Обзор: Физиология и патофизиология марафонского бега.
Целью обзора было предоставить всесторонний анализ преимуществ и рисков марафона для различных систем органов, поскольку ранее не было опубликовано комплексных обзоров по этой теме.
Авторы провели поиск по базам данных Scopus, MEDLINE Ovid (PubMed) и Google Scholar, используя предопределённую стратегию поиска с ключевыми словами, относящимися к марафону и различным системам органов. Из 1021 найденной статьи в обзор было включено 329 исследований. Рассматривались статьи, посвящённые бегу, независимо от пола, возраста, уровня подготовки (элита или любители) и типа забега (шоссе, горы). Исключались статьи о велоспорте, триатлоне, стресс-тестах или других видах спорта
В целом, марафонские тренировки и забеги оказывают как положительное, так и отрицательное воздействие на организм человека
Однако, в целом, марафонские тренировки считаются безопасными, а положительные эффекты, как правило, перевешивают потенциальный вред.
Положительные эффекты и преимущества:
Общее здоровье и продолжительность жизни: Марафонские тренировки имеют благотворное влияние на различные системы и органы, и снижают смертность от всех причин!
Регулярная интенсивная физическая активность также снижает риск наследственного ожирения, согласно исследованию 47 691 бегуна
Сердечно-сосудистая система: улучшаются сердечно-сосудистые факторы риска:
Наблюдается благоприятная адаптация сердца. Регулярные умеренные физические нагрузки, такие как марафонские тренировки, положительно влияют на липидный профиль: снижают уровень холестерина ЛПНП и триглицеридов, повышают уровень холестерина ЛПВП, что полезно для профилактики ишемической болезни сердца (ИБС).
Дыхательная система: улучшается функция лёгких:
Дыхательная система обладает исключительной адаптивной способностью к огромным физическим нагрузкам, и не наблюдалось кумулятивных или хронических изменений дыхательной функции или одышки после марафона. Пациенты с муковисцидозом успешно завершали марафоны без побочных эффектов, предполагается положительное влияние на течение заболевания.
Регулярная умеренная физическая активность, например, марафонские тренировки, может замедлять прогрессирование хронической болезни почек (ХБП)
Физически активные пациенты с ХБП имеют лучшую функцию почек. У пациентов с ХБП, занимающихся физическими упражнениями более 150 минут в неделю, расчётная скорость клубочковой фильтрации (СКФ) снижалась в 1,5 раза медленнее в неделю по сравнению с контрольной группой, ведущей малоподвижный образ жизни!
Физические упражнения значительно улучшают качество жизни пациентов с ХБП и снижают смертность от всех причин!
Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ):
Регулярные физические упражнения полезны для ЖКТ, улучшая моторику и время транзита. Снижается риск развития дивертикулита, желчнокаменной болезни и колоректального рака. Физически активные люди имеют риск развития колоректального рака в 1,2–3,6 раза меньше по сравнению с неактивными. Физическая активность снижает смертность от рака и общую смертность у пациентов с колоректальным раком!
Гепатобилиарная система (печень):
Регулярные физические упражнения положительно влияют на печень, улучшая уровень липидов, глюкозы и чувствительность к инсулину. Значительно снижается внутрипечёночный жир (на 3,5%) и свободные жирные кислоты натощак, улучшая функцию печени. Уменьшается воспаление и фиброз при неалкогольной жировой болезни печени (НАЖБП), улучшается функция при хроническом гепатите С, снижается портальная гипертензия при циррозе, снижается риск гепатоцеллюлярной карциномы (ГЦК)!
Тренировки оказывают большое влияние на опорно-двигательный аппарат, в том числе положительное. Отмечено увеличение минеральной плотности костей (МПК). Уровень остеопротегерина в плазме значительно повышается после марафона, а активность sRANKL значительно снижается, что приводит к снижению резорбции костной ткани и увеличению костной массы. Жёсткость пяточной кости (предиктор остеопорозных переломов) улучшается. Исследования не выявили повышенной распространённости остеоартрита суставов нижних конечностей у выносливых спортсменов по сравнению с контрольными группами. Толщина медиальной икроножной мышцы и передней большеберцовой мышцы значительно увеличивается во время марафонских тренировок. Эхогенность уменьшается, что свидетельствует о гипертрофии мышц и улучшении качества тканей!
Регулярная физическая активность снижает риск тромбоза. Может противодействовать роли гемопоэтических стволовых клеток в развитии атеросклероза (по данным на мышиных моделях). Снижается количество циркулирующих воспалительных моноцитов!
