В ФОКУСЕ ВНИМАНИЯ. НАУКА – УЧИТЕЛЮ

Геронтология и физкультура

Старость... Спорт... Сила... Молодость... Долгожительство... Научный анализ этих понятий, экспериментальное подтверждение некоторых современных гипотез, авторские выводы будут интересны и педагогам, и тренерам, и многим ребятам. Потому что нет на свете людей, не мечтающих об эликсире молодости…

100 лет? Это совсем не предел!

Существует наука о долголетии, называемая геронтологией. В этой науке утверждается, что предел жизни человека – 95–110 лет. Объясняется это просто. Организм состоит из клеток. Каждая клетка может делиться 50–60 раз, потом погибает. Вот этих 50–60 делений хватает максимум на 110 лет жизни. Р. Клатц, Р. Голдман в своей книге «Эра молодости» так описывают процесс прекращения работы клетки: «Когда молекула ДНК воспроизводит себе подобную, для нее это не обходится без потерь – кончик молекулы уменьшается. И это происходит при каждом очередном делении, пока наконец молекула не истощается совсем и уже не может выполнять свою функцию. Когда ученые обнаружили эту особенность, они пристальнее посмотрели на хромосомы. Оказалось, что на их концах находятся некие подобия наконечников – теломеры. Именно они сокращаются при делении клеток и являются теми самыми часами старения, которых хватает как раз на 50–60 делений. «Стирание» теломеры приводит и к еще одному неприятному последствию. Молекулы оказываются абсолютно беззащитными перед воздействиями различных повреждающих факторов, так как именно теломера, по мнению сегодняшней науки, словно наконечник, защищает всю хромосому. Итак, хромосомы оказываются беззащитными, повреждения клетки продолжаются, самовоспроизводиться она уже не может, и тут происходит самое страшное. У геронтологов есть подозрение, что клетки просто «кончают жизнь самоубийством» – при малейшем подозрении, что они оказываются ненужными или даже могут представлять опасность для своих соседей – других клеток. В организме как бы срабатывает некая программа, подобная компьютерной, которая вычисляет представляющие опасность клетки и уничтожает их, давая возможность другим чувствовать себя в безопасности. Найден и «киллер» – белок р66, который начинает вырабатываться в клетке, как только получена команда на самоуничтожение».

Более того, исследователи из Университета Колорадо полагают, что теломераза играет центральную роль в развитии до 90% онкологических заболеваний. Ученые всего мира активно экспериментируют с теломерами и уже нашли способ продлить им жизнь. Для этого в клетки вводится специальное вещество, синтезирующее фермент, с помощью которого теломеры удлиняются и клетка приобретает способность делиться в 2 раза больше, чем ей отпущено природой. В опытах группы «Герон» после введения теломеразы клетка дает уже свыше 100 делений. Соответствующее лекарство на основе открытия ученые обещают изготовить лет через 20.

Таким образом, нашим детям, возможно, не придется так заботиться о своей продолжительности жизни, как нам. Мы должны вникать в то, какие продукты питания вредные, какие – полезные. Мы задаемся вопросом о пользе различных форм занятий физической культурой для увеличения продолжительности жизни. Вероятно, для наших детей таких проблем уже не будет. Однако не исключено, что все останется по-прежнему.

Что нам рекомендует геронтология для продления своей жизни? Главная рекомендация состоит в том, чтобы растянуть период жизни клетки до следующего деления на больший срок. Если клетка будет, скажем так, менее активна, то период ее жизнедеятельности увеличится, и при тех же 50–60 делениях в пределе срок жизни клетки существенно возрастет. Все, что для этого нужно, – снизить интенсивность обмена веществ. В организме человека, как, впрочем, и других живых существ, одновременно протекают два взаимно уравновешенных процесса: все в теле постоянно разрушается с образованием энергии, и все постоянно восстанавливается за счет потребления пищи, так что, по видимости, никаких изменений вообще нет. Равновесие двух этих процессов – суть так называемого обмена веществ. Строго говоря, обмен веществ, или метаболизм, – лежащий в основе жизни закономерный порядок превращения веществ и энергии в живых системах, направленный на их сохранение и самовоспроизведение; совокупность всех химических реакций, протекающих в организме. Для изменения его интенсивности есть разные способы.

