بر اساس پایگاه اطلاع رسانی بنیان، تاثیر ورزش برای کمک به کاهش وزن و جلوگیری از افزایش وزن به خوبی شناخته شده است. با این حال، شناسایی مکانیسم‌های سلولی که زیربنای این فرآیند هستند، دشوار است زیرا سلول‌ها و بافت‌های زیادی درگیر هستند. به تازگی یک مطالعه جدید که بر روی موش‌ها انجام شده  است که به شناخت محققان از نحوه تأثیر ورزش و رژیم غذایی بر بدن کمک فراوانی کرده است، در این مطالعه محققان MIT و دانشکده پزشکی هاروارد بسیاری از سلول‌ها، ژن‌ها و مسیرهای سلولی را که با ورزش یا رژیم غذایی پرچرب اصلاح می‌شوند، را ترسیم کرده اند. به گفته محققان، این یافته‌ها می‌تواند اهداف بالقوه‌ای برای تجویز داروهایی باشد که می‌تواند به تقویت یا تقلید مزایای ورزش کمک کند.

در این خصوص Manolis Kellis ، استاد علوم کامپیوتر در آزمایشگاه علوم کامپیوتر و هوش مصنوعی MIT (CSAIL) و یکی از اعضای موسسه Broad MIT و هاروارد اینطور می‌گویدکه: شناخت مکانیسم‌های مولکولی که محرک‌های اثرات مفید ورزش و اثرات مضر رژیم غذایی پرچرب هستند، بسیار مهم است، به طوری که ما می‌توانیم بفهمیم که چگونه می‌شود در این امر مداخله کرد تا بتوان داروهایی را ساخت تا از آن طریق بتوانیم تاثیر ورزش را شبیه سازی و تقلید کنیم.

روش مطالعه شده در اجرای این طرح

در این مطالعه، محققان موش‌هایی را با رژیم‌های غذایی پرچرب یا معمولی مورد مطالعه قرار دادند که کم تحرک بودندو هر زمان که می‌خواستند به آنها فرصت ورزش داده می‌شد. محققان با استفاده از توالی یابی RNA تک سلولی، پاسخ 53 نوع سلول موجود در ماهیچه‌های اسکلتی و دو نوع بافت چربی را فهرست بندی کردند. یکی از نکات کلی که ما به طور واضحی در این مطالعه دریافتیم، این است که چگونه رژیم‌های پرچرب، همه این سلول‌ها و سیستم‌ها را به یک طریق تحت فشار قرار می‌دهند و به نظر می‌رسد ورزش تقریباً همه اثرات چربی بر بدن را برعکس می‌کند.» کلیس در ادامه گفت، ورزش واقعاً می‌تواند تأثیر عمده ای در سراسر بدن داشته باشد.

Kellis و Laurie Goodyear، استاد پزشکی در دانشکده پزشکی هاروارد و محقق ارشد در مرکز دیابت Joslin، که نویسندگان ارشد این مطالعه نیز هستند، یافته‌های این مطالعه را در مجله Cell Metabolism منتشر شده کردند. Jiekun Yang ، دانشمند محقق در  MIT CSAIL، Maria Vamvini ، مربی پزشکی در مرکز دیابت Joslin ؛ و Pasquale Nigro ، مربی پزشکی در مرکز دیابت Joslin ؛ از دیگر نویسندگان اصلی مقاله هستند.

خطرات چاقی

چاقی یک مشکل بهداشتی رو به رشد در سراسر جهان است. در ایالات متحده بیش از 40 درصد از جمعیت چاق و نزدیک به 75 درصد دارای اضافه وزن هستند. اضافه وزن یک عامل خطر برای بسیاری از بیماری‌ها از جمله بیماری قلبی، سرطان، بیماری آلزایمر و حتی بیماری‌های عفونی مانند کووید-19 است. کلیس می‌گوید: «چاقی، همراه با افزایش سن، یک عامل جهانی است که همه جنبه های سلامت انسان را تحت تاثیر قرار می‌دهد. چندین سال پیش، آزمایشگاه او مطالعه ای را بر روی ناحیه ژن FTO انجام داد که به شدت با خطر چاقی مرتبط است. در آن مطالعه سال 2015، تیم تحقیقاتی دریافتند که ژن‌های این ناحیه مسیری را کنترل می‌کنند که سلول‌های چربی نابالغ به نام سلول‌های چربی پیش‌ساز را وادار می‌کند که به سلول‌های چربی سوز یا سلول‌های ذخیره‌کننده چربی تبدیل شوند. این یافته، که مؤلفه ژنتیکی واضحی را در چاقی نشان داد، کلیس را برانگیخت تا بررسی کند که چگونه ورزش، می‌تواند در سطح سلولی از چاقی جلوگیری کند و روی سلول‌های پیش‌ساز چربی تأثیر بگذارد.

