Ang isang molekular na mapa ng iyong buong katawan ay nagpapaliwanag kung bakit ang ehersisyo ay napakabuti para sa iyo

Ang ehersisyo ay hindi lamang tungkol sa pagpapalakas ng kalamnan, pagpapabuti ng kalusugan ng puso, at pagpapababa ng mga antas ng asukal sa dugo; naka-link din ito sa maraming iba pang benepisyong pangkalusugan. Ngunit paano ang isang regular na pagtakbo sa treadmill, isang matarik na pagsakay sa bisikleta, o isang mabilis na paglalakad sa oras ng tanghalian ay nagbubunga ng napakaraming benepisyo sa kalusugan?

Mas malapit na kaming sagutin ang tanong na iyon, salamat sa isang napakalaking bagong pag-aaral mula sa Stanford School of Medicine. Ang mga mananaliksik ay kumuha ng halos 10,000 mga sukat sa halos 20 uri ng tissue upang makita ang mga epekto ng walong linggo ng pagtitiis na ehersisyo sa mga lab na daga na sinanay na tumakbo sa rodent-sized na treadmills.

Itinatampok ng kanilang mga natuklasan ang mga kapansin-pansing epekto ng ehersisyo sa immune system, pagtugon sa stress, paggawa ng enerhiya at metabolismo. Natagpuan nila ang makabuluhang mga link sa pagitan ng ehersisyo at mga molekula at mga gene na kilala na sa isang papel sa iba't ibang mga sakit ng tao at pag-aayos ng tissue.

Ang pag-aaral ay isa sa isang serye ng mga papeles na inilathala noong Mayo 1 ng mga miyembro ng isang multidisciplinary research team na idinisenyo upang ilatag ang pundasyon para sa pag-unawa - sa buong katawan at molekular na antas - kung paano tumutugon ang ating mga tisyu at mga selula sa ehersisyo.

"Alam nating lahat na ang ehersisyo ay mabuti para sa atin," sabi ng propesor ng patolohiya na si Stephen Montgomery, PhD. "Ngunit kakaunti ang alam namin tungkol sa mga molecular signal na nangyayari sa buong katawan kapag nag-eehersisyo ang mga tao, o kung paano sila maaaring mabago sa pamamagitan ng pagsasanay. Ang aming pag-aaral ang unang tumitingin sa mga pagbabago sa molekular sa buong katawan, mula sa mga protina hanggang sa mga gene, metabolites, taba, at produksyon ng enerhiya. Ito ang pinakamalawak na pag-profile ng mga epekto ng ehersisyo hanggang sa kasalukuyan, at ito ay lumilikha ng mahalagang mapa ng katawan kung paano ito nagbabago."

Si Montgomery, na isa ring propesor ng genetics at biomedical data science, ay ang senior author ng papel na inilathala sa journal Nature.

Isang pinagsama-samang pagtingin sa mga pagsasanay

Ang mga mananaliksik na kasangkot sa pag-aaral at iba pang kasabay na mga publikasyon ay bahagi ng isang pambansang grupo na tinatawag na Molecular Transducers of Physical Activity Consortium, o MoTrPAC, na inorganisa ng National Institutes of Health. Ang inisyatiba ay inilunsad noong 2015 upang pag-aralan nang detalyado kung paano pinapabuti ng ehersisyo ang kalusugan at pinipigilan ang sakit.

Nagawa ng pangkat ng Stanford Medicine ang karamihan sa mabibigat na pag-angat, pag-aaral ng mga epekto ng walong linggo ng pagsasanay sa pagtitiis sa pagpapahayag ng mga gene (transcriptome), protina (proteome), taba (lipidome), metabolites (metabolome), ang pattern ng mga kemikal na tag na inilagay sa DNA (epigenome), immune system, at higit pa.

