Motion har mange fordele, herunder boost af forsvar mod komplikationer, der opstår under SARS-CoV-2 infektioner. Julien McRoberts / Getty Images
Forskere afslører konstant nyopdagede fordele ved motion. I eksperimenter i løbet af de sidste 10 år har min forskning har fundet ud af, at motion kan hjælpe med åndedrætsproblemer kendt som ARDS.
ARDS er en form for åndedrætssvigt karakteriseret ved hurtig indtræden af udbredt betændelse i lungerne, der forhindrer ilt i at nå organerne. Det er rapporteret i mange COVID-19 patienter.
Jeg er en træningsfysiolog med uddannelse i medicin. For mere end 30 år siden opgav jeg min karriere inden for generel kirurgi i Kina og kom til USA for at forfølge en grundlæggende forskerkarriere inden for molekylær træningsfysiologi, da jeg blev fascineret af de fantastiske sundhedsmæssige fordele ved regelmæssig motion.
For nylig har jeg tænkt på den potentielle indvirkning af regelmæssig motion for at forhindre denne dødelige komplikation af COVID-19. Jeg har ikke udført nogen eksperimenter specifikt omkring COVID-19, men mit arbejde med mus kan informere andre forskere om at undersøge måder at beskytte mennesker, der lider af ARDS.
Hvad er ARDS?
A dødsårsag i 3% -17% af patienter inficeret med SARS-CoV-2 er ARDS. COVID-19 patienter med denne dystre kliniske komplikation har en dødelighed på over 50%.
Specifikt kan ARDS forekomme, når virusinfektion af cellerne i lungerne aktiverer immunsystemet og tiltrækker hvide blodlegemer til at rejse gennem blodbanen til lungevævet for at bekæmpe virusinfektionen.
Men når for mange hvide blodlegemer vises i lungevævet på én gang, kan det forårsage lungevævsskade. Dette skyldes, at de producerer for meget af skadelige molekyler kaldet frie radikaler, der bryder proteiner, cellemembranen og DNA.
Som en konsekvens bliver blodkarrene i lungen utætte, hvilket forårsager ophobning af væsken i lungevævet, og luftsækkene i lungerne fyldes op med væske. Dette forhindrer de samme luftsække, kaldet alveoler, i at fyldes med luft og blokerer ilt i luften i at komme ind i blodet. Patienter dør af iltmangel.
Cellerne, der stammer vores blodkar, er flade endotelceller. Et tidligt trin i denne komplicerede ARDS-sygdomsproces er foringen af blodkaret bliver klæbrig til hvide blodlegemer ved at fremstille klæbrige proteiner på celleoverfladen, et fænomen kaldet aktivering af endotelceller.
Dette udløser en ond cirkel; jo større aktivering af endotelceller, jo flere frie radikaler frigiver de hvide blodlegemer. Dette ødelægger endotelcellerne igen, hvilket får blodkar til at lække mere og beskadiger lungevæv.
En træningsinduceret antioxidant i vores krop
For mere end 10 år siden begyndte jeg at studere den beskyttende rolle af træningsinducerede antioxidant enzymer mod tab af muskelstørrelse. Min forskning har vist at udholdenhedsøvelse fremmer produktionen af en antioxidant kaldet ekstracellulær superoxiddismutase (EcSOD), der nedbryder det frie radikalsuperoxid uden for cellerne.
EcSOD er det eneste antioxidantenzym, der udskilles i blodet, der når andre vitale organer og binder til endotelcellerne og andre celler gennem en unik bindingsstruktur af enzymet. Dette gør EcSOD ulig enhver supplerende antioxidantpiller eller mad rig på antioxidanter, som vi kan forbruge. En oral antioxidant, når den først er absorberet i blodet, retter sig ikke mod et givet organ for at yde beskyttelse, mens EcSOD holder fast i bestemte organer.
Da jeg første gang så beviset for øget EcSOD i skeletmuskulatur ved aerob træningstræning, blev jeg inspireret til at lave et eksperiment, hvor jeg testede, om bare at øge mængden af dette enzym gennem genteknologi i stedet for naturligt gennem motion, ville give beskyttelse mod forskellige sygdomme, hvor frie radikaler er kendt for at spille vigtige roller, såsom muskelatrofi og hjertesvigt.
