Mankštos nauda sveikatai yra gerai žinoma, tačiau nauji tyrimai rodo, kad organizmo reakcija į mankštą yra sudėtingesnė ir platesnė, nei manyta anksčiau. Atlikdama tyrimą su žiurkėmis, mokslininkų komanda iš visų Jungtinių Valstijų nustatė, kad fizinis aktyvumas sukelia daug ląstelių ir molekulinių pokyčių visuose 19 organų, kuriuos jie tyrinėjo su gyvūnais.
Pratimai sumažina daugelio ligų riziką, tačiau mokslininkai vis dar iki galo nesuvokia, kaip mankšta keičia organizmą molekuliniu lygmeniu. Dauguma tyrimų buvo sutelkti į vieną organą, lytį ar laiko tašką ir apima tik vieną ar du duomenų tipus.
Norėdami visapusiškiau pažvelgti į mankštos biologiją, mokslininkai iš Molecular Transducers of Physical Activity Consortium (MoTrPAC) laboratorijoje naudojo daugybę metodų, skirtų žiurkių molekuliniams pokyčiams analizuoti, kai jos buvo intensyviai treniruojamos savaites. . Jų išvados pasirodo Gamta.
Komanda ištyrė įvairius gyvūnų audinius, tokius kaip širdis, smegenys ir plaučiai. Jie nustatė, kad kiekvienas jų apžiūrėtas organas pasikeitė mankštinantis, padėdamas organizmui reguliuoti imuninę sistemą, reaguoti į stresą ir kontroliuoti kelius, susijusius su uždegiminėmis kepenų ligomis, širdies ligomis ir audinių pažeidimais.
Duomenys suteikia galimų užuominų apie daugybę skirtingų žmonių sveikatos būklių; Pavyzdžiui, mokslininkai rado galimą paaiškinimą, kodėl fizinio krūvio metu kepenys tampa mažiau riebios, o tai galėtų padėti kurti naujus nealkoholinės riebiosios kepenų ligos gydymo būdus.
Komanda tikisi, kad jų išvados vieną dieną galėtų būti panaudotos pritaikant mankštą pagal asmens sveikatos būklę arba kuriant gydymą, kuris imituotų fizinio aktyvumo poveikį žmonėms, kurie negali mankštintis. Jie jau pradėjo tyrimus su žmonėmis, siekdami stebėti pratimų molekulinį poveikį.
2016 m. pradėtas rengti MoTrPAC vienija mokslininkus iš Plačiojo MIT instituto ir Harvardo, Stanfordo universiteto, Nacionalinių sveikatos institutų ir kitų institucijų, kad atskleistų biologinius procesus, kuriais grindžiama mankštos nauda sveikatai.
Broad projektą iš pradžių sumanė Steve'as Carras, Broad's Proteomics Platform vyresnysis direktorius; Clary Clish, Broad's Metabolmics Platform vyresnioji direktorė; Robertas Gersztenas, Broad vyresnysis asocijuotas narys ir Beth Israel Deaconess medicinos centro širdies ir kraujagyslių medicinos vadovas; ir Christopheris Newgardas, Duke universiteto mitybos profesorius.
„Prireikė kaimo mokslininkų, turinčių skirtingą mokslinį išsilavinimą, kad būtų sukurtas ir integruotas didžiulis aukštos kokybės duomenų kiekis“, – sakė Carras, vienas iš vyresniųjų tyrimo autorių. „Tai pirmasis viso organizmo žemėlapis, kuriame nagrinėjamas kelių skirtingų organų mokymo poveikis. Pagaminti ištekliai bus nepaprastai vertingi ir jau sukūrė daug potencialiai naujų biologinių įžvalgų tolesniam tyrimui.”
Komanda paskelbė visus duomenis apie gyvūnus internetinėje viešoje saugykloje. Kiti mokslininkai gali naudotis šia svetaine norėdami atsisiųsti, pavyzdžiui, informaciją apie baltymų gausą žiurkių patelių plaučiuose po aštuonių savaičių reguliaraus pratimo ant bėgimo takelio arba RNR atsaką į visų žiurkių patinų ir patelių organų pratimus. laikas.
Viso kūno analizė
Norint atlikti tokį didelį ir išsamų tyrimą, reikėjo daug planuoti. „Koordinavimo lygis, kurį turėjo atlikti visos šiame tyrime dalyvaujančios laboratorijos, buvo fenomenalus“, – sakė Clish.
