Ekspozycja na zimno, czyli tzw. „morsowanie” – przegląd interesujących badań naukowych.
Autor: Bartłomiej Lubecki
Fizjologiczne reakcje ludzi na zimno dzielą się na wazomotoryczne i metaboliczne. Reakcje wazomotoryczne polegają na zredukowaniu temperatury przez skórę szybciej niż krew jest ją w stanie ogrzać. Następuje wazokonstrykcja – skurcz mięśni gładkich w ścianie naczyń krwionośnych, czyli zwężenie światła naczyń na całej powierzchni ciała poddanego ekspozycji na zimno. Proces rozpoczyna się już, kiedy temperatura skóry spadnie do 3 stopni, a swoje maksymalne natężenie osiąga przy temperaturach skóry spadających do 31 stopni i niżej. Kolejnym mechanizmem jest indukowana zimnem wazodylatacja, a więc rozszerzanie naczyń krwionośnych. Ten kontr-intuicyjny efekt jest objawem procesu nazywanego zjawiskiem Fala Lewisa, który polega na krótkotrwałym rozszerzeniu naczyń krwionośnych pozwalając na
dopłynięcie ciepłej krwi. Fale Lewisa (hunting reaction) obserwuje się u osób pracujących na zimnie bez rękawic. Wystąpienie tego zjawiska, pozwala zachować odpowiednią do pracy temperaturę dłoni oraz zapobiegać odmrożeniom. Do drugiej grupy reakcji obronnych organizmu wystawionego na działania zimna należą reakcje
metaboliczne. Przyspieszenie tempa metabolizmu powoduje produkcję większej ilości ciepła, które zastępuje to utracone w wyniku ekspozycji na zimno. Głównym źródłem ciepła w ludzkim organizmie są mięsnie (maja one 70% udziału w produkcji ciepła), a ich wykorzystywanie w
treningu lub do wykonania pracy wiąże się z produkcją ciepła. Jeżeli podczas ekspozycji na zimno nie będziemy w używali intencjonalnie mięśni w stopniu, który zapewni produkcję ciepła, która zrównoważy straty, rozpoczynają się drgawki, a więc mimowolne, rytmiczne napięcia
mięśni. Mogą rozpoczynać się od po rozpoczęciu ekspozycji na zimno lub do kilku minut o jej zakończeniu. Drgawki powodują zwiększoną konsumpcję tlenu, co z kolei powoduje
zwiększenie objętości krwi, jaką serce tłoczy jednocześnie. Drgawki jak każdy inny ruch ciała, są energochłonne, a ich natężenie zależy od ilości wydalanego ciepła, które organizm musi
wyrównać. Na zimnie metabolizm ubranej osoby, które nie wykonuje żadnej umyślnej
aktywności może przyspieszyć w związku z drgawkami od dwu do pięciu razy w porównaniu z
metabolizmem w warunkach neutralnych termicznie.
W tekstach związanych z eskpozycją na zimno często pojawia się skrót BAT (brown adipose
tissue). Jest to tłuszcz brunatny, którym niedawno zainteresował się świat nauki. Wcześniej
zakładano, że posiadają go jedynie noworodki i dzieci, a wraz z wiekiem zaczyna zanikać. Jego
głównym zadaniem jest termoregulacja i termogeneza nie polegająca na drgawkach mięśni.
Tłuszcz brunatny metabolizuje biały tłuszcz w celu produkcji ciepła. Male dzieci nie maja zbyt
dużo mięśni przez co nie są w stanie wytwarzać ciepła przez aktywność lub drgawki mięśni. Z
uwagi na powyższe, adaptacją do warunków chłodu jest wykorzystanie BAT. Rozwijające się, z
wiekiem, mięsnie efektywnie wytwarzające energie, co w polaczeniu z brakiem kontaktu z
chłodem, powoduje, że nieużywany BAT zaczyna zanikać, a ta forma adaptacji do zimna
zostaje utracona.
Eksponowanie ciała na niskie temperatury zarówno anegdotycznie jak i eksperymentalnie
wpływa na zwiększenie podatności organizmu na infekcje, szczególnie górnych dróg
oddechowych. Nie jest jasne czy owa zwiększona podatność jest wynikiem osłabienia
funkcjonowania komórek uczestniczących w reakcjach immunologicznych czy innego wpływu
zimnego środowiska jak np. wysychanie śluzówki nosa, spowolnienie ruchów rzęsek tchawicy
lub osłabienie funkcji skory jako wrodzonego mechanizmu odpornościowego. Badania na
zwierzętach pokazały, że ekspozycja na zimno indukuje zmiany w układzie odpornościowym
zarówno na poziomie komórkowym jak i humoralnym (czyli związanym z czynnikami
rozpuszczonymi w płynach ustrojowych). Warto jednak podkreślić, że w tych badaniach
zwierzęta poddane były ekspozycji na zimno, która nie była dla nich naturalną sytuacja
(zanurzenie w zimnej wodzie przez długi czas) oraz nie otrzymały żadnej formy zaprawy bądź
możliwości adaptacji. Takie działanie nałożyło na zwierzęta dodatkową dawkę stresu
psychicznego, który sam w sobie mógł wpłynąć na osłabienie odpowiedzi układu
odpornościowego.
