私たちの体は極寒の温度に耐えることを「学ぶ」ことができますか?

Feb 02 2022
私たち自身の習慣、遺伝学、さらには褐色脂肪など、私たちの体が超低温に順応する方法には多くのことが影響します。
サンフランシスコのサウスエンドローイングクラブの多くのメンバーはアルカトラズに泳ぎ、定期的に戻ってきます。トニー・ギルバート(写真はありません)は、サンフランシスコ湾の冷たい海で11年間泳いでいます。ゲッティイメージズ経由のフレデリックラーソン/サンフランシスコクロニクル

サンフランシスコ湾の砂浜での活発な朝です。グースバンプはトニーギルバートの体を覆っていますが、彼のユニフォームのスイムトランクス、スイムキャップ、耳栓、ゴーグルを除いてはむき出しになっています。彼は華氏46度(摂氏7度)の水の中を歩き、濁った湾に泳ぎ出します。彼は40分後に岸に戻り、爽快になりました。

ギルバートは元オリンピックの水泳選手ではありません。彼はそのようなスイマーを知っていますが、彼はスーパーアスリートチームの一員ではありません。彼は趣味の冷水スイマーです。彼は11年間それをやっていて、決して振り返ることはありません。

「本当に寒いです!でも、面白くなければやらないでしょう。本当に元気になります!」ギルバートは言います。「あなたは人生を一口食べています。最初の数分はまだ最悪です、それからあなたは始めます、エンドルフィンが始まります、そしてあなたはそれを愛しています。」

ギルバートは、1873年に設立されたサウスエンドローイングクラブの勇敢なメンバーの1人であり、定期的に極寒の湾に浸っています。ちなみに、海域の平均気温は華氏56度(摂氏13度)です。

これらの水泳は、極地の急落の1回限りではありません。彼らはグループの定期的なイベントです。ギルバートの泳ぎは20分から40分ですが、90分も泳ぎます。好奇心旺盛な見物人は、彼が低体温症をどのように経験していないのか、なぜ彼がそのような冷たい水で泳ぐのを楽しんでいるのか疑問に思うかもしれません。

人体は、さまざまな種類の寒冷ストレスに順応するための非常に役立つツールを採用するように進化したことがわかりました。実際、これらの寒冷ストレスへの順応のいくつかは、2型糖尿病のような病気の予防にさえ役立つかもしれません。

風邪をひく習慣を身につける

私たちが述べたように、私たちの体は必要に応じて低温に慣れるように進化しました。私たちの体が寒さに対処する3つの方法があります:

  1. 寒冷馴化:寒さに応じた減少; より高い皮膚温度
  2. 代謝適応:震えのような反応によって熱を生み出す
  3. 断熱的な適応:脂肪層のようなものを介して熱を節約する

慣れは、人間に見られる寒さに対する最も一般的な反応です。これは、長くする必要がないため、私たちのほとんどが寒さの中で繰り返し外出するときに経験することです。寒い凍えるような朝でも、地元のカフェでコルタードを求めて10分のダッシュで慣れることができます。

慣れは暗記のようなものです。あなたの体が同じ寒さの出来事にさらされるたびにあなたの中枢神経系に赤い旗のニューロンを送る貴重な体のエネルギーを無駄にする代わりに、それはそれを覚えていて、より少なく反応します。あなたはそれほど震えることはなく、あなたの体は体温に慣れ、私たちの手のような四肢の皮膚をより長く暖かく保ちます。

そのため、ギルバートが泳ぐほど、時間の経過とともにセッションが長くなる可能性があります。しかし、11年間泳いだ後でも、彼が水中で快適になるには常に数分かかると彼は言います。「私がこれまでに何百回も泳いだ中で、その冷たい水での最初の数分間は最悪で、最初は疑問があります。しかし、あなたはそこにとどまり、それに慣れます。その後、約5回10分までは、ランナーの高さのようです。あなたは陶酔しています。」

「それに慣れること」は、体が刺激(この場合は低温)が消えずに調整されていることに気づいていることを説明する1つの方法です。

最高の、ほとんどの調整されたスイマーでさえ、寒くなりすぎて、体が時間だと言ったときに停止しなければなりません。「体の芯は暖かく保たれているので、特に指や足の指など、四肢が冷える可能性があります」とギルバートは説明します。「長時間の水泳では、「鷲手」を手に入れる人もいれば、数分間唇を麻痺させて水から出るときに言葉を鈍らせる人もいます。」

もう1つの慣れメカニズムである血管収縮は、血液供給が体の四肢から引き出されて熱を節約するときに、爪の手を引き起こす原因です。しかし、スイマーは最初の旅行で湾の冷たい海で長距離を泳ぐことに慣れることができません。また、順応のプロセスが必要です。

ミシガン湖の極寒の海でのシカゴでのこのような素早い極地の急落は、サンフランシスコ湾でのギルバートのように冷水で泳ぐように順応する必要はありません。

順応対適応

順応と適応はしばしば同じ意味で使用されます。ただし、それらは同じではありません。順応は、身体へのゆっくりとした生理学的変化であり、異なる環境(この場合は低温)を処理できるようにします。順応は、数日、数週間、さらには数ヶ月にわたって起こる可能性があります。しかし、適応は、環境要因に適応するために全人口が変化しなければならない遺伝的プロセスです。適応は発展するのに何世代もかかることがあります。

何年にもわたって湾で泳いだ後、ギルバートの体は順応し、今では1時間以上泳ぎ続けることができます。もし彼が最初にそれを試みたならば、彼は低体温症で死んだかもしれません。

