Lodowata woda, a regeneracja mięśni i odporność

Wiele osób wierzy w to, iż ekspozycja na zimną wodę jest znakomitym sposobem na regenerację po treningu siłowym, iż wzmacnia odporność, hartuje, przedłuża życie itd. Tymczasem badania naukowe wcale nie wskazują na to, iż podobna kuracja przynosi rewelacyjne rezultaty. Przytoczę kilka eksperymentów, które pokazują, jak w rzeczywistości ciało reaguje na zimną wodę.

1. Co pokazują badania naukowe?
2. A co z morsowaniem? Przecież woda zimą ma niższą temperaturę?
3. Czy morsowanie jest dobrym sposobem na poprawę regeneracji?
4. Czy pływanie w zimnej wodzie jest dobrym sposobem na odchudzanie?
5. Pozostałe dane
6. Wnioski 

Istnieje wiele teorii, jak zimna woda miałaby pomagać sportowcom. Jedni sugerowali, że zimno zmniejszy odczuwanie bólu mięśniowego poprzez wpływ na nerwy (szybkość przekazywania bodźców), a także poprzez wpływ na przepływ krwi i zmniejszenie temperatury mięśni szkieletowych. Miałoby to przyspieszać regenerację poprzez obniżenie temperatury, a miałoby to mieć wpływ na tworzenie się reaktywnych form tlenu (ROS ang. reactive oxygen species). Zimno ma ograniczać przepływ krwi przez mięśnie i zmniejszać odczyn zapalny, obrzęk i dalsze urazy włókien mięśniowych.

Należy podkreślić, iż zmniejszenie obrzęku wcale nie musi być związane ze stanem zapalnym. Zresztą, jak się okazało w badaniach nad witaminami (A,C,E) oraz stosowaniem zimna, stres oksydacyjny związany z „drugorzutowym uszkadzaniem tkanek” jest niezmiernie istotny w procesach przekazywania sygnałów i hipertrofii koniecznych do adaptacji mięśni.

Hamowanie stanu zapalnego i stresu oksydacyjnego może więc zmniejszać przyrosty masy mięśniowej, siły, a nawet adaptacje do treningu wytrzymałościowego. Tak więc tłumienie i nadmierna regulacja odpowie­dzi zapalnej wcale nie są korzystne dla sportowca! Przy ogromnej podaży witaminy C i E odnotowano „zablokowanie” procesów adaptacji do wysiłku.

Co pokazują badania naukowe?

W jednym z lepiej zaprojektowanych eksperymentów, opublikowanym w „The Journal of Physiology” Peake i wsp. uwzględnili wiele lokalnych (ekspresja genów) oraz ogólnoustrojowych (w osoczu krwi) czynników stanu zapalnego. Porównali zanurzanie w zimnej wodzie, jak i aktywny wypoczynek i sprawdzili, jak trening oporowy wpływa na stan zapalny w ciele.

9 aktywnych fizycznie młodych mężczyzn ukończyło sesję:

• wyciskanie jednonóż na suwnicy (6 serii po 8-12 powtórzeń)
• przysiady na jednej nodze (3 × 12 powtórzeń)
• prostowanie nogi (6 serii po 8-12 powtórzeń)
• wykroki chodzone (6 serie po 12 powtórzeń)
• Wykonali dwa te same treningi w odstępie tygodnia

Po sesji zastosowano:

• 10 minut aktywnego wypoczynku (niskiej intensywności praca na rowerku),
• Zanurzenie w zimnej wodzie (10 minut w 10°C).
• Pobrano próbki krwi przed po treningu, po regeneracji, po 30 minutach i 1,2,24 oraz 48 godzinach po zakończeniu ćwiczeń. Dodatkowo pobrano próbki mięśni obszernych bocznych (przed po 2, 24 i 48 godzinach po zakończeniu ćwiczeń).

