Naukowcy z Danii, Irlandii i Szwecji odkryli, że gimnastyka może zmienić kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) w zaledwie kilka minut. Podczas gdy podstawowy kod genetyczny pozostaje niezmieniony, molekuły DNA w komórkach mięśni podlegają zmianom chemicznym i strukturalnym w bardzo szczególny sposób. Zyskują lub tracą znaczniki grup metylowych w konkretnych i znanych już sekwencjach DNA. Badania, zaprezentowane w czasopiśmie Cell Metabolism, zostały dofinansowane w formie grantów dla doświadczonych naukowców w ramach programu "Pomysły" Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych z budżetu Siódmego Programu Ramowego (7PR).

Naukowcy, pracujący pod kierunkiem Karolinska Institutet ze Szwecji, poddali analizie sposób, w jaki gimnastyka wpływa na DNA osób zdrowych, które prowadzą jednak nieaktywny tryb życia. Zdaniem zespołu, tak zwane modyfikacje epigenetyczne DNA, w konkretnych lokalizacjach wydają się być kluczową korzyścią fizjologiczną zapewnianą przez ćwiczenia fizyczne.

"Nasze mięśnie są naprawdę plastyczne" - wyjaśnia profesor Juleen Zieratch z Wydziału Medycyny Molekularnej i Chirurgii Karolinska Institutet. "Często mawiamy 'Jesteś tym, co jesz'. Mięśnie natomiast dostosowują się do tego, co robisz. Jeżeli ich nie używasz, to tracisz je i jest to jeden z mechanizmów, który to umożliwia."

Odkrycia wskazują, że DNA mięśni szkieletowych osób, które gimnastykowały się przez krótki czas, ma mniej grup metylowych niż przed rozpoczęciem ćwiczeń. Zmiany pojawiają się również w obszarach DNA, które pełnią funkcję miejsca przeznaczenia rozmaitych enzymów, co eksperci nazywają czynnikami transkrypcyjnymi. Czynniki te pobudzają geny, które odgrywają zasadniczą rolę w przystosowywaniu mięśni do ćwiczeń fizycznych.

Profesor Zierath podkreśla, że czynniki transkrypcyjne są niczym klucze otwierające geny organizmu. Kiedy grupy metylowe są mocno osadzone na miejscu, "klucze" te nie są w stanie wpasować się w "zamki" DNA. Sytuacja się zmienia, kiedy nie ma grup metylowych, co umożliwia kluczom przekręcenie zamków i zwiększenie wydajności mięśni.

"Wiadomo już, że gimnastyka wywołuje zmiany w mięśniach, w tym zwiększenie metabolizmu cukrów i tłuszczów" - stwierdza profesor Zierath. "Nasze odkrycie wskazuje, że najpierw zachodzi zmiana metylacyjna."

Zespół kurczył mięśnie na płytkach laboratoryjnych. W ten sposób naukowcy odkryli utratę grup metylowych. Wystawili również mięśnie na działanie kofeiny, uzyskując ten sam skutek, gdyż kofeina wyzwala uwalnianie wapnia w sposób podobny do skurczu mięśni w czasie wysiłku. Należy niemniej zauważyć, że zespół nie zaleca picia kawy zamiast gimnastyki, ponieważ brak wyraźnego dowodu na to, że kofeina zapewnia takie same korzyści jak ćwiczenia fizyczne.

"Gimnastyka to lek i wydaje się, że zmiana naszych epigenomów poprawiająca stan zdrowia może wymagać jedynie krótkiej przebieżki" - zauważa profesor Zierath.

Wkład w badania wnieśli eksperci z Uniwersytetu w Kopenhadze w Danii i z Dublin City University w Irlandii.

© Unia Europejska, 1994-2012

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Barrès, R. et al., 'Acute exercise remodels promoter methylation in human skeletal muscle', Cell Metabolism, publikacja z dnia 7 marca 2012 r. doi:10.1016/j.cmet.2012.01.001