Kiedy bieganie uśmierza ból? I co daje „euforia biegacza”?

---

Bieganie może powodować swoiste cierpienie, o czym wiedzą ci wszyscy, którzy za szybko zaczną np. start w maratonie. Ale są też dowody na to, że zmęczenie może być wręcz korzystnym zjawiskiem w procesie zmniejszania bólu. W pewnych przypadkach bieganie może redukować albo nawet całkowicie zwalczać ból. Zdarza się też, że sami lekarze zalecają ćwiczenia fizyczne swoim pacjentom, aby pomóc w zwalczaniu chronicznego bólu. To, w jaki sposób ćwiczenia fizyczne redukują odczuwanie pewnych dolegliwości oraz jaki rodzaj ćwiczeń jest do tego najlepszy próbowano wyjaśnić na tegorocznej konferencji American College of Sport Medicine (ACSM), która odbyła się w San Diego w USA w dniach 26-30 maja 2015 r. Okazuje się też, że to „znieczulenie” może nawet uzależniać…

Nie tylko endorfiny

W naszym mózgu występują związki chemiczne, które są związane z tzw. „euforią biegacza” („runner’s high”). Są to endokannabinoidy, które stanowią mózgową wersję kannaboidów, a także endogenne opoidy, takie jak endorfiny, które są mózgową wersją morfiny. Oba te związki mogą wywoływać u osób aktywnych fizycznie stłumienie bólu, czyli analgezję.

Endokannabinoidy

Związki występujące w układzie kannabinoidowym są mimetykami (naśladowcami) naszych własnych hormonów, stąd ich nazwa endokannabinoidy, czyli kannabinoidy wewnętrzne. Wpływają one na receptory kannabinoidowe, które oznaczono symbolami CB1 i CB2.

Układ endokannabioidowy odkryto dopiero w 1990 r., kiedy ogłoszono, że nasz organizm produkuje związki takie jak anandamid i 2-AG (2-Arachidonyloglicerol). Są one długimi łańcuchami wielonienasyconych kwasów tłuszczowych zbudowanych z fosfolipidów błony komórkowej, w szczególności z kwasu arachidonowego. 

Receptory CB1 występują w komórkach nerwowych, szczególnie w rdzeniu kręgowym i mózgu. Oblicza się, że ich koncentracja jest 10-50 razy większa niż np. receptorów opoidowych czy dopaminowych. Receptory te są obecne również w przysadce, tarczycy, wątrobie, tkance mięśniowej, układzie pokarmowym, płucach, trzustce, śródbłonku naczyń krwionośnych, a także w komórkach układu rozrodczego.

Z kolei receptory CB2 najczęściej występują w komórkach należących do układu odpornościowego, czyli: śledzionie, migdałkach, grasicy i w białych krwinkach (limfocytach, leukocytach, makrofagach, monocytach). CB2 mogą występować również w komórkach układu pokarmowego, obwodowego układu nerwowego i w mózgu. Ich ilość jest jednak o wiele mniejsza niż receptorów CB1. W niektórych tkankach występują też oba typy receptorów.  

Do czego przydają się endokannabinoidy?

Działanie endokannabinoidów może wpływać na wiele aspektów naszego życia: kontrolę apetytu, opanowanie niepokoju, odczuwanie bólu, uczenie się i pamięć, stabilizację ciśnienia tętniczego, masę kostną, działanie układu rozrodczego, koordynację ruchową. Układ endokannabinoidowy istnieje nie tylko u ludzi. Mają go wszystkie kręgowce, a nawet niektóre gatunki bezkręgowców. Naukowcy zajmujący się biologią szacują, że układ ten zaczął się kształtować w organizmach występujących na kuli ziemskiej już ok. 600mln lat temu. Skoro ewolucja w tym czasie go nie wyeliminowała, oznacza to, że jest on do czegoś potrzebny. W jednym z eksperymentów naukowcy wyhodowali myszy pozbawione jednego typu receptorów tego układu (CB1). Gryzonie te funkcjonowały jednak o wiele gorzej niż zwykłe myszy, miały problemy z pamięcią, częściej chorowały i żyły krócej.

Pierwsze dawki kannabinoidów młode ssaki dostają zaraz po urodzeniu – w mleku matki. U noworodków zwiększają one apetyt, pomagają wykształcić odruch ssania. Najprawdopodobniej działają również kojąco też stres związany z narodzinami. W dalszym rozwoju wspierają rozwój układu nerwowego, a u dorosłych osobników, endokannabinoidy sterują procesem neurogenezy w mózgu, czyli tworzenia nowych komórek nerwowych, a także gojenia się uszkodzeń np. po udarze czy urazie mózgu.