Wyniki:

• wzrosła znacznie liczba neutrofili (CD66b+), makrofagów CD68+ oraz ekspresja CD163
• wzrosła ekspresja receptorów powierzchniowych makrofagów MAC1
• odnotowano wzrost aktywności i ekspresję mRNA (IL1β, TNF, IL6, CCL2, CCL4, CCL5, CXCL2, IL8, LIF); TNFα (ang. tumor necrosis factor, czynnik martwicy nowotworu) => WZROST STANU ZAPALNEGO
• odnotowano ekspresję genów neutrofin (GDNF, NGF)
• odnotowano ekspresję białka szoku cieplnego, białka szoku termicznego (HSP70), „Hsp70 aktywnie współdziała z podstawowymi mechanizmami kontrolującymi proliferację, różnicowanie i śmierć komórki” 
• odnotowano aktywność kinazy kreatynowej, wzrost ilości IL-6 w osoczu (IL-6 ma działanie pro i przeciwzapalne)
• odnotowano translokację HSP70 oraz αB-krystaliny poza cytozol po zakończeniu treningu, co ma duże znacznie dla stabilizacji i ochrony uszkodzonych struktur miofibrylarnych; „Należy dodać, że apoptoza jest hamowana również przez inne białka opiekuńcze Hsp70 i Hsp90. Wiele czynników toksycznych powoduje wzrost poziomu reaktywnych form tlenu (ROS, ang. reactive oxygen species), które w zależności od stężenia mogą wywoływać apoptozę lub nekrozę komórki. Stwierdzono, że Hsp27 i αB-krystalina chronią komórki przed reaktywnymi formami tlenu indukowanymi TNFα (ang. tumor necrosis factor, czynnik martwicy nowotworu) nadtlenkiem wodoru lub menadionem.

Co najbardziej szokujące: zanurzanie w zimnej wodzie nie miało wpływu na stres komórkowy oraz stan zapalny w porównaniu do regeneracji aktywnej na rowerku! A więc taka praktyka nie ma większego sensu! A przez całe pokolenia wierzono, iż zimna woda sprzyja regeneracji oraz zmniejsza stan zapalny. Cóż, nie było na to żadnych dowodów, teraz już wiemy, jak jest faktycznie.

Niektórzy badacze wskazywali, iż częste korzystanie z zimnej wody powoduje zmniejszoną ekspresję białek i komórek satelitarnych kluczowych dla hipertrofii. Powyższe badanie wskazuje, iż zapewne istniały inne przyczyny, dla których odnotowano stłumienie adaptacji wysiłkowej do treningu siłowego w eksperymencie Llion A. Roberts i wsp. 

Gwoździem do trumny dla zwolenników zimnej wody jest badanie Broatch JR i wsp.  Opublikowane w październiku 2014 r. 30 mężczyzn (średni wiek: 24 ± 5 roku; szczytowe pochłanianie tlenu, 51.1 ± 7.0 mL/kg/min) wykonało 4 serie 30-sekundowych sprintów.

Zaraz po pracy wysokiej intensywności zastosowano:

• CWI – zanurzanie w zimnej wodzie (zanurzenie w wodzie o temperaturze 10.3°C ± 0.2°C)
• TWP, czyli zanurzenie w wodzie o obojętnej temperaturze wynoszącej 34.7°C ± 0.1°C – grupa placebo (sugerowano, iż to specjalna terapia regeneracyjna)
• TWI, zanurzenie w wodzie o obojętnej temperaturze wynoszącej 34.7°C ± 0.1°C – grupa kontrolna (nic im nie mówiono)

Zbadano temperaturę mięśni, opuchnięcie uda, próg bólu (jego tolerancję), ilości IL-6, leukocytów, neutrofili oraz limfocytów przed treningiem, po treningu, po regeneracji oraz po 1, 24 i 48 godzinach po zakończeniu ćwiczeń. Mierzono maksymalny izometryczny skurcz dowolny (MVIC ang. maximal voluntary isometric contraction).

Wyniki

Siła uda, chęć oraz gotowość do ćwiczeń były o wiele mniejsze, z kolei odczuwany ból był o wiele większy w grupie kontrolnej (TWI), w porównaniu do grupy zanurzania w zimnej wodzie (CWI) oraz placebo TWP (tam odnotowano podobne wyniki),

Świadczy to niezbicie o tym, iż placebo jest znacznie skuteczniejsze od zanurzania ciała w zimnej wodzie, skoro zanurzanie w wodzie o temperaturze 34.7°C ± 0.1°C okazało się równie skuteczne, jak zanurzanie w zimnej wodzie o temperaturze 10.3°C ± 0.2°C. Innymi słowy, otrzymano kompletnie różne rezultaty, stosując dokładnie tą samą fikcyjną metodę "regeneracyjną". Różnicę w wynikach przyniosła sugestia naukowców. Okazuje się, iż subiektywne odczucia związane ze stosowaniem terapii zimną wodą są związane z efektem placebo (tak samo można podsumować większość egzotycznych suplementów o niepotwierdzonym działaniu, egzotycznych diet itd.)

