Çalışmada, belirli bir hücresel mekanizmanın, egzersiz eğitimi yoluyla fiziksel uygunluğun iyileştirilmesi üzerindeki etkisi araştırıldı. Ayrıca, model organizmada yaşlanmaya bağlı gerilemeleri yavaşlatabilecek bir yaşlanma önleyici müdahale keşfetti.
Sonuçlar, yaşlı yetişkinlerde kas işlevini geliştirmek için potansiyel yöntemler öneriyor.
Egzersizin çok sayıda hastalığa karşı koruma sağladığı kanıtlanmıştır ve bilim tarafından güçlü bir yaşlanma karşıtı müdahale olarak kabul edilmektedir. Yaşlı bireylerde sağlığı iyileştirme yeteneğine rağmen, olumlu etkileri sonunda azalır. Egzersiz, zindelik ve yaşlanma ile altta yatan hücresel mekanizmalar arasındaki bağlantı hâlâ tam olarak anlaşılamamıştır.
Proceedings of the National Academy of Sciences’ta yayınlanan bir makalede, Joslin Diyabet Merkezi’ndeki araştırmacılar, egzersiz eğitimi ile fiziksel zindeliği iyileştirmede bir hücresel mekanizmanın rolü ve model organizmada yaşlanma ile meydana gelen düşüşleri geciktiren bir yaşlanma karşıtı müdahale belirledi. Bilim adamlarının bulguları birlikte, yaşlanma sırasında kas işlevini desteklemek için yeni stratejilere kapı açıyor.
“Egzersiz, yaşam kalitesini artırmak ve dejeneratif hastalıklara karşı korunmak için yaygın olarak kullanılıyor ve insanlarda uzun süredir vadeli egzersiz rejimi genel mortaliteyi azaltır,” dedi eş sorumlu yazar T. Keith Blackwell, MD, PhD, kıdemli araştırmacı ve Joslin’de Adacık Hücresi ve Rejeneratif Biyoloji bölüm başkanı. “Verilerimiz, egzersiz yanıtının önemli bir aracısını ve yaşlanma sırasında kas işlevini sürdürmeye yönelik müdahaleler için bir giriş noktasını tanımlıyor.”
Bu temel aracı, mitokondri, özelleşmiş yapılar veya organellerin parçalanma ve onarım döngüsüdür. , enerji üretmekten sorumlu her hücrenin içinde. Mitokondriyal fonksiyon sağlık için kritiktir ve mitokondriyal dinamiklerin bozulması (işlevsiz mitokondriyi onarma ve enerji üreten organeller arasındaki bağlantıyı yeniden kurma döngüsü) kalp hastalığı gibi kronik, yaşa bağlı hastalıkların gelişimi ve ilerlemesiyle bağlantılıdır. tip 2 diyabet.
“Egzersiz seansından sonra kaslarımızın bir yorgunluk ve restorasyon modelinden geçtiğini algıladığımız için, bu mitokondriyal dinamik döngüden geçiyorlar,” dedi, aynı zamanda şu anda İmmünobiyoloji bölümü başkanı vekili olan Blackwell Joslin. “Bu süreçte kaslar, egzersizin metabolik talebinin sonrasını yönetir ve işlevsel kapasitelerini eski haline getirir.”
Blackwell ve meslektaşları — sorumlu yazar Julio Cesar Batista Ferreira, Ph.D., Institute of Biomedical dahil Sciences, University of Sao Paulo — metabolik ve yaşlanma araştırmalarında sıklıkla kullanılan basit, iyi çalışılmış bir mikroskobik solucan türü olan C. elegans model organizmasında egzersiz sırasındaki mitokondriyal dinamiklerin rolünü araştırdı.
Kayıt vahşi tipte C. elegans yüzerken veya sürünürken solucanlar, araştırmacılar hayvanların 15 günlük yetişkinlik döneminde fiziksel uygunluklarında yaşa bağlı tipik bir düşüş gözlemlediler. Bilim adamları ayrıca yaşlanan hayvanlarda parçalanmış ve/veya düzensiz mitokondriye doğru önemli ve ilerleyici bir kayma gösterdiler. Örneğin, yetişkinliğin 1. gününde genç solucanlarda, bir saat sonra egzersizin neden olduğu tek bir yorgunluk nöbeti gözlemlediler. 60 dakikalık seans ayrıca hayvanların kas hücrelerinde mitokondriyal parçalanmada artışa neden oldu, ancak 24 saatlik bir süre hem performansı hem de mitokondriyal işlevi eski haline getirmek için yeterliydi.
Daha yaşlılarda (5. gün ve 10. gün) solucanlar, hayvanların performansı 24 saat içinde taban çizgisine dönmedi. Aynı şekilde, daha yaşlı hayvanların mitokondrileri bir parçalanma ve onarım döngüsü geçirdi, ancak meydana gelen ağ yeniden düzenlemesi, daha genç hayvanlarınkine kıyasla azaldı.