Endorfiny

Związki te są silnymi agonistami receptorów opioidowych, których pobudzanie wywołuje stany euforyczne. Na te same receptory działają opioidy egzogenne (czyli np. niektóre substancje psychoaktywne), co wywołuje zniesienie bólu, uczucie przyjemności i dobrego nastroju. Wywołuje to u niektórych silne uzależnienie psychiczne i fizyczne. Endorfiny zostały odkryte przez Johna Hughesa i Hansa Kosterlitza. Są one wytwarzane przez mózg, działając podobnie jak morfina – zmniejszają ból i wprawiają w dobry nastrój.

Odkryto kilkanaście różnych endorfin produkowanych w mózgu i rdzeniu kręgowym, wpływających na odczuwanie bólu, stan uczuć i świadomości. Najwięcej ich receptorów znajduje się w mózgu, w obszarach uważanych za siedzibę uczuć i ośrodki odczuwania przyjemności.

Wytwarzanie endorfin udowodniono po stosowaniu niektórych zabiegów akupunktury, czym tłumaczono jej działanie m. in. na wysokie ciśnienie i choroby serca. Oprócz wysiłku fizycznego, wytwarzanie endorfin może być jeszcze powodowane przez śmiech, niedotlenienie, niektóre ostre przyprawy, opalanie, substancje psychoaktywne i aktywność seksualną.  

Euforia biegacza

Ciekawe badania na temat endokannabinoidów opublikowano w Journal of Experimental Biology. Opisują one „euforię biegacza”, ewolucję, psy i fretki. Wszystko, czego potrzeba, aby wyjaśnić działanie endokannabinoidów. Artykuł stawia hipotezę, że człowiek wyewoluował do biegania długich dystansów (o czym pisał Christopher McDougall w „Urodzonych biegaczach”), a nasz organizm sam nas do tego zachęca. „Euforia biegacza” to ewolucyjna pamiątka, która ma nam pomagać w zmotywowaniu się do biegania. Jeśli była by to prawda, inne ssaki także powinny mieć chęć do biegania wytrzymałościowego. Ponadto, powinny mieć też omawiany tutaj „runner’s high”. A jak wiemy, część ssaków (w tym wspomniane fretki) ewoluowała raczej do leżenia i nicnierobienia (cokolwiek fretki robią w tych swoich małych norkach). Nie widać raczej u pewnych osobników zbytniej chęci do biegania. Jak to więc z tymi kannabinoidami u ssaków jest?

 
Fretka (fot: theferretzone.com)

Do przetestowania swojego pomysłu, naukowcy z Uniwersytetu w Arizonie zwerbowali 10 osób, 8 psów i 8 fretek. Osoby biorące udział w badaniach trenowały rekreacyjnie bieganie (30 minut biegu nie stanowiło dla nich problemu), psy pożyczono od lokalnej społeczności. Na temat fretek nie podano żadnych informacji. Następnie u wszystkich uczestników mierzono poziom endokannabinoidów przed i po 30 minutowym biegu na bieżni ruchomej w laboratorium. Oto wyniki tych badań (białe słupki to poziom związków przed ćwiczeniami, a czarne po).

 
Poziom substancji AEA przed i po wysiłku fizycznym

Tak więc, ludzie i psy mają fizjologiczną i psychologiczną motywację nakłaniającą ich do biegania, podczas gdy fretki (które zwykle spędzają 14 do 18 godzin na dobę śpiąc), po prostu uznały całe doświadczenie za dość denerwujące.

Aby potwierdzić, że endokannabinoidy (w tym wypadku anandamid, AEA) ma związek z „euforią biegacza”, naukowcy sprawdzili relację pomiędzy wzrostem endokannabinoidów i nastrojem u biorących w doświadczeniu biegaczy. Relacja była całkiem widoczna – im lepszy nastój wykazywali po badaniu uczestnicy, tym większa ilość endokannabinoidów występowała w ich organizmie.

Ostatnią ciekawostką, którą można jeszcze „wyciągnąć” z tych badań jest to, jak intensywność wpływa na poziom endokannabinoidów. Okazało się, że 30-minutowy, spokojny marsz nie zmienił poziomu tych substancji u badanych (a tak naprawdę, u psów nawet zmniejszył). Wydaje się więc, że ewolucja wykształciła pewne mechanizmy mogące zachęcić ludzi, psy i inne ssaki do energicznych ćwiczeń poprzez systemy nagrody, które prawdopodobnie pobudzały naszych przodków do polowania i poszukiwania pożywienia. Musi to być jednak wysiłek o odpowiedniej intensywności. Pozostaje tylko ryzyko, by od endokannabinoidów się nie uzależnić…

Dawid Raichlen z Uniwersytetu w Arizonie – jeden z autorów badań – wyjaśnia, że nasi przodkowie byli biegaczami długodystansowymi. „Aktywność tlenowa była ważna w ewolucji wielu różnych systemów pracujących w ludzkim ciele. Może to tłumaczyć, dlaczego ćwiczenia tlenowe wydają się być dla nas tak dobre” – mówi Raichlen. „Zainteresowaliśmy się mózgiem, aby poznać drogę, którą ewolucja zmieniała zachowania związane z wysiłkiem przez odpowiednie ścieżki motywacyjne” – dodaje naukowiec.

