Blog

Blog BIOSu #2: Organizm sportowca – czy coś się zmienia poza mięśniami?

Na jednej z konferencji naukowych pewna młoda pani kardiolog opowiedziała taką oto „sportową” historię: kobieta w średnim wieku ze wszczepionym rozrusznikiem serca oglądała wspólnie z mężem mecz piłki nożnej. Młode małżeństwo należało do par emocjonalnie podchodzących do życia, toteż bardzo denerwowali się niepewną sytuacją ulubionej drużyny. Mecz był bardzo zacięty, jednak ostatecznie zespół przeciwników odniósł zwycięstwo. Zaraz po zakończeniu spotkania, zdenerwowana kobieta doznała częstoskurczu komorowego, co spowodowało rozpoczęcie stymulacji rozrusznika. Wezwano karetkę, która odwiozła kobietę do szpitala. Po zebraniu wywiadu lekarz rozpoczął analizę zapisu EKG, sprzed wystąpienia arytmii. Ku swojemu zdziwieniu, był w stanie z bardzo dużą dokładnością wskazać fragmenty sygnału, zarejestrowane w chwili strzelenia gola przez którąś z drużyn w trakcie meczu…

Przypadek rozemocjonowanej kobiety obala dwa mity: 1) kobiety nie fascynują się piłką nożną 2) nie można zrelacjonować przebiegu spotkania z zapisu sygnału EKG. Wskazuje jeszcze na jedną ważną kwestię: nadmierna ekscytacja i stres może zakończyć się źle, szczególnie dla osób z problemami kardiologicznymi.

Lek na stres?

Ucieczka od stresu jest niemożliwa. Nikt nie przeżył swojego życia bez choćby jednej sytuacji stresowej (pomijając nawet sam dramatyczny akt narodzin). Naukowcy od dawna poszukują więc sposobów, jak uniknąć negatywnych skutków zmagania się z problemami dnia codziennego. Wyniki badań zdają się potwierdzać: gdyby wspomniana kobieta częściej biegała po murawie niż oglądała ją zza telewizora, mogłaby uniknąć problemów zdrowotnych, które zmusiły ją do pobytu w szpitalu.

Korzystny wpływ uprawiania sportu na organizm człowieka wydaje się być czymś oczywistym. Jednak w świecie nauki każde takie ogólne stwierdzenie należy udowodnić. W jednym z badań przeprowadzonym przez szwajcarskich naukowców, poproszono pewną grupę bardzo dobrze wytrenowanych sportowców o wykonanie psychologicznego testu mającego wywołać reakcję stresową (ów test polegał na wygłoszeniu 5-minutowej wypowiedzi bez większego przygotowania przed nieznaną badanemu audiencją oraz tak samo długiej sesji szybkich obliczeń arytmetycznych) [1]. W trakcie wykonywania zadania mierzono rytm serca oraz stężenie kortyzolu (tzw. hormonu stresu) w ślinie. Ponadto, każdy z uczestników badania wypełnił kwestionariusze dotyczące stopnia dobrego samopoczucia (mood), poczucia niepokoju (state anxiety) oraz stopnia opanowania (calmness). Podobną procedurę badania przeprowadzono na grupie kontrolnej złożonej z ochotników nieuprawiających regularnie sportu. Wyniki pokazały mniejszy wzrost zarówno poziomu kortyzolu, jak i rytmu serca w grupie wysportowanych badanych niż w grupie kontrolnej w trakcie trwania testu (rysunek 1). Co więcej, w grupie badanych uprawiających sport stwierdzono wyższy poziom dobrego samopoczucia, opanowania oraz niższy poziom niepokoju, zarówno przed jak i po wykonaniu zadań. Wyniki badań zdają się wołać: dobrze wytrenowane osoby stresowały się w mniejszym stopniu.

Rysunek 1.  Wykresy zmian rytmu serca oraz poziomu kortyzolu u dobrze wytrenowanych sportowców i grupy kontrolnej w trakcie wykonywania zadania wywołującego stres mentalny [1]. Wartości dla obu tych parametrów są niższe w przypadku grupy sportowców.

Jakie mogą być fizjologiczne przyczyny takiego stanu rzeczy? Autorzy badań sugerują, że długotrwały trening, który bądź co bądź jest dla organizmu pewnego rodzaju stresem (fizycznym) wywołuje częstą aktywację osi podwzgórze-przysadka-nadnercza (hypothalamic–pituitary–adrenal axis, HPA [2]). Te trzy ośrodki tworzą sprzężony układ, który stale wymienia między sobą informacje. Wierzchołek tego trójkąta stanowi podwzgórze – test to brama dla wszelkich procesów psychicznych do wywierania wpływu na funkcję biochemiczne organizmu. W trakcie uprawiania sportu odnotowuje się również wzrost aktywności gałęzi współczulnej autonomicznego układu nerwowego odpowiedzialnej za pobudzenie i mobilizację. Spekuluje się, że na skutek uprawiania sportu następuje pewna adaptacja do odczuwania fizycznego obciążenia, która przekłada się na zwiększoną odporność również na stres psychologiczny. Inne badania pokazały, że kilkunastomiesięczny program treningowy przeprowadzony na grupie 357 dorosłych w wieku 50-65 lat skutecznie obniżył parametry stresu i niepokoju (szczególnie u osób palących papierosy) [3]. Kolejne badanie, tym razem przeprowadzone na amerykańskich strażakach dowiodło, że regularny trening fizyczny (tutaj 16-tygodniowy) skutkował niższym wzrostem ciśnienia i pulsu podczas symulowanych scen pożaru [4].

