Ćwiczenia są dla ciebie dobre. To żadna nowość: Ludzie, którzy ćwiczą mają tendencję do dłuższego, zdrowszego życia. Ale do niedawna naukowcy oceniali korzyści płynące z ćwiczeń tylko w wąskich paskach: Ćwiczenia obniżają poziom cholesterolu i ciśnienie krwi oraz zapobiegają tyciu. Teraz staje się jasne, że te znane plasterki nie sumują się do pełnego tortu.

Aby rozwiązać tę zagadkę, badacze zagłębiają się w mechanizmy, które leżą u podstaw korzyści płynących z aktywności fizycznej. Odkrywają, że ćwiczenia fizyczne są zarówno potężne, jak i mają szeroki zasięg, wpływając nie tylko na mięśnie i układ sercowo-naczyniowy, ale na niemal każdą część ciała, od układu odpornościowego, przez mózg, po systemy energetyczne w poszczególnych komórkach. W miarę jak naukowcy coraz dokładniej rozumieją, które dźwignie ćwiczeń wpływają na poprawę naszego zdrowia, klinicyści są na skraju możliwości zmiany swojej praktyki. Celem jest myślenie o ćwiczeniach jak o lekarstwie – terapii, którą można przepisywać w określonych dawkach dla określonych potrzeb.

„To jak twoja własna osobista medycyna regeneracyjna”, mówi Joyner.

Zyski dla mózgu

Naukowcy od dawna wiedzą, że niektóre z korzyści płynących z ćwiczeń to prosta kwestia hydrauliki. Ćwiczenie sprawia, że naczynia krwionośne są większe i utrzymują ich sprawne funkcjonowanie, co sprawia, że mniej prawdopodobne jest, że się zatkają i spowodują atak serca lub udar. Pojawiły się sugestie, że może to również oznaczać lepszy przepływ krwi do mózgu, co może pomóc w zapobieganiu zaburzeniom funkcji poznawczych. Na przykład, badania powiązały ćwiczenia z obniżonym ryzykiem wystąpienia choroby Alzheimera.

Teraz naukowcy dokonują bardziej wyraźnego połączenia między ćwiczeniami a zdrowiem mózgu. Odkrywają, że pełna korzyść z ćwiczeń nie pochodzi z samego ruchu fizycznego, ale z rzeczywistej sprawności fizycznej, zdrowia sercowo-naczyniowego organizmu. Na przykład długoterminowe badania norweskich rekrutów wojskowych wykazały, że ich sprawność aerobowa w wieku 18 lat była wysoce predykcyjna w stosunku do ryzyka demencji w starszym wieku. A szwedzkie kobiety, które były wysoce sprawne w średnim wieku, miały ośmiokrotnie niższe ryzyko demencji w ciągu następnych 44 lat niż kobiety o tylko umiarkowanej sprawności, naukowcy donieśli w 2018 roku w Neurology.

Inne niedawne badanie, prowadzone przez K. Sreekumaran Nair, endokrynologa w Mayo Clinic, wykazało, że po zaledwie 12 tygodniach reżimu ćwiczeń o wysokiej intensywności, mózgi uczestników wykazały zwiększony pobór glukozy i wyższą aktywność metaboliczną, szczególnie w regionach, które zwykle wykazują spadek w chorobie Alzheimera. W badaniach prowadzonych przez Marcasa Bammana, fizjologa ćwiczeń na Uniwersytecie Alabama w Birmingham, stwierdzono, że ćwiczenia o wysokiej intensywności mają podobny wpływ na części mózgu najbardziej dotknięte chorobą Parkinsona.

Korzyści z waleczności

Ćwiczenia nie tylko budują większe naczynia krwionośne; budują również większe mięśnie. Przynosi to korzyści zdrowotne na wiele sposobów, od zminimalizowania ryzyka cukrzycy po wzmocnienie odporności organizmu na choroby takie jak rak.

