Badanie: co się dzieje we krwi biegacza podczas ekstremalnego wysiłku?
Po ekstremalnym wysiłku - np. godzinnym biegu do wyczerpania - we krwi dramatycznie wzrasta poziom wolnego pozakomórkowego DNA. Jest to marker kojarzony dotychczas m.in. z nowotworami, zapaleniami czy z nekrozą komórek. Nowe światło na to zagadnienie rzucają badania naukowców z Łodzi.n"Wiadomo, że intensywny wysiłek fizyczny powoduje w organizmie reakcje metaboliczne, stresowe. Zdarzało się, że ludzie podczas ciężkiego wysiłku fizycznego schodzili ze świata - przypomina prof. Dariusz Nowak z Uniwersytetu Medycznego w Łodzi. - Ale dopiero niedawno odkryto, że po ciężkim wysiłku fizycznym we krwi znacznie wzrasta ilość tzw. wolnego pozakomórkowego DNA (cfDNA)".
/ pixabay
Badacz tłumaczy, że DNA w organizmie człowieka występuje zwykle wewnątrz komórek - w jądrze (DNA jądrowe) lub w mitochondriach (mtDNA). Może się jednak zdarzyć, że wolne fragmenty DNA pojawiają się i w osoczu krwi. Wzrost stężenia takiego pozakomórkowego DNA zwykle nie świadczy o pozytywnych zjawiskach w organizmie. Jest to czynnik wiązany dotąd m.in. ze zniszczeniem komórek: chorobami nowotworowymi, zapalnymi, autoimmunologicznymi czy powikłaniami podczas ciąży.
Teraz okazuje się, że nie tylko. Badania prowadzone na UM w Łodzi pokazały, że po godzinnym biegu do wyczerpania poziom wolnego pozakomórkowego jądrowego DNA jest 10-krotnie wyższy, niż przed biegiem. Podobnie, ale nie aż tak wyraźnie dochodzi do wzrostu wolnego pozakomórkowego mtDNA. "Dopiero będziemy badali, jakie to ma następstwa" - zaznacza prof. Nowak.
W eksperymencie na Uniwersytecie Medycznym w Łodzi uczestniczyła grupa 11 zdrowych mężczyzn. Badanym oznaczono pułap tlenowy - maksymalne pochłanianie tlenu. A potem zaczynał się - w kontrolowanych warunkach - trening na bieżni. Każdy biegł w tempie dostosowanym do swoich możliwości, przy prędkości bieżni odpowiadającej 70 proc. maksymalnego pochłaniania tlenu. "To był bieg do wyczerpania" - mówi Nowak. I dodaje, że badani biegli tak długo, jak dawali radę - np. do czasu, kiedy nie mogli już utrzymać prędkości, jaką narzucała im bieżnia. "Średnio trwało to godzinę. Jedni padali w takich warunkach np. po 8 km, inni - po 12 km" - opowiada naukowiec. Każdy z badanych przeszedł po trzy takie treningi - oddzielone trzema dniami odpoczynku.
Zarówno przed każdym treningiem, jak i po, biegaczom pobierano krew i sprawdzano m.in. poziom wolnego, pozakomórkowego DNA. Badacze z Łodzi chcieli przede wszystkim sprawdzić, czy organizm przyzwyczaja się do ekstremalnego wysiłku i czy poziom takiego pozakomórkowego DNA przy kolejnych treningach nie staje się coraz niższy. "Zakładaliśmy, że przy kolejnych rundach wysiłku zacznie rozwijać się tolerancja" - opowiada prof. Dariusz Nowak. Z badań jego zespołu wynikło jednak, że nie - we krwi również i po kilku regularnych treningach ciągle było tak samo dużo tego wolnego DNA jądrowego. Wśród badanych nie było wyjątków.
"Obecność cfDNA we krwi nie świadczy tutaj prawdopodobnie o zniszczeniu komórek w mechanizmie nekrozy lub apoptozy" - opowiada rozmówca PAP. Po śmierci każdej komórki, DNA, które się w niej znajduje, musi zostać przez organizm zutylizowane - tłumaczy. Ale od uszkodzenia komórki do chwili, kiedy DNA trafi do krwi mija zwykle około pięciu godzin. "A w tym eksperymencie fragmenty DNA pojawiały się we krwi zaraz po zakończeniu biegu, który trwał około godziny. Za szybko!" - Zauważa naukowiec.
I przytacza jedno z możliwych wyjaśnień zgodnie, z którym cfDNA we krwi biegacza może pochodzić z białych krwinek lub płytek krwi. "One z cząsteczek DNA miałyby tworzyć coś w rodzaju siateczki do łapania i zabijania bakterii" - porównuje prof. Nowak. W tym przypadku DNA odgrywałoby więc inną rolę, niż nośnik informacji genetycznej. Ekspert zastrzega jednak, że to wciąż tylko hipoteza.
W kolejnych badaniach naukowcy chcą sprawdzić m.in. czy efekt podwyższonego cfDNA obserwowany jest również u kobiet. Tu badania są trudniejsze, bo zdolność organizmu do ekstremalnego wysiłku zmienia się w ramach cyklu płciowego.