W eksperymencie na ludziach stwierdzono, że niedługa ekspozycja na działanie zimnego
powietrza miała działanie immunostymulujące. Nie jest jednak jasne, czy dochodzi do tego
przez serie adaptacji do chłodu czy przez krótkotrwałe pobudzanie układu współczulnego
odpowiadającego za reakcje typu „walka lub ucieczka”, a więc pierwotnych mechanizmów
odpowiadających za przetrwanie. W eksperymencie badano zagadnienie wpływu aktywnej
rozgrzewki lub pasywnego przebywania w cieple przed ekspozycją na układ odpornościowy.
Zarówno ćwiczenie przed jak i przebywanie w cieple dało podobne rezultaty. Co daje pewien
wgląd w kwestie palącego problemu czy rozgrzewać się przed morsowaniem. Zgodnie z
sugestiami autorów badania morsowanie może dać negatywny wpływ na układ odpornościowy,
jeśli jest wykonane na wychłodzeniu ciała. Jeżeli jedziemy do miejsca, w którym morsujemy
samochodem, w którym jest temperatura pokojowa a my jesteśmy ciepło ubrani możemy
przejść od razu do morsowania lub tez poświecić kilka minut na plaży na techniki oddechowe, w
tym czasie ciało nie zdąży się wychłodzić, jeżeli nie czujemy się ciepło, rozgrzewka nie
zaszkodzi.
W randomizowanym badaniu potwierdzono, że metabolizm osób, które systematycznie
eksponowały się na zimno przyspieszył, natomiast metabolizm osób, które miały unikać uczucia
zimna zwolnił. Zaobserwowano również niewielki trend przybierania na wadze w grupie
unikającej zimna oraz istotny statystycznie trend zwiększenia ilości tłuszczu wisceralnego w tej
samej grupie. To samo badanie sugeruje, że adaptacje fizjologiczne organizmu względem
ekspozycji na zimno cofnęły się po sześciu tygodnia unikania ekspozycji.
Inne badanie wykazało, że po 2 godzinnej ekspozycji na umiarkowany chłód (19 stopni
Celsjusza) osoby posiadające BAT zauważalnie przyspieszyły swój metabolizm natomiast u
osób nie posiadających BAT metabolizm się nie zmienił a spadek temperatury skóry w
miejscach, gdzie skrywa się BAT był niższy u osób z grupy posiadającej zasoby BAT. W
badaniu zauważono również, że osoby posiadające BAT charakteryzują się niższym poziomem
białej tkanki tłuszczowej.
W eksperymencie naukowym przeprowadzonym na myszach, grupa zwierząt regularnie
eksponowanych na zimno (4 stopnie Celsjusza) posiadała więcej BAT, szczególnie w
przeliczeniu na kilogram masy ciała.
W tym samym eksperymencie mierzono wydatek energetyczny u myszy na ujemnym bilansie
kalorycznym eksponując je na zimno. Myszy z grupy eksponowanej na chłód faktycznie
wydatkowały więcej energii podczas samej ekspozycji jednak ich mózgi uruchamiały
mechanizmy kompensacyjne i ograniczały ilość wydatków energetycznych podczas pozostałej
części dnia, zmniejszając ilość zbędnych ruchów i aktywności do takiego stopnia, żeby dobowy
wydatek energetyczny pozostawał taki sam jak u grupy kontrolnej – nie poddawanej ekspozycji
na zimno. Tak więc myszy które eksponowano na zimno charakteryzowały się większą
skłonnością do „lenistwa” po ekspozycji naturalnie wyrównując wydatek energetyczny. Autorzy
eksperymentu stwierdzili, że manipulacja termogeneza nie jest rokującym rozwiązaniem w celu
redukcji tkanki tłuszczowej. Należy jednak pamiętać, że identyczny mechanizm zauważono w
związku z ćwiczeniami. Myszy które spędziły określona ilość czasu na bieżni (running wheel)
wyrównywały wydatek zmniejszając ilość aktywności w pozostałej części dnia co nie oznacza,
że aktywność treningowa jest złym rozwiązaniem w celu redukcji tkanki tłuszczowej. Zwierzę nie
jest świadome i oddaje się pierwotnym mechanizmom mającym na celu jak najefektywniejsze
przetrwanie i oszczędzanie energii. Człowiek posiada swoje codzienne zadania do wykonania z
których nie może zrezygnować, posiada świadomość swoich działań oraz po części
świadomość swojej biologii przez co będzie w stanie w pewnym stopniu sam regulować ilość
swojej aktywności. Oczywiście, może nastąpić zmniejszenie objętości mimowolnych ruchów jak
gestykulacja czy szybkości chodu, ale jeżeli ktoś rano podda się ekspozycji na zimno to nie
znaczy, że zrezygnuje z wieczornej sesji cardio zaplanowanej na ten dzień pomimo odczuwanej
niechęci, nie można tego samego powiedzieć o myszach.