Raichlen wyjaśnia również, że osoby siedzące na co dzień za biurkiem nie wyskoczą nagle ze swoich komfortowych foteli, by doświadczyć przyjemnego efektu działania endokannabinoidów, bo prawdopodobnie nie mogą ich tak łatwo produkować. „Nieaktywne osoby nie są wystarczająco sprawne, by uzyskać od razu odpowiednią intensywność ćwiczeń, która aktywuje ośrodki nagradzania w mózgu” – mówi naukowiec. Jest jednak w tej kwestii optymistą. Twierdzi, że po jakimś czasie każdy może wypracować swoją tolerancję wysiłkową na tyle, by pokonać próg, po przekroczeniu którego wystąpi dodatkowa motywacja do ćwiczeń w postaci endokannabinoidów. Raichlen sugeruje też, że ćwiczenia mogą być tanim rozwiązaniem na wiele medycznych schorzeń, poprawiając nasz stan psychologiczny właśnie przez działanie tych związków. Ćwiczenia jednocześnie będą usprawniały nasz układ krążeniowy, oddechowy, a także kondycję. Wszystko przez tak proste zmęczenie się.

Znieczuleni bieganiem?

Ciekawy pogląd na temat endokannabinoidów dają badania opublikowane w ubiegłym roku przez naukowców z Brazylii. Podają oni, że związki te są odpowiedzialne (przynajmniej w części) za wywołaną przez ćwiczenia analgezję, czyli mniejsze odczuwanie bólu (Exercise-Induced Analgasia) u myszy.

W badaniach tych korzystano z analiz metodą „Western blot”, które wykazały wyraźny wzrost aktywacji receptorów CB1 w mózgu myszy. Natomiast analizy za pomocą immunofluorescencji udowodniły wzrost aktywacji i ekspresji receptorów CB1 w neuronach substancji szarej w mózgu tych gryzoni. Wszystkie te zmiany następowały po ćwiczeniach fizycznych.

Wyniki dały dość jednoznaczną informację, że ćwiczenia fizyczne aktywują system endokannabinoidowy, który następnie  powoduje efekt redukujący odczuwanie bólu u myszy, zarówno na poziomie obwodowym, jak i centralnym.

Inne wnioski zaprezentowali naukowcy z Uniwersytetu Wisconsin podczas konferencji ASCM. Ich badania wyjaśniają interakcje pomiędzy układem endokannabinoidowym, a działaniem endorfin. Wcześniejsze badania sugerowały, że oba te systemy mogą wpływać na siebie wzajemnie (a nawet, że endorfiny blokują częściowo działanie znieczulające endokannabinoidów). Postanowiono więc dokładniej zbadać relacje między tymi związkami.

W badaniach uczestniczyło 58 wolontariuszy, z których połowa otrzymywała lek o nazwie Naltrexone, który blokuje receptory opioidowe. Reszta dostawała placebo wyglądające dokładnie tak samo. Wśród uczestników badano odpowiedź na ból (w tym przypadku było to ciepło i nacisk), a także pobierano próbki krwi przed i po wysiłku. Zarówno u stosujących lek, jak i w grupie placebo, odczuwanie bólu było mniejsze po ćwiczeniach. Podobnie poziom endokannabinoidów zwiększył się w takim samym stopniu u obu grup. Okazuje się więc, że endokannabinoidy mogą mieć dużo większe znaczenie, niż powszechnie wymieniane endorfiny, a więc to one mogą być kluczowym składnikiem w tzw. „euforii biegacza”.

Żeby mniej cierpieć, musisz cierpieć

Kolejna prezentacja na konferencji ACSM dotyczyła badań przeprowadzonych przez naukowców z Uniwersytetu w Teksasie. Analizowali oni efekt różnego stopnia czegoś, co nazywano „warunkowe modulowanie bólu” (Conditioned Pain Modulation – CPM), które jest szalenie interesującym zjawiskiem. Polega ono na oszacowaniu bólu przez nasz centralny system nerwowy. Jednak percepcję bólu można w pewien sposób oszukać. Do tego postanowiono zbadać, jak to odczucie ma się do treningu i aktywności fizycznej. Ogólne doświadczenia wielu z nas i dość sporo badań pokazuje, że intensywny wysiłek fizyczny może być związany ze wzrostem tolerancji CPM. Jakie wnioski otrzymano tutaj?

