Изучите детали молекулярных эффектов упражнений

беговая дорожка
                Кредит: CC0 Public Domain

Согласно новому исследованию, проведенному учеными из Медицинской школы Стэнфордского университета, простой анализ крови может определить вашу физическую форму.
                                                                                       

Тест может дополнить тесты на беговой дорожке, более традиционную клиническую оценку физической формы, и предоставить людям гораздо более детальную информацию о молекулярной реакции их организма на физическую нагрузку.

Анализ крови является результатом сложного исследования, проведенного группой исследователей, которые провели сотни тысяч молекулярных измерений от группы людей до и после тренировки.

«Все знают, что упражнения полезны для вас, но мы действительно не знаем, что движет ими на молекулярном уровне», — сказал Майкл Снайдер, доктор философии, профессор и кафедра генетики. «Вначале наша цель состояла в том, чтобы провести всесторонний анализ того, что происходит в организме сразу после тренировки».

Команда отслеживала молекулярные маркеры широкого спектра биологических процессов, таких как метаболизм, иммунитет, окислительный стресс и сердечно-сосудистая функция. Сотни тысяч измерений от 36 участников исследования предоставили окно в море химических колебаний, которые организм испытывает во время интенсивных упражнений. Насколько известно ученым, такие комплексные измерения молекулярных колебаний после тренировки никогда не проводились. Более того, команда увидела, что участники, которые были наиболее физически здоровы, имели одинаковые молекулярные подписи в образцах крови в покое, взятых перед тренировкой.

«Это дало нам идею, что мы могли бы разработать тест, чтобы предсказать чей-то уровень физической подготовки», — сказал Кевин Контрепуа, доктор философии, директор по метаболомике и липидомике в отделе генетики. «Аэробная тренировка — одна из лучших мер долголетия, поэтому простой анализ крови, который может предоставить эту информацию, будет полезен для личного мониторинга здоровья».

По предварительным данным, команда создала проверочное испытание, для которого они подали заявку на патент. В настоящее время тест недоступен для публики.

Статья с описанием исследования будет опубликована 28 мая в Cell. Снайдер, который является Стэнфордом В. Ашерманом, MD, FACS, профессором в области генетики, и Francois Haddad, MD, клинический профессор медицины, являются соавторами исследования. Contrepois делится ведущим авторством с докторами наук Си У, доктором философии, и Даниэлем Хорнбургом, доктором философии, и с клиническим ассистентом профессором Кеганом Монегетти, доктором философии.

Шквал перемен

Команда Снайдера намеревалась лучше понять молекулярные сдвиги, лежащие в основе изменений в физической форме. Золотой стандарт оценки медицинской пригодности — это пиковый тест VO2, который измеряет пиковое потребление кислорода человеком во время интенсивных упражнений и использует этот показатель в качестве показателя для аэробной подготовки. Но Снайдер и его команда хотели получить больше подробностей, в частности, о том, как упражнения инициируют изменения на молекулярном уровне.

Они провели тестирование VO2 для 36 человек, включая Снайдера, на беговой дорожке. Участники, как мужчины, так и женщины, имели средний индекс массы тела в 29 килограмм на квадратный метр, а их возрастной диапазон составлял от 40 до 75 лет. Перед тестом на беговой дорожке исследователи взяли базовый образец крови. Затем участники надели маску для измерения кислорода и побежали с небольшим уклоном, пока не достигли пика потребления кислорода, после чего они остановились и вышли из беговой дорожки. Исследователи взяли образцы крови у участников через 2, 15, 30 и 60 минут после того, как они достигли своих пиков.

«Все эти измерения позволяют нам описать хореографию молекулярных событий, которые происходят после физических упражнений», — сказал Снайдер. «Мы знаем, что физические упражнения вызывают множество физиологических реакций, таких как воспаление, метаболизм и флуктуации гормонов, но эти измерения позволили нам охарактеризовать эти изменения в беспрецедентных деталях».

Оказывается, что в первые две минуты после тренировки организм испытывает интенсивный всплеск молекулярной активности. У большинства участников молекулярные маркеры воспаления, заживления тканей и окислительного стресса, естественного побочного продукта метаболизма, резко выросли сразу после прыжка с беговой дорожки, когда их тела начали восстанавливаться. Молекулярные маркеры метаболизма варьировались, сказал Снайдер. Через 2 минуты образцы крови показали, что организм усваивает определенные аминокислоты для выработки энергии, но переключился на усвоение глюкозы, типа сахара, примерно через 15 минут. «Тело разрушает гликоген как часть реакции на восстановление после тренировки, поэтому мы видим этот всплеск чуть позже», — сказал Снайдер. Гликоген — это форма хранимой глюкозы.

В рамках исследования Снайдер также сравнил молекулярный ответ у лиц, которые были резистентны к инсулину, то есть они не способны правильно обрабатывать глюкозу, с ответом у людей, которые могли нормально обрабатывать глюкозу. «Основное различие, которое мы видим, заключается в том, что у людей с резистентностью к инсулину после тренировки снижается иммунный ответ», — сказал он.

Анализ крови для фитнеса

Хотя это не было первоначальным намерением команды, они заметили некоторую последовательность в базовых измерениях участников, которые показали лучшие результаты в пиковом тесте VO2. У этих людей исследователи обнаружили сильную корреляцию между набором молекул и уровнем аэробной подготовленности человека. Они обнаружили коллекцию из тысяч молекул, включая маркеры иммунитета, метаболизма и мышечной активности, которые коррелируют с аэробной подготовкой человека. «На данный момент мы не до конца понимаем связь между некоторыми из этих маркеров и тем, как они связаны с улучшением физической формы», — сказал Снайдер. Исследователи надеются разгадать эти связи в будущем расследовании.

Снайдер сказал, что, поскольку молекулярное профилирование, проведенное в исследовании, было настолько тщательным, для врачей было бы нецелесообразно использовать его в своих клиниках; это будет дорого и даст больше информации, чем необходимо. Но его команда работает над уменьшением биомаркеров до тех, которые наиболее характерны для уровня физической подготовки человека, чтобы сделать тест практичным для более широкого использования. Уже сейчас команда разрабатывает алгоритм для выбора подмножества этих молекул, которые сильно коррелируют с пиковыми результатами VO2, сказал Контрепуа. Исследователи продолжают оптимизировать фитнес-тест и надеются, что он когда-нибудь станет более быстрым, дешевым и удобным способом для людей объективно измерять аэробную физическую форму.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *