Оздоровительное влияние физической активности общепризнанно. Тем не менее особенности молекулярных изменений, происходящих под влиянием различных типов тренировочных процессов, оставались недостаточно освещенными. Ранее было известно, что положительное влияние физических упражнений отражается на состоянии клеточного метаболизма. Однако имелись лишь отдельные предположения о том, какой тип физической активности прямо взаимосвязан с механизмом восстановления ключевых органелл, неизбежно подвергающихся процессам старения. В новом исследовании сообщается, что интенсивные интервальные физические тренировки в аэробном режиме, в частности езда на велосипеде и ходьба, способствуют синтезу протеинов, необходимых для успешного функционирования продуцирующих энергию митохондрий и обеспечивающих синтез белков рибосом, что в целом препятствует процессам старения на клеточном уровне. Результаты работы опубликованы в издании «Cell Metabolism» 7 марта 2017 г.
В исследовании участвовали 36 мужчин и 36 женщин двух возрастных групп: добровольцы более молодого возраста (18–30 лет) и группа добровольцев более старшего возраста (65–80 лет). Участникам было предложено три различных варианта тренировочных программ. Первая программа предполагала высокоинтенсивную интервальную тренировку — езду на велосипеде. Вторая программа заключалась в силовой тренировке. Третья программа представляла собой сочетание силовой и интервальной тренировок. По окончании периода тренировочного процесса исследователи провели биопсию мышечной ткани бедра участников каждой из групп и сравнили молекулярный профиль миоцитов с образцами мышечной ткани добровольцев, ведущих малоподвижный образ жизни. Авторами работы также была проведена оценка степени развития мышечной ткани добровольцев и их чувствительности к инсулину.
По результатам анализа полученных данных выявлено, что, несмотря на выраженное влияние силовых тренировок на развитие мышечной массы, эффективность интенсивных интервальных тренировок в наибольшей степени отражается в улучшении состояния клеточного метаболизма. Так, у добровольцев более молодого возраста при занятиях по программе интервального тренировочного процесса отмечено возрастание митохондриальной мощности на 49 и 69% — у добровольцев старшей возрастной группы, занимавшихся по аналогичной тренировочной программе. Также выявлено, что занятия интервальными физическими тренировками повышали степень чувствительности к инсулину, тем самым снижая вероятность риска развития сахарного диабета 2-го типа. Однако интервальные тренировки менее эффективны в развитии мышечной силы, как правило, уменьшающейся с возрастом. Комментируя результаты проведенной работы, авторы указали на то, что при необходимости выбора того или иного типа тренировок предпочтение следует отдавать интенсивным интервальным тренировкам в течение 3–4 дней в неделю наряду с двухдневными силовыми тренировками. И все же, несомненно, что любая физическая активность лучше, чем ее полное отсутствие.
В целом же авторы исследования подчеркнули, что основной целью их работы было не составление рекомендаций относительно образа жизни, но уточнение понимания механизма влияния физической активности на молекулярном уровне обмена веществ в организме. По мере старения энергоемкость митохондрий клеток неуклонно снижается. И при сравнительном анализе протеиновых и РНК-последовательностей людей, выполняющих различные программы физических упражнений, получены доказательства того, что физическая активность способствует репликации большего числа копий генов, кодирующих митохондриальные протеины, а также белки, ответственные за развитие мышечной ткани. Также продемонстрировано, что физические упражнения стимулируют способность рибосом к синтезу митохондриальных белков. Наиболее впечатляющим результатом стало выявление повышения содержания мышечного протеина. В некоторых случаях режим интенсивной езды на велосипеде фактически изменил возрастное снижение функции митохондрий и белков, необходимых для развития мышечной ткани. Высокоинтенсивный велосипедный режим также способствовал «омоложению» рибосом, отвечающих за производство белковых блоков клеток организма.
По мнению исследователей, способность физических тренировок трансформировать функциональность указанных ключевых органелл могла бы объяснить, почему упражнения приносят пользу нашему здоровью по-разному. Известно, что процесс репарации поврежденных с течением времени мышечных клеток, наряду с нейронами и кардиомиоцитами, представляет сложности, и функции все трех указанных тканей с возрастом редуцируются. Тем не менее, подчеркивают авторы исследования, если физическая активность приостанавливает или предотвращает возрастные изменения в митохондриях и рибосомах скелетных миоцитов, это дает возможность предполагать подобные же процессы и в других тканях организма. Таким образом, понимание механизма оздоравливающего влияния физической активности может стать базовым звеном в стратегии управления процессами биологического старения.
- Cell Press (2017) How exercise — interval training in particular — helps your mitochondria stave off old age. Sci. bul., Mar. 8 (http://sciencebulletin.org/archives/11081.html).
- Robinson M.M., Dasari S., Konopka A.R. et al. (2017) Enhanced protein translation underlies improved metabolic and physical adaptations to different exercise training modes in young and old humans. Cell Metab., 25(3): 581–592.
Наталья Савельева-Кулик
