Powszechnie wiadomo, że ćwiczenia dają ogromną ilość korzyści zdrowotnych. Jeszcze nie zgłębiono, w jaki sposób aktywność fizyczna wpływa na redukcję starzenia się na poziomie komórkowym. Nowe badania nad mitochondriami odsłaniają złożoność zaangażowanych procesów.
Regularne ćwiczenia wzmacniają układ odpornościowy, zwiększają zdolności poznawcze, poprawiają sen, wydłużają życie i utrzymują napięcie mięśniowe. Ich zalety są dobrze udokumentowane; badania dostarczają przekonujących dowodów.
Jednak mechanizmy leżące u podstaw pozytywnych efektów ćwiczeń wciąż pozostają w cieniu. Jak aktywność fizyczna przekłada się na regenerację organelli, które ulegają degradacji wraz z wiekiem? Jakie rodzaje ćwiczeń są najbardziej efektywne?
Nowe badanie, opublikowane w tym tygodniu, rzuca nowe światło na ten temat i dostarcza wskazówek, jak można uzyskać te korzyści.
Głównym autorem badania jest dr Sreekumaran Nair, badacz cukrzycy w Mayo Clinic w Rochester, MN. Zespół badawczy prowadził Matthew Robinson, który obecnie pracuje na Uniwersytecie w Oregonie w Eugene.
W badaniu wzięło udział 72 uczestników – 36 mężczyzn i 36 kobiet, podzielonych na dwie grupy wiekowe: «młodzi» (w wieku od 18 do 30 lat) oraz «starsi» (w wieku od 65 do 80 lat). Uczestnicy zostali podzieleni na trzy programy ćwiczeń:
- rower interwałowy o wysokiej intensywności
- trening siłowy z użyciem odważników
- połączenie treningu interwałowego i siłowego
Wykonano biopsję z mięśni uda ochotników, a następnie porównano budowę molekularną z grupą kontrolną, składającą się z siedzących ochotników. Oceniono także masę mięśniową oraz wrażliwość na insulinę.
Zespół odkrył, że chociaż trening siłowy był skuteczny w budowaniu masy mięśniowej, to trening interwałowy o wysokiej intensywności miał największy wpływ na poziomie komórkowym, szczególnie na mitochondria.
Ćwiczenia, mitochondria i starzenie
Mitochondria, często nazywane elektrowniami komórek, mają kluczową rolę w wytwarzaniu trifosforanu adenozyny (ATP) – cząsteczki transportującej energię chemiczną w komórkach. Z wiekiem zdolność mitochondriów do generowania energii stopniowo maleje.
Porównując dane dotyczące sekwencjonowania proteomicznego i RNA w grupach ćwiczeniowych, zespół odkrył, że ćwiczenia stymulują komórki do produkcji większej ilości RNA genów kodujących białka mitochondrialne oraz białka odpowiedzialne za wzrost mięśni.
Młodsi ochotnicy, którzy wykonywali trening interwałowy, wykazali 49-procentowy wzrost pojemności mitochondriów, podczas gdy starsza grupa odnotowała imponujący 69-procentowy wzrost.
Intensywna jazda na rowerze skutecznie odwróciła związany z wiekiem spadek funkcji mitochondriów.
Rybosomy, kluczowe struktury zaangażowane w syntezę białek, również zyskały dzięki ćwiczeniom – zwiększyły swoją zdolność do produkcji białek mitochondrialnych, co wyjaśnia wzrost funkcji mitochondrialnych oraz przerost mięśni.
Zmniejszenie starzenia poprzez wzrost białek
Zdolność aktywności fizycznej do stymulowania produkcji białek jest niezwykle istotna. Komórki mięśniowe, podobnie jak komórki mózgowe i serca, rzadko się dzielą. Oznacza to, że ich funkcjonowanie z wiekiem może ulegać osłabieniu. Jak zauważa dr Nair: «W przeciwieństwie do wątroby, mięśnie nie regenerują się łatwo, a komórki mogą kumulować poważne uszkodzenia.» Jeśli ćwiczenia mogą przywrócić lub zminimalizować degradację rybosomów i mitochondriów w komórkach mięśniowych, istnieje duża szansa, że podobny efekt występuje w innych tkankach.
Oprócz zwiększenia pojemności mitochondriów, trening interwałowy poprawił także wrażliwość insulinową uczestników, co zmniejsza ryzyko rozwoju cukrzycy. Niemniej jednak, ten rodzaj ćwiczeń był mniej skuteczny w poprawie siły mięśniowej.
«Na podstawie wszystkich dostępnych danych, nie ma substytutu dla tych programów ćwiczeń, jeśli chodzi o opóźnianie procesu starzenia. Te korzyści, które obserwujemy, nie mogą być osiągnięte żadnym lekiem.»
Dr Sreekumaran Nair
Choć badanie nie koncentrowało się na konkretnych zaleceniach dotyczących czasu trwania lub rodzaju ćwiczeń, dr Nair sugeruje: «Jeśli ludzie mieliby wybrać jedno ćwiczenie, poleciłbym trening interwałowy o wysokiej intensywności. Myślę, że byłoby bardziej korzystne, gdyby mogli ćwiczyć 3-4 dni w tygodniu, a następnie kilka dni treningu siłowego.»
Badanie to wyraźnie pokazuje, w jaki sposób ćwiczenia fizyczne mogą zwiększyć wydolność poszczególnych organelli. Ta zależność prawdopodobnie odegra kluczową rolę w spowolnieniu procesu starzenia się komórek.
Dr Nair i jego zespół planują rozszerzyć swoje badania nad korzyściami płynącymi z ćwiczeń w innych tkankach. W przyszłości odkrycia te mogą być wykorzystane do ukierunkowania określonych szlaków metabolicznych, co pozwoli na zmniejszenie skutków starzenia. Z biegiem czasu, być może te pozytywne zmiany będą mogły być wywoływane sztucznie, ale jak podkreśla dr Nair: «Istnieją solidne dowody naukowe, które potwierdzają, że ćwiczenia są niezwykle ważne w zapobieganiu starzeniu się lub opóźnianiu tego procesu.» Nie ma na to substytutu.
Dowiedz się, jak zaledwie 20 minut ćwiczeń może zmniejszyć stan zapalny i poprawić ogólną kondycję zdrowotną.
Nowe badania i perspektywy na przyszłość
W 2024 roku kontynuowane są badania nad wpływem różnych form aktywności fizycznej na mitochondria i ich rolę w procesach starzenia. Ostatnie badania wskazują, że nie tylko intensywność, ale także różnorodność ćwiczeń może mieć kluczowe znaczenie w poprawie funkcji komórkowych. Na przykład, połączenie treningu aerobowego z ćwiczeniami siłowymi oraz stretchingiem wykazuje synergistyczne działanie, które może jeszcze bardziej zwiększyć wydolność mitochondriów.
Dodatkowo, wyniki nowych badań sugerują, że regularne wprowadzanie zmian w programie ćwiczeń, takich jak zmiana intensywności lub rodzajów aktywności, może skutecznie stymulować adaptacje komórkowe, co przekłada się na poprawę ogólnego zdrowia i jakości życia. Jest to istotne, zwłaszcza w kontekście starzejącego się społeczeństwa, które stawia coraz większy nacisk na aktywność fizyczną jako sposób na utrzymanie zdrowia i sprawności przez długie lata.
