전신 분자 지도는 운동이 왜 몸에 좋은지 설명합니다.

운동은 근력을 강화하고 심장 건강을 개선하며 혈당 수치를 낮출 뿐만 아니라 기타 다양한 건강상의 이점도 제공합니다. 하지만 정기적으로 런닝머신에서 달리거나 가파른 언덕을 자전거로 오르거나 점심 시간에 빠르게 걷는 것이 어떻게 그토록 현기증나는 건강상의 이점을 가져다 줄까요?

스탠포드 의과대학에서 실시한 새롭고 광범위한 연구 덕분에 이 질문에 대한 답에 더 가까워졌습니다. 연구원들은 설치류 크기의 런닝머신에서 달리도록 훈련된 실험실 쥐를 대상으로 8주간의 지구력 운동 효과를 조사하기 위해 거의 20가지 조직 유형에서 거의 10,000번에 달하는 측정을 실시했습니다.

그들의 연구 결과는 운동이 면역체계, 스트레스 반응, 에너지 생산 및 신진대사에 미치는 극적인 효과를 강조합니다. 그들은 다양한 인간 질병 및 조직 복구에 역할을 하는 것으로 이미 알려진 운동, 분자 및 유전자 사이의 중요한 연관성을 발견했습니다.

이 연구는 우리의 조직과 세포가 운동에 반응하는 방식을 전신 및 분자 수준에서 이해하기 위한 기초를 마련하기 위해 고안된 종합 연구팀의 구성원이 5월 1일에 발표한 일련의 논문 중 하나입니다. 피>

“운동이 우리에게 좋다는 것은 우리 모두 알고 있습니다.”라고 병리학 교수인 Stephen Montgomery 박사는 말합니다. “그러나 우리는 사람들이 운동할 때 몸 전체에서 발생하는 분자 신호나 운동으로 인해 분자 신호가 어떻게 변할 수 있는지에 대해 거의 알지 못합니다. 우리의 연구는 단백질부터 유전자, 대사산물, 지방 및 에너지 생산에 이르기까지 전신 규모의 분자 변화를 조사한 최초의 연구입니다. 이는 현재까지 운동 효과에 대한 가장 광범위한 프로파일링이며 운동이 신체를 어떻게 변화시키는지에 대한 중요한 지도를 만듭니다."

유전학 및 생물의학 데이터 과학 교수이기도 한 Montgomery는 Nature에 게재된 논문의 수석 저자입니다.

운동에 대한 조화로운 시각

이 연구 및 기타 동시 출판물에 참여한 연구자들은 국립 보건원(National Institutes of Health)이 조직한 신체 활동의 분자 변환기 컨소시엄(MoTrPAC)이라는 국가 그룹의 일원입니다. 이 계획은 운동이 건강을 개선하고 질병을 예방하는 방법을 자세히 연구하기 위해 2015년에 시작되었습니다.

Stanford Medicine 팀은 8주간의 지구력 훈련이 유전자(전사체), 단백질(프로테옴), 지방(지질체), 대사산물(대사체) 및 패턴의 발현에 미치는 영향을 연구하면서 대부분의 힘든 작업을 수행했습니다. DNA(후성유전체), 면역체계 등에 부착된 화학적 표시

그들은 더 먼 거리를 달리도록 훈련받은 쥐의 여러 조직을 대상으로 9,466건의 분석을 실시하고 그 결과를 우리에 갇힌 쥐의 결과와 비교했습니다. 그들은 다리 근육, 심장, 간, 신장 및 백색 지방 조직(체중이 증가함에 따라 축적되는 지방의 일종)에 특별한 주의를 기울였습니다. 다른 조직에는 폐, 뇌 및 갈색 지방 조직(칼로리 연소에 도움이 되는 대사적으로 더 활동적인 지방 유형)이 포함됩니다.

다양한 분석법과 조직 유형을 결합하여 비후생유전학적 변화에 대해 수십만 건의 결과를 얻었고 후성유전학에서는 200만 개 이상의 다양한 변화를 가져왔습니다. 이러한 결과는 앞으로 수년간 과학자들을 바쁘게 만들 것입니다.

이 연구는 주로 향후 분석을 위한 데이터베이스를 만드는 데 사용되었지만 몇 가지 흥미로운 결과가 이미 나타났습니다. 첫째, 그들은 그들이 초점을 맞춘 6개 조직 모두에서 운동에 따라 22개 유전자의 발현이 변화한다는 점에 주목했습니다.

이러한 유전자 중 상당수는 세포가 온도 변화, 감염 또는 조직 재형성 등의 스트레스에 노출될 때 단백질 구조를 안정화시키는 소위 열충격 경로에 관여했습니다. 다른 유전자는 혈압을 낮추고 혈당을 낮추는 인슐린에 대한 신체의 민감도를 높이는 경로와 관련이 있습니다.

또한 연구원들은 앉아서 생활하는 쥐에 비해 운동한 쥐에서 제2형 당뇨병, 심장병, 비만, 신장 질환과 관련된 여러 유전자의 발현이 감소했다는 점에 주목했는데, 이는 그들의 연구와 인간 건강 사이의 연관성을 분명히 나타냅니다.

성별 차이

마지막으로 그들은 수컷과 암컷 쥐의 서로 다른 조직이 운동에 어떻게 반응하는지에 성별 차이가 있음을 발견했습니다. 수컷 쥐는 8주간의 운동 후에 지방의 약 5%가 감소한 반면, 암컷 쥐는 상당한 양의 지방이 감소하지 않았습니다. (그러나 그들은 초기 체지방률을 유지한 반면, 정착성 여성은 연구 과정에서 체지방이 4% 더 증가했습니다.)

그러나 가장 큰 차이는 쥐 부신의 유전자 발현에서 관찰되었습니다. 일주일 후, 아드레날린 등 스테로이드 호르몬 생성과 에너지 생성과 관련된 유전자가 수컷 쥐에서는 증가했지만 암컷 쥐에서는 감소했습니다.

이러한 초기의 유혹적인 연관성에도 불구하고 연구자들은 운동 과학이 아직 완전하지 않다고 경고합니다. 오히려 이것은 시작에 불과합니다. 하지만 미래는 밝아 보입니다.

“장기적으로 운동이 사람에게 할 수 있는 모든 것을 복제할 수 있는 마법 같은 개입을 발견하기는 어려울 것입니다.”라고 Montgomery는 말했습니다. "그러나 우리는 유익한 전신 반응을 달성하기 위해 개인의 유전적 특성, 성별, 연령 또는 기타 의학적 상태를 기반으로 맞춤화된 권장 사항인 정밀 운동이라는 개념에 더 가까이 다가갈 수 있습니다."