Zgodnie z badaniami intensywne ćwiczenia poprawiają „komunikację” między mięśniami szkieletowymi a tkanką tłuszczową. Dzięki temu regulują metabolizm i polepszają naszą wydajność. To odkrycie może zaowocować nowymi metodami leczenia chorób metabolicznych związanych ze starzeniem i otyłością.
Co powoduje intensywny trening?
Badacze z Brazylii odkryli, że ćwiczenia aerobowe wpływają na wysyłanie tzw. cząsteczek sygnałowych do krwiobiegu, które uwalniają więcej energii do wykorzystania przez mięśnie. We wcześniejszych badaniach wykazano, że starzenie się i otyłość utrudniają wytwarzanie tych cząsteczek, zwanych mikroRNA. Zwiększa to ryzyko chorób metabolicznych, takich jak cukrzyca i dyslipidemia. Ale ćwiczenia fizyczne mogą pomóc w zapobieganiu tym stanom poprzez zwiększenie produkcji niektórych mikroRNA.
Ćwiczenia na bieżni
Marcelo Mori i jego współpracownicy z Instytutu Biologii Uniwersytetu Campinas w São Paulo w Brazylii pracowali przy serii eksperymentów z naukowcami z Uniwersytetu w Kopenhadze w Danii i Uniwersytetu Harvarda w Cambridge. Zaczęli od umieszczania myszy na bieżni na 60 minut dziennie przez 8 tygodni. W miarę nabywania coraz większej sprawności przez myszy naukowcy zwiększali prędkość i nachylenie bieżni.
Pod koniec programu naukowcy odkryli znaczny wzrost produkcji białka zwanego DICER w komórkach tłuszczowych zwierząt. Wzrost ten korelował ze zmniejszeniem masy ciała myszy i ilością tłuszczu trzewnego w ich brzuchach. DICER to enzym, który umożliwia komórkom tłuszczowym lub adipocytom wytwarzanie cząsteczek sygnalizacyjnych mikroRNA. Te z kolei udostępniają mięśniom więcej energii.
Kiedy naukowcy powtórzyli eksperyment z myszami zmodyfikowanymi genetycznie, które nie były w stanie wytworzyć żadnego DICER w swoich komórkach tłuszczowych, gryzonie nie odniosły tak dużych korzyści z programu treningowego. – Zwierzęta nie straciły nadwagi ani tłuszczu trzewnego, a ich ogólna kondycja nie uległa poprawie – mówił dr Mori.
Komórki tłuszczowe genetycznie zmodyfikowanych myszy nie dostarczały mięśniom dodatkowego paliwa metabolicznego, którego potrzebowały podczas forsownych ćwiczeń. Bez DICER komórki tłuszczowe zużywają więcej glukozy podczas ćwiczeń, pozostawiając mniej paliwa dla mięśni. Może to prowadzić do hipoglikemii, niskiego poziomu cukru we krwi. U sportowców może to ograniczać ich wydajność.
Trening o wysokiej intensywności
U ludzkich ochotników, którzy przeszli 6 tygodni intensywnego treningu interwałowego, naukowcy odnotowali średnio pięciokrotny wzrost ilości DICER w ich tkance tłuszczowej. Ćwiczenia zwiększyły poziom DICER zarówno u młodszych uczestników, których średni wiek wynosił 36 lat, jak i starszych, których mediana wieku wynosiła 63 lata. Uczestnicy jednak znacznie się między sobą różnili, co może wyjaśniać, dlaczego niektórzy odnieśli większe korzyści z ćwiczeń.
Aby potwierdzić, że tłuszcz i mięśnie komunikują się za pośrednictwem cząsteczek sygnałowych w krwiobiegu, naukowcy wstrzyknęli surowicę myszy, która przeszła program ćwiczeń, temu gryzoniowi, który nie odbył programu. Surowica od zdrowej myszy przyczyniła się do zwiększenia produkcji DICER w tkance tłuszczowej biorcy.
– To odkrycie sugeruje, że wysportowane osoby mają w krwiobiegu jedną lub więcej cząsteczek, które bezpośrednio indukują poprawę metabolizmu tkanki tłuszczowej – wyjaśniał dr Mori. – Jeśli uda nam się zidentyfikować te cząsteczki, będziemy mogli zbadać, czy powodują one również inne korzyści wynikające z ćwiczeń aerobowych, takie jak poprawa zdrowia serca. Co więcej, na pewnym etapie możemy pomyśleć o przekształceniu tej wiedzy w leczenie.
Zespół wykonał już krok w tym kierunku, zawężając pole do jednej konkretnej cząsteczki mikroRNA o nazwie miR-203-3p. Naukowcy wykazali, że kiedy mięśnie zużyją wszystkie swoje własne zapasy glukozy podczas długotrwałego wysiłku, miR-203-3p sygnalizuje tkance tłuszczowej, aby udostępniła więcej paliwa. Stwierdziliśmy, że ta elastyczność metaboliczna jest niezbędna dla dobrego zdrowia i poprawy wydajności – mówił dr Mori.
Ograniczenie kalorii
Co ciekawe, wcześniejsze badania na myszach wykazały, że ograniczenie kalorii również zwiększa produkcję miR-203-3p. Dowody z badań na zwierzętach i kilku badań na ludziach sugerują, że ścisłe ograniczenie spożycia kalorii, na przykład poprzez post przerywany, może pomóc w zapobieganiu chorobom związanym ze starzeniem się, takim jak cukrzyca i choroby serca.
Czujnik molekularny zwany AMPK zostaje aktywowany w komórkach mięśniowych, gdy te zużywają duże ilości ATP, które jest paliwem napędzającym wszystkie czynności komórek. Aktywacja AMPK odgrywa rolę w korzyściach metabolicznych zarówno z ograniczenia kalorii, jak i ćwiczeń aerobowych.
W swojej ostatniej serii eksperymentów naukowcy wykazali, że ćwiczenia aerobowe aktywowały AMPK w komórkach mięśniowych i tłuszczowych myszy. To z kolei zwiększyło produkcję DICER w komórkach tłuszczowych, aby uwolnić dodatkowe zapasy energii.
Czytaj też:
Jak oddychać w trakcie ćwiczeń? Wiele osób popełnia jeden błądCzytaj też:
Ile kroków tygodniowo trzeba zrobić, żeby zmniejszyć ryzyko depresji? Są najnowsze badania