"Będę chciał też sprawdzić długość tzw. telomerów u ludzi, którzy zawodowo uprawiają biegi czy wysiłek" - wyjawia badacz z UM w Łodzi. Skracanie telomerów - fragmentów DNA na końcach chromosomów - świadczyć by mogło o przyspieszonych procesach starzenia.
"Należy się zastanowić, czy na pewno częste uprawianie biegów długodystansowych jest drogą do utrzymania młodości" - komentuje prof. Nowak. Podkreśla, że wysiłek fizyczny korzystnie wpływa na zdrowie, ale tylko, jeśli jest umiarkowany. "Kiedy wysiłek jest za duży, staje się szkodliwy. Nie jest tak, że można organizm bezkarnie katować" - kończy.
PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala
Teraz okazuje się, że nie tylko. Badania prowadzone na UM w Łodzi pokazały, że po godzinnym biegu do wyczerpania poziom wolnego pozakomórkowego jądrowego DNA jest 10-krotnie wyższy, niż przed biegiem. Podobnie, ale nie aż tak wyraźnie dochodzi do wzrostu wolnego pozakomórkowego mtDNA. "Dopiero będziemy badali, jakie to ma następstwa" - zaznacza prof. Nowak.
W eksperymencie na Uniwersytecie Medycznym w Łodzi uczestniczyła grupa 11 zdrowych mężczyzn. Badanym oznaczono pułap tlenowy - maksymalne pochłanianie tlenu. A potem zaczynał się - w kontrolowanych warunkach - trening na bieżni. Każdy biegł w tempie dostosowanym do swoich możliwości, przy prędkości bieżni odpowiadającej 70 proc. maksymalnego pochłaniania tlenu. "To był bieg do wyczerpania" - mówi Nowak. I dodaje, że badani biegli tak długo, jak dawali radę - np. do czasu, kiedy nie mogli już utrzymać prędkości, jaką narzucała im bieżnia. "Średnio trwało to godzinę. Jedni padali w takich warunkach np. po 8 km, inni - po 12 km" - opowiada naukowiec. Każdy z badanych przeszedł po trzy takie treningi - oddzielone trzema dniami odpoczynku.
Zarówno przed każdym treningiem, jak i po, biegaczom pobierano krew i sprawdzano m.in. poziom wolnego, pozakomórkowego DNA. Badacze z Łodzi chcieli przede wszystkim sprawdzić, czy organizm przyzwyczaja się do ekstremalnego wysiłku i czy poziom takiego pozakomórkowego DNA przy kolejnych treningach nie staje się coraz niższy. "Zakładaliśmy, że przy kolejnych rundach wysiłku zacznie rozwijać się tolerancja" - opowiada prof. Dariusz Nowak. Z badań jego zespołu wynikło jednak, że nie - we krwi również i po kilku regularnych treningach ciągle było tak samo dużo tego wolnego DNA jądrowego. Wśród badanych nie było wyjątków.
"Obecność cfDNA we krwi nie świadczy tutaj prawdopodobnie o zniszczeniu komórek w mechanizmie nekrozy lub apoptozy" - opowiada rozmówca PAP. Po śmierci każdej komórki, DNA, które się w niej znajduje, musi zostać przez organizm zutylizowane - tłumaczy. Ale od uszkodzenia komórki do chwili, kiedy DNA trafi do krwi mija zwykle około pięciu godzin. "A w tym eksperymencie fragmenty DNA pojawiały się we krwi zaraz po zakończeniu biegu, który trwał około godziny. Za szybko!" - Zauważa naukowiec.
I przytacza jedno z możliwych wyjaśnień zgodnie, z którym cfDNA we krwi biegacza może pochodzić z białych krwinek lub płytek krwi. "One z cząsteczek DNA miałyby tworzyć coś w rodzaju siateczki do łapania i zabijania bakterii" - porównuje prof. Nowak. W tym przypadku DNA odgrywałoby więc inną rolę, niż nośnik informacji genetycznej. Ekspert zastrzega jednak, że to wciąż tylko hipoteza.
W kolejnych badaniach naukowcy chcą sprawdzić m.in. czy efekt podwyższonego cfDNA obserwowany jest również u kobiet. Tu badania są trudniejsze, bo zdolność organizmu do ekstremalnego wysiłku zmienia się w ramach cyklu płciowego.
"Będę chciał też sprawdzić długość tzw. telomerów u ludzi, którzy zawodowo uprawiają biegi czy wysiłek" - wyjawia badacz z UM w Łodzi. Skracanie telomerów - fragmentów DNA na końcach chromosomów - świadczyć by mogło o przyspieszonych procesach starzenia.
"Należy się zastanowić, czy na pewno częste uprawianie biegów długodystansowych jest drogą do utrzymania młodości" - komentuje prof. Nowak. Podkreśla, że wysiłek fizyczny korzystnie wpływa na zdrowie, ale tylko, jeśli jest umiarkowany. "Kiedy wysiłek jest za duży, staje się szkodliwy. Nie jest tak, że można organizm bezkarnie katować" - kończy.
PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala
