En molekylär karta över hela kroppen förklarar varför motion är så bra för dig

Träning handlar inte bara om att öka muskelstyrkan, förbättra hjärthälsan och sänka blodsockernivåerna; det är också kopplat till en mängd andra hälsofördelar. Men hur kan en regelbunden löprunda på löpbandet, en brant cykeltur eller en rask promenad vid lunchtid ge en så svindlande mängd hälsofördelar?

Vi är närmare att besvara den frågan tack vare en omfattande ny studie från Stanford School of Medicine. Forskarna gjorde nästan 10 000 mätningar på nästan 20 typer av vävnad för att se effekterna av åtta veckors uthållighetsträning på laboratorieråttor som tränats att springa på löpband i gnagarstorlek.

Deras resultat belyser de slående effekterna av träning på immunförsvaret, stressrespons, energiproduktion och ämnesomsättning. De fann signifikanta kopplingar mellan träning och molekyler och gener som redan är kända för att spela en roll i en mängd olika mänskliga sjukdomar och vävnadsreparation.

Studien är en i en serie artiklar som publicerades den 1 maj av medlemmar i ett tvärvetenskapligt forskarteam utformat för att lägga grunden för att förstå – på helkropps- och molekylär nivå – hur våra vävnader och celler reagerar på träning.

”Vi vet alla att träning är bra för oss”, säger patologiprofessorn Stephen Montgomery, PhD. ”Men vi vet lite om de molekylära signaler som uppstår i hela kroppen när människor tränar, eller hur de kan förändras av träning. Vår studie är den första som tittar på molekylära förändringar på en helkroppsskala, från proteiner till gener, metaboliter, fetter och energiproduktion. Det är den bredaste profileringen av effekterna av träning hittills, och den skapar en viktig karta över hur den förändrar kroppen.”

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

En samordnad syn på övningar

Forskarna 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. Initiativet lanserades 2015 för att i detalj studera hur träning förbättrar hälsan och förebygger sjukdomar.

Stanford Medicine-teamet har gjort mycket av det tunga arbetet och studerat effekterna av åtta veckors uthållighetsträning på uttrycket av gener (transkriptom), proteiner (proteom), fetter (lipidom), metaboliter (metabolom), mönstret av kemiska taggar placerade på DNA (epigenom), immunförsvaret med mera.

De utförde 9 466 tester på flera vävnader hos råttor som tränats att springa allt längre sträckor, och jämförde resultaten med resultaten från råttor som latat sig i sina burar. De fokuserade på benmuskler, hjärta, lever, njurar och vit fettvävnad (den typ av fett som ackumuleras när man går upp i vikt); andra vävnader inkluderade lungor, hjärna och brun fettvävnad (en mer metaboliskt aktiv typ av fett som hjälper till att förbränna kalorier).

Kombinationen av flera analyser och vävnadstyper gav resultat på hundratusentals personer för icke-epigenetiska förändringar och mer än 2 miljoner distinkta förändringar i epigenomet. Dessa resultat kommer att hålla forskare sysselsatta i många år framöver.

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

Många av generna var involverade i så kallade värmechockvägar, vilka stabiliserar proteinstrukturen när celler utsätts för stress, inklusive temperaturförändringar, infektion eller vävnadsombyggnad. Andra gener var involverade i vägar som sänker blodtrycket och ökar kroppens känslighet för insulin, vilket sänker blodsockernivåerna.

Forskarna noterade också att uttrycket av flera gener kopplade till typ 2-diabetes, hjärtsjukdomar, fetma och njursjukdom var minskat hos de tränande råttorna jämfört med deras stillasittande jämnåriga, vilket tydligt indikerar ett samband mellan deras forskning och människors hälsa.

Könsskillnader

Slutligen fann de könsskillnader i hur olika vävnader hos han- och honråttor reagerade på träning. Hanråttor förlorade cirka 5 procent av sitt kroppsfett efter åtta veckors träning, medan honor inte förlorade mycket fett. (De behöll dock sin ursprungliga kroppsfettprocent, medan stillasittande honor ökade med ytterligare 4 procent fett under studiens gång.)

Men den största skillnaden var i genuttrycket i råttornas binjurar. Efter en vecka ökade gener kopplade till produktionen av steroidhormoner som adrenalin och energiproduktion hos hanråttor men minskade hos honråttor.

Trots dessa tidiga, lockande samband varnar forskare för att träningsvetenskapen är långt ifrån komplett. Faktum är att den bara har börjat. Men framtiden ser lovande ut.

”På lång sikt är det osannolikt att vi hittar en magisk intervention som replikerar allt som träning kan göra för en person”, sa Montgomery. ”Men vi kan komma närmare idén om precisionsträning – skräddarsydda rekommendationer baserade på en persons genetik, kön, ålder eller andra medicinska tillstånd för att uppnå gynnsamma helkroppsresponser.”