“Tek bir egzersiz seansının bir yorgunluk döngüsüne neden olduğunu belirledik. Joslin Diyabet Merkezi’nde doktora sonrası araştırmacı olan ilk yazar Juliane Cruz Campos, “mitokondriyal ağ yeniden inşası döngüsüyle paralel olan fiziksel zindelik iyileşmesi” dedi. “Yaşlanma, bunun meydana gelme derecesini azalttı ve fiziksel uygunlukta paralel bir düşüşe neden oldu. Bu, mitokondriyal dinamiklerin fiziksel zindeliği korumak için önemli olabileceğini ve muhtemelen fiziksel zindeliğin bir dizi egzersizle artırılması için önemli olabileceğini düşündürdü.”
Bilim adamları, ikinci bir dizi deneyde, vahşi tür solucanların yüzmesine izin verdi. yetişkinliğin başlangıcından başlayarak 10 gün boyunca günde bir saat. Ekip, insanlarda olduğu gibi, uzun süreli eğitim programının hayvanların 10. günde orta yaşlı formunu önemli ölçüde iyileştirdiğini ve yaşlanma sırasında tipik olarak görülen mitokondriyal dinamiklerdeki bozulmayı azalttığını buldu.
Son olarak, araştırmacılar bilinen, ömrü uzatan müdahaleleri, yaşlanma sırasında egzersiz kapasitesini geliştirme yetenekleri açısından test etti. Egzersiz sırasında enerjinin ana düzenleyicisi olan ve aynı zamanda mitokondriyal morfoloji ve metabolizmanın yeniden şekillenmesini destekleyen bir molekül olan artan AMPK’ye sahip solucanlar, gelişmiş fiziksel uygunluk sergilediler. Ayrıca, yaşlanma sırasında egzersiz performansının sürdürüldüğünü, ancak artırılmadığını da gösterdiler. AMPK’den yoksun olacak şekilde tasarlanan solucanlar, yaşlanma sırasında fiziksel zindeliğin yanı sıra iyileşme döngüsünde bozulma sergiledi. Ayrıca yaşamları boyunca egzersizin yaşlanmayı geciktiren faydalarını görmediler.
“Yaşlanma alanının önemli bir amacı, yalnızca yaşam süresini uzatmakla kalmayan, aynı zamanda sağlığı ve yaşam kalitesini de iyileştiren müdahaleleri belirlemektir. Harvard Tıp Okulu’nda genetik profesörü olan Blackwell, “dedi. “Yaşlanan insanlarda, kas fonksiyonunda ve egzersiz toleransında bir düşüş, önemli bir morbiditeye yol açan önemli bir endişe kaynağıdır. Verilerimiz, büyük olasılıkla yaşlanmanın diğer yönleriyle birlikte bu düşüşün önüne geçmek için potansiyel olarak verimli müdahale noktalarına işaret ediyor. Mitokondriyal ağ plastisitesinin, insanlarda uzun ömür ve yaşlanmayla ilişkili hastalıkların yanı sıra fiziksel uygunluğu nasıl etkilediğini belirlemek büyük ilgi çekecektir.”
Referans: “Egzersiz, yaşlanma sırasında fiziksel uygunluğu AMPK ve mitokondriyal dinamikler aracılığıyla korur”, Juliane Cruz Campos, Luiz Henrique Marchesi Bozi, Barbara Krum, Luiz Roberto Grassmann Bechara, Nikolas Dresch Ferreira, Gabriel Santos Arini, Rudá Prestes Albuquerque, Annika Traa, Takafumi Ogawa, Alexander M. van der Bliek, Afshin Beheshti, Edward T. Chouchani, Jeremy M. Van Raamsdonk, T. Keith Blackwell ve Julio Cesar Batista Ferreira, 3 Ocak 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2204750120
Bu çalışma Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) tarafından desteklenmiştir; Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento – Brezilya (CNPq); Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) Finance Code 001 ve Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia ve Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Processos Redox em Biomedicina; Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH); Joslin Diyabet Merkezi; FAPESP doktora sonrası bursları; Amerikan Kalp Derneği Kariyer Geliştirme Ödülü; Claudia Adams Barr Programı; Lavine Aile Fonu; Pew Yardım Vakfı. William B. Mair (Harvard T.H. Chan Halk Sağlığı Okulu) ve Malene Hansen (Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute), bu çalışmada kullanılan bazı solucan suşlarını sağladı. Diğer suşlar, NIH tarafından finanse edilen CGC tarafından sağlandı.
Chouchani, Matchpoint Therapeutics’in kurucusu ve hisse sahibidir. Diğer yazarlar, herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan eder.