Так, для человека 40 лет ЧСС через 5 минут тренировки будет равна:
минимальная: (220 – 40 лет) × 0,6 = 108 ударов в минуту;
максимальная: (220 – 40 лет) × 0,85 = 153 удара в минуту [24].
Существуют и более точные методики расчета индивидуальной ЧСС [25]. Однако практический результат от этого не меняется.
Как бег может разрушить сердце
Уже давно ведутся дебаты о том, полезна ли аэробная физическая нагрузка больше 1 часа в сутки. Пока нет однозначного ответа на этот вопрос. Известно, что нагрузка низкой интенсивности до 1 часа в сутки до 60–85 % от максимальной ЧСС с учетом возраста продлевала человеческую жизнь [4].
Провели исследование 79 крыс, часть которых жила в помещении, оборудованном колесом для бега, часть – в стандартных контейнерах для крыс без колеса. Крысы, которые имели возможность бегать в колесе, прожили меньше [5], хотя и имели лучшие показатели метаболизма глюкозы и веса (рис. 7). Почему же физическая нагрузка сократила крысам жизнь? Беговую нагрузку крыс сопоставили с нагрузкой для человека. Испанские ученые пришли к выводу, что она была эквивалентна тренировкам человека по несколько часов в день с нагрузкой 85–90 % от максимального пульса 5 дней в неделю в течение 10 лет [26]. Чрезмерная тренировка выносливости у крыс сопровождалась ремоделированием сердца, изменениями функции желудочков и повышенным риском сердечной недостаточности через повышение Rho-киназы. Rho-киназа стимулирует фиброз, повышая уровень коллагена, влияет на онкогенез и может быть подавлена статинами. У крыс чрезмерная тренировка на выносливость также увеличивала гипертрофию сердца и фиброз. Однако если крысам давали лекарства – ингибиторы Rho-киназы, то негативные явления от чрезмерной тренировки на выносливость были менее выражены [27].
Испанские ученые предположили, что марафонский бег (на дистанцию более 40 км), вероятно, вреден для сердца человека. Это относится ко всем видам чрезмерно длительных тренировок. Марафон становится все более популярным в мире. Тем не менее имеется много сообщений об остановке сердца у марафонцев (наблюдения в США с 2000 по 2010 год). На каждые 10,9 миллиона бегунов приходится 59 случаев остановки сердца. По наблюдениям, основной причиной остановки сердца у мужчин среднего возраста была гипертрофическая кардиомиопатия, которую можно диагностировать при УЗИ сердца (без изменений на ЭКГ). И это не единственная причина внезапной смерти от остановки сердца у мужчин. Чаще всего погибали мужчины, которые практиковали медленный бег на длинные дистанции (околомарафонские). Обычно это случалось на последней четверти дистанции после трех и более часов нагрузки. Важно, что до этого никаких симптомов заболевания не наблюдалось. Однако во время марафона эмоциональный стресс и обезвоживание могут повышать ЧСС выше нормы в течение длительного времени, а нарушение питания сердечной мышцы повышает риск сердечно-сосудистой катастрофы.
Рис. 7. Выживаемость крыс, активно бегающих в колесе (черная линия), в сравнении с менее активной контрольной группой (серая линия). Адаптировано из [5]
После Бостонского марафона (рис. 8) у спортсменов отмечаются: нарушения сердечной функции, недостаточное наполнение кровью левого желудочка во время диастолы, повышение давления в системе легочной артерии, нарушение диастолической функции правого желудочка, увеличение размеров правого желудочка и др. Такие изменения сохраняются еще 3–4 недели после завершения марафона. С помощью эхокардиографии и магнитно-резонансного исследования удалось установить, что в течение первой недели после марафона нарушена диастолическая функция правого и левого желудочков сердца у 14 здоровых спортсменов в возрасте от 18 до 45 лет. В течение суток после марафона часто повышен сывороточный уровень сердечного тропонина – маркера повреждения сердца при остром коронарном синдроме. Марафонский бег может вызвать воспаление сердечной мышцы и фиброз ее тканей. У человека тренировки на выносливость в течение всей жизни повышают риск фибрилляции предсердий [26], что подтверждается и в исследованиях на животных [5].
Рис. 8. Бостонский марафон – один из старейших и престижных марафонских забегов в мире [28]
Согласно недавним оценкам частота внезапной сердечной смерти (ВСС) составляет от 1 на 40 000 до 1 на 80 000 спортсменов в год. И хотя ВСС встречается редко, случаи внезапной остановки сердца у молодых здоровых спортсменов производят большое впечатление и имеют большой социальный резонанс. Частота ВСС больше у мужчин – 1 случай в год на 37 790 спортсменов [29], у людей негроидной расы – 1 случай в год на 21 491 спортсмена. И по неуточненным пока причинам ВВС связана с видом спорта: у баскетболистов случается чаще, чем у футболистов или игроков в американский футбол, возможно, играет роль рост игроков – баскетболисты, как правило, более высокие. Примечательно, что отчеты из Италии и Дании показали, что самая частая причина ВСС у молодых спортсменов в этих странах – это аритмогенная правожелудочковая кардиомиопатия (АПК) – около 25 % случаев. АПК – это заболевание, предположительно, генетической природы, характеризующееся структурными изменениями правого желудочка и развитием аритмии, течение которого варьирует от бессимптомных форм до форм с выраженной тахиаритмией, экстрасистолией, кардиалгией и сердечной недостаточностью. При АПК поражается стенка правого желудочка и в толще миокарда формируются патологические очаги жировой и фибринозной инфильтрации, иногда с присоединением воспаления (миокардит). Интересно, что в Дании и Италии самая частая причина ВСС – это АПК с последующей желудочковой аритмией, и риск желудочковой аритмии повышается при регулярных чрезмерно длительных физических упражнениях.
