Czy nasze ciała mogą się „nauczyć” wytrzymać mroźne temperatury?

Jest rześki poranek na piaszczystym brzegu zatoki San Francisco . Gęsia skórka pokrywa ciało Tony'ego Gilberta, nagie, z wyjątkiem jego munduru składającego się z pary kąpielówek, czepka, zatyczek do uszu i okularów. Brodzi się w wodzie o temperaturze 46 stopni Fahrenheita (7 stopni Celsjusza) i wypływa do mrocznej zatoki. Wraca na brzeg 40 minut później, podekscytowany.

Gilbert nie jest byłym pływakiem olimpijskim . Nie jest częścią drużyny supersportowców, chociaż zna takich pływaków. Jest hobbystycznym pływakiem w zimnej wodzie. Robi to od 11 lat i nigdy nie ogląda się za siebie.

„Jest naprawdę zimno! Ale nie zrobilibyśmy tego, gdyby to nie było zabawne. To naprawdę orzeźwiające!” mówi Gilbert. „Odgryzasz kęs życia. Pierwsze minuty są nadal najgorsze, potem zaczynasz, endorfiny zaczynają działać i kochasz to”.

Gilbert jest jednym z odważnych członków South End Rowing Club , założonego w 1873 roku, który regularnie zanurza się w lodowatej zatoce — dla zabawy. Nawiasem mówiąc, wody mają średnio około 56 stopni Fahrenheita (13 stopni Celsjusza).

Te pływanie nie są jednorazowym wydarzeniem w stosunku do polarnego zanurzenia; są to regularne wydarzenia dla grupy. Pływanie Gilberta wynosi od 20 do 40 minut, ale pływa nawet 90 minut. Zaciekawieni widzowie mogą się zastanawiać, dlaczego nie doświadcza hipotermii lub dlaczego lubi pływać w tak zimnych wodach?

Okazuje się, że ludzkie ciało ewoluowało, aby przyjąć kilka bardzo pomocnych narzędzi, aby zaaklimatyzować się do różnych rodzajów stresu związanego z zimnem. W rzeczywistości niektóre z tych przyzwyczajeń do stresu związanego z zimnem mogą nawet pomóc w zapobieganiu chorobom takim jak cukrzyca typu 2.

Przyzwyczajenie się do zimna

Jak wspomnieliśmy, nasze ciała ewoluowały, aby w razie potrzeby przyzwyczaić się do niskich temperatur. Nasze ciała radzą sobie z zimnem na trzy sposoby:

Przyzwyczajenie jest najczęstszą reakcją na zimno występującą u ludzi. To jest to, czego większość z nas doświadcza za każdym razem, gdy wielokrotnie przebywamy na mrozie, ponieważ nie musi to trwać długo. Przyzwyczajenia doświadczamy nawet w zimny, mroźny poranek, podczas 10-minutowego pędu do lokalnej kawiarni na cortado.

Przyzwyczajenia są jak zapamiętywanie. Zamiast marnować cenną energię ciała, wysyłając neurony czerwonej flagi do centralnego układu nerwowego za każdym razem, gdy twoje ciało jest wystawione na to samo zimne wydarzenie, pamięta je i mniej reaguje. Nie będziesz drżał tak bardzo, a Twoje ciało przyzwyczaja się do temperatury i sprawia, że ​​skóra na kończynach, takich jak nasze dłonie, dłużej pozostaje cieplejsza .

Dlatego im więcej Gilbert pływa, tym dłuższe mogą być jego sesje z biegiem czasu. Jednak nawet po 11 latach pływania zawsze zajmuje mu kilka minut, zanim poczuje się komfortowo w wodzie, mówi. „Z setek pływań, które przeżyłem, do dziś pierwsze minuty w tej zimnej wodzie są najgorsze i mam początkowe wątpliwości. Ale zostajesz i przyzwyczajasz się do tego. Potem po około piątej do 10 minut, to jak biegacz haj; jesteś w euforii”.

„Przyzwyczajanie się” to jeden ze sposobów na opisanie, że ciało zauważa bodźce – w tym przypadku zimną temperaturę – nie znika i się dostosowuje.

Nawet najlepsi, najlepiej przystosowani pływacy są zbyt przeziębieni i muszą przestać, gdy ich ciało powie im, że nadszedł czas. „Twoje ciało utrzymuje ciepło w rdzeniu, więc kończyny mogą być zimne, zwłaszcza palce u rąk i nóg” – wyjaśnia Gilbert. „Podczas dłuższych pływań zobaczysz nawet, że niektórzy ludzie dostają „rękę szponiastą”, a niektórzy drętwieją usta na kilka minut i bełkoczą, gdy wychodzą z wody”.

