Τα μιτοχονδριακά ελαττώματα εμπλέκονται σε πολλές ασθένειες και τη γήρανση. Η άσκηση είναι μια προσιτή, φθηνή θεραπευτική παρέμβαση που μπορεί να βελτιώσει τη μιτοχονδριακή βιοενέργεια και την ποιότητα ζωής. Συνδυάζοντας πολλαπλές τεχνικές, οι επιστήμονες έδειξαν αλλαγές σε εκατοντάδες πρωτεΐνες και λιπίδια δεν συνδέονται με τη συνολική αύξηση του μιτοχονδριακού περιεχομένου.
Κάνετε άσκηση αλλά διαπιστώνετε ότι η φυσική σας κατάσταση δεν βελτιώνεται; Δεν είστε οι μόνοι. Στην πραγματικότητα, περισσότερο από το 20% των ανθρώπων δεν επιτυγχάνουν σημαντικές βελτιώσεις στην καρδιοαναπνευστική φυσική κατάσταση ακόμη και όταν ακολουθούν τις τρέχουσες συνιστώμενες οδηγίες άσκησης.
Η άσκηση είναι η καλύτερη αξία για τη δημόσια υγεία -έχει χαμηλό κόστος και μπορεί να είναι εξαιρετικά ωφέλιμη για την υγεία. Το πρόβλημα είναι ότι αυτό το εξαιρετικό θεραπευτικό δυναμικό της «άσκησης ως φάρμακο» δεν επιτυγχάνεται πλήρως επειδή δεν γνωρίζουμε αρκετά το πώς να προσαρμόσουμε την άσκηση στις ατομικές ανάγκες υγείας των ανθρώπων.
Για να μάθουν το πώς -και το γιατί- ένα προσαρμοσμένο πρόγραμμα άσκησης θα μπορούσε να αποφέρει τα καλύτερα αποτελέσματα φυσικής κατάστασης, μια ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης και το Ινστιτούτο Υγείας και Αθλητισμού του Πανεπιστημίου Victoria (iHeS), με συνεργάτες στο Γερμανικό Κέντρο Διαβήτη του Πανεπιστημίου Monash συνεργάστηκαν τα τελευταία πέντε χρόνια για να αναλύσουν τα βιολογικά δεδομένα σχετικά με το πώς το σώμα ανταποκρίνεται στην άσκηση.
Και με συναρπαστικό τρόπο, ανακάλυψαν ένα περίπλοκο και προηγουμένως μη αποδεδειγμένο δίκτυο προσαρμογών στα κύτταρά μας που επηρεάζονται από την ποσότητα της άσκησης που κάνετε.
Η μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications επικεντρώθηκε στα μιτοχόνδρια -το τμήμα των κυττάρων μας που είναι υπεύθυνο για την παραγωγή πάνω από το 90% της ενέργειας που απαιτείται για τη διατήρηση της ζωής- και διαπίστωσε ότι τα μιτοχόνδρια κάνουν μεγάλες προσαρμογές ως απάντηση στην άσκηση. Τα μιτοχόνδρια παίζουν επίσης ρόλο στην πρόληψη πολλών ασθενειών.
Χαρτογράφηση μιτοχονδρίων
Τα μιτοχόνδρια μετατρέπουν τη χημική ενέργεια των τροφών σε ενέργεια που το κύτταρο μπορεί να χρησιμοποιήσει για εργασίες όπως η μυϊκή σύσπαση και η κυτταρική διαίρεση. Καθώς γερνάμε, και λόγω πολλών ασθενειών, τα μιτοχόνδρια μπορεί να επιδεινωθούν.
Πολλές από τις χρόνιες ασθένειες, όπως ο καρκίνος, ο διαβήτης τύπου 2 και οι καρδιαγγειακές παθήσεις, είναι οι κύριες αιτίες ασθενειών, αναπηρίας και θανάτου. Η μιτοχονδριακή νόσος είναι ακόμη πιο εξουθενωτική και συχνά θανατηφόρα γενετική ασθένεια που επηρεάζει τουλάχιστον 1 στους 5.000 ανθρώπους.
