Hoe langdurige lichaamsbeweging het interorganische endocriene landschap verandert

Wetenschappers van het Molecular Transducers of Physical Activity Consortium (MoTrPAC) hebben de eerste multisysteemstudie in zijn soort gepresenteerd, die aantoont hoe regelmatige duurtraining endocriene signaalnetwerken tussen weefsels op moleculair niveau beïnvloedt. Het onderzoek, onder leiding van Cheehoon Ahn en collega's, is gepubliceerd in het tijdschrift Molecular Metabolism.

Waarom is dit belangrijk?

Fysieke activiteit staat al lang bekend als een krachtige factor bij het voorkomen van hart- en vaatziekten en stofwisselingsziekten. De meeste studies hebben zich echter alleen gericht op veranderingen in de skeletspieren of het hart. De auteurs gingen nog een stap verder en vroegen zich af: welke weefsels 'zenden' signalen (exerkines) uit en hoe coördineren ze de voordelen van lichaamsbeweging op het niveau van het hele organisme?

Experimenteel ontwerp

• Model en protocol: Mannelijke ratten kregen een 8 weken durende duurtraining op een loopband – vijf keer per dag, gecontroleerd op snelheid en tijd. De controlegroep hield er een sedentaire levensstijl op na.
• Multisysteemanalyse: voor en na de interventie werd een gedetailleerde transcriptoomanalyse (snRNA-seq) en proteoomanalyse (LC-MS/MS) van 16 belangrijke weefsels uitgevoerd: skelet- en hartspieren, lever, nieren, pancreas, verschillende vetweefseldepots (subcutaan, visceraal), en longen, milt en hersenen.
• Het afleiden van interorgaanverbindingen: de algoritmen QENIE en GD-CAT maakten het mogelijk om de sterkte en richting van endocriene ‘letters’ tussen weefsels te berekenen op basis van het niveau van uitgescheiden eiwitten en hun receptoren.

Belangrijkste ontdekkingen

1. Onderhuids vetweefsel is de belangrijkste ‘postbode’

   • Na de training vertoonde het onderhuidse vet het hoogste aantal en niveau van uitgescheiden factoren gericht op andere organen. Hieronder bevonden zich apoteninen, groeifactoren en collageenbindende eiwitten.

2. Extracellulaire matrix als universele bemiddelaar

   • Genen en eiwitten die betrokken zijn bij de synthese en remodellering van de extracellulaire matrix (collageen I/III, lamines, fibronectine) bleken globale "boodschappers" te zijn van trainingseffecten in alle weefsels. Dit wijst op het belang van de microstructuur van bindweefsel bij de aanpassing aan belasting.

3. Wnt-signaalmoleculen

   • Er is aangetoond dat verschillende Wnt-familieleden (Wnt5a, Wnt7b) fungeren als moleculaire bruggen tussen spier-, lever- en vetweefsel en mogelijk de haarvatgroei en het glucosemetabolisme reguleren.

4. Responsregulerende organen

   • Naast vet en spieren stuurden de lever en het hart actief ‘brieven’ terug naar de spieren en de hersenen, waardoor gesloten feedbacklussen ontstonden die het energiemetabolisme en de stressbestendigheid verbeterden.

Praktische perspectieven

• Zoek naar nieuwe biomarkers. Uitgescheiden boodschappereiwitten kunnen worden bestudeerd als indicatoren voor de effectiviteit van training of als vroege signalen van vermoeidheid.
• Therapie met "oefeningen zonder gewichtsbelasting": Geïdentificeerde exerkines (bijvoorbeeld specifieke Wnt-liganden) kunnen de basis vormen voor "oefenpillen" voor sedentaire patiënten.
• Personalisatie van trainingsprogramma's. De atlas van interorgaanverbindingen helpt de intensiteit en duur van de belasting aan te passen aan individuele weefselreacties.

Conclusie

Deze studie benadrukt dat hardlopen en andere duurtrainingen niet alleen een spierpomp zijn, maar ook een krachtige endocriene activering van vrijwel alle organen. De exerkinekaart die MoTrPAC heeft gemaakt, zal de weg vrijmaken voor nieuwe diagnostische en therapeutische strategieën om de voordelen van bewegen te maximaliseren.