החיידקים שגורמים לנו לרוץ / איור: Shutterstock/א.ס.א.פ קרייטיב
בחודש מאי האחרון הגיע לסיומו הפרויקט השאפתני של חברת נייק breaking 2 שהתקיים באיטליה ומטרתו הייתה לרדת מגבול השעתיים בריצת מרתון. החברה לקחה בחשבון את כל הגורמים האפשריים. מבחינה פיזיולוגית, היא בחרה ואימנה קבוצה של 30 רצי מרתון מובילים, שבראשם מנצח המרתון באולימפיאדה האחרונה שנערכה בריו.
מבחינה טכנולוגית, החברה ציידה אותם בנעליים שפותחו במיוחד לצורך הריצה, והרצים לבשו ביגוד מיוחד שנועד להפחית את התנגדות האוויר. הריצה התקיימה על המסלול המהיר ביותר שנמצא, שמשמש למרוץ מכוניות. התזמון נקבע לתנאי מזג אוויר אידיאליים.
גם הריצה עצמה תוכננה לפרטיה. הרצים רצו במבנה שהפחית את התנגדות האוויר, וחלקם שימשו כנותני קצב לרצים המובילים. אך למרות זאת, הפרויקט הסתיים בהצלחה חלקית. אומנם נשבר שיא בריצת המרתון, אף שזו לא הייתה ריצת מרתון רגילה, אולם המנצח, אלאוד קיפוצה מקניה, סיים את הריצה 22 שניות איטי יותר מהמקווה ולא הצליח לרדת משעתיים.
פרויקט זה מסמל יותר מכול את העובדה שמבחינת רפואת הספורט ותורת האימון, היכולת האנושית הגיעה קרוב מאוד למימוש הפוטנציאל הפיזיולוגי שלה. לכן ניתן לשפר את התוצאות לא באמצעות אימונים אלא בעיקר על-ידי פיתוחים טכנולוגיים או בשיפור התנאים החיצוניים.
הנחה זו מתבססת על העובדה שאימון גופני משפר את תפקודן של מערכות רבות בגופנו - מערכת הלב וכלי הדם, הנשימה, השרירים, השלד והמפרקים - שמבחינה פיזיולוגית הגיעו קרוב מאוד ליכולת המרבית שלהם בקרב ספורטאי-העל. מכל המערכות האלה, פוטנציאל השיפור באימונים תלוי בעיקר בפעילותו של אברון בתוך תא בשם "מיטוכונדריה".
בתא השריר יש בין מאות לאלפי מיטוכונדריות, שמשמשות "כתחנת כוח" של השריר. במהלך הפעילות מתפרקות מולקולות הסוכר ומולקולות השומן במיטוכונדריה, ובתהליכים מטבוליים רבים נוצרת האנרגיה הנחוצה לפעילות השרירים.
תפקוד המיטוכונדריה הוא דינמי מאוד וקשור בקשר ישיר להיקף הפעילות הגופנית-אירובית. כך לשם השוואה, אם כתוצאה של 8 שבועות של אימונים אירוביים, מערכות הלב והריאה משפרות את תפקודן בכ-10%, הרי שבאותו פרק זמן, אימון אירובי גורם להגדלה של פי 3 במספר המיטוכונדריות בשריר.
הן גם מגדילות משמעותית את יכולתן להפיק אנרגיה ובמקביל מפחיתות את ייצורם של תוצרי הלוואי של הפעילות, אותם רדיקלים חופשיים ידועים לשמצה, מולקולות שעלולות לפגוע בפעולת התא.
זו הסיבה לכך שהמטרה של מרבית סוגי האימונים האירוביים, בין שאימונים ממושכים או אימונים עצימים, ותוכניות התזונה השונות, היא בעיקר להגדיל משמעותית את יכולת הפקת האנרגיה בשרירים.
העתיד טמון בחיידקים
אולם בשנים האחרונות, התגלה כיוון חדש ומסקרן, שיכול לשפר ביצועים משמעותית. אם עד כה, הדגש לשיפור הושם על שיפור פיזיולוגי של מערכות ותאי האדם, הרי שבשנתיים האחרונות התחיל כיוון מחקרי שבודק לא את תפקוד מערכת האדם אלא דווקא את תפקוד תאי המקרוביוטיקה הנמצאים במערכת העיכול, המכונים Gut Flora.
מחקרים מראים שישנו קשר דו-כיווני בין חיידקי מערכת העיכול לבין תפקוד המיטוכונדריה בזמן מאמץ. בזמן פעילות הם משפיעים אלה על אלה, גם כדי לשפר את יכולת המאמץ הגופני ודחיית העייפות, וגם לשיפור בפרופיל החיידקים אשר יכול למנוע מחלות שונות החל מהשמנת יתר ועד סוכרת ומחלות אוטואימוניות של המעי כמו מחלת קרוהן או תסמונת המעי הרגיז.
מדובר בפוטנציאל שיפור אדיר, מכיוון שלחיידקים אלה, כך מתברר, השפעה משמעותית גדולה בהרבה משחשבנו. כך לדוגמה, מספרם הרב: סך כל תאי החיידקים שבמערכת העיכול גדול פי 10 ממספר תאי האדם בגופנו. גם השונות הגנטית שלהם היא אדירה. אם השוני הגנטי בין אדם לעכבר הוא רק כ-10%, הרי שהשונות הגנטית בין חיידקי מערכת העיכול היא כ-30%.
