פעילות גופנית מהווה גורם מגן מפני השמנת יתר, סוכרת, מחלות עצם ויתר לחץ דם. לפעילות גופנית יש תפקיד בשמירה ותחזוקה של בריאות העצם. חוסר בפעילות גופנית מעמיד אותנו בסיכון למחלות כרוניות שונות.
הכתבה הזאת מתמצתת מחקר שנעשה על ידי קבוצה איטלקית באוניברסיטת ורונה והתפרסם באוקטובר 2019 ב-Oxidative medicine and Cellular Longevity.
תרומה לבריאות העצם | צילום: People photo created by jcomp – www.freepik.com
עוד כתבות בנושא
כיצד שגרת אימונים ותחרויות אינטנסיבית משפיעה על השינה
מחקר: ריצת המרתון הראשונה בחייך יכולה "להצעיר" את כלי הדם שלך
מחקר: האם ניתן למנוע פציעות תוך כדי האימונים למרתון?
בעבר קבוצת החוקרים הזו הראתה שריצת חצי מרתון גורמת לעלייה בחלבונים בוני עצם (Osteogenes), כמו למשל חלבון RUNX2 וגם גורמת לעלייה בתהליכי הסתיידות (קלסיפיקציה) במודל מעבדתי. בדם ישנה כל הזמן נוכחות של *תאי אב קדומים או *mesenchymal circulating progenitor cells) M-CPCs).
מהם טלומרים ואוטופאגיה?
הטלומר הוא אזור הקצה של הכרומוזומים, המכילים את החומר התורשתי שבגרעין התא. לכל כרומוזום שני קצוות ולפיכך שני טלומרים המיועדים בעיקר להגן עליו בדומה לדרך בה מוגן שרוך נעל על ידי האגלט (קצוות השרוכים העשויים פלסטיק). הטלומרים שלנו מתקצרים עם הגיל ותומכי האנטי אייג'ינג מקדמים את הרעיון שהארכת הטלומר באמצעות ריפוי גנטי עשויה להציל תאים מהזדקנות ולהאריך את תוחלת החיים האנושית.
תהליך בליעה עצמית, "אוטופגיה", הוא המנגנון הטבעי שגורם להרס ופירוק של מרכיבים תאיים לא מתפקדים או לא נחוצים דרך תהליך מבוקר. אוטופגיה מפרק אברונים, ממברנות תאים וחלבונים פגומים, וכישלון של אוטופגיה נחשב כאחת מהסיבות העיקריות לצבירה של נזק והזדקנות תאית.
במהלך פעילות גופנית נוצר סטרס חמצוני וכן מיוצרים ומופרשים הורמונים וגורמי גדילה. באופן ספציפי, טלומרים ותהליכי אוטופגיה מושפעים מסטרס חימצוני ולכן גם מושפעים מפעילות גופנית. ההשערה שעלתה היא שפעילות גופנית מעודדת *התמיינות על ידי גרימת ביטוי גנים שקשורים בבקרת אורך של טלומרים ו "אוטופגיה".
אז למה כדאי לרוץ חצי מרתון? | צילום: pixabay
מחקרים שנעשו בעבר הראו שפעילות גופנית וסבולת מביאות לעליה של מספר תאי אב (progenitor cell) בדם (ראו כאן). סוגים שונים של פעילויות כמו: ריצה, חתירה ורכיבה יכולים לגרום לתנועתיות של תאים צעירים ("תאי אב") מתוך מח העצמות אל הדם ובאתרי מטרה ואף לגרום לתהליכי יצירה ובנייה חדשים. היכולת של תאי אב MSCs להתרבות היא יכולת שהולכת ופוחתת עם הגיל בגלל התקצרות של טלומרים*. נוסף על כך, הטלומרים עלולים להיות מושפעים מסטרס חימצוני ומנזקים שקורים לחומר הגנטי שלנו. כאשר טלומרים עוברים התקצרות, זה פוגע ביכולת התא להתרבות, להתמיין ולתת תולדה לסוגי תאים אחרים, וזה אומר פגיעה ביכולת ההשתקמות והריפוי מנזקים. אורך הטלומרים הוא חשוב לשמירה על מאגר של תאי אב, אבל גם לפעילות חלבון שנקרא טלומראז ישנה חשיבות רבה בייחוד בתהליכי התמיינות.
human telomerase reverse transcriptase) – hTERT) הוא הגן שמקודד לחלבון בשם טלומראז. פעילות הטלומראז עולה בעקבות פעילות גופנית והיא מובילה להתמיינות של תאי קדם hMSCs לתאים יוצרי עצם osteoblasts וליצירת עצם כפי שהראו בניסויים בעבר.