Еще в 1917 г. Осборн, Леб, Нортон и некоторые другие экспериментаторы в опытах на крысах, дрозофилах, снизив питание на 20–60%, добились увеличения их жизни на 30–35%. При этом смертность от опухолей у них была в 10 раз меньше, чем у обычных подопытных. У мышей, питавшихся низкокалорийной пищей, продолжительность жизни оказалась на 42% больше, чем у грызунов, которые ели обычный корм. В десятках лабораторий мира установили, что наиболее эффективный метод продления жизни – количественно недостаточная, но качественно полноценная диета.

Все по той же причине среди долгожителей так много обитателей горных регионов – разреженный воздух и низкое давление являются естественными факторами, замедляющими обмен веществ. Как известно, дефицит кислорода на определенной высоте способствует формированию в организме определенных изменений: более высокому содержанию митохондрий в клетке, большей капилляризации сосудов и т.п.

Есть другие рекомендации по снижению интенсивности обмена веществ. Спите в прохладной комнате. Доказано: кто спит при температуре 17–18°С, тот дольше остается молодым. Причина заключается в том, что обмен веществ в организме и проявление возрастных особенностей зависят также и от температуры окружающей среды. Если бы мы не должны были заботиться о поддержании необходимой температуры тела, то могли бы позволить себе есть в 33 раза меньше. Большая часть химической энергии, высвободившейся из пищи, идет на обогрев организма. Даже незначительное снижение этого уровня дает существенное снижение обмена веществ.

Столкновение мнений

Итак, для продления жизни необходимо искать путь замедления обмена веществ. С такой логикой согласны почти все.

Физическая культура имеет возможность влиять на этот обмен только с помощью изменения уровня потребления кислорода. Снижение потребления кислорода замедляет обмен веществ и продлевает жизнь.

Высокое значение величины максимального потребления кислорода (МПК), как правило, означает очень низкий уровень потребления кислорода в покое. Для достижения такого уровня часто рекомендуют непомерные нагрузки. Известно, что естественная потребность организма в движениях для дошкольников составляет ежесуточно в 3–4 года 6–9 тыс. шагов, в 4–5 лет – 9–12 тыс. шагов, в 5–6 лет – 12–15 тыс. Она меняется в зависимости от сезона: в летний период эта потребность примерно на 30% выше по сравнению со средними величинами, в зимний – ниже. Для укрепления здоровья дошкольников наиболее полезны динамичные упражнения (Л.И. Чулицкая, Е.А. Аркин, Ю.Ф. Змановский). Для студентов М.Я. Виленский предлагает следующий оптимальный уровень двигательной активности: 14–19 тыс. шагов в сутки, или 1,3–1,8 ч в день любых физкультурных или спортивных занятий. Этот уровень, т.е. 9–11 ч занятий в неделю, включая 15–20 мин. на ежедневную утреннюю зарядку, академические занятия, а также занятия физкультурой и спортом после учебы, обеспечивает подготовку к сдаче норм комплекса ГТО.

По данным Российского научно-исследовательского института физической культуры (ВНИИФК), рекомендуется следующий недельный объем двигательной активности для людей разного возраста: для дошкольников – 21–28 ч в неделю; для школьников – 14–21 ч в неделю; для студентов – 10–14 ч в неделю; для лиц старшего возраста – 6–10 ч в неделю. Выбор количества занятий в неделю зависит от поставленных целей самостоятельных занятий. Общие рекомендации таковы: для поддержания физического состояния на достигнутом уровне достаточно заниматься 2 раза в неделю по 1–1,5 ч, для его повышения – три раза в неделю, а для достижения заметных результатов – 4–5 раз в неделю.

