9 ژوئن 2024- در مقاله ی مروری اخیراً منتشر شده در مجله Signal Transduction and Targeted Therapy، محققان شواهد in vivo را در مورد انتقال سیگنال در بافت‌های مختلف ناشی از گروهی از مولکول‌های آزاد شده در طول ورزش به نام "اگزرکین‌ها"، بررسی کردند. آنها پتانسیل پیشگیرانه و درمانی سیگنال دهی اگزرکین ها را برجسته نمودند و مکانیسم های مولکولی ترشح اگزرکین ها، مسیرهای سیگنال دهی و پیامدهای آنها در پیشگیری و درمان بیماری ها را بررسی کردند.
پیشینه
کم تحرکی با بیماری های مزمن مختلف مرتبط است، در حالی که فعالیت بدنی به پیشگیری از آنها کمک می کند. تمرین ورزشی، شامل دوره‌های منظم و مکرر فعالیت، به عنوان یک مداخله مقرون‌به‌صرفه برای بهبود سلامت و پیشگیری از بیماری‌هایی مانند سرطان، قلبی عروقی، متابولیک و بیماری‌های عصبی عمل می‌کند. ورزش حاد، پارامترهای فیزیولوژیکی را برای پاسخگویی به نیازهای بافت‌های فعال تنظیم می‌کند و منجر به سازگاری طولانی‌مدت بافت می‌شود که سلامت کلی را تقویت و محافظت می‌کند. با وجود مزایای شناخته شده، مکانیسم های مولکولی این سازگاری ها به طور کامل شناخته نشده است.
محققان اگزرکین‌ها را شناسایی کرده‌اند، مولکول‌های ناشی از ورزش که واسطه ارتباط بافتی و ایجاد سازگاری هستند. درک سینتیک و دینامیک اگزرکین ها برای بهینه سازی نسخه ورزشی برای پیشگیری و درمان بیماری و توسعه داروهای تقلید کننده ورزش بسیار مهم است. در این مرور سیستماتیک، محققان اثرات ورزش بر سلامت بافت ها را با تمرکز بر مکانیسم های سلولی و مسیرهای سیگنال دهی اگزرکین ها و ارتباط بالینی آنها بررسی کردند.
اگزرکین ها چه موادی هستند؟
اگزرکین ها از نظر ساختار مولکولی متفاوت هستند، از جمله پپتیدها، پروتئین ها، متابولیت ها، لیپیدها و اسیدهای نوکلئیک، و می توانند بر اساس عملکرد به عنوان هورمون ها، سیتوکین ها یا کموکاین ها طبقه بندی شوند. پپتیدها و پروتئین ها در ارتباطات بین سلولی نقش اساسی دارند و صدها پپتید و پروتئین شناسایی شده اند که توسط ورزش بسیج می شوند و بر نتایج سلامتی تأثیر می گذارند و اثراتی مانند اثرات ضد چاقی و ضد دیابت دارند. متابولیت هایی مانند لاکتات و سوکسینات نیز نقش های سیگنالینگ را ایفا می کنند و به بازسازی بافت و تعادل انرژی سیستمیک کمک می کنند. اسیدهای ریبونوکلئیک غیر کدکننده (RNA) بیان ژن را تنظیم می کنند و با کاربردهای درمانی بالقوه به سازگاری های ناشی از ورزش در بافت هایی مانند عضله و قلب کمک می کنند.
اگزرکین ها از طریق مکانیسم های مختلفی از جمله مسیر شبکه آندوپلاسمی-گلژی برای پروتئین ها و کنش جمعی(mass action) برای متابولیت ها ترشح می شوند. وزیکول‌های خارج سلولی یکی دیگر از روش‌های مهم ترشح هستند که از اگزرکین‌ها در برابر تخریب محافظت می‌کنند و ارتباط بافتی از راه دور را ممکن می‌سازند. پس از ترشح، اگزرکین ها می توانند به صورت موضعی یا سیستمیک سیگنال دهند، گاهی اوقات از موانعی مانند سد خونی مغزی عبور می کنند تا بر سیستم عصبی مرکزی (CNS) تأثیر بگذارند.
انتقال سیگنال ناشی از اگزرکین و سازگاری بیولوژیکی بافت
فرآیند انطباق بافت با واسطه اگزرکین شامل مکانیسم‌های انتقال سیگنال وابسته به گیرنده و مستقل از گیرنده است. مکانیسم‌های وابسته به گیرنده شامل گیرنده‌های سلولی خاصی مانند گیرنده‌های جفت شده با پروتئین G، گیرنده‌های تیروزین کیناز یا گیرنده‌های سیتوکین هستند. از سوی دیگر، مکانیسم‌های مستقل از گیرنده شامل تعامل با سلول‌های هدف به شیوه‌ای است که به گیرنده‌های خاصی نیاز ندارد.
