Koko kehon molekyylikartta selittää, miksi liikunta on niin hyväksi sinulle.

Liikunta ei ole pelkästään lihasvoiman lisäämistä, sydämen terveyden parantamista ja verensokeritason alentamista; sillä on myös yhteys lukuisiin muihin terveyshyötyihin. Mutta miten säännöllinen juoksumatolla juoksulenkki, jyrkkä pyöräretki tai reipas kävely lounasaikaan tuottaa niin huimaavan määrän terveyshyötyjä?

Olemme lähempänä vastausta tähän kysymykseen Stanfordin lääketieteellisen tiedekunnan massiivisen uuden tutkimuksen ansiosta. Tutkijat tekivät lähes 10 000 mittausta lähes 20 eri kudostyypistä nähdäkseen kahdeksan viikon kestävyysharjoittelun vaikutukset jyrsijän kokoisilla juoksumatoilla juoksemaan koulutettuihin laboratoriorottiin.

Heidän löydöksensä korostavat liikunnan huomattavia vaikutuksia immuunijärjestelmään, stressivasteeseen, energiantuotantoon ja aineenvaihduntaan. He löysivät merkittäviä yhteyksiä liikunnan ja molekyylien ja geenien välillä, joiden jo tiedetään olevan osallisina useissa ihmisen sairauksissa ja kudosten korjauksessa.

Tutkimus on yksi monitieteisen tutkimusryhmän 1. toukokuuta julkaisemista julkaisuista, joiden tarkoituksena on luoda perusta ymmärrykselle – koko kehon ja molekyylitasolla – siitä, miten kudokset ja solut reagoivat liikuntaan.

”Me kaikki tiedämme, että liikunta on meille hyväksi”, sanoo patologian professori Stephen Montgomery. ”Mutta tiedämme vain vähän molekyylisignaaleista, joita esiintyy koko kehossa liikunnan aikana, tai siitä, miten harjoittelu voi muuttaa niitä. Tutkimuksemme on ensimmäinen, joka tarkastelee molekyylitason muutoksia koko kehon tasolla proteiineista geeneihin, aineenvaihduntatuotteisiin, rasvoihin ja energiantuotantoon. Se on tähän mennessä laajin liikunnan vaikutusten profilointi, ja se luo tärkeän kartan siitä, miten se muuttaa kehoa.”

Montgomery, joka on myös genetiikan ja biolääketieteen datatieteen professori, on Nature-lehdessä julkaistun artikkelin vanhempi kirjoittaja.

Koordinoitu näkemys harjoituksista

Tutkimukseen ja muihin samanaikaisiin julkaisuihin osallistuneet tutkijat ovat osa kansallista Molecular Transducers of Physical Activity Consortium eli MoTrPAC -ryhmää, jonka on organisoinut Yhdysvaltain kansallinen terveysinstituutti (NIH). Aloite käynnistettiin vuonna 2015 tutkimaan yksityiskohtaisesti, miten liikunta parantaa terveyttä ja ehkäisee sairauksia.

Stanfordin lääketieteellisen tiedekunnan tiimi on tehnyt suuren osan raskaasta työstä tutkimalla kahdeksan viikon kestävyysharjoittelun vaikutuksia geenien (transkriptomi), proteiinien (proteomi), rasvojen (lipidomi), aineenvaihduntatuotteiden (metabolomi), DNA:han kiinnittyneiden kemiallisten merkkien mallin (epigenomi), immuunijärjestelmän ja muiden tekijöiden ilmentymiseen.

He suorittivat 9 466 testiä useilla kudoksilla rotilla, jotka oli koulutettu juoksemaan pidempiä matkoja, ja vertasivat tuloksia häkeissään laiskotelleiden rottien tuloksiin. He keskittyivät jalkojen lihaksiin, sydämeen, maksaan, munuaisiin ja valkoiseen rasvakudokseen (rasvatyyppi, joka kertyy painonnousun myötä); muita kudoksia olivat keuhkot, aivot ja ruskea rasvakudos (aineenvaihdunnallisesti aktiivisempi rasvatyyppi, joka auttaa polttamaan kaloreita).

Useiden analyysien ja kudostyyppien yhdistelmä tuotti satojatuhansia tuloksia ei-epigeneettisistä muutoksista ja yli kaksi miljoonaa erillistä muutosta epigenomissa. Nämä tulokset pitävät tiedemiehet kiireisinä tulevina vuosina.

Vaikka tämän tutkimuksen tarkoituksena oli ensisijaisesti luoda tietokanta tulevaa analyysia varten, joitakin mielenkiintoisia tuloksia on jo saatu. Ensinnäkin he havaitsivat, että 22 geenin ilmentyminen muuttui liikunnan myötä kaikissa kuudessa tutkitussa kudoksessa.

Monet geeneistä liittyivät niin kutsuttuihin lämpöshokkireitteihin, jotka vakauttavat proteiinirakennetta, kun solut altistuvat stressille, kuten lämpötilan muutoksille, infektioille tai kudosten uudelleenmuodostukselle. Toiset geenit liittyivät reitteihin, jotka alentavat verenpainetta ja lisäävät kehon herkkyyttä insuliinille, mikä puolestaan alentaa verensokeritasoja.

Tutkijat totesivat myös, että useiden tyypin 2 diabetekseen, sydänsairauksiin, lihavuuteen ja munuaissairauksiin liittyvien geenien ilmentyminen oli vähentynyt liikunnalla rotilla verrattuna heidän liikuntaa harrastaviin ikätovereihinsa, mikä osoittaa selvästi yhteyden tutkimuksen ja ihmisten terveyden välillä.

Sukupuolten väliset erot

Lopuksi he löysivät sukupuolten välisiä eroja siinä, miten uros- ja naarasrottien eri kudokset reagoivat liikuntaan. Urosrotat menettivät noin 5 prosenttia kehon rasvaprosentistaan kahdeksan viikon liikunnan jälkeen, kun taas naaraat eivät menettäneet paljon rasvaa. (Ne kuitenkin säilyttivät lähtötason rasvaprosentinsa, kun taas liikuntaa harrastavat naaraat saivat tutkimuksen aikana lisää 4 prosenttia rasvaa.)

Mutta suurin ero oli geenien ilmentymisessä rottien lisämunuaisissa. Viikon kuluttua steroidihormonien, kuten adrenaliinin, ja energian tuotantoon liittyvät geenit lisääntyivät urosrotilla, mutta vähenivät naarasrotilla.

Näistä varhaisista, houkuttelevista yhteyksistä huolimatta tutkijat varoittavat, että liikuntatiede on kaikkea muuta kuin valmis. Itse asiassa se on vasta alussa. Mutta tulevaisuus näyttää lupaavalta.

”Pitkällä aikavälillä on epätodennäköistä, että löydämme yhden taikakeinon, joka toistaa kaiken, mitä liikunta voi tehdä ihmiselle”, Montgomery sanoi. ”Mutta voimme päästä lähemmäksi täsmäliikunnan ideaa – räätälöityjä suosituksia, jotka perustuvat henkilön genetiikkaan, sukupuoleen, ikään tai muihin sairauksiin, jotta saavutetaan hyödyllisiä koko kehon vasteita.”