A co z morsowaniem? Przecież woda zimą ma niższą temperaturę?

Nie mam dobrych wieści. Wg badań Andersona D. i wsp. opublikowanych 16 października 2017 r. zimna woda wcale nie jest polecanym sposobem regeneracji! Przy trzech różnych okazjach 9 mężczyzn (wytrenowanych sportowców) po 45 minutowym biegu interwałowym skorzystało z terapii:

• 12 minut chłodzenia w wodzie 14°C (CWI 14°C)
• 12 minut chłodzenia w wodzie 5°C (CWI 5°C),
• siedzenie, bez zanurzenia w wodzie (grupa kontrolna),

Wyniki

• zimna woda (5°C) skuteczniej przywracała szczytową moc zawodnika w porównaniu do zanurzenia w wodzie o temperaturze 14°C oraz grupy kontrolnej 24 godziny po zakończeniu pracy,
• po 48 godzinach zarówno grupa kontrolna, jak i osoby chłodzone wodą o temperaturze 5°C miały lepsze efekty (odnotowano większą szczytową moc zawodnika) w porównaniu do wody o temperaturze 14°C,
• zanurzanie w wodzie 5°C i 14°C było skuteczniejsze w porównaniu do interwencji w grupie kontrolnej w zakresie przywracania szczytowej mocy zawodnika po 72 godzinach.

No dobrze, czyli ta zimna woda wcale nie jest taka zła, prawda?

Niestety, nie:

• grupa kontrolna miała o wiele lepsze wyniki, jeśli chodzi o moc średnią w porównaniu do grup zanurzania w zimnej wodzie,
• na dodatek nie miało aż takiego znaczenia, czy użyto wody o temperaturze 5°C czy 14°C,
• po 24 i 72 godzinach po zakończeniu treningu zanurzanie w wodzie o temperaturze 5°C było skuteczniejsze (pod względem przywracania mocy średniej) od zanurzania w 14°C
• jednakże brak terapii (czyli zwykłe siedzenie) było skuteczniejsze od obu rodzajów terapii związanych z zanurzaniem w zimnej wodzie (w okresie 72 godzin po zakończeniu treningu),
• różne terapie nie miały wpływu na ilość mleczanów oraz kinazę kreatynową.

Czy morsowanie jest dobrym sposobem na poprawę regeneracji?

W świetle tych obserwacji nie zaleca się stosowania chłodzenia w wodzie 14°C czy 5°C, jako sposobu regeneracji po wysiłku. Jeszcze inne, nowe badania wskazują, że nawet 1-minutowe zanurzenie w wodzie o temperaturze 5,3°C może mieć negatywny wpływ na propriorecepcję stawu kolanowego u graczy rugby. Chłodzenie ciała zimną wodą może mieć pewne znaczenie dla treningu w gorących warunkach, ale badania przynoszą sprzeczne rezultaty. 

Czy pływanie w zimnej wodzie jest dobrym sposobem na odchudzanie?

Wielu ludzi spekuluje, iż np. pływanie w zimnej wodzie jest dobrym sposobem na odchudzanie. Niestety badania 103 pływaków trenujących w wodach Zatoki San Francisco o temperaturze 9.6° C [49.3 ° F] do 12.6° C [54.7 ° F] tego nie potwierdzają. 10.7% z nich było otyłych, a pływacy z Ameryki Północnej (kategorii masters) lub międzynarodowi mistrzowie pływania kategorii masters mieli niższe BMI. Podobnie stwierdzono, iż osoby pływające w zimnej wodzie mają więcej podskórnej tkanki tłuszczowej w porównaniu do grupy kontrolnej. W przypadku podobnego treningu następuje adaptacja podwzgórza, organizm traci mniej energii w zimnej wodzie. Wg obserwacji nawet 25% energii pochodzi w takim przypadku z termogennego działania adrenaliny (tylko ona ma potencjał redukujący tkankę tłuszczową), zaś spada rola wytwarzania ciepła wskutek drżenia mięśni (drżenie pojawiało się dopiero po 40 minutach chłodzenia). 

