מפה מולקולרית של כל הגוף שלך מסבירה מדוע פעילות גופנית כל כך טובה עבורך

פעילות גופנית אינה רק על הגברת כוח השרירים, שיפור בריאות הלב והורדת רמות הסוכר בדם; היא גם מקושרת למגוון יתרונות בריאותיים אחרים. אבל כיצד ריצה סדירה על הליכון, רכיבה תלולה על אופניים או הליכה מהירה בזמן הצהריים מניבות מגוון כה מסחרר של יתרונות בריאותיים?

אנו קרובים יותר למענה על שאלה זו, הודות למחקר חדש ומסיבי מבית הספר לרפואה של סטנפורד. החוקרים ביצעו כמעט 10,000 מדידות על פני כמעט 20 סוגי רקמות כדי לראות את ההשפעות של שמונה שבועות של אימוני סיבולת על חולדות מעבדה שאומנו לרוץ על הליכונים בגודל מכרסם.

ממצאיהם מדגישים את ההשפעות הבולטות של פעילות גופנית על מערכת החיסון, תגובת הלחץ, ייצור האנרגיה וחילוף החומרים. הם מצאו קשרים משמעותיים בין פעילות גופנית לבין מולקולות וגנים שכבר ידועים כבעלי תפקיד במגוון מחלות אנושיות ובתיקון רקמות.

המחקר הוא אחד מסדרת מאמרים שפורסמו ב-1 במאי על ידי חברי צוות מחקר רב-תחומי שנועד להניח את היסודות להבנה - ברמה הגוף כולו והמולקולרית - כיצד הרקמות והתאים שלנו מגיבים לפעילות גופנית.

"כולנו יודעים שפעילות גופנית טובה לנו", אומר פרופסור לפתולוגיה, סטיבן מונטגומרי, PhD. "אבל אנחנו יודעים מעט על האותות המולקולריים המתרחשים בכל הגוף כאשר אנשים מתאמנים, או כיצד הם עשויים להשתנות על ידי אימון. המחקר שלנו הוא הראשון שבוחן שינויים מולקולריים בקנה מידה של כל הגוף, החל מחלבונים ועד גנים, מטבוליטים, שומנים וייצור אנרגיה. זהו הפרופיל הרחב ביותר של השפעות הפעילות הגופנית עד כה, והוא יוצר מפה חשובה של האופן שבו היא משנה את הגוף."

מונטגומרי, שהוא גם פרופסור לגנטיקה ומדעי הנתונים הביו-רפואיים, הוא המחבר הבכיר של המאמר שפורסם בכתב העת Nature.

מבט מתואם על תרגילים

החוקרים המעורבים במחקר ובפרסומים מקבילים אחרים הם חלק מקבוצה לאומית בשם קונסורציום מתמרים מולקולריים של פעילות גופנית, או MoTrPAC, שאורגנה על ידי המכונים הלאומיים לבריאות. היוזמה הושקה בשנת 2015 כדי לחקור בפירוט כיצד פעילות גופנית משפרת את הבריאות ומונעת מחלות.

צוות הרפואה של סטנפורד ביצע חלק ניכר מהעבודה הקשה, וחקר את ההשפעות של שמונה שבועות של אימוני סיבולת על ביטוי גנים (טרנסקריפטום), חלבונים (פרוטאום), שומנים (ליפידום), מטבוליטים (מטבולום), דפוס התגים הכימיים הממוקמים על ה-DNA (אפיגנום), מערכת החיסון ועוד.

הם ביצעו 9,466 בדיקות על מספר רקמות בחולדות שאומנו לרוץ למרחקים הולכים וגדלים, והשוו את התוצאות לאלו של חולדות שהתרווחו בכלובים שלהן. הם התמקדו בשרירי רגליים, לב, כבד, כליות ורקמת שומן לבנה (סוג השומן שמצטבר ככל שעולים במשקל); רקמות אחרות כללו ריאות, מוח ורקמת שומן חומה (סוג שומן פעיל יותר מבחינה מטבולית המסייע בשריפת קלוריות).

השילוב של ניתוחים מרובים וסוגי רקמות הניב תוצאות המונות מאות אלפי שינויים לא אפיגנטיים ויותר מ-2 מיליון שינויים שונים באפיגנום. תוצאות אלו יעסיקו את המדענים בשנים הבאות.

בעוד שמחקר זה שימש בעיקר ליצירת מסד נתונים לניתוח עתידי, כמה תוצאות מעניינות כבר צצו. ראשית, הם ציינו כי הביטוי של 22 גנים השתנה עם פעילות גופנית בכל שש הרקמות בהן התמקדו.

רבים מהגנים היו מעורבים במסלולים המכונים "הלם חום", אשר מייצבים את מבנה החלבון כאשר תאים נחשפים ללחץ, כולל שינויי טמפרטורה, זיהום או שיפוץ רקמות. גנים אחרים היו מעורבים במסלולים אשר מורידים את לחץ הדם ומגבירים את רגישות הגוף לאינסולין, אשר מוריד את רמות הסוכר בדם.

החוקרים ציינו גם כי הביטוי של מספר גנים הקשורים לסוכרת מסוג 2, מחלות לב, השמנת יתר ומחלות כליות היה מופחת אצל חולדות שהתעמלו בהשוואה לעמיתיהן היושבניים, דבר המצביע בבירור על קשר בין מחקרם לבריאות האדם.

הבדלים מגדריים

לבסוף, הם מצאו הבדלים בין המינים באופן שבו רקמות שונות בחולדות זכרים ונקבות הגיבו לפעילות גופנית. חולדות זכרים איבדו כ-5% משומן גופן לאחר שמונה שבועות של פעילות גופנית, בעוד שנקבות לא איבדו הרבה שומן. (עם זאת, הן שמרו על אחוז השומן ההתחלתי שלהן בגוף, בעוד שנקבות יושבניות עלו ב-4% נוספים בשומן במהלך המחקר).

אבל ההבדל הגדול ביותר היה בביטוי גנים בבלוטות יותרת הכליה של החולדות. לאחר שבוע, גנים הקשורים לייצור הורמוני סטרואידים כמו אדרנלין וייצור אנרגיה עלו אצל חולדות זכרים אך ירדו אצל חולדות נקבות.

למרות הקשרים המוקדמים והמפתים הללו, חוקרים מזהירים כי מדע האימון רחוק מלהיות שלם. למעשה, הוא רק בתחילת דרכו. אך העתיד נראה מבטיח.

"בטווח הארוך, לא סביר שנמצא התערבות קסומה אחת שתשחזר את כל מה שפעילות גופנית יכולה לעשות עבור אדם", אמר מונטגומרי. "אבל אנחנו יכולים להתקרב לרעיון של פעילות גופנית מדויקת - המלצות מותאמות אישית המבוססות על הגנטיקה, המגדר, הגיל או מצבים רפואיים אחרים של האדם כדי להשיג תגובות מועילות לכל הגוף."