Imersia în apă rece îmbunătățește sănătatea și rezistența celulară

Studiul cercetătorilor de la Universitatea din Ottawa investighează cum expunerea repetată la apă rece, timp de șapte zile consecutiv, poate influența procesele de autofagie și apoptoză la tineri. Autofagia, un mecanism celular de „curățare”, este esențială pentru eliminarea proteinelor și organitelor deteriorate, în timp ce apoptoza reprezintă un proces de moarte celulară programată ce previne răspândirea leziunilor în țesuturi. În condiții de răcire extremă sau prelungită, apar dezechilibre în aceste procese celulare, ceea ce poate duce la afectări majore ale funcției organismului.
Scopul principal al cercetării a fost să evalueze:

• Dacă un protocol de aclimatizare la apă rece (14 °C, 60 minute/zi, timp de 7 zile) stimulează răspunsul autofagic, reducând totodată reacțiile apoptotice induse de frig.
• Cum se modifică răspunsurile celulare atunci când celulele sanguine sunt supuse ulterior unor temperaturi scăzute ex vivo (4–35 °C), înainte și după aclimatizare.

Metodologie

• Participanți: 10 bărbați tineri (media de 23 de ani), sănătoși și activi fizic, fără istoric de boli și care au urmat instrucțiuni stricte privind dieta și activitatea fizică înainte de testare.
• Protocolul de aclimatizare: Timp de șapte zile consecutive, fiecare participant a fost scufundat zilnic într-o baie cu apă la ≈14 °C, pentru 60 de minute, sau până când temperatura esofagiană scădea la 35,5 °C (criteriu de siguranță). Dacă temperatura internă atingea pragul de 35,5 °C înainte de 60 de minute, participantul era imediat supus reîncălzirii rapide.
• Măsurători fiziologice:  

• Temperatura esofagiană (T_eso) monitorizată continuu pentru a vedea impactul frigului asupra miezului corporal.  
• Concentrația lactatului sanguin, indicator al intensității frisonului și al metabolizării anaerobe.  

• Analize celulare (in vivo): În zilele 1, 4 și 7, s-au recoltat probe de sânge înainte de imersiune și imediat după imersiunea de 60 de minute. Din aceste probe s-au izolat celulele mononucleare din sânge periferic (PBMC), analizate prin Western Blot pentru proteine implicate în:  

• Autofagie (LC3, p62, beclin-2, ULK1)  
• Răspuns la stresul termic (HSP70, HSP90)  
• Apoptoză (caspaza-3 clivată)  
• Inflamație (TNF-α, IL-6)  

• Analize celulare (ex vivo): În zilele 1 și 8 (la 24 h după ultima imersiune), s-au recoltat suplimentar probe de sânge care au fost apoi incubate la diferite temperaturi (37, 35, 33, 31 și 4 °C) timp de 90 de minute. Astfel s-a urmărit, în afara corpului, modul în care aclimatizarea influențează reacția PBMC la expuneri hipotermice severe.

Rezultate

Modificări in vivo ale mecanismelor de autofagie și apoptoză

• Temperatura centrală (esofagiană) a scăzut semnificativ în fiecare zi de imersie (≈14 °C), însă nu s-a observat o diferență marcată între ziua 1 și ziua 7 în ceea ce privește nivelul exact al temperaturii atinse la final. Totuși, timpul necesar unora dintre participanți pentru a ajunge la 35,5 °C s-a prelungit de la ~40 minute în ziua 1, la ~55 minute în ziua 7, indicând o îmbunătățire a toleranței la frig.
• Concentrația lactatului a crescut la finalul imersiei în toate zilele, dar creșterea a fost mai mică în ziua 7 comparativ cu ziua 1, semn al unei adaptări de tip insulativ (mai puțin frison și, implicit, mai puține produse metabolice).

În celulele PBMC:

• Autofagia

• LC3-II (un marker important al activității autofagice) nu s-a modificat semnificativ după expunerea din ziua 1 și ziua 4, dar a crescut notabil în ziua 7.  
• p62 (moleculă care se acumulează când autofagia e blocată) a fost inițial ridicată în ziua 1 și ziua 4, sugerând un fel de blocaj sau disfuncție timpurie a procesului de autofagie, pentru ca apoi să scadă semnificativ până la final (ziua 7).  
• Beclin-2 și pULK1 au crescut după expunerea la frig în majoritatea zilelor, indicând activarea căii de inițiere a autofagiei.

