Molekularna karta cijelog vašeg tijela objašnjava zašto je vježbanje toliko dobro za vas

Tjelovježba nije samo povećanje mišićne snage, poboljšanje zdravlja srca i snižavanje razine šećera u krvi; povezana je i s nizom drugih zdravstvenih prednosti. Ali kako redovito trčanje na traci za trčanje, strma vožnja biciklom ili brza šetnja za vrijeme ručka donose tako vrtoglav niz zdravstvenih prednosti?

Bliže smo odgovoru na to pitanje zahvaljujući velikoj novoj studiji Medicinskog fakulteta Stanford. Istraživači su proveli gotovo 10 000 mjerenja na gotovo 20 vrsta tkiva kako bi vidjeli učinke osam tjedana vježbanja izdržljivosti na laboratorijskim štakorima dresiranim za trčanje na trakama za trčanje veličine glodavaca.

Njihovi nalazi ističu upečatljive učinke vježbanja na imunološki sustav, reakciju na stres, proizvodnju energije i metabolizam. Pronašli su značajne veze između vježbanja i molekula i gena za koje se već zna da igraju ulogu u raznim ljudskim bolestima i popravku tkiva.

Studija je jedna u nizu radova objavljenih 1. svibnja od strane članova multidisciplinarnog istraživačkog tima osmišljenog kako bi se postavili temelji za razumijevanje - na razini cijelog tijela i molekularnoj razini - kako naša tkiva i stanice reagiraju na vježbanje.

„Svi znamo da je tjelovježba dobra za nas“, kaže profesor patologije Stephen Montgomery, dr. sc. „Ali malo znamo o molekularnim signalima koji se javljaju u cijelom tijelu kada ljudi vježbaju ili kako bi ih trening mogao promijeniti. Naša studija prva je koja proučava molekularne promjene na razini cijelog tijela, od proteina do gena, metabolita, masti i proizvodnje energije. To je najširi profil učinaka tjelovježbe do danas i stvara važnu mapu kako ona mijenja tijelo.“

Montgomery, koji je ujedno i profesor genetike i znanosti o biomedicinskim podacima, glavni je autor rada objavljenog u časopisu Nature.

Koordinirani pogled na vježbe

Istraživači uključeni u studiju i druge istodobne publikacije dio su nacionalne skupine pod nazivom Konzorcij za molekularne pretvarače tjelesne aktivnosti ili MoTrPAC, koju organiziraju Nacionalni instituti za zdravlje. Inicijativa je pokrenuta 2015. godine kako bi se detaljno proučilo kako tjelovježba poboljšava zdravlje i sprječava bolesti.

Tim sa Stanford Medicinea obavio je velik dio teškog posla, proučavajući učinke osam tjedana treninga izdržljivosti na ekspresiju gena (transkriptom), proteina (proteom), masti (lipidom), metabolita (metabolom), uzorak kemijskih oznaka postavljenih na DNK (epigenom), imunološki sustav i još mnogo toga.

Proveli su 9466 testova na više tkiva kod štakora koji su bili dresirani za trčanje na sve veće udaljenosti i usporedili rezultate s onima štakora koji su se izležavali u svojim kavezima. Usredotočili su se na mišiće nogu, srce, jetru, bubrege i bijelo masno tkivo (vrsta masti koja se nakuplja kako dobivate na težini); ostala tkiva uključivala su pluća, mozak i smeđe masno tkivo (metabolički aktivnija vrsta masti koja pomaže u sagorijevanju kalorija).

Kombinacija višestrukih analiza i tipova tkiva dala je rezultate koji se broje u stotinama tisuća za neepigenetske promjene i više od 2 milijuna različitih promjena u epigenomu. Ovi će rezultati znanstvenike zaokupljati godinama koje dolaze.

Iako je ova studija prvenstveno služila za stvaranje baze podataka za buduće analize, već su se pojavili neki zanimljivi rezultati. Prvo, primijetili su da se ekspresija 22 gena mijenja s vježbanjem u svih šest tkiva na koja su se usredotočili.

Mnogi geni bili su uključeni u takozvane putove toplinskog šoka, koji stabiliziraju strukturu proteina kada su stanice izložene stresu, uključujući promjene temperature, infekciju ili preoblikovanje tkiva. Drugi geni bili su uključeni u putove koji snižavaju krvni tlak i povećavaju osjetljivost tijela na inzulin, što snižava razinu šećera u krvi.

Istraživači su također primijetili da je ekspresija nekoliko gena povezanih s dijabetesom tipa 2, srčanim bolestima, pretilošću i bolestima bubrega bila smanjena kod štakora koji su vježbali u usporedbi s njihovim vršnjacima koji nisu obavljali posao, što jasno ukazuje na vezu između njihovog istraživanja i ljudskog zdravlja.

Razlike među spolovima

Konačno, otkrili su spolne razlike u tome kako različita tkiva kod mužjaka i ženki štakora reagiraju na tjelovježbu. Mužjaci štakora izgubili su oko 5 posto tjelesne masti nakon osam tjedana vježbanja, dok ženke nisu izgubile puno masti. (Međutim, zadržali su početni postotak tjelesne masti, dok su neaktivne ženke dobile dodatnih 4 posto masti tijekom studije.)

No najveća razlika bila je u ekspresiji gena u nadbubrežnim žlijezdama štakora. Nakon tjedan dana, geni povezani s proizvodnjom steroidnih hormona poput adrenalina i proizvodnje energije povećali su se kod mužjaka štakora, ali su se smanjili kod ženki.

Unatoč tim ranim, primamljivim asocijacijama, istraživači upozoravaju da znanost o vježbanju nije ni blizu dovršena. Zapravo, tek je na početku. Ali budućnost izgleda obećavajuće.

„Dugoročno gledano, malo je vjerojatno da ćemo pronaći jednu čarobnu intervenciju koja replicira sve što vježbanje može učiniti za osobu“, rekao je Montgomery. „Ali možemo se približiti ideji preciznog vježbanja - prilagođenim preporukama temeljenim na genetici, spolu, dobi ili drugim zdravstvenim stanjima osobe kako bi se postigli korisni odgovori cijelog tijela.“