Глубокое погружение в науку марафонского восстановления

Высокотехнологичный подход, называемый метаболомикой, предлагает новый взгляд на то, как ваше тело восстанавливается после марафона.

Одной из самых больших проблем в исследованиях по восстановлению является выяснение того, что значит "восстановиться". Может быть, это тот момент, когда после марафона вы можете начать спускаться по лестнице как обычно, а не спиной вперед. Или, если вы хотите более научный ответ, может быть, это тот момент, когда различные маркеры физиологического стресса в вашем кровотоке — низкий запас топлива, поврежденные мышцы, воспаление и т. д. — вернулись к нормальным значениям.

Но какие маркёры имеют значение? На протяжении многих лет ученые делали всевозможные обоснованные предположения. Например, тесты, проведенные на Бостонском марафоне 1979 года показали, что уровень креатинкиназы, маркёра мышечного повреждения, подскочил в среднем на 2000% после забега, а к нормальным значениям вернулся спустя четыре недели. (Победитель гонки Билл Роджерс четыре недели спустя все еще имел довольно высокие уровни креатинкиназы, но в это, вероятно, внесли вклад и его обычные тренировки) Последующие исследования изучали и другие маркёры, оценивающие сердечный и почечный стресс, но практическая польза этих маркёров остается предметом горячих дискуссий.

Новое исследование, опубликованное в Frontiers in Physiology, использует подход с оценкой физиологических маркеров, а общее их количество равно одиннадцати. Группа ученых под руководством Рашель Бестер и Дю Туа Лутс из Северо-Западного университета в Южной Африке применяет подход, называемый "метаболомика", для изучения восстановления марафонцев. С помощью этого метода, вместо того, чтобы определять конкретные маркёры для отслеживания ситуации до и после марафона, можно взять серию анализов крови и измерить сразу все — или, по крайней мере, каждую молекулу размер которой не превышает некоего порогового значения — что можно обнаружить. Сравнивая результаты до забега, сразу после, а затем через 24 и 48 часов после финиша, они могут выяснить, какие метаболиты изменяются при марафонском беге и как быстро они возвращаются к норме.

Слово "метаболом" было придумано еще в 1990-х годах, как смесь слов "метаболит" и "геном". Подобно тому, как геном — это полный набор генов в организме, а протеом — это полный набор белков, метаболом — это полный набор метаболитов организма. Одно из первых "массовых" упоминаний этого термина относится к 2007 году, когда ученый из Университета Альберты по имени Дэвид Уишарт, возглавил публикацию первого проекта по базе данных метаболома человека, начальной попытки каталогизировать все метаболиты, которые обнаруживаются в биологических жидкостях человека. В то время в базе данных было чуть более 2000 записей; последняя версия имеет более 200000. На практике не существует такого понятия, как "полный" метаболом, потому что в дополнение к молекулам, образующимся в результате химических реакций в вашем теле, существует фактически бесконечный список других молекул, которые могут поступать из пищи, лекарств и окружающей среды.

Большой плюс метаболомики в том, что она быстро реагирует на раздражители. Марафон не изменит ваши гены, но определенно изменит ваш метаболизм — и эти изменения расскажут о процессах, происходящих внутри вашего тела в ответ на стресс. Для этого исследования ученые набрали 15 участников марафона Druridge Bay Marathon, довольно жесткой гонки, которая включает в себя бег по мощеным поверхностям, травяному покрытию и шесть километров мягкого песка. Средний возраст бегунов был 40 лет, а среднее время финиша 4:25.

Исследователи использовали метод, называемый ядерно-магнитным резонансом, чтобы идентифицировать как можно больше метаболитов, а затем проверили, какие из них изменились в течение двух дней после гонки. В целом было обнаружено 26 метаболитов, содержание которых значительно колебалось в процессе восстановления, а четыре из них (валин, тирозин, этанол и метанол) все еще не вернулись к исходному уровню через 48 часов после финиша. Исследователи говорят, что это очень любопытные данные, потому что они могут дать нам некоторые новые идеи о том, какие добавки или продукты мы должны принимать до и после марафона.

Однако, на практике ситуация усложняется. Метаболиты, которые идентифицируют ученые, можно разделить на пять категорий:

восполнение клеточного АТФ и кислорода (например, гипоксантин, кетоновые тела, лимонная кислота, карнитин)
пополнение запасов гликогена (углеводов) в мышцах (например, глюкоза, пировиноградная кислота)
производство аминокислот и восстановление мышечных повреждений (например, пролин, креатин, лимонная кислота)
восстановление микробиоты кишечника (например, метанол
энергетические напитки (этанол, пропилен)

Последний пункт может вас удивить, но очевидно, что многие энергетические напитки содержат такие ингредиенты, как женьшень, которые растворяются в небольшом количестве спирта, и ваша способность выводить их из организма снижается во время длительных тренировок.

Каков практический вывод? В своих выводах исследователи определяют фенилаланин, тирозин, валин и пролин, как потенциальные мишени для добавок. Но это не так просто, как сказать "эти метаболиты были низкими, поэтому вы должны принимать их больше в виде добавок". И фенилаланин, и тирозин были выше нормы сразу после марафона, возможно, из-за снижения функции печени и снижения уровня гликогена в мозге во время забега. Затем, в течение следующих двух дней, уровни падали ниже исходного уровня из-за повышения уровня воспалительных маркеров, связанных с болезненностью мышц, что, в свою очередь, увеличивает уровень дофамина и других биологически активных молекул, которые могут влиять на мышечную боль, поэтому ученые предполагают, что стоит попробовать принимать фенилаланин или тирозин.

Если это объяснение не имеет здравого смысла, то это потому, что в этой статье сильно упрощено оригинальное объяснение авторов, имеющееся в журнальной статье (которая находится в свободном доступе для чтения). На самом деле, изюминкой статьи является приведенная ниже фантастическая диаграмма, которая включена сюда скорее как шедевр концептуального искусства, чем из-за ее поясняющей силы. Эта "метаболическая карта" показывает различные метаболиты и их реакции, а также то, как они соотносятся друг с другом. 26 метаболитов, которые изменяются во время восстановления после марафона, выделены жирным шрифтом, а цвета обозначают общие функции, такие как отсроченная болезненность мышц.

Не стоит смотреть на этот рисунок слишком пристально, иначе можно ослепнуть. (Тем не менее, если вы хотите увидеть версию с более высоким разрешением, он есть в оригинальной статье)

Вывод из всего этого определенно не в том, что стоит начать искать фенилаланин в добавках. То, что можно вынести из приведенной выше диаграммы — это новая оценка того, насколько узка наша точка зрения, когда мы тестируем один метаболит изолированно. Метаболомика, как сказал Дэвид Уишарт, "подобна тому, чтобы смотреть на мир через окно, а не в замочную скважину". Вид из этого панорамного окна примечателен своей сложностью и взаимосвязями в стиле машины Руба Голдберга. Если такая система заботится о нашем восстановлении после тяжелых тренировок, стоит ли удивляться, что попытки ускорить восстановление в большинстве случаев дали посредственные результаты?