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

Η άσκηση δεν αφορά μόνο την αύξηση της μυϊκής δύναμης, τη βελτίωση της υγείας της καρδιάς και τη μείωση των επιπέδων σακχάρου στο αίμα. Συνδέεται επίσης με μια σειρά από άλλα οφέλη για την υγεία. Πώς όμως ένα τακτικό τρέξιμο στο διάδρομο, μια απότομη ποδηλασία ή ένα γρήγορο περπάτημα το μεσημέρι αποφέρουν μια τόσο εκπληκτική σειρά από οφέλη για την υγεία;

Είμαστε πιο κοντά στην απάντηση σε αυτό το ερώτημα, χάρη σε μια νέα, τεράστια μελέτη από την Ιατρική Σχολή του Στάνφορντ. Οι ερευνητές έλαβαν σχεδόν 10.000 μετρήσεις σε σχεδόν 20 τύπους ιστών για να δουν τις επιπτώσεις οκτώ εβδομάδων άσκησης αντοχής σε εργαστηριακούς αρουραίους που είχαν εκπαιδευτεί να τρέχουν σε διαδρόμους μεγέθους τρωκτικού.

Τα ευρήματά τους υπογραμμίζουν τις εντυπωσιακές επιδράσεις της άσκησης στο ανοσοποιητικό σύστημα, την αντίδραση στο στρες, την παραγωγή ενέργειας και τον μεταβολισμό. Βρήκαν σημαντικούς δεσμούς μεταξύ της άσκησης και μορίων και γονιδίων που είναι ήδη γνωστό ότι παίζουν ρόλο σε μια ποικιλία ανθρώπινων ασθενειών και στην επιδιόρθωση ιστών.

Η μελέτη είναι μία από μια σειρά εργασιών που δημοσιεύθηκαν την 1η Μαΐου από μέλη μιας διεπιστημονικής ερευνητικής ομάδας, η οποία έχει σχεδιαστεί για να θέσει τα θεμέλια για την κατανόηση -σε ολόκληρο το σώμα και σε μοριακό επίπεδο- του τρόπου με τον οποίο οι ιστοί και τα κύτταρά μας αντιδρούν στην άσκηση.

«Όλοι γνωρίζουμε ότι η άσκηση μας κάνει καλό», λέει ο καθηγητής παθολογίας Stephen Montgomery, PhD. «Αλλά γνωρίζουμε λίγα για τα μοριακά σήματα που εμφανίζονται σε όλο το σώμα όταν οι άνθρωποι ασκούνται ή πώς αυτά μπορεί να τροποποιηθούν από την προπόνηση. 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. Είναι η ευρύτερη μέχρι σήμερα καταγραφή των επιπτώσεων της άσκησης και δημιουργεί έναν σημαντικό χάρτη για το πώς αλλάζει το σώμα».

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

Μια συντονισμένη άποψη των ασκήσεων

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

Η ομάδα της Ιατρικής του Στάνφορντ έχει αναλάβει μεγάλο μέρος της βαριάς εργασίας, μελετώντας τις επιπτώσεις οκτώ εβδομάδων προπόνησης αντοχής στην έκφραση γονιδίων (μεταγραφώμα), πρωτεϊνών (πρωτεώμα), λιπών (λιπιδώμα), μεταβολιτών (μεταβολώμα), το μοτίβο των χημικών ετικετών που τοποθετούνται στο DNA (επιγονιδίωμα), το ανοσοποιητικό σύστημα και άλλα.

Έκαναν 9.466 δοκιμές σε πολλαπλούς ιστούς σε αρουραίους που είχαν εκπαιδευτεί να τρέχουν αυξανόμενες αποστάσεις και συνέκριναν τα αποτελέσματα με εκείνα αρουραίων που τεμπέλιαζαν στα κλουβιά τους. Εστίασαν στους μύες των ποδιών, την καρδιά, το συκώτι, τα νεφρά και τον λευκό λιπώδη ιστό (τον τύπο λίπους που συσσωρεύεται καθώς παίρνετε βάρος). Άλλοι ιστοί περιλάμβαναν τους πνεύμονες, τον εγκέφαλο και τον καφέ λιπώδη ιστό (έναν πιο μεταβολικά ενεργό τύπο λίπους που βοηθά στην καύση θερμίδων).