Powyższe dane sugerują, iż morsowanie i ekspozycja na zimno mogą być potencjalnie
użytecznym narzędziem do zwiększania swojego wydatku energetycznego, chłodniejsze
ubieranie się (po odpowiednim zaadoptowaniu) może zmusić ciało do zwiększenia termogenezy
w celu wyrównania temperatury. Tego typu zabiegi mogą być kolejnym elementem po
ustanowieniu odpowiedniej kaloryczności oraz dodaniu aktywności fizycznej które pomogą
walczyć z fala otyłości jak i zoptymalizować spojrzenie na bilans energetycznych u osób, które
sport traktują poważnie.
Uczestnicy pewnego eksperymentu na 30 dni zmienili swoje przyzwyczajenia względem
temperatury wody pod prysznicem i każdą kąpiel kończyli zimnym (30, 60 i 90 sekundowym)
prysznicem. Badani zaraportowali 29% spadek ilości dni absencji w pracy z powodu przeziębień
względem grupy kontrolnej. Dodatkowo, sama aktywność fizyczna spowodowała spadek
zachorowalności o 35% a kombinacja zimnych prysznicy i aktywności fizycznej spowodowała
spadek o 54%. Co ciekawe długość ekspozycji (czasu pod zimnym prysznicem) nie wpłynęła w
żaden sposób na utrwalenie lub wzmocnienie efektu. Pomimo, że znaczna większość
uczestników raportowała odczuwalny dyskomfort podczas zimnych prysznicy 91%
zadeklarowała, iż pozostanie to ich stałą praktyką, z czego 64% faktycznie została z zimnymi
prysznicami. Najczęściej wspominanym przez badanych odczuciem związanym z ekspozycja
na zimno (poza dyskomfortem w trakcie) był przyjemny wzrost odczuwalnej ilości energii często
porównywany do działania kofeiny.
Nawet ekspozycja na zimna wody, z kranu która w zależności od pory roku i lokalizacji może
mieć między 8 a 15 stopni Celsjusza dawać może pozytywna reakcje organizmu względem
odporności na zasadzie adaptacji, do zimna które staje się coraz mniejszym stresorem dla
organizmu.
W kolejnym eksperymencie zauważono, że po 14 dniach eskpozycji na zimno u myszy
poprawiła się tolerancja glukozy i zwiększyła się wrażliwość insulinowa. Autorzy stwierdzili, że
ekspozycja na zimno w młodym wieku u ludzi może poprawić homeostazę glukozowa i
wytwarzanie BAT i jest obiecująca metodą inferencji w przypadku chorób metabolicznych.
Inny eksperyment, w którym badano wpływ ekspozycji na zimno na funkcje kognitywne
stwierdzono, ze wpływa ona negatywnie na funkcje poznawcze podczas samej ekspozycji przez
rozdrażnienie, może też wpływać negatywnie jak i pozytywnie w wyniku pobudzenia.
Odczuwanie zimna jest mocno osobnicze, dla niektórych może to być pobudzające
doświadczenie dla innych nieprzyjemne rozdrażnienie. Wiele tez zależy od nastawienia,
budując pozytywne doświadczenie wspólnego morsowania z przyjaciółmi, nastawiając się na
rywalizacje z zimnem na zasadach jakich walczymy z obciążaniem podczas treningu
doświadczymy więcej w kwestii kontroli swojego ciała i panowaniu nad bodźcami z otoczenia a
być może sam kontakt z zimnem okaże się mniej nieprzyjemny.
W interesującym eksperymencie badającym zależność terapii zimnem, hipertrofii i siły
jednoznacznie stwierdzono negatywny wpływ zimna na budowę tkanki mięśniowej bez żadnego
wpływu na siłę maksymalną. Ekspozycja na zimno (badana do 48h po treningu) zmniejsza stan
zapalny w mięśniach wywołany treningiem przez co przyspiesza regeneracje i niweluje uczucie
DOMS (zakwasy) jednak to ten stan zapalny jest czynnikiem wpływającym na zwiększenie
objętości mięśnia. W innym badaniu spekulowano, iż zmniejszenie ilości krwi w mięśniach w
wyniku ekspozycji zmniejsza ilość aminokwasów dostarczanych do mięśni co skutkuje
osłabieniem ich rozbudowy. Co ciekawe pomimo istotnego wpływu na hipertrofie terapia
zimnem nie wpłynęła na zwolnienie rozbudowy siły i mocy mięśni. Jest to bardzo dobra
informacja dla osób trenujących sporty z podziałem na kategorie wagowe (szczególnie sporty
walki!), ekspozycja na zimno staje się interesującym narzędziem dającym możliwości
budowania siły i mocy i jednoczesnego ograniczania zbędnej rozbudowy muskulatury.