Nagpatakbo sila ng 9,466 na pagsusuri sa maramihang mga tisyu sa mga daga na sinanay na tumakbo ng pataas na mga distansya, at inihambing ang mga resulta sa mga daga na nagtatamad sa kanilang mga kulungan. Nakatuon sila sa mga kalamnan ng binti, puso, atay, bato, at puting adipose tissue (ang uri ng taba na naiipon habang tumataba ka); Kasama sa iba pang mga tisyu ang baga, utak, at kayumangging adipose tissue (isang mas metabolically active na uri ng taba na tumutulong sa pagsunog ng mga calorie).

Ang kumbinasyon ng maraming pagsusuri at mga uri ng tissue ay nagbunga ng mga resultang may bilang na daan-daang libo para sa mga hindi epigenetic na pagbabago at higit sa 2 milyong natatanging pagbabago sa epigenome. Ang mga resultang ito ay magpapanatiling abala sa mga siyentipiko sa mga darating na taon.

Habang ang pag-aaral na ito ay pangunahing nagsilbi upang lumikha ng isang database para sa pagsusuri sa hinaharap, ang ilang mga kawili-wiling resulta ay lumitaw na. Una, nabanggit nila na ang pagpapahayag ng 22 genes ay nagbago sa ehersisyo sa lahat ng anim na tisyu na kanilang pinagtutuunan ng pansin.

Marami sa mga gene ang kasangkot sa tinatawag na heat shock pathways, na nagpapatatag ng istruktura ng protina kapag nalantad ang mga cell sa stress, kabilang ang mga pagbabago sa temperatura, impeksyon, o pagbabago ng tissue. Ang ibang mga gene ay kasangkot sa mga landas na nagpapababa ng presyon ng dugo at nagpapataas ng pagiging sensitibo ng katawan sa insulin, na nagpapababa ng mga antas ng asukal sa dugo.

Napansin din ng mga mananaliksik na ang pagpapahayag ng ilang mga gene na nauugnay sa type 2 diabetes, sakit sa puso, labis na katabaan at sakit sa bato ay nabawasan sa mga nag-eehersisyo na daga kumpara sa kanilang mga laging nakaupo, na malinaw na nagpapahiwatig ng isang link sa pagitan ng kanilang pananaliksik at kalusugan ng tao.

Mga pagkakaiba sa kasarian

Sa wakas, natagpuan nila ang mga pagkakaiba sa sex sa kung paano tumugon ang iba't ibang mga tisyu sa lalaki at babaeng daga sa ehersisyo. Ang mga lalaking daga ay nawalan ng humigit-kumulang 5 porsiyento ng kanilang taba sa katawan pagkatapos ng walong linggo ng ehersisyo, habang ang mga babae ay hindi nawalan ng maraming taba. (Gayunpaman, pinananatili nila ang kanilang panimulang porsyento ng taba sa katawan, habang ang mga babaeng nakaupo ay nakakuha ng karagdagang 4 na porsyentong taba sa kurso ng pag-aaral.)

Ngunit ang pinakamalaking pagkakaiba ay sa expression ng gene sa adrenal glands ng mga daga. Pagkaraan ng isang linggo, ang mga gene na nauugnay sa paggawa ng mga steroid hormones tulad ng adrenaline at produksyon ng enerhiya ay tumaas sa mga lalaking daga ngunit bumaba sa mga babaeng daga.

Sa kabila ng mga maagang ito, mapanukso na mga asosasyon, ang mga mananaliksik ay nag-iingat na ang agham ng ehersisyo ay malayo sa kumpleto. Sa totoo lang, nagsisimula pa lang. Ngunit ang hinaharap ay mukhang may pag-asa.

"Sa mahabang panahon, malamang na hindi tayo makakahanap ng isang mahika na interbensyon na ginagaya ang lahat ng magagawa ng ehersisyo para sa isang tao," sabi ni Montgomery. "Ngunit maaari tayong maging mas malapit sa ideya ng precision exercise - iniangkop na mga rekomendasyon batay sa genetika, kasarian, edad, o iba pang kondisyong medikal ng isang tao upang makamit ang mga kapaki-pakinabang na tugon sa buong katawan."