Molekularna karta cijelog tijela objašnjava zašto je vježbanje tako dobro za vas

Vježbanje ne samo da poboljšava snagu mišića, poboljšava zdravlje srca i snižava razinu šećera u krvi, već i niz drugih zdravstvenih prednosti. Ali kako redovito trčanje na traci za trčanje, vožnja biciklom uz strmo brdo ili brza šetnja u vrijeme ručka stvaraju tako vrtoglav niz zdravstvenih prednosti?

Bliže smo odgovoru na ovo pitanje zahvaljujući novoj, opsežnoj studiji koju je proveo Medicinski fakultet Stanford. Istraživači su poduzeli gotovo 10.000 mjerenja u gotovo 20 tipova tkiva kako bi ispitali učinke osmotjednog vježbanja izdržljivosti na laboratorijskim štakorima treniranim da trče na trakama za trčanje veličine glodavaca.

Njihova otkrića naglašavaju dramatične učinke vježbanja na imunološki sustav, odgovor na stres, proizvodnju energije i metabolizam. Pronašli su značajne veze između vježbanja, molekula i gena za koje se već zna da igraju ulogu u raznim ljudskim bolestima i obnavljanju tkiva.

Studija je jedna u nizu radova koje su 1. Svibnja objavili članovi multidisciplinarnog istraživačkog tima osmišljenog da postavi temelje za razumijevanje – na razini cijelog tijela i na molekularnoj razini – kako naša tkiva i stanice reagiraju na vježbanje. p>

"Svi znamo da je tjelovježba dobra za nas", kaže profesor patologije Stephen Montgomery, Ph.D. “Ali malo znamo o molekularnim signalima koji se javljaju u cijelom tijelu kada ljudi vježbaju ili o tome kako se oni mogu promijeniti vježbanjem. Naša je studija prva koja proučava molekularne promjene na razini cijelog tijela, od proteina do gena, metabolita, masti i proizvodnje energije. Ovo je najopsežnije profiliranje učinaka tjelovježbe do sada i stvara važnu kartu o tome kako tjelovježba mijenja tijelo."

Montgomery, koji je također profesor genetike i znanosti o biomedicinskim podacima, viši je autor rada objavljenog u Nature.

Koordinirani pogled na vježbu

Istraživači uključeni u studiju i druge istodobne publikacije dio su nacionalne skupine pod nazivom Molecular Transducers of Physical Activity Consortium ili MoTrPAC, koju organizira Nacionalni institut za zdravlje. Ova je inicijativa pokrenuta 2015. Kako bi se detaljno proučilo kako tjelovježba poboljšava zdravlje i sprječava bolesti.

Tim Stanford Medicine odradio je većinu teškog dizanja, proučavajući učinke osmotjednog treninga izdržljivosti na ekspresiju gena (transkriptom), proteina (proteom), masti (lipidom), metabolita (metabolom) i uzorak kemijskih oznaka postavljenih na DNK (epigenom), imunološki sustav itd.

Proveli su 9466 analiza višestrukih tkiva štakora koji su bili trenirani da trče sve veće udaljenosti i usporedili su rezultate s onima štakora koji su se izležavali u svojim kavezima. Posebnu pozornost obratili su na mišiće nogu, srce, jetru, bubrege i bijelo masno tkivo (vrsta masti koja se nakuplja s povećanjem tjelesne težine); ostala tkiva uključuju pluća, mozak i smeđe masno tkivo (metabolički aktivnija vrsta masti koja pomaže u sagorijevanju kalorija).

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

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

Mnogi od ovih gena bili su uključeni u takozvane puteve toplinskog šoka, koji stabiliziraju strukturu proteina kada su stanice izložene stresu, uključujući promjene temperature, infekciju ili remodeliranje tkiva. Drugi su geni uključeni u puteve koji snižavaju krvni tlak i povećavaju osjetljivost tijela na inzulin, što snižava šećer 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 primjercima koji su sjedili, što jasno ukazuje na vezu između njihovog istraživanja i zdravlja ljudi.

Spolne razlike

Konačno, pronašli su spolne razlike u tome kako različita tkiva kod mužjaka i ženki štakora reagiraju na tjelovježbu. Muški štakori izgubili su oko 5% svoje masti nakon osam tjedana vježbanja, dok ženke nisu izgubile značajnu količinu masti. (Međutim, zadržali su svoj početni postotak tjelesne masti, dok su sesilne ženke dobile dodatnih 4% tjelesne masti tijekom studije.)

Ali najveća razlika primijećena je u ekspresiji gena u nadbubrežnim žlijezdama štakora. Nakon tjedan dana, geni povezani s proizvodnjom steroidnih hormona kao što su adrenalin i proizvodnja energije povećali su se kod mužjaka štakora, ali su se smanjili kod ženki.

Unatoč tim ranim, primamljivim asocijacijama, istraživači upozoravaju da je znanost o vježbanju daleko od potpune. Naprotiv, ovo je tek početak. Ali budućnost izgleda obećavajuće.

"Dugoročno gledano, malo je vjerojatno da ćemo pronaći jednu čarobnu intervenciju koja će ponoviti sve što vježba može učiniti za osobu", rekao je Montgomery. "Ali možemo se približiti ideji precizne vježbe - skrojene preporuke temeljene na genetici, spolu, dobi ili drugim zdravstvenim stanjima osobe kako bismo postigli korisne reakcije cijelog tijela."