Долгое время в нашей литературе доминировал переизбыточный подход. Назывались цифры, выполнение которых гарантировало здоровье. Хочу привести одну такую цитату, не называя автора.

«Существует временной минимум физических нагрузок для сохранения здоровья – это около 14 ч в неделю. Темп выполнения упражнений должен быть всегда комфортным для организма. Количество упражнений может составлять около 10, повторяемых по 100 раз. Эти упражнения может заменить ежедневная ходьба на расстояние 6,5 км в течение 1 ч. Начинайте с небольших нагрузок и прибавляйте ежедневно не более 3–5% к ранее достигнутому уровню. Особенно полезны для здоровья упражнения на выносливость – ритмические движения с нагрузкой, большой продолжительности. Активный образ жизни (уборка дома, работа на садовом участке) позволяет достичь той же цели – поддержать, укрепить здоровья, повысить работоспособность».

В общем, известный принцип «чем больше, тем лучше». Авторы подобных исследований нанесли колоссальный ущерб тем, кто полагался на их рекомендации. Чаще всего такого рода рекомендации не основаны ровным счетом ни на каких исследованиях. Именно поэтому в них доминирует переизбыточный подход: если контрольные цифры будут выполнены, то тогда уж точно со здоровьем будет все в порядке. На самом же деле завышение минимальной планки отбило желание у подавляющего числа читателей принимать во внимание свою двигательную активность. Все равно рекомендуемый потолок недостижим! Поэтому такого рода ничем не подкрепленные рекомендации наносят колоссальный ущерб, который выражается в потере интереса к физической культуре как таковой.

Как снизить потребление кислорода клетками?

Мы остановились на том, что необходимо снизить обмен веществ путем снижения потребления кислорода. Существует триада признаков «физиологического спортивного сердца»: брадикардия – снижение частоты сердечных сокращений, гипотензия – снижение артериального давления и гипертрофия миокарда левого желудочка сердца. Последний пункт сейчас активно критикуется. Артериальное давление использовать как критерий проблематично. Кроме того, не может технология строиться с ориентиром сразу на несколько показателей. Какой-то один параметр должен быть главным. В данном «наборе» мы выбрали главным параметром частоту сердечных сокращений (ЧСС). Суть – в том, что суммарная ЧСС за неделю при занятиях физической культурой должна снижаться.

Приведем пример. Предположим, что студент занимается физической культурой 3 раза в неделю по часу с ЧСС 130 уд./мин. При этом его пульс в покое составляет 55 уд./мин. Таким образом, в каждую минуту занятий сердце делает на (130 – 55) = 75 уд./мин. больше. За три часа таких «избыточных» сокращений набирается в сумме 13 500. Однако благодаря таким тренировкам пульс в покое снижается на 2 уд./мин. с 55 до 53. В неделе 7 суток по 24 часа. Тогда в итоге «экономится» около 20 000 сокращений сердца. Итак, в нашем примере суммарная ЧСС в покое за неделю позволила снизить число сердечных сокращений на (20 160 – 13 500) = 6 660 уд./мин.

Существует много стратегий того, как добиться максимально позитивного баланса на основе снижения недельной ЧСС. Однако из множества вариантов нас интересует тот, где этот баланс максимален. Очевидно, что всерьез рассматривать «переизбыточный» подход смысла нет. «Переизбыток» «съедает» сам эффект, делает занятия «убыточными» по числу недельных сокращений ЧСС.

Экспериментальное исследование

В настоящее время всерьез можно обсуждать только три подхода:

– американскую утреннюю пробежку – 5 раз в неделю по 30 мин. бега умеренной интенсивности (в аэробном режиме при пульсе 120–140 уд./мин.);
– японскую ходьбу на 10 000 шагов ежедневно – официальная рекомендация Министерства здравоохранения Японии;
– занятия спортом три раза в неделю по 1 ч с 60–90% от максимальной ЧСС. Естественно, речь идет о видах спорта, ориентированных на МПК.

