به رغم علاقه روزافزون به درمان با آب سرد برای بهبود کارکرد بدن و مزایای کلی آن برای سلامتی، پژوهش‌های مقداری درمورد تأثیر سختی سرما بر بدن انسان انجام شده‌اند.

به نقل از ادونسد ساینس نیوز، اگرچه اشکار شده که تغییرات فیزیولوژیکی گوناگون با بهبود تحمل سرما در بدن رخ خواهند داد، اما تاثییر آن در سطح سلولی کمتر شناخته شده است. پژوهشگران «دانشگاه اتاوا»(Ottawa University) بازدید کردند که آیا یک هفته قرار گرفتن در معرض آب سرد می‌تواند دفاع سلولی بدن را تحکیم کند و این چنین، به برسی این نوشته پرداختند که قرار گرفتن در معرض آب سرد چطور بر مکانیسم‌های سلولی دخیل در تحمل و سازگاری با دمای خشن تأثیر می‌گذارد.

«کلی کینگ»(Kelli King)، پژوهشگر ارشد این پروژه او گفت: ما نه تنها از اندام‌ها، بلکه از سلول‌ها نیز راه اندازی شده‌ایم و به همین علت با بازدید آنچه درون سلول رخ می‌دهد، می‌توانیم ایده‌ای را از نحوه ربط کل بدن با خودش و این چنین حالت سلامتی عمومی آن در طول تاثییر 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 ناممکن می‌شود، با تلاش بدن برای نگه داری دمای مهم خود امکان پذیر صدمه سلولی گسترده یا حتی مرگ سلولی رخ دهد. با وجود این، آزمایش‌های قبل روی حیوانات نشان داده‌اند که هنگامی ارگانیسم در معرض سرمای شدید قرار می‌گیرد، مکانیسم‌های محافظتی در سطح سلولی برای جلوگیری از مرگ سلولی داخل عمل خواهد شد.

یک مکانیسم مهم دفاع سلولی که به گفتن اتوفاژی شناخته می‌شود، شامل تجزیه توده‌های پروتئین سمی و دیگر اجزای سلول است. این محصولات تجزیه‌شده به مولکول‌های قابل منفعت گیری بازیافت خواهد شد و بقاء را افزایش خواهند داد.

کینگ و گروهش می‌خواستند بدانند عکس العمل‌های اتوفاژی چطور تحول می‌کنند و چطور می‌توان از آنها به گفتن معیاری برای افزایش تحمل سرما منفعت گیری کرد. در قسمت اول این پژوهش، از ۱۰ مرد جوان و سالم و فعال خواسته شد تا یک ساعت در روز به زمان 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 مثالهای خون را جمع‌آوری کردند و آنها را برای فهمیدن شاخص‌های گوناگون اتوفاژی یا مرگ سلولی مورد بازدید قرار دادند. آنها دریافتند سطح یک مولکول به نام «لاکتات»(lactate) که به طور طبیعی زمان ورزش یا در این مورد، لرزش در بدن تشکیل می‌شود، در طول دوره مطالعه تحول 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 بعد از قرار گرفتن در معرض سرما در قیاس با روز اول به طور قابل توجهی کمتر می بود که سازگاری آشکار با سرما را نشان می‌داد. کینگ او گفت: مشاهده افت لاکتات اساسا نشان‌دهنده سازگاری است.

پژوهشگران علاوه بر لاکتات، پروتئین‌های گوناگون حاضر در سلول‌های تک‌هسته‌ای خون را نیز برسی کردند. کینگ در ادامه گفت: از این نوع سلول به گفتن نماینده کل بدن منفعت گیری شد. این سلول‌ها با همه اندام‌ها و سلول‌های بدن در تماس می باشند، چون در خون وجود دارند.

این نوشته را که آیا اتوفاژی در سرتاسر بدن در عکس العمل به سرما رخ می‌دهد، می‌توان از طریق تحول 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 می باشند و می‌توان آنها را به گفتن نشانه‌های اغاز و ادامه اتوفاژی در نظر گرفت.

یکی از این شاخص‌ها پروتئین «LC3-II» می بود که در غشای «اتوفاگوزوم»(autophagosome) قرار دارد و یک ساختار حباب‌همانند در سلول‌ها است که به گفتن نقطه اغاز اتوفاژی عمل می‌کند. یک نشانگر دیگر، پروتئین «P62» می بود که به هدایت مواد صدمه‌دیده به اتوفاگوزوم پشتیبانی می‌کند.

تحول پردازش سلولی

پژوهشگران در طول هفت روز، فهمید تغییری در فرآیندهای سلولی شدند که در برتری قرار داشتند. عکس العمل‌های اتوفاژی وقتی که آپوپتوز یا مرگ سلولی کنترل‌شده در جایگاه دوم قرار گرفت، یک مرحله عقب رفت. این بدان معناست که اجزای سلول به جای آخر یافتن، بازیافت و منفعت گیری مجدد خواهد شد.

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 صدمه رساندن به افراد مورد بازدید قرار دهند. کینگ او گفت: ما به دلایل اخلاقی نمی‌توانیم افراد را در شرایط هیپوترمی که بالقوه زیان اور می باشند، قرار دهیم. به این علت، ما با منفعت گیری از این مؤلفه بیرون از بدن انسان می‌توانیم آنچه را که امکان پذیر در بدن انسان رخ دهد، بدون تشکیل خطر احتمالی برای شرکت‌کنندگان همانند‌سازی کنیم.

پژوهشگران می‌گویند اکنون در حال تشکیل عرصه‌ای برای بازدید‌های آینده می باشند تا سازگاری با سرما را در گروه‌های متنوع‌تر افراد – هم از نظر جنسیت و هم از نظر سنی – برسی کنند. زنان و افراد مسن در قیاس با مردان جوان انگار توانایی متغیری را از قرار گرفتن در معرض سرما دارند و عکس العمل‌های متغیری را نشان خواهند داد. به گفتن مثال، هنگامی عکس العمل‌های فیزیولوژیکی را به تنهایی بازدید می‌کنیم، می‌بینیم که زنان در عکس العمل به سرما کمتر از مردان می‌لرزند.

بازدید‌های اولیه کینگ درمورد اتوفاژی در زنان نشان خواهند داد که استروژن می‌تواند به گفتن یک مکانیسم محافظ سلول عمل کند و احتمالا حتی به مهار فرآیند سلولی بپردازد. در تاثییر این ربط اضافی بین استروژن و اتوفاژی، تحمل سرما در زنان امکان پذیر به یک روش متفاوت تشکیل شود.

مقصد پژوهشگران اکنون تعیین کردن این نوشته است که آیا می‌توان این فرآیند سلولی را به سود ما تنظیم کرد و اگر جواب مثبت است، چطور می‌توان این کار را انجام داد.

این پژوهش در مجله «Advanced Biology» به چاپ رسید.