Mięśnie są największym konsumentem glukozy, która wlewa się do krwiobiegu po posiłku. Więcej mięśni oznacza szybsze usuwanie tego skoku glukozy, mówi Bamman – a zatem mniejsze narażenie na szkody spowodowane podwyższonym poziomem cukru we krwi, co stanowi poważny problem zdrowotny dla osób podatnych na cukrzycę.

Mięśniowo-budowlane aspekty ćwiczeń pomagają również odwrócić kluczową zmianę związaną ze starzeniem się: spadek funkcji mitochondriów, generatorów energii w naszych komórkach. Spadek ten, często obserwowany u osób prowadzących siedzący tryb życia, może spowodować, że mitochondria nie będą w stanie całkowicie spalić paliwa komórkowego, co może prowadzić do generowania przez komórki większej ilości oksydantów, bogatych w tlen, reaktywnych cząsteczek, które uszkadzają białka i DNA.

Mięśnie są pełne mitochondriów i ćwiczenia mogą pomóc uniknąć tego uszkodzenia oksydacyjnego. Badania Nair’a pokazują, że ćwiczenia aerobowe, same lub w połączeniu z treningiem siłowym, poprawiają funkcję mitochondriów, zmniejszają produkcję utleniaczy i zapobiegają uszkodzeniom oksydacyjnym. Ćwiczenia aerobowe o wysokiej intensywności zachęcają również mitochondria do wytwarzania większej ilości białek, których używają do spalania paliwa.

Mięśnie pełnią jeszcze jedną ważną rolę: Jego obfite białka służą jako zbiorniki aminokwasów dla reszty ciała. Zazwyczaj, gdy inne układy narządów potrzebują aminokwasów, mówi Bamman, „te są pobierane z mięśni”. Jest to szczególnie ważne, gdy ktoś jest chory, ponieważ układ odpornościowy potrzebuje dużo aminokwasów do wytwarzania przeciwciał, które zwalczają infekcje.

Największe korzyści z budowania mięśni, choć, może pochodzić z cząsteczek sygnalizacyjnych, które pompuje do krwi. Bente Klarlund Pedersen, fizjolog ćwiczeń na Uniwersytecie w Kopenhadze, zidentyfikowała najbardziej zbadane z tych cząsteczek sygnałowych w 2000 roku, a później ukuła dla nich termin: miokiny. Od tego czasu ona i inni badacze odkryli setki innych, z których wiele jest aktywowanych przez ćwiczenia. Cząsteczki te, uwalniane w odpowiedzi na wysiłek mięśniowy, pomagają regulować wzrost mięśni, metabolizm składników odżywczych, stany zapalne i wiele innych procesów. „Myślę, że dla większości ludzi trudno jest zrozumieć, dlaczego praca mięśni może wpływać na moją wątrobę lub być dobra dla mojego mózgu lub kości” – mówi. Miokiny służą jako łącznik między aktywnością mięśni a tymi innymi organami.

Jedną z najważniejszych miokin w tym przesłuchaniu jest interleukina-6. Uwolniona w odpowiedzi na wysiłek mięśniowy, IL-6 ma kilka efektów, w tym tłumienie głodu i wzmocnienie odpowiedzi układu odpornościowego na raka. Inna cząsteczka sygnalizacyjna, katepsyna B, wyzwala korzystne zmiany w mózgu, w tym produkcję nowych komórek mózgowych. Inne cząsteczki sygnalizacyjne mogą pomóc w łagodzeniu depresji.

Wygaszanie stanów zapalnych

Ćwiczenia, oczywiście, również pomagają zachować szczuplejszą sylwetkę – a zwłaszcza zapobiegają gromadzeniu się tłuszczu brzusznego, szczególnie szkodliwego. Jednym z powodów, dla których tłuszcz brzuszny jest tak zły dla ciebie jest jego partnerstwo z zapaleniem. „Jeśli weźmiemy trzewny tłuszcz i zbadamy go w laboratorium, zobaczymy, że trzewny tłuszcz jest bardziej zapalny niż tłuszcz podskórny”, mówi Pedersen. „Ten stan zapalny rozleje się do krwi, powodując przewlekły ogólnoustrojowy stan zapalny.”