Serce sportowca

Wygląda na to, że uprawianie sportu prowadzi nie tylko do rozrostu mięśni, którymi można pochwalić się na Instagramie (lub jak ktoś nie posiada konta: w prawdziwym życiu). Osoby wykonujące wyczynowo dyscypliny wytrzymałościowe (kolarstwo, biegi długodystansowe, itp.) mogą nabawić się tzw. serca sportowca. Jest to określenie zmian fizjologicznych składających się na powiększenie komór serca, przerost mięśnia sercowego i bradykardię spoczynkową (czyli częstości akcji serca poniżej 60 skurczów na minutę). Osoba posiadająca serce sportowca podłączona do aparatu EKG, poza wolnym rytmem serca (zawodowy kolarz Miguel Indurain pobił chyba wszelkie rekordy, jego serce w spoczynku zwalniało do 29 skurczów na minutę!), może przekonać się o występowaniu niemiarowości zatokowych lub bloków przedsionkowo-komorowych I stopnia. Takie symptomy powinny przynajmniej lekko zaniepokoić, jednak u sportowców, w większości przypadków, nie traktuje się ich jako patologiczne. Zmiany fizjologii serca wynikają bezpośrednio z prowadzonego trybu życia wypełnionego wysiłkiem fizycznym. Mediatorem tych zmian wydaje się być wspomniany wcześniej autonomiczny układ nerwowy. Dwie gałęzie tego układu: współczulna i przywspółczulna modulują zachowanie serca i to od nich zależy jak szybko będzie się kurczyć. Dlatego dobrym sposobem na pomiar aktywności układu autonomicznego jest analiza zmienności rytmu serca (heart rate variability, HRV). Polega na wyciąganiu wniosków z odstępów pomiędzy kolejnymi skurczami komór serca. Brzmi to trochę jak wróżenie z fusów, jednak żaden wróżbita nie byłby w stanie przewidzieć z odpowiednim wyprzedzeniem pojawienia się sepsy u noworodków tak jak czyni to pewien model predykcyjny oparty na HRV (więcej na temat predykcji sepsy u niemowląt można znaleźć w [5]).

W jednym z badań sprawdzano, właśnie przy pomocy analizy zmienności rytmu serca, czy istnieją różnice pomiędzy aktywnością układu autonomicznego między sportowcami a osobami nieuprawiającymi regularnie sportu [6]. W tym celu użyto kilku najpopularniejszych parametrów określających poziom i dynamikę zmienności odstępów pomiędzy skurczami serca (dla wtajemniczonych, chodziło o parametry: SDNN, SDNN index, pNN50 i RMSSD). Wyniki wskazały na istotne różnice pomiędzy badanymi grupami i pozwalały wysnuć wniosek na temat zmian układu nerwowego na skutek wysiłku fizycznego (rysunek 2). To kolejny dowód na to, że adaptacja organizmu do trybu życia sportowca przebiega w sposób kompleksowy.

 

Rysunek 2. Różnice w wartościach parametrów zmienności rytmu serca uzyskane dla trzech grup badanych: wybitnie wysportowanych, dobrze wysportowanych oraz osób nie uprawiających sportu regularnie wydają się potwierdzać tezę o modulacji układu autonomicznego na skutek wzmożonej aktywności fizycznej [6].

Level up!

Technologie pomiarów biofizycznych wkradają się do świata sportu wieloma drogami. Aktualnie najpopularniejszymi urządzeniami monitorującymi aktywność fizyczną są opaski na nadgarstki, które mierzą zarówno liczbę kroków, rytm serca czy natlenowanie krwi. Popularne są również mierniki aktywności serca w postaci pasków zakładanych na klatkę piersiową czy nawet całych kamizelek. Sportowcy wyczynowi czerpią z tych urządzeń cenną wiedzę, pomocną przy opracowywaniu planów treningu. Dla sportowców-amatorów stanowią raczej przyjemną formę obserwowania swojej kondycji w postaci liczb. Takie liczbowe wskaźniki, na wzór atrybutów postaci z gier komputerowych, potrafią być dużą zachętą, aby ruszyć się z kanapy. Każda motywacja jest dobra, żeby zaczerpnąć świeżego powietrza, zrobić kilka przysiadów i ewentualnie pochwalić się tym osiągnięciem na Facebooku. A przy okazji można zrobić wiele dobrego dla swojego organizmu.

 

Mateusz Soliński

 

Materiały wykorzystane w tekście:

[1] Rimmele U, Zellweger BC, Marti B, Seiler R, Mohiyeddini C, Ehlert U, Heinrichs M. Trained men show lower cortisol, heart rate and psychological responses to psychosocial stress compared with untrained men. Psychoneuroendocrinology. 2007 Jul 31;32(6):627-35.

[2] Tsigos C, Chrousos GP. Hypothalamic–pituitary–adrenal axis, neuroendocrine factors and stress. Journal of psychosomatic research. 2002 Oct 31;53(4):865-71.

[3] King AC, Taylor CB, Haskell WL. Effects of differing intensities and formats of 12 months of exercise training on psychological outcomes in older adults. Health psychology. 1993 Jul;12(4):292.

[4] Throne LC, Bartholomew JB, Craig J, Farrar RP. Stress reactivity in fire fighters: An exercise intervention. International Journal of Stress Management. 2000 Oct 1;7(4):235-46.

[5] Griffin MP, Moorman JR. Toward the early diagnosis of neonatal sepsis and sepsis-like illness using novel heart rate analysis. Pediatrics. 2001 Jan 1;107(1):97-104.

[6] Kiss O, Sydó N, Vargha P, Vágó H, Czimbalmos C, Édes E, Zima E, Apponyi G, Merkely G, Sydó T, Becker D. Detailed heart rate variability analysis in athletes. Clinical Autonomic Research. 2016 Aug 1;26(4):245-52.