Физические упражнения омолаживают стареющие мышцы — исследование

Врачи называют физические упражнения полифиллом, поскольку они помогают предотвращать и лечить многие хронические заболевания, связанные со старением. Новое исследование мышечных волокон мышей и людей показывает, как физические упражнения влияют на экспрессию генов. Изменения, вызванные физической нагрузкой, «перепрограммируют» эпигенетическую экспрессию волокон в более молодое состояние. Результаты исследования опубликованы в научном журнале The Journal of Physiology.

Практическая значимость работы

Полученные результаты могут послужить основой для разработки лекарственных средств, имитирующих пользу у людей, которые не могут заниматься физическими упражнениями.

Новизна исследования

Исследования показывают, что люди, которые регулярно занимаются спортом, не только укрепляют свои мышцы, но и улучшают общее состояние здоровья, независимо от того, как поздно они начинают заниматься спортом. Например, недавние исследования показали, что физические упражнения снижают риск сердечно-сосудистых заболеваний, а также болезней Альцгеймера и Паркинсона у пожилых людей. И наоборот, уменьшение мышечной массы и силы связано с низким качеством жизни и высокой смертностью от всех причин. В результате их доказанной способности предотвращать и лечить несколько хронических заболеваний при низких затратах врачи назвали физические упражнения «таблеткой», которая может принести пользу почти каждому.

«Физические упражнения — это самое мощное лекарство, которое у нас есть», — утверждает доктор Кевин Мурач (Kevin Murach), сотрудник Научно-исследовательского центра физических упражнений Университета Арканзаса (University of Arkansas).

Доктор утверждает, что физические упражнения следует рассматривать как лечение, укрепляющее здоровье, потенциально продлевающее жизнь, наряду с лекарственными препаратами и здоровым питанием.

Ученые надеются, что лучшее понимание того, как физические упражнения омолаживают состарившиеся мышцы на молекулярном уровне, даст ключ к разработке будущих методов лечения старения.

Перепрограммирование мышечных волокон

Физические упражнения могут омолодить мышечные волокна, способствуя «эпигенетическому перепрограммированию» хромосом в ядрах клеток. Эпигенетика относится к тому, как химические изменения влияют на активность или «экспрессию» генов. Например, белки, называемые факторами транскрипции, могут усиливать экспрессию определенных генов, когда они связываются с определенными последовательностями ДНК.

В 2012 году доктор Шинья Яманака (Shinya Yamanaka) получил Нобелевскую премию по медицине за открытие того, что четыре фактора транскрипции могут превращать специализированные зрелые клетки в более молодые, гибкие клетки, называемые плюрипотентными стволовыми клетками. Эти четыре фактора называются Oct3/4, Klf4, Sox2 и Myc, или сокращенно OKSM.

В новом исследовании доктор Мурач с соавторами сравнили влияние факторов OKSM на экспрессию генов в мышечных волокнах мышей. У одних мышей был доступ к тренажерному колесу, у других доступа не было. Кроме того, ученые сравнили воздействие факторов OKSM на мышцы с воздействием одного фактора транскрипции Мус. Исследователи обнаружили, что физические упражнения индуцируют экспрессию Myc в большей степени, чем три других фактора.

Ученые также исследовали, как физические упражнения сами по себе влияют на экспрессию генов в мышечных волокнах как у мышей, так и у людей. Возраст мышей составлял 22 месяца, что эквивалентно человеческому возрасту около 73 лет.

Мыши в группе упражнений могли свободно бегать на колесе в течение первой недели, затем, в течение следующих 8 недель, ученые постепенно утяжеляли колесо, прикрепляя к нему магнитные гири. Результаты показывают, что физические упражнения перепрограммируют мышечные волокна в более молодое состояние за счет увеличения экспрессии генов, которые вырабатывают факторы, в частности Myc.

Повышенная реакция на упражнения

Мурач предполагает, что полученные результаты могут привести к разработке лекарственных препаратов, которые усиливают реакцию мышц на физические нагрузки у людей, прикованных к постели, или у астронавтов в условиях невесомости. Но он отвергает идею о таблетке, которая повышает экспрессию Myc, заменяя необходимость в физических упражнениях. Во-первых, физические упражнения оказывают благотворное воздействие на все тело, а не только на мышцы.

Кроме того, Myc был связан с раком, поэтому искусственное повышение его экспрессии сопряжено с определенными рисками. Исследователи также отмечают, что препараты, которые завоевывают популярность как “продлевающие жизнь”, на самом деле могут блокировать некоторые полезные эффекты физических упражнений на мышцы.

Доктор Мурач говорит: «Данные свидетельствуют о том, что «продлевающие жизнь» препараты, такие как метформин и рапамицин, препятствуют положительному эффекту физических упражнений, особенно для скелетных мышц».

Он считает, что препараты могут нарушить эпигенетическое перепрограммирование мышц, которое происходит при выполнении физических упражнений.

Упражнения для пожилых людей

«Для людей старше 70 лет я бы настоятельно рекомендовал тренировки с низкой отдачей для всего организма с акцентом на нижнюю часть тела», — посоветовал Джон Логес (John Loges), физиолог. «Силовые тренировки не только подходят, но и настоятельно рекомендуются тем, кому за 70 и старше. Главное — начинать медленно и последовательно продвигаться вперед».

«Ходьба — это занятие, которое я рекомендую наряду с тренировками на сопротивление и подвижность», — посоветовала Мелисса Хендрикс Воган (Melissa Hendrix Wogahn), физиолог. «С точки зрения частоты, пожилой человек может ходить каждый день, при условии, что у него нет противопоказаний».

Она рекомендовала силовые тренировки два дня в неделю и упражнения на подвижность, включая растяжку, каждый день.

Ограничения исследования

Авторы нового исследования признают, что у него есть некоторые ограничения. Например, тип упражнений, статус тренировки, биологический пол и ряд других факторов могут влиять на изменения экспрессии генов, связанные с физическими упражнениями. Кроме того, они подчеркивают важность исследования функциональных последствий эпигенетического перепрограммирования в скелетных мышцах.

Статья по теме: как обычная вода может помочь жить дольше.