Molekulárna mapa celého tela vysvetľuje, prečo je pre vás cvičenie také dobré

Cvičenie nielen zlepšuje svalovú silu, zlepšuje zdravie srdca a znižuje hladinu cukru v krvi, ale má aj množstvo ďalších zdravotných výhod. Ako však pravidelný beh na bežiacom páse, jazda na bicykli do strmého kopca alebo rýchla chôdza v čase obeda prináša takú závratnú škálu zdravotných výhod?

Sme bližšie k odpovedi na túto otázku vďaka novej rozsiahlej štúdii, ktorú uskutočnila Stanfordská lekárska škola. Výskumníci vykonali takmer 10 000 meraní v takmer 20 typoch tkanív, aby preskúmali účinky osemtýždňového vytrvalostného cvičenia u laboratórnych potkanov trénovaných na beh na bežeckých pásoch o veľkosti hlodavcov.

Ich zistenia poukazujú na dramatické účinky cvičenia na imunitný systém, stresovú reakciu, produkciu energie a metabolizmus. Zistili významné súvislosti medzi cvičením, molekulami a génmi, o ktorých je už známe, že zohrávajú úlohu pri rôznych ľudských ochoreniach a opravách tkanív.

Štúdia je jednou zo série článkov publikovaných 1. Mája členmi multidisciplinárneho výskumného tímu, ktorý má položiť základy pre pochopenie – na celotelovej a molekulárnej úrovni – ako naše tkanivá a bunky reagujú na cvičenie.

p>

„Všetci vieme, že cvičenie je pre nás dobré,“ hovorí profesor patológie Stephen Montgomery, Ph.D. „Vieme však málo o molekulárnych signáloch, ktoré sa vyskytujú v tele, keď ľudia cvičia, alebo o tom, ako sa môžu cvičením zmeniť. Naša štúdia je prvá, ktorá sa zaoberá molekulárnymi zmenami v celotelovom meradle, od bielkovín po gény, metabolity, tuky a produkciu energie. Toto je doteraz najrozsiahlejšie profilovanie účinkov cvičenia a vytvára dôležitú mapu toho, ako cvičenie mení telo.“

Montgomery, ktorý je tiež profesorom genetiky a vedy o biomedicínskych údajoch, je hlavným autorom článku publikovaného v Nature.

Koordinovaný pohľad na cvičenie

Výskumníci zapojení do štúdie a iných súbežných publikácií sú súčasťou národnej skupiny s názvom Molecular Transducers of Physical Activity Consortium alebo MoTrPAC, ktorú organizujú National Institutes of Health. Táto iniciatíva bola spustená v roku 2015 s cieľom podrobne preskúmať, ako cvičenie zlepšuje zdravie a predchádza chorobám.

Tím zo Stanfordskej medicíny urobil väčšinu ťažkého zdvíhania, študoval účinky osemtýždňového vytrvalostného tréningu na expresiu génov (transkriptóm), proteínov (proteóm), tukov (lipidóm), metabolitov (metabolóm) a vzor chemických značiek umiestnených na DNA (epigenóm), imunitný systém atď.

Uskutočnili 9 466 analýz vo viacerých tkanivách potkanov, ktoré boli trénované na beh na stále väčšie vzdialenosti, a porovnali výsledky s výsledkami potkanov, ktoré ležali vo svojich klietkach. Pozornosť venovali najmä svalom nôh, srdcu, pečeni, obličkám a bielemu tukovému tkanivu (druh tuku, ktorý sa hromadí pri zvyšovaní hmotnosti); ďalšie tkanivá zahŕňali pľúca, mozog a hnedé tukové tkanivo (metabolicky aktívnejší typ tuku, ktorý pomáha spaľovať kalórie).

Kombinácia viacerých testov a typov tkanív priniesla výsledky v stovkách tisíc pre neepigenetické zmeny a viac ako 2 milióny rôznych zmien v epigenóme. Tieto výsledky zamestnajú vedcov na ďalšie roky.

Aj keď táto štúdia slúžila predovšetkým na vytvorenie databázy pre budúcu analýzu, niekoľko zaujímavých výsledkov sa už objavilo. Po prvé, poznamenali, že expresia 22 génov sa zmenila cvičením vo všetkých šiestich tkanivách, na ktoré sa zamerali.

Mnohé z týchto génov sa podieľali na takzvaných dráhach tepelného šoku, ktoré stabilizujú proteínovú štruktúru, keď sú bunky vystavené stresu, vrátane zmien teploty, infekcie alebo prestavby tkaniva. Iné gény sa podieľajú na dráhach, ktoré znižujú krvný tlak a zvyšujú citlivosť tela na inzulín, ktorý znižuje hladinu cukru v krvi.

Výskumníci tiež poznamenali, že expresia niekoľkých génov spojených s cukrovkou 2. Typu, srdcovými chorobami, obezitou a ochorením obličiek bola znížená u potkanov, ktorí cvičili v porovnaní s ich sedavými náprotivkami, čo jasne poukazuje na súvislosť medzi ich výskumom a ľudským zdravím.

Pohlavné rozdiely

Nakoniec zistili rozdiely medzi pohlaviami v tom, ako rôzne tkanivá samcov a samíc potkanov reagovali na cvičenie. Samce potkanov stratili približne 5 % tuku po ôsmich týždňoch cvičenia, zatiaľ čo samice potkanov nestratili významné množstvo tuku. (Zachovali si však svoje počiatočné percento telesného tuku, zatiaľ čo sediace ženy v priebehu štúdie získali ďalšie 4 % telesného tuku.)

Ale najväčší rozdiel bol pozorovaný v génovej expresii v nadobličkách potkanov. Po týždni sa gény spojené s produkciou steroidných hormónov, ako je adrenalín a produkcia energie, zvýšili u samcov potkanov, ale znížili sa u samíc potkanov.

Napriek týmto skorým, lákavým asociáciám výskumníci upozorňujú, že veda o cvičení nie je ani zďaleka dokončená. Skôr je to len začiatok. Ale budúcnosť vyzerá sľubne.

"Z dlhodobého hľadiska je nepravdepodobné, že nájdeme jeden magický zásah, ktorý zopakuje všetko, čo cvičenie môže urobiť pre človeka," povedal Montgomery. „Môžeme sa však priblížiť myšlienke presného cvičenia – prispôsobených odporúčaní založených na genetike, pohlaví, veku alebo iných zdravotných problémoch človeka, aby sme dosiahli prospešné reakcie celého tela.“