Резюме: Отримані дані розкривають клітинний механізм, який допомагає покращити фізичну форму за допомогою фізичних тренувань, і визначають втручання проти старіння, яке допомагає уповільнити зниження, яке відбувається з природним старінням.
Джерело: Центр діабету Джослін
Доведено, що фізичні вправи захищають від широкого спектру захворювань, і вони можуть бути найпотужнішим заходом проти старіння, відомим науці. Однак, хоча фізична активність може покращити здоров’я з віком, її благотворний вплив неминуче слабшає. Клітинні механізми, що лежать в основі взаємозв’язку між фізичними вправами, фізичною підготовкою та старінням, залишаються недостатньо вивченими.
У статті, опублікованій в Літопис Національної академії наук, дослідники з Діабетичного центру Джосліна досліджували роль клітинного механізму в покращенні фізичної форми за допомогою фізичних тренувань і визначили втручання проти старіння, яке затримало зниження, яке відбувається зі старінням у модельному організмі. Разом результати вчених відкривають двері до нових стратегій сприяння роботі м’язів під час старіння.
«Вправи широко використовуються для покращення якості життя та захисту від дегенеративних захворювань, а у людей тривалий режим фізичних вправ знижує загальну смертність», — сказав співавтор Т. Кіт Блеквелл, доктор медичних наук, старший науковий співробітник відділу. Керівник острівцевої клітини та регенеративної біології в Джосліні. «Наші дані визначають ключовий посередник реакції на фізичні вправи та вихідну точку для втручань, спрямованих на підтримку функції м’язів під час старіння».
Цей важливий посередник є циклом розпаду та відновлення мітохондрій, спеціалізованих структур або органел у кожній клітині, відповідальних за виробництво енергії. Функція мітохондрій має вирішальне значення для здоров’я, а порушення мітохондріальної динаміки – циклу відновлення непрацюючих мітохондрій і відновлення зв’язку між органелами, що виробляють енергію – пов’язують із розвитком і прогресуванням хронічних захворювань, пов’язаних із віком, таких як хвороби серця та діабет 2 типу. .
«Оскільки ми усвідомлюємо, що наші м’язи втомлюються та відновлюються після тренування, вони проходять цей динамічний мітохондріальний цикл», — сказав Блекуелл, який також є виконувачем обов’язків керівника відділу імунобіології в Joslin. «У цьому процесі м’язи справляються з наслідками метаболічної потреби вправ і відновлюють свою функціональну здатність».
Блеквелл та його колеги, в тому числі співавтор Хуліо Сезар Батіста Феррейра, доктор філософії, Інститут біомедичних наук Університету Сан-Паулу, досліджували роль мітохондріальної динаміки під час фізичних вправ у модельному організмі C. elegans, простому мікроскопічному хробаку, добре вивченому видів, які часто використовуються в дослідженнях метаболізму та старіння.
Записуючи хробаків C. elegans дикого типу під час їхнього плавання чи повзання, дослідники спостерігали типове вікове зниження фізичної підготовки тварин протягом 15 днів дорослого життя. Вчені також продемонстрували значний і прогресивний зсув до фрагментованих та/або дезорганізованих мітохондрій у літніх тварин. Наприклад, вони спостерігали у молодих хробаків на 1-й день дорослішання один напад втоми, спричиненої фізичними навантаженнями, через годину.
60-хвилинний сеанс також викликав збільшення мітохондріальної фрагментації в м’язових клітинах тварин, але 24-годинного періоду було достатньо, щоб відновити як працездатність, так і функцію мітохондрій.
У старших глистів (день 5 і день 10) продуктивність тварин не поверталася до вихідного рівня протягом 24 годин. Подібним чином мітохондрії старих тварин пройшли через цикл фрагментації та відновлення, але реорганізація мережі, яка відбулася, була меншою, ніж у молодих тварин.
«Ми визначили, що один сеанс фізичних вправ викликає цикл втоми та відновлення фізичної форми, який супроводжується циклом відновлення мітохондріальної мережі», — сказала перший автор Джуліан Круз Кампос, докторант в Центрі діабету Джосліна.
«Старіння зменшило ступінь, до якого це сталося, і спричинило паралельне зниження фізичної підготовки. Це свідчить про те, що мітохондріальна динаміка може бути важливою для підтримки фізичної форми та, можливо, для покращення фізичної форми за допомогою фізичних вправ».
