Molekularni zemljevid celotnega telesa pojasnjuje, zakaj je telesna vadba tako koristna.

Vadba ni namenjena le povečanju mišične moči, izboljšanju zdravja srca in zniževanju ravni sladkorja v krvi; povezana je tudi s številnimi drugimi koristmi za zdravje. Toda kako redni tek na tekalni stezi, strma kolesarska vožnja ali hiter sprehod med kosilom prinašajo tako vrtoglavo paleto koristi za zdravje?

Bližje smo odgovoru na to vprašanje, zahvaljujoč obsežni novi študiji Medicinske fakultete Stanford. Raziskovalci so opravili skoraj 10.000 meritev na skoraj 20 vrstah tkiv, da bi opazovali učinke osmih tednov vzdržljivostne vadbe na laboratorijskih podganah, ki so bile usposobljene za tek na tekalnih stezah velikosti glodalcev.

Njihove ugotovitve poudarjajo presenetljive učinke vadbe na imunski sistem, odziv na stres, proizvodnjo energije in presnovo. Odkrili so pomembne povezave med vadbo in molekulami ter geni, za katere je že znano, da igrajo vlogo pri različnih človeških boleznih in obnavljanju tkiv.

Študija je eden v seriji člankov, ki so jih 1. maja objavili člani multidisciplinarne raziskovalne skupine, katere namen je postaviti temelje za razumevanje – na ravni celotnega telesa in molekularno – kako se naša tkiva in celice odzivajo na vadbo.

»Vsi vemo, da je vadba dobra za nas,« pravi profesor patologije Stephen Montgomery. »Vendar malo vemo o molekularnih signalih, ki se pojavljajo po telesu, ko ljudje telovadijo, ali o tem, kako jih lahko vadba spremeni. Naša študija je prva, ki preučuje molekularne spremembe na ravni celotnega telesa, od beljakovin do genov, metabolitov, maščob in proizvodnje energije. Gre za najširši profil učinkov vadbe doslej in ustvarja pomemben zemljevid, kako vadba spreminja telo.«

Montgomery, ki je tudi profesor genetike in biomedicinske podatkovne znanosti, je glavni avtor članka, objavljenega v reviji Nature.

Usklajen pogled na vaje

Raziskovalci, ki sodelujejo v študiji in drugih sočasnih publikacijah, so del nacionalne skupine, imenovane Konzorcij za molekularne pretvornike telesne dejavnosti ali MoTrPAC, ki jo organizirajo Nacionalni inštituti za zdravje. Pobuda je bila sprožena leta 2015 z namenom podrobne preučitve, kako vadba izboljšuje zdravje in preprečuje bolezni.

Ekipa Stanford Medicine je opravila velik del težkega dela, saj je preučevala učinke osmih tednov vzdržljivostnega treninga na izražanje genov (transkriptom), beljakovin (proteom), maščob (lipidom), metabolitov (metabolom), vzorec kemičnih oznak, nameščenih na DNK (epigenom), imunski sistem in drugo.

Pri podganah, ki so bile naučene teči na vedno večje razdalje, so izvedli 9466 testov na več tkivih in rezultate primerjali z rezultati podgan, ki so lenarile v svojih kletkah. Osredotočili so se na mišice nog, srce, jetra, ledvice in belo maščobno tkivo (vrsta maščobe, ki se kopiči s pridobivanjem teže); druga tkiva so vključevala pljuča, možgane in rjavo maščobno tkivo (bolj presnovno aktivna vrsta maščobe, ki pomaga pri kurjenju kalorij).

Kombinacija več analiz in tipov tkiv je dala rezultate, ki segajo v stotine tisoče za neepigenetske spremembe in več kot 2 milijona različnih sprememb v epigenomu. Ti rezultati bodo znanstvenike zaposlovali še vrsto let.

Čeprav je bila ta študija namenjena predvsem ustvarjanju baze podatkov za prihodnje analize, so se že pojavili nekateri zanimivi rezultati. Prvič, ugotovili so, da se je izražanje 22 genov spremenilo z vadbo v vseh šestih tkivih, na katera so se osredotočili.

Mnogi geni so bili vključeni v tako imenovane poti toplotnega šoka, ki stabilizirajo strukturo beljakovin, ko so celice izpostavljene stresu, vključno s temperaturnimi spremembami, okužbo ali preoblikovanjem tkiva. Drugi geni so bili vključeni v poti, ki znižujejo krvni tlak in povečujejo občutljivost telesa na inzulin, kar znižuje raven sladkorja v krvi.

Raziskovalci so tudi ugotovili, da se je pri podganah, ki so telovadile, v primerjavi z njihovimi sedečimi vrstniki zmanjšalo izražanje več genov, povezanih s sladkorno boleznijo tipa 2, srčnimi boleznimi, debelostjo in boleznimi ledvic, kar jasno kaže na povezavo med njihovimi raziskavami in zdravjem ljudi.

Spolne razlike

Končno so odkrili spolne razlike v tem, kako se različna tkiva pri samcih in samicah podgan odzivajo na vadbo. Samci podgan so po osmih tednih vadbe izgubili približno 5 odstotkov telesne maščobe, medtem ko samice niso izgubile veliko maščobe. (Vendar so ohranile začetni odstotek telesne maščobe, medtem ko so sedeče samice v času študije pridobile dodatne 4 odstotke maščobe.)

Največja razlika pa je bila v izražanju genov v nadledvičnih žlezah podgan. Po enem tednu so se geni, povezani s proizvodnjo steroidnih hormonov, kot sta adrenalin in proizvodnja energije, pri samcih podgan povečali, pri samicah pa zmanjšali.

Kljub tem zgodnjim, mikavnim povezavam raziskovalci opozarjajo, da znanost o vadbi še zdaleč ni končana. Pravzaprav se šele začenja. Toda prihodnost je videti obetavna.

»Dolgoročno je malo verjetno, da bomo našli en sam čarobni poseg, ki bi ponovil vse, kar lahko vadba naredi za človeka,« je dejal Montgomery. »Vendar se lahko približamo ideji natančne vadbe – prilagojenim priporočilom, ki temeljijo na genetiki, spolu, starosti ali drugih zdravstvenih stanjih posameznika, da se dosežejo koristni odzivi celotnega telesa.«