Molekylkarta över hela kroppen förklarar varför träning är så bra för dig

Träning förbättrar inte bara muskelstyrkan, förbättrar hjärthälsa och sänker blodsockernivåerna, utan också en mängd andra hälsofördelar. Men hur ger regelbunden löpning på ett löpband, cykling uppför en brant backe eller en rask promenad vid lunchtid en sådan svindlande mängd hälsofördelar?

Vi är närmare att svara på denna fråga tack vare en ny, omfattande studie utförd av Stanford Medical School. Forskare gjorde nästan 10 000 mätningar i nästan 20 vävnadstyper för att undersöka effekterna av åtta veckors uthållighetsträning hos laboratorieråttor som tränats för att springa på löpband i storleken av gnagare.

Deras resultat lyfter fram de dramatiska effekterna av träning på immunförsvaret, stressrespons, energiproduktion och ämnesomsättning. De hittade betydande samband mellan träning, molekyler och gener som redan är kända för att spela en roll i en mängd mänskliga sjukdomar och vävnadsreparation.

Studien är en av en serie artiklar som publicerades den 1 maj av medlemmar i ett multidisciplinärt forskarlag som utformats för att lägga grunden för att förstå – på hela kroppen och molekylär nivå – hur våra vävnader och celler reagerar på träning. p>

"Vi vet alla att träning är bra för oss", säger patologiprofessor Stephen Montgomery, Ph.D. "Men vi vet lite om de molekylära signalerna som uppstår i hela kroppen när människor tränar, eller hur de kan förändras med träning. Vår studie är den första som tittar på molekylära förändringar i helkroppsskala, från proteiner till gener, metaboliter, fetter och energiproduktion. Detta är den mest omfattande profileringen av träningens effekter hittills och den skapar en viktig karta över hur träning förändrar kroppen."

Montgomery, som också är professor i genetik och biomedicinsk datavetenskap, är seniorförfattare till artikeln publicerad i Nature.

En samordnad bild av träningen

Forskare som är involverade i studien och andra samtidiga publikationer ingår i en nationell grupp som kallas Molecular Transducers of Physical Activity Consortium, eller MoTrPAC, organiserad av National Institutes of Health. Detta initiativ lanserades 2015 för att i detalj studera hur träning förbättrar hälsan och förebygger sjukdomar.

Stanford Medicine-teamet gjorde det mesta av de tunga lyften och studerade effekterna av åtta veckors uthållighetsträning på uttrycket av gener (transkriptom), proteiner (proteom), fetter (lipidom), metaboliter (metabolom) och mönstret av kemiska märken placerade på DNA (epigenom), immunsystem, etc.

De genomförde 9 466 analyser över flera vävnader från råttor som tränats för att springa längre sträckor och jämförde resultaten med resultaten från råttor som satt i sina burar. De ägnade särskild uppmärksamhet åt benmuskler, hjärta, lever, njurar och vit fettvävnad (en typ av fett som ackumuleras när vikten ökar); andra vävnader inkluderade lungor, hjärna och brun fettvävnad (en mer metaboliskt aktiv typ av fett som hjälper till att bränna kalorier).

Kombinationen av flera analyser och vävnadstyper resulterade i hundratusentals för icke-epigenetiska förändringar och mer än 2 miljoner olika förändringar i epigenomet. Dessa resultat kommer att hålla forskarna sysselsatta i många år framöver.

Även om denna studie i första hand tjänade till att skapa en databas för framtida analys, har några intressanta resultat redan framkommit. Först noterade de att uttrycket av 22 gener förändrades med träning i alla sex vävnader de fokuserade på.

Många av dessa gener var involverade i så kallade värmechockbanor, som stabiliserar proteinstrukturen när celler utsätts för stress, inklusive förändringar i temperatur, infektion eller vävnadsremodellering. Andra gener har varit inblandade i vägar som sänker blodtrycket och ökar kroppens känslighet för insulin, vilket sänker blodsockret.

Forskarna noterade också att uttrycket av flera gener associerade med typ 2-diabetes, hjärtsjukdomar, fetma och njursjukdomar minskade hos råttor som tränade jämfört med deras stillasittande motsvarigheter, vilket tydligt indikerar ett samband mellan deras forskning och människors hälsa.

Könsskillnader

Slutligen fann de könsskillnader i hur olika vävnader hos han- och honråttor svarade på träning. Hanråttor tappade cirka 5 % av sitt fett efter åtta veckors träning, medan honråttor inte förlorade en betydande mängd fett. (De behöll dock sin ursprungliga kroppsfettprocent, medan de fastsittande honorna fick ytterligare 4 % kroppsfett under studiens gång.)

Men den största skillnaden observerades i genuttryck i råttornas binjurar. Efter en vecka ökade gener förknippade med produktionen av steroidhormoner som adrenalin och energiproduktion hos hanråttor men minskade hos honråttor.

Trots dessa tidiga, frestande associationer, varnar forskare för att vetenskapen om träning är långt ifrån komplett. Snarare är detta bara början. Men framtiden ser lovande ut.

"På lång sikt är det osannolikt att vi kommer att hitta en magisk intervention som kommer att replikera allt som träning kan göra för en person," sa Montgomery. "Men vi kan gå närmare tanken på precisionsträning - skräddarsydda rekommendationer baserade på en persons genetik, kön, ålder eller andra medicinska tillstånd för att uppnå fördelaktiga reaktioner från hela kroppen."