Điều khiến cơ thể ta run cầm cập khi lạnh

  • William Park
  • BBC Future
Getty Images

Nguồn hình ảnh, Getty Images

Một đột biến gene, vốn đã tạo thuận lợi cho tổ tiên loài người di cư lên phía bắc, có thể truyền lại lợi thế thể thao và sức chịu lạnh thiên bẩm cho một số người.

Ngâm mình trong bồn nước đá sau khi tập luyện có thể là liệu pháp phổ biến mà các vận động viên chuyên nghiệp thường chọn để phục hồi sức khỏe. Bất kỳ ai muốn nỗ lực luyện tập thể dục thể chất trong mùa đông sẽ đều biết rằng cái lạnh thì vừa khắc nghiệt, lại vừa giúp ta giữ được sự thanh xuân cường tráng.

Với Matilda Hay, một người thích bơi lội thì không có chuyện lựa chọn giữa bơi hồ nước nóng hay nước lạnh.

Mặc dù loại thứ hai có vẻ được ca ngợi là mang lại rất nhiều lợi ích sức khoẻ, nhưng không phải ai cũng phù hợp với nó.

"Khi tôi thử bơi trong nước lạnh, tôi không tài nào chịu được lâu - sau vài phút ngắn ngủi tôi đã phải lên bờ," Hay chia sẻ. "Em gái tôi thì có thể bơi trong nước lạnh lâu hơn tôi vì lý do đặc biệt nào đó. Tôi nghĩ rằng mỗi người chúng ta có khả năng chịu lạnh khác nhau."

Truyền thông cũng ít đăng tải các bằng chứng cho thấy một số lợi ích sức khoẻ tinh thần mà việc bơi trong hồ lạnh đem lại. Hầu như tất cả những bằng chứng này đều được dựa trên một nghiên cứu về trường hợp một phụ nữ 24 tuổi.

Vậy điểm gì đã khiến nó trở nên phổ biến? Và nếu như Hay đúng thì, thì không lẽ chỉ đơn giản là có những người có sức chịu lạnh giỏi hơn những người khác?

Yếu tố thời tiết đôi khi cũng có thể làm giảm hiệu suất hoạt động của cơ thể chúng ta.

Dưới thời tiết lạnh, các cơ cứng và hoạt động chậm chạp hơn, mất nhiều thời gian hơn để căng cơ và làm giảm độ linh hoạt cũng như sức mạnh tổng thể có thể tạo ra (mặc dù điều này có thể được giảm thiểu bằng việc khởi động làm nóng cơ thể đúng cách).

Lý do đằng sau việc giảm sút hiệu suất hoạt động do thời tiết lạnh thì lại khá phức tạp, đặc biệt là vì khả năng chịu lạnh của chúng ta phụ thuộc vào di truyền, cũng như lượng mỡ dưới da - là loại mỡ được dự trữ ngay dưới lớp da của chúng ta - và kích thước cơ thể.

Có ý kiến cho rằng khi cơ thể chúng ta được làm mát, thì tốc độ giải phóng năng lượng của các tế bào trong cơ bắp sẽ giảm xuống.

Ngoài ra, luyện tập thể thao dưới trời lạnh cũng được biết đến là tốt cho sức khoẻ tim mạch, làm tăng sức đề kháng và chuyển hoá những tế bào mỡ trắng thành mỡ nâu, giúp chúng ta giảm cân. Vậy nên, nếu phương thức luyện tập này được thực hiện an toàn, thì nó mang lại rất nhiều lợi ích sức khoẻ.

Nguồn hình ảnh, Getty Images

Chụp lại hình ảnh,

Phải chăng một số người bẩm sinh đã có khả năng chịu lạnh giỏi?

Một số người trong chúng ta có thể có lợi thế hơn khi tập luyện dưới tiết trời lạnh.

Cứ năm người thì có một người không có protein "sợi cơ α-actinin-3". Đột biến này tiết lộ một chút về lịch sử tiến hoá của loài người và giải thích tại sao một số vận động viên chuyên nghiệp ngày nay có thể toả sáng thần kỳ dưới điều kiện thi đấu lạnh lẽo, trong khi một số khác thì lại bất lực vì cơ đông cứng ngay điểm xuất phát.