Ponadto pływanie wcale nie musi być dobrym sposobem na chudnięcie niezależnie, czy jest to zimna, czy cieplejsza woda. W przypadku biegaczy w pewnym eksperymencie panowie mieli średnio 7% tkanki tłuszczowej, pływacy zaś ok. 12%, w przypadku kobiet były to następujące proporcje: biegaczki 15%, pływaczki 20%.

Nie do końca jest wyjaśniony mechanizm, z powodu którego pływacy i pływaczki mogą mieć więcej tkanki tłuszczowej w porównaniu np. do biegaczy czy kolarzy. Jakby tego było mało, w wielu eksperymentach ujawniono szokujące dla przeciętnego bywalca klubu wyniki: pomimo iż pływaczki spożywały mniej, niż wynosi ich dzienne zapotrzebowanie, miały 5 pkt proc. więcej tkanki tłuszczowej w porównaniu do swoich biegających koleżanek. Pływaczki spożywały 2490 kcal dziennie, zaś biegaczki 2040 kcal. Jednakże pływaczki wydatkowały o wiele więcej energii, więc powinny być chudsze, a tak się nie stało. Mało tego pływający mężczyźni średnio spożywali dziennie 3380 kcal, biegający 3460 kcal – a to biegacze byli bardziej odtłuszczeni! Jak widać, różne rodzaje wysiłku aerobowego wcale nie są sobie równe, a warunki i sposób prowadzenia aktywności mają kolosalny wpływ na kompozycję sylwetki.

Na koniec ważna informacja – niektóre badania [Claudio Nieto Jimenez i wsp] wskazują, iż ekspozycja na zimno mobilizuje system odpornościowy, ale może też mieć negatywny wpływ na cały ustrój. Żołnierze w samej bieliźnie byli wystawieni na wodę o temperaturze 10.6° (minimalnie od 13 – maksymalnie do 75 minut – ile kto dał radę). W kontakcie z zimnem silnie rośnie tętno (z 63 do 101 uderzeń na minutę), ciśnienie krwi (skurczowe ze średniego 107.5 wzrosło na 127,2), zaś spada nasycenie krwi tlenem.

Pozostałe dane

• kolosalnie wzrosła ilość ACTH (ponad 40%)
• odnotowano znaczną zwyżkę kortyzolu (~36%!)
• spadła ilość testosteronu całkowitego
• znacznie spadła ilość testosteronu wolnego (o 39%!)
• znacznie wzrosła aktywność tarczycy (TSH)
• nieznacznie wzrosła ilość T4 i T3
• znacznie wzrosła ilość hematokrytu, hemoglobiny
• znacznie wzrosła ilość leukocytów, neutrofili, bazofili, monocytów, płytek krwi

Wnioski 

Przedłużona ekspozycja na zimną wodę może sprzyjać rozpadowi mięśni, spadkom siły i mocy mięśniowej (spadek ilości testosteronu, wzrost kortyzolu) oraz incydentom zakrzepowo-zatorowym (wzrost hematokrytu oraz płytek krwi).

Niewykluczone jest również większe ryzyko incydentów sercowo-naczyniowych.

Zjawisko opiera się na konflikcie układ adrenergiczny (współczulny), wywołuje odruchową tachykardię (przyspieszenie pracy serca), z kolei przywspółczulny bradykardię (zwolnienie akcji serca). Podobne zjawisko powoduje "suche utonięcie" pływaka, często błędnie identyfikuje się ofiary podobnego syndromu jako śmierć z powodu hipotermii lub utonięcia.

Wzrasta również immunosupresja poprzez wpływ kortyzolu, a ma on negatywny wpływ na całe ciało (kości, skórę, wzrok, mięśnie, układ krwiotwórczy, układ immunologiczny, przewód pokarmowy). Z jednej strony pobudza się układ immunologiczny, z drugiej immunosupresja sprzyja infekcjom i wielu różnorakim schorzeniom.

Czy taka terapia ma to sens?

Niech każdy samodzielnie odpowie sobie na to pytanie. Na zakończenie dodam, iż niedawno na "imprezie morsów" zmarł 70-latek."Tragedia wydarzyła się podczas sobotniej imprezy morsów odbywającej się w Sandomierzu. 70-letni mężczyzna zasłabł w trakcie przepływania Wisły. Pomimo reanimacji nie udało się go uratować." Wnioski każdy potrafi wyciągnąć samodzielnie.

