לפעילות גופנית יתרונות רבים, כולל הגברת ההגנה מפני סיבוכים המתרחשים במהלך זיהומי SARS-CoV-2. ג'וליין מקרוברטס / Getty Images
מדענים חושפים כל הזמן את היתרונות החדשים של פעילות גופנית. בניסויים בעשר השנים האחרונות, שלי מחקר מצא כי פעילות גופנית יכולה לעזור בבעיה נשימתית המכונה ARDS.
ARDS הוא סוג של כשל נשימתי המאופיין בהופעה מהירה של דלקת נפוצה בריאות המונעת את החמצן להגיע לאיברים. זה דווח ב חולי COVID-19 רבים.
אני פיזיולוג תרגיל עם הכשרה ברפואה. לפני יותר משלושים שנה ויתרתי על הקריירה שלי בכירורגיה כללית בסין והגעתי לארה"ב בכדי להמשיך בקריירת מחקר בסיסית בפיזיולוגיה של פעילות גופנית מולקולרית, מכיוון שהסיבוכים הבריאותיים המעולים של פעילות גופנית סדירה הסתקרנתי.
לאחרונה חשבתי על ההשפעה האפשרית של פעילות גופנית סדירה במניעת הסיבוך הקטלני הזה של COVID-19. לא עשיתי ניסויים ספציפיים סביב COVID-19, אך עבודתי עם עכברים עשויה להודיע לחוקרים אחרים לבחון דרכים להגן על אנשים הסובלים מ- ARDS.
מהו ARDS?
A סיבת המוות של 3%-17% של חולים הנגועים ב- SARS-CoV-2 הוא ARDS. לחולי COVID-19 עם סיבוך קליני עגום זה יש שיעור התמותה העולה על 50%.
באופן ספציפי, ARDS יכול להתרחש כאשר זיהום נגיפי בתאים בריאות מפעיל את מערכת החיסון ומושך כדוריות דם לבנות לעבור בזרם הדם לרקמת הריאה בכדי להדוף את הזיהום הנגיפי.
עם זאת, כאשר יותר מדי תאי דם לבנים מופיעים ברקמת הריאה בבת אחת, זה עלול לגרום לנזק ברקמת הריאה. הסיבה לכך היא שהם מייצרים יותר מדי מולקולות מזיקות הנקראות רדיקלים חופשיים ששוברים חלבונים, קרום התא ו- DNA.
כתוצאה מכך כלי הדם בריאה דולפים וגורמים להצטברות הנוזל ברקמת הריאה, ושקי האוויר של הריאה מתמלאים בנוזל. זה מונע מאותם שקיות אוויר, הנקראות alveoli, להתמלא באוויר, ולחסום חמצן באוויר מלהיכנס לדם. החולים מתים ממחסור בחמצן.
התאים שמרפדים את כלי הדם שלנו הם תאי אנדותל שטוחים. שלב מוקדם בתהליך מסובך זה של מחלת ה- ARDS הוא רירית כלי הדם הופכת לדביקה לתאי הדם הלבנים על ידי יצירת חלבונים דביקים על פני התא, תופעה הנקראת הפעלת תאי האנדותל.
זה מעורר מעגל קסמים; ככל שהפעלת תאי האנדותל גדולה יותר, כך תאי הדם הלבנים משחררים יותר רדיקלים חופשיים. זה בתורו הורס את תאי האנדותל, גורם לכלי הדם לדלוף יותר ולפגוע ברקמת הריאה.
נוגד חמצון המושרה על ידי פעילות גופנית בגופנו
לפני יותר מעשר שנים התחלתי ללמוד התפקיד המגן של אנזימים נוגדי חמצון המושרים על ידי פעילות גופנית כנגד אובדן גודל השריר. המחקר שלי הראה שתרגיל סיבולת מקדם ייצור של נוגד חמצון הנקרא דיסמוטאז חוץ-תאית (EcSOD) המפרק את הסופר-חמצן הרדיקלי החופשי מחוץ לתאים.
EcSOD הוא האנזים הנוגד החמצון היחיד שמופרש לדם המגיע לאיברים חיוניים אחרים ומתקשר לתאי האנדותל ולתאים אחרים באמצעות מבנה קשירה ייחודי של האנזים. זה הופך את EcSOD לשונה מכל כדור נוגד חמצון משלים או מזון עשיר בנוגדי חמצון שאנו עשויים לצרוך. נוגד חמצון בעל פה, שנקלט בדם, אינו מכוון לאיבר נתון כדי לספק הגנה, בעוד EcSOD נדבק לאיברים ספציפיים.
כשראיתי לראשונה את ההוכחה לעלייה ב- EcSOD בשרירי השלד על ידי אימון אירובי, קיבלתי השראה לעשות ניסוי שבו בדקתי אם רק הגדלת כמות האנזים הזה באמצעות הנדסה גנטית, במקום באופן טבעי באמצעות פעילות גופנית, תספק הגנה מפני מחלות שונות בהן ידוע כי רדיקלים חופשיים ממלאים תפקידים חשובים, כגון ניוון שרירים ואי ספיקת לב.