• Apoptoza

• Caspaza-3 clivată (marker al execuției apoptotice) a fost ridicată în ziua 1 și ziua 4, dar a revenit la valori inițiale în ziua 7. Astfel, se observă o trecere de la un răspuns accentuat pro-apoptotic în primele zile spre un răspuns mai degrabă pro-autofagic la final.

• Răspunsul termic (HSP70 și HSP90) a crescut constant după fiecare imersie rece, fără diferențe notabile între prima și ultima zi. Astfel, proteinele șoc termic par să ofere o „linie de apărare” în timpul fiecărei expuneri la frig, dar nu par a avea o progresie cumulativă la sfârșitul celor 7 zile.
• Inflamația

• TNF-α a fost mai mare doar în ziua 1 față de momentul de bază, după care a scăzut în zilele ulterioare, sugerând că inflamația inițială indusă de frig a fost atenuată pe măsură ce aclimatizarea a avansat.  
• IL-6 nu a arătat modificări substanțiale.

Modificări ex vivo ale răspunsului la temperaturi scăzute (4–35 °C)

Înainte de aclimatizare, expunerea la orice temperatură sub 37 °C ducea la:  

• Creșteri în p62 (autofagie disfuncțională)  
• Creșterea caspazei-3 (apoptoză)  
• Creșterea citokinelor pro-inflamatorii (TNF-α, IL-6)  

Aceste date confirmă că temperaturile de 35 °C și mai jos constituie un stress puternic, depășind capacitatea inițială de adaptare a celulelor.

După aclimatizare, la 35 °C și sub acest prag:  

• LC3-II a fost semnificativ crescută, iar p62 a scăzut, evidențiind îmbunătățirea fluxului autofagic.  
• Caspaza-3 a rămas ridicată la temperaturi foarte joase (33–31 °C și mai jos), însă s-a redus la 35 °C față de perioada pre-aclimatizare.  
• TNF-α a scăzut față de perioada pre-aclimatizare, ceea ce sugerează o diminuare a reacției inflamatorii sub aceeași expunere rece.  
• HSP90 s-a menținut crescută la toată gama de temperaturi mai scăzute, sugerând o protecție sporită față de efectele hipotermiei severe.

Semnificație și concluzii

• Un protocol de 7 zile de expunere zilnică la apă rece (≈14 °C, 60 min/zi) a reușit să modifice balanța între autofagie și apoptoză, indicând o creștere a capacității celulelor de a face față la stresul indus de frig.
• Primele 3–4 zile de imersiune rece au fost marcate de un nivel ridicat de apoptoză și o aparentă blocare inițială a autofagiei (acumularea p62), însă până în ziua 7, răspunsul s-a reorientat spre autofagie funcțională și s-a redus semnificativ apoptoza.
• Testele ex vivo la temperaturi sub 35 °C au arătat că, post-aclimatizare, celulele PBMC tolerează mai bine stresul termic: s-a diminuat atât procesul apoptotic (la 35 °C), cât și inflamația.
• Aceste rezultate sugerează că aclimatizarea la frig poate îmbunătăți „igiena celulară” prin stimularea autofagiei și diminuarea mecanismelor de moarte celulară programată. În plus, scăderea markerilor inflamatori și menținerea crescută a proteinelor șoc termic (HSP90/70) pot contribui la rezistența globală la temperaturi scăzute.

Implicații practice și viitoare direcții de cercetare

Aceste descoperiri sunt relevante pentru sectoarele în care indivizii se confruntă cu expuneri frecvente la frig (activități în aer liber, intervenții de urgență, sporturi de iarnă). Antrenamentele de aclimatizare la frig pot antrena un sistem de protecție celulară robust, cu potențiale beneficii inclusiv la persoanele în vârstă sau cu afecțiuni cronice (unde funcția autofagică poate fi deficitară). Studiul subliniază, de asemenea, importanța explorării pe viitor a protocoalelor specifice (durată, intensitate, frecvență) care să optimizeze această reacție adaptativă și să ofere o alternativă neinvazivă pentru îmbunătățirea mecanismelor de apărare celulară.