Η σύνδεση μεταξύ άσκησης και φλεγμονής έχει αιχμαλωτίσει τη φαντασία των ερευνητών από τότε που μια μελέτη των αρχών του 20ου αιώνα έδειξε μια μεγάλη αύξηση λευκών αιμοσφαιρίων στο αίμα δρομέων μαραθωνίου της Βοστώνης μετά τον αγώνα. Τώρα, μια νέα μελέτη της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ που δημοσιεύτηκε στο Science Immunology μπορεί να προσφέρει μια μοριακή εξήγηση πίσω από αυτή την παρατήρηση πριν από έναν αιώνα.
Η μελέτη, που έγινε σε ποντίκια, υποδηλώνει ότι τα ευεργετικά αποτελέσματα της άσκησης μπορεί να οδηγούνται, τουλάχιστον εν μέρει, από το ανοσοποιητικό σύστημα. Δείχνει ότι η μυϊκή φλεγμονή που προκαλείται από την άσκηση κινητοποιεί τα Τ κύτταρα που καταπολεμούν τη φλεγμονή, ή τα Tregs, τα οποία ενισχύουν την ικανότητα των μυών να χρησιμοποιούν τα καύσιμα για ενέργεια και βελτιώνουν τη συνολική αντοχή στην άσκηση. Γνωστά από καιρό για τον ρόλο τους στην αντιμετώπιση της ανώμαλης φλεγμονής που συνδέεται με αυτοάνοσες ασθένειες, τα Tregs αναδεικνύονται τώρα και ως βασικοί παίκτες στις ανοσολογικές αποκρίσεις του σώματος κατά τη διάρκεια της άσκησης, είπε η ερευνητική ομάδα.
«Το ανοσοποιητικό σύστημα, και ειδικότερα ο βραχίονας των Τ-κυττάρων, έχει ευρεία επίδραση στην υγεία των ιστών που υπερβαίνει την προστασία από παθογόνα και τον έλεγχο του καρκίνου. Η μελέτη μας δείχνει ότι το ανοσοποιητικό σύστημα ασκεί ισχυρές επιδράσεις στο εσωτερικό των μυών κατά τη διάρκεια της άσκησης», δήλωσε η ανώτερη ερευνήτρια Diane Mathis, Καθηγήτρια Ανοσολογίας στο Ινστιτούτο Blavatnik στο HMS.
Τα ποντίκια δεν είναι άνθρωποι και τα ευρήματα πρέπει να επαναληφθούν σε περαιτέρω μελέτες, προειδοποίησαν οι ερευνητές. Ωστόσο, η μελέτη είναι ένα σημαντικό βήμα προς τη λεπτομέρεια των κυτταρικών και μοριακών αλλαγών που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της άσκησης και προσφέρουν οφέλη για την υγεία.
Κατανόηση των μοριακών υποδομών της άσκησης
Προστασία από καρδιαγγειακά νοσήματα, μείωση του κινδύνου διαβήτη, θωράκιση έναντι της άνοιας. Τα ωφέλιμα αποτελέσματα της άσκησης είναι καλά τεκμηριωμένα. Πώς ακριβώς όμως η άσκηση μας κάνει πιο υγιείς; Το ερώτημα απασχολεί τους ερευνητές εδώ και πολύ καιρό.
Τα νέα ευρήματα έρχονται εν μέσω εντεινόμενων προσπαθειών για την κατανόηση των μοριακών υποστρωμάτων των ασκήσεων. Η συμμετοχή του ανοσοποιητικού συστήματος σε αυτή τη διαδικασία δεν είναι παρά μια πτυχή αυτών των ερευνητικών προσπαθειών.
«Γνωρίζουμε εδώ και πολύ καιρό ότι η σωματική άσκηση προκαλεί φλεγμονή, αλλά δεν κατανοούμε πλήρως τις ανοσολογικές διαδικασίες που εμπλέκονται», δήλωσε ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης Kent Langston, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο Mathis. «Η μελέτη μας δείχνει, σε πολύ υψηλή ανάλυση, τι κάνουν τα Τ κύτταρα στο σημείο όπου γίνεται η άσκηση, στους μυς».
