Os benefícios do exercício para a saúde são bem conhecidos, mas novas pesquisas mostram que a resposta do corpo ao exercício é mais complexa e abrangente do que se pensava anteriormente.
Por Broad Institute of MIT and Harvard com informações de Science Daily.
Num estudo em ratos, uma equipe de cientistas de todos os Estados Unidos descobriu que a atividade física provoca muitas alterações celulares e moleculares em todos os 19 órgãos que estudaram nos animais.
O exercício reduz o risco de muitas doenças, mas os cientistas ainda não compreendem completamente como o exercício altera o corpo a nível molecular. A maioria dos estudos concentrou-se em um único órgão, sexo ou ponto no tempo e inclui apenas um ou dois tipos de dados.
Para ter uma visão mais abrangente da biologia do exercício, os cientistas do Consórcio de Transdutores Moleculares de Atividade Física (MoTrPAC) usaram uma série de técnicas em laboratório para analisar mudanças moleculares em ratos à medida que eram submetidos ao ritmo de semanas de exercício intenso. Suas descobertas foram publicadas na Nature .
A equipe estudou uma variedade de tecidos dos animais, como coração, cérebro e pulmões. Eles descobriram que cada um dos órgãos examinados mudava com o exercício, ajudando o corpo a regular o sistema imunológico, a responder ao estresse e a controlar as vias ligadas a doenças inflamatórias do fígado, doenças cardíacas e lesões teciduais.
Os dados fornecem pistas potenciais sobre muitas condições diferentes de saúde humana; por exemplo, os investigadores encontraram uma possível explicação para a razão pela qual o fígado se torna menos gorduroso durante o exercício, o que poderia ajudar no desenvolvimento de novos tratamentos para a doença hepática gordurosa não alcoólica.
A equipe espera que suas descobertas possam um dia ser usadas para adaptar o exercício ao estado de saúde de um indivíduo ou para desenvolver tratamentos que imitem os efeitos da atividade física para pessoas que não conseguem se exercitar. Eles já iniciaram estudos em pessoas para acompanhar os efeitos moleculares do exercício.
Lançado em 2016, o MoTrPAC reúne cientistas do Broad Institute do MIT e Harvard, da Universidade de Stanford, dos Institutos Nacionais de Saúde e de outras instituições para lançar luz sobre os processos biológicos subjacentes aos benefícios do exercício para a saúde. O projeto Broad foi originalmente concebido por Steve Carr, diretor sênior da Plataforma Proteômica da Broad; Clary Clish, diretora sênior da Plataforma Metabolômica da Broad; Robert Gerszten, membro associado sênior do Broad e chefe de medicina cardiovascular do Beth Israel Deaconess Medical Center; e Christopher Newgard, professor de nutrição na Duke University.
Os co-autores do estudo incluem Pierre Jean-Beltran, pesquisador de pós-doutorado no grupo de Carr em Broad quando o estudo começou, bem como David Amar e Nicole Gay de Stanford. Courtney Dennis e Julian Avila, ambos pesquisadores do grupo de Clish, também foram coautores do manuscrito.
“Foi necessária uma aldeia de cientistas com formações científicas distintas para gerar e integrar a enorme quantidade de dados de alta qualidade produzidos”, disse Carr, co-autor sénior do estudo. “Este é o primeiro mapa de um organismo inteiro que analisa os efeitos do treinamento em vários órgãos diferentes. O recurso produzido será extremamente valioso e já produziu muitos insights biológicos potencialmente novos para exploração posterior.”
A equipe disponibilizou todos os dados dos animais em um repositório público online. Outros cientistas podem usar este site para baixar, por exemplo, informações sobre as proteínas que mudam em abundância nos pulmões de ratas após oito semanas de exercício regular em uma esteira, ou a resposta do RNA ao exercício em todos os órgãos de ratos machos e fêmeas ao longo de tempo.
Análise de corpo inteiro
Conduzir um estudo tão grande e detalhado exigiu muito planejamento. “A quantidade de coordenação que todos os laboratórios envolvidos neste estudo tiveram que realizar foi fenomenal”, disse Clish.