Мы попросили группу студентов провести три недели своей жизни в этих трех разных режимах и в выходные дни замерять несколько раз ЧСС в покое. Обычно даже при самой интенсивной нагрузке восстановление наступает не позднее, чем через 48 ч. Поэтому сам эксперимент проводился в обычные рабочие дни, а выходные остава лись для «подведения итогов» в виде изменения ЧСС в покое.

Мы столкнулись с большим количеством трудностей. Часть из них носила методический характер, другая часть – организационный. Было сложно выбрать для участника вид спорта. Разные по возрасту участники имели существенные различия в ЧСС. Однако самой существенной сложностью было сравнение итоговых результатов. Если построить график, где по оси Y будет отложено значение баланса недельной пульсовой стоимости, а по оси Х – номера недели занятий, то это будет график насыщения.

Ждать такого насыщения придется долго. Гораздо раньше результаты изменятся как функция возраста участника. Поэтому мы пришли к выводу, что нужно на основе данных за несколько недель определить «потолок» в результатах. Нам же поначалу более важной показалась задача заинтересовать испытуемых возможностью найти «свой» вариант здоровой жизни. Кроме того, нас интересовали люди, которые вообще никакой позиции в этом вопросе не придерживались. В противном случае они были бы уже адаптированы к определенным нагрузкам, и именно их «основной» вариант мог показать наихудшие темпы прироста. Однако люди этой категории, по нашему мнению, на долговременные исследования не способны. Мы бы неизбежно столкнулись с имитацией активности и не получили бы никакой информации. Поэтому нескольким испытуемым предложили три недели с разными режимами, а результатом считали снижение ЧСС в покое по сравнению с исходными – предэкспериментальными – данными. Фактически мы судим о пороге насыщения результатов по значению первого прироста, что можно оценивать как весьма приблизительную оценку.

Предварительные итоги нас озадачили. Во всех случаях вариант с пешей ходьбой оказался худшим. Мы ожидали, что ходьба по 10 000 шагов в день не будет на первом месте. Дело в том, что большинство обследуемых были студентами. В этом возрасте, как правило, люди обладают высокой мобильностью и порог в 10 000 шагов преодолевают постоянно. Реальная борьба «за первенство» была между американской утренней пробежкой и трехразовыми занятиями. Но здесь мы получили практически одинаковые результаты. Это можно объяснить произвольностью выбора в рамках занятий. Если понятно, что собой представляет утренняя пробежка в аэробном режиме, то выбор вида спорта и интенсивности нагрузки в нем для трехразовых занятий оказал нам плохую услугу.

Стоит подробнее остановиться на занятиях плаванием. Эффект этих занятий очень различен. Очень важно положение головы при плавании. Если у начинающих пловцов при вольном стиле плавания она находится над водой, то у более опытных голова больше времени находится в воде и только на время вдоха появляется над поверхностью. В этом, казалось бы, малозначительном факте есть свой определенный смысл. При опущенной в воду голове можно вдохнуть воздух после двух, четырех или шести гребков. Это требует задержки дыхания, совершенствования функции дыхания. Фактически в этом случае речь идет о совмещении занятий плаванием и дыхательной тренировки. Их одновременное использование дает очень существенный эффект. Поэтому итоговые результаты разных участков исследования значительно отличаются в зависимости от положения головы при плавании.

Другой аспект той же проблемы – контроль ЧСС. Когда занимающийся утром бежит определенную дистанцию, то речь идет о фиксированной нагрузке. Когда он играет, скажем, в футбол, то определить ЧСС бывает затруднительно. По статистике, треть времени на поле игрок просто стоит. Если речь идет о мини-футболе, то время отдыха зависит от частоты смен. Кроме того, на позиции последнего защитника, например, можно сыграть с ЧСС меньше 60% от максимальной.

Иными словами, при произвольном выборе вида спорта возникают проблемы методического характера, которые приводят к снижению эффективности занятий. Например, катание на горных лыжах просто не может быть отнесено к нагрузке, поскольку на непродолжительных участках ЧСС редко превышает 100 уд./мин. При таких «провалах» по отдельным видам спорта в случае трехразовых тренировок в неделю утренняя пробежка с точно дозируемой нагрузкой может получать определенные преимущества. Однако такого преимущества не было выявлено, например, для случая, когда студент занимался плаванием 3 раза в неделю.

После того, как данные обстоятельства были выявлены, возникло предположение об универсальном варианте. Основания для него мы обнаружили в учебнике В.Л. Карпмана (1987). Многочисленными исследованиями доказано, что физические нагрузки оказывают тренирующий эффект в том случае, если ЧСС при их выполнении составляет 60–85% от максимальной. Начинать заниматься нужно при нагрузках, выполняемых на уровне 60% от максимальной ЧСС. Например, для 60-летнего это будет 96 уд./мин. По мере повышения уровня тренированности интенсивность нагрузки следует увеличить до пульса 112 уд./мин. (70% от максимального), а затем и до 136 уд/мин. (85%). Тренирующий эффект занятий зависит не только от их интенсивности, но также от длительности и регулярности. Доказано, что работоспособность человека повышается, если занятия длятся не менее 30 мин. от 3 до 5 раз в неделю. Длительность их может быть сокращена за счет увеличения интенсивности упражнений. Например, чтобы обеспечить хороший тренировочный эффект, надо тренироваться 4 раза в неделю при ЧСС 130 уд./мин. – 30 мин., при 140 уд./мин. – 15 мин., при 150 уд./мин. – 10 мин. Правда, для лиц пожилого возраста следует интенсифицировать нагрузку осторожно и только тогда, когда они достигнут достаточно высокого уровня подготовленности.

Таким образом, одинаковый тренировочный эффект может быть достигнут двояким путем: работать долго при низкой ЧСС или, наоборот, недолго при высокой ЧСС (табл. 1).

Если студенту, скажем, 21 год, то для него небольшой прирост пульса со 115 до 150 уд./мин. позволяет сократить продолжительность занятий с 180 мин. до 10 мин. Суммарная пульсовая стоимость 180 мин. с ЧСС 115 уд./мин. равна 20 700 сокращений, а 10 мин. с ЧСС 150 уд./мин. – всего лишь 1500. Это в 14 раз меньше, а эффект, по В.Л. Карпману, – тот же.

Мы решили проверить в работе следующий вариант: три раза в неделю студенты пробегали серию из 10–12 четырехсотметровых отрезков в анаэробном режиме с максимально возможной скоростью. При этом паузы между отрезками были такими, чтобы они позволяли ликвидировать кислородный долг, полностью восстановить дыхание. По нашему мнению, аэробные способности лучше развиваются в условиях нарастания кислородного долга. Мы попросили отметить изменения пульса в покое при этом режиме и получили наилучшие значения баланса недельной пульсовой стоимости.

По итогам проделанной и еще далеко не завершенной работы можно сделать определенные выводы:

1. Достоверно установлено, что продолжительность жизни существенно увеличивается при любых мерах, замедляющих обмен веществ. Физическая культура позволяет достигать выполнения этой задачи в том случае, если снижается потребление кислорода при выполнении повседневной нагрузки.

2. В качестве практичного критерия снижения потребления кислорода рекомендуется суммарное значение сердечных сокращений в течение недели. Физическая нагрузка требует повышенных значений частоты сердечных сокращений, однако ее последствием должно стать снижение пульса в покое. Те, кто занимается физической культурой, должны искать режимы работы, в которых суммарное значение сердечных сокращений в неделю имеет минимальное значение.

3. По предварительным и весьма приблизительным оценкам, наибольшее сокращение недельной суммы сердечных сокращений наблюдается при занятиях 3 раза в неделю по 30 мин. при максимально интенсивной нагрузке порядка 80–85% от максимального значения ЧСС для данного возраста.

Андрей ПОЛОЗОВ,
д.п.н.,
Наталья ШАУБЕРТ,
г. Екатеринбург