Οι ερευνητές έχουν γοητευτεί εδώ και καιρό από την πιθανότητα η άσκηση να αναγκάζει διάφορα κύτταρα στο σώμα μας να παράγουν μόρια που ωφελούν την ανθρώπινη υγεία, λέει ο Jonathan Long, επίκουρος καθηγητής παθολογίας στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ.
Εάν αυτά τα μόρια, τα οποία μερικές φορές ονομάζονται εξερκίνες, μπορούν να εντοπιστούν και να αξιοποιηθούν για φαρμακευτικούς σκοπούς, η θεωρία λέει, μπορεί να μειώσουν τη συχνότητα εμφάνισης ορισμένων προβλημάτων υγείας όπως η παχυσαρκία, οι καρδιακές παθήσεις και ο διαβήτης, καθώς και να βελτιώσουν την αθλητική απόδοση.
Αλλά αυτός ο στόχος παρέμεινε άπιαστος σε μεγάλο βαθμό επειδή ήταν αδύνατο να απομονωθούν οι εξερκίνες από το αίμα, λέει ο Long. «Αν αναλύσετε το πλήρες αίμα, μπορείτε να δείτε μόνο τις πιο άφθονες ουσίες σε αυτό και όλα τα άλλα είναι αόρατα».
Τώρα, ωστόσο, ο Long και η ομάδα του έχουν αναπτύξει μια νέα τεχνική που μπορεί να κοιτάξει πολύ βαθύτερα στο αίμα για να εντοπίσει τα μόρια που εκκρίνονται από τα κύτταρα. Η τεχνική αποκαλύπτει επίσης ποιοι τύποι κυττάρων παράγουν ποια μόρια -βασικές πληροφορίες για την καλύτερη κατανόηση του ρόλου που παίζει η άσκηση στη βελτίωση της υγείας.
Η νέα μέθοδος έδωσε τώρα ένα άρθρο Cell Metabolism που δείχνει τους μυριάδες τρόπους με τους οποίους η άσκηση αλλάζει την έκκριση πρωτεϊνών από 21 διαφορετικούς τύπους κυττάρων σε ποντίκια. Το έργο είχε και μερικές εκπλήξεις.
Πρώτον, ο τεράστιος αριθμός πρωτεϊνών των οποίων η παρουσία στο αίμα άλλαξε ως απόκριση στην άσκηση ήταν μεγαλύτερος από τον αναμενόμενο. Πράγματι, η ερευνητική ομάδα βρήκε σχεδόν 200 διαφορετικέςς εξερκίνες των οποίων η έκφραση ρυθμιζόταν είτε προς τα πάνω είτε προς τα κάτω από τους 21 τύπους κυττάρων.
«Αυτό σημαίνει ότι οι επιπτώσεις της σωματικής δραστηριότητας είναι πολύ διαδεδομένες σε πολλούς ιστούς και συστήματα οργάνων», λέει ο Long. «Μόλις αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε αυτή την πολυπλοκότητα».
Δεύτερον, τα κύτταρα που ανταποκρίνονταν περισσότερο στην άσκηση ήταν ένας τύπος κυττάρου που πήρε το όνομά του από έναν συγκεκριμένο υποδοχέα πρωτεΐνης (Pdgfra) και βρίσκεται σε πολλούς διαφορετικούς ιστούς και όργανα. Ο ρόλος αυτών των κυττάρων δεν είναι καλά κατανοητός. Συγκριτικά, οι συνήθεις ύποπτοι, όπως τα κύτταρα των μυών, των οστών και του ήπατος, είχαν μόνο μέτριες απαντήσεις, λέει ο Long. «Αν θέλουμε να κατανοήσουμε την απόκριση της άσκησης, δεν μπορούμε να εστιάσουμε μόνο στους μυς, τα οστά και τους άλλους ιστούς που συνδέουμε με την άσκηση», λέει. «Πρέπει να κοιτάξουμε πολύ ευρύτερα».