EcSOD בהגנה מפני ARDS
תכננתי עכבר שהפיק יותר EcSOD בשרירי השלד מאשר העכבר האופייני לחקות את ההשפעות של אימוני התעמלות אירובית. השגנו ברור עדות לכך שעכברים אלה היו מוגנים מפני ניוון שרירים ו אי ספיקת לב הנגרמת מסוכרת.
לאחר מכן הפעלתי ARDS באופן מלאכותי בעכברים על ידי הזרקת עכברים עם חומר כימי המיוצר על ידי חיידקים שידוע כי הם גורמים למצב זה. להפתעתי הנעימה, עכברים מהונדסים גנטית עם ריכוז גבוה יותר של EcSOD בדמם הרבה יותר סיכוי לשרוד את ה- ARDS החמור ואי ספיקת איברים מרובים בהשוואה לתמותה עגומה בעכברים האופייניים. זה מחקה את המצב בטיפול נמרץ בו יותר מ -80% מהחולים מתים כאשר הם סובלים מכשל של איברים מרובים, כולל ARDS.
אז אישרתי שאכן זה היה ה- EcSOD בעכברים המהונדסים גנטית שסיפק את ההגנה. כאשר ביצעתי ניסוי בו עכבר מהונדס גנטית חולק דם עם עכבר רגיל בעקבות הליך כירורגי שנקרא פרביוזיס, או שלקחתי דם מעכבר עם EcSOD גבוה והעברתי אותו לעכבר רגיל הסובל מ- ARDS, העכבר הרגיל הצטמצם חומרת ARDS וסמני דם קליניים לכשל איברים מרובה. באמצעות טכנולוגיות ביוכימיות והדמיה שונות ראינו עדויות להפחתת הפעלת תאי האנדותל והפחתת נזקי חלבון, קרום התא ודנ"א הנגרמים על ידי רדיקלים חופשיים ברקמת הריאה.
למד מהתרגיל
מחקרים אלה סיפקו הוכחה עקרונית לכך שהעברת הגן או החלבון של EcSOD להעלאת כמות ה- EcSOD בדם ובאיברים חיוניים עשויה להוות התערבות יעילה להגנה על הריאות ואיברים חיוניים אחרים מפני נזקים הנגרמים על ידי ARDS ו קריסת מערכות.
הממצאים שלי בעכברים עשויים לעודד חוקרים אחרים להמציא דרכים חדשניות למניעה וטיפול בסיבוך הקטלני של COVID-19.
לדוגמא, מחקרים עתידיים עשויים לזהות את סוג הפעילות הגופנית, עוצמתה ומשך העלאה האופטימלית של רמות EcSOD בריאות ואיברים חיוניים אחרים בבני אדם כדי לבנות את ההגנה מפני סיבוכים קטלניים של COVID-19 או מצבי מחלה אחרים. כמובן, הממצאים עשויים לעורר מחקר לטיפוח טיפולים תרופתיים, חלבונים או גנטיים לטיפול בחולי COVID-19 עם ARDS.
סיפור נוגד החמצון EcSOD הוא רק אחד מני רבים על היתרונות הבריאותיים של פעילות גופנית. אני מאמין שנוכל ללמוד מפעילות גופנית לפתח טיפולים יעילים לטיפול ב- ARDS הנגרמים על ידי COVID-19 ומצבי מחלה אחרים.
על המחבר
ג'ן יאן, פרופסור לרפואה לב וכלי דם, אוניברסיטת וירג'יניה
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
ספרים קשורים:
הגוף שומר על הציון: מוח וגוף בריפוי טראומה
מאת בסל ואן דר קולק
ספר זה בוחן את הקשרים בין טראומה לבריאות גופנית ונפשית, ומציע תובנות ואסטרטגיות לריפוי והחלמה.
נשימה: המדע החדש של אמנות אבודה
מאת ג'יימס נסטור
ספר זה חוקר את המדע והפרקטיקה של הנשימה, ומציע תובנות וטכניקות לשיפור הבריאות הגופנית והנפשית.
פרדוקס הצמח: הסכנות הנסתרות במזונות "בריאים" הגורמים למחלות ולעלייה במשקל
מאת סטיבן ר. גונדרי
ספר זה בוחן את הקשרים בין תזונה, בריאות ומחלות, ומציע תובנות ואסטרטגיות לשיפור הבריאות והרווחה הכללית.
קוד החסינות: הפרדיגמה החדשה לבריאות אמיתית ואנטי אייג'ינג רדיקלי
מאת ג'ואל גרין
ספר זה מציע נקודת מבט חדשה על בריאות וחסינות, תוך הסתמכות על עקרונות של אפיגנטיקה ומציע תובנות ואסטרטגיות לייעול בריאות והזדקנות.
המדריך המלא לצום: רפא את גופך באמצעות צום לסירוגין, יום חלופי וארוך
מאת ד"ר ג'ייסון פונג וג'ימי מור
ספר זה חוקר את המדע והפרקטיקה של צום ומציע תובנות ואסטרטגיות לשיפור הבריאות והרווחה הכללית.