W badaniu wzięło udział 48 osób (24 kobiety i 24 mężczyzn). Aktywność zapisywano w kwestionariuszach, a ponadto każdy z uczestników nosił akcelerometr badający jego treningi i codzienne czynności. Następnie każdy uczestnik badań wziął udział w sprawdzeniu CPM przy użyciu  porażenia prądem i ucisku, aby oszacować wielkość „warunkowego modulowania bólu”. O co chodzi w tym badaniu? Najprościej mówiąc chodzi o to, że „ból zabija ból”. Jeśli poddamy kogoś porażeniu prądem, to jego organizm zareaguje bólem (i przypuścimy, że w skali od 0 do 50 będzie to odczucie równe 40). Jeśli teraz ukłujemy go jakimś ostrym przedmiotem (powiedzmy, że taki kijek daje 20 w naszej skali). Następnie poddając naszego badanego porażeniu elektrycznemu, podczas gdy kijek ciągle go dźga, zapewne odczucie będzie mniej bolesne (niech będzie 30 na 50). Powód takiego zachowania jest prosty – z powodu odczuwania kłującego kijka centralny system nerwowy zmniejsza odczuwanie drugiego bólu, czyli w tym wypadku porażenia prądem. To właśnie nazywamy „warunkową modulacją bólu”. Zjawisko to staje się niezwykle istotne w przypadku chorowania na chroniczny ból.  

Wróćmy jednak do wyników naszych badań. Wyniki pokazały, że umiarkowana aktywność fizyczna u części badanych nie dawała tak dobrych wyników podczas testów, jak mocny trening. Intensywne ćwiczenia znacząco zwiększają CPM. Ma to sens, ponieważ istotna część procesu treningowego to nauczenie się tolerowania dyskomfortu. Badania próbowały wyjaśnić, czy mniejsza aktywność fizyczna daje podobny efekt. Niestety nie – wykonywanie spokojnego treningu nie było powiązane ze wzrostem CPM. Inaczej mówiąc, musisz cierpieć, żeby mniej cierpieć. Innej drogi nie ma.

Podsumowując, bieganie powoduje u każdego z nas poprawę nastroju, bo jest z nim związane wiele korzystnych procesów. Ewolucja wyposażyła nas w kilka mechanizmów, które pomagają zmobilizować się do ćwiczeń, wydzielając specyficzne substancje wywołujące uczucie przyjemności. Wiele wskazuje na to, że są to nie tylko popularne endorfiny, ale przede wszystkim endokannabinoidy, które posiadają ponadto wiele zalet. Choć w skrajnych wypadkach mogą też uzależniać od wysiłku, jeśli substancji tych zacznie nam brakować. Mimo wszystko – w porównaniu do innych używek – związki te są raczej bezpieczne, a bieganie poprawia przy okazji zdrowie. Na szczęście wiemy też o tych substancjach coraz więcej. Ciekawą kwestią jest również to, jak ważna jest w tym wszystkim intensywność. Z badań wynika, że endokannabinoidy występują głównie przy intensywnym wysiłku. Czy to nie dlatego tak bardzo lubimy się czasem zmęczyć?

Źródła:

Galdino G, Romero TR, Silva JF, Aguiar DC, de Paula AM, Cruz JS, Parrella C, Piscitelli F, Duarte ID, Di Marzo V, Perez AC. The endocannabinoid system mediates aerobic exercise-induced antinociception in rats. Neuropharmacology. 2014 Feb;77:313-24. doi: 10.1016/j.neuropharm.2013.09.022. Epub 2013 Oct 19.

Kevin M. Crombie, Angelique G. Brellenthin, Cecilia J. Hillard, Dane B. Cook, Nalini Sehgal, Kelli F. Koltyn Endocannabinoid and Opioid System Interactions in Exercise-Induced Hypoalgesia. University of Wisconsin – Madison, Madison, WI. Medical College of Wisconsin, Milwaukee, WI. (Sponsor: Kelli Koltyn, FACSM), ACSM Annual Meeting 2015

Masataka Umeda, Wanseok Lee, Courtney A. Marino, Shelby C. Hilliard. Influence of Moderate Intensity Physical Activity Levels and Gender on Conditioned Pain Modulation Texas Tech University, Lubbock, TX. Springfield College, Springfield, MA. ACSM Meeting 2015

Raichlen, D. A., Foster, A. D., Gerdeman, G. L., Seillier, A. and Giuffrida, A. (2012). Wired to run: exercise-induced endocannabinoid signaling in humans and cursorial mammals with implications for the 'runner’s high’. J. Exp. Biol. 215, 1331-1336 http://jeb.biologists.org/content/215/8/1331.abstract