التمارين الرياضية تحافظ على اللياقة البدنية أثناء الشيخوخة
التمارين الرياضية تحافظ على اللياقة البدنية أثناء الشيخوخة
أ.د. طلال علي زارع
أثبتت التمارين الرياضية أنها تحمي من مجموعة واسعة من الأمراض، وقد تكون أقوى تدخل معروف في مجال مكافحة الشيخوخة. ومع ذلك، في حين أن النشاط البدني يمكن أن يحسن الصحة أثناء الشيخوخة، فإن آثاره المفيدة تنخفض حتمًا. تظل الآليات الخلوية الكامنة وراء العلاقة بين التمارين واللياقة البدنية والشيخوخة غير مفهومة جيدًا.
في دراسة حديثة نُشرت 3 يناير 2023 في Proceedings of the National Academy of Sciences، قام الباحثون في مركز جوسلين للسكري بالتحقيق في دور آلية خلوية واحدة في تحسين اللياقة البدنية من خلال التدريب على التمارين وحددوا تدخلاً واحدًا لمكافحة الشيخوخة يؤخر الانخفاض الذي يحدث مع الشيخوخة في كائن حي نموذجي. وتفتح نتائج العلماء الباب أمام استراتيجيات جديدة لتعزيز وظيفة العضلات أثناء الشيخوخة.
قال المؤلف المشارك د. تي كيث بلاكويل في مركز جوسلين: "تحدد بياناتنا وسيطًا أساسيًا للاستجابة للتمارين الرياضية ونقطة دخول للتدخلات للحفاظ على وظيفة العضلات أثناء الشيخوخة."
هذا الوسيط الأساسي هو دورة تجزئة وإصلاح الميتوكوندريا داخل كل خلية مسؤولة عن إنتاج الطاقة. وتعد وظيفة الميتوكوندريا مهمة للصحة، وقد تم ربط اضطراب ديناميكيات الميتوكوندريا دورة إصلاح الميتوكوندريا المختلة واستعادة الاتصال بين العضيات المنتجة للطاقة - بتطور الأمراض المزمنة المرتبطة بالعمر، مثل أمراض القلب ومرض السكري من النوع 2.
قال بلاكويل، الذي يشغل أيضًا منصب رئيس قسم علم المناعة في جوسلين: "نظرًا لأننا ندرك أن عضلاتنا تمر بنمط من التعب والاستعادة بعد جلسة التمرين، فإنها تمر بهذه الدورة الديناميكية للميتوكوندريا". "في هذه العملية، تدير العضلات نتائج طلب التمثيل الغذائي للتمرين وتستعيد قدرتها الوظيفية."
بلاكويل وزملاؤه - بمن فيهم المؤلف المشارك د. خوليو سيزار باتيستا فيريرا في جامعة ساو باولو - حققوا في دور ديناميكيات الميتوكوندريا أثناء التمرين في الكائن الحي النموذجي C. elegans، وهو نموذج بسيط ومدروس جيدًا كثيرا ما تستخدم أنواع الديدان المجهرية في أبحاث التمثيل الغذائي والشيخوخة.
تسجيل الديدان البرية من النوع C. elegans أثناء السباحة أو الزحف، لاحظ الباحثون انخفاضًا نموذجيًا مرتبطًا بالعمر في اللياقة البدنية على مدى 15 يومًا من البلوغ. أظهر العلماء أيضًا تحولًا كبيرًا وتدريجيًا نحو الميتوكوندريا المجزأة و / أو غير المنظمة في الحيوانات المسنة. على سبيل المثال، لاحظوا في الديدان الصغيرة في اليوم الأول من مرحلة البلوغ، أن نوبة واحدة من التمارين تسبب التعب بعد ساعة واحدة. تسببت الجلسة التي استغرقت 60 دقيقة أيضًا في زيادة تجزئة الميتوكوندريا في خلايا عضلات الحيوانات، لكن فترة 24 ساعة كانت كافية لاستعادة الأداء ووظيفة الميتوكوندريا.
في الديدان الأكبر سنًا (اليوم الخامس واليوم العاشر)، لم يعد أداء الحيوانات إلى خط الأساس خلال 24 ساعة. وبالمثل، خضعت الميتوكوندريا للحيوانات الأكبر سنًا لدورة من التفتت والإصلاح، لكن إعادة تنظيم الشبكة التي حدثت تقلصت مقارنةً بالحيوانات الأصغر سنًا.
قالت المؤلفة الأولى د. جوليان كروز كامبوس في مركز جوسلين للسكري: "لقد قررنا أن جلسة تمرين واحدة تؤدي إلى دورة من التعب واستعادة اللياقة البدنية تتوازى مع دورة إعادة بناء شبكة الميتوكوندريا". "الشيخوخة قللت من مدى حدوث ذلك وتسببت في تدهور موازٍ في اللياقة البدنية. يشير ذلك إلى أن ديناميكيات الميتوكوندريا قد تكون مهمة للحفاظ على اللياقة البدنية وربما لتعزيز اللياقة البدنية من خلال نوبة من التمارين."