Referencje:

• Paulsen G1, Hamarsland H2, Cumming KT2, Johansen RE2, Hulmi JJ3, Børsheim E4, Wiig H2, Garthe I5, Raastad T2. „Vitamin C and E supplementation alters protein signalling after a strength training session, but not muscle growth during 10 weeks of training.” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25384788
• „Fizjologia człowieka” Z. Traczyk, A. Trzebski
• Paulsen G. “Vitamin C and E supplementation hampers cellular adaptation to endurance training in humans: a double-blind randomized controlled trial.” http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24492839 J Physiol. 2014 Feb 3.
• S. Tukaj „Immunoregulacyjne właściwości białek Hsp70” http://www.phmd.pl/api/files/view/29583.pdf
• E. Laskowska „Małe białka szoku termicznego – rola w apoptozie, kancerogenezie i chorobach związanych z agregacją białek” http://www.postepybiochemii.pl/pdf/1_2007/02_1_2007.pdf
• Peake JM1,2, Roberts LA2,3, Figueiredo VC4, Egner I5, Krog S6, Aas SN6, Suzuki K7, Markworth JF4, Coombes JS3, Cameron-Smith D4, Raastad T „The effects of cold water immersion and active recovery on inflammation and cell stress responses in human skeletal muscle after resistance exercise” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27704555
• Llion A. Roberts “Post-exercise cold water immersion attenuates acute anabolic signalling and long-term adaptations in muscle to strength training” http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1113/JP270570/abstract
• Broatch JR1, Petersen A, Bishop DJ. “Postexercise cold water immersion benefits are not greater than the placebo effect.” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24674975
• Allan, Robert and Mawhinney, C. “Is the ice bath finally melting? Cold water immersion is no greater than active recovery upon local and systemic inflammatory cellular stress in humans”
• Anderson D1,2, Nunn J1, Tyler CJ1 „The Effect Of Cold (14 °C) Versus Ice (5°C) Water Immersion On Recovery From Intermittent Running Exercise.” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29189587
• Chow GC1, Yam TT, Chung JW, Fong SS. “Effects of postexercise ice-water and room-temperature water immersion on the sensory organization of balance control and lower limb proprioception in amateur rugby players: A randomized controlled trial.”
• Choo HC1, Nosaka K1, Peiffer JJ2, Ihsan M3, Abbiss CR1 “Ergogenic effects of precooling with cold water immersion and ice ingestion: A meta-analysis.”
• Crow BT1, Matthay EC2, Schatz SP3, Debeliso MD4, Nuckton TJ5. “The Body Mass Index of San Francisco Cold-water Swimmers: Comparisons to U.S. National and Local Populations, and Pool Swimmers.”
• http://www.sportsci.org/news/compeat/fat.html
• http://www.burnthefatinnercircle.com/members/341.cfm
• Jang, K.T., Flynn, M.G., Costill, D.L., Kirwan, J.P., Houmard, J.A., Mitchell, J.B., D'Acquisto, L.J. Energy balance in competitive swimmers and runners (1987). Journal of Swimming Research, 3, 19-23.
• Vybíral S1, Lesná I, Jansky L, Zeman V “Thermoregulation in winter swimmers and physiological significance of human catecholamine thermogenesis”. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10825419
• I. de Glisezinski1, D. Larrouy1, M. Bajzova3, K. Koppo3,4, J. Polak3, M. Berlan1,2, J. Bulow5, D. Langin, M. A. Marques1, F. Crampes1,3, M. Lafontan1 and V. Stich3 “Adrenaline but not noradrenaline is a determinant of exercise-induced lipid mobilization in human subcutaneous adipose tissue”
• Nieto Jimenez C1, Cajigal Vargas J2, Triantafilo Vladilo VS3, Naranjo Orellana J4. “Impact of Hypothermic Stress During Special Operations Training of Chilean Military Forces”. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29425375
• http://www.nowiny24.pl/wiadomosci/rzeszow/a/70letni-mezczyzna-z-rzeszowa-zmarl-podczas-imprezy-morsow-zimowa-przeprawa-wisly-wplaw-w-sandomierzu,12846824/