У другій серії експериментів вчені дозволяли черв’якам дикого типу плавати по годині на день протягом 10 днів поспіль, починаючи з раннього дорослого віку. Команда виявила, що, як і у людей, довгострокова програма навчання значно покращила фізичну форму тварин середнього віку на 10-й день і пом’якшила порушення мітохондріальної динаміки, яке зазвичай спостерігається під час старіння.
Нарешті, дослідники перевірили втручання, які, як відомо, подовжують тривалість життя на їх здатність покращувати фізичну здатність під час старіння. Черви зі збільшеним AMPK – молекулою, яка є ключовим регулятором енергії під час фізичних вправ, яка також сприяє ремоделюванню мітохондріальної морфології та метаболізму – продемонстрували кращу фізичну форму.
Вони також продемонстрували збереження, але не покращення продуктивності вправ під час старіння. Черви, сконструйовані з відсутністю AMPK, демонстрували знижену придатність під час старіння, а також порушували цикли відновлення. Вони також не отримували переваг від затримки віку від фізичних вправ протягом усього життя.
«Важливою метою в галузі старіння є визначення втручань, які не тільки продовжують тривалість життя, але й покращують здоров’я та якість життя», — сказав Блекуелл, який також є професором генетики Гарвардської медичної школи.
«У людей похилого віку зниження функції м’язів і толерантності до фізичних навантажень є основною проблемою, яка призводить до значної захворюваності. Наші дані вказують на потенційно ефективні способи втручання, щоб запобігти цьому зниженню — ймовірно, разом з іншими аспектами старіння. Буде дуже цікаво визначити, як пластичність мітохондріальної мережі впливає на фізичну форму, а також на довголіття та захворювання, пов’язані зі старінням у людей».
Додаткові автори включали Такафумі Огава з Центру діабету Джосліна; Луїс Енріке Маркезі Бозі (співавтор); Барбара Крум, Луїс Роберто Грассманн Побре, Ніколау Дреш Феррейра, Габріель Сантос Аріні, Рода душ Падрес Альбукерке з Університету Сан-Паулу; Анніка Траа з Університету Макгілла; Олександр М. ван дер Блік з Медичної школи Девіда Геффена Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі; Афшин Бехешті з дослідницького центру Еймса НАСА; і Джеремі М. Ван Раамсдонк з Гарвардської медичної школи.
Фінансування: Ця робота була підтримана Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) (гранти 2013/07937-8, 2015/22814-5, 2017/16694-2 та 2019/25049-9); Національна рада з досліджень та розвитку – Бразилія (CNPq) (гранти 303281/2015-4 та 407306/2013-7); Координація вдосконалення персоналу вищої освіти – Бразилія (CAPES) Фінансовий код 001 і Національний інститут науки і технологій і Центр досліджень і розвитку окисно-відновних процесів у біомедицині; Національний інститут здоров’я (NIH) (гранти R35 GM122610, R01 AG054215, DK123095, AG071966); Joslin Diabetes Middle (гранти P30 DK036836 і R01 GM121756); Докторські стипендії FAPESP 2017/16540-5 і 2019/18444-9, а також 2016/09611-0 і 2019/07221-9; Премія Американської кардіологічної асоціації за розвиток кар’єри (2022/926512); програма Клаудії Адамс Барр; сімейний фонд Lavine; благодійний фонд Pew. Вільям Б. Мейр (Гарвардська школа громадської охорони здоров’я Т. Чан) і Мален Хансен (Інститут медичного відкриття Санфорда Бернхема Пребіса) надали деякі штами глистів, використані в цьому дослідженні. Інші штами були надані CGC, який фінансується NIH (P40 OD010440).
Дивіться теж
Про це дослідження новини про старіння та фізичні вправи
Автор: Хлоя Мек
Джерело: Центр діабету Джослін
Контакти: Центр діабету Хлої МекДжослін
зображення: Зображення знаходиться у відкритому доступі
Оригінальний пошук: Закритий доступ.
«Вправи зберігають фізичну форму під час старіння через AMPK і мітохондріальну динаміку» Т. Кіт Блеквелл та ін. PNAS