بررسی چگونگی تاثیر ورزش بر چاقی و سلول‌های پیش‌ساز چربی

برای بررسی این سوال، کلیس و همکارانش تصمیم گرفتند توالی RNA تک سلولی سه نوع بافت را در پاسخ به ورزش بررسی کنند،به عنوان مثال، عضله اسکلتی، بافت چربی سفید احشایی (که در اطراف اندام های داخلی، جایی که چربی را ذخیره می‌کند) و بافت چربی سفید زیر جلدی (که زیر پوست یافت می‌شود و در درجه اول چربی را می‌سوزاند). این بافت‌ها از موش‌های چهار گروه آزمایشی مختلف به دست آمد. به مدت سه هفته، دو گروه از موش‌ها با رژیم غذایی معمولی یا رژیم غذایی پرچرب تغذیه شدند. برای سه هفته بعد، هر یک از این دو گروه به یک گروه بی تحرک و یک گروه تمرینی تقسیم شدند که دسترسی مداوم به تردمیل داشتند. با تجزیه و تحلیل بافت‌های این موش‌ها، محققان توانستند ژن‌هایی را که با ورزش فعال یا سرکوب شده‌اند در 53 نوع سلول مختلف فهرست‌بندی کنند.

نتایج ثبت شده از مشاهدات بدست آمده

محققان دریافتند که در هر سه نوع بافت، سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs) به نظر می‌رسد بسیاری از اثرات ناشی از ورزش و رژیم غذایی را که کنترل می‌کنند. سلول‌های بنیادی مزانشیمی سلول‌های بنیادی هستند که می‌توانند به انواع سلول‌های دیگر از جمله سلول‌های چربی و فیبروبلاست‌ها تمایز پیدا کنند. در بافت چربی، محققان دریافتند که رژیم غذایی پرچرب ظرفیت سلول‌های بنیادی مزانشیمی را برای تمایز به سلول‌های ذخیره کننده چربی تعدیل کرده و باعث افزایش تولید این سلول‌ها می‌شوند، در حالی که ورزش این اثر را معکوس می‌کند. علاوه بر افزایش ذخیره چربی، محققان دریافتند که یک رژیم غذایی پرچرب همچنین سلول‌های بنیادی مزانشیمی را تحریک می‌کند تا عواملی را ترشح کنند که ماتریکس خارج سلولی (ECM) را بازسازی کند (شبکه ای از پروتئین‌ها و سایر مولکول‌ها که سلول‌ها و بافت‌های بدن را احاطه کرده و از آنها حمایت می‌کند) این ECM بازسازی شده به ایجاد ساختار برای سلول‌های بزرگ‌شده ذخیره‌کننده چربی کمک می‌کند و همچنین یک محیط التهابی‌تر ایجاد می‌کند. کلیس می‌گوید: «از آنجایی که سلول‌های چربی مملو از لیپیدها می‌شوند، استرس شدیدی ایجاد می‌شود و این خود باعث ایجاد التهاب با درجه پایین می‌شود که سیستمیک بوده و برای مدت طولانی حفظ می‌شود و همچنین موجب بسیاری از عوارض جانبی چاقی می‌شود.

ارتباط میان ورزش و عملکرد سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs)

نتایج مطالعه ای دیگر در سال 2017 نشان داد که ورزش ممکن است باعث افزایش توانایی تکثیر و کاهش توانایی چربی زایی سلول های استرومایی مزانشیمی مغز استخوان (BMSCs) و سلول های استرومایی مزانشیمی مشتق از چربی (ADSCs) شود. با این حال، تأثیر مثبت ورزش بر فعالیت ضد آپوپتوتیک هر دو نوع MSC نیز مشاهده شد. همچنین در این مطالعه پیشنهاد شد که خصوصیات بیولوژیکی هر دو نوع سلول در تمایز به سلول‌های ذخیره کننده چربی تا حد زیادی تغییر کرده است.