הגן טלומראז (hTERT) שומר על אורך הטלומרים, וכן גורם להתרבות של תאי הגזע ומוציא אותם למעשה מ"ההשתקה" של ההתמיינות, כך שהוא נוגד תהליכי הזדקנות שלהם. תהליכי הזדקנות יכולים להיות מוגברים על ידי חוסר בקרה על אוטופאגיה (כאשר התאים "בולעים" חומרי פסולת מן הסביבה).
גם הרכיבה יכולה לגרום לתנועתיות של תאים צעירים ויצירה ובנייה של תאים חדשים | צילום: pixabay
השאלה שנבדקה במחקר הנוכחי: האם פעילות גופנית דוחפת תאים צעירים להתמיינות. בדקו מעורבות של תהליכים תאיים כמו "תחזוקה של טלומרים" ומנגנון בליעה תאי אוטופגיה בתהליכי בוני עצם. קבוצת החוקרים בדקה כיצד פעילות גופנית כמו ריצת חצי מרתון משפיעה על ההתמיינות של תאי אב שנמצאים בדם וכיצד גנים שונים הקשורים לטלומראז ותהליכי אוטופגיה מושפעים גם הם. פרטים לגבי המשתתפים במחקר ניתן למצוא בקישור למאמר המקורי.
22 גברים רצים בריאים בדרך כלל ללא מחלות רקע שנרשמו בקהילה לתכנית "run for science" שהתקיימה בורונה בין אפריל 2016 לאפריל 2017. כל הרצים היו בקטגוריית רצים חובבנים, עם רקע ספורטיבי ב-10 השנים האחרונות. קבוצת הביקורת כללה 10 גברים בגילאים תואמים. בדם שנאסף מידית לפני הריצה וכ-15 דקות לאחר הריצה בדקו בין היתר: סידן, פוספאט, פריטין , כלורין, ויטמין D (בכדי לשלול חוסר ויטמין D).
בכדי להעריך יכולת התמיינותית של תאי אב פרוגניטורים שנמצאים בדם ובקרה של גנים תלויי טלומראז, בודדו מהדם את התאי אב ואפיינו אותם על פי החלבונים שהם מבטאים.
תוצאות המחקר
פעילות גופנית דוחפת תאים צעירים להתמיין. החוקרים בדקו מספר גנים שונים שיש להם תפקיד מוכח בהתמיינות תאי אב לקראת תהליכי בניית עצם.
החוקרים הביאו בחשבון שיתכן וההשפעות שנראו על תאי האב בדם, מקורן ככל הנראה בגורמים ש"מסתובבים" בדם, בדקו כיצד סרום של אותם אנשים, לפני הריצה ואחרי הריצה משפיעים על הביטוי של הגנים האוסטאוגניים.
בשביל זה לקחו שורת תאים מעבדתית (נקראת human MSC) וגידלו אותה בנוכחות סרום של הרצים, סרום שנאסף מהם לפני הריצה וסרום שנאסף אחרי הריצה. מצאו שהסרום שנלקח מהרצים לאחר הריצה גרם להתמיינות של התאים לכיוון chondrogenic differentiation ולכיוון אוסטאוגני.
דיון בתוצאות
המחקר מראה שפעילות גופנית גורמת להתמיינות של תאי אב לכיוון עצם (osteogenic differentiation). באופן ספציפי, זו פעם ראשונה שהראו שישנם גנים "מוכווני עצם" שהביטוי שלהם עובר שינוי בעקבות פעילות גופנית. 3 גנים שבמיוחד נחשבים לגנים של רקמת עצם הם RUNX2, MSX1 ו- SPP1, באופן מיוחד רמת הביטוי שלהם עלתה בעקבות ריצה.
החוקרים הגיעו למסקנה שלפעילות גופנית יש שתי השפעות עיקריות על תאי אב קדומים על ידי כך שהיא מגבירה את יכולת ההתרבות שלהם מצד אחד ומצד שני היא "דוחפת" אותם להתמיין.
אחד הדברים המעניינים שנמצאו במחקר מתייחס לטלומראז (TERT). אחד הגירויים שמעלים ביטוי של טלומראז הוא סטרס חימצוני, וסטרס חימצוני נוצר בין היתר בעקבות פעילות גופנית. אחרי פעילות גופנית נמצאה רמת ביטוי גבוהה יותר של טלומראז. בתאי האב הצעירים אשר "מסתובבים" בדם נמצא ביטוי גבוה יותר של גנים הקשורים לתהליכי "אוטופגיה" , שהוא תהליך חשוב ביצירה של עצם (Osteogenesis). התוצאות הללו שהתקבלו נתמכות גם על ידי מחקרים מן העבר וגם נתמכות על ידי הימצאות רמות גבוהות יותר של פריטין בסרום לאחר פעילות גופנית.