Алексей Черепанов – российский хоккеист, чемпион мира 2007 года в составе юниорской сборной России, бронзовый призер чемпионата России. В честь него назван приз лучшему новичку сезона Континентальной хоккейной лиги (КХЛ). 13 октября 2008 года во время матча КХЛ между «Витязем» и «Авангардом» у спортсмена остановилось сердце за три минуты до финальной сирены. Игрок доехал до скамейки запасных и упал. Алексей скончался от сердечного приступа в возрасте 19 лет. Черепанов никогда не жаловался на сердце, перед игрой его самочувствие было хорошим. По результатам судебно-медицинской экспертизы отмечено, что нападающий страдал хроническим миокардитом – заболеванием сердца, несовместимым с занятиями спортом. По утверждению управляющего директора КХЛ Владимира Шалаева, сердце хоккеиста весило около 495 г при норме 290 [30].
Врожденные аномалии коронарных артерий – вторая по частоте причина ВСС у молодых спортсменов до 40 лет в США, на долю этой патологии приходится около 17 % случаев таких катастроф. И если у спортсменов до 40 лет ВСС в США чаще связана с гипертрофической кардиомиопатией (рис. 9), как уже было показано выше, а у спортсменов из Дании и Италии – с АПК, то в общей популяции спортсменов старше 40 лет ВСС связана в основном с незаметно развивающейся ИБС в результате атеросклероза, который никак себя не проявляет.
Рис. 9. Изменения сердца при гипертрофической кардиомиопатии
Единственным фактором, который мог бы указать на наличие заболевания у 30 % спортсменов с ВСС, было то, что ранее у них наблюдались боль в груди, одышка, быстрая утомляемость, сердцебиение, обмороки. Чаще всего ВСС от ИБС у возрастных спортсменов наступала в возрасте 42 лет [29].
Техасские ученые считают, что длительные чрезмерные физические нагрузки на выносливость вызывают структурное ремоделирование сердца и крупных артерий. Новые данные показывают, что постоянные длительные тренировки и соревнования на экстремальную выносливость, такие как марафоны, ультрамарафоны, триатлон «железный человек», длительные велопробеги, вызывают острые перегрузки предсердий и правого желудочка сердца, приводящие к сокращению фракции выброса правого желудочка и к повышению биомаркеров разрушения сердечной мышцы, которые продолжаются в течение недели [31]. Если это повторяется регулярно на протяжении нескольких месяцев или лет, то такой процесс может вызвать фиброз сердечной мышцы (особенно в предсердиях, межжелудочковой перегородке и в правом желудочке). Это создает условия для возникновения предсердных и желудочковых аритмий. Кроме того, долгосрочные и систематические чрезмерные упражнения на выносливость связаны с кальцификацией артерий, с диастолической дисфункцией, повышением жесткости крупных артерий.
Что происходит, если мы бегаем слишком много и интенсивно? Умеренный бег до 100 минут в сутки (рис. 10) снижает окислительный стресс в артериях и сердце, повышает эластичность артерий, снижает риск смерти. При беге высокой интенсивности 60 минут и более в сутки все наоборот – снижается эластичность артерий, увеличивается их жесткость, повышается риск смерти.
Рис. 10. Влияние величины физической активности на смертность от всех причин. Адаптировано из [31]
Благоприятный эффект проявляется даже при умеренных ежедневных упражнениях и достигает максимума при нагрузке 50–60 минут энергичных упражнений в день [31]. Высококвалифицированные спортсмены часто выполняют энергичные аэробные упражнения в течение нескольких часов ежедневно [31].
В исследовании на крысах было показано, что высокоинтенсивные нагрузки на выносливость 16 недель по 60 минут ежедневно способствуют [31]:
• развитию гипертрофии левого и правого желудочков сердца в сравнении с контрольной группой малоподвижных крыс;
• развитию диастолической дисфункции левого и правого предсердий (снижение заполнения сердца в период расслабления);
• повышению в сердечной мышце уровня коллагена, что говорит о прогрессирующем фиброзе (рис. 11);
• появлению желудочковой тахикардии в 42 % случаев, тогда как в контрольной группе крыс эта аномалия наблюдалась в 6 % случаев.
Рис. 11. Микроснимки срезов правого желудочка сердца крыс (окрашиван