في مجموعة ثانية من التجارب، سمح العلماء للديدان البرية بالسباحة لمدة ساعة واحدة يوميًا لمدة 10 أيام متتالية، بدءًا من بداية مرحلة البلوغ. وجد الفريق - كما هو الحال في البشر - أن برنامج التدريب طويل الأمد قد حسّن بشكل كبير من لياقة الحيوانات في منتصف العمر في اليوم العاشر، وخفف من ضعف ديناميكيات الميتوكوندريا التي تُلاحظ عادةً أثناء الشيخوخة.
أخيرًا، اختبر الباحثون التدخلات المعروفة التي تطيل مدى الحياة لقدرتها على تحسين القدرة على ممارسة الرياضة أثناء الشيخوخة. أظهرت الديدان مع زيادة AMPK - وهو جزيء منظم رئيسي للطاقة أثناء التمرين والذي يشجع أيضًا إعادة تشكيل مورفولوجيا الميتوكوندريا والتمثيل الغذائي - تحسنًا في اللياقة البدنية. كما أظهروا أيضًا الحفاظ على أداء التمرينات أثناء الشيخوخة، ولكن ليس تحسينه. أظهرت الديدان المصممة بحيث تفتقر إلى AMPK تدني اللياقة البدنية أثناء الشيخوخة بالإضافة إلى ضعف دورة الاسترداد. كما أنهم لم يتلقوا فوائد تأخير السن من ممارسة الرياضة على مدار حياتهم.
قال بلاكويل، وهو أيضًا أستاذ علم الوراثة في كلية الطب بجامعة هارفارد: "أحد الأهداف المهمة لمجال الشيخوخة هو تحديد التدخلات التي لا تطيل العمر فحسب، بل تعزز أيضًا الصحة ونوعية الحياة". "في البشر المتقدمين في السن، يعد التدهور في وظائف العضلات وتحمل التمارين مصدر قلق كبير يؤدي إلى حدوث مراضة كبيرة. وتشير بياناتنا إلى نقاط تدخل يمكن أن تكون مثمرة لإحباط هذا التدهور - على الأرجح جنبًا إلى جنب مع جوانب أخرى من الشيخوخة. سيكون هذا أمرًا عظيمًا. الاهتمام بتحديد كيفية تأثير مرونة شبكة الميتوكوندريا على اللياقة البدنية جنبًا إلى جنب مع طول العمر والأمراض المرتبطة بالشيخوخة في البشر."
الصحة والحياة
أ.د. طلال علي زارع
أثبتت التمارين الرياضية أنها تحمي من مجموعة واسعة من الأمراض، وقد تكون أقوى تدخل معروف في مجال مكافحة الشيخوخة. ومع ذلك، في حين أن النشاط البدني يمكن أن يحسن الصحة أثناء الشيخوخة، فإن آثاره المفيدة تنخفض حتمًا. تظل الآليات الخلوية الكامنة وراء العلاقة بين التمارين واللياقة البدنية والشيخوخة غير مفهومة جيدًا.
في دراسة حديثة نُشرت 3 يناير 2023 في Proceedings of the National Academy of Sciences، قام الباحثون في مركز جوسلين للسكري بالتحقيق في دور آلية خلوية واحدة في تحسين اللياقة البدنية من خلال التدريب على التمارين وحددوا تدخلاً واحدًا لمكافحة الشيخوخة يؤخر الانخفاض الذي يحدث مع الشيخوخة في كائن حي نموذجي. وتفتح نتائج العلماء الباب أمام استراتيجيات جديدة لتعزيز وظيفة العضلات أثناء الشيخوخة.
قال المؤلف المشارك د. تي كيث بلاكويل في مركز جوسلين: "تحدد بياناتنا وسيطًا أساسيًا للاستجابة للتمارين الرياضية ونقطة دخول للتدخلات للحفاظ على وظيفة العضلات أثناء الشيخوخة."
هذا الوسيط الأساسي هو دورة تجزئة وإصلاح الميتوكوندريا داخل كل خلية مسؤولة عن إنتاج الطاقة. وتعد وظيفة الميتوكوندريا مهمة للصحة، وقد تم ربط اضطراب ديناميكيات الميتوكوندريا دورة إصلاح الميتوكوندريا المختلة واستعادة الاتصال بين العضيات المنتجة للطاقة - بتطور الأمراض المزمنة المرتبطة بالعمر، مثل أمراض القلب ومرض السكري من النوع 2.
قال بلاكويل، الذي يشغل أيضًا منصب رئيس قسم علم المناعة في جوسلين: "نظرًا لأننا ندرك أن عضلاتنا تمر بنمط من التعب والاستعادة بعد جلسة التمرين، فإنها تمر بهذه الدورة الديناميكية للميتوكوندريا". "في هذه العملية، تدير العضلات نتائج طلب التمثيل الغذائي للتمرين وتستعيد قدرتها الوظيفية."
