Et molekylært kort over hele kroppen forklarer, hvorfor motion er så godt for dig

Motion handler ikke kun om at øge muskelstyrken, forbedre hjertesundheden og sænke blodsukkerniveauet; det er også forbundet med en række andre sundhedsmæssige fordele. Men hvordan giver en regelmæssig løbetur på løbebåndet, en stejl cykeltur eller en rask gåtur ved frokosttid et så svimlende udvalg af sundhedsmæssige fordele?

Vi er tættere på at besvare det spørgsmål takket være et omfattende nyt studie fra Stanford School of Medicine. Forskerne foretog næsten 10.000 målinger på tværs af næsten 20 typer væv for at se virkningerne af otte ugers udholdenhedstræning på laboratorierotter, der var trænet til at løbe på løbebånd på størrelse med gnavere.

Deres resultater fremhæver de slående effekter af motion på immunsystemet, stressrespons, energiproduktion og stofskifte. De fandt signifikante forbindelser mellem motion og molekyler og gener, der allerede er kendt for at spille en rolle i en række menneskelige sygdomme og vævsreparation.

Undersøgelsen er én af en række artikler, der blev offentliggjort den 1. maj af medlemmer af et tværfagligt forskerhold, der har til formål at lægge grundlaget for en forståelse – på helkrops- og molekylært niveau – af, hvordan vores væv og celler reagerer på motion.

"Vi ved alle, at motion er godt for os," siger professor i patologi, ph.d. Stephen Montgomery. "Men vi ved kun lidt om de molekylære signaler, der opstår i hele kroppen, når folk træner, eller hvordan de kan ændres af træning. Vores undersøgelse er den første, der ser på molekylære ændringer på en helkropsskala, fra proteiner til gener, metabolitter, fedtstoffer og energiproduktion. Det er den bredeste profilering af virkningerne af motion til dato, og den skaber et vigtigt kort over, hvordan det ændrer kroppen."

Montgomery, der også er professor i genetik og biomedicinsk datavidenskab, er seniorforfatter til artiklen, der er offentliggjort i tidsskriftet Nature.

En koordineret oversigt over øvelser

Forskerne involveret i studiet og andre samtidige publikationer er en del af en national gruppe kaldet Molecular Transducers of Physical Activity Consortium, eller MoTrPAC, organiseret af National Institutes of Health. Initiativet blev lanceret i 2015 for at undersøge i detaljer, hvordan motion forbedrer sundheden og forebygger sygdomme.

Stanford Medicine-teamet har gjort en stor del af det hårde arbejde og studeret virkningerne af otte ugers udholdenhedstræning på ekspressionen af gener (transkriptom), proteiner (proteom), fedtstoffer (lipidom), metabolitter (metabolom), mønsteret af kemiske tags placeret på DNA (epigenom), immunsystemet og mere.

De udførte 9.466 tests på flere forskellige vævstyper hos rotter, der var trænet til at løbe længere afstande, og sammenlignede resultaterne med resultaterne fra rotter, der dovnede rundt i deres bure. De fokuserede på benmuskler, hjerte, lever, nyrer og hvidt fedtvæv (den type fedt, der ophobes, når man tager på i vægt); andet væv omfattede lunger, hjerne og brunt fedtvæv (en mere metabolisk aktiv type fedt, der hjælper med at forbrænde kalorier).

Kombinationen af flere analyser og vævstyper gav resultater i hundredtusindvis af ikke-epigenetiske ændringer og mere end 2 millioner forskellige ændringer i epigenomet. Disse resultater vil holde forskerne beskæftiget i de kommende år.

Selvom dette studie primært tjente til at oprette en database til fremtidig analyse, er der allerede fremkommet nogle interessante resultater. For det første bemærkede de, at ekspressionen af 22 gener ændrede sig med motion i alle seks væv, de fokuserede på.

Mange af generne var involveret i såkaldte varmechok-veje, som stabiliserer proteinstrukturen, når celler udsættes for stress, herunder temperaturændringer, infektion eller vævsombygning. Andre gener var involveret i veje, der sænker blodtrykket og øger kroppens følsomhed over for insulin, hvilket sænker blodsukkerniveauet.

Forskerne bemærkede også, at ekspressionen af flere gener forbundet med type 2-diabetes, hjertesygdomme, fedme og nyresygdom var reduceret hos de motionerende rotter sammenlignet med deres stillesiddende jævnaldrende, hvilket tydeligt indikerer en sammenhæng mellem deres forskning og menneskers sundhed.

Kønsforskelle

Endelig fandt de kønsforskelle i, hvordan forskellige væv hos han- og hunrotter reagerede på motion. Hanrotter mistede omkring 5 procent af deres kropsfedt efter otte ugers motion, mens hunnerne ikke tabte meget fedt. (De opretholdt dog deres oprindelige kropsfedtprocent, mens stillesiddende hunner tog yderligere 4 procent fedt på i løbet af undersøgelsen.)

Men den største forskel var i genekspressionen i rotternes binyrer. Efter en uge steg gener knyttet til produktionen af steroidhormoner som adrenalin og energiproduktion hos hanrotter, men faldt hos hunrotter.

Trods disse tidlige, fristende associationer advarer forskere om, at træningsvidenskaben langt fra er færdig. Faktisk er den kun lige begyndt. Men fremtiden ser lovende ud.

"På lang sigt er det usandsynligt, at vi finder én magisk intervention, der gentager alt, hvad motion kan gøre for en person," sagde Montgomery. "Men vi kan komme tættere på ideen om præcisionsmotion - skræddersyede anbefalinger baseret på en persons genetik, køn, alder eller andre medicinske tilstande for at opnå gavnlige helkropsresponser."