Az egész test molekuláris térképe megmagyarázza, miért olyan jó a testmozgás

A testmozgás nemcsak az izomerő növeléséről, a szív egészségének javításáról és a vércukorszint csökkentéséről szól; számos más egészségügyi előnnyel is összefüggésbe hozható. De hogyan eredményez egy rendszeres futás a futópadon, egy meredek kerékpározás vagy egy gyors séta ebédidőben ilyen szédítő mennyiségű egészségügyi előnyt?

Közelebb kerültünk a kérdés megválaszolásához a Stanford Orvostudományi Egyetem nagyszabású új tanulmányának köszönhetően. A kutatók közel 10 000 mérést végeztek közel 20 szövettípuson, hogy megfigyeljék a nyolchetes állóképességi edzés hatásait rágcsáló méretű futópadon futni idomított laboratóriumi patkányokon.

Eredményeik rávilágítanak a testmozgás immunrendszerre, stresszreakcióra, energiatermelésre és anyagcserére gyakorolt szembetűnőbb hatásaira. Jelentős összefüggéseket találtak a testmozgás és olyan molekulák, valamint gének között, amelyekről már ismert, hogy szerepet játszanak számos emberi betegségben és szöveti regenerációban.

A tanulmány egy multidiszciplináris kutatócsoport tagjai által május 1-jén közzétett tanulmánysorozat része, amelynek célja, hogy megalapozza a szövetek és sejtek testmozgásra adott reakcióinak megértését – teljes testes és molekuláris szinten.

„Mindannyian tudjuk, hogy a testmozgás jót tesz nekünk” – mondja Stephen Montgomery patológus professzor. „De keveset tudunk azokról a molekuláris jelekről, amelyek testmozgás közben jelennek meg az egész testben, vagy arról, hogy ezek hogyan változhatnak az edzés hatására. Tanulmányunk az első, amely a molekuláris változásokat teljes testszinten vizsgálja, a fehérjéktől a géneken, metabolitokon, zsírokon és energiatermelésen át. Ez a testmozgás hatásainak eddigi legszélesebb körű profilalkotása, és fontos térképet alkot arról, hogyan változtatja meg a testet.”

Montgomery, aki egyben a genetika és a biomedicinális adattudomány professzora is, a Nature folyóiratban megjelent tanulmány vezető szerzője.

A gyakorlatok összehangolt nézete

A tanulmányban és más párhuzamos publikációkban részt vevő kutatók a Molecular Transducers of Physical Activity Consortium (MoTrPAC) nevű országos csoport tagjai, amelyet az amerikai Nemzeti Egészségügyi Intézetek (NIH) szerveznek. A kezdeményezést 2015-ben indították el azzal a céllal, hogy részletesen tanulmányozzák, hogyan javítja a testmozgás az egészséget és előzi meg a betegségeket.

A Stanford Orvostudományi Egyetem csapata végezte a nehéz munka nagy részét, tanulmányozva a nyolchetes állóképességi edzés hatását a gének (transzkriptom), fehérjék (proteom), zsírok (lipidom), metabolitok (metabolom), a DNS-re helyezett kémiai jelölések mintázatának (epigenom), az immunrendszernek és egyebeknek a expressziójára.

9466 tesztet végeztek el több szöveten olyan patkányokon, amelyeket egyre nagyobb távolságok futására idomítottak, és az eredményeket összehasonlították a ketrecekben lustálkodó patkányok eredményeivel. A lábizmokra, a szívre, a májra, a vesékre és a fehér zsírszövetre (az a zsírtípusra, amely a súlygyarapodással felhalmozódik) összpontosítottak; egyéb szövetek közé tartozott a tüdő, az agy és a barna zsírszövet (egy anyagcsere-aktívabb zsírtípus, amely segíti a kalóriák elégetését).

Több elemzés és szövettípus kombinációja több százezer eredményt eredményezett a nem epigenetikai változások esetében, és több mint 2 millió különálló változást az epigenomban. Ezek az eredmények még évekig lekötik a tudósokat.

Bár ez a tanulmány elsősorban egy adatbázis létrehozását szolgálta a jövőbeni elemzésekhez, máris megjelent néhány érdekes eredmény. Először is, megjegyezték, hogy 22 gén expressziója megváltozott testmozgással mind a hat szövetben, amelyre összpontosítottak.

Sok gén az úgynevezett hősokk-útvonalakban vett részt, amelyek stabilizálják a fehérjeszerkezetet, amikor a sejtek stressznek vannak kitéve, beleértve a hőmérséklet-változásokat, fertőzéseket vagy szöveti átalakulást. Más gének olyan útvonalakban vettek részt, amelyek csökkentik a vérnyomást és növelik a szervezet inzulinérzékenységét, ami csökkenti a vércukorszintet.

A kutatók azt is megjegyezték, hogy a 2-es típusú cukorbetegséggel, a szívbetegséggel, az elhízással és a vesebetegséggel összefüggő számos gén expressziója csökkent a testmozgást végző patkányoknál az ülő életmódot folytató társaikhoz képest, ami egyértelműen jelzi a kutatás és az emberi egészség közötti kapcsolatot.

Nemek közötti különbségek

Végül nemek közötti különbségeket találtak abban, hogy a hím és nőstény patkányok különböző szövetei hogyan reagáltak a testmozgásra. A hím patkányok testzsírjuk körülbelül 5 százalékát veszítették el nyolc hét testmozgás után, míg a nőstények nem veszítettek sokat. (Azonban megtartották a kiindulási testzsír-százalékukat, míg az ülő életmódot folytató nőstények további 4 százalékkal gyarapodtak a vizsgálat során.)

A legnagyobb különbség azonban a patkányok mellékveséiben jelentkező génexpresszióban mutatkozott. Egy hét elteltével a szteroid hormonok, például az adrenalin és az energiatermeléshez kapcsolódó gének szintje megnőtt a hím patkányoknál, míg a nőstény patkányoknál csökkent.

Ezen korai, csábító összefüggések ellenére a kutatók óvatosságra intenek, mivel a testmozgással kapcsolatos tudomány még korántsem teljes. Valójában csak most kezdődik. De a jövő ígéretesnek tűnik.

„Hosszú távon nem valószínű, hogy találunk egyetlen varázslatos beavatkozást, amely mindent meg tud tenni, amit a testmozgás képes egy emberért” – mondta Montgomery. „De közelebb kerülhetünk a precíziós testmozgás ötletéhez – személyre szabott ajánlásokhoz, amelyek az egyén genetikáján, nemén, életkorán vagy egyéb egészségügyi állapotán alapulnak, hogy jótékony hatásokat érjenek el az egész testre.”