Год и источник (журнал/сборник, страницы) в самом тексте не указаны. Структура текста (УДК, «Секция 8») указывает на материалы конференции. Внутренние признаки датировки: упоминается, что «зимнее плавание... с 25 мая 2022 года стало признанным в России видом спорта», приводится статистика «с 2019 по 2024 в ежегодных экспедициях «Русский Север»» — статья написана не раньше конца 2024 или начала 2025 года. Точные выходные данные требуют подтверждения авторами.
Аннотация: Зимнее плавание как новый для России вид спорта нуждается в простых объективных оценках успешности адаптации к холоду как главной угрозе здоровью занимающихся. Представлен краткий обзор стрессового и бесстрессового реагирования на погружение в холодную воду с учетом упреждающего термогенеза и влияния на уровень глюкозы. Предлагается использовать оценку уровня глюкозы в капиллярной крови до и после погружения в холодную воду по шею для контроля и самоконтроля безопасности тренировочного процесса и готовности к длительным заплывам в холодной воде.
Ключевые слова: холодоустойчивость, стресс, уровень глюкозы, йога туммо, зимнее плавание, упреждающий термогенез.
Glucose levels changes as a way to control cold injury in winter swimming
Minvaleev Rinat Sultanovich, Baranova Tatyana Ivanovna — St. Petersburg State University, St. Petersburg, Russia; Bogdanov Rinat Ravilevich — National Medical and Surgical Center named after N.I. Pirogov, Moscow, Russia; Klimov Valery Ivanovich — Russian University of Sports, Moscow, Russia
Abstract: Winter swimming as a new sport for Russia requires simple objective assessments of the success of adaptation to cold as the main threat to the health of those involved. A brief overview of stress and stress-free responses to immersion in cold water is presented, taking into account anticipatory thermogenesis and the effect on glucose levels. It is proposed to use the assessment of glucose levels in capillary blood before and after immersion in cold water up to the neck for monitoring and self-monitoring the safety of the training process and readiness for long swims in cold water.
Keywords: cold resistance, stress, glucose levels, Tummo yoga, winter swimming, anticipatory thermogenesis.
Зимнее плавание как холодовой стресс
Зимнее плавание или плавание в холодной воде из любительского варианта закаливания с 25 мая 2022 года стало признанным в России видом спорта, что делает актуальным вопрос о рисках длительного пребывания в холодной воде, температура которой ниже 15,9ºС. Установившаяся в мире классификация категорий первенств по зимнему плаванию также привязана к температурным диапазонам, и отражает очевидные ограничения временной продолжительности пребывания в холодной воде почти полностью обнаженного человека (см. таблицу 1).
| Категория | Название | Температура воды, °С | Дистанции, м |
|---|---|---|---|
| А | «Ice water» | От 0ºС до +2ºС | 25 / 50 / 100 / 200 |
| В | «Freezing water» | От +2,1ºС до +5ºС | 25 / 50 / 100 / 200 / 400 |
| С | «Cold water» | От +5,1ºС до +9ºС | 25 / 50 / 100 / 200 / 400 / 500 / 1000 |
| D | (название не указано в оригинале) | От +9,1ºС до +15,9ºС | Не ограничено |
Таблица реконструирована из линеаризованного при конвертации текста; пропуск названия категории D — особенность исходной таблицы автора, не связанная с конвертацией.
Поскольку плавание в холодной воде имеет давнюю историю, то исследователи достаточно единодушны в том, что главной угрозой для здоровья и лимитирующим фактором пребывания в холодной воде для пловцов, относительно адаптированных к холоду, является нарастающая во времени гипотермия ядра тела [1-4]. Прочие риски, такие как «вегетативный конфликт» от одновременной активации двух противоположных звеньев вегетативной нервной системы, могут быть причиной утопления у начинающих плавать в холодной воде [5], но для спортсменов, адаптированных к холоду, уже не столь актуальны [6,7].
