Изследователите изследват съединения, които могат да активират клетъчните енергийни пътища и да имитират упражнения, предоставяйки нови прозрения за метаболизма, издръжливостта и лечението на бъдещи метаболитни заболявания.
Могат ли учените да повторят ползите от упражненията?
От десетилетия редовните упражнения се смятат за един от най-ефективните начини за подобряване на цялостното здраве. Физическата активност може да укрепи сърцето, да изгради мускули, да подобри инсулиновата чувствителност, да насърчи метаболизма на мазнините и да намали риска от хронични заболявания като затлъстяване и диабет тип 2. Въпреки това, милиони хора по света не могат да се занимават с редовни упражнения поради възраст, увреждане, заболяване или нараняване.
Това предизвикателство вдъхнови учените да поставят амбициозен въпрос: Може ли човешкото тяло да получи някои от биологичните ползи от упражненията, без действително да упражнява? Скорошни изследвания показват, че отговорът може да се крие в разбирането на молекулярните пътища, активирани по време на тренировка. Вместо да се опитват да заменят упражненията, учените проучват как да имитират някои от полезните метаболитни ефекти на упражненията, като се насочат към собствената система за регулиране на енергията на тялото.
Разбиране на биологията зад упражнението
Упражненията предизвикват хиляди биохимични промени в тялото. Мускулната контракция изисква повече енергия, което кара клетките да увеличат усвояването на глюкоза, да изгарят натрупаните мазнини и да произвеждат повече митохондрии-малки органели, често наричани „електростанции“ на клетката. Тези адаптивни промени подобряват издръжливостта, като същевременно позволяват на тялото да произвежда енергия по-ефективно. Едновременно с това упражненията също влияят на нивата на хормоните, възпалителните реакции, сърдечно-съдовата функция и здравето на мозъка. Тъй като тези процеси включват множество сигнални пътища, изследователите работят за идентифициране на молекулярните "превключватели", които координират тези полезни адаптивни промени.
Една от най-обещаващите изследователски цели са естроген-свързаните рецептори (ERR), клас ядрени рецептори, които регулират гените, участващи в производството на клетъчна енергия.
Какво представляват естроген{0}}свързаните рецептори?
Въпреки сходните им имена, естроген-свързаните рецептори се различават от класическите естрогенни рецептори. Те не изискват естроген, за да функционират; вместо това те регулират гените, участващи в енергийния метаболизъм. Учените са идентифицирали три основни форми: ERR, ERR и ERR. Тези рецептори са особено изобилни в енергийно-органите, включително скелетните мускули, сърцето, мозъка и черния дроб. Веднъж активирани, те помагат за координиране на различни метаболитни процеси, включително окисление на мастни киселини, митохондриална функция, разход на енергия, използване на глюкоза и мускулен метаболизъм. Тъй като тези пътища се припокриват с тези, активирани по време на упражнения за издръжливост, ERRs се превърнаха в ключов фокус на метаболитните изследвания.
Мимикрия на-упражнение на клетъчно ниво
Изследователите са разработили експериментални съединения, предназначени да активират сигналните пътища на ендогенния рецептор (ERR). Лабораторни изследвания показват, че активирането на тези рецептори може да предизвика биологични реакции, подобни на тези, наблюдавани след упражнения за издръжливост. Докладваните резултати от предклиничните проучвания включват повишено липидно окисление, увеличен разход на енергия, намалено използване на глюкоза, повишена митохондриална активност и подобрена мускулна окислителна функция. Тези съединения не стимулират директно мускулите, а по-скоро влияят върху начина, по който клетките управляват и консумират енергия. Учените често описват този подход като имитация на упражнения, тъй като тяхната цел е да имитират специфични метаболитни адаптации, а не самото упражнение. CJC-1295 е синтетичен пептид, който функционира като аналог на-освобождаващ хормон на растежа (GHRH). Той е предназначен да стимулира хипофизната жлеза да увеличи естественото освобождаване на растежен хормон (GH), като по този начин повишава нивото на инсулиноподобния растежен фактор-1 (IGF-1). CJC-1295 се използва предимно в изследвания, свързани с дефицит на растежен хормон, състав на тялото, мускулен метаболизъм, възстановяване на тъканите и здравословно стареене.
