Koko kehon molekyylikartta selittää, miksi harjoittelu on niin hyvää sinulle

Liikunta ei ainoastaan lisää lihasvoimaa, sydämen terveyttä ja alentaa verensokeritasoja, vaan myös monia muita terveyshyötyjä. Mutta kuinka säännöllinen juoksu juoksumatolla, pyöräily jyrkkää mäkeä ylös tai reipas kävely lounasaikaan tuottaa niin huimaavia terveyshyötyjä?

Olemme lähempänä vastausta tähän kysymykseen Stanford Medical Schoolin uuden laajan tutkimuksen ansiosta. Tutkijat tekivät lähes 10 000 mittausta lähes 20 kudostyypissä tutkiakseen kahdeksan viikon kestävyysharjoittelun vaikutuksia laboratoriorotilla, jotka oli koulutettu juoksemaan jyrsijän kokoisilla juoksumatotilla.

Heidän havainnot korostavat liikunnan dramaattisia vaikutuksia immuunijärjestelmään, stressivasteeseen, energiantuotantoon ja aineenvaihduntaan. He löysivät merkittäviä yhteyksiä harjoituksen, molekyylien ja geenien välillä, joilla tiedetään jo olevan rooli useissa ihmisen sairauksissa ja kudosten korjaamisessa.

Tutkimus on yksi monitieteisen tutkimusryhmän jäsenten 1. Toukokuuta julkaisemista artikkeleista, joiden tarkoituksena on luoda perusta ymmärrykseen – koko kehon ja molekyylien tasolla – kuinka kudokset ja solut reagoivat harjoitteluun. p>

"Me kaikki tiedämme, että liikunta on hyväksi meille", sanoo patologian professori Stephen Montgomery, Ph.D. "Mutta tiedämme vähän molekyylisignaaleista, joita esiintyy kaikkialla kehossa, kun ihmiset harjoittavat, tai kuinka ne voivat muuttua harjoituksen myötä. Tutkimuksemme on ensimmäinen, joka tarkastelee molekyylimuutoksia koko kehon mittakaavassa proteiineista geeneihin, aineenvaihduntatuotteisiin, rasvojen ja energian tuotantoon. Tämä on tähän mennessä laajin harjoituksen vaikutusten profilointi, ja se luo tärkeän kartan siitä, kuinka liikunta muuttaa kehoa."

Montgomery, joka on myös genetiikan ja biolääketieteellisen datatieteen professori, on vanhempi kirjoittaja Naturessa julkaistussa artikkelissa.

Koordinoitu näkymä harjoituksesta

Tutkimukseen ja muihin samanaikaisiin julkaisuihin osallistuvat tutkijat ovat osa kansallista ryhmää nimeltä Molecular Transducers of Physical Activity Consortium eli MoTrPAC, jonka on järjestänyt National Institutes of Health. Tämä aloite käynnistettiin vuonna 2015, ja se tutkii yksityiskohtaisesti, kuinka liikunta parantaa terveyttä ja ehkäisee sairauksia.

Stanford Medicine -tiimi suoritti suurimman osan raskaiden nostoista ja tutki kahdeksan viikon kestävyysharjoittelun vaikutuksia geenien (transkriptomi), proteiinien (proteomi), rasvojen (lipidomi), aineenvaihduntatuotteiden (metabolomi) ilmentymiseen ja kuvioon. DNA:han (epigenomi), immuunijärjestelmään jne. Sijoitetut kemialliset merkit.

He suorittivat 9 466 analyysiä useista kudoksista rotista, jotka oli koulutettu juoksemaan pitkiä matkoja, ja vertasivat tuloksia häkeissään lepäävien rottien tuloksiin. He kiinnittivät erityistä huomiota jalkojen lihaksiin, sydämeen, maksaan, munuaisiin ja valkoiseen rasvakudokseen (rasvatyyppi, joka kerääntyy painon noustessa); muita kudoksia olivat keuhkot, aivot ja ruskea rasvakudos (metabolisesti aktiivisempi rasvatyyppi, joka auttaa polttamaan kaloreita).

Useiden määritysten ja kudostyyppien yhdistelmä johti satoihin tuhansiin ei-epigeneettisiin muutoksiin ja yli 2 miljoonaan eri muutoksiin epigenomissa. Nämä tulokset pitävät tutkijat kiireisinä tulevina vuosina.

Vaikka tämän tutkimuksen tarkoituksena oli ensisijaisesti luoda tietokanta tulevaa analysointia varten, mielenkiintoisia tuloksia on jo saatu. Ensinnäkin he huomasivat, että 22 geenin ilmentyminen muuttui harjoituksen myötä kaikissa kuudessa kudoksessa, joihin he keskittyivät.

Monet näistä geeneistä osallistuivat niin kutsuttuihin lämpösokkireitteihin, jotka stabiloivat proteiinin rakennetta, kun solut altistuvat stressille, mukaan lukien lämpötilan muutokset, infektio tai kudosten uusiutuminen. Muita geenejä on liitetty reitteihin, jotka alentavat verenpainetta ja lisäävät kehon herkkyyttä insuliinille, joka alentaa verensokeria.

Tutkijat totesivat myös, että useiden tyypin 2 diabetekseen, sydänsairauksiin, liikalihavuuteen ja munuaissairauksiin liittyvien geenien ilmentyminen oli heikentynyt liikuntaa harrastaneilla rotilla verrattuna istumaan liikkuviin kollegoihinsa, mikä osoittaa selvästi heidän tutkimuksensa ja ihmisten terveyden välisen yhteyden.

Sukupuolierot

Lopuksi he havaitsivat sukupuolieroja siinä, kuinka uros- ja naarasrottien eri kudokset reagoivat harjoitukseen. Urosrotat menettivät noin 5 % rasvastaan kahdeksan viikon harjoittelun jälkeen, kun taas naarasrotat eivät menettäneet merkittävää määrää rasvaa. (He kuitenkin säilyttivät alkuperäisen kehon rasvaprosenttinsa, kun taas istumattomat naiset lisäsivät kehon rasvaa 4 % tutkimuksen aikana.)

Mutta suurin ero havaittiin geenien ilmentymisessä rottien lisämunuaisissa. Viikon kuluttua steroidihormonien, kuten adrenaliinin ja energian tuotantoon liittyvät geenit lisääntyivät urosrotilla, mutta vähenivät naarasrotilla.

Näistä varhaisista houkuttelevista yhteyksistä huolimatta tutkijat varoittavat, että harjoittelutiede ei ole läheskään täydellinen. Pikemminkin tämä on vasta alkua. Mutta tulevaisuus näyttää lupaavalta.

"Pitkällä aikavälillä on epätodennäköistä, että löydämme yhtä taikuutta, joka toistaa kaiken, mitä liikunta voi tehdä ihmiselle", Montgomery sanoi. "Mutta voimme siirtyä lähemmäksi tarkkuusharjoittelun ideaa – räätälöityjä suosituksia, jotka perustuvat henkilön genetiikkaan, sukupuoleen, ikään tai muihin lääketieteellisiin tiloihin hyödyllisten koko kehon vasteiden saavuttamiseksi."