Вправа має багато переваг, включаючи підвищення захисної сили від ускладнень, які виникають під час інфекції SARS-CoV-2. Жульєн МакРобертс / Гетті Імідж

Вчені постійно виявляють нововиявлені переваги фізичних вправ. В експериментах за останні 10 років мій дослідження виявив, що фізичні вправи можуть допомогти при респіраторній проблемі, відомій як ARDS.

АРДС - це тип дихальної недостатності, що характеризується швидким виникненням широкого запалення в легенях, що перешкоджає попаданню кисню до органів. Про це повідомлялося в Росії багато пацієнтів COVID-19.

Я фізіолог з фізичних вправ з навчанням з медицини. Більше 30 років тому я відмовився від кар’єри в загальній хірургії в Китаї і приїхав до США, щоб продовжувати основну кар'єру в галузі фізіології молекулярних вправ, оскільки мене заінтригували чудові переваги для здоров'я від регулярних занять спортом.

Зовсім недавно я замислювався про потенційний вплив регулярних занять спортом для запобігання цього смертельного ускладнення COVID-19. Я не робив жодних експериментів спеціально навколо COVID-19, але моя робота з мишами може повідомити інших дослідників, які вивчають способи захисту людей, які страждають на ARDS.

Що таке ARDS?

A причина смерті на 3% -17% пацієнтів, інфікованих SARS-CoV-2, є АРДС. Хворі на COVID-19 мають це похмуре клінічне ускладнення рівень смертності понад 50%.

Зокрема, ГРДС може виникнути, коли вірусна інфекція клітин у легенях активізує імунну систему та залучає лейкоцити до подорожі через кров до легеневої тканини для боротьби з вірусною інфекцією.

Однак, коли занадто багато білих кров'яних тілець з’являється в тканині легенів відразу, це може спричинити пошкодження легеневої тканини. Це відбувається тому, що вони виробляють занадто багато пошкоджуючих молекул, званих вільними радикалами, які руйнують білки, клітинну мембрану та ДНК.

Як наслідок, кровоносні судини в легенях стають негерметичними, що спричиняє скупчення рідини в легеневій тканині, а повітряні мішечки легені заповнюються рідиною. Це запобігає заповненню повітрям тих самих повітряних мішечків, званих альвеолами, блокуючи кисень у повітрі. Хворі гинуть від дефіциту кисню.

Клітини, що вишикують наші кровоносні судини, - це ендотеліальні клітини плоскої форми. Одним з ранніх етапів цього складного захворювання на захворювання ARDS є вистилання кровоносної судини, яка стає липкою до білих кров'яних тілець, вносячи липкі білки на клітинну поверхню, явище, яке називається активацією ендотеліальних клітин.

Це запускає порочний цикл; чим більше активація клітин ендотелію, тим більше вільних радикалів виділяють білі кров’яні клітини. Це, в свою чергу, знищує ендотеліальні клітини, змушуючи сильніше просочуватися кровоносні судини і пошкоджує легеневу тканину.

Антиоксидант, що викликається фізичними вправами, в нашому тілі

Більше 10 років тому я почав вчитися захисну роль анти-оксидантних ферментів, спричинених фізичними вправами проти втрати м’язових розмірів. Моє дослідження показало ця вправа на витривалість сприяє виробленню антиоксиданту, який називається позаклітинна супероксиддисмутаза (EcSOD), який руйнує вільний радикальний супероксид поза клітинами.

EcSOD - це єдиний антиоксидантний фермент, який секретується в кров, яка досягає інших життєво важливих органів і зв’язується з ендотеліальними клітинами та іншими клітинами завдяки унікальній зв'язуючій структурі ферменту. Це робить EcSOD на відміну від будь-яких додаткових антиоксидантних таблеток або продуктів, багатих антиоксидантами, які ми можемо споживати. Оральний антиоксидант, щойно всмоктується в кров, не націлений на даний орган, щоб забезпечити захист, тоді як EcSOD прилипає до конкретних органів.

Коли я вперше побачив докази підвищення EcSOD у скелетних м’язах шляхом занять аеробними вправами, мене надихнули зробити експеримент, в якому я перевірив, чи просто збільшення кількості цього ферменту за допомогою генної інженерії, а не природним шляхом за допомогою фізичних вправ, забезпечить захист від різні захворювання, при яких вільні радикали, як відомо, відіграють важливу роль, такі як атрофія м’язів та серцева недостатність.

EcSOD у захисті від ARDS

Я сконструював мишу, яка виробила більше EcSOD в скелетних м'язах, ніж типова миша, щоб імітувати наслідки занять аеробними вправами. Ми отримали зрозуміле докази того, що ці миші були захищені від атрофії м’язів та серцево-серцева недостатність, зумовлена ​​діабетом.

Потім я штучно спрацьовував ARDS у мишей шляхом введення мишей хімікатом, який виробляється бактеріями, які, як відомо, викликають цей стан. На мій приємний подив, миші з генетичною інженерією з більш високою концентрацією EcSOD в крові були набагато більше шансів пережити важкий ARDS і поліорганної недостатності порівняно з похмурою смертністю у типових мишей. Це імітує ситуацію в інтенсивній терапії, коли більше 80% пацієнтів помирають, коли страждають від недостатності декількох органів, включаючи ГРДС.

Потім я підтвердив, що справді саме EcSOD в генно-інженерних мишах забезпечував захист. Коли я провів експеримент, у якому миша з генетичною інженерією поділяла кров із звичайною мишею після хірургічної процедури, званої парабіозом, або я взяла кров у миші з високим вмістом EcSOD і перелила її в звичайну мишу, яка страждає на ARDS, нормальна миша знизилася тяжкість ГРВІ та клінічні маркери крові поліорганної недостатності. Використовуючи різні біохімічні та візуальні технології, ми побачили докази зниженої активації ендотеліальних клітин та зменшення пошкодження білка, клітинної мембрани та ДНК, спричинених вільними радикалами в тканині легенів.

Навчіться з вправ

Ці дослідження надали доказові докази того, що доставка гена або білка EcSOD для підвищення кількості EcSOD у крові та життєво важливих органах може бути ефективним втручанням для захисту легенів та інших життєво важливих органів від пошкоджень, спричинених ARDS та поліорганної недостатності.

Мої висновки на мишах можуть надихнути інших дослідників на створення інноваційних способів запобігання та лікування смертельного ускладнення COVID-19.

Наприклад, майбутні дослідження можуть визначити тип фізичних вправ, інтенсивність та тривалість для оптимального підвищення рівня EcSOD в легенях та інших життєво важливих органах людини для формування захисту від смертельних ускладнень COVID-19 або інших захворювань. Звичайно, результати можуть надихнути на дослідження для сприяння фармакологічній, білковій та / або генній терапії для лікування пацієнтів із СРВІД-19 із ГРВІ.

Історія антиоксидантів EcSOD - лише одна з багатьох про користь для здоров'я фізичних вправ. Я вважаю, що ми можемо навчитися вправам розробити ефективну терапію для лікування ГРЗ, спричиненої COVID-19 та іншими захворюваннями.

про автора

Чжен Ян, професор серцево-судинної медицини, Університет Вірджинії

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

books_health