Τα καλά νέα είναι ότι γνωρίζουμε ότι διάφοροι τύποι άσκησης μπορούν να βελτιώσουν τα μιτοχόνδρια και την ποιότητα της ζωής. Ωστόσο, πολλοί άνθρωποι δεν έχουν κανένα σημαντικό όφελος για τα μιτοχόνδριά τους από τη συνιστώμενη άσκηση.
Για να καταλάβουν το γιατί, οι επιστήμονες ανάλυσαν προσεκτικά τα μιτοχόνδρια στα μυϊκά κύτταρα κατόπιν αλλαγών που συμβαίνουν ως απόκριση σε συγκεκριμένη προπόνηση άσκησης, σε αντίθεση με τη μέτρηση της παρατηρούμενης αύξησης στη συνολική ποσότητα μιτοχονδρίων στους μυς που παρατηρείται γενικά μετά την άσκηση.
Χρησιμοποιώντας εξοπλισμό τελευταίας τεχνολογίας οι ερευνητές μπόρεσαν να εντοπίσουν 10 φορές περισσότερες μιτοχονδριακές πρωτεΐνες που ανταποκρίνονται στην άσκηση σε σχέση με προηγούμενες μελέτες.
Παρακολούθησαν την πρόοδο 10 ανδρών εθελοντών σε τρία διαδοχικά προγράμματα άσκησης και λάμβαναν βιοψίες μυών πριν και μετά από κάθε πρόγραμμα ώστε να διευκρινιστεί ποιες μιτοχονδριακές προσαρμογές συμβάλλουν στη βελτίωση της μιτοχονδριακής λειτουργίας. Αυτό τους επέτρεψε να εξετάσουν ποιες μιτοχονδριακές προσαρμογές φαίνεται να εξαρτώνται από τον όγκο της προπόνησης.
Βασίστηκαν σε μια τεχνική που ονομάζεται φασματομετρία μάζας, η οποία χαρτογραφεί τις πρωτεΐνες και τα λιπίδια ενός ατόμου (τα δομικά στοιχεία των κυττάρων μας) -παρόμοια με τον τρόπο που η γονιδιωματική αλληλουχία χαρτογραφεί τον γενετικό μας κώδικα. Αυτό τελικά επέτρεψε στους επιστήμονες να παρακολουθήσουν όλα τα συστατικά των μιτοχονδρίων ταυτόχρονα και να δουν πώς αλλάζουν δραματικά με την πάροδο του χρόνου και τον όγκο της άσκησης (ο όγκος είναι ένα μέτρο της συνολικής δραστηριότητας ή εργασίας που εκτελείται).
Συνταγογράφηση άσκησης
Η μελέτη είναι ένα σημαντικό βήμα προς την τελική ενημέρωση των τρεχουσών κατευθυντήριων γραμμών άσκησης για συγκεκριμένες καταστάσεις με εξατομικευμένες συνταγές για τη βελτίωση των μιτοχονδρίων και την ενσωμάτωσή της στην κλινική πρακτική.
Τα επόμενα βήματα είναι η διερεύνηση των επιπτώσεων άλλων μεταβλητών της άσκησης, όπως η ένταση, η συχνότητα και η αποκατάσταση, στις μιτοχονδριακές προσαρμογές. Η μελλοντική έρευνα θα πρέπει επίσης να διερευνήσει τις επιπτώσεις του είδους της άσκησης -για παράδειγμα, τρέξιμο, κολύμβηση και προπόνηση με αντιστάσεις, καθώς και τις επιπτώσεις μεταξύ διαφορετικών πληθυσμών, συμπεριλαμβανομένης της ηλικίας, του φύλου και της κατάστασης υγείας. Τελικά, οι ερευνητές θέλουν να μάθουν το πώς οι μιτοχονδριακές βελτιώσεις από την άσκηση μεταφράζονται σε βελτιώσεις στην υγεία. Μια μέρα, ελπίζουν ότι κάποιος με διαβήτη τύπου 2, καρκίνο ή ακόμη και έναν τύπο μιτοχονδριακής νόσου, θα λάβει μια παραπομπή σε έναν φυσιολόγο άσκησης, ο οποίος θα συνταγογραφήσει ένα προσαρμοσμένο πρόγραμμα προπόνησης με βάση αυτή τη γραμμή έρευνας.
Πηγή: High-intensity training induces non-stoichiometric changes in the mitochondrial proteome of human skeletal muscle without reorganisation of respiratory chain content, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-27153-3.
