O tym, że ćwiczenia fizyczne to podstawa dla udanego procesu chudnięcia, wiadomo od dawna. Identyfikacja mechanizmów komórkowych, które leżą u podstaw tego procesu okazała się niezwykle trudna, gdyż jest w niego zaangażowanych wiele komórek i układów. Teraz jesteśmy krok bliżej ich zrozumienia.
Czytaj też: Nie masz czasu na siłownię? Weekendowe ćwiczenia wystarczą
Naukowcy z MIT i Harvard Medical School przebadali wiele komórek, genów i ścieżek metabolicznych, które są modulowane przez aktywność fizyczną lub dietę wysokotłuszczową. Szczegóły opisano w czasopiśmie Cell Metabolism.
Prof. Manolis Kellis z MIT’s Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) mówi:
Jest niezwykle ważne, aby zrozumieć mechanizmy molekularne, które są motorem korzystnych efektów ćwiczeń i szkodliwych efektów diety wysokotłuszczowej, abyśmy mogli zrozumieć, jak możemy interweniować i opracować leki, które naśladują wpływ ćwiczeń w wielu tkankach.
Dieta czy siłownia?
Przebadano myszy z normalną lub wysokotłuszczową dietą, które albo prowadziły osiadły tryb życia, albo ćwiczyły, gdy tylko miały na to ochotę. Udało się skatalogować odpowiedzi 53 typów komórek znajdujących się w mięśniach szkieletowych i dwóch typach tkanki tłuszczowej.
Prof. Manolis Kellis dodaje:
Jednym z ogólnych punktów, które znaleźliśmy w naszym badaniu, a który jest przytłaczająco jasny, jest to, jak diety wysokotłuszczowe popychają wszystkie te komórki i systemy w jedną stronę, a ćwiczenia wydają się popychać je prawie wszystkie w przeciwną stronę. To mówi, że ćwiczenia mogą naprawdę mieć duży wpływ na cały organizm.
Zespół prof. Kellisa postanowił skupić się na otyłości, która jest coraz poważniejszym problemem zdrowotnym na całym świecie. W samych Stanach Zjednoczonych ponad 40% populacji jest otyła, a prawie 75% ma nadwagę. Ta z kolei jest czynnikiem ryzyka dla wielu chorób, m.in. serca, nowotworów, alzheimera czy chorób zakaźnych.
W 2015 r. prof. Kellis przeprowadził badania nad regionem genu FTO, który jest silnie powiązany z ryzykiem otyłości. Stwierdził, że geny w tym regionie kontrolują ścieżkę, która skłania niedojrzałe komórki tłuszczowe (tzw. progenitory adipocytów) do przekształcenia się w komórki spalające tłuszcz lub magazynujące tłuszcz. To odkrycie zmotywowało prof. Kellisa do rozpoczęcia badań nad tym, jak ćwiczenia fizyczne mogą zapobiegać otyłości poprzez działanie na progenitory adipocytów.
Naukowcy przeprowadzili sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek w trzech rodzajach tkanek – mięśniach szkieletowych, trzewnej tkance tłuszczowej (znajdującej się wokół organów wewnętrznych) oraz podskórnej tkance tłuszczowej (znajdującej się pod skórą i spalającej głównie tłuszcz). Próbki pochodziły od myszy z czterech różnych grup eksperymentalnych. Przez trzy tygodnie dwie grupy myszy były karmione albo normalną dietą, albo dietą wysokotłuszczową. Przez kolejne trzy tygodnie każda z tych dwóch grup była dalej dzielona na grupę osiadłą i aktywną, która miała stały dostęp do bieżni.
Czytaj też: Jak połączyć dbanie o środowisko i przyjemność z jedzenia? Oto idealna dieta według naukowców
Udało się skatalogować geny, które były aktywowane lub tłumione przez ćwiczenia w 53 różnych typach komórek. Wykazano, że mezenchymalne komórki macierzyste (MSC) kontrolują wiele efektów wywołanych dietą i ćwiczeniami fizycznym. Nawet jeżeli dieta wysokotłuszczowa modulowała zdolność MSC do różnicowania w adipocyty, to ćwiczenia fizyczne efekt ten odwracały. Co to właściwie oznacza? Odpowiednia aktywność fizyczna jest w stanie pomóc nam schudnąć, nawet jeżeli nie przestrzegamy restrykcyjnej diety.
Dieta wysokotłuszczowa i ćwiczenia fizyczne miały przeciwstawny wpływ na ścieżki komórkowe, które kontrolują rytmy dobowe. Wykazano, że ćwiczenia zwiększają ekspresję genów, które regulują te rytmy, podczas gdy dieta wysokotłuszczowa je tłumi.