Em parceria com Sue Bodine, da Carver College of Medicine da Universidade de Iowa, cujo grupo coletou amostras de tecidos de animais após até oito semanas de treinamento, outros membros da equipe do MoTrPAC dividiram as amostras para que cada laboratório – equipe de Carr analisando proteínas, o estudo de metabólitos de Clish e outros – examinariam amostras virtualmente idênticas.
“Muitos estudos em grande escala concentram-se apenas em um ou dois tipos de dados”, disse Natalie Clark, cientista computacional do grupo de Carr. “Mas aqui temos uma variedade de experimentos diferentes nos mesmos tecidos, e isso nos deu uma visão global de como todas essas diferentes camadas moleculares contribuem para a resposta ao exercício”.
Ao todo, as equipes realizaram quase 10 mil testes para fazer cerca de 15 milhões de medições em sangue e 18 tecidos sólidos. Eles descobriram que o exercício impactou milhares de moléculas, com alterações mais extremas na glândula adrenal, que produz hormônios que regulam muitos processos importantes, como imunidade, metabolismo e pressão arterial. Os investigadores descobriram diferenças sexuais em vários órgãos, particularmente relacionadas com a resposta imunitária ao longo do tempo. A maioria das moléculas de sinalização imunológica exclusivas das mulheres mostraram alterações nos níveis entre uma e duas semanas de treinamento, enquanto as dos homens mostraram diferenças entre quatro e oito semanas.
Algumas respostas foram consistentes entre sexos e órgãos. Por exemplo, os investigadores descobriram que as proteínas de choque térmico, produzidas pelas células em resposta ao stress, eram reguladas da mesma forma em diferentes tecidos. Mas outros insights foram específicos do tecido. Para sua surpresa, a equipe de Carr encontrou um aumento na acetilação de proteínas mitocondriais envolvidas na produção de energia, e num sinal de fosforilação que regula o armazenamento de energia, ambos no fígado que se alteraram durante o exercício. Estas alterações poderiam ajudar o fígado a tornar-se menos gorduroso e menos propenso a doenças com o exercício, e poderiam dar aos investigadores um alvo para futuros tratamentos da doença hepática gordurosa não alcoólica.
“Mesmo que o fígado não esteja diretamente envolvido no exercício, ele ainda sofre alterações que poderiam melhorar a saúde. Ninguém especulou que veríamos essas alterações de acetilação e fosforilação no fígado após o treinamento físico”, disse Jean-Beltran. “Isso destaca por que implantamos todas essas diferentes modalidades moleculares – o exercício é um processo muito complexo e esta é apenas a ponta do iceberg”.
“Duas ou três gerações de pesquisadores associados amadureceram neste projeto de consórcio e aprenderam o que significa projetar cuidadosamente um estudo e processar amostras”, acrescentou Hasmik Keshishian, líder sênior do grupo de Carr e coautor do estudo. “Agora estamos vendo os resultados do nosso trabalho: descobertas biologicamente perspicazes que resultam de dados de alta qualidade que nós e outros geramos. Isso é realmente gratificante.”
Outros artigos do MoTrPAC publicados hoje incluem análises mais profundas sobre a resposta da gordura e das mitocôndrias em diferentes tecidos ao exercício. Estudos adicionais do MoTrPAC estão em andamento para estudar os efeitos do exercício em ratos adultos jovens e mais velhos, e os efeitos de curto prazo de sessões de atividade física de 30 minutos. O consórcio também iniciou estudos em humanos e está recrutando cerca de 1.500 indivíduos de diversas idades, sexos, ascendências e níveis de atividade para um ensaio clínico para estudar os efeitos do exercício de resistência e resistência em crianças e adultos.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pelo Broad Institute do MIT e Harvard. Original escrito por Allessandra DiCorato. Nota: O conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.