Нарастающая гипотермия может быть приторможена периферической вазоконстрикцией и/или достаточно толстой подкожной жировой клетчаткой, которые вместе позволяют сохранить больше тепла в теле (теплоизоляционная адаптация) [8], но теплопотери в холодной воде таковы, что и дрожательный термогенез (метаболическая адаптация) не способен предотвратить снижение ректальной температуры при погружении в холодную воду на длительное время [9]. Представляется вероятным, что опытные пловцы в холодной воде способны интерпретировать появление мышечной дрожи как показатель безопасной продолжительности заплывов в холодной воде. Известно, что появление дрожи затрудняет плавание и может быть важным сигналом к прекращению заплыва [9].
Сформулируем постановку задачи. Для поддержания здоровья занимающихся зимним плаванием найти способ минимизировать повреждающее действие холодной воды на организм зимних пловцов и простых людей, а также разработать метод объективного контроля и самоконтроля поддержания здоровья при зимнем плавании и шире закаливания в холодной воде.
Упреждающий термогенез как способ преодоления холодового стресса
Интересное явление недавно открыли исследователи зимнего плавания из Южной Африки, наблюдая за изменениями ректальной температуры у одного из опытных зимних пловцов, преодолевшего последовательно четыре дистанции в приполярных водах. Они описали способность этого пловца повысить ректальную температуру примерно на 1-2ºС перед заплывом и поддерживать ее в первые 10-15 минут пребывания в холодной воде при температуре воды от 0 до 3ºС [10]. В последующем феномен упреждающего термогенеза подтвердился еще у двоих опытных зимних пловцов [11,12]. При том, что у неадаптированных к холоду испытуемых добровольцев ректальная температура начинает снижаться сразу после погружения в холодную воду [13].
Интересно также, что в обсуждении найденного явления, обозначенного как «упреждающий термогенез», авторы упоминают и феномен тибетской йоги туммо как способ интенсификации недрожательного термогенеза [10,14].
Бесстрессовое vs стрессовое реагирование при погружении в холодную воду
В 1936 году канадский патологоанатом венгерского происхождения Ганс Селье, описывая стресс как общий (неспецифический) адаптационный синдром или, другими словами, единообразный ответ организма на различные повреждения (такие как хирургическая травма, спинальный шок, чрезмерная физическая нагрузка или сублетальные интоксикации), первое место среди упомянутых стрессоров отвел именно холодовому воздействию (exposure to cold) [15]. Гипертрофия коры надпочечников как первая составляющая известной «триады Селье» позволила обозначить кортизол, производимый там же, как типичный «стрессовый гормон», и стрессовое реагирование в последующем стало рассматриваться в контексте напряжения регуляторной оси передней доли гипофиза и коры надпочечников [16].
Собственно, возрастание уровня кортизола как гормонального маркера стресса была зафиксирована всякий раз после различных вариантов заплывов в холодной воде [17,18]. И если активация симпато-адреналовой системы как первой фазы стрессового реагирования при повторных погружениях в холодную воду, снижается, то повышение кортизола остается неизменным показателем холодового стресса при заплывах в холодной воде [19].
В любом случае за стрессовым повышением продукции катехоламинов и кортизола должно следовать возрастание уровня глюкозы в крови по причине стимуляции, соответственно, гликогенолиза и глюконеогенеза, что и было обнаружено при изучении влияния холода на углеводный обмен вплоть до патологического феномена, обозначенного как «холодовой диабет» [20]. Экстремальное возрастание уровня глюкозы в капиллярной крови с нормальных значений (4-6 ммоль/л) до 20 и выше ммоль/л мы зарегистрировали у нескольких участников заплывов на 1 км при температуре воды около +2ºС («ледяная» вода).
Известно, что неконтролируемый стресс любого происхождения с течением времени приводит к истощению т.н. адаптационного потенциала или к болезням стресса [16], что в случае зимнего плавания может рассматриваться как холодовая травма.
В наших предыдущих работах мы описали значимое снижение уровня глюкозы натощак после погружения по шею в холодные воды южного побережья Северного Ледовитого океана на 30 минут [21] на фоне выполнения практики тибетской йоги туммо как технологии значительного повышения холодоустойчивости [22]. Исследование было выполнено в 2019 году на о. Немецкий Кузов Соловецкого Архипелага в рамках авторского проекта Ирины Архиповой «В поисках утраченных знаний» (с), направленного на поддержку отечественной науки (научно-исследовательская экспедиция «Русский Север 2019») (рис. 1).
