Peta molekul seluruh badan anda menerangkan mengapa senaman sangat baik untuk anda

Senaman bukan sekadar meningkatkan kekuatan otot, meningkatkan kesihatan jantung dan menurunkan paras gula dalam darah; ia juga dikaitkan dengan pelbagai manfaat kesihatan yang lain. Tetapi bagaimanakah larian biasa di atas treadmill, menunggang basikal yang curam, atau berjalan pantas pada waktu makan tengah hari menghasilkan pelbagai manfaat kesihatan yang memeningkan?

Kami semakin hampir untuk menjawab soalan itu, terima kasih kepada kajian baharu yang besar-besaran dari Sekolah Perubatan Stanford. Para penyelidik mengambil hampir 10,000 ukuran merentasi hampir 20 jenis tisu untuk melihat kesan latihan ketahanan selama lapan minggu pada tikus makmal yang dilatih untuk berlari di atas treadmill bersaiz tikus.

Penemuan mereka menyerlahkan kesan ketara senaman terhadap sistem imun, tindak balas tekanan, pengeluaran tenaga dan metabolisme. Mereka mendapati hubungan penting antara senaman dan molekul dan gen yang telah diketahui memainkan peranan dalam pelbagai penyakit manusia dan pembaikan tisu.

Kajian itu adalah salah satu daripada satu siri kertas kerja yang diterbitkan pada 1 Mei oleh ahli pasukan penyelidikan pelbagai disiplin yang direka untuk meletakkan asas pemahaman - di peringkat keseluruhan badan dan molekul - bagaimana tisu dan sel kita bertindak balas terhadap senaman.

"Kita semua tahu bahawa senaman adalah baik untuk kita," kata profesor patologi Stephen Montgomery, PhD. "Tetapi kami tahu sedikit tentang isyarat molekul yang berlaku di seluruh badan apabila orang bersenam, atau bagaimana ia mungkin diubah melalui latihan. Kajian kami adalah yang pertama untuk melihat perubahan molekul pada skala seluruh badan, daripada protein kepada gen, metabolit, lemak dan pengeluaran tenaga. Ia merupakan profil terluas bagi kesan senaman setakat ini, dan ia mewujudkan peta badan yang penting tentang bagaimana ia berubah."

Montgomery, yang juga seorang profesor genetik dan sains data bioperubatan, adalah pengarang kanan kertas kerja yang diterbitkan dalam jurnal Nature.

Pandangan yang diselaraskan tentang latihan

Para penyelidik yang terlibat dalam kajian dan penerbitan serentak lain adalah sebahagian daripada kumpulan kebangsaan yang dipanggil Konsortium Molecular Transducers of Physical Activity, atau MoTrPAC, yang dianjurkan oleh Institut Kesihatan Nasional. Inisiatif ini dilancarkan pada 2015 untuk mengkaji secara terperinci bagaimana senaman meningkatkan kesihatan dan mencegah penyakit.

Pasukan Perubatan Stanford telah melakukan banyak tugas berat, mengkaji kesan latihan ketahanan selama lapan minggu terhadap ekspresi gen (transkriptom), protein (proteom), lemak (lipidome), metabolit (metabolom), corak tag kimia yang diletakkan pada DNA (epigenome), sistem imun dan banyak lagi.

Mereka menjalankan 9,466 ujian pada berbilang tisu pada tikus yang dilatih untuk berlari dalam jarak yang semakin meningkat, dan membandingkan keputusan dengan tikus yang bermalas-malasan di dalam sangkar mereka. Mereka memberi tumpuan kepada otot kaki, jantung, hati, buah pinggang, dan tisu adiposa putih (jenis lemak yang terkumpul semasa anda menambah berat badan); tisu lain termasuk paru-paru, otak, dan tisu adiposa perang (jenis lemak yang lebih aktif secara metabolik yang membantu membakar kalori).

Gabungan pelbagai analisis dan jenis tisu menghasilkan keputusan berjumlah ratusan ribu untuk perubahan bukan epigenetik dan lebih daripada 2 juta perubahan berbeza dalam epigenome. Keputusan ini akan membuat para saintis sibuk untuk tahun-tahun akan datang.

Walaupun kajian ini bertujuan untuk mencipta pangkalan data untuk analisis masa hadapan, beberapa keputusan menarik telah pun muncul. Pertama, mereka menyatakan bahawa ekspresi 22 gen berubah dengan senaman dalam semua enam tisu yang mereka fokuskan.

Kebanyakan gen terlibat dalam apa yang dipanggil laluan kejutan haba, yang menstabilkan struktur protein apabila sel terdedah kepada tekanan, termasuk perubahan suhu, jangkitan, atau pembentukan semula tisu. Gen lain terlibat dalam laluan yang merendahkan tekanan darah dan meningkatkan sensitiviti badan terhadap insulin, yang merendahkan paras gula dalam darah.

Para penyelidik juga menyatakan bahawa ekspresi beberapa gen yang dikaitkan dengan diabetes jenis 2, penyakit jantung, obesiti dan penyakit buah pinggang telah dikurangkan dalam tikus yang bersenam berbanding dengan rakan sebaya mereka yang tidak aktif, jelas menunjukkan hubungan antara penyelidikan mereka dan kesihatan manusia.

Perbezaan jantina

Akhirnya, mereka mendapati perbezaan jantina dalam bagaimana pelbagai tisu pada tikus jantan dan betina bertindak balas terhadap senaman. Tikus jantan kehilangan kira-kira 5 peratus lemak badan mereka selepas lapan minggu bersenam, manakala tikus betina tidak kehilangan banyak lemak. (Walau bagaimanapun, mereka mengekalkan peratusan lemak badan permulaan mereka, manakala wanita yang tidak aktif memperoleh tambahan 4 peratus lemak sepanjang kajian.)

Tetapi perbezaan terbesar adalah dalam ekspresi gen dalam kelenjar adrenal tikus. Selepas seminggu, gen yang dikaitkan dengan pengeluaran hormon steroid seperti adrenalin dan pengeluaran tenaga meningkat pada tikus jantan tetapi menurun pada tikus betina.

Walaupun persatuan awal yang menarik ini, para penyelidik mengingatkan bahawa sains senaman masih jauh dari lengkap. Sebenarnya, ia baru bermula. Tetapi masa depan kelihatan menjanjikan.

"Dalam jangka panjang, tidak mungkin kita akan menemui satu campur tangan sihir yang mereplikasi semua yang boleh dilakukan oleh senaman untuk seseorang," kata Montgomery. "Tetapi kita boleh lebih dekat dengan idea senaman ketepatan - pengesyoran yang disesuaikan berdasarkan genetik, jantina, umur atau keadaan perubatan seseorang untuk mencapai tindak balas seluruh badan yang bermanfaat."