Ученые выяснили, как физические упражнения сохраняют физическую форму в процессе старения
Физические упражнения, доказавшие свою способность защищать от множества заболеваний, могут быть самым мощным из известных науке средств против старения. Однако, хотя активность и улучшает здоровье с возрастом, её положительный эффект неизбежно снижается. Клеточные механизмы, лежащие в основе взаимосвязи между упражнениями, физической формой и старением, остаются плохо изученными.
В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи из Joslin Diabetes Center изучили роль одного клеточного механизма в улучшении физической формы с помощью тренировок и определили одно вмешательство, замедляющее возрастное снижение функций у модельного организма. Эти открытия открывают путь к новым стратегиям поддержания функции мышц в процессе старения.
«Наши данные выявляют важнейший медиатор реакции на упражнения и точку приложения для вмешательств с целью поддержания мышечной функции во время старения», — заявил соавтор Т. Кейт Блэквелл.
Этим важнейшим медиатором является цикл фрагментации и восстановления митохондрий — специализированных органелл внутри клетки, ответственных за выработку энергии. Нарушение митохондриальной динамики (цикла восстановления поврежденных митохондрий) связывают с развитием хронических возрастных заболеваний, таких как болезни сердца и диабет 2-го типа.
Исследование на модельном организме C. elegans
Ученые, включая соавтора Жулио Сезара Батисту Феррейру из Университета Сан-Паулу, исследовали роль митохондриальной динамики во время упражнений на модельном организме C. elegans (микроскопические черви).
Наблюдая за червями, исследователи зафиксировали типичное возрастное снижение физической формы на протяжении 15 дней их взрослой жизни. У стареющих животных также наблюдался значительный сдвиг в сторону фрагментированных и/или дезорганизованных митохондрий.
- У молодых червей (1-й день взрослой жизни) одночасовой сеанс упражнений вызывал утомление и увеличение фрагментации митохондрий в мышечных клетках. Однако за 24 часа и работоспособность, и функция митохондрий восстанавливались.
- У более старых червей (5-й и 10-й день) работоспособность не возвращалась к исходному уровню за 24 часа. Цикл фрагментации и восстановления митохондрий у них также происходил, но реорганизация сети была менее выраженной по сравнению с молодыми особями.
«Мы определили, что единичная тренировка вызывает цикл утомления и восстановления физической формы, которому параллелен цикл перестройки митохондриальной сети. Старение ослабляло масштабы этого процесса», — пояснила первый автор Жулиане Круз Кампос.
Долгосрочные тренировки и роль AMPK
Во втором эксперименте червям позволили плавать по одному часу в день в течение 10 дней подряд, начиная с взросления. Эта долгосрочная программа значительно улучшила физическую форму животных в среднем возрасте (10-й день) и смягчила нарушение митохондриальной динамики, обычно наблюдаемое при старении.
Наконец, ученые проверили, могут ли известные вмешательства, продлевающие жизнь, улучшить физические способности при старении.
- Черви с повышенной активностью AMPK (молекулы — ключевого регулятора энергии во время упражнений, которая также способствует ремоделированию морфологии и метаболизма митохондрий) демонстрировали улучшенную физическую форму и поддержание (но не улучшение) результатов упражнений с возрастом.
- Черви, лишенные AMPK, показали снижение физической формы с возрастом, нарушение цикла восстановления и не получили преимуществ от упражнений в виде отсрочки возрастных изменений.
«Наши данные указывают на потенциально эффективные точки приложения для предотвращения этого снижения [функции мышц]. Будет очень интересно определить, как пластичность митохондриальной сети влияет на физическую форму, долголетие и связанные со старением заболевания у людей», — заключил Блэквелл.