Ultramaratony jednak nie są zdrowe. Ekstremalne biegi niszczą erytrocyty szybciej, niż zakładano
Czy morderczy wysiłek fizyczny zawsze sprzyja budowaniu zdrowia? Najnowsze analizy opublikowane w prestiżowym czasopiśmie naukowym „Blood Red Cells & Iron”, wydawanym przez Amerykańskie Towarzystwo Hematologiczne, rzucają nowe i niepokojące światło na fizjologię sportów wytrzymałościowych. Badacze udowodnili, że udział w ultramaratonach drastycznie przyspiesza procesy uszkodzenia oraz rozpadu czerwonych krwinek. Zjawisko to narasta wraz z każdym przebytym kilometrem, co sugeruje, że im dłuższy dystans ma za sobą biegacz, tym większe spustoszenie sieje on w swoim układzie krwionośnym.
Bieganie na dystansach znacznie przekraczających tradycyjną barierę maratońską, czyli 42,195 km, stało się w ostatnich latach globalnym trendem. Dla tysięcy entuzjastów jest to ostateczny test silnej woli. Jednak z perspektywy biologii komórkowej, bieg trwający kilkanaście lub kilkadziesiąt godzin okazuje się brutalną próbą przetrwania dla organizmu. Naukowcy z University of Colorado Anschutz w USA wykazali, że ekstremalny stres fizyczny wywołuje zjawisko, które można określić mianem „przyspieszonym starzeniem się krwi”. Proces ten nie jest jedynie przejściowym zmęczeniem, lecz realną degradacją struktur komórkowych zachodzącą bezpośrednio na trasie wyścigu.
Ekspert od granic wytrzymałości: Kim jest prof. Angelo D’Alessandro?
Kluczową postacią stojącą za tym odkryciem jest prof. Angelo D’Alessandro, światowej sławy biochemik i dyrektor Metabolomics Core na University of Colorado Anschutz Medical Campus. Profesor D’Alessandro to postać nietuzinkowa w świecie nauki – naukowiec i pasjonat sportów ekstremalnych. Jako autor ponad 300 publikacji naukowych, jest uznawany za pioniera metabolomiki, czyli dziedziny zajmującej się badaniem unikalnych „odcisków palców”, jakie procesy chemiczne zostawiają w naszych komórkach.
Dzięki swojej wieloletniej współpracy z komitetem medycznym Ultra-Trail du Mont-Blanc (UTMB), prof. D’Alessandro zyskał unikalny dostęp do próbek krwi najlepszych biegaczy świata. Jego celem nie było jedynie opisanie zmęczenia mięśni, ale zajrzenie głębiej – do wnętrza czerwonej krwinki, która w ekstremalnych warunkach staje się papierkiem lakmusowym kondycji całego organizmu.
Co dzieje się w żyłach podczas biegu ultra?
Czerwone krwinki, znane w medycynie jako erytrocyty, pełnią funkcję mikroskopijnych transporterów w naszym ciele. Ich nadrzędnym zadaniem jest dostarczanie cząsteczek tlenu z płuc do wszystkich pracujących tkanek oraz odbieranie dwutlenku węgla, aby przetransportować go z powrotem do płuc. W trakcie ultramaratonu zapotrzebowanie mięśni na tlen wzrasta do poziomów ekstremalnych. Paradoksalnie, właśnie w momencie najwyższego zapotrzebowania, ten precyzyjny system transportowy zaczyna ulegać awarii.
Zespół badawczy pod kierownictwem prof. D’Alessandro oraz dr. Travisa Nemkova przeprowadził szczegółową analizę krwi grupy 23 ochotników. Uczestniczyli oni w dwóch wyjątkowo wymagających wydarzeniach sportowych:
- Bieg Martigny-Combe do Chamonix: Dystans 40 kilometrów z sumą podejść wynoszącą 2350 metrów. Jest to wysiłek zbliżony do maratonu, ale realizowany w bardzo trudnym, górskim terenie.
- Ultra-Trail du Mont-Blanc (UTMB): Jeden z najtrudniejszych biegów terenowych na świecie, liczący około 171 kilometrów.
Badacze pobrali próbki krwi od sportowców w dwóch kluczowych momentach: tuż przed startem oraz natychmiast po przekroczeniu linii mety. Wykorzystując zaawansowane techniki spektrometrii, przeanalizowano tysiące białek, lipidów oraz metabolitów. Wyniki ukazały obraz alarmujący: krew biegaczy po zakończeniu rywalizacji wykazywała parametry charakterystyczne dla organizmów znacznie starszych lub dotkniętych silnymi stanami zapalnymi.
Trening siłowy to polisa na stare lata. Dlaczego warto uprawiać sport po 70. i 80. roku życia?