Zwężenie naczyń , kolejny mechanizm habituacji, powoduje pazury rąk, gdy dopływ krwi jest odciągany od kończyn ciała w celu oszczędzania ciepła. Ale pływak nie może przyzwyczaić się do pływania na długich dystansach w zimnych wodach zatoki podczas swojej pierwszej wyprawy; wymaga również procesu aklimatyzacji.

Aklimatyzacja a adaptacja

Aklimatyzacja i adaptacja są często używane zamiennie; jednak nie są takie same. Aklimatyzacja to powolna, fizjologiczna zmiana w ciele, która pozwala mu radzić sobie w innym środowisku — w tym przypadku niskich temperaturach. Aklimatyzacja może trwać kilka dni, tygodni, a nawet miesięcy. Adaptacja jest jednak procesem genetycznym, w którym cała populacja musi się zmienić, aby dostosować się do czynników środowiskowych. Adaptacja może zająć pokolenia.

Po latach pływania w zatoce ciało Gilberta zaaklimatyzowało się i teraz może pływać przez ponad godzinę. Gdyby spróbował tego za pierwszym razem, mógłby umrzeć z powodu hipotermii .

„Musisz regularnie pływać w zimnej wodzie, aby się zaaklimatyzować” – wyjaśnia Gilbert. Kolega pływak, który prowadzi klinikę dla początkujących, wciągnął Gilberta w zimne pływanie. „Powiedziała, że ​​musisz pływać dwa do trzech dni w tygodniu, aby się zaaklimatyzować. A kilka razy miałem przerwę lub wypadłem z harmonogramu, zaczynałem od początku, zaczynałem od krótkiego 10-minutowego pływania jednego dnia, potem następnego dnia spróbuj 15, 20, a potem wróć do 30 lub 45 minut” – mówi Gilbert.

Aklimatyzacja ma miejsce, gdy temperatura wnętrza naszego ciała jest wielokrotnie obniżana przez dłuższy czas. To wtedy widzimy bardziej długoterminowe adaptacje izolacyjne (lepszy przepływ krwi, warstwy tłuszczu), które pomagają naszemu ciału oszczędzać ciepło.

W ciągu ostatnich dziesięcioleci naukowcy odkryli, że istnieje bardzo szczególny rodzaj tłuszczu, który jest odpowiedzialny za utrzymywanie ciepła w naszych ciałach, zwłaszcza w przypadku powtarzającego się stresu związanego z zimnem. Brązowy tłuszcz.

Brązowy tłuszcz: kominek w Twoim ciele

Brązowa tkanka tłuszczowa – inaczej brązowy tłuszcz lub BAT – jest rodzajem tłuszczu, który chcesz mieć na swoim ciele, ponieważ pomaga utrzymać temperaturę ciała. dr Zhiqiang Lin jest adiunktem w Masońskim Instytucie Badań Medycznych (MMRI) w Utica w stanie Nowy Jork. Celem " Lin Lab " jest badanie programów genetycznych, które kontrolują wzrost i funkcjonowanie brązowego tłuszczu.

„Brązowy tłuszcz odnosi się do brązowej tkanki tłuszczowej, która zużywa kwasy tłuszczowe do produkcji ciepła” – mówi Lin, który pomógł opracować nową technologię badania brązowego tłuszczu . „W porównaniu z białym tłuszczem (białą tkanką tłuszczową), brunatne komórki tłuszczowe mają więcej mitochondriów i mniejszą zawartość lipidów. Brązowy tłuszcz służy jako kominek w naszym ciele, który utrzymuje nas w cieple”.

Brązowy tłuszcz przenosi energię z pożywienia na ciepło, dlatego odgrywa ważną rolę w utrzymywaniu ciepła w naszym ciele.

Niektórzy naukowcy twierdzą , że brunatny tłuszcz wyewoluował u ssaków wcześnie i pomógł nam dać nogę w porównaniu z innymi gatunkami. Ludzkie dzieci rodzą się z dużą ilością brązowego tłuszczu, aby chronić je przed zimnem zaraz po urodzeniu, ale to stres związany z zimnem buduje BAT u dorosłych.

