Badania badają, w jaki sposób ćwiczenia utrzymują sprawność podczas starzenia: The Tribune India

Ania

Waszyngton, 6 stycznia

Ćwiczenia mogą być najpotężniejszą interwencją przeciwstarzeniową znaną nauce i wykazano, że chronią przed szeroką gamą chorób.

Jednak chociaż aktywność fizyczna może poprawić stan zdrowia w okresie starzenia, jej korzystne efekty nieuchronnie maleją. Mechanizmy komórkowe leżące u podstaw związku między ćwiczeniami fizycznymi, sprawnością fizyczną i starzeniem się pozostają słabo poznane.

W artykule opublikowanym w Proceedings of the National Academy of Sciences naukowcy z Joslin Diabetes Center zbadali rolę pojedynczego mechanizmu komórkowego w poprawie sprawności fizycznej poprzez trening fizyczny i zidentyfikowali jedną interwencję przeciwstarzeniową, która opóźnia spadek występujący wraz ze starzeniem się. organizm modelowy.

Łącznie odkrycia naukowców otwierają drzwi do nowych strategii wzmacniania funkcji mięśni w okresie starzenia.

powiedział współautor T Keith Blackwell, doktor medycyny, starszy badacz i przewodniczący wydziału komórek wysp trzustkowych i biologii regeneracyjnej w Joslin. „Nasze dane identyfikują istotnego mediatora reakcji na ćwiczenia i punkt wyjścia dla interwencji mających na celu utrzymanie funkcji mięśni podczas starzenia”. Ten główny mediator to cykl fragmentacji i naprawy mitochondriów, wyspecjalizowanych struktur lub organelli w każdej komórce odpowiedzialnej za produkcję energii. Funkcja mitochondriów jest ważna dla zdrowia, a zakłócenie dynamiki mitochondriów – dysfunkcyjnego cyklu naprawy mitochondriów i przywrócenie komunikacji między organellami wytwarzającymi energię – zostało powiązane z rozwojem i postępem chorób przewlekłych związanych z wiekiem, takich jak choroby serca i cukrzyca typu 2 cukrzyca.

„Ponieważ rozumiemy, że nasze mięśnie przechodzą przez schemat zmęczenia i regeneracji po sesji ćwiczeń, przechodzą przez ten dynamiczny cykl mitochondrialny” – powiedział Blackwell, który jest również przewodniczącym Wydziału Immunobiologii w Joslin. „W trakcie tego procesu mięśnie radzą sobie ze skutkami metabolicznego zapotrzebowania na ćwiczenia i przywracają swoją wydolność funkcjonalną”. Blackwell i współpracownicy — w tym współautor dr Julio César Batista Ferreira z Instytutu Nauk Biomedycznych Uniwersytetu w São Paulo — zbadali rolę dynamiki mitochondriów podczas ćwiczeń w organizmie modelowym C. elegans, prostym i dobrze zbadanym modelowe mikroskopijne gatunki robaków często wykorzystywane w badaniach metabolizmu i starzenia się.

Rejestrując robaki C. elegans typu dzikiego podczas pływania lub raczkowania, naukowcy zaobserwowali typowy spadek sprawności związany z wiekiem w ciągu 15 dni dorosłości. Naukowcy wykazali również znaczącą i postępującą zmianę w kierunku fragmentacji i/lub dezorganizacji mitochondriów u starzejących się zwierząt. Na przykład u młodych robaków w pierwszym dniu dorosłości zaobserwowano pojedynczy atak zmęczenia wywołanego wysiłkiem godzinę później.

60-minutowa sesja spowodowała również zwiększoną fragmentację mitochondriów w komórkach mięśniowych zwierząt, ale 24-godzinny okres był wystarczający do przywrócenia wydajności i funkcji mitochondriów.

W przypadku starszych robaków (dzień 5 i dzień 10) wydajność zwierząt nie powróciła do wartości wyjściowych w ciągu 24 godzin. Podobnie mitochondria starszych zwierząt przeszły cykl fragmentacji i naprawy, ale reorganizacja sieci, która nastąpiła, była mniejsza w porównaniu z młodszymi zwierzętami.

„Ustaliliśmy, że pojedyncza sesja ćwiczeń uruchamia cykl zmęczenia i powrotu do sprawności, który odpowiada cyklowi odbudowy sieci mitochondrialnej” – powiedziała pierwsza autorka Julianne Cruz-Campos, doktor habilitowany w Joslin Diabetes Center. „Starzenie się zmniejszyło zakres, w jakim to miało miejsce i spowodowało równoległe pogorszenie sprawności. Sugeruje to, że dynamika mitochondriów może być ważna dla utrzymania sprawności i być może dla poprawy sprawności poprzez serię ćwiczeń”. W drugim zestawie eksperymentów naukowcy pozwolili dzikim robakom pływać przez 1 godzinę dziennie przez 10 kolejnych dni, zaczynając od początku dorosłości. Zespół odkrył, że – podobnie jak u ludzi – długoterminowy program treningowy znacznie poprawił sprawność fizyczną zwierząt w średnim wieku w 10. dniu i złagodził zaburzenia dynamiki mitochondriów, które zwykle pojawiają się podczas starzenia.

Na koniec naukowcy przetestowali znane interwencje przedłużające życie pod kątem ich zdolności do poprawy zdolności wysiłkowych podczas starzenia. Robaki ze zwiększonym AMPK – kluczową cząsteczką regulującą energię podczas ćwiczeń, która również promuje przebudowę morfologii i metabolizmu mitochondriów – wykazały lepszą sprawność. Wykazano również, że utrzymują, ale nie poprawiają, wydajność ćwiczeń podczas starzenia. Robaki zaprojektowane tak, aby nie zawierały AMPK, wykazywały zmniejszoną sprawność podczas starzenia, a także słaby cykl regeneracji. Nie otrzymywali też korzyści opóźniających starzenie się z ćwiczeń przez całe życie.

„Ważnym celem w dziedzinie starzenia się jest identyfikacja interwencji, które nie tylko przedłużają życie, ale także poprawiają zdrowie i jakość życia” – powiedział Blackwell, który jest także profesorem genetyki w Harvard Medical School.

Blackwell dodał: „U starzejących się ludzi pogorszenie funkcji mięśni i tolerancji wysiłku jest głównym problemem prowadzącym do znacznej zachorowalności. Nasze dane wskazują na potencjalnie owocne punkty interwencji, aby udaremnić ten spadek – prawdopodobnie wraz z innymi aspektami starzenia. ma duże znaczenie dla określenia, w jaki sposób plastyczność sieci mitochondrialnej wpływa na sprawność fizyczną wraz z długowiecznością i chorobami związanymi ze starzeniem się u ludzi”.