אם עד כה, חיידקי מערכת העיכול נחשבו כחיוניים לתפקוד מערכת העיכול בלבד (פירוק של סיבים תזונתיים, פירוק של פחמימות, הגנה מפני זיהומים וכו’), כיום מבינים שתפקידם כה חיוני, עד שבלעדיהם האדם היה צריך לצרוך 30% קלוריות יותר על מנת לספק את תזונתו. בנוסף, לא היינו יכולים לעכל ולנצל חלק ניכר מהפחמימות, שהיו נאגרות כתאי שומן בגופנו. פגיעה בתפקוד חיידקי המעיים קשורה לעלייה משמעותית בסכנה להשמנה, התפתחות מחלת הסוכרת ומחלות שונות במערכת העיכול.
הקשר האפשרי בין המיטוכונדריות לבין חיידקי המעי התגלה כשהתברר שהתפקוד של המיטוכונדריות אינו נפגע גם במצבי זיהום קיצוניים של הגוף. עוד התגלה שיש דמיון גנטי מפתיע בין חיידקי המעיים למיטוכונדריה, ומכאן העמידות הטובה. הדמיון הגנטי אינו מקרי. יש סברות שהמיטוכונדריה בתאי השריר, מקורה בחיידקי המעיים, אשר נדדו לשריר והפכו במהלך האבולוציה לחלק מגוף האדם.
עוזרים זה לזה
לאחר שהתגלה הקשר הגנטי, נבדקו גם יחסי הגומלין ביניהם בזמן מאמץ. הקשר הביולוגי של שתי המערכות נובע מכך שבזמן הפעילות, שתיהן פועלות בתנאים פיזיולוגיים דומים. כתוצאה מהדרישה המרבית של הגוף לייצר חמצן, המיטוכונדריות מגבירות משמעותית את פעילותן המטבולית בסביבה שבה זמינות החמצן נמוכה. זה גורם כאמור להפקה של תוצרי לוואי, שעלולים לפגוע בפעילות המיטוכונדריה ובחומר הגנטי שלה.
בחיידקי מערכת העיכול התהליך שונה, מכיוון שהם אינם חלק מתאי האדם. בזמן הפעילות במערכת העיכול, מתרחשת ירידה בזרימת הדם למערכת העיכול בהיקף של כ-50%. הפחתת זרימת הדם גורמת לשינוי בחדירות דופן המעי. אלה גורמים לתנאים הדומים למאמץ בסביבת החיידקים, שגורמים לעלייה ביצירה הרדיקלים החופשיים ועלייה בתהליך הדלקתי.
זו הסיבה ששניהם משפיעים זה על זה. מחקרים מראים שבזמן מאמץ גופני, חלק מחיידקי העיכול גורם לפירוק מואץ של חומצות שומן במעי. אלה הופכות לזמינות לפירוק אנרגיה במיטוכונדריה. במקביל, החיידקים מפרישים חלבונים שמאיצים את תהליכי יצירת האנרגיה ומשפרים את עמידות המיטוכונדריה, מה שמקנה לה אפשרות לתפקד בתנאים של מחסור בחמצן.
בנוסף, החיידקים מפרישים חומרים דלקתיים שתפקידם לקלוט את הרדיקלים החופשיים אשר נוצרים במיטוכונדריה ועלולים לעכב את פעולתה. תהליכים אלה גורמים לשיפור ביכולת יצירת האנרגיה, שיפור ביכולת המאמץ ודחיית העייפות.
ואיך המיטוכונדריה עוזרת לתאי המעי? מתברר שבאותו אופן. פעילות מואצת של המיטוכונדריה גורמת להפרשה של חומרי דלקת בתא. אלה מאיצים את התהליך הדלקתי במערכת העיכול, שמשנה את תנאי ההישרדות במעי. התהליך הזה מסייע בהגנה על חיידקי המעי, שכן הוא מונע פלישה של חיידקים שעלולים לפגוע בחיידקי מערכת העיכול.
כאמור, פוטנציאל השיפור הוא לא רק בקרב ספורטאים, בהתחשב בכך שפעילות גופנית אירובית כגון ריצה, הליכה, רכיבה על אופניים, שחייה וכו', נחשבת לפעילות הבריאה ביותר. מחקרים מראים שביצוע הפעילות באופן סדיר מפחית משמעותית את הסיכון לחלות ברוב המחלות ומאריך את תוחלת החיים בממוצע בחמש שנים.
השפעת הפעילות על תפקוד מערכת העיכול, השמנה ומניעת מחלות מטבוליות שונות דרך שיפור בפרופיל חיידקי המעיים יכולה להגביר משמעותית את ההשפעה הבריאותית של הפעילות - אם על-ידי שינוי תזונתי, שישנה את פרופיל החיידקים במערכת העיכול, ואם על-ידי ביצוע אימונים בעצימות ובהיקף שיהיו מיועדים גם לשיפור בפרופיל חיידקי המעיים.
ויש כבר כאלה שטוענים שהשפעות של חוסר פעילות גופנית שגורם לפגיעה במצב הבריאותי, עלייה בשיעורי השמנת יתר וירידה בכושר הגופני - מובילות להכרה הרפואית שחייבים לבצע פעילות גופנית על מנת לשפר את המצב הבריאותי. תהליך זה אינו נשלט על-ידי המוח, אלא אולי דווקא על-ידי חיידקי מערכת העיכול שביצוע פעילות גופנית ישפר את יכולת ההישרדות שלהם. אז אולי אנחנו רצים בכלל בשבילם?
הכותב הוא פיזיולוג ופיזיותרפיסט, מכון פיזיולייף בהרצליה