„Regularny stres związany z zimnem może zwiększyć unerwienie brązowego tłuszczu i mięśni szkieletowych” – wyjaśnia Lin. „Dlatego osoby regularnie narażone na zimno (takie jak pływacy zimą) mają wyższą wydajność wytwarzania ciepła niż normalne zdrowe osoby”.

Tłuszcz brunatny nie tylko pomaga utrzymać ludzi narażonych na stres związany z zimnem w cieple, ale ostatnie badania sugerują również, że odgrywa on rolę w utrzymaniu naszej homeostazy metabolicznej, która może chronić nas przed chorobami metabolicznymi, takimi jak cukrzyca typu 2, otyłość i choroby sercowo-naczyniowe, wyjaśnia Lin.

„Podczas ekspozycji na zimno nerwy pod skórą przekazują sygnał zimna do mózgu, który następnie wysyła sygnały do ​​brązowego tłuszczu lub mięśni szkieletowych, aby wytworzyły ciepło” – mówi. „Dlatego regularne narażenie na zimno potencjalnie zwiększa spożycie kalorii i może być korzystne w zapobieganiu otyłości”.

Czy dziedziczymy adaptacje na zimno?

Według badań dotyczących adaptacji człowieka do stresu związanego z zimnem, rdzenni mieszkańcy, którzy są zaaklimatyzowani do zimnych środowisk, zazwyczaj wykazują przystosowania, które utrzymują ich ciała w cieple dłużej .

W badaniach Eskimosów zamieszkujących Arktykę i Norweską Laponię, typy reakcji, których doświadczali z powodu stresu związanego z zimnem całego ciała, były takie same jak u ludzi w cieplejszym klimacie. Jeśli zrobi się naprawdę zimno, będą drżeć na przykład, ale ich reakcje były mniej wyraźne. Oznacza to, że może być znacznie zimniej, zanim zaczną odczuwać te same reakcje, co my, chodząc z samochodu do naszego biura w ujemnych temperaturach.

Ich skóra była przeciętnie cieplejsza, przepływ krwi do kończyn był większy, więc traciły mniej ciepła z rąk. Jednak, gdy badanie dotyczyło dzieci z tych grup, nie były one tak przyzwyczajone do zimnego stresu jak dorośli.

Badanie sugerowało , że aklimatyzacja na zimno nie jest dziedziczna, ale raczej wynikiem ekspozycji w czasie. Inne badania wykazały, że istnieją również czynniki genetyczne związane z adaptacją do zimna. Ostatnie badania wykazały, że grupy rdzennie żyjące w zimnym klimacie mają markery genetyczne zaangażowane w aktywne BAT.

Chociaż wiele mechanizmów jest podobnych do grup nie narażonych na stres związany z zimnem, mogą istnieć również aspekty genetyczne dla grup lub jednostek.

Czy zimno sprawia, że ​​jesteśmy zdrowsi?

Dla większości z nas we współczesnym społeczeństwie doświadczamy zimnej habituacji , a nie pełnej aklimatyzacji, ponieważ zmieniamy nasze zachowania , nosząc więcej ubrań, mieszkając w ogrzewanych domach, jeżdżąc nagrzanymi samochodami i pracując w ciepłych biurach. Jednak tematy badawcze, takie jak badania Lin nad brązowym tłuszczem nad chorobami metabolicznymi i badania nad korzyściami zdrowotnymi wynikającymi z narażenia na zimno, takimi jak zanurzenie w zimnej wodzie lub zimne prysznice , udowadniają, że adaptacja do zimna może poprawić nasze zdrowie, jeśli jest przeprowadzana bezpiecznie.

A Gilbert, choć nie jest naukowcem, wie, że mroźne wody Zatoki oferują doświadczenie niepodobne do żadnego innego. „Pływanie w zimnej wodzie sprawia wrażenie, jakby odgryzało się życie! Nic innego nie może się równać” – mówi Gilbert.

Teraz to szalone

Honorowy członek South End Rowing Club, Lynne Cox , jest pierwszą osobą, która przepłynęła zamarznięte wody Oceanu Antarktycznego bez pianki. Jej pływanie, które trwało ponad 30 minut, odbywało się w wodzie o temperaturze 32 stopni Fahrenheita (0 stopni Celsjusza) i ciągnęło się przez 1,2 mili (1,9 kilometra). Jest jedną z zaledwie dwóch osób na świecie, o których wiadomo, że przetrwały tego rodzaju zimno.