытывал сильную тошноту после лекарств с салициловой кислотой, так что Хоффман решил найти что-то, что сможет помочь старику. С помощью своего начальника, Артура Эйхенгрина, Хоффман начал проводить эксперименты с салициловой кислотой и вскоре открыл эффективный способ получения родственной кислоты, ацетилсалициловой (C₉H₈O₄), позже названной аспирином.

К сожалению, Артур и Феликс столкнулись с трудностями на этапе клинических испытаний нового вещества, так как салициловая кислота ослабляла сердце. Тогда Феликса заняли другими исследованиями, где он использовал свои знания об ацетилсалициловой кислоте для синтеза одного наркотика – диаморфина, также известного как героин. Что удивительно, он довольно легко смог убедить людей попробовать диаморфин.

Поскольку Артур был главным, он не собирался так просто заканчивать исследования ацетилсалициловой кислоты. Химик передал новое обезболивающее врачам, которые начали проводить собственные клинические испытания. Результат не заставил долго ждать: все пациенты (и врачи) были в восторге от того, что появилось лекарство, способное облегчить боль или вылечить простуду, при этом не вызывая проблем с желудком. Новость о чудесном лекарстве быстро распространилась, так что вскоре аспирин Bayer можно было получить без рецепта.

Но чем так хорош аспирин (ацетилсалициловая кислота) и почему он лучше коры ивы (салициловая кислота)? Сначала химики поняли, что если в салициловой кислоте заменить одну спиртовую группу (OH) на сложноэфирную группу (OCOCH₃), то можно добиться приятного вкуса аспирина и уменьшить проблемы с желудком. Они также выяснили, что активность аспирина равна активности салициловой кислоты. Но как такое возможно? Ведь крупной молекуле намного сложнее добраться до нужного места из-за ее размеров.

Ученые быстро установили, что на самом деле Артур и Феликс не открыли новое лекарство. Да, принимать аспирин было намного проще, но в желудке он снова распадался на салициловую кислоту. Проще говоря, аспирин просто уменьшил количество побочных эффектов, возникающих при употреблении коры ивы.

Аспирин идеально подходит для приема после спортивной травмы, поскольку помогает уменьшить боль от воспаления или отека. Попадая внутрь организма, салициловая кислота блокирует одну важную химическую реакцию, из-за чего фермент (циклооксигеназа) не может производить две молекулы (простагландин и тромбоксан). Простагландин вызывает вазодилатацию (кровеносные сосуды открываются), после чего лейкоциты направляются к месту повреждения. Другими словами, если вы подвернете лодыжку и сразу же выпьете аспирин, ваша нога не распухнет.

Этот процесс также является частью механизма действия нестероидных противовоспалительных препаратов, или НПВП. Например, ибупрофен – это НПВП, он используется для лечения воспалений, высокой температуры, а также для уменьшения боли. Если сравнивать его с аспирином, то ибупрофен считается «молодым» препаратом. Его открыли в 1960-х годах, и тогда было обнаружено, что он может подавлять активность циклооксигеназа. Ибупрофен имеет молекулярную формулу C₁₃H₁₈O₂ с одним шестичленным кольцом между двумя углеводородными цепочками. Возможно, вы уже знаете, что ибупрофен отлично справляется с высокой температурой, а также уменьшает боль, вызванную камнями в почках.

Ацетаминофен – это дешевый препарат; обычно его называют тайленолом. Многим он известен как парацетамол – лекарство, способное облегчить симптомы простуды. Парацетамол имеет молекулярную формулу C₈H₉NO₂ с шестичленным кольцом.

Ученые до сих пор не выяснили, как именно работает ацетаминофен. В отличие от ибупрофена и аспирина (а также остальных НПВП), парацетамол не блокирует фермент циклооксигеназа. Кажется, что этот препарат действует совсем иначе, не так, как другие обезболивающие. Считается, что в процессе участвует фермент, но ученые до сих пор не уверены в работе парацетамола на 100 %. Однако кое-что они знают наверняка: так как парацетамол не блокирует фермент, он не работает так же хорошо, как другие противовоспалительные средства. Сейчас химики полагают, что парацетамол может блокировать фермент в мозге, и именно это является причиной, по которой этот препарат используется для облегчения боли и лечения простуды.

Каждая молекула по-своему влияет на организм, так что разные обезболивающие будут действовать по-разному при одной и той же травме. Лично я очень часто использую алив (напроксен), еще одно НПВП. Так как я не врач, то не могу рекомендовать вам это обезболивающее, однако предупреждаю: пожалуйста, обращайте внимание на любые негативные побочные эффекты, например, повреждение органов. Мне вот нельзя злоупотреблять аливом, поскольку он вызывает почечную недостаточность.

Но как бы сильно у меня ни болели колени, я всегда буду заниматься спортом (я на это надеюсь). Я люблю начинать свой день в беговых кроссовках и в милой спортивной форме. И хотя я не должна этого делать, но я использую занятия спортом как оправдание моей зависимости от сладкого.

Хорошая тренировка утром пробуждает меня и готовит к трудному дню. Но перед тем, как выйти из дома и встретиться с другими людьми, мне нужно несколько минут (или часов) на то, чтобы привести себя в порядок. В следующей главе я расскажу вам о том, что происходит в ванной. Что общего между шампунем, феном и яркокрасной помадой, которую вы носите на работе? Правильно, это все – химия!