W pewnym momencie, gdzieś pomiędzy dystansem maratonu a ultramaratonu, uszkodzenia naprawdę zaczynają się kumulować – powiedział dr Nemkov. Obserwujemy, że takie zmiany zachodzą, ale nie wiemy, ile czasu organizm potrzebuje, by je naprawić, czy mają one długofalowe skutki oraz czy te skutki są korzystne, czy szkodliwe.
Mechaniczny „młynek” dla komórek: Dlaczego krwinki ulegają rozpadowi?
Odkrycia naukowców wskazują, że zniszczenie czerwonych krwinek odbywa się w dwóch obszarach. Pierwszym z nich jest czysta fizyka i obciążenia mechaniczne, którym poddawane są komórki krwi wewnątrz układu naczyniowego.
- Przeciążenia hemodynamiczne: W trakcie intensywnego biegu tętno oraz ciśnienie krwi gwałtownie rosną. Krew jest tłoczona przez naczynia krwionośne z ogromną siłą i prędkością. Erytrocyty w normalnych warunkach są niezwykle elastyczne, co pozwala im przeciskać się przez naczynia włosowate, których średnica jest mniejsza od samej krwinki. Jednak pod wpływem ekstremalnego wysiłku komórki te tracą swoją giętkość i stają się sztywne. Taka sztywna krwinka nie jest w stanie sprawnie manewrować w mikrokrażeniu, co prowadzi do jej uderzania o ściany naczyń i ostatecznego pęknięcia, czyli hemolizy.
- Zjawisko uderzenia stopy (Foot-strike hemolysis): Każdy krok biegacza, szczególnie na twardym lub nierównym podłożu, generuje falę uderzeniową. Kiedy stopa uderza o ziemię, naczynia krwionośne w podeszwie ulegają gwałtownemu uciśnięciu. To powoduje fizyczne zmiażdżenie tysięcy krwinek w ułamku sekundy. Biorąc pod uwagę, że podczas biegu na 171 kilometrów zawodnik wykonuje dziesiątki tysięcy kroków, skala strat komórkowych staje się ogromna.
Ultraprzetworzona żywność a zdrowie psychiczne. Czy to, co jemy, zmienia nasz mózg?
Agresja na poziomie molekularnym: Wolne rodniki i zapalenie
Drugim obszarem degradacji krwinek jest skomplikowana biochemia wysiłku. Ekstremalny bieg jest dla organizmu stanem najwyższego zagrożenia, który układ odpornościowy interpretuje niemal identycznie jak ciężką infekcję bakteryjną lub wirusową.
- Kumulacja stresu oksydacyjnego: Podczas produkcji energii niezbędnej do biegu, w mitochondriach komórkowych powstają ogromne ilości wolnych rodników. Są to wysoce reaktywne cząsteczki, które atakują struktury sąsiednich komórek. W organizmie ultramaratończyka uderzają one bezpośrednio w błony komórkowe czerwonych krwinek. Proces ten prowadzi do utleniania lipidów i białek budujących te błony, co trwale osłabia ich strukturę.
- Błyskawiczne starzenie komórek: Normalny cykl życia czerwonej krwinki wynosi około 120 dni. Stres oksydacyjny wywołany ultramaratonem niszczy struktury białkowe krwinek tak skutecznie, że proces ich starzenia, który powinien trwać cztery miesiące, zostaje skompresowany do kilkunastu godzin biegu.
Jak zaznacza dr Travis Nemkov:
Przewlekły stres wywołany takimi dystansami prowadzi do zmian, których długofalowe skutki dla zdrowia pozostają na razie nieznane, ale na pewno obciążają organizm bardziej, niż go wzmacniają.
Od sportowca do pacjenta: Zaskakujące powiązania z medycyną ratunkową
Jednym z najbardziej nowatorskich aspektów tego badania jest odkrycie wspólnych mianowników między sportem wyczynowym a transfuzjologią. Współautor pracy, dr Angelo D’Alessandro, dostrzegł uderzające podobieństwo między krwią biegacza po UTMB a krwią przechowywaną w bankach krwi.
- Uszkodzenia magazynowe: Krew pobrana od dawców może być przechowywana maksymalnie przez sześć tygodni. Po tym czasie dochodzi w niej do zmian biochemicznych, które sprawiają, że krwinki tracą swoje właściwości transportowe i stają się sztywne.
- Model badawczy: Badanie wykazało, że ekstremalny bieg wywołuje w organizmie niemal identyczne degradacje białek i lipidów w ciągu jednej doby, jakie obserwuje się po wielotygodniowym przechowywaniu krwi w chłodniach.
Dzięki temu sportowcy stali się dla nauki „żywymi modelami”. Wiedza zdobyta na trasach biegów górskich może teraz posłużyć do opracowania lepszych metod konserwacji krwi, co w przyszłości może uratować życie pacjentom wymagającym transfuzji na oddziałach intensywnej terapii.
