Az egészséges öregedés megőrzése érdekében a mozgás kiemelkedő szerepet játszik, különösen a mozgásszervi rendszer egészségének fenntartásában. Az alábbi cikk részletesen bemutatja egy kutatás eredményeit, amely az L-BAIBA nevű izomból származó metabolit és az állóképességi edzés hatását vizsgálta középkorú egerek izom- és csontszövetére.
Bevezetés
A fizikai aktivitás elengedhetetlen az egészség megőrzéséhez az életkor előrehaladtával. Különösen a mozgásszervi rendszer állapota határozza meg az egyén funkcionális képességeit és élettartamát. A mozgáshiány jelentős egészségügyi terhet ró, Észak-Amerikában például a 2013-as adatok szerint az éves egészségügyi kiadások több mint egyharmadáért felelős, és várhatóan 2030-ra 500 millió új megelőzhető nem fertőző betegség kialakulásához járul hozzá.
A mozgásszervi rendszer hanyatlása helyi és szisztémás szöveti diszfunkciók láncolatát indítja el, ami végül fogyatékossághoz vezethet. A vázizom gyengesége növeli a traumás esések és csonttörések kockázatát, ami rontja az életminőséget, valamint növeli a morbiditást és mortalitást. Világszerte a lakosság akár fele is érintett lehet valamilyen mozgásszervi rendellenességben, amelyek vezető okai a fogyatékosságnak.
A mozgásszervi hanyatlás már középkorban elkezdődhet, ezért kiemelten fontos ebben az időszakban fenntartani a megfelelő funkcionális kapacitást az egészséges öregedés elősegítésére. A rendszeres testmozgás hatékonyan javítja az életkorral összefüggő izom- és csontállapot romlását. Különösen a nagy terhelésű, ellenállásos gyakorlatok támogatják leginkább az anabolikus folyamatokat, míg az aerob edzés elsősorban a szív egészségét és anyagcsere-funkciókat javítja.
Azonban már károsodott mozgásszervi funkció esetén nehéz lehet bevezetni a testmozgást, ráadásul az életkor előrehaladtával a szövetek alkalmazkodóképessége is csökken.
A mozgásszervi rendszer endokrin szerepe és az L-BAIBA
A mozgásszervi egység kettős funkciót tölt be: mechanikai komponenseket biztosít a testmozgáshoz, valamint endokrin szervekként szabályozza távoli és helyi szövetek működését. A csont például hormon-szerű anyagokat (pl. prostaglandin E2, Wnt-fehérjék, osteocalcin) bocsát ki, amelyek befolyásolják a szív és vázizom fejlődését és működését.
Az izmok is jelzőmolekulákat termelnek testmozgás hatására, amelyek rendszeres egészségügyi előnyökkel járnak, továbbá pozitívan szabályozzák a csontot és a szívet. Ezek közé tartozik többek között az interleukin-6, interleukin-15, irisin és a β-aminoisobutirát (BAIBA).
A BAIBA egy nem-proteinogén β-amino-sav, amely valin vagy timin anyagcseréje során keletkezik, termelődését pedig szigorúan szabályozza a PGC-1α aktivitása az izomban. Számos jótékony hatása ismert: fokozza a barna zsírszövet génkifejeződését, mérsékli az inzulinrezisztenciát és máj endoplazmatikus retikulum stresszt cukorbetegségben, valamint megelőzi a táplálkozással indukált elhízást.
L-BAIBA izomerjeinek szerepe
Két izomer formája létezik: L-BAIBA és D-BAIBA. Korábbi kutatásaink kimutatták, hogy főként az L-izomer szabadul fel mind lassú-, mind gyors összehúzódású vázizmokból kontrakció során függetlenül nemtől vagy kortól.
Az L-BAIBA számos védőhatással bír a szívre és mozgásszervi szövetekre nézve: egérmodellben csökkentette a szívizomsejt apoptózisát és metabolikus stresszt infarktus utáni szívelégtelenség esetén; továbbá megvédte a csontot és izmokat hosszabb távú inaktivitás okozta károsodástól; antioxidáns stressz elleni védelmet nyújtott osteocytákban receptorán keresztül (MRGPRD); illetve fokozta a fogási erőt és érzékenyebbé tette a csontot mechanikai terhelésre.