Zgodnie z przedstawionymi danymi ekspozycja na zimno powinna być krótka, szczególnie na
początku, ma być jedynie bodźcem, z którego organizm jest w stanie bez problemu się
zregenerować a ścieżki regeneracji powinien optymalizować na przestrzeni czasu. Czas jest też
niezbędny do wytworzenia zasobów BAT, rozpoczynając wiec przygodę z morsowaniem,
podobnie jak w przypadku treningów, warto postawić na regularność. Po odpowiednim
zahartowaniu można wydłużyć czas ekspozycji, aby wykorzystać efekt energochłonności
utrzymywania przez organizm odpowiedniej temperatury ciała i spalania białej tkanki
tłuszczowej. Moim zdaniem warto postawić na morsowanie bez neoprenowych butów,
rękawiczek i czapek, aby wzmocnić sile ekspozycji, skracając jednoczenie jej czas.
Aby zmniejszyć efekt wazokonstrykcji logiczne wydają się krótsze interwałowe serie
przebywania w zimnej wodzie oraz ćwiczeń fizycznych. Podczas ćwiczeń naczynia krwionośne
w stopach i dłoniach otwierają się a następnie podczas kolejnego zanurzenia ciało jest bardziej
wyeksponowane na chłód i musi wykonać więcej pracy, zmniejsza się też ryzyko odmrożeń.
Dobrym protokołem może okazać się kilka rund składających się z 2-3 minut ekspozycji i 2-3
minut ćwiczeń każda. Podczas ćwiczeń na mrozie warto pamiętać, aby oddychać tylko przez
nos, powietrze zanim dostanie się do gardła i płuc zostanie ogrzane a mimo wszystko może ono
spowodować infekcje.
Drgawki bywają określane jako semi-excercise, gdyż są mimowolnymi spięciami mięśni (coś
jak EMS!), potrafią też być energochłonne. Nie znalazłem informacji, aby mogły być
niebezpieczne, pomimo że są raczej nieprzyjemne, jeżeli chcemy się im poddać po ostatnim
wejściu do wody nie wykonujemy zbyt intensywnej rozgrzewki, ciało rozgrzeje się samo w ten
sposób. Jeżeli chcemy ich uniknąć wykonujemy rozgrzewkę do momentu rozgrzania. Po
ekspozycji warto wziąć gorąca kąpiel, aby bezpiecznie rozgrzać ciało i zmniejszyć ryzyko
infekcji. Nie powinno się eksponować na zimno będąc przeziębionym lub posiadając stany
zapalne.
Przytoczone eksperymenty jak i wyciągnięte na ich podstawie wnioski budują obraz
krótkotrwałych ekspozycji na zimno jako interesującej i dobrze rokującej aktywności zarówno na
potrzeby sportu jak i medycyny, będącej najlepszą alternatywą dla klasycznych ćwiczeń
fizycznych oraz dobrym ich uzupełnieniem. Należy jednak pamiętać, że chęć zbudowania masy
mięśniowej będzie przeciwwskazaniem do częstych ekspozycji na zimno.
- Institute of Medicine (US) Committee on Military Nutrition Research; Marriott BM,
Carlson SJ, editors. Nutritional Needs In Cold And In High-Altitude Environments: Applications
for Military Personnel in Field Operations. Washington (DC): National Academies Press (US); - 7, Physiology of Cold Exposure.
- Immune changes in humans during cold exposure: effects of prior heating and exercise,
01 AUG 1999 - A randomized trial of cold-exposure on energy expenditure and supraclavicular brown
adipose tissue volume in humans, April 01, 2016 - Brown Adipose Tissue, Whole-Body Energy Expenditure, and Thermogenesis in Healthy
Adult Men, 06 September 2012 - Compensation for cold-induced thermogenesis during weight loss maintenance and
regain, 01 May 2019 - The Effect of Cold Showering on Health and Work: A Randomized Controlled Trial, 02
August 2018 - Intermittent cold exposure improves glucose homeostasis associated with brown and
white adipose tissues in mice, 15 October 2015 - Effect of repeated exposures to cold on cognitive performance in humans, 30 January
2006 - Cold water immersion attenuates anabolic signaling and skeletal muscle fiber
hypertrophy, but not strength gain, following whole-body resistance training, 09 November 2019
