Ποια η διαδικασία με την επιγενετική και ποια η σχέση της με την άσκηση ;

Το DNA είναι πάρα πολύ πολύπλοκο και δυναμικό, με τα γονίδια να “ανάβουν” και να “σβήνουν” συνεχώς, ανάλογα με τις βιοχημικές εντολές που δέχονται από το σώμα. Όταν τα γονίδια είναι “αναμμένα” παράγουν πρωτεΐνες που ωθούν σε αλλαγές στο σώμα. Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι κάποια γονίδια γίνονται πιο ενεργά ή πιο ήσυχα ανάλογα με το αν αθλούμαστε ή όχι. Αλλά δεν ήξεραν ως τώρα με ποιο τρόπο ανταποκρίνονται στην άσκηση.

Αυτό κυρίως γίνεται με την “επιγενετική”, μια διαδικασία που αλλάζει τον τρόπο που λειτουργούν τα γονίδια – χωρίς να αλλάζει το DNA το ίδιο – στον εξωτερικό σχηματισμό των γονιδίων.

Ένας τρόπος με το οποίο επηρεάζεται η δραστηριότητα των γονιδίων είναι μία διαδικασία που ονομάζεται μεθυλίωση. Κατ’ αυτήν, οι μεθυλικές ομάδες (ένα σύμπλεγμα ατόμων άνθρακα και υδρογόνου) προσκολλώνται στο εξωτερικό ενός γονιδίου και το διευκολύνουν ή το εμποδίζουν να δεχτεί και να ανταποκριθεί στα μηνύματα από το σώμα.

Με αυτό τον τρόπο, η συμπεριφορά του γονιδίου αλλάζει. Παραδόξως, οι αλλαγές που επιφέρει η μεθυλίωση «μεταδίδονται» και στους απογόνους μας.

Νέες μελέτες, όμως, δείχνουν ότι η άσκηση ως φαίνεται αλλάζει τον τρόπο λειτουργίας των γονιδίων, δηλαδή επιφέρει επιγενετική αλλαγη.

Τα γονίδια ενεργοποιούνται και αδρανοποιούνται αναλόγως με τα βιοχημικά μηνύματα που δέχονται από το σώμα. Όταν είναι ενεργοποιημένα, παράγουν διάφορες πρωτεΐνες οι οποίες, με τη σειρά τους, προκαλούν φυσιολογικές δράσεις στο σώμα. Το εκπληκτικό με την μεθυλίωση είναι ότι φαίνεται να επηρεάζεται σημαντικά από τον τρόπο ζωής μας. Αν και υπάρχουν ακόμα πολλά ερωτηματικά για τις επιδράσεις της άσκησης, τα νέα ευρήματα «αποτελούν πρόσθετη απόδειξη για τις βαθιές επιδράσεις που μπορεί να ασκήσει η γυμναστική στο ανθρώπινο σώμα, ακόμα και σε επίπεδο γενετικού υλικού.

ΔΙΑΒΑΣΕ ΑΚΟΜΑ :Η γυμναστική εχθρός της νόσου Πάρκινσον

Μία από τις μελέτες για την επιγενετική διεξήχθη από επιστήμονες του Κέντρο Διαβήτη του Πανεπιστημίου Lund, στη Σουηδία, και δημοσιεύθηκε τον περασμένο μήνα στην επιθεώρηση «PLoS One». Οι ερευνητές επιστράτευσαν καθιστικούς, αλλά υγιείς άντρες, και πήραν δείγματα των λιπωδών κυττάρων τους. Χρησιμοποιώντας προηγμένες μοριακές τεχνικές, κατέγραψαν την μεθυλίωση στο DNA αυτών των κυττάρων, ενώ υπέβαλλαν τους εθελοντές τους και σε μετρήσεις σύστασης σώματος, αεροβικής ικανότητας, αρτηριακής πίεσης, επιπέδων χοληστερόλης (χοληστερίνης) και άλλων δεικτών της υγείας και της φυσικής τους κατάστασης.

Στη συνέχεια, τους ζήτησαν να αρχίσουν να γυμνάζονται δύο φορές την εβδομάδα επί μία ώρα υπό την επίβλεψη προσωπικού γυμναστή. Έξι μήνες αργότερα, οι άντρες είχαν αδυνατίσει, είχαν χάσει λίπος από την κοιλιά τους, είχαν βελτιώσει την αντοχή τους και είχαν πολύ καλύτερα προφίλ αρτηριακής πίεσης και χοληστερίνης.

