به رغم علاقه روزافزون به درمان با آب سرد برای بهبود عملکرد بدن و مزایای کلی آن برای سلامتی، پژوهش‌های کمی درباره تأثیر فشار سرما بر بدن انسان انجام شده‌اند.
به نقل از ادونسد ساینس نیوز، اگرچه مشخص شده که تغییرات فیزیولوژیکی گوناگون با بهبود تحمل سرما در بدن رخ می‌دهند، اما تاثیر آن در سطح سلولی کمتر شناخته شده است. پژوهشگران «دانشگاه اتاوا»(Ottawa University) بررسی کردند که آیا یک هفته قرار گرفتن در معرض آب سرد می‌تواند دفاع سلولی بدن را تقویت کند و همچنین، به ارزیابی این موضوع پرداختند که قرار گرفتن در معرض آب سرد چگونه بر مکانیسم‌های سلولی دخیل در تحمل و سازگاری با دمای خشن تأثیر می‌گذارد.
«کلی کینگ»(Kelli King)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: ما نه تنها از اندام‌ها، بلکه از سلول‌ها نیز تشکیل شده‌ایم و به همین دلیل با بررسی آنچه درون سلول رخ میدهد، می‌توانیم ایده‌ای را از نحوه ارتباط کل بدن با خودش و همچنین وضعیت سلامتی عمومی آن در طول تاثیر محرک داشته باشیم. اگر سلول‌ها خوب کار نمی‌کنند، یعنی بدن خوب کار نمی‌کند.
در سرما چه اتفاقی برای سلول‌ها می‌افتد؟
هنگامی که سازگاری با سرما غیر ممکن می‌شود، با تلاش بدن برای حفظ دمای اصلی خود ممکن است آسیب سلولی گسترده یا حتی مرگ سلولی رخ دهد. با وجود این، آزمایش‌های پیشین روی حیوانات نشان داده‌اند که وقتی ارگانیسم در معرض سرمای شدید قرار می‌گیرد، مکانیسم‌های محافظتی در سطح سلولی برای جلوگیری از مرگ سلولی وارد عمل می‌شوند.
یک مکانیسم مهم دفاع سلولی که به عنوان اتوفاژی شناخته می‌شود، شامل تجزیه توده‌های پروتئین سمی و سایر اجزای سلول است. این محصولات تجزیه‌شده به مولکول‌های قابل استفاده بازیافت می‌شوند و بقاء را افزایش می‌دهند.
کینگ و گروهش می‌خواستند بدانند واکنش‌های اتوفاژی چگونه تغییر می‌کنند و چگونه می‌توان از آنها به عنوان معیاری برای افزایش تحمل سرما استفاده کرد. در بخش اول این پژوهش، از ۱۰ مرد جوان و سالم و فعال خواسته شد تا یک ساعت در روز به مدت هفت روز متوالی در آب ۱۴ درجه سلسیوس بنشینند و تا شانه‌های خود در آب فرو بروند.
هنگامی که دمای داخلی به ۳۵.۵ درجه سلسیوس – یک درجه و نیم کمتر از حد طبیعی – رسید، پژوهشگران نمونه‌های خون را جمع‌آوری کردند و آنها را برای درک شاخص‌های گوناگون اتوفاژی یا مرگ سلولی مورد بررسی قرار دادند. آنها دریافتند سطح یک مولکول به نام «لاکتات»(lactate) که به طور طبیعی هنگام ورزش یا در این مورد، لرزش در بدن تولید می‌شود، در طول دوره مطالعه تغییر کرده است.
پژوهشگران دریافتند که سطح لاکتات خون طی غوطه‌ور شدن در آب سرد در روزهای اول، چهارم و هفتم افزایش می‌یابد، اما در روز هفتم، افزایش سطح لاکتات پس از قرار گرفتن در معرض سرما در مقایسه با روز اول به طور قابل توجهی کمتر بود که سازگاری واضح با سرما را نشان می‌داد. کینگ گفت: مشاهده کاهش لاکتات اساسا نشان‌دهنده سازگاری است.
