Molekylært kort over hele kroppen forklarer, hvorfor træning er så godt for dig

Motion forbedrer ikke kun muskelstyrken, forbedrer hjertesundheden og sænker blodsukkerniveauet, men også en lang række andre sundhedsmæssige fordele. Men hvordan giver regelmæssig løb på et løbebånd, cykling op ad en stejl bakke eller en rask gåtur ved frokosttid en så svimlende række sundhedsmæssige fordele?

Vi er tættere på at besvare dette spørgsmål takket være en ny, omfattende undersøgelse udført af Stanford Medical School. Forskere tog næsten 10.000 målinger i næsten 20 vævstyper for at undersøge virkningerne af otte ugers udholdenhedstræning hos laboratorierotter, der er trænet til at løbe på løbebånd på størrelse med gnavere.

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

Undersøgelsen er en af en række artikler, der blev offentliggjort den 1. Maj af medlemmer af et tværfagligt forskerhold, der er designet til at lægge grundlaget for forståelse – på helkrops- og molekylært niveau – hvordan vores væv og celler reagerer på træning. p>

"Vi ved alle, at træning er godt for os," siger patologiprofessor Stephen Montgomery, Ph.D. "Men vi ved lidt om de molekylære signaler, der opstår i hele kroppen, når folk træner, eller hvordan de kan ændre sig med træning. Vores undersøgelse er den første til at se på molekylære ændringer på en helkropsskala, fra proteiner til gener, metabolitter, fedtstoffer og energiproduktion. Dette er den mest omfattende profilering af effekterne af træning til dato, og det skaber et vigtigt kort over, hvordan træning ændrer kroppen."

Montgomery, som også er professor i genetik og biomedicinsk datavidenskab, er seniorforfatter til papiret udgivet i Nature.

Et koordineret syn på træning

Forskere involveret i undersøgelsen 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. Dette initiativ blev lanceret i 2015 for at studere i detaljer, hvordan motion forbedrer sundheden og forebygger sygdom.

Stanford Medicine-teamet udførte det meste af de tunge løft og studerede virkningerne af otte ugers udholdenhedstræning på ekspressionen af gener (transkriptom), proteiner (proteom), fedtstoffer (lipidom), metabolitter (metabolom) og mønsteret af kemiske mærker placeret på DNA (epigenom), immunsystem osv.

De udførte 9.466 analyser på tværs af flere væv fra rotter, der var trænet til at løbe stigende afstande, og sammenlignede resultaterne med resultaterne af rotter, der lå i deres bure. De var særligt opmærksomme på benmuskler, hjerte, lever, nyrer og hvidt fedtvæv (en type fedt, der akkumuleres efterhånden som vægten stiger); andre væv omfattede lunger, hjerne og brunt fedtvæv (en mere metabolisk aktiv type fedt, der hjælper med at forbrænde kalorier).

Kombinationen af flere assays og vævstyper resulterede i hundredtusindvis for ikke-epigenetiske ændringer og mere end 2 millioner forskellige ændringer i epigenomet. Disse resultater vil holde videnskabsmænd beskæftiget i de kommende år.

Selvom denne undersøgelse primært tjente til at skabe en database til fremtidig analyse, er nogle interessante resultater allerede dukket op. Først bemærkede de, at ekspressionen af 22 gener ændrede sig med træning i alle seks væv, de fokuserede på.

Mange af disse gener var involveret i såkaldte varmechok-veje, som stabiliserer proteinstrukturen, når celler udsættes for stress, herunder ændringer i temperatur, infektion eller vævsremodellering. Andre gener er blevet impliceret i veje, der sænker blodtrykket og øger kroppens følsomhed over for insulin, hvilket sænker blodsukkeret.

Forskerne bemærkede også, at ekspressionen af adskillige gener forbundet med type 2-diabetes, hjertesygdomme, fedme og nyresygdom blev reduceret hos rotter, der dyrkede motion sammenlignet med deres stillesiddende modstykker, hvilket klart indikerer en sammenhæng mellem deres forskning og menneskers sundhed.

Kønsforskelle

Til sidst fandt de kønsforskelle i, hvordan forskellige væv hos han- og hunrotter reagerede på træning. Hanrotter tabte omkring 5 % af deres fedt efter otte ugers træning, mens hunrotter ikke tabte en væsentlig mængde fedt. (Men de bevarede deres oprindelige kropsfedtprocent, mens de siddende hunner fik yderligere 4 % kropsfedt i løbet af undersøgelsen.)

Men den største forskel blev observeret i genekspression i rotternes binyrer. Efter en uge steg gener forbundet med produktionen af steroidhormoner såsom adrenalin og energiproduktion hos hanrotter, men faldt hos hunrotter.

På trods af disse tidlige, fristende associationer, advarer forskere om, at videnskaben om træning langt fra er komplet. Det er snarere kun begyndelsen. Men fremtiden ser lovende ud.

"På lang sigt er det usandsynligt, at vi vil finde en magisk indgriben, der vil replikere alt, hvad træning kan gøre for en person," sagde Montgomery. "Men vi kan rykke tættere på ideen om præcisionstræning - skræddersyede anbefalinger baseret på en persons genetik, køn, alder eller andre medicinske tilstande for at opnå gavnlige reaktioner fra hele kroppen."