CJC-1295 се предлага в две основни форми: CJC-1295, съдържащ лекарствен афинитетен комплекс (DAC), чийто полуживот е удължен до приблизително 5-8 дни, което позволява намалена честота на дозиране в изследователски условия. CJC-1295 без DAC (често наричан модифициран GRF 1-29): Неговият полуживот е по-кратък, приблизително 30 минути, и обикновено се използва в проучвания, целящи да имитират естествената пулсираща секреция на растежен хормон в човешкото тяло.
Предклинични и клинични проучвания са изследвали потенциала на CJC-1295 да повишава секрецията на ендогенен хормон на растежа и IGF-1, да подпомага растежа на чиста мускулатура, да насърчава метаболизма на мазнините и да подобрява състава на тялото, да подобрява възстановяването след тренировка и възстановяването на тъканите, да подобрява костния метаболизъм и здравето на костите и да изследва свързания с възрастта спад в секрецията на растежен хормон.
Положителни резултати от изследвания върху животни
Много вълнуващи развития около изследването на мимикрията при упражнения идват основно от проучвания върху животни. В лабораторни експерименти изследователите са наблюдавали подобрена издръжливост след активиране на ERR пътища. Някои проучвания също съобщават за увеличен брой мускулни влакна,-устойчиви на умора, повишена издръжливост при бягане, подобрена митохондриална функция и повишена метаболитна гъвкавост. Тези открития предполагат, че промяната на програмите за клетъчен енергиен метаболизъм може да повлияе на това как мускулите се адаптират към продължителни упражнения. Тези експерименти са проведени предимно върху мишки и други лабораторни модели. Остава неясно дали подобни ефекти могат да бъдат постигнати безопасно при хора.
Потенциални приложения извън фитнеса: Най-голямата област на приложение на технологията за симулация на движение не е атлетичното представяне, а медицината. Много пациенти не са в състояние да се занимават с достатъчна физическа активност поради хронични заболявания или ограничения на подвижността. Примерите включват затлъстяване, диабет тип 2, сърдечни заболявания и мускулна атрофия.
Болести, слабост,-свързана с възрастта, и неврологични разстройства. За тези индивиди подобряването на метаболитната функция без усилени упражнения може да допълни съществуващите терапии.
Учените се интересуват особено от това дали активирането на клетъчните енергийни пътища може да помогне за поддържане на мускулната функция по време на стареенето или да намали метаболитните-усложнения, свързани със затлъстяването. Въпреки това, тези възможности са все още в етап на изследване и все още не са се развили в зрели медицински лечения.
Нова граница в метаболитната медицина: Идеята за възпроизвеждане на определени биологични ефекти от упражнения чрез насочване към молекулярни пътища някога се смяташе за научна фантастика. Днес това се превърна в една от най-бързо-развиващите се области в метаболитните изследвания. Въпреки че остават много неизвестни, изследванията върху клетъчните енергийни регулатори, като рецептори,-свързани с естроген, предоставят ценна информация за това как тялото произвежда енергия, адаптира се към физическата активност и поддържа метаболитно здраве. В момента редовните упражнения остават златният стандарт за подобряване на цялостното здраве. Въпреки това, продължаващите изследвания върху биологията на имитирането-на упражнения може в крайна сметка да осигурят нови възможности за лечение за тези, които не могат да спортуват достатъчно поради заболяване или физически ограничения. Тъй като учените продължават да изясняват механизмите на човешкия метаболизъм, тези открития могат да помогнат за разработването на следващо-поколение лечения за затлъстяване, метаболитни нарушения, свързана с възрастта-мускулна загуба и други хронични заболявания, доближавайки медицината до разбирането как човешкото тяло се възползва от упражненията.