كيف تزيد الرياضة من قدرة الجسم على مواجهة الأمراض؟

تعد ممارسة التمارين الرياضية من أهم الوسائل للحصول على جسم سليم، حيث تقلل التمارين الرياضية من خطر الإصابة بالعديد من الأمراض، إلا أن العلماء ما زالوا لا يفهمون بشكل كامل كيف تغير التمارين الجسم على المستوى الجزيئي.

ونشر موقع "ساينس ديلي" تقريرا حول دراسة جديدة لفوائد التمارين الرياضية قال فيه إن من المعروف أن للتمارين الرياضية فوائد صحية، لكن الأبحاث الجديدة تظهر أن استجابة الجسم للتمرين أكثر تعقيدا وأبعد مدى مما كان يعتقد سابقا.

وفي دراسة أجريت على الفئران، وجد فريق من العلماء من جميع أنحاء الولايات المتحدة أن النشاط البدني يسبب العديد من التغيرات الخلوية والجزيئية في جميع الأعضاء التسعة عشر التي درسوها في الحيوانات.

لإلقاء نظرة أكثر شمولا على بيولوجيا التمارين الرياضية، استخدم العلماء في اتحاد محولات الطاقة الجزيئية للنشاط البدني (MoTrPAC) مجموعة من التقنيات في المختبر لتحليل التغيرات الجزيئية في الفئران أثناء إخضاعها لأسابيع من التمارين المكثفة. نشرت النتائج التي توصلوا إليها في دورية Nature، حسب التقرير.

اظهار أخبار متعلقة

وقام الفريق بدراسة مجموعة من الأنسجة من الحيوانات، مثل القلب والدماغ والرئتين. ووجدوا أن كل عضو من الأعضاء التي نظروا إليها يتغير مع ممارسة الرياضة، مما يساعد الجسم على تنظيم جهاز المناعة، والاستجابة للتوتر، والتحكم في المسارات المرتبطة بأمراض الكبد الالتهابية، وأمراض القلب، وإصابة الأنسجة.

وذكر التقرير أن البيانات توفر أدلة محتملة حول العديد من الحالات الصحية البشرية المختلفة، على سبيل المثال، وجد الباحثون تفسيرا محتملا لماذا يصبح الكبد أقل دهنية أثناء ممارسة الرياضة، مما قد يساعد في تطوير علاجات جديدة لمرض الكبد الدهني غير الكحولي.

ويأمل الفريق أن يتم استخدام النتائج التي توصلوا إليها في يوم من الأيام لتكييف التمارين الرياضية مع الحالة الصحية للفرد أو لتطوير علاجات تحاكي آثار النشاط البدني للأشخاص غير القادرين على ممارسة الرياضة. لقد بدأوا بالفعل دراسات على الأشخاص لتتبع التأثيرات الجزيئية للتمرين.

تم إطلاق MoTrPAC في عام 2016، وهو اتحاد يجمع علماء من معهد برود (Broad Institute) التابع لجامعة ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد وجامعة ستانفورد والمعاهد الوطنية للصحة ومؤسسات أخرى لتسليط الضوء على العمليات البيولوجية التي تكمن وراء الفوائد الصحية للتمارين الرياضية. تم تصميم مشروع برود في الأصل بواسطة ستيف كار، المدير الأول لمنصة البروتيوميات في معهد برود، وكلاري كليش، المدير الأول لمنصة التمثيل الغذائي في برود، وروبرت جيرشتن، عضو مشارك بارز في برود ورئيس قسم طب القلب والأوعية الدموية في مركز بيث إسرائيل ديكونيس الطبي وكريستوفر نيوغارد، أستاذ التغذية بجامعة ديوك.

اظهار أخبار متعلقة

من بين المؤلفين الأوائل المشاركين في الدراسة بيير جان بلتران، باحث ما بعد الدكتوراه في مجموعة كار في برود عندما بدأت الدراسة، بالإضافة إلى ديفيد عمار ونيكول جاي من جامعة ستانفورد. كورتني دينيس وجوليان أفيلا، وكلاهما باحثان في مجموعة كليش، كانا أيضا مؤلفين مشاركين للدراسة.

وقال كار، أحد كبار مؤلفي الدراسة: "لقد تطلب الأمر مجموعة من العلماء ذوي الخلفيات العلمية المتميزة لتوليد ودمج الكم الهائل من البيانات عالية الجودة المنتجة. هذه أول خريطة للكائن الحي بالكامل تبحث في آثار التدريب في العديد من الأعضاء المختلفة. وسيكون المورد الناتج ذا قيمة هائلة، وقد أنتج بالفعل العديد من الأفكار البيولوجية الجديدة المحتملة لمزيد من الاستكشاف".

لقد جعل الفريق جميع البيانات الحيوانية متاحة في مخزن عام عبر الإنترنت. ويمكن لعلماء آخرين استخدام هذا الموقع لتحميل، على سبيل المثال، معلومات حول البروتينات المتغيرة بكثرة في رئتي إناث الجرذان بعد ثمانية أسابيع من التمارين المنتظمة على جهاز المشي، أو استجابة الحمض النووي الريبوزي (RNA) للتمرين في جميع أعضاء ذكور وإناث الجرذان مع مرور الوقت.