Nawet 15 tysięcy złotych na korepetycje, zajęcia dodatkowe, sport i wyjazdy edukacyjne dla ucznia. Jak się zgłosić do IKR Junior
Widmo anemii wysiłkowej: Cicha bariera wydolności
Dla osób uprawiających biegi długodystansowe najważniejszym wnioskiem z badania jest realne ryzyko wystąpienia anemii wysiłkowej. Masowy rozpad erytrocytów powoduje uwolnienie hemoglobiny bezpośrednio do osocza krwi. Organizm musi wówczas podjąć ogromny wysiłek, aby przefiltrować te pozostałości, co dodatkowo obciąża nerki.
Większość zawodników po ukończeniu biegu odczuwa paraliżujące zmęczenie, które zazwyczaj przypisują mikrourazom mięśni. Jednak analizy sugerują, że u podłoża tego stanu leży „zmęczenie krwi”. Jeśli biegacz nie zapewni sobie odpowiednio długiego czasu na regenerację, jego szpik kostny nie zdąży wyprodukować nowej partii sprawnych krwinek. Prowadzi to do stanu przewlekłego niedotlenienia tkanek, co drastycznie obniża formę sportową i ogólną odporność organizmu.
Gdzie leży granica bezpieczeństwa?
Badacze zaobserwowali wyraźną różnicę w skali uszkodzeń między dystansem 40 kilometrów a 171 kilometrami. O ile po biegu krótszym krew wykazuje oznaki silnego stresu, o tyle po ultramaratonie skala destrukcji komórkowej „naprawdę zaczyna gwałtownie przyspieszać”.
Sugeruje to istnienie pewnego progu wytrzymałości fizjologicznej układu krwionośnego. Po jego przekroczeniu naturalne mechanizmy naprawcze nie są już w stanie nadążyć za tempem zniszczeń. Dla amatorów, którzy decydują się na start w biegach stustumilowych bez wieloletniego przygotowania bazowego, może to oznaczać wejście w stan głębokiego długu biologicznego, który odbije się na ich zdrowiu w przyszłości.
30 minut biegu nie „spali” pączka
Jak chronić układ krwionośny? Rekomendacje dla sportowców
Pomimo takich wniosków, naukowcy nie namawiają do rezygnacji z uprawiania biegów ultra. Sugeruje jednak wprowadzenie radykalnych zmian w podejściu do przygotowań i odnowy biologicznej.
- Precyzyjne wsparcie antyoksydacyjne: Kluczowe staje się spożywanie produktów bogatych w naturalne przeciwutleniacze, takie jak witaminy C i E oraz polifenole, które mogą pomóc w neutralizowaniu wolnych rodników bezpośrednio na trasie biegu.
- Monitorowanie zapasów żelaza: Ponieważ krwinki ulegają masowemu rozpadowi, organizm potrzebuje surowców do budowy nowych komórek. Niezbędne jest regularne badanie poziomu ferrytyny, aby uniknąć niedoborów żelaza przy jednoczesnym unikaniu suplementacji „w ciemno”.
- Regeneracja: Morfologia krwi po starcie powinna stać się standardem oceny gotowości do powrotu do treningów. Należy pamiętać, że regeneracja układu krwionośnego może trwać znacznie dłużej niż ustąpienie bólu w mięśniach nóg.
Podsumowanie: Biologiczna cena ekstremalnej pasji
Ultramaratony to niewątpliwie fascynujące wyzwanie, jednak dane opublikowane przez Amerykańskie Towarzystwo Hematologiczne jasno wskazują, że za każdy taki wyczyn organizm płaci wysoką cenę w walucie czerwonych krwinek. Krew biegacza traci swoją integralność z każdym kolejnym krokiem na trasie.
Zrozumienie mechanizmów, które prowadzą do rozpadu erytrocytów, to nie tylko lekcja pokory dla sportowców, ale także szansa na przełom w medycynie ogólnej. Pozwala to lepiej zrozumieć procesy starzenia się komórek pod wpływem skrajnego stresu. Jak zauważa dr Angelo D’Alessandro, czerwone krwinki są niezwykle odporne, ale jednocześnie bardzo wrażliwe na zmiany środowiska. Naszym wspólnym zadaniem jest nauczyć się, jak lepiej chronić te fundamenty życia, niezależnie od tego, czy mówimy o elitarnym atlecie, czy o pacjencie czekającym na ratującą życie krew.
Badanie zostało sfinansowane przez University of Colorado Anschutz Medical Campus i przeprowadzone we współpracy z komitetem medycznym Ultra-Trail du Mont-Blanc (UTMB). Pełne wyniki analizy tysięcy metabolitów i lipidów w osoczu biegaczy są dostępne w otwartym dostępie (Open Access) na platformie Amerykańskiego Towarzystwa Hematologicznego.