سازگاری بافت با واسطه اگزرکین به طور گسترده در بافت های مختلف از جمله ماهیچه های اسکلتی، عضله قلب و بافت چربی سفید مورد مطالعه قرار گرفته است. اگزرکین ها به سازگاری های استقامتی منجر می شوند، اثرات ضد سارکوپنیک دارند و به بهبود متابولیک در عضلات اسکلتی کمک می کنند. عضله قلب در پاسخ به ورزش سازگاری هایی را نشان می دهد، از جمله هایپرتروفی میوکارد و بهبود عملکرد قلب، با واسطه آپلین، نورولین 1، و اگزرکین های شبهmeteorin یاMETRNL. در بافت چربی سفید، اگزرکین هایی مانند آیریزین و METRNL باعث قهوه ای شدن بافت چربی می شوند که منجر به بهبود متابولیک و کاهش عوارض مرتبط با چاقی می شود. اگزرکین‌هایی مانند بتا آمینو ایزوبوتیریک اسید(L-BAIBA) و آیریزین پتانسیل سازگاری استخوان‌زایی را نشان می‌دهند و راه‌های درمانی برای از دست دادن استخوان مرتبط با افزایش سن را ارائه می‌دهند، در حالی که فشار مکانیکی باعث لیپولیز موضعی می‌شود که استخوان‌زایی را تسهیل می‌کند. اگزرکین‌ها بر عملکرد CNS از طریق مکانیسم‌های مربوط به فاکتور نوروتروفیک مشتق از مغز (BDNF) و رگ‌زایی تأثیر می‌گذارند، در حالی که اعصاب محیطی تحت تأثیر عوامل ترشح‌شده توسط عضله مانند نورتورین، قرار می‌گیرند.
مطالعات حیوانی اثرات گیرنده‌های اگزرکین در سطح بافت را نشان می‌دهد که ورزش را با پیامدهای خاص در بافت مرتبط می‌کند. در حالی که برای درمان نویدبخش است، مطالعات اندکی این یافته‌ها را به انسان ترجمه کرده اند، که یکی از موانع آن محدودیت‌های اخلاقی است. blockade دارویی و تکنیک‌های تصویربرداری راه‌هایی را برای تحقیقات انسانی ارائه می‌کنند، با پتانسیل آنتی‌بادی‌های مونوکلونال که نویدبخش است.
ورزش درمانی در پیشگیری و درمان بیماری
ورزش درمانی مزایای پیشگیرانه و درمانی را در بیماری های مختلف ارائه می دهد و بر سیستم های چند عضوی به طور همزمان تأثیر می گذارد. مطالعات پیش بالینی نقش اگزرکین ها در بیماری های متابولیک، قلبی عروقی، عصبی و اسکلتی عضلانی و سرطانرا برجسته کرده است. شواهد ترجمه ای از پتانسیل درمانی اگزرکین ها در شرایطی مانند چاقی، دیابت نوع 2، بیماری های قلبی عروقی و اختلالات نورودژنراتیو پشتیبانی می کنند. کارآزمایی‌های بالینی، از جمله آزمایش‌های آنالوگ‌های اگزرکین، نتایج امیدوارکننده‌ای را نشان می‌دهند، اما تحقیقات بیشتری برای اجرای گسترده‌تر مورد نیاز است. ورزش یک مداخله کل نگر است، با انتشار همزمان اگزرکین های متعدد که به اثرات ارتقاء سلامت آن کمک می کند. ادغام ورزش درمانی در برنامه های درمانی شخصی پتانسیل قابل توجهی برای بهبود نتایج بیمار و ترویج پیری سالم دارد.
محدودیت های فعلی و چشم اندازهای آینده
مطالعات اغلب بر روی تمرینات استقامتی تمرکز دارند، که به طور بالقوه سبب سوگیری نتایج می شود. در حالی که پیشرفت‌های فن‌آوری به شناسایی اگزرکین‌های جدید کمک می‌کند، تحقیقات در مورد اثرات آنها بر سلول‌های هدف و مسیرهای سیگنالینگ وجود ندارد. پر کردن این شکاف می‌تواند توصیه‌های ورزشی شخصی‌سازی شده را برای مدیریت بیماری ارائه دهد و راه را برای راهبردهای پیشگیری و درمان با واسطه ورزش، هموار کند.
نتیجه گیری
در نتیجه، این بررسی نشان می‌دهد که چگونه آبشارهای سیگنال دهی اگزرکین به سازگاری بافت کمک می‌کنند و به طور بالقوه از بیماری‌های مزمن پیشگیری و آنها را درمان می‌کنند. این نتایج بر گیرنده‌های هدف اگزرکین به‌عنوان واسطه‌های کلیدی و بر اهمیت درک مزایای سلامتی ناشی از ورزش از دیدگاه مولکولی تأکید می‌کند، و شکاف بین تحقیقات پایه و کاربردهای بالینی را پر می‌کند.
منبع:
https://www.news-medical.net/news/20240529/Exercise-induced-exerkines-Secret-weapon-in-disease-prevention-and-therapy.aspx