Pētnieki pēta savienojumus, kas var aktivizēt šūnu enerģijas ceļus un atdarināt vingrinājumus, sniedzot jaunu ieskatu vielmaiņā, izturībā un turpmāko vielmaiņas slimību ārstēšanā.
Vai zinātnieki var atkārtot vingrinājumu priekšrocības?
Jau vairākus gadu desmitus regulāras fiziskās aktivitātes tiek uzskatītas par vienu no efektīvākajiem veidiem, kā uzlabot vispārējo veselību. Fiziskā aktivitāte var stiprināt sirdi, veidot muskuļus, uzlabot jutību pret insulīnu, veicināt tauku vielmaiņu un samazināt hronisku slimību, piemēram, aptaukošanās un 2. tipa cukura diabēta, risku. Tomēr miljoniem cilvēku visā pasaulē vecuma, invaliditātes, slimības vai traumas dēļ nevar regulāri nodarboties ar fiziskām aktivitātēm.
Šis izaicinājums ir iedvesmojis zinātniekus uzdot vērienīgu jautājumu: vai cilvēka ķermenis var iegūt kādu no fiziskās aktivitātes bioloģiskajiem ieguvumiem, faktiski nevingrinoties? Jaunākie pētījumi liecina, ka atbilde var būt, izprotot molekulāros ceļus, kas aktivizēti slodzes laikā. Tā vietā, lai mēģinātu aizstāt vingrinājumus, zinātnieki pēta, kā atdarināt dažus no labvēlīgajiem vingrinājumu vielmaiņas efektiem, mērķējot uz ķermeņa paša enerģijas regulēšanas sistēmu.
Izpratne par bioloģiju aiz vingrinājumiem
Vingrinājumi izraisa tūkstošiem bioķīmisko izmaiņu organismā. Muskuļu kontrakcija prasa vairāk enerģijas, liekot šūnām palielināt glikozes uzņemšanu, sadedzināt uzkrātos taukus un ražot vairāk mitohondriju{1}}sīko organellu, ko bieži dēvē par šūnu "spēkstacijām". Šīs adaptīvās izmaiņas uzlabo izturību, vienlaikus ļaujot ķermenim efektīvāk ražot enerģiju. Vienlaikus vingrinājumi ietekmē arī hormonu līmeni, iekaisuma reakcijas, sirds un asinsvadu darbību un smadzeņu veselību. Tā kā šie procesi ietver daudzus signalizācijas ceļus, pētnieki strādā, lai identificētu molekulāros "slēdžus", kas koordinē šīs labvēlīgās adaptīvās izmaiņas.
Viens no daudzsološākajiem pētniecības mērķiem ir estrogēnu{0}}saistītie receptori (ERR) — kodolreceptoru klase, kas regulē šūnu enerģijas ražošanā iesaistītos gēnus.
Kas ir ar estrogēnu{0}}saistītie receptori?
Neskatoties uz līdzīgiem nosaukumiem, estrogēnu{0}}receptori atšķiras no klasiskajiem estrogēnu receptoriem. Viņiem nav nepieciešams estrogēns, lai tie darbotos; tā vietā tie regulē gēnus, kas iesaistīti enerģijas metabolismā. Zinātnieki ir identificējuši trīs galvenās formas: ERR , ERR un ERR . Šie receptori ir īpaši daudz enerģijas{4}}intensīvos orgānos, tostarp skeleta muskuļos, sirdī, smadzenēs un aknās. Kad tie ir aktivizēti, tie palīdz koordinēt dažādus vielmaiņas procesus, tostarp taukskābju oksidāciju, mitohondriju darbību, enerģijas patēriņu, glikozes izmantošanu un muskuļu vielmaiņu. Tā kā šie ceļi pārklājas ar tiem, kas tiek aktivizēti izturības vingrinājumu laikā, ERR ir kļuvuši par vielmaiņas pētījumu galveno uzmanību.
Mobilā{0}}līmeņa vingrinājumu imitācija
Pētnieki ir izstrādājuši eksperimentālus savienojumus, kas paredzēti, lai aktivizētu endogēno receptoru (ERR) signalizācijas ceļus. Laboratorijas pētījumi ir parādījuši, ka šo receptoru aktivizēšana var radīt bioloģiskas reakcijas, kas līdzīgas tām, kas novērotas pēc izturības slodzes. Preklīnisko pētījumu rezultāti ietver palielinātu lipīdu oksidāciju, palielinātu enerģijas patēriņu, samazinātu glikozes izmantošanu, pastiprinātu mitohondriju aktivitāti un uzlabotu muskuļu oksidatīvo funkciju. Šie savienojumi tieši nestimulē muskuļus, bet gan ietekmē to, kā šūnas pārvalda un patērē enerģiju. Zinātnieki šo pieeju bieži raksturo kā vingrinājumu atdarinājumus, jo to mērķis ir atdarināt specifiskas vielmaiņas adaptācijas, nevis pašu vingrinājumu.CJC-1295 ir sintētisks peptīds, kas darbojas kā augšanas hormona -atbrīvojošā hormona (GHRH) analogs. Tas ir paredzēts, lai stimulētu hipofīzi, lai palielinātu augšanas hormona (GH) dabisko izdalīšanos, tādējādi palielinot insulīnam līdzīgā augšanas faktora-1 (IGF-1) līmeni. CJC-1295 galvenokārt izmanto pētījumos, kas saistīti ar augšanas hormona deficītu, ķermeņa uzbūvi, muskuļu vielmaiņu, audu atjaunošanos un veselīgu novecošanu.