Bendradarbiaudami su Sue Bodine iš Ajovos universiteto Carverio medicinos koledžo, kurios grupė rinko audinių mėginius iš gyvūnų po aštuonių savaičių mokymo, kiti MoTrPAC komandos nariai paskirstė mėginius taip, kad kiekviena laboratorija – Carr komanda analizuotų. baltymai, Clisho tiriamieji metabolitai ir kiti – ištirtų beveik identiškus mėginius.
„Daugelis didelio masto tyrimų sutelkia dėmesį tik į vieną ar du duomenų tipus“, – sakė Carr grupės skaičiavimo mokslininkė Natalie Clark. „Tačiau čia mes turime daugybę skirtingų eksperimentų su tais pačiais audiniais, ir tai suteikė mums visuotinę apžvalgą, kaip visi šie skirtingi molekuliniai sluoksniai prisideda prie atsako į pratimus.”
Iš viso komandos atliko beveik 10 000 tyrimų, kad atliktų apie 15 milijonų kraujo ir 18 kietų audinių matavimų. Jie išsiaiškino, kad mankšta paveikė tūkstančius molekulių, o antinksčių liaukose, kuri gamina hormonus, reguliuojančius daugelį svarbių procesų, pavyzdžiui, imunitetą, medžiagų apykaitą ir kraujospūdį, įvyko ekstremaliausių pokyčių.
Tyrėjai atskleidė lyties skirtumus keliuose organuose, ypač susijusius su imuniniu atsaku laikui bėgant. Daugumos imuninių signalų molekulių, būdingų tik patelėms, lygis pakito nuo vienos iki dviejų savaičių treniruočių, o vyrų – nuo keturių iki aštuonių savaičių.
Kai kurie atsakymai buvo vienodi tarp lyčių ir organų. Pavyzdžiui, mokslininkai nustatė, kad šilumos šoko baltymai, kuriuos ląstelės gamina reaguodamos į stresą, skirtinguose audiniuose buvo reguliuojami vienodai. Tačiau kitos įžvalgos buvo būdingos audiniams. Savo nuostabai Carro komanda nustatė, kad padidėjo mitochondrijų baltymų, dalyvaujančių energijos gamyboje, acetilinimas ir fosforilinimo signalas, reguliuojantis energijos kaupimą, tiek kepenyse, kurie pasikeitė fizinio krūvio metu.
Šie pokyčiai gali padėti kepenims tapti mažiau riebiomis ir mažiau linkusioms susirgti fizinio krūvio metu, be to, mokslininkai galėtų rasti tikslą ateityje gydyti nealkoholinę suriebėjusią kepenų ligą.
„Nors kepenys nėra tiesiogiai susijusios su mankšta, jos vis tiek patiria pokyčių, galinčių pagerinti sveikatą. Niekas nespėliojo, kad po treniruotės pastebėsime šiuos acetilinimo ir fosforilinimo pokyčius kepenyse”, – sakė Jean-Beltran.
„Tai pabrėžia, kodėl mes naudojame visus šiuos skirtingus molekulinius būdus – pratimai yra labai sudėtingas procesas, ir tai tik ledkalnio viršūnė.”
„Dvi ar trys mokslininkų kartos subrendo šiame konsorciumo projekte ir sužinojo, ką reiškia kruopščiai suplanuoti tyrimą ir apdoroti pavyzdžius“, – pridūrė Carr grupės vyresnysis grupės vadovas ir tyrimo bendraautoris Hasmik Keshishian.
„Dabar matome savo darbo rezultatus: biologiškai įžvalgius atradimus, gautus iš mūsų ir kitų sukauptų aukštos kokybės duomenų. Tai tikrai džiugina.
Kiti MoTrPAC dokumentai, paskelbti tame pačiame numeryje, apima gilesnį pasinerimą į riebalų ir mitochondrijų atsaką skirtinguose audiniuose į pratimus.
Vykdomi papildomi MoTrPAC tyrimai, siekiant ištirti pratimų poveikį jaunoms suaugusioms ir vyresnėms žiurkėms bei trumpalaikį 30 minučių fizinio aktyvumo poveikį.
Konsorciumas taip pat pradėjo tyrimus su žmonėmis ir į klinikinį tyrimą įdarbina apie 1500 įvairaus amžiaus, lyties, protėvių ir aktyvumo asmenų, skirtų vaikų ir suaugusiųjų ištvermės ir atsparumo pratybų poveikiui tirti.