סיכום
לאחר פעילות גופנית חלה עליה ברמת הביטוי של גנים הקשורים ברקמת עצם ותהליכים כונדרוגניים (שחזור סחוס), ככל הנראה על ידי אוטופגיה. בעקבות פעילות גופנית כמו ריצת חצי מרתון שנבחנה במחקר הנוכחי, יש יותר אוטופגיה בתאי אב צעירים ככל הנראה בגלל סטרס חימצוני, וזה לצד תהליכי התמיינות. העליה בביטוי של גנים הקשורים לטלומרים מעידים על גיוס של תאים קדומים ודחיפה אל ההתמיינות שלהם. המסקנה היא שפעילות גופנית כמו ריצת חצי מרתון מעודדת התמיינות לכיוון עצם וסחוס וכן תהליכי אוטופגיה. הממצאים האלו תומכים בכך שפעילות גופנית מועילה ומשפרת את הבריאות שלנו, משפיעה על תהליכים פנימיים תאיים שדרכם אולי הופכת אותנו לצעירים יותר.
מילון מושגים
התמיינות של תאים – מושג מתחום הביולוגיה ההתפתחותית המתאר את התהליך שבו תא מקבל תפקיד מוגדר ורוכש תכונות המשמשות אותו לתפקיד זה. תכונות של התא יכולות להשתנות באופן משמעותי במהלך ההתמיינות, בעוד החומר הגנטי נשאר זהה, מלבד מספר יוצאי דופן.
המסקנה? לא להפסיק לרוץ | צילום: pixabay
Mesenchymal stem cells) – MSCs) – תאי גזע (אב) מזכימליים הם תאי אב שיכולים להתמיין לתאים יוצרי עצם, תאי סחוס, תאי שריר, תאי רקמת שומן ולתאי מערכת עצבים. לתאים אלו ישנה יכולת להתרבות ובכך לשמר את היכולת ההתמיינותית שלהם. עם הגיל, גם כמות תאי האב הולכת ופוחתת וגם היכולת להתרבות ולהתמיין.
אוטופאגיה או בליעה עצמית – מנגנון טבעי ומבוקר שבאמצעותו התא מסלק "פסולת". התהליך מאפשר לתא להיפטר מחלקים שאינם נחוצים לו, או שהם פגומים ואף למחזר חלק מהם. זהו תהליך שבו התא יכול לפרק מרכיבים עצמיים, אך גם מהווה חלק ממערכת החיסון ויכול לפרק גורמים מחוללי מחלה. זהו תהליך חיוני משום שהוא מפרק וממחזר גופיפים פגומים בתא. אוטופאגיה שומרת על הומוסטזיס (סביבה יציבה), והתהליך הזה חשוב בייחוד לשרירים במהלך פעילות גופנית. מחקרים בעכברים הראו שתהליך זה חשוב בייחוד ליצירת אנרגיה בשרירים מגלוקוז. אוטופגיה חשובה גם לשמירה על המבנה המולקולרי של שרירי השלד. יש לה תפקיד חשוב ביותר בתהליכי התמיינות ובבקרה על מאגר תאי האב ("stemness"). אוטופגיה יכולה לווסת תהליכים בוני עצם, תהליכים הקשורים ביצירת רקמת שומן, מבקרת מאזן שומני, היא נחשבת חלק קריטי וחשוב ממנגנון שהוא "אנטי אייג'ינג" מאחר והיא מבקרת יכולת התחדשותית ותיקון נזקים. טלומראז מבקר בין היתר תהליכי אוטופאגיה והראו למשל שעל ידי דיאטה דלת קלוריות ניתן לגרום לעלייה בפעילות של טלומראז ואוטופגיה.
טלומרים – זהו רצף של חומר גנטי (דנ"א) שתפקידו להגן על קצוות הכרומוזומים מפני פגיעה או מפני "איחוי" עם קצות כרומוזומים אחרים. במהלך תהליך ההתרבות של התאים, החומר הגנטי (כרומוזומים) צריך להשתכפל בתהליך שיכול ליצור טעויות (מוטציות גנטיות). ישנם מנגנונים תאיים רבים שתפקידם לעשות "בקרת איכות", לוודא שלא נוצרות טעויות ואם נוצרות – לתקן אותן. במשך הזמן עם תהליכי החלוקה וכחלק מתהליך ההזדקנות הטלומרים מתקצרים. החלבון שאחראי על החידוש של הטלומרים הוא TERT.