Οι περισσότερες προηγούμενες έρευνες για τη φυσιολογία της άσκησης επικεντρώθηκαν στον ρόλο των διαφόρων ορμονών που απελευθερώνονται κατά τη διάρκεια της άσκησης και στις επιπτώσεις τους σε διάφορα όργανα όπως η καρδιά και οι πνεύμονες. Η νέα μελέτη αποκαλύπτει τον ανοσολογικό καταρράκτη που ξεδιπλώνεται μέσα στο πραγματικό σημείο της άσκησης, τον μυ.
Οι ήρωες των Τ κυττάρων και οι κακοί που τροφοδοτούν τη φλεγμονή
Είναι γνωστό ότι η άσκηση προκαλεί προσωρινή βλάβη στους μυς, απελευθερώνοντας έναν καταρράκτη φλεγμονωδών αποκρίσεων. Ενισχύει την έκφραση των γονιδίων που ρυθμίζουν τη μυϊκή δομή, το μεταβολισμό και τη δραστηριότητα των μιτοχονδρίων, των μικροσκοπικών σταθμών παραγωγής ενέργειας που λειτουργούν τα κύτταρα καυσίμου. Τα μιτοχόνδρια διαδραματίζουν βασικό ρόλο στην προσαρμογή της άσκησης βοηθώντας τα κύτταρα να ανταποκριθούν στη μεγαλύτερη ενεργειακή ζήτηση της άσκησης.
Στη νέα μελέτη, η ομάδα ανέλυσε τι συμβαίνει σε κύτταρα που ελήφθησαν από τους μύες του πίσω ποδιού ποντικών που έτρεχαν σε διάδρομο μια φορά, και ζώων που έτρεχαν τακτικά. Στη συνέχεια, οι ερευνητές τα συνέκριναν με μυϊκά κύτταρα που ελήφθησαν από καθιστικά ποντίκια.
Τα μυϊκά κύτταρα των ποντικών που έτρεχαν σε διαδρόμους, είτε μία φορά είτε τακτικά, έδειξαν κλασικά σημάδια φλεγμονής -μεγαλύτερη δραστηριότητα σε γονίδια που ρυθμίζουν διάφορες μεταβολικές διεργασίες και υψηλότερα επίπεδα χημικών ουσιών που προάγουν τη φλεγμονή, συμπεριλαμβανομένης της ιντερφερόνης.
Και οι δύο ομάδες είχαν αυξημένα επίπεδα των Treg στους μύες τους. Περαιτέρω αναλύσεις έδειξαν ότι και στις δύο ομάδες, τα Tregs μείωσαν τη φλεγμονή που προκαλείται από την άσκηση. Καμία από αυτές τις αλλαγές δεν παρατηρήθηκε στα μυϊκά κύτταρα των καθιστικών ποντικών.
Ωστόσο, τα οφέλη για το μεταβολισμό και την απόδοση της άσκησης ήταν εμφανή μόνο στους τακτικά ασκούμενους -στα ποντίκια που είχαν επαναλαμβανόμενες περιόδους τρεξίματος. Σε αυτήν την ομάδα, τα Tregs όχι μόνο υποβάθμισαν τη φλεγμονή και τη μυϊκή βλάβη που προκλήθηκε από την άσκηση, αλλά επίσης άλλαξε το μεταβολισμό των μυών και την απόδοση των μυών, έδειξαν τα πειράματα. Αυτό το εύρημα ευθυγραμμίζεται με τις καθιερωμένες παρατηρήσεις στους ανθρώπους ότι μια και μόνο περίοδος άσκησης δεν οδηγεί σε σημαντικές βελτιώσεις στην απόδοση και ότι απαιτείται τακτική δραστηριότητα με την πάροδο του χρόνου για να αποφέρει οφέλη.