「順応し続けるには、定期的に冷水で泳ぐ必要があります」とギルバートは説明します。初心者のためのクリニックを率いる仲間のスイマーは、ギルバートを冷たい水泳に夢中にさせました。「彼女は、順応するために週に2〜3日泳ぐ必要があると言いました。そして、休憩や休憩のスケジュールが数回あったので、私は最初の広場から始めて、1日10分の短い水泳から始めました。翌日、15、20、30分または45分に戻してみてください」とGilbert氏は言います。

順応は、私たちの体の中心部の温度が長期間繰り返し下げられるときに起こります。それは私たちの体が熱を節約するのを助けるより長期的な絶縁適応(より良い血流、脂肪層)を見るときです。

ここ数十年の間に、科学者たちは、特に繰り返される寒さのストレスにおいて、私たちの体を暖かく保つのに責任がある非常に特別な種類の脂肪があることを発見しました。褐色脂肪。

褐色脂肪:あなたの体の暖炉

褐色脂肪組織(別名褐色脂肪またはBAT)は、体温を維持するのに役立つため、体に必要な種類の脂肪です。Zhiqiang Lin、Ph.D. ニューヨーク州ウティカにあるフリーメーソン医学研究所(MMRI)の助教授です。「 LinLab」の目標は、褐色脂肪の成長と機能を制御する遺伝子プログラムを研究することです。

「褐色脂肪とは、熱産生のために脂肪酸を消費する褐色脂肪組織を指します」と、褐色脂肪を研究するための新しい技術の開発を支援したリンは言います。「白色脂肪(白色脂肪組織)と比較して、褐色脂肪細胞はミトコンドリアが多く、脂質含有量が少ないです。褐色脂肪は私たちを暖かく保つために私たちの体の暖炉として機能します。」

褐色脂肪は食物から熱にエネルギーを伝達します。それが私たちの体を暖かく保つのに重要な役割を果たす理由です。

一部の科学者は、褐色脂肪は哺乳類の初期に進化し、他の種からの足を伸ばすのに役立ったと主張しています。人間の赤ちゃんは、出生時の寒さから守るために褐色脂肪を多く含んで生まれますが、大人のBATを蓄積するのは寒さのストレスです。

「定期的な寒冷ストレスは、褐色脂肪と骨格筋の神経支配を増加させる可能性があります」とリンは説明します。「したがって、定期的に寒さにさらされる人(冬の水泳選手など)は、通常の健康な人よりも発熱効率が高くなります。」

褐色脂肪は、人々を寒冷ストレスにさらすのを暖かく保つのに役立つだけでなく、最近の研究では、2型糖尿病、肥満、心血管疾患などの代謝性疾患から私たちを守ることができる代謝恒常性を維持する役割を果たしていることも示唆しています。

「寒冷暴露中、皮膚の下の神経は冷信号を脳に伝達し、それが褐色脂肪または骨格筋に信号を送り、熱を発生させます」と彼は言います。「したがって、定期的な寒冷暴露は潜在的にカロリー消費を増加させ、肥満を防ぐのに有益かもしれません。」

研究によると、定期的に低温にさらされている人(低温ストレスとも呼ばれます)は、より多くの「褐色脂肪」を持っている可能性があり、これは私たちの体を暖かく保つのに重要な役割を果たします。

寒冷適応を継承しますか?

寒冷ストレスへの人間の適応に関する研究によると、寒冷環境に慣れている先住民は、通常、体をより長く暖かく保つ適応を示します。

北極圏とノルウェーのラップのイヌイットの人々の研究では、全身の寒さのストレスのために彼らが経験した反応のタイプは、温暖な気候の人々と同じでした。本当に寒くなると、例えば震えますが、反応はあまり目立ちませんでした。つまり、氷点下の気温で車からオフィスまで歩いているのと同じ反応を彼らが経験し始める前に、かなり寒くなる可能性があるということです。

平均して、彼らの皮膚はより暖かく、彼らの四肢への彼らの血流はより多く、それで彼らは彼らの手からより少ない熱を失った。しかし、研究がそれらのグループの子供たちを調べたとき、彼らは大人ほど寒さのストレスに慣れていませんでした。

この研究は、寒冷順応は受け継がれず、むしろ経時的な曝露の結果であることを示唆しました。他の研究では、寒冷適応には遺伝的要因もあることが示されています。最近の研究によると、寒冷気候に固有のグループには、アクティブなBATに関与する遺伝子マーカーがあります。

多くのメカニズムは、寒冷ストレスにさらされていないグループに似ていますが、グループや個人にも遺伝的側面があるかもしれません。

風邪をひくと健康になりますか?

現代社会の私たちのほとんどは、より多くの服を着たり、暖房付きの家に住んだり、暖房付きの車を運転したり、暖かいオフィスで働いたりすることで行動を変えるため、完全な順応ではなく寒い慣れを経験します。しかし、代謝性疾患に関するリンの褐色脂肪研究のような研究トピック、および冷水プランジコールドシャワーのような寒冷暴露の健康上の利点に関する研究は、寒さへの適応が安全に行われたときに私たちの健康を改善できることを証明しています。

そして、ギルバートは科学者ではありませんが、湾のニッピーな海が他とは違う体験を提供することを知っています。「冷水で泳ぐのは、人生を一口食べているような気分です。これほど素晴らしいものは他にありません」とギルバートは言います。

今それはクレイジーです

名誉サウスエンドローイングクラブのメンバーであるリンコックスは、ウェットスーツなしで南極海の凍った海を泳ぐ最初の人です。30分以上続いた彼女の泳ぎは、華氏32度(摂氏0度)の水中で、1.2マイル(1.9キロメートル)続きました。彼女は、そのような寒さを乗り切ることが知られている世界で唯一の2人のうちの1人です。