Kutatási hipotézisünk
Mivel az L-BAIBA védőhatásai betegségmodellekben már dokumentáltak voltak, azonban egészséges állatoknál történő kiegészítésének hatása edzés mellett még nem volt vizsgálva, feltételeztük, hogy az L-BAIBA kiegészítés kombinálva állóképességi edzéssel nagyobb előnyöket hozhat mind izom-, mind csont-, mind pedig szívszövetek számára.
Kísérleti módszer
- Állatok: 12 hónapos hím egerek (középkorú modell) négy csoportba osztva: kontroll (CTRL), kontroll + L-BAIBA (CTRL+L-BAIBA), önkéntes kerékfutás (VWR), önkéntes kerékfutás + L-BAIBA (VWR+L-BAIBA).
- Kiegészítés: L-BAIBA 100 mg/kg/nap ivóvízben három hónapon át.
- Edzés: önkéntes kerékfutás hozzáférés három hónapig.
- Mérések: futási távolságok, testsúlyok; tudatos EKG mérések; izomtömeg; ex vivo izomkontraktilitás; izomszövettani elemzés; csontszerkezet mikroCT vizsgálata; biomechanikai tesztelés; csontvelő zsírtartalom kvantifikálása.
Eredmények
Futási teljesítmény és testsúly
A futási távolságok hasonlóak voltak VWR csoportban L-BAIBA-val vagy anélkül (~1.8 km/nap átlagosan). A futási teljesítmény idővel enyhén csökkent mindkét csoportban. A testsúlyok nem mutattak jelentős eltérést egyik csoportban sem.
Szív elektrofiziológiai paraméterei
A három hónapos intervenció után nyugalmi pulzus és pulzusvariabilitás nem változott egyik csoportban sem. Az EKG PR-, QRS-intervallumai sem mutattak eltérést. Azonban a korrigált QT-intervallum (QTc) jelentősen meghosszabbodott VWR+L-BAIBA csoportban kontrollhoz képest (+4%), ami ventrikuláris repolarizáció változására utalhat. A szív tömege nem változott egyik csoportban sem.
Skeletal muscle – izomtömeg és kontraktilitás
- Gastrocnemius: Nem volt jelentős változás sem abszolút tömegben, sem testsúlyhoz viszonyított arányban.
- Soleus (lassú-twitch): VWR+L-BAIBA csoportban jelentős növekedést tapasztaltunk mind abszolút tömegben (12.2 mg vs 10.4 mg kontroll), mind testsúlyhoz viszonyított arányban.
- EDL (gyors-twitch): Nem volt változás egyik paraméterben sem.
- Kontraktilitás: Soleus maximális erő 15%-kal nőtt VWR+L-BAIBA csoportban kontrollhoz képest; alacsonyabb frekvencián mért erők is jelentősen emelkedtek (+27%). EDL-ben nem volt változás.
- Kinetika: Soleus submaximális erő relaxációs sebessége 21%-kal gyorsult VWR+L-BAIBA csoportban.
- Kálciumfüggőség: SOCE mechanizmus nem változott egyik csoportban sem.
- Fáradtság: VWR önmagában javította EDL fáradtságállóságát korai időpontokban; VWR+L-BAIBA ezt nem fokozta tovább.
- Regeneráció: Caffeine indukálta erővisszatérés EDL-ben jobb volt VWR csoportban önmagában; VWR+L-BAIBA esetén ez nem volt kimutatható.
Skeletal muscle histológia – rosttípusok és méret
- Soleus izomban VWR+L-BAIBA jelentősen növelte a lassú oxidatív típusú I rostok arányát (+15.5%), miközben csökkentette a gyors oxidatív IIA rostokat (-14.5%).
- Nem volt változás IIX vagy IIB rostok arányában soleus-ban vagy EDL-ben.
- A myofibrillum keresztmetszeti területének eloszlása soleus-ban jobbra tolódott VWR+L-BAIBA esetén – nagyobb rostméretek domináltak.
