Методы коррекции функций митохондрий: физические упражнения и физиотерапевтические интервенции

Упражнения на выносливость способствуют положительным изменениям функций митохондрий в скелетных мышцах. Адаптация к тренировкам в скелетных зависит от ряда факторов, таких как регулярность их выполнения, интенсивность и переносимость. Регулярная физическая активность может улучшать дыхательную функцию митохондрий в мышцах. Митохондриальный биогенез индуцируется тренировками на выносливость и происходит посредством координированной экспрессии генов, координирующих работу митохондрий.

Исследования показали, что существует связь между инсулинорезистентностью и дисфункцией митохондрий в скелетных мышцах. Аэробные тренировки могут значительно повысить чувствительность к инсулину, максимальное потребление кислорода и митохондриальное дыхание в мышцах. 

Аэробные тренировки

Аэробные тренировки, также известные как кардиотренировки, это физическая активность, которая требует постоянного поступления кислорода для поддержания работы мышц.

Основные виды аэробных тренировок:

• Ходьба - продолжительность: от 30 минут до 1 часа
• Бег трусцой - продолжительность: от 20 минут до 1 часа
• Плавание - продолжительность: от 30 минут до 1 часа
• Велосипедный спорт (включая велотренажеры) - продолжительность: от 30 минут до 1 часа
• Аэробика (включая степ-аэробику) - продолжительность: от 20 минут до 1 часа
• Танцы (например, зумба, хип-хоп) - продолжительность: от 30 минут до 1 часа

Интенсивность: во время аэробных тренировок рекомендуется обращать внимание на пульс для оценки интенсивности. Пульс должен находится в пределах 60-80% от максимального.

Расчет максимального пульса во время тренировки рассчитывается по формуле: 220 минус возраст.

Частота: рекомендуется заниматься аэробными упражнениями 3-4 раза в неделю.

Поскольку митохондрии очень чувствительны к сигналам, инициируемым мышечной сократимостью, физическая активность и упражнения способствуют биогенезу и правильному функционированию в этих органеллах. 

Интервальные тренировки

Интервальные тренировки – это вид физической активности, включающий чередование периодов высокой интенсивности упражнений с периодами отдыха или упражнений низкой интенсивности. Эти тренировки можно адаптировать под различные виды физической активности, такие как бег, велоспорт, плавание и т.д.

Рекомендуемая продолжительность интервальной тренировки: 20-30 минут, частота – 2-3 раза в неделю.

Пример интервальной тренировки: 4 минуты бега, затем 2-3 минуты ходьбы, повторить 3-4 раза.

Рекомендуется начинать с более коротких и менее интенсивных интервалов, постепенно увеличивая их длительность и интенсивность. 

Интервальные тренировки являются эффективным способом улучшения митохондриальной функции благодаря стимуляции митохондриального биогенеза, улучшению окислительного метаболизма, снижению окислительного стресса и улучшению функции митохондриальных мембран. Регулярное выполнение таких тренировок может значительно улучшить общее состояние здоровья и повысить физическую выносливость.

Физические методы коррекции функций митохондрий

Гипокси-гиперокси терапия и гипербарическая оксигенация являются физиотерапевтическими методами, которые используют в качестве терапевтической интервенции изменение уровней кислорода. Эти методы могут существенно влиять на функцию митохондрий, улучшая их биогенез, метаболизм и обеспечивая защиту от окислительного стресса. 

Гипокси-гиперокси терапия включает чередование периодов гипоксии (низкого уровня кислорода) и гипероксии (высокого уровня кислорода). Это воздействие стимулирует адаптационные механизмы в организме, улучшая митохондриальную функцию:

• Гипоксия активирует HIF-1α (гипоксия-индуцируемый фактор 1-альфа), который способствует увеличению биогенеза митохондрий и улучшению их функции.
• Гипероксия увеличивает содержание кислорода в тканях, улучшая метаболизм и снижая окислительный стресс.
• Чередование гипоксии и гипероксии стимулирует антиоксидантные системы, защищая митохондрии от повреждений.

Гипербарическая оксигенация включает воздействие 100% кислорода при повышенном давлении (обычно 2-3 атмосферы). Это приводит к значительному увеличению уровня кислорода в крови и тканях, что оказывает следующие эффекты:

• Высокое содержание кислорода улучшает метаболизм и энергообеспечение клеток, включая митохондрии.
• Гипербарическая оксигенация способствует увеличению количества и активности митохондрий за счет активации экспрессии PGC-1α (пероксисомного активированного рецептора-гамма коактиватора 1-альфа), который является основным регулятором митохондриального биогенеза.

Гипокси-гиперокси терапия и гипербарическая оксигенация являются эффективными методами для улучшения митохондриальной функции. 

Список источников

1. Barbieri E, Agostini D, Polidori E, et al. The pleiotropic effect of physical exercise on mitochondrial dynamics in aging skeletal muscle. Oxid Med Cell Longev. 2015;2015:917085. doi:10.1155/2015/917085

2. Hohenauer, Erich & Bianchi, & Clijsen, Ron. (2023). The effects of three weeks intermittent hypoxic therapy on mitochondrial function: a pilot-study.

3. Hadanny A, Hachmo Y, Rozali D, et al. Effects of Hyperbaric Oxygen Therapy on Mitochondrial Respiration and Physical Performance in Middle-Aged Athletes: A Blinded, Randomized Controlled Trial. Sports Med Open. 2022;8(1):22. Published 2022 Feb 8. doi:10.1186/s40798-021-00403-w

4. Hey-Mogensen, M., Højlund, K., Vind, B.F. et al. Effect of physical training on mitochondrial respiration and reactive oxygen species release in skeletal muscle in patients with obesity and type 2 diabetes. Diabetologia 53, 1976–1985 (2010). https://doi.org/10.1007/s00125-010-1813-x