Είχαν όμως και κάτι ακόμα: αλλαγές στην μεθυλίωση πολλών γονιδίων των λιπωδών κυττάρων τους. Στην πραγματικότητα, οι ερευνητές κατέγραψαν αλλαγές σε 7.663 διαφορετικά γονίδια. Η μεγαλύτερη αύξηση της μεθυλίωσης παρατηρήθηκε σε γονίδια τα οποία είναι γνωστό ότι παίζουν ρόλο στην αποθήκευση του λίπους και τον κίνδυνο εκδηλώσεως διαβήτη ή παχυσαρκίας. Το συμπέρασμα της μελέτης ήταν ότι «η άσκηση μπορεί να επηρεάζει τον κίνδυνο για διαβήτη τύπου 2 και παχυσαρκία, αλλάζοντας την μεθυλίωση σε αυτά τα γονίδια. Οπως προέκυψε αρκετά γονίδια που εμπλέκονται στον μεταβολισμό του λίπους – όπως τα PGC-1α, PPAR-δ και PDK4- και τα οποία ήταν μεθυλιωμένα πριν από την άσκηση, μετά από αυτήν έχασαν τη μεθυλομάδα τους. Ωστόσο αυτό δεν φάνηκε να συμβαίνει σε άλλα γονίδια που δεν σχετίζονταν με τον μεταβολισμό και τα οποία συνέχισαν να είναι μεθυλιωμένα. Τι σημαίνει πρακτικά αυτό; Η απομεθυλίωση επιτρέπει στα γονίδια να κωδικοποιούν πιο εύκολα για την παραγωγή πρωτεϊνών, γεγονός που μαρτυρεί ότι μετά την άσκηση παράγονται περισσότερες πρωτεΐνες που εμπλέκονται στη διάσπαση του λίπους

Σύμφωνα με ευρήματα άλλων μελετών, Εξίσου σημαντική επίδραση ασκεί η γυμναστική και στην μεθυλίωση μιας άλλης ομάδας κυττάρων, των μυϊκών.

Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Καρολίνσκα, στη Σουηδία, και άλλα ερευνητικά κέντρα υπέβαλλαν σε βιοψίες μυών μια ομάδα ανδρών και γυναικών που δεν γυμνάζονταν, καταγράφοντας την μεθυλίωση στα μυϊκά κύτταρα. Στη συνέχεια, τους ζήτησαν να κάνουν στατική ποδηλασία είτε με γρήγορο ρυθμό, είτε με αργό, αλλά μέχρι να κάψουν 400 θερμίδες.

Ακολούθησε νέα βιοψία μυών, που έδειξε ότι η μεθυλίωση είχε αλλάξει σε αρκετά γονίδια των μυϊκών κυττάρων. Όπως συνέβη και με τη μελέτη στα κύτταρα του λίπους, έτσι και σε αυτά των μυών οι αλλαγές της μεθυλίωσης αφορούσαν αρκετά από τα γονίδια που είναι γνωστό ότι επηρεάζουν τον μεταβολισμό, ανοίγοντας το δρόμο στον διαβήτη και την παχυσαρκία.

Επιπλέον, οι αλλαγές στην μεθυλίωση ήταν πιο έντονες στους εθελοντές που είχαν κάνει γρήγορη ποδηλασία, παρότι είχαν κάψει τις ίδιες θερμίδες με εκείνους που γυμνάστηκαν λιγότερο έντονα. Οι επιστήμονες που βρίσκονται πίσω από τη μελέτη πιστεύουν ότι το ασβέστιο που παράγεται στα μυϊκά κύτταρα κατά τη διάρκεια της άσκησης μπορεί να εμπλέκεται στην όλη διαδικασία. Κατέληξαν σε αυτήν την υπόθεση αφού είδαν ότι όταν εξέθεσαν τις ίδιες βιοψίες των μυϊκών κυττάρων σε καφεΐνη η οποία επίσης αυξάνει τα επίπεδα ασβεστίου στους μυς, προκλήθηκε η ίδια απομεθυλίωση.