- Nem volt változás myofibrillum számában vagy méretében EDL-ben egyik csoportnál sem.
Csontegészség – mikroCT és biomechanika
- MikroCT alapján VWR önmagában nem változtatta meg jelentősen a tibia trabecularis vagy corticalis paramétereit középkorú egerekben.
- L-BAIBA kiegészítés VWR-rel együtt növelte a corticalis csont térfogatfrakcióját (kevesebb corticalis porozitás), valamint vastagabb trabecularis csontot eredményezett.
- A trabecularis mintázati faktor kisebb lett L-BAIBA kezeltekben, ami jobb trabecularis hálózatot jelezhet.
- A biomechanikai tesztelés során VWR+L-BAIBA csoport magasabb rugalmassági modulus értéket mutatott kisebb inercia momentummal – tehát merevebb anyagi tulajdonságokat jelezve kisebb geometriai méret mellett.
- A csontvelő zsírtartalom jelentősen csökkent VWR+L-BAIBA csoportban (-63%), míg VWR önmagában nem befolyásolta azt.
Megbeszélés
Lényeges megállapítások
A kutatás igazolta hipotézisünket: az L-BAIBA kiegészítés önmagában nem hozott jelentős változásokat szív vagy izomszövetekben egészséges középkorú egerekben, azonban kombinálva állóképességi edzéssel jelentős előnyök mutatkoztak:
- Soleus izomnál: hypertrophia (izomnövekedés), megnövekedett kontraktilitás különösen submaximális erőkön, lassú oxidatív rosttípus arányának emelkedése;
- Csontra: jobb szerkezeti minőség, merevebb anyagi tulajdonságok;
- Csonvelő zsír: jelentős csökkenése;
- Szív: enyhe QTc intervallum meghosszabbodás jelezte adaptációt;
- Gyors-twitch izmok (EDL): inkább csak edzés hatása érvényesült fáradtságállóság javításában;
- L-BAIBA potenciálisan fokozza az állóképességi edzés anabolikus hatását főként lassú-twitch izmokra koncentrálva;
- Lassú oxidatív rostokra való átállást támogatja metabolikus előnyök mellett;
- Csontrendszer adaptációját is segíti még akkor is, ha önmagában az edzés erre kevésbé képes középkorban;
- Csonvelő zsíranyagcsere fokozódása valószínűsíthetően támogatja energetikai igényeket;
- Lassabb relaxációs kinetika javult soleus-ban – jobb regenerációs képesség jele lehet;
- Molekulárisan valószínűsíthetően mTOR-, AMPK-, PGC1α-, PPARδ útvonalakon keresztül fejti ki hatását;
- Klinikai relevancia: sarcopenia kezelésében vagy metabolikus betegségek esetén hasznos lehet;
- További kutatás szükséges nőstény modelleken, más edzésformákon (pl. ellenállásos tréning), valamint D-izomer szerepének feltárására is.
Korlátok
- Nincs alapértékű mérés minden paraméterből induló állapotként;
- Csoportalakítás futási hajlandóság alapján – potenciális egészségi különbségek lehetnek;
- Kizárólag hím egereket vizsgáltunk;
- Egyféle edzésforma (önkéntes kerékfutás) alkalmazása;
- Középkorú modellezése – idősebb korban való hatások még ismeretlenek;
- L-isomer használata kizárólag – D-isomer további vizsgálata szükséges.
Következtetések
Eredményeink azt mutatják, hogy az L-BAIBA kiegészítés fokozza az állóképességi edzés anabolikus hatását főként lassú-twitch izmokra koncentrálva középkorú egerekben. Ez magába foglalja az izomtömeg növekedést, kontraktilitás javulását, lassú oxidatív rostarány emelkedést valamint kedvező változásokat hoz létre a csont szerkezetében és anyagi tulajdonságaiban. Emellett segít megelőzni a csontvelő zsírtartalom növekedését is. Ezek alapján az L-BAIBA potenciális terápiás szer lehet öregedési folyamatok során kialakuló mozgásszervi problémák kezelésére vagy megelőzésére.
Rövid összegzés
Meta description már fent
