Egzersiz ve iltihaplanma arasındaki bağlantı, 20. yüzyılın başlarında yapılan bir çalışmanın, Boston maraton koşucularının kanında yarıştan sonra beyaz hücrelerin arttığını göstermesinden bu yana araştırmacıların hayal gücünü büyüledi.
Şimdi, Cuma günü Science Immunology’de yayınlanan yeni bir Sağlık Tıp Okulu çalışması, bu asırlık gözlemin arkasında moleküler bir açıklama sunabilir.
Fareler üzerinde yapılan çalışma, egzersizin yararlı etkilerinin en azından kısmen bağışıklık sistemi tarafından sağlanabileceğini öne sürüyor. Eforun neden olduğu kas iltihabının, kasların enerjiyi yakıt olarak kullanma yeteneğini artıran ve genel egzersiz dayanıklılığını artıran iltihap karşıtı T hücrelerini veya Treg’leri harekete geçirdiğini gösteriyor.
Araştırma ekibi, otoimmün hastalıklarla bağlantılı anormal inflamasyona karşı koymadaki rolleriyle uzun zamandır bilinen Treg’lerin artık egzersiz sırasında vücudun bağışıklık tepkilerinde de kilit oyuncular olarak ortaya çıktığını söyledi.
“Bağışıklık sistemi ve özellikle T hücre kolunun doku sağlığı üzerinde patojenlere karşı koruma ve kanseri kontrol etmenin ötesine geçen geniş bir etkisi var. HMS’deki Blavatnik Enstitüsü’nde immünoloji profesörü olan kıdemli araştırmacı Diane Mathis, “Çalışmamız, bağışıklık sisteminin egzersiz sırasında kas içinde güçlü etkiler yarattığını gösteriyor” dedi.
Araştırmacılar, farelerin insan olmadığı ve bulguların ileriki çalışmalarda tekrarlanması gerektiği konusunda uyardı. Ancak bu çalışma, egzersiz sırasında meydana gelen ve sağlık açısından fayda sağlayan hücresel ve moleküler değişikliklerin detaylandırılmasına yönelik önemli bir adımdır.
Egzersizin moleküler temellerini anlamak
Kalp-damar hastalıklarından koruyor, diyabet riskini azaltıyor, demansa karşı koruyor. Egzersizin yararlı etkileri iyi bilinmektedir. Peki egzersiz bizi tam olarak nasıl sağlıklı kılar? Bu soru uzun süredir araştırmacıların ilgisini çekmektedir.
Yeni bulgular, egzersizlerin moleküler temellerini anlamaya yönelik yoğun çabaların ortasında ortaya çıktı. Bağışıklık sisteminin bu sürece katılımını çözmek, bu araştırma çabalarının yalnızca bir yönüdür.
“Araştırmamız, egzersizle vücudun bağışıklık tepkilerini artırarak iltihaplanmayı azaltacak doğal bir yola sahip olduğumuzu gösteriyor.”
— Diane Mathis, Blavatnik Enstitüsü’nde immünoloji profesörü
Mathis laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan çalışmanın baş yazarı Kent Langston, “Fiziksel eforun iltihaba neden olduğunu uzun zamandır biliyoruz, ancak ilgili bağışıklık süreçlerini tam olarak anlamıyoruz” dedi. “Çalışmamız, kasta egzersizin gerçekleştiği bölgede T hücrelerinin ne yaptığını çok yüksek çözünürlükte gösteriyor.”
Egzersiz fizyolojisi üzerine yapılan önceki araştırmaların çoğu, egzersiz sırasında salınan çeşitli hormonların rolüne ve bunların kalp ve akciğerler gibi farklı organlar üzerindeki etkilerine odaklanmıştır. Yeni çalışma, asıl efor bölgesi olan kasta ortaya çıkan immünolojik aşamayı ortaya çıkarıyor.
