ورزش به بدن کمک می‌کند در برابر بیماری‌ها و اختلالات مقاومت کند و پس از ابتلا به بیماری، بهتر بهبود یابد. مطالعات همچنین نشان داده‌اند که فعالیت بدنی با بیش از ۳۰ درصد کاهش خطر مرگ‌ومیر ناشی از همه علل، بیماری‌های قلبی‌عروقی و سرطان ارتباط دارد. با این حال، توضیح دقیق این فواید کار ساده‌ای نیست؛ زیرا پژوهش‌های انسانی معمولاً به نمونه‌های خون و عضله متکی هستند و در نتیجه، تصویر کاملی از تأثیر ورزش بر سایر اندام‌ها ارائه نمی‌دهند.
پژوهشگران مؤسسه سالک برای بررسی گسترده‌تر این تغییرات، موش‌ها را مطالعه کردند. آن‌ها موش‌های جوان نر و ماده‌ای را که به مدت هشت هفته روی چرخ ورزش می‌دویدند، با موش‌های کم‌تحرک مقایسه کردند. حاصل این پژوهش، نخستین نقشه مولکولی از ۲۲ بافت بدن بود که نتایج آن در ۱۵ اکتبر ۲۰۲۶ (۲۳ مهر ۱۴۰۵) در مجله علمی «سل» (Cell) منتشر شد.
هیچ ژنی در تمام بافت‌ها واکنش یکسانی نشان نداد!
ورزش فعالیت تقریباً نیمی از ژن‌های بررسی‌شده را دست‌کم در یکی از بافت‌ها تغییر داد؛ با این حال، فعالیت هیچ ژنی در هر ۲۲ بافت به‌طور هم‌زمان تغییر نکرد. این نتایج از طریق توالی‌یابی آران‌ای (RNA sequencing) در نمونه‌های کامل بافت به دست آمد؛ روشی که فعالیت ژن‌ها را در مجموعه‌ای از سلول‌های یک بافت اندازه‌گیری می‌کند. یافته‌ها نشان دادند که بافت‌های مختلف بدن به‌جای پیروی از یک الگوی مشترک، به شیوه‌های متفاوتی با ورزش سازگار می‌شوند.
پژوهشگران همچنین مولکول‌های کوچکی را که سلول‌ها در فرایند سوخت‌وساز مصرف یا تولید می‌کنند، در هشت بافت و پلاسما، یعنی بخش مایع خون، بررسی کردند. در کنار این تحلیل متابولومیک، آن‌ها با استفاده از پروتئومیکس، میزان پروتئین‌ها را در چهار عضله مشخص پا اندازه گرفتند؛ این عضلات شامل یک عضله همسترینگ، دو عضله ساق پا و عضله چهارسر ران بودند.
جرالدین مایر (Geraldine Maier)، دانشمند مؤسسه سالک و یکی از نویسندگان اصلی و مسئولان مشترک این پژوهش، می‌گوید:
ورزش فقط عضلات ما را تغییر نمی‌دهد، بلکه بر بسیاری از اندام‌ها و سلول‌های بدن نیز اثر می‌گذارد؛ آن هم در سطوح مختلف که برخی کوتاه‌مدت و برخی بلندمدت هستند. روش آزمایشی ما این امکان را فراهم می‌کند که چنین جزئیاتی را در بافت‌های مختلف، در هر دو جنس و حتی در انواع سلول‌های عضلانی بررسی کنیم.
تمرین ورزشی نشانه‌های شیمیایی دی‌ان‌ای را در عضلات تغییر می‌دهد
بیشترین تغییرات فعالیت ژن‌ها در عضلات اسکلتی مشاهده شد. واکنش چشمگیر عضلات پا باعث شد پژوهشگران سه عضله را با دقت بیشتری بررسی کنند. آن‌ها با استفاده از توالی‌یابی آران‌ای در سطح هسته‌های منفرد سلول، توانستند انواع سلول‌های مجاور یکدیگر را از هم تشخیص دهند و فعالیت ژن‌های هر گروه را به‌طور جداگانه بسنجند؛ روشی که برخلاف بررسی کل بافت، واکنش متفاوت سلول‌ها را در یک میانگین کلی پنهان نمی‌کند.
پژوهشگران همچنین نخستین تحلیل تک‌سلولی از متیلاسیون دی‌ان‌ای در عضلات پس از ورزش را انجام دادند. متیلاسیون دی‌ان‌ای فرایندی است که طی آن نشانه‌های شیمیایی به دی‌ان‌ای اضافه می‌شوند و می‌توانند در تنظیم فعالیت ژن‌ها نقش داشته باشند.
نتایج نشان داد که تمرین ورزشی در برخی انواع سلول‌های عضلانی، این نشانه‌های شیمیایی را تغییر می‌دهد؛ درحالی‌که در بعضی سلول‌های دیگر چنین تغییری دیده نمی‌شود. الگوهای متیلاسیون ممکن است ماندگارتر از تغییرات سطح آران‌ای یا پروتئین باشند. به همین دلیل، این نوع تنظیم اپی‌ژنتیکی می‌تواند در بلندمدت بر رفتار انواع خاصی از سلول‌ها و حتی عملکرد کل بافت‌ها اثر بگذارد.
