Aktywność fizyczna stawia znaczne zapotrzebowanie na ludzkie ciało, dzięki czemu ważne jest zrozumienie, jak reaguje na intensywne ćwiczenia. Ta wiedza może pomóc poprawić wydajność i zmniejszyć ryzyko choroby dla osób wymagających fizycznie pracy, takich jak gaszenie pożarów, organy ścigania i sport. Nowe badanie prowadzone przez dr Justina Teeguardena i dr Kristin Burnum-Johnson z Pacific Northwest National Laboratory bada, w jaki sposób ciało dostosowuje się do wysiłku fizycznego. Ich ustalenia, opublikowane w czasopiśmie wojskowym Research Medical Research, badają zmiany biologiczne, które występują podczas intensywnych ćwiczeń.
Dr Teeguarden i dr Burnum-Johnson przeanalizowali próbki krwi, moczu i śliny od grupy strażaków z Wildland przed i po wymagającym treningu trwającym mniej niż godzinę. Zidentyfikowali tysiące różnych białek, które są cząsteczkami, które pełnią niezbędne funkcje w ciele; tłuszcze, które przechowują energię; oraz małe cząsteczki, które pomagają regulować funkcje ciała. Ta analiza ujawniła kluczowe wzorce związane z uszkodzeniem tkanek, zużyciem energii i odpowiedzi układu odpornościowego. „Nasze badanie podkreśla, jak działa ciało, aby zachować zrównoważenie i dostosować się podczas intensywnego wysiłku fizycznego” – powiedział dr Teeguarden.
Zmiany w próbkach krwi wykazały wyraźne oznaki odkształcenia mięśni i wysiłki organizmu o naprawę. Wykryto wyższe poziomy białek strukturalnych, które zapewniają wsparcie dla tkanek, oraz czynniki promujące odbudowę tkanki. Jednocześnie ciało przesunęło sposób, w jaki używał tłuszczu do energii, woląc rozbić krótsze, bardziej dostępne kwasy tłuszczowe, które są blokami składanymi tłuszczami. Ponadto proces przekształcania cukru na energię, znaną jako metabolizm, był bardzo aktywny, pomagając zaspokoić zwiększone zapotrzebowanie na energię.
Badanie próbek moczu dostarczyło cennych informacji o tym, w jaki sposób organizm utrzymuje nawodnienie, która jest równowagą wody w organizmie i niezbędnymi składnikami odżywczymi. Naukowcy zauważyli wzrost aktywności hormonalnej, który obejmuje przekaźniki chemiczne, które regulują procesy, takie jak ciśnienie krwi i poziomy płynów. Sugeruje to, że organizm pracował nad zatrzymaniem wody i niezbędnych składników odżywczych, co jest ważne dla utrzymania wytrzymałości i zapobiegania odwodnieniu podczas przedłużonego wysiłku.
Patrząc na próbki śliny, naukowcy zaobserwowali nieoczekiwane zmiany aktywności immunologicznej, która jest systemem obronnym organizmu przed infekcjami. Poziomy białek, które wywołują stan zapalny, naturalna odpowiedź organizmu na uszkodzenie lub infekcję, zostały zmniejszone, podczas gdy naturalne substancje przeciwdrobnoustrojowe, które pomagają walczyć z bakteriami i wirusami, wzrosły. Oznacza to, że chociaż ciało może tymczasowo stłumić zapalenie, wzmacnia jego obronę przed infekcjami. Jednak przegląd wcześniejszych badań sugeruje, że osoby, które angażują się w intensywne ćwiczenia, mogą być bardziej narażone na infekcje oddechowe, prawdopodobnie z powodu krótkoterminowych zmian funkcji odpornościowej.
Odkrycia dr Teeguarden i dr Burnum-Johnson zapewniają głębsze zrozumienie, w jaki sposób ciało radzi sobie ze stresem podczas aktywności o wysokiej intensywności. Dowiadując się więcej o tych procesach, naukowcy mogą opracować lepsze strategie wspierania powrotu do zdrowia, zwiększania wydajności i obniżenia zagrożeń dla zdrowia dla osób pod względem fizycznie wymagających ról. Przyszłe badania mogą koncentrować się na ukierunkowanych podejściach, takich jak żywienie, które jest badaniem żywności i jej wpływu na zdrowie oraz technik odzyskiwania, które są metodami pomagającymi w wyleczeniu i odzyskaniu siły, aby pomóc organizmowi bardziej skutecznie dostosować się.
Referencje dziennika
Napayasu ES, Gritsen MA, Kim YM, Kyle JE, Stratton KG, Nicora CD, Munoz N., Navarro KM, Cclane D., Gao Y., Weitz KK, Pauus Van, Bloodsworthy KJ, Allen KA, Bramer G. Burnum-Johnson Ke „Wyjaśnienie procesów regulacyjnych intensywnej aktywności fizycznej poprzez analizę wielu omian”. Military Medical Research, 2023. DOI: https://doi.org/10.1186/S40779-023-00477-5
O autorach
Dr Justin Teeguarden jest wybitnym naukowcem specjalizującym się w zdrowiu środowiskowym, toksykologii i ocenie narażenia na ludzi. Dzięki szerokim doświadczeniu w badaniach biochemicznych przyczynił się do zrozumienia, w jaki sposób stresory środowiskowe i zawodowe wpływają na zdrowie ludzi. Jego wiedza specjalistyczna obejmuje modelowanie obliczeniowe, ocenę ryzyka chemicznego i analizę multiomiki, pomagając wypełnić lukę między ustaleniami laboratoryjnymi a zastosowaniem w świecie rzeczywistym. Dr Teeguarden był wiodącym badaczem w Pacific Northwest National Laboratory, gdzie odegrał kluczową rolę w badaniach nad odpornością ludzką do stresu fizycznego i środowiskowego.
Dr Kristin Burnum-Johnson jest znakomitym biochemikiem, który koncentruje się na biologii systemów i chemii analitycznej. Jej prace obejmują stosowanie zaawansowanej spektrometrii mas i profilowania molekularnego w celu zbadania, w jaki sposób układy biologiczne reagują na stres, choroby i zmiany środowiskowe. Jako starszy naukowiec w Pacific Northwest National Laboratory, dr Burnum-Johnson prowadził przełomowe badania nad metabolizmem, reakcjami immunologicznymi i fizjologii ćwiczeń, zapewniając cenny wgląd w zdrowie ludzkie i wydajność.