T hücresi kahramanları ve iltihabı körükleyen kötü adamlar
Egzersizin kaslarda geçici hasara neden olduğu ve bir dizi inflamatuar tepkiyi açığa çıkardığı bilinmektedir. Kas yapısını, metabolizmayı ve hücre fonksiyonunu besleyen küçük güç santralleri olan mitokondri aktivitesini düzenleyen genlerin ifadesini artırır. Mitokondri, hücrelerin egzersiz sırasında artan enerji talebini karşılamasına yardımcı olarak egzersiz adaptasyonunda önemli bir rol oynar.
Yeni çalışmada ekip, bir zamanlar koşu bandında koşan farelerin ve düzenli olarak koşan hayvanların arka bacak kaslarından alınan hücrelerde neler olduğunu analiz etti. Daha sonra araştırmacılar bunları hareketsiz farelerden elde edilen kas hücreleriyle karşılaştırdılar.
Koşu bandında koşan farelerin kas hücreleri, ister bir kez ister düzenli olarak olsun, klasik iltihaplanma belirtileri gösterdi; çeşitli metabolik süreçleri düzenleyen genlerde daha fazla aktivite ve interferon da dahil olmak üzere iltihabı teşvik eden kimyasalların daha yüksek seviyeleri.
Her iki grubun da kaslarında yüksek düzeyde Treg hücresi vardı. Daha ileri analizler her iki grupta da Treg’lerin egzersize bağlı inflamasyonu azalttığını gösterdi. Hareketsiz farelerin kas hücrelerinde bu değişikliklerin hiçbiri görülmedi.
Bununla birlikte, egzersizin metabolik ve performans faydaları yalnızca düzenli egzersiz yapanlarda, yani tekrar tekrar koşan farelerde belirgindi. Deneyler, bu grupta Treg’lerin yalnızca efordan kaynaklanan inflamasyonu ve kas hasarını azaltmakla kalmayıp, aynı zamanda kas metabolizmasını ve kas performansını da değiştirdiğini gösterdi. Bu bulgu, insanlarda tek bir egzersizin performansta önemli iyileşmelere yol açmadığı ve fayda sağlamak için zaman içinde düzenli aktivitenin gerekli olduğu yönündeki köklü gözlemlerle uyumludur.
Treg hücreleri olmayan farelerin arka bacak kasları (sağda), sağlam Treg hücrelerine sahip farelerinkilerle (solda) karşılaştırıldığında, düzenli egzersiz sonrasında belirgin iltihaplanma belirtileri gösterdi. Araştırma, bu kontrolsüz inflamasyonun kas metabolizmasını ve fonksiyonunu olumsuz etkilediğini gösterdi.
Katkıda bulunanlar: Kent Langston/Mathis Laboratuvarı, HMS
Daha ileri analizler, düzenli egzersiz yapanlarda görülen daha geniş faydalardan gerçekten de Treglerin sorumlu olduğunu doğruladı. Treg’lerden yoksun olan hayvanlarda, arka bacak kaslarında iltihabı teşvik eden hücrelerin hızla birikmesiyle belirgin olan, sınırlanmamış kas iltihabı vardı. Kas hücrelerinde ayrıca metabolik anormalliğin bir işareti olan çarpıcı derecede şişmiş mitokondri vardı.
Daha da önemlisi, Treg’leri olmayan hayvanlar, sağlam Treg’leri olan farelerin yaptığı gibi, zamanla artan egzersiz taleplerine uyum sağlayamadı. Egzersizden tüm vücut açısından aynı faydayı elde edemediler ve aerobik kondisyonu azalttılar.
Bu hayvanların kaslarında ayrıca bilinen bir iltihaplanma etkeni olan aşırı miktarda interferon da vardı. Daha ileri analizler, interferonun mitokondriyal fonksiyonu değiştirmek ve enerji üretimini sınırlamak için doğrudan kas lifleri üzerinde etki gösterdiğini ortaya çıkardı. İnterferonun bloke edilmesi, Treg içermeyen farelerde metabolik anormallikleri önledi ve aerobik kondisyonu iyileştirdi.
