Liikunnalla on monia etuja, mukaan lukien SARS-CoV-2-tartuntojen aikana esiintyvien komplikaatioiden torjunnan tehostaminen. Julien McRoberts / Getty Images

Tutkijat paljastavat jatkuvasti liikunnan äskettäin havaittuja etuja. Viimeisen 10 vuoden kokeissa, minun tutkimus on huomannut, että liikunta voi auttaa ARDS-nimeltä hengitysongelmiin.

ARDS on eräs tyyppi hengitysvajeista, joille on ominaista nopea keuhkoissa levinnyt tulehdus, joka estää happea pääsemästä elimiin. Se on raportoitu monet COVID-19-potilaat.

Olen harjoittelufysiologi lääketieteen koulutuksella. Yli 30 vuotta sitten lopetin yleisen kirurgian urani Kiinassa ja tulin Yhdysvaltoihin jatkamaan perustutkimusta uralla molekyyliharjoituksen fysiologiassa, koska minua kiehtoi säännöllisen liikunnan erinomaiset terveysvaikutukset.

Viimeksi olen ajatellut säännöllisen liikunnan potentiaalisia vaikutuksia tämän COVID-19: n tappavan komplikaation estämisessä. En ole tehnyt mitään kokeita nimenomaan COVID-19: n ympärille, mutta hiirilläni tekemäni työ voi ilmoittaa muille tutkijoille tutkimalla tapoja suojella ARDS-potilaita.

Mikä on ARDS?

A kuolinsyy 3% -17% SARS-CoV-2-tartunnan saaneista potilaista on ARDS. COVID-19-potilailla, joilla on tämä surkea kliininen komplikaatio, on a kuolleisuus on yli 50%.

Erityisesti ARDS voi esiintyä, kun keuhkojen solujen virusinfektio aktivoi immuunijärjestelmää ja houkuttelee valkosoluja kulkemaan verenkierron kautta keuhkokudokseen torjumaan virusinfektiota.

Kuitenkin, kun keuhkokudokseen ilmestyy liian monta valkosolua kerralla, se voi aiheuttaa keuhkokudosvaurioita. Tämä johtuu siitä, että ne tuottavat liian paljon vahingollisia molekyylejä, joita kutsutaan vapaiiksi radikaaleiksi ja jotka rikkovat proteiineja, solukalvon ja DNA: ta.

Seurauksena keuhkojen verisuonista tulee vuotavia, aiheuttaen nesteen kerääntymisen keuhkokudokseen, ja keuhkojen ilmalaukut täyttyvät nesteellä. Tämä estää samoja alveoleiksi kutsuttuja ilmapusseja täyttämästä ilmalla, estämällä ilman hapen pääsyä vereen. Potilaat kuolevat hapenpuutteesta.

Verisuoniamme linjaavat solut ovat litteitä endoteelisoluja. Yksi varhainen vaihe tässä monimutkaisessa ARDS-taudin prosessissa on verisuonen vuoraus tahmea valkosoluihin tekemällä tahmeita proteiineja solun pinnalle, ilmiötä, jota kutsutaan endoteelisolujen aktivaatioksi.

Tämä laukaisee noidankehän; mitä suurempi endoteelisolujen aktivaatio, sitä enemmän vapaita radikaaleja valkosolut vapauttavat. Tämä puolestaan ​​tuhoaa endoteelisolut, jolloin verisuoni vuotaa enemmän ja vahingoittaa keuhkokudosta.

Liikunnan aiheuttama antioksidantti kehossamme

Yli 10 vuotta sitten aloin opiskella liikunnan aiheuttamien antioksidanttientsyymien suojaava rooli lihaskoon menetystä vastaan. Tutkimukseni on osoittanut että kestävyysharjoittelu edistää antioksidantin, nimeltään solunulkoisen superoksididismutaasin (EcSOD), tuottamista, joka hajottaa vapaiden radikaalien superoksidin solujen ulkopuolella.

EcSOD on ainoa veressä erittyvä hapettumisen entsyymi, joka pääsee muihin elintärkeisiin elimiin ja sitoutuu endoteelisoluihin ja muihin soluihin entsyymin ainutlaatuisen sitoutumisrakenteen kautta. Tämä tekee EcSOD: sta toisin kuin minkä tahansa täydentävän antioksidanttipillerin tai ruoan, jolla on runsaasti antioksidantteja ja jota voimme kuluttaa. Oraalinen antioksidantti, kun se on imeytynyt vereen, ei kohdistu tiettyyn elimeen suojauksen tarjoamiseksi, kun taas EcSOD tarttuu tiettyihin elimiin.

