by CAMBRIDGE, Mass. — Všichni víme, že cvičení je dobré pro naše zdraví, ale složité způsoby, jakými fyzická aktivita ovlivňuje naše tělo na buněčné a molekulární úrovni, zůstaly do značné míry záhadou. Nyní zásadní nová studie konsorcia Molecular Transducers of Physical Activity Consortium (MoTrPAC) vrhla nové světlo na komplexní a dalekosáhlé účinky cvičení na celé tělo.
Publikováno v časopise PřírodaStudie, která zahrnovala ohromujících 9 466 testů na 25 molekulárních platformách a čtyřech časových bodech tréninku, identifikovala tisíce sdílených a tkáňově specifických molekulárních změn v reakci na vytrvalostní trénink. Tyto změny byly pozorovány v široké škále biologických drah, včetně imunitních, metabolických, stresových reakcí a mitochondriálních funkcí.
Konkrétně výzkumníci zjistili, že fyzická aktivita způsobila významné buněčné a molekulární změny ve všech 19 zkoumaných orgánech, od srdce a mozku až po plíce a játra. Jednoduše řečeno, cvičení může doslova prospět každému vláknu vaší bytosti!
„K vytvoření a integraci obrovského množství vysoce kvalitních dat bylo zapotřebí vesnice vědců s odlišným vědeckým zázemím,“ říká v tiskové zprávě spoluautor studie Steven Carr, vrchní ředitel Broad Institute’s Proteomics Platform. „Toto je první mapa celého organismu sledující účinky tréninku v mnoha různých orgánech. Vyprodukovaný zdroj bude nesmírně cenný a již přinesl mnoho potenciálně nových biologických poznatků pro další průzkum.
Jedním z nejpozoruhodnějších zjištění byla rozšířená regulace reakce tepelného šoku napříč všemi tělesnými tkáněmi. Bylo zjištěno, že proteiny tepelného šoku (HSP), o kterých je známo, že hrají klíčovou roli v buněčné stresové reakci a skládání proteinů, jsou výrazně upregulovány v reakci na cvičení. To naznačuje, že ochranné účinky cvičení mohou být částečně zprostředkovány indukcí HSP, což by mohlo pomoci zabránit akumulaci špatně složených proteinů a udržet buněčnou homeostázu.
Studie také odhalila tkáňově specifické adaptace na vytrvalostní trénink. Například v plicích výzkumníci pozorovali pokles cest souvisejících se zánětem, zatímco v bílé tukové tkáni byl prokázán zvýšený nábor imunitních buněk. Srdce a kosterní sval vykazovaly sdílené obohacení mitochondriálních metabolických drah, což zdůrazňovalo důležitost zlepšené produkce energie v těchto tkáních.
Zájem výzkumníků vzbudil, když viděli, že tenké střevo vykazuje silnou imunitní odpověď na cvičení, zejména u samic potkanů. Snížení regulace transkriptů souvisejících se zánětem střeva a snížené množství různých markerů imunitních buněk naznačují, že vytrvalostní trénink může zlepšit střevní homeostázu a propůjčit systémové protizánětlivé účinky. Toto zjištění je zvláště důležité vzhledem k rostoucímu uznání osy střevo-mozek a její potenciální role při modulaci celkového zdraví a pohody.
Studie také vrhla světlo na metabolické adaptace na cvičení napříč různými tkáněmi. Zejména játra vykazovala největší počet významně obohacených tříd metabolitů, dále srdce, plíce a hipokampus. Změny v jednotlivých metabolitech, jako je trimethylamin-N-oxid, 1-methylhistidin, kortizol a 1-methylnikotinamid, poskytly pohled na funkční změny vyvolané pohybovým tréninkem.
„I když játra nejsou přímo zapojena do cvičení, stále procházejí změnami, které by mohly zlepšit zdraví. Nikdo nepředpokládal, že tyto změny acetylace a fosforylace uvidíme v játrech po tréninku,“ vysvětluje spoluautor první studie Pierre Jean-Beltran, postdoktorandský výzkumník v Carrově skupině na Broad. “To zdůrazňuje, proč nasazujeme všechny tyto různé molekulární modality – cvičení je velmi složitý proces a toto je jen špička ledovce.”
Snad jedním z nejzajímavějších aspektů této studie je její potenciál informovat o vývoji cílených intervencí, které napodobují zdravotní přínosy cvičení. Identifikací klíčových molekulárních drah a regulátorů zapojených do adaptivní reakce na vytrvalostní trénink mohou být výzkumníci schopni navrhnout léky nebo terapie, které aktivují tyto dráhy u jedinců, kteří nejsou schopni zapojit se do pravidelné fyzické aktivity. V podstatě přesně vědět, jak cvičení prospívá lidskému tělu, posouvá vědu o krok blíže k vytvoření pilulky na cvičení.
„Dvě nebo tři generace výzkumných pracovníků dozrály na tomto projektu konsorcia a naučily se, co to znamená pečlivě navrhnout studii a zpracovat vzorky,“ dodává spoluautor studie Hasmik Keshishian, vedoucí skupiny v Carrově skupině. „Nyní vidíme výsledky naší práce: biologicky pronikavá zjištění, která vycházejí z vysoce kvalitních dat, která jsme my a jiní vytvořili. To je opravdu naplňující.”
Tým MoTrPAC zpřístupnil všechna data o zvířatech v online veřejném úložišti, čímž zajistil, že ostatní vědci budou mít přístup k jejich zjištěním a budou na nich stavět. Zahájili také studie na lidech, při nichž bylo přijato asi 1 500 jedinců různého věku, pohlaví, původu a úrovní aktivity pro klinickou zkoušku, aby studovali účinky vytrvalostního a odporového cvičení u dětí a dospělých.
Matt Higgins ze StudyFinds přispěl k této zprávě.