Đôi khi protein này được mệnh danh là "nhân tố di truyền cho tốc độ," α-actinin-3 ban tặng lợi thế cạnh tranh cho nhiều vận động viên khi cần đến những cú bùng nổ năng lượng mạnh mẽ từ cơ và phục hồi cơ, thế nhưng nó lại có thể kém hữu dụng hơn trong các trường hợp khác.

Sợi cơ nhanh, sợi cơ chậm

Tất cả các cơ xương (còn gọi là cơ vân vì sợi cơ tạo hình khá đẹp mắt) trong cơ thể chúng ta đều được cấu tạo bởi hai loại sợi chính: sợi cơ co rút chậm (gọi là sợi cơ trắng) và sợi cơ co rút nhanh (gọi là sợi cơ đen hoặc đỏ).

"Trong cơ bắp thường có cả hai loại sợi trên, thế nhưng tỷ lệ phân bố của mỗi loại lại khác nhau tuỳ theo từng loại cơ và từng người," Courtenay Dunn-Lewis, nhà sinh lý học tại Đại học Pittsburgh, nói.

Sợi cơ chậm chịu trách nhiệm chính cho những hoạt động chậm và ưa khí. Những sợi cơ này giữ cho ta đứng thẳng, cố định đầu để không bị nhoài về trước, tránh cho hàm bị chùng lại, và đồng hành cùng ta trong những bài tập thể dục nhẹ nhàng như đi bộ và chạy bộ.

Nếu bạn đã từng tập yoga hoặc thiền và được hướng dẫn thả lỏng tất cả các cơ trên người, vậy thì bạn có thể thấy quen với việc có bao nhiêu cơ tham gia trong hoạt động của con người.

Đây không phải là sự "căng cứng" của cơ bắp, mà chỉ là một chức năng bình thường của cơ thể, gọi là trương lực cơ - các sợi cơ chậm giúp cho cơ thể chúng ta không bị chao đảo.

Mặt khác, các sợi cơ nhanh lại hoạt động theo cơ chế kị khí, và có thể co lại rất nhanh, thế nhưng cũng lại dễ dàng gây mỏi cơ.

Loại sợi này chỉ hoạt động khi chúng ta cần nâng vật gì đó (ví dụ nâng tạ), nhảy, chạy nước rút hoặc bất kỳ một chuyển động hay động tác mạnh mẽ nào trong các bài tập thể dục kị khí (tập với cường độ cao và mạnh, cần nhiều sức từ cơ). Loại protein sợi cơ α-actinin-3 chỉ có ở các sợi cơ nhanh này mà thôi.

"Nếu khoảng 80% loại sợi cơ của một vận động viên ưu tú là sợi nhanh, thì họ thường là những vận động viên sức mạnh, còn nếu là sợi chậm, thì họ là vận động viên sức bền," Dunn-Lewis nói.

"Chẳng hạn như với vóc dáng cao gầy, một vận động viên chạy marathon có chủ yếu là sợi cơ chậm nhỏ mảnh nhưng ít khi bị mỏi cơ và có năng lượng bền bỉ trong suốt quãng đường nhiều ki-lô-mét mà họ chạy liên tục không ngừng nghỉ. Người này cũng sẽ đốt ít năng lượng hơn người thường trong cùng một khoảng thời gian. Mặt khác, một cầu thủ bóng bầu dục hay khúc côn cầu thì lại có nhiều sợi cơ nhanh, di chuyển bằng sức mạnh và tốc độ, thế nhưng lại nhanh bị mỏi cơ. Những vận động viên mà bẩm sinh có đến 80% là một loại sợi cơ thì cực kỳ may mắn. Còn những người bình thường, thì tỷ lệ phân bố khoảng 50% sợi nhanh, 50% sợi chậm, và tỷ lệ này đã được định sẵn khi sinh ra. Tỷ lệ loại cơ được quyết định bởi hệ thần kinh, vậy nên nó không thể được thay đổi bởi luyện tập."