Ο συνδυασμός πολλαπλών αναλύσεων και τύπων ιστών απέδωσε αποτελέσματα που αριθμούν εκατοντάδες χιλιάδες για μη επιγενετικές αλλαγές και περισσότερες από 2 εκατομμύρια διακριτές αλλαγές στο επιγονιδίωμα. Αυτά τα αποτελέσματα θα απασχολήσουν τους επιστήμονες για τα επόμενα χρόνια.

Ενώ αυτή η μελέτη χρησίμευσε κυρίως για τη δημιουργία μιας βάσης δεδομένων για μελλοντική ανάλυση, έχουν ήδη προκύψει ορισμένα ενδιαφέροντα αποτελέσματα. Πρώτον, σημείωσαν ότι η έκφραση 22 γονιδίων άλλαξε με την άσκηση και στους έξι ιστούς στους οποίους επικεντρώθηκαν.

Πολλά από τα γονίδια εμπλέκονταν στις λεγόμενες οδούς θερμικού σοκ, οι οποίες σταθεροποιούν τη δομή των πρωτεϊνών όταν τα κύτταρα εκτίθενται σε στρες, συμπεριλαμβανομένων των αλλαγών θερμοκρασίας, της μόλυνσης ή της αναδιαμόρφωσης των ιστών. Άλλα γονίδια εμπλέκονταν σε οδούς που μειώνουν την αρτηριακή πίεση και αυξάνουν την ευαισθησία του σώματος στην ινσουλίνη, η οποία μειώνει τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα.

Οι ερευνητές σημείωσαν επίσης ότι η έκφραση αρκετών γονιδίων που συνδέονται με τον διαβήτη τύπου 2, τις καρδιακές παθήσεις, την παχυσαρκία και τις νεφρικές παθήσεις ήταν μειωμένη στους ασκούμενους αρουραίους σε σύγκριση με τους συνομηλίκους τους που έκαναν καθιστική ζωή, υποδεικνύοντας σαφώς μια σύνδεση μεταξύ της έρευνάς τους και της ανθρώπινης υγείας.

Διαφορές φύλου

Τέλος, διαπίστωσαν διαφορές μεταξύ των φύλων στον τρόπο με τον οποίο διάφοροι ιστοί σε αρσενικούς και θηλυκούς αρουραίους ανταποκρίθηκαν στην άσκηση. Οι αρσενικοί αρουραίοι έχασαν περίπου το 5% του σωματικού τους λίπους μετά από οκτώ εβδομάδες άσκησης, ενώ οι θηλυκοί δεν έχασαν πολύ λίπος. (Διατήρησαν, ωστόσο, το αρχικό ποσοστό σωματικού λίπους, ενώ οι θηλυκοί που έκαναν καθιστική ζωή κέρδισαν επιπλέον 4% λίπους κατά τη διάρκεια της μελέτης.)

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

Παρά τις πρώτες, δελεαστικές συσχετίσεις, οι ερευνητές προειδοποιούν ότι η επιστήμη της άσκησης απέχει πολύ από το να είναι ολοκληρωμένη. Στην πραγματικότητα, μόλις ξεκινά. Αλλά το μέλλον φαίνεται πολλά υποσχόμενο.

«Μακροπρόθεσμα, είναι απίθανο να βρούμε μια μαγική παρέμβαση που να αναπαράγει όλα όσα μπορεί να κάνει η άσκηση για ένα άτομο», δήλωσε 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 παθήσεις ενός ατόμου για την επίτευξη ωφέλιμων αντιδράσεων σε ολόκληρο το σώμα».