Wpływ wychowania fizycznego na DNA 04.01.2015

Jesteśmy tak przyzwyczajeni do mówienia, że ​​uprawianie sportu wzmacnia mięśnie, chroni przed chorobami sercowo-naczyniowymi i cukrzycą oraz generalnie przedłuża życie, że nawet nie myślimy o tym, co się tu dzieje w kategoriach fizjologii, biochemii, biologii komórki itp. Oczywiście , można przypuszczać, że przyrost masy mięśniowej przy ciągłym wysiłku jest konsekwencją zmienionej aktywności niektórych genów - ale jakie są geny i, co najważniejsze, jak dokładnie reguluje się ich aktywność? Tymczasem do niedawna nikt nie potrafił udzielić mniej lub bardziej konkretnej odpowiedzi na to pytanie.

Część problemu rozwiązuje najnowsza praca Carla Johana Sundberga (Carl Johan Sundberg) i jego kolegów z Instytutu Karolinska (Szwecja). Postanowili sprawdzić, czy markery epigenetyczne na ludzkim DNA zmieniają się pod wpływem stresu fizycznego. Epigenetyczne mechanizmy regulacji aktywności genetycznej należą do najbardziej wszechstronnych i skutecznych (i jednych z najbardziej przebadanych), więc dziwne byłoby ich ignorowanie.

Wiadomo, że uprawianie sportu wyłącza niektóre geny, a włącza inne; z drugiej strony od dawna wiadomo, że epigenetyka komórek ludzkich zależy od stylu życia i warunków środowiskowych. Na przykład niektóre zanieczyszczenia stymulują redystrybucję grup metylowych przyłączonych do DNA przez specjalne enzymy; z kolei aktywność genów zależy od tego, czy mają grupy metylowe, czy nie. Istnieją również dowody na to, że dieta wpływa na wzór metylowy DNA. (Sama sekwencja DNA się nie zmienia, kolejność zasad azotowych - liter genetycznych - w genie pozostaje taka sama, dlatego takie mechanizmy nazywane są epigenetycznymi, to znaczy działają nie wewnątrz genów, ale na nich. )

Jednocześnie prawie nic nie wiadomo o tym, jak aktywność fizyczna wpływa na metylację DNA. Niektóre badania sugerują, że krótkotrwały wysoki stres prowadzi do natychmiastowych konsekwencji epigenetycznych. A jeśli, nie narażając się na szczery stres, trenujesz po prostu regularnie, czy taki trening wpłynie na metylową regulację aktywności genów?

Nieco ponad dwa tuziny młodych mężczyzn i kobiet wzięło udział w eksperymencie szwedzkich badaczy, którzy mieli ćwiczyć przez trzy miesiące na rowerze stacjonarnym. Musieli jednak pedałować tylko jedną nogą. Faktem jest, że mechanizmy epigenetyczne są bardzo wrażliwe na wszystko, co nam się przydarza, i raczej trudno byłoby powiedzieć, czy obserwowane zmiany rzeczywiście nastąpiły z powodu treningu, czy też z powodu wcześniejszych okoliczności życiowych konkretnej osoby. I nie możesz go z nikim porównać. Ale jedną nogę można porównać z drugą, przeszłe modyfikacje epigenetyczne będą dla nich takie same.

Przed i po trzymiesięcznych sesjach ochotnicy wykonali różne testy, przed i po wykonaniu biopsji mięśni nóg. Oczywiście pod koniec eksperymentu jedna noga stała się wyraźnie silniejsza od drugiej. Ale w tym samym czasie wzór metylowy zmienił się w około 5 punktów w DNA wytrenowanej nogi; gdzieś metylacja wzrosła, gdzieś osłabła. W związku z tym zmieniła się również aktywność wielu genów, z których większość reguluje energię komórki, procesy zapalne i odpowiedź komórkową na insulinę. Nic podobnego nie można było znaleźć w niewytrenowanych nogach. Wyniki prac opublikowano w czasopiśmie Epigenetics.

Można więc bez przesady powiedzieć, że uprawianie sportu wpływa na DNA, a w efekcie zachodzą pewne zmiany w naszej fizjologii i samopoczuciu. Chociaż oczywiście natychmiast pojawia się pytanie: jeśli przestaniesz uprawiać sport, jak długo utrzyma się zmieniony wzorzec aktywności genetycznej, jak długo grupy metylowe pozostaną na swoich miejscach w DNA? Jednak fizjologia komórki zależy nie tylko od mechanizmów epigenetycznych, a stan „fizyczny” można utrzymać kosztem innych procesów molekularno-komórkowych wywołanych ćwiczeniami fizycznymi.