Умеренная физическая активность оказывает благотворное влияние на иммунную систему, снижая риск инфекций верхних дыхательных путей (ИВДП) по сравнению с отсутствием активности. Усиливается цитотоксическая активность естественных клеток-киллеров (NK). Регулярные умеренные нагрузки могут снижать базовый уровень С-реактивного белка (СРБ), что указывает на иммуностимулирующий и противовоспалительный эффект
Центральная нервная система (ЦНС) и психологические аспекты:
Физические упражнения могут влиять на тяжесть симптомов и начало деменции! Регулярные нагрузки улучшают общие когнитивные способности и память у пациентов с лёгкими когнитивными нарушениями. Пожилые марафонцы показали значительно более высокие результаты в задачах на исполнительные функции по сравнению с контрольной группой. Отмечена положительная корреляция между тренировками по марафону и выполнением сложных задач на рабочую память и другие области исполнительных функций. Некоторые исследования показали улучшение исполнительных функций, скорости когнитивных способностей и рабочей памяти сразу после марафона. Физически активные люди сообщают о значительно более высоком качестве жизни и меньшем количестве депрессивных симптомов. Умеренные нагрузки уменьшают симптомы депрессии, повышают позитивный аффект и счастье, улучшают общее самочувствие. Марафонцы демонстрируют более низкие показатели соматических и когнитивных жалоб, стресса, беспокойства, усталости, напряжения, депрессии, деморализации, безнадёжности и недоверия по сравнению с малоподвижными людьми. Упражнения доказали свою эффективность в лечении депрессии как самостоятельно, так и в сочетании с антидепрессантами. Улучшаются глобальное познание, рабочая память, социальное познание и внимание у пациентов с шизофренией, регулярно занимающихся физической активностью
Во время и после марафона наблюдается повышение уровня сердечных биомаркеров (сердечный тропонин-I, КФК, КФК-МБ, миоглобин, ПНП, NT-proBNP), что может свидетельствовать о повреждении миокарда [14, 3, 42, 68, 84–92]. У опытных спортсменов с фиброзом наблюдалась большая нагрузка преждевременных желудочковых сокращений. Внезапная сердечная смерть (ВСС) во время длительных соревнований остаётся редким, но серьёзным явлением. Основные причины ВСС у марафонцев старше 40 лет — ИБС и острый инфаркт миокарда; у молодых — генетические, такие как гипертрофическая или аритмогенная кардиомиопатия [19, 9, 68, 116–118]. Мужчины, участвующие в марафоне, могут иметь более высокий риск по сравнению с полумарафоном.
Острое повреждение почек (ОПН) довольно распространено среди марафонцев! Также, наблюдается электролитный дисбаланс, например, гипонатриемия, связанная с физической нагрузкой. ОПН может быть вызвано обезвоживанием из-за потерь жидкости или неадекватного замещения. Более высокие потери пота коррелируют с развитием ОПН. Смещение кровотока от внутренних органов к мышцам (почечный кровоток может снижаться до 25% от исходного уровня) может привести к ишемии и повреждению канальцев. Потеря натрия, вероятно, вызвана несколькими факторами, включая избыточное потребление жидкости и замедленное снижение ИМТ. Стресс и цитокины стимулируют высвобождение АДГ, приводя к СНСАДГ. Факторы риска EAH включают чрезмерное потребление жидкости, увеличение массы тела, женский пол, использование НПВП, высокие температуры. Рекомендовано регулярное замещение натрия (~1–2 г/ч) и адекватная стратегия питья (~500–1000 мл/ч)
Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ):
Жалобы на расстройства ЖКТ являются одними из наиболее частых симптомов во время марафона. В исследованиях 20–57% марафонцев жаловались как минимум на один симптом. Чаще страдают молодые бегуны и женщины. Общие симптомы: тошнота, рвота, спазмы в животе, метеоризм, диарея. Этиология не полностью определена. Кровоток в ЖКТ может снижаться примерно на 80%, что приводит к ишемии слизистой кишечника и повышению проницаемости. Обезвоживание также связано с расстройствами ЖКТ. 80% бегунов, потерявших более 4% массы тела, жаловались на симптомы ЖКТ. Желудочно-кишечное кровотечение встречались у марафонцев в 22,4% с отрицательным результатом теста на скрытую кровь в кале до марафона, но с положительными результатами после. У 13% участников была обнаружена кровь в кале. Описаны случаи тяжёлого ишемического колита!!!!!!
Гепатобилиарная система (печень):
Марафонский бег может оказывать отрицательное влияние на печень! Повышаются уровни печёночных ферментов (АСТ, АЛТ, ЛДГ) и биомаркеров холестаза (ЩФ, ГГТ, билирубин) после забега, указывая на повреждение печени, которое зависит от интенсивности упражнений. Острая печёночная недостаточность может возникнуть во время или после марафона, в основном в контексте теплового удара от физических нагрузок!!!!
Травмы, связанные с бегом, являются распространённой проблемой и часто ухудшают производительность. Факторы риска включают историю предыдущих травм, низкую массу тела, низкое потребление калорий или дефицит витамина D (увеличивают риск стрессовых переломов), а также ошибки в тренировочном процессе (чрезмерные дистанции, интенсивность, поспешное увеличение нагрузки). Исследование новичков-марафонцев выявило у 9,5% серьёзные травмы и у 49,2% лёгкие травмы во время подготовки. Наиболее распространённые травмы (в %): пателло-феморальная боль (5,5–22,7%), медиальный большеберцовый стрессовый синдром (13,6–20,0%), ахиллова тендинопатия (9,1–10,9%), подошвенный фасциит (4,5–10,0%), растяжение связок голеностопного сустава (10,9–15,0%), синдром подвздошно-большеберцового тракта (1,8–9,1%). Наблюдаются кратковременные изменения объёма и сигналов коленного хряща и менисков после интенсивных нагрузок. Выпот в коленном суставе обнаружен у 59% до забега, у 30,1% отмечено увеличение после забега. У 18,2% были поражения хряща до забега, но ухудшения после гонки не наблюдалось.
После марафона наблюдается значительное увеличение лейкоцитов, возвращающееся к норме в течение 2–7 дней. Это преимущественно нейтрофилия, при этом общее количество лимфоцитов снижается. Уровни ферритина, сывороточного железа, трансферрина и насыщения трансферрина могут значительно повышаться после забега. Марафонский бег, особенно тренировки, увеличивает объем плазмы. Наблюдается повышенная активность компонентов каскада коагуляции и снижение фибриногена, повышение D-димеров, что указывает на протромботическое состояние. Количество тромбоцитов и специфические белки тромбоцитов повышаются. Повышенный риск тромбоза связан с авиаперелетами и марафонскими забегами!!!!
Интенсивные упражнения, такие как марафон, связаны со значительно более высоким риском развития инфекций верхних дыхательных путей (ИВДП), по сравнению с не участвующими в гонке. Риск остаётся повышенным в течение 1–2 недель после гонки!!!! Пик заболеваемости ИВДП приходится на период от 3 до 72 часов после гонки ("открытое окно"). Связь между упражнениями и ИВДП описывается "J"-образной кривой. Повышенная продолжительность и интенсивность упражнений увеличивают риск ИВДП. Наблюдается более высокая заболеваемость у спортсменов с более высоким объёмом еженедельных тренировок. Отмечаются значительные изменения воспалительных биомаркеров, включая СРБ, высокочувствительный СРБ, плазменный кальпротектин, про воспалительные цитокины (TNFα, ИЛ-2, ИЛ-6, эндотелин-1) и противовоспалительные цитокины (ИЛ-1RA, ИЛ-10). Наблюдается сдвиг баланса T-хелперных клеток (Th1/Th2) в сторону Th2-преобладания, который сохраняется до одной недели. Этот дисбаланс связан с повышенной восприимчивостью к ИВДП. Активность NK-клеток снижается после интенсивных упражнений. Уровень IgA в слюне значительно снижается сразу после забега (в 1,6 раза), возвращаясь к норме через 72 часа. Интенсивные нагрузки вызывают огромную нагрузку на иммунную систему и ее функции. Исследование показало снижение устойчивости ДНК к окислительному повреждению после марафона!!!
Большинство статей описывают снижение уровня тестостерона сразу после марафонского бега! Гормональные изменения (повышение пролактина, изменения гонадотропинов, снижение тестостерона) связаны с сексуальной дисфункцией у мужчин и нарушениями менструального цикла у женщин. Синдром перетренированности связан с дисфункцией гипоталамуса и сниженной реакцией АКТГ, ГР и пролактина!!!!
Центральная нервная система (ЦНС):
Некоторые исследования не обнаружили положительного влияния на когнитивные функции у пожилых марафонцев!! Результаты относительно когнитивных функций после длительных соревнований неоднозначны. В редких случаях сообщалось об отёке мозга, вызванном гипонатриемией. Были сообщения об инсультах у молодых марафонцев (например, 27-летняя бегунья, 14-летний бегун). Тепловой удар от физических нагрузок является опасным осложнением, особенно в жарком климате.
Недавние исследования с помощью МРТ не обнаружили связи между бегом и повышенным риском грыжи межпозвоночного диска!!!!!!!!!
Обзор имеет некоторые ограничения из-за неоднородности марафонцев (возраст, пол, уровень подготовки), а также различий в местах проведения мероприятий и условиях (погода, температура, климат, высота, тип трассы), что может влиять на обобщаемость результатов. Отсутствие оценки качества включённых исследований также может внести смещение!
Неясные аспекты и будущие исследования:
Многие аспекты остаются противоречивыми или неясными, особенно долгосрочные эффекты марафонского бега на сердечную и почечную функцию!!!!! Потенциальные половые различия в адаптациях систем органов также требуют дальнейшего изучения!!!!
В целом, положительные эффекты марафонских тренировок и бега перевешивают отрицательные!!!! Текущим и будущим марафонцам рекомендуется открыто обсуждать потенциальные преимущества и риски со своими тренерами и спортивными врачами для принятия индивидуальных решений!!!!