يتطلب إجراء مثل هذه الدراسة الكبيرة والمفصلة الكثير من التخطيط. وقال كليش: "إن حجم التنسيق الذي كان على جميع المختبرات المشاركة في هذه الدراسة القيام به كان هائلا".

بالشراكة مع سو بودين في كلية كارفر للطب بجامعة أيوا، والتي قامت مجموعتها بجمع عينات الأنسجة من الحيوانات بعد ما يصل إلى ثمانية أسابيع من التدريب، قام أعضاء آخرون في فريق MoTrPAC بتقسيم العينات بحيث يتمكن كل مختبر - فريق كار تحليل البروتينات، ونواتج الأيض التي يدرسها كليش، وغيرها - من أن يفحص عينات متطابقة تقريبا.

وقالت ناتالي كلارك، عالمة الحساب في مجموعة كار: "الكثير من الدراسات واسعة النطاق تركز فقط على نوع أو نوعين من البيانات. ولكن لدينا هنا مجموعة واسعة من التجارب المختلفة على نفس الأنسجة، وهذا أعطانا نظرة عامة وشاملة حول كيفية مساهمة كل هذه الطبقات الجزيئية المختلفة في الاستجابة للتمرين".

اظهار أخبار متعلقة

وبشكل إجمالي، أجرت الفرق ما يقرب من 10000 اختبار لإجراء حوالي 15 مليون قياس على الدم و18 نسيجا صلبا. ووجدوا أن التمارين الرياضية أثرت على آلاف الجزيئات، مع حدوث تغييرات شديدة في الغدة الكظرية، التي تنتج الهرمونات التي تنظم العديد من العمليات المهمة مثل المناعة، والتمثيل الغذائي، وضغط الدم. وكشف الباحثون عن اختلافات بين الجنسين في العديد من الأعضاء، خاصة فيما يتعلق بالاستجابة المناعية مع مرور الوقت. أظهرت معظم جزيئات الإشارات المناعية الفريدة للإناث تغيرات في المستويات بين أسبوع وأسبوعين من التدريب، في حين أظهرت تلك الموجودة لدى الذكور اختلافات بين أربعة وثمانية أسابيع.

وكانت بعض الاستجابات متسقة عبر الجنسين وأعضاء الجسم موضوع الدراسة. على سبيل المثال، وجد الباحثون أن بروتينات الصدمة الحرارية، التي تنتجها الخلايا استجابة للإجهاد، يتم تنظيمها بنفس الطرق عبر الأنسجة المختلفة. ولدهشتهم، وجد فريق كار زيادة في أستلة بروتينات الميتوكوندريا المشاركة في إنتاج الطاقة، وفي إشارة الفسفرة التي تنظم تخزين الطاقة، وكلاهما في الكبد الذي تغير أثناء التمرين. يمكن أن تساعد هذه التغييرات الكبد على أن يصبح أقل دهنية وأقل عرضة للأمراض مع ممارسة الرياضة، ويمكن أن تعطي الباحثين هدفا للعلاجات المستقبلية لمرض الكبد الدهني غير الكحولي.

وقال جان بلتران: "على الرغم من أن الكبد لا يشارك بشكل مباشر في التمارين الرياضية، إلا أنه لا يزال يخضع لتغيرات يمكن أن تحسن الصحة. ولم يتوقع أحد أننا سنرى تغيرات الأستلة والفسفرة هذه في الكبد بعد التدريب الرياضي. وهذا يسلط الضوء على سبب استخدامنا لكل هذه الطرائق الجزيئية المختلفة - فالتمرين عملية معقدة للغاية، وهذه مجرد قمة جبل الجليد".

وقال هاسميك كيشيشيان، قائد مجموعة بحث مهمة في مجموعة كار والمؤلف المشارك للدراسة: "لقد نضج جيلان أو ثلاثة أجيال من الباحثين المشاركين في مشروع الكونسورتيوم هذا وتعلموا ما يعنيه تصميم دراسة ومعالجة العينات بعناية. الآن نحن نرى نتائج عملنا: نتائج ثاقبة بيولوجيا ناتجة عن البيانات عالية الجودة التي قمنا بتوليدها نحن وآخرون. وهذا أمر مُرضٍ حقا".

تتضمن أوراق MoTrPAC الأخرى المنشورة اليوم غوصا أعمق في استجابة الدهون والميتوكوندريا في الأنسجة المختلفة لممارسة الرياضة. هناك دراسات إضافية تجريها MoTrPAC لدراسة آثار التمارين الرياضية على الفئران الصغيرة وكبار السن، والتأثيرات قصيرة المدى لنوبات من النشاط البدني لمدة 30 دقيقة. بدأ الكونسورتيوم أيضا في إجراء دراسات بشرية، ويقوم بتجنيد حوالي 1500 فرد من مختلف الأعمار والجنس والأسلاف ومستويات النشاط لإجراء تجربة سريرية لدراسة آثار كل من تمارين التحمل والمقاومة لدى الأطفال والبالغين.