Δευτέρα, 22 Δεκεμβρίου 2014

Πώς η άσκηση αλλάζει τη λειτουργία του DNA. How Exercise Changes Our DNA

Edgar Degas, Young Spartans Exercising, 1860. Oil on canvas, 109.5 cm × 155 cm, The National Gallery, London. Νέα μελέτη δείχνει ότι η άσκηση ανοιγοκλείνει τους διακόπτες χιλιάδων γονιδίων. Exercise, a new study finds, changes the shape and functioning of our genes, an important stop on the way to improved health and fitness.

Πώς ακριβώς μπορεί η γυμναστική να αλλάξει το σώμα μας; Η απάντηση είναι περίπλοκη και εν πολλοίς άγνωστη, ωστόσο μια πρώτη εικόνα έρχεται από μελέτη του διάσημου Ινστιτούτου Καρολίνσκα της Σουηδίας, η οποία δείχνει ότι η αερόβια άσκηση ανοιγοκλείνει τους διακόπτες χιλιάδων γονιδίων.

Οι παράγοντες

Η μελέτη αφορά τους λεγόμενους επιγενετικούς παράγοντες, διαδικασίες που ενεργοποιούν ή απενεργοποιούν γονίδια χωρίς να επηρεάζουν την ίδια την αλληλουχία του DNA. Αυτό γίνεται κυρίως μέσω της «μεθυλίωσης», κατά την οποία ομάδες ατόμων που ονομάζονται μεθυλομάδες συνδέονται σε συγκεκριμένες θέσεις του DNA και αυξάνουν ή περιορίζουν τη λειτουργία, ή έκφραση, συγκεκριμένων γονιδίων.

Το πρόβλημα είναι ότι τα μοτίβα μεθυλίωσης του DNA επηρεάζονται από μια πληθώρα περιβαλλοντικών παραγόντων, όπως για παράδειγμα η διατροφή και η έκθεση σε ρύπους. Ως εκ τούτου, είναι δύσκολο να απομονώσει κανείς την επίδραση μεμονωμένων παραγόντων όπως η σωματική άσκηση.

Το εμπόδιο

Επί τρεις μήνες, οι εθελοντές της μελέτης ασκούνταν στο στατικό ποδήλατο κάνοντας πεντάλ μόνο με το ένα πόδι. Whos resolving to go to the gym more in 2015? If you need some more motivation, The New York Times reports that scientists have now discovered that physical exercise is changing your body right down to the level of DNA. By having volunteers pedal a bicycle with only one leg for 3 months, researchers were able to compare the exercised leg with its lazy counterpart. They found that, in the active leg, 5000 sites along the DNA were altered by a process known as methylation that regulates when and how genes are used. NOTTINGHAM TRENT UNIVERSITY/FLICKR (CC BY-NC-ND 2.0)

Οι ερευνητές του Καρολίνσκα ξεπέρασαν το εμπόδιο με έναν ευρηματικό τρόπο: ζήτησαν από τους εθελοντές του πειράματος να γυμνάζουν μόνο το ένα πόδι, ώστε να μπορούν να το συγκρίνουν άμεσα με το αγύμναστο άκρο. Κατά κάποιο τρόπο, οι εθελοντές έγιναν η ομάδα ελέγχου του εαυτού τους, σχολιάζει η εφημερίδα New York Times,

Συνολικά 23 υγιείς άνδρες και γυναίκες υποβλήθηκαν σε ένα μπαράζ ιατρικών εξετάσεων, συμπεριλαμβανομένης μιας βιοψίας στους μυς του ποδιού. Στη συνέχεια ακολούθησαν πρόγραμμα άσκησης στο οποίο έκαναν πεντάλ στο ποδήλατο μόνο με το ένα πόδι σε μέτριο ρυθμό για 45 λεπτά, τέσσερις φορές την εβδομάδα επί τρεις μήνες. Στο τέλος του προγράμματος, οι ιατρικές εξετάσεις και οι βιοψίες επαναλήφθηκαν.

Τα μοτίβα

So for a study published this month in Epigenetics, scientists at the Karolinska Institute in Stockholm recruited 23 young and healthy men and women, brought them to the lab for a series of physical performance and medical tests, including a muscle biopsy, and then asked them to exercise half of their lower bodies for three months. Getty Images

Χρησιμοποιώντας σύγχρονες γενετικές μεθόδους, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα μυϊκά κύτταρα του γυμνασμένου ποδιού παρουσίαζαν αλλαγές των μοτίβων μεθυλίωσης σε 5.000 θέσεις του γονιδιώματος. Σε άλλες θέσεις είχαν προστεθεί μεθυλομάδες και σε άλλες είχαν αφαιρεθεί, ωστόσο οι αλλαγές ήταν εκτεταμένες και στατιστικά σημαντικές.

Επιπλέον, σημαντικές αλλαγές καταγράφηκαν στα μοτίβα έκφρασης χιλιάδων γονιδίων, πολλά από τα οποία είναι γνωστό ότι παίζουν ρόλο στο μεταβολισμό, την απόκριση στην ινσουλίνη και τη φλεγμονή των μυών. Τέτοιες αλλαγές δεν παρατηρήθηκαν στο αγύμναστο πόδι, αναφέρει η ερευνητική ομάδα στην επιθεώρηση «Epigenetics».

Το συμπέρασμα της μελέτης είναι προφανές. Όπως το θέτει η Μαλίν Λίντχολμ, πρώτη συγγραφέας της δημοσίευσης, «μέσω της άσκησης αντοχής, μια αλλαγή του τρόπου ζωής που μπορούν να υιοθετήσουν χωρίς κόστος οι περισσότεροι άνθρωποι, μπορούμε να φέρουμε αλλαγές που επηρεάζουν το πώς χρησιμοποιούμε τα γονίδιά μας και, μέσω αυτού, να αποκτήσουμε πιο υγιείς και λειτουργικούς μύες που τελικά βελτιώνουν την ποιότητα ζωής μας». Η ομάδα της Λίντχολμ σχεδιάζει τώρα περαιτέρω μελέτες για να εξακριβώσει το εάν οι αλλαγές στα μοτίβα μεθυλίωσης είναι μόνιμες, ημιμόνιμες ή παροδικές.