Molekulární mapa celého těla vysvětluje, proč je pro vás cvičení tak dobré

Cvičení nejen zlepšuje svalovou sílu, zlepšuje zdraví srdce a snižuje hladinu cukru v krvi, ale má také řadu dalších zdravotních výhod. Jak ale pravidelné běhání na běžeckém pásu, jízda na kole do prudkého kopce nebo rychlá chůze v poledne přináší tak závratnou řadu zdravotních výhod?

Jsme blíže odpovědi na tuto otázku díky nové rozsáhlé studii provedené Stanfordskou lékařskou fakultou. Výzkumníci provedli téměř 10 000 měření v téměř 20 typech tkání, aby prozkoumali účinky osmitýdenního vytrvalostního cvičení u laboratorních potkanů trénovaných k běhu na běžeckých pásech o velikosti hlodavců.

Jejich zjištění zdůrazňují dramatické účinky cvičení na imunitní systém, stresovou reakci, produkci energie a metabolismus. Našli významné souvislosti mezi cvičením, molekulami a geny, o kterých je již známo, že hrají roli v různých lidských onemocněních a opravách tkání.

Tato studie je jednou ze série článků publikovaných 1. Května členy multidisciplinárního výzkumného týmu, jehož cílem je položit základy pro pochopení – na celotělové a molekulární úrovni – jak naše tkáně a buňky reagují na cvičení.

p>

„Všichni víme, že cvičení je pro nás dobré,“ říká profesor patologie Stephen Montgomery, Ph.D. „Ale víme jen málo o molekulárních signálech, které se vyskytují v celém těle, když lidé cvičí, nebo o tom, jak se mohou cvičením změnit. Naše studie je první, která se zabývá molekulárními změnami v celotělovém měřítku, od proteinů po geny, metabolity, tuky a produkci energie. Toto je dosud nejrozsáhlejší profilování účinků cvičení a vytváří důležitou mapu toho, jak cvičení mění tělo.“

Montgomery, který je také profesorem genetiky a biomedicínských datových věd, je hlavním autorem článku publikovaného v Nature.

Koordinovaný pohled na cvičení

Výzkumní pracovníci zapojení do studie a dalších souběžných publikací jsou součástí národní skupiny nazvané Molecular Transducers of Physical Activity Consortium, neboli MoTrPAC, organizované National Institutes of Health. Tato iniciativa byla zahájena v roce 2015 s cílem podrobně studovat, jak cvičení zlepšuje zdraví a předchází nemocem.

Tým ze Stanfordské medicíny udělal většinu těžkých břemen a studoval účinky osmitýdenního vytrvalostního tréninku na expresi genů (transkriptom), proteinů (proteom), tuků (lipidom), metabolitů (metabolom) a vzorce chemických značek umístěných na DNA (epigenom), imunitní systém atd.

Provedli 9 466 analýz napříč různými tkáněmi krys, které byly trénovány k běhu na stále větší vzdálenosti, a porovnali výsledky s výsledky krys, které se povalovaly ve svých klecích. Zvláštní pozornost věnovali svalům nohou, srdci, játrům, ledvinám a bílé tukové tkáni (typ tuku, který se hromadí při zvyšování hmotnosti); další tkáně zahrnovaly plíce, mozek a hnědou tukovou tkáň (metabolicky aktivnější typ tuku, který pomáhá spalovat kalorie).

Kombinace více testů a typů tkání přinesla výsledky ve stovkách tisíc pro neepigenetické změny a více než 2 miliony různých změn v epigenomu. Tyto výsledky zaměstnávají vědce na další roky.

Přestože tato studie sloužila především k vytvoření databáze pro budoucí analýzu, některé zajímavé výsledky se již objevily. Nejprve si všimli, že exprese 22 genů se změnila cvičením ve všech šesti tkáních, na které se zaměřili.

Mnoho z těchto genů bylo zapojeno do takzvaných drah tepelného šoku, které stabilizují proteinovou strukturu, když jsou buňky vystaveny stresu, včetně změn teploty, infekce nebo přestavby tkání. Další geny se podílejí na drahách, které snižují krevní tlak a zvyšují citlivost těla na inzulín, který snižuje hladinu cukru v krvi.

Výzkumníci také poznamenali, že exprese několika genů spojených s cukrovkou 2. Typu, srdečními chorobami, obezitou a onemocněním ledvin byla u potkanů, kteří cvičili, snížena ve srovnání s jejich protějšky se sedavým zaměstnáním, což jasně ukazuje na souvislost mezi jejich výzkumem a lidským zdravím.

Genderové rozdíly

Nakonec zjistili rozdíly mezi pohlavími v tom, jak různé tkáně samců a samic potkanů reagovaly na cvičení. Samci potkanů ztratili asi 5 % tuku po osmi týdnech cvičení, zatímco samice potkanů neztratily významné množství tuku. (Nicméně si zachovaly své původní procento tělesného tuku, zatímco přisedlé ženy v průběhu studie získaly další 4 % tělesného tuku.)

Největší rozdíl byl ale pozorován v genové expresi v nadledvinkách potkanů. Po týdnu se geny spojené s produkcí steroidních hormonů, jako je adrenalin, a produkce energie zvýšily u potkaních samců, ale snížily se u potkaních samic.

Navzdory těmto raným, lákavým asociacím vědci varují, že věda o cvičení není zdaleka dokončena. Spíše je to jen začátek. Ale budoucnost vypadá slibně.

"Z dlouhodobého hlediska je nepravděpodobné, že najdeme jeden magický zásah, který zopakuje vše, co může cvičení pro člověka udělat," řekl Montgomery. „Můžeme se ale přiblížit myšlence přesného cvičení – doporučení šitých na míru na základě genetiky, pohlaví, věku nebo jiného zdravotního stavu člověka, abychom dosáhli prospěšných reakcí celého těla.“