بلاكويل وزملاؤه - بمن فيهم المؤلف المشارك د. خوليو سيزار باتيستا فيريرا في جامعة ساو باولو - حققوا في دور ديناميكيات الميتوكوندريا أثناء التمرين في الكائن الحي النموذجي C. elegans، وهو نموذج بسيط ومدروس جيدًا كثيرا ما تستخدم أنواع الديدان المجهرية في أبحاث التمثيل الغذائي والشيخوخة.
تسجيل الديدان البرية من النوع C. elegans أثناء السباحة أو الزحف، لاحظ الباحثون انخفاضًا نموذجيًا مرتبطًا بالعمر في اللياقة البدنية على مدى 15 يومًا من البلوغ. أظهر العلماء أيضًا تحولًا كبيرًا وتدريجيًا نحو الميتوكوندريا المجزأة و / أو غير المنظمة في الحيوانات المسنة. على سبيل المثال، لاحظوا في الديدان الصغيرة في اليوم الأول من مرحلة البلوغ، أن نوبة واحدة من التمارين تسبب التعب بعد ساعة واحدة. تسببت الجلسة التي استغرقت 60 دقيقة أيضًا في زيادة تجزئة الميتوكوندريا في خلايا عضلات الحيوانات، لكن فترة 24 ساعة كانت كافية لاستعادة الأداء ووظيفة الميتوكوندريا.
في الديدان الأكبر سنًا (اليوم الخامس واليوم العاشر)، لم يعد أداء الحيوانات إلى خط الأساس خلال 24 ساعة. وبالمثل، خضعت الميتوكوندريا للحيوانات الأكبر سنًا لدورة من التفتت والإصلاح، لكن إعادة تنظيم الشبكة التي حدثت تقلصت مقارنةً بالحيوانات الأصغر سنًا.
قالت المؤلفة الأولى د. جوليان كروز كامبوس في مركز جوسلين للسكري: "لقد قررنا أن جلسة تمرين واحدة تؤدي إلى دورة من التعب واستعادة اللياقة البدنية تتوازى مع دورة إعادة بناء شبكة الميتوكوندريا". "الشيخوخة قللت من مدى حدوث ذلك وتسببت في تدهور موازٍ في اللياقة البدنية. يشير ذلك إلى أن ديناميكيات الميتوكوندريا قد تكون مهمة للحفاظ على اللياقة البدنية وربما لتعزيز اللياقة البدنية من خلال نوبة من التمارين."
في مجموعة ثانية من التجارب، سمح العلماء للديدان البرية بالسباحة لمدة ساعة واحدة يوميًا لمدة 10 أيام متتالية، بدءًا من بداية مرحلة البلوغ. وجد الفريق - كما هو الحال في البشر - أن برنامج التدريب طويل الأمد قد حسّن بشكل كبير من لياقة الحيوانات في منتصف العمر في اليوم العاشر، وخفف من ضعف ديناميكيات الميتوكوندريا التي تُلاحظ عادةً أثناء الشيخوخة.
أخيرًا، اختبر الباحثون التدخلات المعروفة التي تطيل مدى الحياة لقدرتها على تحسين القدرة على ممارسة الرياضة أثناء الشيخوخة. أظهرت الديدان مع زيادة AMPK - وهو جزيء منظم رئيسي للطاقة أثناء التمرين والذي يشجع أيضًا إعادة تشكيل مورفولوجيا الميتوكوندريا والتمثيل الغذائي - تحسنًا في اللياقة البدنية. كما أظهروا أيضًا الحفاظ على أداء التمرينات أثناء الشيخوخة، ولكن ليس تحسينه. أظهرت الديدان المصممة بحيث تفتقر إلى AMPK تدني اللياقة البدنية أثناء الشيخوخة بالإضافة إلى ضعف دورة الاسترداد. كما أنهم لم يتلقوا فوائد تأخير السن من ممارسة الرياضة على مدار حياتهم.
قال بلاكويل، وهو أيضًا أستاذ علم الوراثة في كلية الطب بجامعة هارفارد: "أحد الأهداف المهمة لمجال الشيخوخة هو تحديد التدخلات التي لا تطيل العمر فحسب، بل تعزز أيضًا الصحة ونوعية الحياة". "في البشر المتقدمين في السن، يعد التدهور في وظائف العضلات وتحمل التمارين مصدر قلق كبير يؤدي إلى حدوث مراضة كبيرة. وتشير بياناتنا إلى نقاط تدخل يمكن أن تكون مثمرة لإحباط هذا التدهور - على الأرجح جنبًا إلى جنب مع جوانب أخرى من الشيخوخة. سيكون هذا أمرًا عظيمًا. الاهتمام بتحديد كيفية تأثير مرونة شبكة الميتوكوندريا على اللياقة البدنية جنبًا إلى جنب مع طول العمر والأمراض المرتبطة بالشيخوخة في البشر."
الصحة والحياة