EcSOD i beskyttelse mod ARDS
Jeg konstruerede en mus, der producerede mere EcSOD i skeletmuskel end den typiske mus ville efterligne virkningerne af aerob træning. Vi fik klart bevis for, at disse mus var beskyttet mod muskelatrofi , diabetesinduceret hjertesvigt.
Derefter udløste jeg kunstigt ARDS hos mus ved at injicere mus med et kemikalie produceret af bakterier, der vides at forårsage denne tilstand. Til min behagelige overraskelse var genetisk konstruerede mus med højere koncentrationer af EcSOD i deres blod langt mere tilbøjelige til at overleve de alvorlige ARDS og multiple organsvigt sammenlignet med en dyster dødelighed hos de typiske mus. Dette efterligner situationen i intensiv pleje, hvor mere end 80% af patienterne dør, når de lider af svigt i flere organer, herunder ARDS.
Jeg bekræftede derefter, at det faktisk var EcSOD i de genetisk konstruerede mus, der gav beskyttelsen. Da jeg udførte et eksperiment, hvor en genetisk manipuleret mus delte blod med en normal mus efter en kirurgisk procedure kaldet parabiose, eller hvis jeg tog blod fra en mus med høj EcSOD og transfunderede det til en normal mus, der lider af ARDS, havde den normale mus reduceret sværhedsgraden af ARDS og kliniske blodmarkører for multiple organsvigt. Ved hjælp af forskellige biokemiske teknologier og billeddannelse så vi tegn på reduceret aktivering af endotelceller og reduceret protein-, cellemembran- og DNA-skade forårsaget af frie radikaler i lungevævet.
Lær af træning
Disse undersøgelser har tilvejebragt bevis for princip-princippet om, at levering af EcSOD-genet eller proteinet for at hæve mængden af EcSOD i blodet og de vitale organer kan være en effektiv intervention til beskyttelse af lungerne og andre vitale organer mod skader forårsaget af ARDS og multipel organsvigt.
Mine fund hos mus kan inspirere andre forskere til at komme med innovative måder til at forebygge og behandle den dødbringende komplikation af COVID-19.
For eksempel kan fremtidige undersøgelser identificere træningstypen, intensiteten og varigheden for optimalt at øge EcSOD-niveauerne i lungerne og andre vitale organer hos mennesker for at opbygge forsvaret mod dødelige komplikationer af COVID-19 eller andre sygdomstilstande. Selvfølgelig kan resultaterne inspirere til forskning for at fremme farmakologiske, protein- og eller genterapier til behandling af COVID-19-patienter med ARDS.
EcSOD-antioxidanthistorien er bare en af mange om de sundhedsmæssige fordele ved motion. Jeg tror, vi kan lære af motion for at udvikle effektive terapier til behandling af ARDS forårsaget af COVID-19 og andre sygdomstilstande.
Om forfatteren
Zhen Yan, professor i kardiovaskulær medicin, University of Virginia
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.
Relaterede Bøger:
Kroppen holder scoren: Hjernens sind og krop i helingen af traumer
af Bessel van der Kolk
Denne bog udforsker forbindelserne mellem traumer og fysisk og mental sundhed, og tilbyder indsigt og strategier for helbredelse og bedring.
Klik for mere info eller for at bestille
Breath: The New Science of a Lost Art
af James Nestor
Denne bog udforsker videnskaben og praksisen med åndedræt og tilbyder indsigt og teknikker til at forbedre fysisk og mental sundhed.
Klik for mere info eller for at bestille
Planteparadokset: De skjulte farer ved "sunde" fødevarer, der forårsager sygdom og vægtøgning
af Steven R. Gundry
Denne bog udforsker forbindelserne mellem kost, sundhed og sygdom, og tilbyder indsigt og strategier til at forbedre den generelle sundhed og velvære.
Klik for mere info eller for at bestille
Immunitetskoden: Det nye paradigme for ægte sundhed og radikal anti-aldring
af Joel Greene
Denne bog tilbyder et nyt perspektiv på sundhed og immunitet, der trækker på principper for epigenetik og tilbyder indsigt og strategier til at optimere sundhed og aldring.
Klik for mere info eller for at bestille
Den komplette guide til faste: Helbred din krop gennem intermitterende, alternativ-dages og forlænget faste
af Dr. Jason Fung og Jimmy Moore
Denne bog udforsker videnskaben og praksis med faste og tilbyder indsigt og strategier til forbedring af den generelle sundhed og velvære.