Η ερευνητική ομάδα εξεπλάγη όταν ανακάλυψε ότι τα ηπατικά κύτταρα -και μόνο τα ηπατικά κύτταρα- εκκρίνουν αρκετά μέλη της οικογένειας καρβοξυλεστερασών -μια οικογένεια πρωτεϊνών- μετά από άσκηση. Οι ερευνητές είχαν επικεντρωθεί στο παρελθόν στις λειτουργίες αυτών των πρωτεϊνών μέσα σε κύτταρα και έδειξαν ότι ήταν ευεργετικές για τη μεταβολική υγεία, αλλά δεν είχαν παρατηρήσει πιθανό ρόλο στην κυκλοφορία του αίματος.
Για να κατανοήσει καλύτερα το ρόλο τους, η ομάδα του Long δημιούργησε ποντίκια που εκκρίνουν υψηλά επίπεδα καρβοξυλεστερασών από το ήπαρ χωρίς άσκηση. Και, όπως αποδείχθηκε, αυτά τα ποντίκια αντιστάθηκαν στην αύξηση του σωματικού βάρους σε δίαιτα πλούσια σε λιπαρά και επέδειξαν βελτιωμένη αντοχή στο διάδρομο. «Αυτές οι καρβοξυλεστεράσες είναι επαρκείς για να προσφέρουν μερικά από τα μεταβολικά οφέλη της άσκησης χωρίς τα ίδια τα ζώα να ασκούνται», λέει ο Long.
Η μελέτη εγείρει νέα ερωτήματα. Τι ρόλο παίζουν τα κύτταρα Pdgfra σε διαφορετικούς ιστούς και γιατί αυτά τα κύτταρα ανταποκρίνονται στην άσκηση; Ακριβώς όπως οι καρβοξυλεστεράσες παρουσιάζουν μεταβολικό όφελος, μπορεί άλλες εξερκίνες να έχουν αντιφλεγμονώδεις επιδράσεις ή άλλες ευεργετικές επιδράσεις στα οστά, την καρδιά, το ανοσοποιητικό σύστημα και τον εγκέφαλο; Στον άνθρωπο, τα επίπεδα των καρβοξυλεστερασών που μεταφέρονται στο αίμα αλλάζουν ως απόκριση στην άσκηση όπως συμβαίνει στα ποντίκια;
Ο Long ελπίζει ότι αυτή η εργασία θα βελτιώσει την κατανόηση της επικοινωνίας από κύτταρο σε κύτταρο. Υπάρχει και ένας άλλος λόγος για αυτούς τους τύπους επίπονων ερευνητικών μελετών: Η απραγματοποίητη υπόσχεση της «άσκησης ως φάρμακο». Γνωρίζουμε ότι η άσκηση έχει θεραπευτικό αποτέλεσμα σε πολλές από τις χρόνιες και εξουθενωτικές ασθένειες, αλλά η άσκηση δεν είναι ακόμα φάρμακο, λέει ο Long. Τα περισσότερα φάρμακα αποτελούνται από καλά καθορισμένα μόρια με σαφώς καθορισμένους μηχανισμούς δράσης, φαρμακοκινητική και φαρμακοδυναμική και παρενέργειες. Αντίθετα, κανένα από αυτά τα πράγματα δεν είναι καλά καθορισμένο για την άσκηση, λέει. «Μακροπρόθεσμα θέλουμε να κατανοήσουμε τα μόρια και τα κύτταρα που σχετίζονται με την άσκηση σε υψηλή ανάλυση, ώστε η “άσκηση ως φάρμακο” να γίνει πραγματικότητα».
Περισσότερες πληροφορίες: Wei Wei et al, Organism-wide, cell-type-specific secretome mapping of exercise training in mice, Cell Metabolism (2023). DOI: 10.1016/j.cmet.2023.04.011.
