Peta Molekul Seluruh Badan Menerangkan Mengapa Senaman Sangat Baik Untuk Anda

Senaman bukan sahaja meningkatkan kekuatan otot, meningkatkan kesihatan jantung dan menurunkan paras gula dalam darah, tetapi juga pelbagai manfaat kesihatan yang lain. Tetapi bagaimanakah dengan kerap berlari di atas treadmill, berbasikal mendaki bukit yang curam atau berjalan pantas pada waktu makan tengah hari menghasilkan pelbagai manfaat kesihatan yang memeningkan?

Kami semakin hampir menjawab soalan ini berkat kajian baru yang meluas yang dijalankan oleh Sekolah Perubatan Stanford. Penyelidik mengambil hampir 10,000 ukuran dalam hampir 20 jenis tisu untuk mengkaji kesan latihan ketahanan selama lapan minggu dalam tikus makmal yang dilatih untuk berlari di atas treadmill bersaiz tikus.

Penemuan mereka menyerlahkan kesan dramatik senaman terhadap sistem imun, tindak balas tekanan, pengeluaran tenaga dan metabolisme. Mereka menemui hubungan yang ketara antara senaman, molekul dan gen yang sudah 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 bentuk untuk meletakkan asas pemahaman—di peringkat keseluruhan badan dan molekul—cara tisu dan sel kita bertindak balas terhadap senaman. p>

"Kita semua tahu bahawa senaman adalah baik untuk kita," kata profesor patologi Stephen Montgomery, Ph.D. "Tetapi kita tahu sedikit tentang isyarat molekul yang berlaku di seluruh badan apabila orang bersenam, atau bagaimana mereka boleh berubah dengan senaman. Kajian kami adalah yang pertama melihat perubahan molekul pada skala seluruh badan, daripada protein kepada gen, metabolit, lemak dan pengeluaran tenaga. Ini ialah pemprofilan yang paling meluas mengenai kesan senaman setakat ini, dan ia mencipta peta penting tentang cara senaman mengubah badan."

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

Pandangan selaras senaman

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

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

Mereka menjalankan 9,466 analisis merentas berbilang tisu daripada tikus yang dilatih untuk berlari dalam jarak yang semakin meningkat dan membandingkan hasilnya dengan tikus yang berehat di dalam sangkar mereka. Mereka memberi perhatian khusus kepada otot kaki, jantung, hati, buah pinggang dan tisu adiposa putih (sejenis lemak yang terkumpul apabila berat badan meningkat); tisu lain termasuk paru-paru, otak dan tisu adiposa perang (jenis lemak yang lebih aktif secara metabolik yang membantu membakar kalori).

Gabungan berbilang ujian dan jenis tisu menghasilkan ratusan ribu untuk perubahan bukan epigenetik dan lebih daripada 2 juta perubahan berbeza dalam epigenome. Keputusan ini akan membuatkan 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 kesemua enam tisu yang mereka fokuskan.

Kebanyakan gen ini 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 telah terlibat dalam laluan yang menurunkan tekanan darah dan meningkatkan kepekaan badan terhadap insulin, yang merendahkan 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 pada tikus yang bersenam berbanding dengan rakan sedentari mereka, jelas menunjukkan hubungan antara penyelidikan mereka dan kesihatan manusia.

Perbezaan jantina

Akhirnya, mereka mendapati perbezaan jantina dalam cara tisu berbeza pada tikus jantan dan betina bertindak balas terhadap senaman. Tikus jantan kehilangan kira-kira 5% lemak mereka selepas lapan minggu bersenam, manakala tikus betina tidak kehilangan sejumlah besar lemak. (Walau bagaimanapun, mereka mengekalkan peratusan lemak badan awal mereka, manakala betina sesil memperoleh tambahan 4% lemak badan sepanjang kajian dijalankan.)

Tetapi perbezaan terbesar diperhatikan 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 yang awal dan menggoda ini, para penyelidik mengingatkan bahawa sains senaman masih jauh dari lengkap. Sebaliknya, ini hanyalah permulaan. Tetapi masa depan kelihatan menjanjikan.

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