به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، اثرات ورزش به دلیل تأثیر مثبت آن بر سلامت و رفاه انسان به طور گسترده‌ای شناخته شده است. فرآیند استفاده از بسترهای عضله اسکلتی در حین ورزش پیچیده است و توسط مکانیسم‌های پیچیده کنترل می‌شود. کربوهیدرات‌ها و لیپیدها به عنوان منابع سوخت اولیه برای عضلات اسکلتی در طول تمرین عمل می‌کنند. اکنون مشخص شده است که انتخاب سوخت در حین ورزش صرفاً توسط خود فعالیت بدنی تعیین نمی‌شود، بلکه تحت تأثیر وضعیت متابولیک کلی بدن نیز قرار می‌گیرد. تعادل بین مصرف لیپید و کربوهیدرات به طور قابل توجهی بر ظرفیت ورزش از جمله استقامت، خستگی و عملکرد کلی تأثیر می‌گذارد. بنابراین، درک جامع تنظیم استفاده از بستر در طول ورزش از اهمیت بالایی برخوردار است. 
استفاده از لیپیدها
عوامل تنظیم کننده در دسترس بودن بستر
عضله اسکلتی چندین ناقل اسید چرب را بیان می‌کند، از جمله پروتئین متصل شونده به اسید چرب غشای پلاسما (FABPpm)، پروتئین انتقال اسید چرب (FATP) 1 و 4 و اسید چرب ترانسلوکاز CD36 (FAT/CD36). نشان داده شده است که CD36 برای واسطه انتقال اسیدهای چرب و اکسیداسیون اسیدهای چرب در عضلات اسکلتی حیاتی است. مطالعات محققان نشان داد که موش‌های ناک اوت کل بدن کاهش قابل‌توجهی Cd36 (44 درصد) در توانایی خود برای حفظ ورزش با سرعت دویدن زیر حداکثر نشان دادند. این کاهش به از دست دادن انتقال اسیدهای چرب با واسطه CD36 به عضله، منجر به عدم انعطاف متابولیک - عدم توانایی در تغییر آرام از استفاده از گلوکز به اسید چرب در طول ورزش، نسبت داده شد. با این حال، هیچ تغییری در آنزیم‌های میتوکندری عضلانی و بیوژنز مشاهده نشد.
عوامل تنظیم کننده بیولوژی میتوکندری
در طول انقباض عضلانی، بخش قابل توجهی از ATP مورد نیاز توسط میتوکندری‌ها از طریق فرآیندی به نام فسفوریلاسیون اکسیداتیو تولید می‌شود. اثرات ورزش بر پویایی و عملکرد میتوکندری بسته به شدت و نوع ورزش متفاوت است و اغلب شامل تنظیم پروتئین‌های مرتبط با مسیرهای میتوکندری می‌شود. ورزش می‌تواند تنظیم مثبت بیوژنز میتوکندری را تحریک کند و بر مورفولوژی میتوکندری از طریق فرآیندهای همجوشی و شکافت تأثیر بگذارد و در نهایت بر ظرفیت اکسیداتیو میتوکندری تأثیر بگذارد. آتروفی اپتیک 1 (OPA1) یکی از اعضای خانواده دینامین است که در غشای داخلی میتوکندری یافت می‌شود که همجوشی میتوکندری را تنظیم می‌کند. همچنین با تسهیل ادغام غشاهای داخلی میتوکندری و تشکیل کریستا، به ویژه در طول استرس‌های فیزیولوژیکی مانند تمرینات استقامتی، نقشی در بیوژنز میتوکندری ایفا می‌کند.
فاکتورهای رونویسی
گیرنده آلفا فعال شده با تکثیر کننده پراکسی زوم (PPARα) نقش مهمی در تنظیم متابولیسم لیپید و گلوکز دارد. مطالعات بر روی موش‌ها و انسان‌ها افزایش بیان PPARα را پس از ورزش گزارش کرده‌اند. بررسی‌ها با استفاده از موش‌های Ppara KO تمام بدن نشان داده‌اند که این موش‌ها کاهش اکسیداسیون اسیدهای چرب پایه و پاسخ مختل به درمان AICAR، یک فعال‌کننده AMPK دارند. علاوه بر این، موش‌های KO سطوح پایین‌تری از اکسیداسیون پالمیتات عضلانی را در حالت استراحت نشان دادند. در مقابل، بیان بیش از حد خاص عضلانی PPARα منجر به افزایش اکسیداسیون پالمیتات عضلانی و کاهش بیان ژن‌های دخیل در استفاده از گلوکز، مانند GLUT1 و GLUT4 شد. کاهش این ژن‌ها ممکن است با اختلال در کنترل وابسته به MEF2A/PGC-1α بیان ژن GLUT4 مرتبط باشد. با این حال، بین مطالعات مربوط به تأثیر کمبود Ppara بر اکسیداسیون اسیدهای چرب و بیان ژن هدف PPARα در عضله اسکلتی اختلاف وجود دارد.