Langston, “Buradaki kötü adam interferon” dedi. “Buna karşı koyacak koruyucu Treg’lerin yokluğunda interferon kontrolsüz hasara neden olmaya devam etti.”
İnterferonun, birçok kronik hastalığın ve yaşa bağlı koşulların altında yatan bir süreç olan kronik inflamasyonu teşvik ettiği bilinmektedir ve inflamasyonu azaltmayı amaçlayan tedaviler için cazip bir hedef haline gelmiştir. Treg’ler ayrıca anormal inflamasyonla işaretlenen bir dizi immünolojik durumun tedavisi olarak bilim adamlarının ve endüstrinin dikkatini çekti.
Araştırmacılar, çalışma bulgularının, egzersizin antiinflamatuar etkilerinin ardındaki hücresel iç işleyişlere bir bakış sağladığını ve vücudun kendi bağışıklık savunmasını kullanmadaki öneminin altını çizdiğini söyledi.
Spesifik immün aracılı hastalıklar bağlamında Treg’leri hedef alan müdahaleler tasarlamaya yönelik çabalar vardır. Araştırmacılar, anormal inflamasyonun yol açtığı immünolojik koşullar dikkatli bir şekilde kalibre edilmiş tedaviler gerektirse de, egzersizin inflamasyona karşı koymanın başka bir yolu olduğunu söyledi.
Mathis, “Araştırmamız, egzersizle vücudun bağışıklık tepkilerini artırarak iltihaplanmayı azaltacak doğal bir yola sahip olduğumuzu gösteriyor” dedi. “Sadece kasın içine baktık ama egzersizin vücudun başka yerlerindeki Treg aktivitesini de arttırması mümkün.”
Ortak araştırmacılar arasında Yizhi Sun, Birgitta Ryback, Bruce Spiegelman, Amber Mueller ve Christophe Benoist vardı.
Çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüleri’nin R01 AR070334 bağışları ile finanse edildi. F32 AG072874 ve F32 AG069363; ve JPB Vakfı tarafından.
Günlük Gazete
En son Sağlık haberlerini almak için günlük e-postalara kaydolun.
Şimdi, Cuma günü Science Immunology’de yayınlanan yeni bir Sağlık Tıp Okulu çalışması, bu asırlık gözlemin arkasında moleküler bir açıklama sunabilir.
Fareler üzerinde yapılan çalışma, egzersizin yararlı etkilerinin en azından kısmen bağışıklık sistemi tarafından sağlanabileceğini öne sürüyor. Eforun neden olduğu kas iltihabının, kasların enerjiyi yakıt olarak kullanma yeteneğini artıran ve genel egzersiz dayanıklılığını artıran iltihap karşıtı T hücrelerini veya Treg’leri harekete geçirdiğini gösteriyor.
Araştırma ekibi, otoimmün hastalıklarla bağlantılı anormal inflamasyona karşı koymadaki rolleriyle uzun zamandır bilinen Treg’lerin artık egzersiz sırasında vücudun bağışıklık tepkilerinde de kilit oyuncular olarak ortaya çıktığını söyledi.
“Bağışıklık sistemi ve özellikle T hücre kolunun doku sağlığı üzerinde patojenlere karşı koruma ve kanseri kontrol etmenin ötesine geçen geniş bir etkisi var. HMS’deki Blavatnik Enstitüsü’nde immünoloji profesörü olan kıdemli araştırmacı Diane Mathis, “Çalışmamız, bağışıklık sisteminin egzersiz sırasında kas içinde güçlü etkiler yarattığını gösteriyor” dedi.
Araştırmacılar, farelerin insan olmadığı ve bulguların ileriki çalışmalarda tekrarlanması gerektiği konusunda uyardı. Ancak bu çalışma, egzersiz sırasında meydana gelen ve sağlık açısından fayda sağlayan hücresel ve moleküler değişikliklerin detaylandırılmasına yönelik önemli bir adımdır.
