Harta moleculară a întregului corp explică de ce exercițiul este atât de bun pentru tine

Mișcarea nu numai că îmbunătățește forța musculară, îmbunătățește sănătatea inimii și scade nivelul zahărului din sânge, ci și o serie de alte beneficii pentru sănătate. Dar cum alergarea regulată pe o bandă de alergare, urcarea cu bicicleta pe un deal abrupt sau o plimbare rapidă la prânz produce o gamă atât de amețitoare de beneficii pentru sănătate?

Suntem mai aproape de a răspunde la această întrebare datorită unui nou studiu amplu realizat de Stanford Medical School. Cercetătorii au efectuat aproape 10.000 de măsurători în aproape 20 de tipuri de țesuturi pentru a examina efectele a opt săptămâni de exerciții de anduranță la șobolani de laborator antrenați să alerge pe benzi de alergare de mărimea rozătoarelor.

Descoperirile lor evidențiază efectele dramatice ale exercițiilor fizice asupra sistemului imunitar, răspunsului la stres, producerii de energie și metabolismului. Ei au descoperit conexiuni semnificative între exerciții fizice, molecule și gene despre care se știe deja că joacă un rol într-o varietate de boli umane și repararea țesuturilor.

Studiul face parte dintr-o serie de lucrări publicate la 1 mai de către membrii unei echipe de cercetare multidisciplinare menite să pună bazele pentru înțelegerea — la nivelul întregului corp și la nivel molecular — a modului în care țesuturile și celulele noastre răspund la exerciții fizice. p>

„Știm cu toții că exercițiile fizice sunt bune pentru noi”, spune profesorul de patologie Stephen Montgomery, Ph.D. „Dar știm puține despre semnalele moleculare care apar în întregul corp atunci când oamenii fac exerciții fizice sau despre cum se pot schimba odată cu exercițiul. Studiul nostru este primul care analizează modificările moleculare la scara întregului corp, de la proteine la gene, metaboliți, grăsimi și producția de energie. Acesta este cel mai extins profil al efectelor exercițiilor fizice până în prezent și creează o hartă importantă a modului în care exercițiul schimbă corpul.”

Montgomery, care este și profesor de genetică și știința datelor biomedicale, este autorul principal al lucrării publicate în Nature.

O vedere coordonată a exercițiului

Cercetătorii implicați în studiu și în alte publicații simultane fac parte dintr-un grup național numit Molecular Transducers of Physical Activity Consortium sau MoTrPAC, organizat de National Institutes of Health. Această inițiativă a fost lansată în 2015 pentru a studia în detaliu modul în care exercițiile fizice îmbunătățesc sănătatea și previn bolile.

Echipa Stanford Medicine a făcut cea mai mare parte a greutății, studiind efectele a opt săptămâni de antrenament de anduranță asupra expresiei genelor (transcriptom), proteinelor (proteome), grăsimilor (lipidom), metaboliților (metabolom) și modelului a semnelor chimice plasate pe ADN (epigenom), sistemul imunitar etc.

Ei au efectuat 9.466 de analize pe mai multe țesuturi de la șobolani care au fost antrenați să alerge pe distanțe tot mai mari și au comparat rezultatele cu cele ale șobolanilor care stăteau în cuști. Aceștia au acordat o atenție deosebită mușchilor picioarelor, inimii, ficatului, rinichilor și țesutului adipos alb (un tip de grăsime care se acumulează pe măsură ce crește greutatea); alte țesuturi au inclus plămânii, creierul și țesutul adipos maro (un tip de grăsime mai activ din punct de vedere metabolic, care ajută la arderea caloriilor).

Combinația de teste multiple și tipuri de țesuturi a dat rezultate în sute de mii pentru modificări non-epigenetice și peste 2 milioane de modificări diferite ale epigenomului. Aceste rezultate îi vor ține ocupați pe oamenii de știință pentru anii următori.

Deși acest studiu a servit în primul rând la crearea unei baze de date pentru analize viitoare, au apărut deja câteva rezultate interesante. În primul rând, au observat că expresia a 22 de gene s-a schimbat odată cu exercițiul în toate cele șase țesuturi asupra cărora s-au concentrat.

Multe dintre aceste gene au fost implicate în așa-numitele căi de șoc termic, care stabilizează structura proteinelor atunci când celulele sunt expuse la stres, inclusiv schimbări de temperatură, infecție sau remodelare tisulară. Alte gene au fost implicate în căi care scad tensiunea arterială și cresc sensibilitatea organismului la insulină, care scade glicemia.

Cercetătorii au remarcat, de asemenea, că expresia mai multor gene asociate cu diabetul de tip 2, bolile de inimă, obezitatea și bolile de rinichi a fost redusă la șobolanii care au făcut mișcare în comparație cu omologii lor sedentari, indicând în mod clar o legătură între cercetarea lor și sănătatea umană.

Diferențe de gen

În cele din urmă, au descoperit diferențe de sex în modul în care diferitele țesuturi la șobolanii masculi și femele au răspuns la exerciții fizice. Sobolanii masculi au pierdut aproximativ 5% din grasime dupa opt saptamani de exercitii fizice, in timp ce femelele nu au pierdut o cantitate semnificativa de grasime. (Cu toate acestea, ei și-au menținut procentul inițial de grăsime corporală, în timp ce femelele sesile au câștigat suplimentar 4% grăsime corporală pe parcursul studiului.)

Dar cea mai mare diferență a fost observată în expresia genelor în glandele suprarenale ale șobolanilor. După o săptămână, genele asociate cu producția de hormoni steroizi, cum ar fi adrenalina și producția de energie, au crescut la șobolanii masculi, dar au scăzut la femelele.

În ciuda acestor asocieri timpurii, tentante, cercetătorii avertizează că știința exercițiilor fizice este departe de a fi completă. Mai degrabă, acesta este doar începutul. Dar viitorul pare promițător.

„Pe termen lung, este puțin probabil să găsim o intervenție magică care să reproducă tot ceea ce exercițiul poate face pentru o persoană”, a spus Montgomery. „Dar ne putem apropia de ideea exercițiilor de precizie – recomandări personalizate bazate pe genetica, sexul, vârsta sau alte afecțiuni medicale ale unei persoane pentru a obține răspunsuri benefice pentru întregul corp.”