استفاده از گلوکز
عوامل تنظیم کننده در دسترس بودن بستر
آسیل کوآ سنتتازهای زنجیره بلند (ACSLs) اسیدهای چرب با زنجیره بلند را برای اکسیداسیون به آسیل کوآهای چرب تبدیل می‌کنند. ACSL1 که در بافت‌های بسیار اکسیداتیو مانند غشای خارجی میتوکندری یافت می‌شود، ورود اسیدهای چرب به میتوکندری را برای اکسیداسیون بتا تسهیل می‌کند. KO اختصاصی ماهیچه Acsl1 (Acsl1M-/-) در موش منجر به کاهش اکسیداسیون بتا در ماهیچه‌ها می‌شود که منجر به کاهش قابل توجه ظرفیت ورزش استقامتی می‌شود. اگرچه ذخایر گلیکوژن و تری اسیل گلیسرول مشابه باقی می‌مانند، موش‌های Acsl1M-/- غلظت گلوکز پلاسما کمتر و RER بالاتری را نشان می‌دهند، که نشان دهنده افزایش اتکا به گلوکز به عنوان منبع سوخت است. این تغییر به سمت استفاده از گلوکز ممکن است به کاهش ذخایر گلوکز ناشی از استفاده بیش از حد از گلوکز و استفاده بالقوه از اسیدهای آمینه به عنوان سوخت در عضله نسبت داده شود که در دسترس بودن سوبسترا برای گلوکونئوژنز کبدی را محدود می‌کند. بنابراین، تبدیل مختل آسیل کوآ با زنجیره بلند به آسیل کوآهای چرب و انتقال آن‌ها به ماتریکس میتوکندری در عضله اسکلتی به استفاده بیش از حد از گلوکز کمک می‌کند.
عوامل سیگنالینگ
S6K1، جزئی از مسیر سیگنالینگ mTORC1، رشد سلولی و توده عضلانی را تنظیم می‌کند. تمرین مقاومتی mTORC1 را فعال می‌کند و منجر به افزایش فسفوریلاسیون S6K1 و هیپرتروفی عضلانی می‌شود. موش‌های S6k1 KO در برابر مقاومت به انسولین و عدم تحمل گلوکز محافظت می‌شوند. پس از تمرین ورزشی، موش‌های S6k1 KO ظرفیت دویدن افزایش‌یافته، کاهش سطح تری گلیسیرید در کبد و عضله و افزایش کتوژنز را نشان می‌دهند. این نشان دهنده بهبود استفاده از لیپید و حفظ ذخایر گلیکوژن است. فقدان S6K1 اثرات ورزش استقامتی مزمن را تقلید می‌کند، که باعث افزایش استفاده کارآمد از بستر و حفظ کربوهیدرات در طول مصرف رژیم غذایی پرچرب می‌شود.
فاکتورهای رونویسی
PPARδ یک گیرنده هسته‌ای است که نقش مهمی در تنظیم متابولیسم اسیدهای چرب در عضلات دارد. بیان بیش از حد PPARδ در عضله اسکلتی تبدیل فیبرهای عضلانی را به نوع اکسیداتیو ارتقا می‌دهد و اکسیداسیون اسیدهای چرب را با افزایش بیان دو پروتئین مهم میتوکندری افزایش می‌دهد: کارنیتین پالمیتویل-ترانسفراز 1b و ایزوآنزیم پیروات دهیدروژناز کیناز 4. این سازگاری متابولیکی وابسته به PPARδ عضله است و می‌تواند توسط لیگاندهای PPARδ تحریک شود. نکته مهم، بیان بالاتر PPARδ عضله با بهبود عملکرد استقامتی همراه است. علاوه بر این، فعال سازی PPARδ تجزیه گلوکز را بدون تأثیر بر نوع فیبر عضلانی یا محتوای میتوکندری سرکوب می‌کند. با حفظ سطح گلوکز، PPARδ به تاخیر انداختن شروع قند خون پایین و طولانی‌تر کردن قابل توجه زمان اجرا در موش‌های تحت درمان کمک می‌کند. این یافته‌ها نقش دوگانه PPARδ را در ترویج صرفه‌جویی در گلوکز برجسته می‌کنند و استفاده بالقوه از تقلیدهای ورزشی هدف‌دار PPARδ را در درمان اختلالات متابولیک، دیستروفی‌های عضلانی و به طور بالقوه افزایش عملکرد ورزشی پیشنهاد می‌کنند.
عوامل خارج سلولی
IL-6 اولین میوکینی بود که در پاسخ به انقباضات ماهیچه‌ای در جریان خون آزاد شد و یکی از گسترده ترین اگزرکین‌های مورد مطالعه است. غلظت آن می‌تواند در طول ورزش تا 100 برابر افزایش یابد. مطالعات با استفاده از موش‌های Il6 KO تمام بدن نشان داده‌اند که این موش‌ها ظرفیت استقامتی را در مقایسه با موش‌های نوع وحشی کاهش داده‌اند. این کاهش استقامت با کاهش قابل توجه گلیکوژن داخل عضلانی و افزایش بیان ناقل گلوکز (GLUT1، GLUT4)، بدون تغییر در ناقلان اسید چرب همراه است. موش‌های Il6 KO در مقایسه با موش‌های WT مدت‌زمان شنای کوتاه‌تری را نشان می‌دهند. مشخص شده است که IL-6 جذب گلوکز و اسیدهای چرب را از طریق تنظیم مثبت AMPK، تنظیم کننده مهم اکسیداسیون اسیدهای چرب، تنظیم می‌کند.
تنظیم مصرف سوخت در عضله اسکلتی یک فعل و انفعال پیچیده از مکانیسم‌های متعدد است که شامل فراهمی زیستی بستر، حمل و نقل، استفاده از سوخت میتوکندری، کنترل رونویسی، سیگنال دهی خارج سلولی و تغییرات متابولیک بین متابولیسم گلوکز و لیپید می‌شود. این پیچیدگی ماهیت چند وجهی مقررات مصرف سوخت را نشان می‌دهد. علاوه بر این، بسیار مهم است که اذعان کنیم که استفاده از سوخت در عضله اسکلتی جدا نیست، بلکه در عوض با سایر بافت‌ها و سیستم‌های اندام، مانند کبد و بافت چربی، تعامل دارد.
پایان مطلب/