В то время как физическая активность может улучшить здоровье в процессе старения, ее положительный эффект неизбежно снижается. Клеточные механизмы, лежащие в основе взаимосвязи между физическими упражнениями, фитнесом и старением, остаются плохо изученными.
Упражнения могут быть самым мощным антивозрастным средством, известным науке, и было доказано, что они защищают от широкого спектра заболеваний.
Однако, несмотря на то, что физическая активность может улучшить здоровье в процессе старения, ее положительный эффект неизбежно снижается. Клеточные механизмы, лежащие в основе взаимосвязи между физическими упражнениями, фитнесом и старением, остаются плохо изученными. В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи Диабетического центра Джослина исследовали роль одного клеточного механизма в улучшении физической формы с помощью физических упражнений и выявили одно омолаживающее вмешательство, которое отсрочивало снижение, происходящее с возрастом в организме. модельный организм. Вместе открытия ученых открывают двери для новых стратегий улучшения мышечной функции при старении.
«Упражнения широко используются для улучшения качества жизни и защиты от дегенеративных заболеваний, а у людей длительный режим упражнений снижает общую смертность», — сказал соавтор Т. Кейт Блэквелл, доктор медицинских наук, старший исследователь. и глава отдела островковых клеток и регенеративной биологии в Джослин. «Наши данные определяют важный медиатор реакции на физические нагрузки и отправную точку для вмешательств, направленных на поддержание мышечной функции во время старения».
Этим важным посредником является цикл фрагментации и восстановления митохондрий, специализированных структур или органелл внутри каждой клетки, ответственных за производство энергии. Функция митохондрий имеет решающее значение для здоровья, а нарушение митохондриальной динамики — цикла восстановления дисфункциональных митохондрий и восстановления связи между органеллами, вырабатывающими энергию, — было связано с развитием и прогрессированием хронических возрастных заболеваний, таких как болезни сердца. и диабет 2 типа.
«Поскольку мы видим, что наши мышцы испытывают усталость и восстановление после тренировки, они проходят этот митохондриальный динамический цикл», — сказал Блэквелл, который также является исполняющим обязанности главы отдела иммунобиологии в Джослине. «В этом процессе мышцы справляются с последствиями метаболических потребностей в упражнениях и восстанавливают свои функциональные возможности».
Блэквелл и его коллеги, в том числе соавтор Хулио Сезар Батиста Феррейра, доктор философии Института биомедицинских наук Университета Сан-Паулу, исследовали роль митохондриальной динамики во время упражнений в модельном организме C. elegans, простом, хорошо изученном микроскопические виды червей, часто используемые в исследованиях метаболизма и старения.
Регистрируя червей C. elegans дикого типа, когда они плавали или ползали, исследователи наблюдали типичное возрастное снижение физической подготовки в течение 15 дней взрослой жизни животных. Ученые также показали значительный и прогрессивный сдвиг в сторону фрагментированных и/или дезорганизованных митохондрий у стареющих животных. Например, они наблюдали у молодых червей на 1-й день взрослой жизни одиночный приступ усталости, вызванной физическими упражнениями, через час.
60-минутный сеанс также вызывал увеличение фрагментации митохондрий в мышечных клетках животных, но 24-часового периода было достаточно для восстановления как производительности, так и функции митохондрий.
У более старых (5-й и 10-й день) червей продуктивность животных не возвращалась к исходному уровню в течение 24 часов. Точно так же митохондрии старых животных подверглись циклу фрагментации и восстановления, но произошедшая реорганизация сети была меньше, чем у более молодых животных.
«Мы определили, что один сеанс упражнений вызывает цикл усталости и восстановления физической формы, который параллелен циклу восстановления митохондриальной сети», — сказала первый автор Джулиан Крус Кампос, научный сотрудник Диабетического центра Джослина. «Старение уменьшило степень, в которой это произошло, и вызвало параллельное снижение физической формы. Это говорит о том, что митохондриальная динамика может быть важна для поддержания физической формы и, возможно, для улучшения физической формы с помощью упражнений».
Во второй серии экспериментов ученые позволили червям дикого типа плавать по одному часу в день в течение 10 дней подряд, начиная с наступления взрослой жизни. Команда обнаружила, что, как и у людей, долгосрочная программа обучения значительно улучшила физическую форму животных среднего возраста на 10-й день и смягчила нарушение митохондриальной динамики, обычно наблюдаемое при старении.
Наконец, исследователи проверили известные средства, увеличивающие продолжительность жизни, на их способность улучшать способность к физической нагрузке во время старения. Черви с повышенным уровнем AMPK — молекулы, которая является ключевым регулятором энергии во время упражнений, а также способствует ремоделированию митохондриальной морфологии и метаболизма — демонстрировали улучшенную физическую форму. Они также продемонстрировали сохранение, но не повышение физической работоспособности в процессе старения. Черви, у которых отсутствует AMPK, продемонстрировали снижение физической формы во время старения, а также нарушение цикла восстановления. Они также не получали замедляющих старение преимуществ физических упражнений в течение всей жизни.
«Важной целью в области старения является определение вмешательств, которые не только увеличивают продолжительность жизни, но также улучшают здоровье и качество жизни», — сказал Блэквелл, который также является профессором генетики в Гарвардской медицинской школе.
Блэквелл добавил: «У стареющих людей снижение мышечной функции и толерантности к физическим нагрузкам является серьезной проблемой, которая приводит к серьезной заболеваемости. Наши данные указывают на потенциально плодотворные точки вмешательства для предотвращения этого снижения — скорее всего, наряду с другими аспектами старения. будет представлять большой интерес, чтобы определить, как пластичность митохондриальной сети влияет на физическую форму, а также на продолжительность жизни и связанные со старением заболевания у людей».