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

פעילות גופנית לא רק משפרת את כוח השרירים, משפרת את בריאות הלב ומפחיתה את רמות הסוכר בדם, אלא גם שורה של יתרונות בריאותיים אחרים. אבל איך ריצה קבועה על הליכון, רכיבה על אופניים במעלה גבעה תלולה או הליכה מהירה בצהריים מייצרת מגוון מסחרר כל כך של יתרונות בריאותיים?

אנו קרובים יותר לענות על שאלה זו הודות למחקר חדש ונרחב שנערך על ידי בית הספר לרפואה בסטנפורד. החוקרים ביצעו כמעט 10,000 מדידות בכמעט 20 סוגי רקמות כדי לבחון את ההשפעות של שמונה שבועות של תרגילי סיבולת בחולדות מעבדה שאומנו לרוץ על הליכונים בגודל מכרסם.

הממצאים שלהם מדגישים את ההשפעות הדרמטיות של פעילות גופנית על מערכת החיסון, תגובת לחץ, ייצור אנרגיה וחילוף חומרים. הם מצאו קשרים משמעותיים בין פעילות גופנית, מולקולות וגנים שכבר ידועים כממלאים תפקיד במגוון מחלות אנושיות ותיקון רקמות.

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

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

Montgomery, שהוא גם פרופסור לגנטיקה ומדעי נתונים ביו-רפואיים, הוא מחבר בכיר של המאמר שפורסם בNature.

תצוגה מתואמת של פעילות גופנית

חוקרים המעורבים במחקר ובפרסומים בו-זמניים אחרים הם חלק מקבוצה לאומית בשם ה-Molecular Transducers of Physical Activity Consortium, או MoTrPAC, המאורגנת על ידי המכון הלאומי לבריאות. יוזמה זו הושקה בשנת 2015 כדי ללמוד בפירוט כיצד פעילות גופנית משפרת את הבריאות ומונעת מחלות.

צוות הרפואה של סטנפורד ביצע את רוב המשימות הכבדות, וחקר את ההשפעות של שמונה שבועות של אימוני סיבולת על הביטוי של גנים (תעתיק), חלבונים (פרוטאום), שומנים (ליפידום), מטבוליטים (מטבולום) והדפוס של סימנים כימיים המוצבים על DNA (אפיגנום), מערכת חיסון וכו'.

הם ערכו 9,466 ניתוחים על פני רקמות מרובות של חולדות שאומנו לרוץ מרחקים הולכים וגדלים והשוו את התוצאות לאלו של חולדות ששכבו בכלובים שלהן. הם הקדישו תשומת לב מיוחדת לשרירי הרגליים, הלב, הכבד, הכליות ורקמת השומן הלבנה (סוג של שומן המצטבר ככל שהמשקל עולה); רקמות אחרות כללו ריאות, מוח ורקמת שומן חומה (סוג שומן פעיל יותר מבחינה מטבולית שעוזר לשרוף קלוריות).

השילוב של מבחנים מרובים וסוגי רקמות הניב תוצאות של מאות אלפים לשינויים לא אפיגנטיים ולמעלה מ-2 מיליון שינויים שונים באפיגנום. תוצאות אלו יעסיקו את המדענים במשך שנים רבות.

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

רבים מהגנים הללו היו מעורבים במה שנקרא מסלולי הלם חום, המייצבים את מבנה החלבון כאשר תאים נחשפים ללחץ, כולל שינויים בטמפרטורה, זיהום או שיפוץ רקמות. גנים אחרים היו מעורבים במסלולים המורידים את לחץ הדם ומגבירים את רגישות הגוף לאינסולין, המוריד את רמת הסוכר בדם.

החוקרים ציינו גם כי הביטוי של מספר גנים הקשורים לסוכרת מסוג 2, מחלות לב, השמנת יתר ומחלות כליות הופחת בחולדות שעשו פעילות גופנית בהשוואה לעמיתיהם בישיבה, מה שמצביע בבירור על קשר בין המחקר שלהם לבריאות האדם.

הבדלים בין המינים

לבסוף, הם מצאו הבדלים בין המינים באופן שבו רקמות שונות בחולדות זכרים ונקבות הגיבו לפעילות גופנית. חולדות זכרים איבדו כ-5% מהשומן לאחר שמונה שבועות של פעילות גופנית, בעוד שחולדות נקבות לא איבדו כמות משמעותית של שומן. (עם זאת, הם שמרו על אחוז השומן הראשוני שלהם, בעוד שהנקבות היושבות צברו 4% שומן נוספים במהלך המחקר.)

אבל ההבדל הגדול ביותר נצפה בביטוי הגנים בבלוטות האדרנל של החולדות. לאחר שבוע, גנים הקשורים לייצור הורמונים סטרואידים כמו אדרנלין וייצור אנרגיה עלו בחולדות זכרים אך ירדו בחולדות נקבות.

למרות האסוציאציות המוקדמות והמפתות הללו, חוקרים מזהירים שמדע הפעילות הגופנית רחוק מלהיות מושלם. במקום זאת, זו רק ההתחלה. אבל העתיד נראה מבטיח.

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