Nguồn hình ảnh, Getty Images

Chụp lại hình ảnh,

Chỉ có những vận động viên hàng đầu mới có lượng lớn của một trong hai loại sợi: nhanh và chậm, tuỳ thuộc vào chuyên môn/thế mạnh của họ

Một cách giản lược để hiểu về sự khác biệt giữa hai loại sợi cơ là chúng ta hãy hình dung về con gà.

Thịt đùi gà thường có màu sẫm bởi vì nó có lượng sợi chậm nhiều hơn và có sắc tố myoglobin (một loại protein liên kết với oxi, vận chuyển oxi đến cho các mô cơ trong quá trình hô hấp ưa khí). Bởi vì myoglobin giàu chất sắt (hơi giống sắc tố hemoglobin của máu), nên nó làm cơ bắp có màu đỏ sẫm.

Trên thực tế, khi bạn cắt một miếng bít-tết, nước màu đỏ chảy ra chính là sắc tố myoglobin chứ không phải máu - dịch lỏng có màu đỏ từ sắc tố hồng cầu hemoglobin, như ta thường lầm tưởng.

Thịt ức gà lại nhạt màu bởi vì nó có nhiều sợi cơ nhanh và ít myoglobin hơn. Các sợi cơ ức gà chỉ cần thiết cho các hoạt động nhanh, mạnh, và kị khí như khi gà đập cánh, trong khi chân thì lại được sử dụng thường xuyên hơn.

Sự khác biệt này ít rõ rệt hơn ở con người. Cơ bắp của chúng ta được cấu tạo bởi sự kết hợp của cả hai loại sợi với tỷ lệ đa dạng.

Các sợi cơ này cũng nắm giữ vai trò quan trọng trong việc giữ ấm cơ thể. Khi bị lạnh, các sợi cơ nhanh thường co rút liên tục và nhanh - làm cơ thể run cầm cập. Mỗi cơn co thắt nhỏ và nhanh đều làm chúng ta ấm lên một chút bởi lượng nhiệt được toả ra khi giải phóng năng lượng. Đây là một cách giữ ấm tốn nhiều năng lượng, nhưng lại nhanh và hiệu quả ngay tức thì.

"Một trong những cách tăng thân nhiệt hiệu quả nhất chính là co cơ," Dunn-Lewis nói. "Thực tế, trong quá trình tập thể dục, thì khoảng 70-80% lượng calo được đốt thành nhiệt."

Trong khi đó, các sợi cơ chậm luôn nhẹ nhàng thực hiện trương lực cơ, tạo ra nhiệt lượng lâu bền mà cơ thể không bị mất sức nhiều.

Trên toàn cầu, có khoảng 1,5 tỷ người không có protein α-actinin-3. Mặc dù vậy họ vẫn có sợi cơ nhanh (protein α-actinin-3 chỉ có trong sợi cơ nhanh), nhưng sợi cơ nhanh của họ ít co thắt mạnh. Thay vào đó, họ có nhiều sợi cơ chậm hơn, có nghĩa là họ sẽ khó để thành công bùng nổ ở những môn thể thao đòi hỏi sức mạnh, nhưng lại giỏi thể thao sức bền, theo các tác giả của bài nghiên cứu. Có thể khả năng hô hấp kị khí của những người này sẽ kém hơn, nhưng họ có thể sử dụng năng lượng cơ thể hiệu quả hơn.

Một đột biến trong gene mã hoá cho protein α-actinin-3 đã làm cho tổ tiên của người châu Âu, di cư từ châu Phi tới từ khoảng 50.000 năm trước, bị mất đi loại protein này.

Chính đột biến gene này có thể đã tạo điều kiện thuận lợi cho tổ tiên của người châu Âu dễ dàng tồn tại trong cái lạnh khắc nghiệt bằng cách tiết kiệm năng lượng cơ thể và dựa vào lượng nhiệt hiệu quả từ các trương lực cơ của sợi cơ chậm.

Nguồn hình ảnh, Getty Images

Chụp lại hình ảnh,

Những vận động viên chạy đường dài có thể thi đấu tốt hơn trong điều kiện thời tiết lạnh

"[Kiểu gene] này thường hiếm thấy ở các nhóm sắc tộc sống trong môi trường ấm nóng - chỉ 1% ở người Kenya và Nigeria, 11% ở người Ethiopia, 18% ở người da trắng, 25% ở người châu Á," Dunn-Lewis nói. "Theo mô hình các vùng nằm ngoài châu Phi, điều này cho thấy sự đa dạng di truyền tăng lên khi con người di cư đến những vùng có khí hậu lạnh hơn."