Περαιτέρω αναλύσεις επιβεβαίωσαν ότι τα Tregs είναι, πράγματι, υπεύθυνα για τα ευρύτερα οφέλη που παρατηρούνται σε τακτικά ασκούμενους. Τα ζώα που δεν είχαν Tregs είχαν ασυγκράτητη μυϊκή φλεγμονή, που χαρακτηρίζεται από την ταχεία συσσώρευση κυττάρων που προάγουν τη φλεγμονή στους μύες του οπίσθιου ποδιού τους. Τα μυϊκά τους κύτταρα είχαν επίσης εντυπωσιακά διογκωμένα μιτοχόνδρια, σημάδι μεταβολικής ανωμαλίας.
Το πιο σημαντικό είναι ότι τα ζώα που δεν είχαν Tregs δεν προσαρμόστηκαν στις αυξανόμενες απαιτήσεις της άσκησης με την πάροδο του χρόνου όπως αυτά με ανέπαφα Tregs. Δεν είχαν τα ίδια οφέλη για ολόκληρο το σώμα από την άσκηση και είχαν μειωμένη αερόβια φυσική κατάσταση.
Οι μύες αυτών των ζώων είχαν επίσης υπερβολικές ποσότητες ιντερφερόνης, γνωστής αιτίας φλεγμονής. Περαιτέρω αναλύσεις αποκάλυψαν ότι η ιντερφερόνη δρα απευθείας στις μυϊκές ίνες για να αλλάξει τη λειτουργία των μιτοχονδρίων και να περιορίσει την παραγωγή ενέργειας. Ο αποκλεισμός της ιντερφερόνης απέτρεψε μεταβολικές ανωμαλίες και βελτίωσε την αερόβια ικανότητα σε ποντίκια που δεν είχαν Tregs.
«Ο κακός εδώ είναι η ιντερφερόνη», είπε ο Langston. «Ελλείψει του φύλακα Tregs για να την αντιμετωπίσει, η ιντερφερόνη συνέχισε να προκαλεί ανεξέλεγκτη ζημιά».
Η ιντερφερόνη είναι γνωστό ότι προάγει τη χρόνια φλεγμονή, μια διαδικασία που βασίζεται σε πολλές χρόνιες ασθένειες και παθήσεις που σχετίζονται με την ηλικία και έχει γίνει δελεαστικός στόχος για θεραπείες που στοχεύουν στη μείωση της φλεγμονής. Τα Tregs έχουν επίσης τραβήξει την προσοχή των επιστημόνων ως θεραπεία για μια σειρά ανοσολογικών καταστάσεων που χαρακτηρίζονται από ανώμαλη φλεγμονή.
Τα ευρήματα της μελέτης παρέχουν μια ματιά στις κυτταρικές εσωτερικές εργασίες πίσω από τις αντιφλεγμονώδεις επιδράσεις της άσκησης και υπογραμμίζουν τη σημασία της για την αξιοποίηση της ανοσοποιητικής άμυνας του ίδιου του σώματος, είπαν οι ερευνητές.
Γίνονται προσπάθειες σχεδιασμού παρεμβάσεων που στοχεύουν τα Tregs στο πλαίσιο συγκεκριμένων ασθενειών που προκαλούνται από το ανοσοποιητικό. Και ενώ οι ανοσολογικές καταστάσεις που προκαλούνται από ανώμαλη φλεγμονή απαιτούν προσεκτικά βαθμονομημένες θεραπείες, η άσκηση είναι ένας ακόμη τρόπος αντιμετώπισης της φλεγμονής, είπαν οι ερευνητές.
«Η έρευνά μας δείχνει ότι με την άσκηση, έχουμε έναν φυσικό τρόπο να ενισχύσουμε τις ανοσολογικές αποκρίσεις του σώματος για να μειώσουμε τη φλεγμονή», είπε ο Mathis. «Έχουμε κοιτάξει μόνο στους μυς, αλλά είναι πιθανό η άσκηση να ενισχύει τη δραστηριότητα τωνTreg και σε άλλα σημεία του σώματος».
Περισσότερες πληροφορίες: P. Kent Langston el al. Regulatory T cells shield muscle mitochondria from interferon-γ–mediated damage to promote the beneficial effects of exercise. Science Immunology, 2023; 8 (89) DOI: 10.1126/sciimmunol.adi5377