Мы оценили тогда эти результаты как бесстрессовое реагирование на холод, наблюдаемое в первую очередь у опытных участников в противоположность тем, кто только приступил к освоению нового метода повышения холодоустойчивости, реконструированного нами на основе тибетской йоги туммо [23]. Всего с 2019 по 2024 в ежегодных экспедициях «Русский Север» обследовано 61 человек обоего пола в возрасте от 14 до 64 лет (средний возраст по медиане 48), у которых измеряли уровень глюкозы до и после погружений в холодную воду +10ºC. Найдено статистически значимое снижение уровня глюкозы с 5,51±0,78 до 5,16±0,73 ммоль/л (среднее±стандартное отклонение) с вероятностью ошибки первого рода p=0,00005 по t-критерию Стьюдента для связанных выборок.
В 2021 году мы сравнили эти результаты с холодовыми испытаниями зимних пловцов в Клубе моржей Серебряного Бора Федерации Закаливания и Зимнего Плавания города Москвы [24].
Всего было обследовано 12 мужчин в возрасте от 27 до 55 лет (средний возраст по медиане 44 года). Также как в исследованиях 2019 года погружение в воду участники совершали до уровня шеи (рис. 2). Время пребывания в воде испытуемыми определялось самостоятельно, до предела терпимости, но контролировалось исследователями, чтобы избежать опасного для жизни переохлаждения. В среднем испытуемые находились в холодной воде 10 минут с разбросом от 5 до 15 минут. И хотя температурные условия в этом исследовании были более суровыми, чем в исследовании 2019 года (температура воды 1,6 против 10°С), но время пребывания в холодной воде в 2019 году (30 минут) более, чем в 3 раза превосходило среднее время холодового испытания в 2021 году, что делает условия этих двух холодовых воздействий сопоставимыми по суммарным теплопотерям при строгой теплофизической оценке [25].
В отличие от испытуемых, выполняющих во время холодовых испытаний специальные упражнения из арсенала тибетской йоги туммо, у зимних пловцов уровень глюкозы статистически значимо возрос c 5,5±0,64 до 6,2±0,78 ммоль/л (среднее±стандартное отклонение) с вероятностью ошибки первого рода p=0,01949<0,05 по t-критерию Стьюдента для связанных выборок, что в целом свидетельствует о стрессовом характере реагирования на пребывание в холодной воде. Впрочем, тот факт, что у двоих из 12 зимних пловцов уровень глюкозы снизился, говорит о том, что они также достигли бесстрессового реагирования на погружение в холодную воду. Однако в целом, аналогичное повышение уровня глюкозы у зимних пловцов отмечают и отечественные исследователи этого варианта плавания [26].
Интересная взаимосвязь между изменениями уровня глюкозы и условиями плавания в ледяной воде (ниже 5ºС) предварительно выявилась в исследовании трех заплывов на 1 милю (т.н. «ледяная миля») у одного опытного пловца [12]. В первом и третьем заплыве пловцу пришлось преодолевать незапланированные препятствия (сбив с маршрута и травма ноги), и уровень глюкозы в крови возрос почти в два (с 7 до 12,8 ммоль/л) и в четыре раза (с 3,5 до 12,8) соответственно, что можно рассматривать как объективное проявление состоявшегося стресса. Тогда как второй заплыв прошел без неожиданных происшествий, и уровень глюкозы, наоборот, снизился почти на четверть от исходного (с 12,5 до 9,3 ммоль/л), что также можно рассматривать как состоявшееся бесстрессовое реагирование на пребывание в холодной воде.
Выводы
Для минимизации повреждающего действия холодной воды в зимнем плавании следует стремиться к достижению бесстрессового реагирования на холод.
Популярное изложение этих данных — в статьях «Что происходит с организмом на холоде» и «Холодный душ и моржевание: что говорит наука».
Легко выполняемая оценка уровня глюкозы в капиллярной крови с помощью любых аптечных глюкометров может быть использована для контроля и/или самоконтроля успешной адаптации к заплывам в холодной воде для объективного обеспечения безопасного привыкания к экстремальным воздействиям на организм длительного пребывания в холодной воде.