Referência do periódico :
David Amar, Nicole R. Gay, Pierre M. Jean-Beltran, Dam Bae, Surendra Dasari, Courtney Dennis, Charles R. Evans, David A. Gaul, Olga Ilkayeva, Anna A. Ivanova, Maureen T. Kachman, Hasmik Keshishian, Ian R. Lanza, Ana C. Lira, Michael J. Muehlbauer, Venugopalan D. Nair, Paul D. Piehowski, Jessica L. Rooney, Kevin S. Smith, Cynthia L. Stowe, Bingqing Zhao, Natalie M. Clark, David Jimenez -Morales, Malene E. Lindholm, Gina M. Many, James A. Sanford, Gregory R. Smith, Nikolai G. Vetr, Tiantian Zhang, Jose J. Almagro Armenteros, Julian Avila-Pacheco, Nasim Bararpour, Yongchao Ge, Zhenxin Hou , Shruti Marwaha, David M. Presby, Archana Natarajan Raja, Evan M. Savage, Alec Steep, Yifei Sun, Si Wu, Jimmy Zhen, Sue C. Bodine, Karyn A. Esser, Laurie J. Goodyear, Simon Schenk, Stephen B Montgomery, Facundo M. Fernández, Stuart C. Sealfon, Michael P. Snyder, Joshua N. Adkins, Euan Ashley, Charles F. Burant, Steven A. Carr, Clary B. Clish, Gary Cutter, Robert E. Gerszten, William. E. Kraus, Jun Z. Li, Michael E. Miller, K. Sreekumaran Nair, Christopher Newgard, Eric A. Ortlund, Wei-Jun Qian, Russell Tracy, Martin J. Walsh, Matthew T. Wheeler, Karen P. Dalton, Trevor Hastie, Steven G. Hershman, Mihir Samdarshi, Christopher Teng, Rob Tibshirani, Elaine Cornell, Nicole Gagne, Sandy May, Brian Bouverat, Christiaan Leeuwenburgh, Ching-ju Lu, Marco Pahor, Fang-Chi Hsu, Scott Rushing, Michael P Walkup, Barbara Nicklas, W. Jack Rejeski, John P. Williams, Ashley Xia, Brent G. Albertson, Elisabeth R. Barton, Frank W. Booth, Tiziana Caputo, Michael Cicha, Luis Gustavo Oliveira De Sousa, Roger Farrar, Andrea. L. Hevener, Michael F. Hirshman, Bailey E. Jackson, Benjamin G. Ke, Kyle S. Kramer, Sarah J. Lessard, Nathan S. Makarewicz, Andrea G. Marshall, Pasquale Nigro, Scott Powers, Krithika Ramachandran, R. Scott Reitor, Collyn ZT. Richards, John Thyfault, Zhen Yan, Chongzhi Zang, Mary Anne S. Amper, Ali Tugrul Balci, Clarisa Chavez, Maria Chikina, Roxanne Chiu, Marina A. Gritsenko, Kristy Guevara, Joshua R. Hansen, Krista M. Hennig, Chia- Jui Hung, Chelsea Hutchinson-Bunch, Christopher A. Jin, Xueyun Liu, Kristal M. Maner-Smith, DR Mani, Nada Marjanovic, Matthew E. Monroe, Ronald J. Moore, Samuel G. Moore, Charles C. Mundorff, Daniel Nachun, Michael D. Nestor, German Nudelman, Cadence Pearce, Vladislav A. Petyuk, Hanna Pincas, Irene Ramos, Alexander Raskind, Stas Rirak, Jeremy M. Robbins, Aliza B. Rubenstein, Frederique Ruf-Zamojski, Tyler J. Sagendorf, Nitish Seenarine, Tanu Soni, Karan Uppal, Sindhu Vangeti, Mital Vasoya, Alexandria Vornholt, Xuechen Yu, Elena Zaslavsky, Navid Zebarjadi, Marcas Bamman, Bryan C. Bergman, Daniel H. Bessesen, Thomas W. Buford, Toby L. Chambers, Paul M. Coen, Dan Cooper, Fadia Haddad, Kishore Gadde, Bret H. Goodpaster, Melissa Harris, Kim M. Huffman, Catherine M. Jankowski, Neil M. Johannsen, Wendy M. Kohrt, Bridget Lester, Edward L. Melanson, Kerrie L. Moreau, Nicolas Musi, Robert L. Newton, Shlomit Radom-Aizik, Megan E. Ramaker,Tuomo Rankinen, Blake B. Rasmussen, Eric Ravussin, Irene E. Schauer, Robert S. Schwartz, Lauren M. Sparks, Anna Thalacker-Mercer, Scott Trappe, Todd A. Trappe, Elena Volpi.Dinâmica temporal da resposta multiômica ao treinamento físico de resistência . Natureza , 2024; 629 (8010): 174 DOI: 10.1038/s41586-023-06877-w