مانوج هاریهاران (Manoj Hariharan)، یکی دیگر از نویسندگان اصلی پژوهش و دانشمند ارشد سابق مؤسسه سالک، توضیح می‌دهد:
ورزش بر تمام بدن اثر می‌گذارد، نه فقط عضلات. بنابراین، برای درک تأثیر واقعی فعالیت بدنی، به نقشه‌ای جامع نیاز داریم که بافت‌های مختلف را به‌صورت یکپارچه بررسی کند. مطالعات تک‌سلولی نیز اهمیت زیادی دارند؛ زیرا بسیاری از تغییرات اختصاصی انواع سلول‌ها در روش‌های توالی‌یابی کل بافت از دست می‌روند.
واکنش بدن به ورزش به جنسیت و زمان شبانه‌روز بستگی دارد
موش‌های ماده در مقایسه با موش‌های نر، تغییرات گسترده‌تری در فعالیت ژن‌ها نشان دادند و الگوهای بیان ژن آن‌ها نیز متفاوت بود. واکنش اپی‌ژنتیکی به تمرین ورزشی هم تفاوت چشمگیری میان دو جنس داشت.
پژوهشگران برای بررسی تأثیر ریتم‌های زیستی روزانه، نمونه‌های بافتی را هم در مرحله فعالیت و هم در مرحله استراحت موش‌ها جمع‌آوری کردند. بیشتر بافت‌ها در مرحله فعالیت، تغییرات بیشتری در واکنش به ورزش نشان دادند؛ اما هیپوتالاموس، کلیه و ریه از این الگو مستثنا بودند.
رامش راماسامی (Ramesh Ramasamy)، زیست‌شناس محاسباتی سابق مؤسسه سالک و یکی دیگر از نویسندگان اصلی پژوهش، می‌گوید:
نقشه ما منبعی جامع برای درک سازگاری‌های مولکولی سراسر بدن با ورزش‌های استقامتی فراهم می‌کند. اکنون که این داده‌ها در دسترس هستند، پژوهشگران می‌توانند راهکارهایی مبتنی بر ورزش یا ترکیب آن با مداخلات دیگر توسعه دهند تا به داشتن زندگی طولانی‌تر و سالم‌تر کمک کنند.
شناسایی ۵۱ ژن متمایزکننده عضلات تمرین‌دیده
پژوهشگران تاکنون از داده‌های مربوط به فعالیت ژن‌ها برای شناسایی یک الگوی متشکل از ۵۱ ژن استفاده کرده‌اند. این الگو می‌تواند عضلاتی را که در اثر تمرین ورزشی سازگار شده‌اند، از عضلات کم‌تحرک در موش‌ها و انسان‌ها متمایز کند.
این مجموعه ژنی می‌تواند به شناسایی نشانگرهای زیستی کمک کند؛ شاخص‌هایی قابل‌اندازه‌گیری که وضعیت یا فرایندهای زیستی بدن را نشان می‌دهند. همچنین ممکن است مسیر پژوهش‌های آینده درباره کم‌استفاده ماندن عضلات و اختلال در عملکرد آن‌ها را هموار کند.
این نقشه مولکولی با ایجاد یک الگوی مرجع از وضعیت سالم بدن، به دانشمندان کمک می‌کند تا سازگاری بافت‌ها با ورزش را بهتر بررسی کنند. تفاوت‌های مشاهده‌شده بر اساس جنسیت و مرحله شبانه‌روزی نیز ممکن است در آینده به طراحی برنامه‌های ورزشی متناسب با ویژگی‌های هر فرد کمک کند. بررسی دقیق‌تر بافت‌ها و انواع سلول‌ها هم می‌تواند سرنخ‌هایی برای بهبود عملکرد ورزشی، روند بازیابی بدن و سلامت عضلات ارائه دهد.
مایر در پایان می‌گوید:
اکنون که این داده‌ها را در اختیار داریم، آزمایشگاه‌های پژوهشی می‌توانند یک ژن یا مسیر متابولیکی موردعلاقه خود را انتخاب کنند و سازوکار آن را با جزئیات بررسی کنند. نقشه ما پایه‌ای مشترک برای پیشبرد پژوهش‌های آینده فراهم می‌کند.
بااین‌حال، هنوز مشخص نیست تغییرات مولکولی ناشی از ورزش تا چه مدت در بدن باقی می‌مانند. دانشمندان باید مشخص کنند چه مدت تمرین برای ایجاد تغییرات ماندگار ضروری است و آیا سلول‌ها می‌توانند نوعی حافظه از ورزش را برای ماه‌ها یا حتی سال‌ها حفظ کنند یا خیر.
منبع: Scitechdaily