Благодарности. Авторы выражают сердечную благодарность Ирине Архиповой, генеральному директору киностудии исторического фильма «Фараон», вдохновителю и организатору международных научных экспедиций в рамках ее авторского проекта «В поисках утраченных знаний» (с), направленного на поддержку отечественной науки, а также всем участникам экспедиций «Русский Север – 2019-2024», и в равной мере всем членам Клуба моржей Серебряного Бора Федерации Закаливания и Зимнего Плавания города Москвы, и лично председателю Клуба и президенту Федерации Андрею Замыслову.
Литература
- Keatinge, W.R., Khartchenko, M., Lando, N., Lioutov, V. Hypothermia during sports swimming in water below 11 degrees C. // Br J Sports Med. – 2001. - №5(35). – P. 352-353.
- Brannigan, D., Rogers, I.R., Jacobs, I., Montgomery, A., Williams, A., Khangure, N. Hypothermia is a significant medical risk of mass participation long-distance open water swimming. // Wilderness Environ. Med. – 2009. - № 1 (20). – P.14-18.
- de Castro, R.R., da Nóbrega, A.C. Hypothermia in open-water swimming events: a medical risk that deserves more attention. // Wilderness Environ. Med. – 2009. - № 4(20). – P. 394-395.
- Knechtle, B., Waśkiewicz, Z., Sousa, C.V., Hill, L., Nikolaidis, P.T. Cold Water Swimming-Benefits and Risks: A Narrative Review. // Int. J. Environ. Res. Public Health. – 2020. - 17(23). – 8984.
- Shattock, M.J., Tipton, M.J. 'Autonomic conflict': a different way to die during cold water immersion? // J. Physiol. – 2012. – 590(14). – P.3219-3330.
- Tipton, M.J., Golden, F.S.C., Higenbottam, C., Mekjavic, I.B., Eglin, C.M. Temperature dependence of habituation of the initial responses to cold-water immersion. // European Journal of Applied Physiology. – 1998. - №3 (78). – P. 253–257.
- Tipton, M.J., Collier, N., Massey, H., Corbett, J., Harper, M. Cold water immersion: kill or cure? // Exp. Physiol. – 2017. - № 11(102). - P.1335-1355.
- Park, V.S., Pendergast, D.R., Rennie, D.W. Decreases in body insulation with exercise in cold water. // Undersea Biomed. Res. – 1984. - №11. – P.159-168.
- Glickman-Weiss, E., Hearon, C.M., Nelson, A.G. Does shivering thermogenesis enhance the individual's ability to maintain rectal temperature during immersion in cold water? // Wilderness Environ. Med. 1997. - №1 (8). – P. 3-7.
- Noakes, T.D., Dugas, J.P., Dugas, L.R., Tucker, R., Oksa, J., Dunn, J., Smolander, J. Body temperatures during three long-distance polar swims in water of 0–3°C. // Journal of Thermal Biology. – 2009. №1(34). – P.23–31.
- Rüst, C.A., Knechtle, B. and Rosemann, T. Changes in body core and body surface temperatures during prolonged swimming in water of 10°C - a case report. // Extrem. Physiol. Med. - 2012. – Vol. 1(1), 8.
- Stjepanovic, M., Nikolaidis, P.T., Knechtle, B. Swimming three ice miles within fifteen hours. // Chin. J. Physiol. - 2017. – Vol. 60. – P.197–206.
- Scott, C.G., Ducharme, M.B., et al. Warming by immersion or exercise affects initial cooling rate during subsequent cold water immersion. // Aviat. Space Environ. Med. – 2004. - №11(75). – P.956–963.
- Benson, H., Malhotra, M.S., et al. Three case reports of the metabolic and electroencephalographic changes during advanced Buddhist meditation techniques. // Behav. Med. – 1990. - №2 (16). – P. 90–95.
- Selye, H.A. Syndrome produced by Diverse Nocuous Agents. // Nature. – 1936. – Vol.138. – P. 32.
- Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме. Москва: МЕДГИЗ. – 1960. – 253с.
- Galbo, H., Houston, M.E., Christensen, N.J., Holst, J.J., Nielson, B., Nygaard, E., Suzuki, J. The effect of water temperature on the hormonal response to prolonged swimming. // Acta Physiologica Scandinavica. – 1979. - №3 (105). – P.326–337.
- Dulac, S., Quirion, A., DeCarufel, D., LeBlanc, J., Jobin, M., Côte, J., Brisson, G.R., Lavoie, J.M., Diamond, P. Metabolic and hormonal responses to long-distance swimming in cold water. // Int. J. Sports Med. – 1987. №5 (8). – P. 352-356.
- Huttunen, P., Rintamäki, H., Hirvonen, J. Effect of Regular Winter Swimming on the Activity of the Sympathoadrenal System Before and After Single Cold Water Immersion. // International Journal of Circumpolar Health. – 2001. - № 3(60). – P. 400-406.
- Samaras, K. Der Einfluß der Kälte auf den Kohlehydratstoffwechsel. //Zeitschrift für die Gesamte Experimentelle Medizin. – 1939. - №4-5(106). – S. 510–520.
- Минвалеев Р.С. Влияние погружения в холодную воду на уровень сахара натощак у здоровых людей. // Физическая культура и спорт в образовательном пространстве: инновации и перспективы развития: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «Герценовские чтения»: в 2 т. — Т. 2. — СПб: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2020. – C. 264-269.
- Минвалеев Р.С. Туммо: физиологическая технология холодоустойчивости. /Тимофеев В.И., Танака А. // В Трудах конференции «Психотехники и измененные состояния сознания» Сб. материалов Третьей международной конференции (19 – 21 марта 2015 г., Санкт-Петербург)/ Отв. редактор и составитель С.В.Пахомов. – СПб: Изд-во РХГА. – 2016. – С. 124-135.
- Минвалеев Р.С. Тибетская йога туммо: физика, физиология и технология холодоустойчивости /Тимофеев В.И., Иванов А.И., Левитов А.// В Трудах конференции «Буддизм Ваджраяны в России: Актуальная история и социокультурная аналитика»: Коллективная монография. Научное издание. Материалы VI Международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 19–22 октября 2018 года/Отв. редактор А.М. Алексеев-Апраксин, составитель В.М. Дронова. – Санкт-Петербург: Алмазный путь, 2020. – С. 410-448.
- Минвалеев Р.С. Сравнение стрессового и бесстрессового влияния погружения в холодную воду на уровень глюкозы крови./Т.И. Баранова, Т.А. Землянухина, Р.Р. Богданов, В.И. Климов // В Трудах конференции «Безопасный спорт– 2022»: материалы IX Международной научно-практической конференции. – СПб. : Изд-во ФГБОУ ВО СЗГМУ им. И. И. Мечникова Минздрава России, 2022. – C. 369-377.
- Минвалеев, Р.С. Количественная оценка теплоотдачи при погружении тела человека в холодную воду // В Трудах конференции «Физическая культура и спорт в системе образования: инновации и перспективы развития»: Всероссийская научно-практическая конференция, Cанкт-Петербург, 24–25 ноября 2022 года. – Cанкт-Петербург: ООО "Медиапапир", 2022. – С. 360-367.
- Фишер Т.А. Динамика вегетативной регуляции нервной системы и обменных процессов у пловцов при установлении рекорда в ледяной воде. /С.С. Бобрешова, А.В. Яркин //Человек. Спорт. Медицина. - 2022. - № 4 (22). - С. 35-43.
Список литературы в оригинале дан сплошным текстом без номеров — нумерация 1–26 добавлена при подготовке страницы для удобства сверки с внутритекстовыми ссылками, порядок и содержание позиций не изменены. Оба изображения (Рис. 1 и Рис. 2) извлечены из исходного файла .doc и добавлены выше. Таблица 1 реконструирована из линеаризованного текста; название категории D в оригинале не заполнено — это особенность исходной таблицы автора. Выходные данные (журнал/сборник, год, страницы) отсутствуют в файле и требуют подтверждения авторами.