Przewlekły stan zapalny, Pedersen sugeruje w 2019 Annual Review of Physiology, może być podstawowym powodem, dla którego brak aktywności przyczynia się do tak wielu różnych chorób. „Wiemy, że bycie nieaktywnym fizycznie zwiększa ryzyko około 35 różnych chorób lub zaburzeń”, mówi. „A jeśli masz jedną z tych chorób – powiedzmy, że masz cukrzycę typu 2 – masz zwiększone ryzyko innych, takich jak rak lub choroby serca. Jeśli powiążemy to wszystko razem, jedną cechą wszystkich tych chorób jest brak aktywności fizycznej, a drugą jest przewlekły stan zapalny.”

Około dekady temu Pedersen przeprowadził eksperyment, w którym kazał zdrowym młodym mężczyznom zmniejszyć ich dzienną liczbę kroków z około 10 000 kroków dziennie do zaledwie 1500. W ciągu dwóch tygodni, mężczyźni wykazały 7 procentowy wzrost masy tłuszczu w brzuchu. Wraz z tą zmianą, mężczyźni pokazał wskazówki zmniejszonej wrażliwości na insulinę, zmiana również postrzegane w cukrzycy typu 2.

Interleukina-6 wydaje się być w centrum wpływu ćwiczeń na trzewną tkankę tłuszczową i stan zapalny. W ostatnim eksperymencie Pedersen i jej koledzy umieścili 27 ochotników z brzuszkiem na 12-tygodniowym programie roweru treningowego, podczas gdy 26 innych ochotników pozostało nieaktywnych. Połowa uczestników w każdej grupie otrzymała również lek, który blokuje działanie IL-6. Pod koniec 12 tygodni, ćwiczący stracili tłuszcz brzuszny, zgodnie z oczekiwaniami – ale tylko jeśli nie otrzymali blokera IL-6. (Co dziwne, IL-6 jest ogólnie uważana za cząsteczkę prozapalną, ponieważ jest bardziej obfita u osób otyłych z ogólnoustrojowym stanem zapalnym. Ale Pedersen ma pewne dowody na to, że u tych ludzi podwyższony poziom IL-6 jest skutkiem, a nie przyczyną stanu zapalnego.)

Rx for movement

As researchers tease out more of the details about how physical activity benefits health, the moment is fast approaching when exercise becomes not merely „a good thing to do”, but a medicine in its own right, just like pharmaceutical drugs. Wiele badań już teraz wskazuje na ten kierunek. Na przykład, ponad połowa z 64 dorosłych osób z cukrzycą typu 2 była w stanie zaprzestać przyjmowania leków obniżających poziom cukru we krwi w ciągu roku od rozpoczęcia regularnego programu ćwiczeń, jak wykazał Pedersen i jego zespół. A przegląd ponad 300 randomizowanych badań kontrolowanych wykazał, że ćwiczenia były tak samo skuteczne jak leki dla osób zagrożonych chorobami serca i cukrzycą, a także skuteczniejsze niż leki na rehabilitację po udarze.

Ale jeśli ćwiczenia mają naprawdę stać się lekiem jak każdy inny, lekarze będą musieli dowiedzieć się, ile ich przepisywać, aby zmaksymalizować korzyści. „Samo powiedzenie 'bądź aktywny fizycznie’ jest jak powiedzenie ludziom 'lepiej się odżywiaj’ – nie mówi nam, co powinniśmy robić” – mówi Kirk Erickson, psycholog ćwiczeń z Uniwersytetu w Pittsburghu. Opracowanie bardziej precyzyjnych zaleceń dotyczących dawkowania jest jednak trudne, ponieważ istnieje tak wiele sposobów wykonywania ćwiczeń, które różnią się czasem trwania, intensywnością, częstotliwością i rodzajem. (Dostosowanie do indywidualnego ryzyka choroby – mówienie jednej osobie, aby robiła X, ponieważ jest zagrożona cukrzycą, a innej, aby robiła Y ze względu na rodzinną historię demencji – jest jeszcze bardziej odległym celem.)