Những người không có protein sợi cơ α-actinin-3 có khả năng giữ ấm cơ thể và giữ năng lượng tốt hơn, có khả năng đối phó hiệu quả hơn với khí hậu lạnh giá khắc nghiệt.

Một yếu tố khác của di truyền cũng có thể quyết định khả năng chịu lạnh của chúng ta: chất béo (mỡ). Cũng như chúng ta có hai loại sợi cơ xương chính, chúng ta có hai loại chất béo - mỡ trắng và mỡ nâu - một trong hai loại này chính là chìa khoá giữ ấm cơ thể.

Kristin Stanford, nhà sinh học tế bào, cùng các đồng tác giả của bà tại Đại học Ohio State đã tiến hành đánh giá nghiên cứu được công bố về vai trò của mỡ nâu trong việc điều hoà nhiệt của cơ thể.

Mỡ nâu có tính sinh nhiệt, có nghĩa là, y hệt như sợi cơ chậm, nó sinh nhiệt làm cơ thể chúng ta nóng lên từ từ mà không cần phải run cầm cập. Chỉ cần cơ thể chúng ta gặp lạnh là mỡ nâu sẽ được kích hoạt, có thể dẫn đến giảm cân. Stanford cho rằng đây có thể là một lĩnh vực để nghiên cứu cách điều trị bệnh béo phì.

Thế nhưng, tập thể dục dường như lại mâu thuẫn với quá trình sinh nhiệt của mỡ nâu. Vì tập thể dục ức chế quá trình này - có thể bởi vì khi tập thể dục chúng ta đã sinh ra đủ lượng nhiệt thông qua các cơ chế khác - mặc dù vậy các tác giả vẫn nhấn mạnh rằng vẫn chưa thể kết luận chắc chắn gì ở thời điểm này.

Mặc dù khí hậu lạnh có thể ngăn cản quá trình đốt mỡ nâu và làm chậm hơn tốc độ dẫn truyền thần kinh của cơ bắp, dẫn đến hiệu suất thể thao kém hơn, nhưng "trong luyện tập, nếu một cá nhân khởi động đúng cách… thì cơ thể của họ sẽ tự ấm lên khá dễ dàng", nhà sinh lý học Dunn-Lewis cho hay. Vậy nên không có lý gì để không tập thể dục khi trời lạnh.

"Thực chất, khoảng thời gian chạy marathon tốt nhất thường là dưới thời tiết lạnh, bởi vì cái lạnh giúp tản và điều hoà nhiệt đều hơn trong quá trình tập luyện," bà nói. "Nếu thời tiết mà không lạnh thì cơ thể sẽ phải tìm cách loại bỏ bớt lượng nhiệt phát sinh ra từ quá trình vận động kéo dài."

Tuy nhiên, không phải tất cả các vận động viên hàng đầu đều chịu lạnh tốt. Khí hậu lạnh làm cho bệnh hen suyễn do thể dục trở nên nặng hơn, ảnh hưởng đến hơn 35% vận động viên của thế vận hội Olympic mùa đông.

Không khí lạnh thường khô hơn, bởido hơi nước trong không khí bị đóng băng. Người ta cho rằng không khí khô tạo ra phản ứng viêm phổi gây co thắt phế quản.

Vậy nên, có những lý do di truyền tại sao một số người trong chúng ta lại không chịu được lạnh như một số khác.

Một lợi thế nhỏ của một số người có đột biến protein α-actinin-3 trong cơ thể có thể giải thích cho sở thích dậy sớm cùng bình minh để đi bơi ngoài trời lạnh, trong khi số khác lại tốn rất nhiều thời gian và động lực chỉ để có thể đơn giản là ra khỏi nhà chạy bộ.

Với Matilda Hay thì bể bơi công cộng nước ấm gần nhà có vẻ là ổn vào thời điểm đầu xuân.

Bài tiếng Anh đã đăng trên BBC Future.