CJC-1295 ir pieejams divās galvenajās formās: CJC-1295, kas satur zāļu afinitātes kompleksu (DAC), kura pussabrukšanas periods ir pagarināts līdz aptuveni 5–8 dienām, ļaujot samazināt dozēšanas biežumu pētniecības apstākļos. CJC-1295 bez DAC (bieži dēvēts par modificēto GRF 1-29): tā pussabrukšanas periods ir īsāks, aptuveni 30 minūtes, un to parasti izmanto pētījumos, kuru mērķis ir imitēt augšanas hormona dabisko pulsējošo sekrēciju cilvēka organismā.
Preklīniskajos un klīniskajos pētījumos ir pētīts CJC-1295 potenciāls palielināt endogēnā augšanas hormona un IGF-1 sekrēciju, atbalstīt liesās muskuļu augšanu, veicināt tauku vielmaiņu un uzlabot ķermeņa uzbūvi, uzlabot pēcslodzes atjaunošanos un audu atjaunošanos, uzlabot kaulu vielmaiņu un kaulu veselību, kā arī pētīt ar vecumu saistītu augšanas hormona sekrēcijas samazināšanos.
Pozitīvi rezultāti no pētījumiem ar dzīvniekiem
Daudzi aizraujoši notikumi, kas saistīti ar vingrinājumu imitācijas pētījumiem, galvenokārt nāk no pētījumiem ar dzīvniekiem. Laboratorijas eksperimentos pētnieki ir novērojuši uzlabotu izturību pēc ERR ceļu aktivizēšanas. Dažos pētījumos ir ziņots arī par palielinātu nogurumu{2}}izturīgo muskuļu šķiedru skaitu, uzlabotu skriešanas izturību, uzlabotu mitohondriju darbību un palielinātu vielmaiņas elastību. Šie atklājumi liecina, ka šūnu enerģijas metabolisma programmu maiņa var ietekmēt to, kā muskuļi pielāgojas ilgstošai slodzei. Šie eksperimenti galvenokārt tika veikti ar pelēm un citiem laboratorijas modeļiem. Joprojām nav skaidrs, vai līdzīgu ietekmi var droši sasniegt cilvēkiem.
Potenciālie pielietojumi ārpus fitnesa: kustības simulācijas tehnoloģijas lielākā pielietojuma joma nav sportiskais sniegums, bet gan medicīna. Daudzi pacienti hronisku slimību vai pārvietošanās ierobežojumu dēļ nespēj veikt pietiekamas fiziskās aktivitātes. Piemēri ir aptaukošanās, 2. tipa cukura diabēts, sirds slimības un muskuļu atrofija.
Slimības, ar vecumu{0}}saistītas vājības un neiroloģiski traucējumi. Šiem indivīdiem vielmaiņas funkcijas uzlabošana bez smagas slodzes var papildināt esošās terapijas.
Zinātniekus īpaši interesē, vai šūnu enerģijas ceļu aktivizēšana var palīdzēt uzturēt muskuļu darbību novecošanas laikā vai samazināt ar aptaukošanos saistītās vielmaiņas komplikācijas. Tomēr šīs iespējas joprojām ir izpētes stadijā un vēl nav attīstījušās par nobriedušu medicīnisko ārstēšanu.
Jauna robeža vielmaiņas medicīnā: ideja par noteiktu vingrinājumu bioloģisko efektu atkārtošanu, mērķējot uz molekulārajiem ceļiem, kādreiz tika uzskatīta par zinātnisko fantastiku. Mūsdienās tā ir kļuvusi par vienu no visstraujāk{1}}augošajām vielmaiņas pētījumu jomām. Lai gan joprojām ir daudz nezināmo, pētījumi par šūnu enerģijas regulatoriem, piemēram, ar estrogēnu -saistītiem receptoriem, sniedz vērtīgu ieskatu par to, kā organisms ražo enerģiju, pielāgojas fiziskajām aktivitātēm un uztur vielmaiņas veselību. Pašlaik regulāras fiziskās aktivitātes joprojām ir zelta standarts vispārējās veselības uzlabošanai. Tomēr nepārtraukti vingrojumu{6}}atdarināšanas bioloģijas pētījumi var sniegt jaunas ārstēšanas iespējas tiem, kuri slimības vai fizisku ierobežojumu dēļ nespēj pietiekami vingrot. Kamēr zinātnieki turpina noskaidrot cilvēka vielmaiņas mehānismus, šie atklājumi var palīdzēt izstrādāt nākamās paaudzes aptaukošanās, vielmaiņas traucējumu, ar vecumu saistītā muskuļu zuduma un citu hronisku slimību ārstēšanu, tuvinot medicīnu izpratnei par to, kā cilvēka ķermenis gūst labumu no fiziskās aktivitātes.