Αν αυτό το τελευταίο σας κάνει να νομίζετε ότι μπορείτε να αποφύγετε να… ιδρώσετε τη φανέλα και να επιτύχετε τα ίδια οφέλη απλώς απολαμβάνοντας τον καφέ σας, θα σας απογοητεύσουμε. Και αυτό διότι οι ποσότητες καφεΐνης που απαιτούνται για να έχετε το αποτέλεσμα μιας ώρας άσκησης είναι τόσο μεγάλες ώστε θα παθαίνατε δηλητηρίαση…

Σε μια μελέτη που έγινε σε ποντίκια, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα οφέλη που αποκτήθηκαν από δραστηριότητες, όπως η άσκηση, μεταβιβάστηκαν στους απογόνους τους, παρά το γεγονός ότι δεν άλλαζαν το DNA τους. Η γερμανική μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Cell Reports. Οι ερευνητές του Γερμανικού Κέντρου Νευροεκφυλιστικών Ασθενειών (DZNE) διαπίστωσαν ότι όταν εξέθεσαν τα ποντίκια σε ένα πνευματικά διεγερτικό περιβάλλον στο οποίο έκαναν επίσης αρκετή σωματική άσκηση, οι απογόνοί τους επωφελήθηκαν επίσης αργότερα. Τα νεότερα ποντίκια πέτυχαν καλύτερα αποτελέσματα σε τεστ που αξιολόγησαν την ικανότητα μάθησής τους.

Είχαν επίσης βελτιωμένη συναπτική πλαστικότητα – η οποία είναι ένα μέτρο για το πόσο καλά τα νευρικά κύτταρα επικοινωνούν μεταξύ τους και η κυτταρική βάση για τη μάθηση, όπως έδειξε η εξέταση του ιπποκάμπου τους, της περιοχής του εγκεφάλου που είναι σημαντική για τη μάθηση. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως επιγενετική κληρονομικότητα. οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα οφέλη από την άσκηση μεταφέρθηκαν μέσω των μορίων RNA που περιέχονται στο σπέρμα, μαζί με το πατρικό DNA.Προφανώς, τροποποιούν την ανάπτυξη του εγκεφάλου με πολύ λεπτό τρόπο, βελτιώνοντας τη σύνδεση των νευρώνων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα γνωστικό πλεονέκτημα για τους απογόνους.

Οι επιστήμονες στο ίδρυμα Karolinska στη Στοκχόλμη, μελέτησαν 23 νέους και νέες τους οποίους έβαλαν να κάνουν ασκήσεις στο ένα από τα δύο τους πόδια. Τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά. Πάνω από 5,000 κομμάτια του γονιδίου των κυττάρων των μυών του ποδιού που είχε αθληθεί είχε νέα σχήματα (methylation patterns). Οι αλλαγές ήταν σημαντικές και όταν συγκρίναν οι ερευνητές τα ευρήματα με αυτά από το πόδι που παρέμενε αγύμναστο είδαν οτι το αγύμναστο πόδι δεν είχε κανένα νέο σχήμα (methylation pattern) και είχε παραμείνει όπως ήταν.

Τα γονίδια αυτά, παίζουν μεγάλο ρόλο στον μεταβολισμό, στην ανταπόκριση στην ινσουλίνη και τον ερεθισμό των μυών. Κάτι που σημαίνει με απλά λόγια οτι καθορίζουν πόσο υγιής και δυνατός είναι ο μυς μας και το σώμα μας. Αντίθετα στο πόδι που δεν γυμνάστηκε όλα αυτά τα γονίδια έμειναν ίδια. Κάτι που αποδεικνύει ότι η άσκηση είναι πραγματικά πολύ καλή για τον άνθρωπο και αποτρέπει ασθένειες, κακές συνήθειες, ή σωματικές μεταβολές που μπορεί να ήταν “γραμμένες” στο DNA μας.

 

Μήλα Αλεξάνδρα

Απόφοιτη  ΑΠΘ.
Τμήμα  Επιστήμης Φυσικής Αγωγής &Αθλητισμού
Master στην Ιατρική Σχολή
Τμήμα  Μοριακής και Εφαρμοσμένης Φυσιολογίας/Θεραπευτική Άσκηση

 

 

Βιβλιογραφία :

Ferioli M, Zauli G, Maiorano P, Milani D, Mirandola P, Neri LM. Role of physical exercise in the regulation of epigenetic mechanisms in inflammation, cancer, neurodegenerative diseases, and aging process. J Cell Physiol. 2019 Feb

  1. doi: 10.1002/jcp.28304. [Epub ahead of print] Review. PubMed PMID: 30767204.

Brown WM. Exercise-associated DNA methylation change in skeletal muscle and the importance of imprinted genes: a bioinformatics meta-analysis. Br J Sports

Med. 2015 Dec;49(24):1567-78. doi: 10.1136/bjsports-2014-094073. Epub 2015 Mar

  1. Review. PubMed PMID: 25824446.

McGee SL, Walder KR. Exercise and the Skeletal Muscle Epigenome. Cold Spring

Harb Perspect Med. 2017 Sep 1;7(9). pii: a029876. doi:

10.1101/cshperspect.a029876. Review. PubMed PMID: 28320830