ارتباط میان ژن‌های کنترل کننده ریتم شبانه روزی با چاقی و ورزش

علاوه براین محققان دریافتند که رژیم‌های غذایی پرچرب و ورزش اثرات متضادی بر مسیرهای سلولی کنترل کننده ریتم‌های شبانه‌روزی دارند ( چرخه‌های 24 ساعته که بر بسیاری از عملکردها، از خواب تا دمای بدن، ترشح هورمون و هضم نظارت دارند). این مطالعه نشان داد که ورزش بیان ژن‌هایی را که این ریتم‌ها را تنظیم می‌کنند، افزایش می‌دهد، در حالی که رژیم غذایی پرچرب آن‌ها را سرکوب می‌کند. کلیس می‌گوید: «مطالعات زیادی وجود دارد که نشان می‌دهد زمانی که در طول روز غذا می‌خورید در نحوه جذب کالری بسیار مهم است. بنابراین "ارتباط ریتم شبانه روزی  با نحوه جذب کالری بسیار مهم است و نشان می‌دهد که چگونه چاقی و ورزش به طور مستقیم با تاثیر بر ریتم شبانه روزی، بر عملکرد اندام‌های محیطی تأثیر می‌گذارد، که این عامل خود موجب میشود که ورزش به طور سیستماتیک بر روی ساعت‌های تنظیمی بدن عمل کند و عملکرد سلول‌های بنیادی و ایمنی را تنظیم کند." در ادامه محققان نتایج خود را با پایگاه داده ای از ژن‌های انسانی که با ویژگی‌های متابولیک مرتبط است، مقایسه کردند. آنها دریافتند که دو مورد از ژن‌های ریتم شبانه روزی که در این مطالعه شناسایی کردند، به نام DBP و CDKN1A، که با خطر بالاتر چاقی در انسان مرتبط هستند. یانگ می‌گوید: «این نتایج به ما کمک می‌کند تا مقادیر ترجمه‌ای این ژن‌های هدف را ببینیم، و به دنبال این باشیم که چگونه می‌توانیم فرآیندهای بیولوژیکی خاص را در انواع سلول‌های خاص هدف قرار دهیم.

بررسی اثرات ورزش و رژیم‌های غذایی پرچرب بر بافت‌های موش

محققان اکنون در حال تجزیه و تحلیل نمونه‌هایی از روده کوچک، کبد و بافت مغز موش‌ها در این مطالعه هستند تا اثرات ورزش و رژیم‌های غذایی پرچرب را بر این بافت‌ها بررسی کنند. آنها همچنین به دنبال این هستند تاز با نمونه‌برداری از خون و بیوپسی داوطلبان انسانی نیز این مطالعات را پیش ببرند. آنها امیدوارند که یافته‌های آنها به توسعه دهندگان دارو در طراحی داروهایی که ممکن است برخی از اثرات مفید ورزش را تقلید کنند، کمک کند.

کنترل چاقی با دستکاری مسیرهای مولکولی و سلولی

کلیس می‌گوید: «پیام این مطالعه برای همه باید این باشد که رژیم غذایی سالم داشته باشند و در صورت امکان ورزش کنند. برای کسانی که این امکان وجود ندارد، به دلیل دسترسی کم به غذاهای سالم، یا به دلیل ناتوانی یا سایر عواملی که مانع از ورزش می‌شوند، یا صرفاً کمبود زمان برای داشتن یک رژیم غذایی سالم یا یک سبک زندگی سالم، آنچه این مطالعه می‌گوید این است که ما اکنون کنترل و شناخت بهتری در  خصوص مسیرها، ژن‌های خاص و فرآیندهای مولکولی و سلولی خاص داریم که باید از نظر درمانی آنها را دستکاری کنیم.»

این تحقیق توسط مؤسسه ملی بهداشت و مرکز تحقیقات Novo Nordisk  در سیاتل تأمین مالی شده است.

پایان مطلب/.