Badacze wciąż pracują nad tym, co ma znaczenie na tej złożonej arenie. Ćwiczenia angażujące więcej grup mięśniowych generują więcej IL-6, więc ćwiczenia całego ciała, takie jak bieganie, mają większy efekt przeciwzapalny niż ćwiczenia ukierunkowane tylko na kilka grup mięśniowych, mówi Pedersen. A korzyści ustępują w ciągu kilku dni, co sugeruje, że ważne jest częste wykonywanie ćwiczeń. „Jeśli minęło 48 godzin od ćwiczeń, czas je powtórzyć”, mówi Jill Barnes, fizjolog ćwiczeń na Uniwersytecie Wisconsin-Madison.

Seria nadchodzących randomizowanych badań może wkrótce przynieść więcej pewności w kwestii dawkowania. Jedno z największych, w które Bamman jest zaangażowany na Uniwersytecie w Alabamie, będzie miało prawie 2000 ochotników podejmujących albo 12 tygodni ćwiczeń wytrzymałościowych, 12 tygodni treningu siłowego lub żadnego programu ćwiczeń. Naukowcy będą mierzyć aktywność genów, sygnalizację molekularną i inne zmiany w organizmie, co może pozwolić im dokładnie określić, w jaki sposób te dwa tryby ćwiczeń różnią się w skutkach. Ponieważ badanie jest tak duże, naukowcy powinni również być w stanie zbadać, dlaczego niektórzy ludzie reagują silniej niż inni na tę samą dawkę ćwiczeń.

Inne duże badanie, w którym uczestniczy Bamman, finansowane przez Departament Obrony USA, ma na celu porównanie genów aktywowanych przez umiarkowane ćwiczenia z tymi aktywowanymi przez ćwiczenia o wysokiej intensywności u młodych, zdrowych ochotników.

Erickson próbuje parse specyfiki z badania, które będą oceniać wpływ objętości ćwiczeń na starzenie się mózgu. Naukowcy będą mierzyć stan zapalny, cząsteczki sygnalizacyjne, skład ciała i inne markery, a także ostrość umysłu, na ponad 600 ochotników w wieku od 65 do 80 lat, zarówno przed, jak i po roku ćwiczeń. Niektórzy z ochotników będą wykonywać 150 minut tygodniowo nadzorowanych umiarkowanych ćwiczeń, inni będą wykonywać 225 minut tygodniowo, podczas gdy trzecia grupa będzie zamiast tego wykonywać lekkie rozciąganie.

Oczywiście, nawet po wynikach tych i innych nadchodzących prób są w, „prawo” ilość ćwiczeń dla konkretnej osoby jest prawdopodobne, aby zależeć od ich indywidualnych okoliczności. „Dla kogoś z cukrzycą, kto chce poprawić kontrolę cukru we krwi, nawet 10 minut jest prawdopodobnie świetne”, mówi Barnes. „Ale dla ryzyka sercowo-naczyniowego lub zdrowia mózgu, to może być inne.”

Bamman zgadza się. „Nie ma ani jednego układu narządów w organizmie, na który nie mają wpływu ćwiczenia”, mówi. „Częściowym powodem, dla którego efekt ćwiczeń jest tak spójny i tak silny jest to, że nie ma jednej ścieżki molekularnej – będzie to kombinacja wszystkich tych rzeczy. Tak więc pod koniec tych wszystkich badań, będziemy patrzeć wstecz i wymieniać nie tylko jeden czy dwa mechanizmy, ale wiele z nich. W końcu będzie to skomplikowana odpowiedź.”

.