پژوهشگران علاوه بر لاکتات، پروتئین‌های گوناگون موجود در سلول‌های تک‌هسته‌ای خون را نیز ارزیابی کردند. کینگ ادامه داد: از این نوع سلول به عنوان نماینده کل بدن استفاده شد. این سلول‌ها با همه اندام‌ها و سلول‌های بدن در تماس هستند، زیرا در خون حضور دارند.
این موضوع را که آیا اتوفاژی در سرتاسر بدن در واکنش به سرما رخ میدهد، می‌توان از طریق تغییر در پروتئین‌های خاص سلول‌های خونی تشخیص داد. برای این که اتوفاژی رخ دهد، صدها پروتئین برای پاکسازی به کار گرفته می‌شود. پژوهشگران دو پروتئین را انتخاب کردند که برای این فرآیند حیاتی هستند و می‌توان آنها را به عنوان نشانه‌های آغاز و ادامه اتوفاژی در نظر گرفت.
یکی از این شاخص‌ها پروتئین «LC3-II» بود که در غشای «اتوفاگوزوم»(autophagosome) قرار دارد و یک ساختار حباب‌مانند در سلول‌هاست که به عنوان نقطه آغاز اتوفاژی عمل می‌کند. یک نشانگر دیگر، پروتئین «P62» بود که به هدایت مواد آسیب‌دیده به اتوفاگوزوم کمک می‌کند.
تغییر پردازش سلولی
پژوهشگران در طول هفت روز، متوجه تغییری در فرآیندهای سلولی شدند که در اولویت قرار داشتند. واکنش‌های اتوفاژی زمانی که آپوپتوز یا مرگ سلولی کنترل‌شده در جایگاه دوم قرار گرفت، یک مرحله عقب رفت. این بدان معناست که اجزای سلول به جای پایان یافتن، بازیافت و استفاده مجدد می‌شوند.
پژوهشگران تأثیر سرمای شدید را روی سلول‌های خون، بیرون از بدن انسان آزمایش کردند. این کار به پژوهشگران امکان داد تا تأثیر دماهای هیپوترمی را بدون آسیب رساندن به افراد مورد بررسی قرار دهند. کینگ گفت: ما به دلایل اخلاقی نمی‌توانیم افراد را در شرایط هیپوترمی که بالقوه مضر هستند، قرار دهیم. بنابراین، ما با استفاده از این مؤلفه بیرون از بدن انسان می‌توانیم آنچه را که ممکن است در بدن انسان رخ دهد، بدون ایجاد خطر احتمالی برای شرکت‌کنندگان شبیه‌سازی کنیم.
پژوهشگران می‌گویند در حال حاضر در حال ایجاد زمینه‌ای برای بررسی‌های آینده هستند تا سازگاری با سرما را در گروه‌های متنوع‌تر افراد – هم از نظر جنسیت و هم از نظر سنی – ارزیابی کنند. زنان و افراد مسن در مقایسه با مردان جوان ظاهرا تجربه متفاوتی را از قرار گرفتن در معرض سرما دارند و واکنش‌های متفاوتی را نشان می‌دهند. به عنوان مثال، وقتی واکنش‌های فیزیولوژیکی را به تنهایی بررسی می‌کنیم، می‌بینیم که زنان در واکنش به سرما کمتر از مردان می‌لرزند.
بررسی‌های اولیه کینگ درباره اتوفاژی در زنان نشان می‌دهند که استروژن می‌تواند به عنوان یک مکانیسم محافظ سلول عمل کند و شاید حتی به مهار فرآیند سلولی بپردازد. در اثر این ارتباط اضافی بین استروژن و اتوفاژی، تحمل سرما در زنان ممکن است به یک روش متفاوت ایجاد شود.
هدف پژوهشگران در حال حاضر تعیین کردن این موضوع است که آیا می‌توان این فرآیند سلولی را به نفع ما تنظیم کرد و اگر پاسخ مثبت است، چگونه می‌توان این کار را انجام داد.
این پژوهش در مجله «Advanced Biology» به چاپ رسید.
