Ο μοριακός χάρτης ολόκληρου του σώματος εξηγεί γιατί η άσκηση είναι τόσο καλή για εσάς

Η άσκηση όχι μόνο βελτιώνει τη μυϊκή δύναμη, βελτιώνει την υγεία της καρδιάς και μειώνει τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα, αλλά και μια σειρά από άλλα οφέλη για την υγεία. Πώς, όμως, το τακτικό τρέξιμο σε διάδρομο, το ποδήλατο σε έναν απότομο λόφο ή ένα γρήγορο περπάτημα το μεσημέρι παράγει μια τέτοια ιλιγγιώδη σειρά από οφέλη για την υγεία;

Είμαστε πιο κοντά στην απάντηση σε αυτήν την ερώτηση χάρη σε μια νέα, εκτενή μελέτη που διεξήχθη από την Ιατρική Σχολή του Στάνφορντ. Οι ερευνητές πραγματοποίησαν σχεδόν 10.000 μετρήσεις σε σχεδόν 20 τύπους ιστών για να εξετάσουν τα αποτελέσματα οκτώ εβδομάδων άσκησης αντοχής σε εργαστηριακούς αρουραίους που εκπαιδεύτηκαν να τρέχουν σε διαδρόμους μεγέθους τρωκτικών.

Τα ευρήματά τους υπογραμμίζουν τις δραματικές επιπτώσεις της άσκησης στο ανοσοποιητικό σύστημα, την απόκριση στο στρες, την παραγωγή ενέργειας και τον μεταβολισμό. Βρήκαν σημαντικές συνδέσεις μεταξύ της άσκησης, των μορίων και των γονιδίων που είναι ήδη γνωστό ότι παίζουν ρόλο σε μια ποικιλία ανθρώπινων ασθενειών και στην επισκευή των ιστών.

Η μελέτη είναι μία από μια σειρά εργασιών που δημοσιεύθηκαν την 1η Μαΐου από μέλη μιας διεπιστημονικής ερευνητικής ομάδας που έχει σχεδιαστεί για να θέσει τα θεμέλια για την κατανόηση —σε ολόκληρο το σώμα και σε μοριακό επίπεδο— πώς οι ιστοί και τα κύτταρα μας ανταποκρίνονται στην άσκηση. p>

«Όλοι γνωρίζουμε ότι η άσκηση είναι καλή για εμάς», λέει ο καθηγητής παθολογίας Stephen Montgomery, Ph.D. «Αλλά γνωρίζουμε λίγα για τα μοριακά σήματα που εμφανίζονται σε όλο το σώμα όταν οι άνθρωποι ασκούνται ή πώς μπορεί να αλλάξουν με την άσκηση. Η μελέτη μας είναι η πρώτη που εξετάζει τις μοριακές αλλαγές σε κλίμακα ολόκληρου του σώματος, από πρωτεΐνες έως γονίδια, μεταβολίτες, λίπη και παραγωγή ενέργειας. Αυτό είναι το πιο εκτεταμένο προφίλ των επιπτώσεων της άσκησης μέχρι σήμερα και δημιουργεί έναν σημαντικό χάρτη του πώς η άσκηση αλλάζει το σώμα."

Ο Μοντγκόμερι, ο οποίος είναι επίσης καθηγητής γενετικής και επιστήμης βιοϊατρικών δεδομένων, είναι ο ανώτερος συγγραφέας της εργασίας που δημοσιεύτηκε στο Nature.

Συντονισμένη άποψη της άσκησης

Οι ερευνητές που συμμετέχουν στη μελέτη και σε άλλες ταυτόχρονες δημοσιεύσεις αποτελούν μέρος μιας εθνικής ομάδας που ονομάζεται Κοινοπραξία Molecular Transducers of Physical Activity Consortium ή MoTrPAC, που οργανώνεται από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας. Αυτή η πρωτοβουλία ξεκίνησε το 2015 για να μελετήσει λεπτομερώς πώς η άσκηση βελτιώνει την υγεία και προλαμβάνει τις ασθένειες.

Η ομάδα του Stanford Medicine έκανε το μεγαλύτερο μέρος της άρσης βαρέων, μελετώντας τα αποτελέσματα οκτώ εβδομάδων προπόνησης αντοχής στην έκφραση των γονιδίων (μεταγραφή), των πρωτεϊνών (πρωτεϊνών), των λιπών (λιπιδώματος), των μεταβολιτών (μεταβολισμού) και του μοτίβου χημικών σημαδιών που τοποθετούνται στο DNA (επιγονιδίωμα), στο ανοσοποιητικό σύστημα κ.λπ.