Kun näin ensimmäistä kertaa todisteet lisääntyneestä EcSOD: sta luurankolihaksissa aerobisella harjoittelulla, innostuin tekemään kokeilua, jossa testasin, tarjoaisiko tämän entsyymin määrän lisääminen vain geenitekniikan avulla eikä luonnollisesti liikunnan kautta? erilaiset sairaudet, joissa vapaiden radikaalien tiedetään olevan tärkeässä roolissa, kuten lihasten surkastuminen ja sydämen vajaatoiminta.

EcSOD suojassa ARDS: ää vastaan

Suunnittelin hiiren, joka tuotti enemmän EcSOD: ta kuin luustolihaksessa kuin tyypillinen hiiri jäljittelisi aerobisen harjoituksen vaikutuksia. Saimme selvän todiste siitä, että nämä hiiret olivat suojattu lihaksen surkastumiselta ja diabeteksen aiheuttama sydämen vajaatoiminta.

Sitten käynnistin keinotekoisesti ARDS hiiriin injektoimalla hiiriä kemikaalilla, jonka tuottavat bakteerit, joiden tiedetään aiheuttavan tämän tilan. Miellyttäväksi yllätyksekseni oli geeniteknisesti suunniteltuja hiiriä, joiden veressä oli suurempi EcSOD-pitoisuus paljon todennäköisemmin selviytyä vaikea ARDS ja useiden elinten vajaatoiminta verrattuna surkeaseen kuolleisuuteen tyypillisissä hiirissä. Tämä jäljittelee tehohoidon tilannetta, jossa yli 80% potilaista kuolee kärsiessään useiden elinten, ARDS mukaan lukien, vajaatoiminnasta.

Vahvistin sitten, että todellakin, geneettisesti muunnettujen hiirten EcSOD tarjosi suojan. Kun suoritin kokeilun, jossa geeniteknisesti suunnitellut hiiret jakoivat verta normaalin hiiren kanssa parabioosiksi kutsutun kirurgisen toimenpiteen jälkeen, tai otin verta hiirestä, jolla oli korkea EcSOD, ja transfusioin sen normaaliksi hiireksi, joka kärsi ARDS: stä, normaali hiiri oli vähentynyt ARDS: n vakavuus ja usean elimen vajaatoiminnan kliiniset verimarkkerit. Käyttämällä erilaisia ​​biokemiallisia ja kuvantamistekniikoita, näimme todisteita vähentyneestä endoteelisolujen aktivoitumisesta ja vähentyneistä proteiini-, solukalvo- ja DNA-vaurioista, jotka keuhkokudoksessa olevat vapaat radikaalit ovat aiheuttaneet.

Opi liikunnasta

Nämä tutkimukset ovat tarjonneet periaatteellista näyttöä siitä, että EcSOD-geenin tai -proteiinin toimittaminen veren ja elintärkeiden elinten EcSOD-määrän nostamiseksi voi olla tehokas toimenpide keuhkojen ja muiden elintärkeiden elinten suojaamiseksi ARDS: n ja useiden elinten vajaatoiminta.

Hiirilläni tekemäni löydökset voivat inspiroida muita tutkijoita keksimään innovatiivisia tapoja estää ja hoitaa COVID-19: n tappavaa komplikaatiota.

Esimerkiksi tulevissa tutkimuksissa voidaan tunnistaa harjoituksen tyyppi, intensiteetti ja kesto, jotta ihmisten keuhkoissa ja muissa elintärkeissä elimissä voidaan parantaa EcSOD-tasoa optimaalisesti suojautuakseen COVID-19: n tappavia komplikaatioita tai muita sairaustiloja vastaan. Tulokset voivat tietenkin inspiroida tutkimusta farmakologisten, proteiini- ja / tai geeniterapioiden edistämiseksi COVID-19-potilaiden hoitamiseksi ARDS: llä.

EcSOD-antioksidanttitarina on vain yksi monista liikunnan terveysvaikutuksista. Uskon, että voimme oppia liikunnasta kehittää tehokkaita hoitomuotoja COVID-19: n ja muiden sairaustilojen aiheuttamien ARDS: ien hoitamiseksi.

Author

Zhen Yan, sydän- ja verisuonilääketieteen professori, University of Virginia

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

kirjat_terveys