Egzersizin moleküler temellerini anlamak
Kalp-damar hastalıklarından koruyor, diyabet riskini azaltıyor, demansa karşı koruyor. Egzersizin yararlı etkileri iyi bilinmektedir. Peki egzersiz bizi tam olarak nasıl sağlıklı kılar? Bu soru uzun süredir araştırmacıların ilgisini çekmektedir.
Yeni bulgular, egzersizlerin moleküler temellerini anlamaya yönelik yoğun çabaların ortasında ortaya çıktı. Bağışıklık sisteminin bu sürece katılımını çözmek, bu araştırma çabalarının yalnızca bir yönüdür.
“Araştırmamız, egzersizle vücudun bağışıklık tepkilerini artırarak iltihaplanmayı azaltacak doğal bir yola sahip olduğumuzu gösteriyor.”
— Diane Mathis, Blavatnik Enstitüsü’nde immünoloji profesörü
Mathis laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan çalışmanın baş yazarı Kent Langston, “Fiziksel eforun iltihaba neden olduğunu uzun zamandır biliyoruz, ancak ilgili bağışıklık süreçlerini tam olarak anlamıyoruz” dedi. “Çalışmamız, kasta egzersizin gerçekleştiği bölgede T hücrelerinin ne yaptığını çok yüksek çözünürlükte gösteriyor.”
Egzersiz fizyolojisi üzerine yapılan önceki araştırmaların çoğu, egzersiz sırasında salınan çeşitli hormonların rolüne ve bunların kalp ve akciğerler gibi farklı organlar üzerindeki etkilerine odaklanmıştır. Yeni çalışma, asıl efor bölgesi olan kasta ortaya çıkan immünolojik aşamayı ortaya çıkarıyor.
T hücresi kahramanları ve iltihabı körükleyen kötü adamlar
Egzersizin kaslarda geçici hasara neden olduğu ve bir dizi inflamatuar tepkiyi açığa çıkardığı bilinmektedir. Kas yapısını, metabolizmayı ve hücre fonksiyonunu besleyen küçük güç santralleri olan mitokondri aktivitesini düzenleyen genlerin ifadesini artırır. Mitokondri, hücrelerin egzersiz sırasında artan enerji talebini karşılamasına yardımcı olarak egzersiz adaptasyonunda önemli bir rol oynar.
Yeni çalışmada ekip, bir zamanlar koşu bandında koşan farelerin ve düzenli olarak koşan hayvanların arka bacak kaslarından alınan hücrelerde neler olduğunu analiz etti. Daha sonra araştırmacılar bunları hareketsiz farelerden elde edilen kas hücreleriyle karşılaştırdılar.
Koşu bandında koşan farelerin kas hücreleri, ister bir kez ister düzenli olarak olsun, klasik iltihaplanma belirtileri gösterdi; çeşitli metabolik süreçleri düzenleyen genlerde daha fazla aktivite ve interferon da dahil olmak üzere iltihabı teşvik eden kimyasalların daha yüksek seviyeleri.
Her iki grubun da kaslarında yüksek düzeyde Treg hücresi vardı. Daha ileri analizler her iki grupta da Treg’lerin egzersize bağlı inflamasyonu azalttığını gösterdi. Hareketsiz farelerin kas hücrelerinde bu değişikliklerin hiçbiri görülmedi.
Bununla birlikte, egzersizin metabolik ve performans faydaları yalnızca düzenli egzersiz yapanlarda, yani tekrar tekrar koşan farelerde belirgindi. Deneyler, bu grupta Treg’lerin yalnızca efordan kaynaklanan inflamasyonu ve kas hasarını azaltmakla kalmayıp, aynı zamanda kas metabolizmasını ve kas performansını da değiştirdiğini gösterdi. Bu bulgu, insanlarda tek bir egzersizin performansta önemli iyileşmelere yol açmadığı ve fayda sağlamak için zaman içinde düzenli aktivitenin gerekli olduğu yönündeki köklü gözlemlerle uyumludur.
Treg hücreleri olmayan farelerin arka bacak kasları (sağda), sağlam Treg hücrelerine sahip farelerinkilerle (solda) karşılaştırıldığında, düzenli egzersiz sonrasında belirgin iltihaplanma belirtileri gösterdi. Araştırma, bu kontrolsüz inflamasyonun kas metabolizmasını ve fonksiyonunu olumsuz etkilediğini gösterdi.
Katkıda bulunanlar: Kent Langston/Mathis Laboratuvarı, HMS
Daha ileri analizler, düzenli egzersiz yapanlarda görülen daha geniş faydalardan gerçekten de Treglerin sorumlu olduğunu doğruladı. Treg’lerden yoksun olan hayvanlarda, arka bacak kaslarında iltihabı teşvik eden hücrelerin hızla birikmesiyle belirgin olan, sınırlanmamış kas iltihabı vardı. Kas hücrelerinde ayrıca metabolik anormalliğin bir işareti olan çarpıcı derecede şişmiş mitokondri vardı.
Daha da önemlisi, Treg’leri olmayan hayvanlar, sağlam Treg’leri olan farelerin yaptığı gibi, zamanla artan egzersiz taleplerine uyum sağlayamadı. Egzersizden tüm vücut açısından aynı faydayı elde edemediler ve aerobik kondisyonu azalttılar.
Bu hayvanların kaslarında ayrıca bilinen bir iltihaplanma etkeni olan aşırı miktarda interferon da vardı. Daha ileri analizler, interferonun mitokondriyal fonksiyonu değiştirmek ve enerji üretimini sınırlamak için doğrudan kas lifleri üzerinde etki gösterdiğini ortaya çıkardı. İnterferonun bloke edilmesi, Treg içermeyen farelerde metabolik anormallikleri önledi ve aerobik kondisyonu iyileştirdi.
Langston, “Buradaki kötü adam interferon” dedi. “Buna karşı koyacak koruyucu Treg’lerin yokluğunda interferon kontrolsüz hasara neden olmaya devam etti.”
İnterferonun, birçok kronik hastalığın ve yaşa bağlı koşulların altında yatan bir süreç olan kronik inflamasyonu teşvik ettiği bilinmektedir ve inflamasyonu azaltmayı amaçlayan tedaviler için cazip bir hedef haline gelmiştir. Treg’ler ayrıca anormal inflamasyonla işaretlenen bir dizi immünolojik durumun tedavisi olarak bilim adamlarının ve endüstrinin dikkatini çekti.
Araştırmacılar, çalışma bulgularının, egzersizin antiinflamatuar etkilerinin ardındaki hücresel iç işleyişlere bir bakış sağladığını ve vücudun kendi bağışıklık savunmasını kullanmadaki öneminin altını çizdiğini söyledi.
Spesifik immün aracılı hastalıklar bağlamında Treg’leri hedef alan müdahaleler tasarlamaya yönelik çabalar vardır. Araştırmacılar, anormal inflamasyonun yol açtığı immünolojik koşullar dikkatli bir şekilde kalibre edilmiş tedaviler gerektirse de, egzersizin inflamasyona karşı koymanın başka bir yolu olduğunu söyledi.
Mathis, “Araştırmamız, egzersizle vücudun bağışıklık tepkilerini artırarak iltihaplanmayı azaltacak doğal bir yola sahip olduğumuzu gösteriyor” dedi. “Sadece kasın içine baktık ama egzersizin vücudun başka yerlerindeki Treg aktivitesini de arttırması mümkün.”
Ortak araştırmacılar arasında Yizhi Sun, Birgitta Ryback, Bruce Spiegelman, Amber Mueller ve Christophe Benoist vardı.
Çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüleri’nin R01 AR070334 bağışları ile finanse edildi. F32 AG072874 ve F32 AG069363; ve JPB Vakfı tarafından.
Günlük Gazete
En son Sağlık haberlerini almak için günlük e-postalara kaydolun.