Διεξήγαγαν 9.466 αναλύσεις σε πολλαπλούς ιστούς από αρουραίους που είχαν εκπαιδευτεί να τρέχουν αυξανόμενες αποστάσεις και συνέκριναν τα αποτελέσματα με εκείνα των αρουραίων που ξάπλωσαν στα κλουβιά τους. Έδωσαν ιδιαίτερη προσοχή στους μύες των ποδιών, την καρδιά, το συκώτι, τα νεφρά και τον λευκό λιπώδη ιστό (ένα είδος λίπους που συσσωρεύεται καθώς αυξάνεται το βάρος). Άλλοι ιστοί περιελάμβαναν τους πνεύμονες, τον εγκέφαλο και τον καφέ λιπώδη ιστό (ένας πιο μεταβολικά ενεργός τύπος λίπους που βοηθά στην καύση θερμίδων).

Ο συνδυασμός πολλαπλών αναλύσεων και τύπων ιστών έδωσε αποτελέσματα σε εκατοντάδες χιλιάδες μη επιγενετικές αλλαγές και περισσότερες από 2 εκατομμύρια διαφορετικές αλλαγές στο επιγονιδίωμα. Αυτά τα αποτελέσματα θα κρατήσουν τους επιστήμονες απασχολημένους για τα επόμενα χρόνια.

Αν και αυτή η μελέτη χρησίμευσε κυρίως για τη δημιουργία μιας βάσης δεδομένων για μελλοντική ανάλυση, έχουν ήδη προκύψει μερικά ενδιαφέροντα αποτελέσματα. Αρχικά, παρατήρησαν ότι η έκφραση 22 γονιδίων άλλαξε με την άσκηση και στους έξι ιστούς στους οποίους εστίασαν.

Πολλά από αυτά τα γονίδια εμπλέκονται στα λεγόμενα μονοπάτια θερμικού σοκ, τα οποία σταθεροποιούν τη δομή της πρωτεΐνης όταν τα κύτταρα εκτίθενται σε στρες, συμπεριλαμβανομένων των αλλαγών στη θερμοκρασία, της μόλυνσης ή της αναδιαμόρφωσης των ιστών. Άλλα γονίδια έχουν εμπλακεί σε μονοπάτια που μειώνουν την αρτηριακή πίεση και αυξάνουν την ευαισθησία του σώματος στην ινσουλίνη, η οποία μειώνει το σάκχαρο στο αίμα.

Οι ερευνητές σημείωσαν επίσης ότι η έκφραση πολλών γονιδίων που σχετίζονται με τον διαβήτη τύπου 2, τις καρδιακές παθήσεις, την παχυσαρκία και τη νεφρική νόσο ήταν μειωμένη σε αρουραίους που ασκούνταν σε σύγκριση με τους ομολόγους τους που έκαναν καθιστική ζωή, υποδεικνύοντας ξεκάθαρα μια σχέση μεταξύ της έρευνας τους και της ανθρώπινης υγείας. /p>

Διαφορές φύλου

Τέλος, βρήκαν διαφορές στο φύλο στον τρόπο με τον οποίο διαφορετικοί ιστοί σε αρσενικούς και θηλυκούς αρουραίους ανταποκρίθηκαν στην άσκηση. Οι αρσενικοί αρουραίοι έχασαν περίπου το 5% του λίπους τους μετά από οκτώ εβδομάδες άσκησης, ενώ οι θηλυκοί αρουραίοι δεν έχασαν σημαντική ποσότητα λίπους. (Ωστόσο, διατήρησαν το αρχικό τους ποσοστό σωματικού λίπους, ενώ τα άμισχα θηλυκά κέρδισαν επιπλέον 4% σωματικό λίπος κατά τη διάρκεια της μελέτης.)

Αλλά η μεγαλύτερη διαφορά παρατηρήθηκε στη γονιδιακή έκφραση στα επινεφρίδια των αρουραίων. Μετά από μια εβδομάδα, τα γονίδια που σχετίζονται με την παραγωγή στεροειδών ορμονών όπως η αδρεναλίνη και η παραγωγή ενέργειας αυξήθηκαν στους αρσενικούς αρουραίους αλλά μειώθηκαν στους θηλυκούς αρουραίους.

Παρά αυτές τις πρώιμες, δελεαστικές συσχετίσεις, οι ερευνητές προειδοποιούν ότι η επιστήμη της άσκησης απέχει πολύ από το να είναι ολοκληρωμένη. Αντίθετα, αυτό είναι μόνο η αρχή. Αλλά το μέλλον φαίνεται πολλά υποσχόμενο.

«Μακροπρόθεσμα, είναι απίθανο να βρούμε μια μαγική παρέμβαση που θα αναπαράγει όλα όσα μπορεί να κάνει η άσκηση για έναν άνθρωπο», είπε ο Μοντγκόμερι. «Αλλά μπορούμε να πλησιάσουμε περισσότερο την ιδέα της άσκησης ακριβείας—προσαρμοσμένες συστάσεις με βάση τη γενετική, το φύλο, την ηλικία ή άλλες ιατρικές καταστάσεις ενός ατόμου για να επιτύχουμε ευεργετικές αποκρίσεις σε ολόκληρο το σώμα».