Moleculaire kaart van het hele lichaam legt uit waarom lichaamsbeweging zo goed voor u is

Beweging verbetert niet alleen de spierkracht, verbetert de gezondheid van het hart en verlaagt de bloedsuikerspiegel, maar ook tal van andere gezondheidsvoordelen. Maar hoe levert regelmatig hardlopen op een loopband, fietsen op een steile heuvel of een stevige wandeling tijdens de lunch zo'n duizelingwekkende reeks gezondheidsvoordelen op?

We zijn dichter bij het beantwoorden van deze vraag dankzij een nieuw, uitgebreid onderzoek uitgevoerd door Stanford Medical School. Onderzoekers hebben bijna 10.000 metingen uitgevoerd in bijna twintig weefseltypen om de effecten van acht weken uithoudingsvermogen te onderzoeken bij laboratoriumratten die zijn getraind om te rennen op loopbanden ter grootte van een knaagdier.

Hun bevindingen benadrukken de dramatische effecten van lichaamsbeweging op het immuunsysteem, de stressreactie, de energieproductie en het metabolisme. Ze vonden significante verbanden tussen lichaamsbeweging, moleculen en genen waarvan al bekend is dat ze een rol spelen bij een verscheidenheid aan menselijke ziekten en weefselherstel.

De studie maakt deel uit van een reeks artikelen die op 1 mei zijn gepubliceerd door leden van een multidisciplinair onderzoeksteam, ontworpen om de basis te leggen voor begrip – op het hele lichaam en op moleculair niveau – hoe onze weefsels en cellen reageren op inspanning.

p>

"We weten allemaal dat lichaamsbeweging goed voor ons is", zegt pathologieprofessor Stephen Montgomery, Ph.D. “Maar we weten weinig over de moleculaire signalen die door het hele lichaam optreden als mensen sporten, of hoe deze kunnen veranderen tijdens het sporten. Onze studie is de eerste die kijkt naar moleculaire veranderingen op de schaal van het hele lichaam, van eiwitten tot genen, metabolieten, vetten en energieproductie. Dit is de meest uitgebreide profilering van de effecten van lichaamsbeweging tot nu toe, en het creëert een belangrijke kaart van hoe lichaamsbeweging het lichaam verandert."

Montgomery, tevens hoogleraar genetica en biomedische datawetenschap, is hoofdauteur van het artikel dat is gepubliceerd in Nature.

Een gecoördineerde kijk op oefenen

Onderzoekers die betrokken zijn bij het onderzoek en andere gelijktijdige publicaties maken deel uit van een nationale groep genaamd het Molecular Transducers of Physical Activity Consortium, of MoTrPAC, georganiseerd door de National Institutes of Health. Dit initiatief werd in 2015 gelanceerd om in detail te onderzoeken hoe lichaamsbeweging de gezondheid verbetert en ziekten voorkomt.

Het Stanford Medicine-team deed het grootste deel van het zware werk en bestudeerde de effecten van acht weken duurtraining op de expressie van genen (transcriptoom), eiwitten (proteoom), vetten (lipidoom), metabolieten (metaboloom) en het patroon van chemische markeringen op DNA (epigenoom), immuunsysteem, enz.

Ze voerden 9.466 analyses uit op meerdere weefsels van ratten die waren getraind om steeds grotere afstanden af te leggen, en vergeleken de resultaten met die van ratten die in hun kooien rondslingerden. Ze besteedden bijzondere aandacht aan de beenspieren, het hart, de lever, de nieren en het witte vetweefsel (een soort vet dat zich ophoopt naarmate het gewicht toeneemt); andere weefsels waren onder meer de longen, hersenen en bruin vetweefsel (een metabolisch actiever type vet dat helpt calorieën te verbranden).

De combinatie van meerdere testen en weefseltypen leverde honderdduizenden resultaten op voor niet-epigenetische veranderingen en meer dan 2 miljoen verschillende veranderingen in het epigenoom. Deze resultaten zullen wetenschappers nog jaren bezig houden.

Hoewel dit onderzoek in de eerste plaats diende om een database te creëren voor toekomstige analyse, zijn er al enkele interessante resultaten naar voren gekomen. Ten eerste merkten ze op dat de expressie van 22 genen veranderde bij inspanning in alle zes de weefsels waarop ze zich concentreerden.

Veel van deze genen waren betrokken bij zogenaamde hitteschokroutes, die de eiwitstructuur stabiliseren wanneer cellen worden blootgesteld aan stress, waaronder veranderingen in temperatuur, infectie of hermodellering van weefsel. Andere genen zijn betrokken bij processen die de bloeddruk verlagen en de gevoeligheid van het lichaam voor insuline verhogen, waardoor de bloedsuikerspiegel daalt.

De onderzoekers merkten ook op dat de expressie van verschillende genen die geassocieerd zijn met diabetes type 2, hartziekten, obesitas en nierziekten verminderd was bij ratten die aan lichaamsbeweging deden, vergeleken met hun sedentaire tegenhangers, wat duidelijk wijst op een verband tussen hun onderzoek en de menselijke gezondheid.

/p>

Geslachtsverschillen

Ten slotte ontdekten ze sekseverschillen in de manier waarop verschillende weefsels bij mannelijke en vrouwelijke ratten reageerden op lichaamsbeweging. Mannelijke ratten verloren ongeveer 5% van hun vet na acht weken inspanning, terwijl vrouwelijke ratten geen significante hoeveelheid vet verloren. (Ze behielden echter hun aanvankelijke lichaamsvetpercentage, terwijl de sessiele vrouwtjes in de loop van het onderzoek nog eens 4% lichaamsvet kregen.)

Maar het grootste verschil werd waargenomen in genexpressie in de bijnieren van de ratten. Na een week namen de genen die betrokken zijn bij de productie van steroïde hormonen zoals adrenaline en de energieproductie toe bij mannelijke ratten, maar daalden ze bij vrouwelijke ratten.

Ondanks deze vroege, verleidelijke associaties waarschuwen onderzoekers dat de wetenschap van lichaamsbeweging verre van compleet is. Integendeel, dit is nog maar het begin. Maar de toekomst ziet er veelbelovend uit.

"Op de lange termijn is het onwaarschijnlijk dat we één magische interventie zullen vinden die alles zal repliceren wat lichaamsbeweging voor een mens kan doen", aldus Montgomery. "Maar we kunnen dichter bij het idee van precisieoefeningen komen: aanbevelingen op maat op basis van iemands genetica, geslacht, leeftijd of andere medische aandoeningen om gunstige reacties op het hele lichaam te bereiken."