Ćwiczenia zapobiegają starzeniu się komórek przez powiększenie mitochondriów

Powszechnie wiadomo, że ćwiczenia fizyczne przynoszą nam wiele korzyści zdrowotnych. Jeszcze nie do końca zrozumiano, jak ćwiczenia zapobiegają starzeniu się na poziomie komórkowym ale nowe badania nad mitochondriami rzucają nieco światła na związane z nimi procesy.

Wykazano, że regularne ćwiczenia wzmacniają układ odpornościowy, podnoszą zdolności poznawcze, poprawiają sen, wydłużają żywotność i utrzymują napięcie mięśni. Zalety ćwiczeń są udowodnione a badania to potwierdzają. Jednak mechanizmy, które są odpowiedzialne za  pozytywne efekty ćwiczeń pozostają nieznane. Jak ćwiczenia fizyczne przekładają się na odbudowę organelli, które rozkładają się w miarę starzenia się ? Jaka aktywność jest najlepsza ?

Nowe badanie, opublikowane w Cell Metabolism, dostarcza wskazówek, jak te pozytywne efekty mogą być wytwarzane. Niniejsze badanie prowadzone było przez dr Sreekumarana Naira, badacza cukrzycy w Mayo Clinic w Rochester oraz przez zespół badawczy kierowany przez Matthew Robinsona z University of Oregon w Eugene.

Badanie obejmowało 36 mężczyzn i 36 kobiet podzielonych na dwie grupy wiekowe: „młodzi” (w wieku od 18 do 30 lat) i „starsi” (w wieku od 65 do 80 lat). Uczestnicy zostali podzieleni na trzy programy ćwiczeń:

Pobrano biopsję z mięśni ud ochotników i porównano z skład komórkowy mięśni z próbkami pobranymi od grupy kontrolnej ochotników nie trenujących. Oceniano także beztłuszczową masę mięśniową i wrażliwość na insulinę.

Zespół odkrył, że chociaż trening siłowy był skuteczny w budowaniu masy mięśniowej to intensywny trening interwałowy miał największy wpływ na poziomie komórkowym a szczególnie na mitochondria.

Ćwiczenia zapobiegają starzeniu

Mitochondria są powszechnie określane jako siła napędowa w komórce. Ich podstawową funkcją jest wytwarzanie trifosforanu adenozyny – cząsteczki, która przenosi energię chemiczną wewnątrz komórek. W miarę starzenia się zdolność mitochondriów do wytwarzania energii powoli maleje.

Mitochondrium (w liczbie mnogiej mitochondria) – otoczone błoną organellum, obecne w większości komórek eukariotycznych. Organella te mają różną wielkość, przeważnie od 2 do 8 μm, mogą też szybko zmieniać swój kształt i rozmiary.

Porównując dane dotyczące sekwencjonowania proteomików i RNA w grupach ćwiczeń, zespół stwierdził, że ćwiczenia wspomagają komórki do tworzenia większej liczby kopii RNA genów kodujących białka mitochondrialne i białka odpowiedzialne za wzrost mięśni.

U młodszych ochotników wykonujących trening interwałowy wykazano 49-procentowy wzrost pojemności mitochondriów a u grupy starszych ochotników jeszcze większy imponujący 69-procentowy wzrost.

Wysokiej intensywności trening interwałowy na rowerze skutecznie odwrócił spadek funkcji mitochondriów związanej z wiekiem, udowadniając tezę, że ćwiczenia zapobiegają starzeniu.

Rybosomy, istotni gracze w syntezie białek także korzystały z ćwiczeń – zwiększyły zdolność do budowy białek mitochondrialnych, co wyjaśnia wzrost zarówno funkcji mitochondriów jak i wzrost mięśni.

Spowalnianie starzenia się poprzez wzrost produkcji białka

Istotna jest aktywność fizyczna w celu zwiększenia produkcji białka. Komórki mięśniowe takie jak komórki mózgu i serca nie odnawiają się często. Oznacza to, że kiedy się starzejemy to funkcjonalność maleje. Jak wyjaśnia dr Nair: „W przeciwieństwie do wątroby, mięśnie nie regenerują się łatwo. Komórki mogą akumulować wiele uszkodzeń”. Jeśli ćwiczenia mogą przywrócić lub zminimalizować niszczenie rybosomów i mitochondriów w komórkach mięśniowych to istnieje duża szansa, że to samo mogą zrobić w innych tkankach.

Oprócz zwiększenia pojemności mitochondriów, trening interwałowy poprawił również wrażliwość na insulinę ćwiczących, zmniejszając ryzyko rozwoju cukrzycy. Jednak ten rodzaj ćwiczeń był mniej skuteczny w zwiększeniu siły mięśniowej.

„W oparciu o to wszystko czego się dowiedzieliśmy można stwierdzić, że nie ma zamiennika dla ćwiczeń fizycznych, jeśli chodzi o opóźnienie procesu starzenia się. I żaden lek nie spowoduje takich samych efektów jak te które zaobserwowaliśmy”

Dr. Sreekumaran Nair

Chociaż badanie nie koncentrowało się na udzielaniu zaleceń dotyczących czasu trwania lub rodzaju ćwiczeń to dr Nair mówi: „Jeśli ludzie muszą wybrać jeden rodzaj treningu, polecam ćwiczenia o wysokiej intensywności ale myślę, że byłoby korzystniejsze gdyby można było zrobić 3-4 dni treningu interwałowego a następnie kilka dni treningu siłowego „.

Badanie wyraźnie pokazuje, jak ćwiczenia mogą zwiększyć produkcję konkretnych organelli. Ten związek prawdopodobnie odgrywa kluczową rolę w spowalnianiu procesu starzenia się komórek.

Dr Nair i jego zespół planują poszerzyć swoje badania w zakresie korzyści płynących z ćwiczeń także dla innych typów tkanek. W przyszłości te odkrycia mogłyby potencjalnie być wykorzystane do opracowania określonych metod wpływających na spowolnienie procesu starzenia. Z czasem, być może te pozytywne zmiany mogłyby być wyzwalane sztucznie, ale jak mówi dr Nair: „Istnieją istotne podstawowe dane naukowe wspierające koncepcję, że ćwiczenia zapobiegają starzeniu lub opóźniają starzenie się i nie ma dla nich substytutu”.

Źródło: Artykuł