Ar kraujo biomarkerų senėjimo laikrodžiai gali sekti treniruočių pažangą?

Tiesioginiai fizinio pajėgumo rodikliai – tokie kaip laboratorijoje išmatuotas maksimalusis deguonies suvartojimas (VO2 max), ventiliaciniai slenksčiai ir raumenų jėga – trumpalaikes bei vidutinės trukmės treniruočių adaptacijas fiksuoja kur kas greičiau ir tiksliau nei kraujo biomarkerius analizuojantys biologinio amžiaus algoritmai [4, 10, 12]. Nors kraujo rodiklių rinkiniai ir epigenetiniai laikrodžiai atspindi reikšmingus sisteminio uždegimo, organų funkcijos ir mirtingumo dėl visų priežasčių rizikos pokyčius, jų jautrumas vien fiziniam krūviui per savaites ar mėnesius yra nedidelis, nebent treniruotės derinamos su esminiais mitybos pokyčiais, kalorijų ribojimu ar didele sumine treniruočių apimtimi [1, 4, 5, 20].

Kaip biologinio amžiaus algoritmai vertina senėjimą

Biologinio amžiaus modeliais bandoma kiekybiškai įvertinti fiziologinį silpimą nepriklausomai nuo chronologinio amžiaus. Klinikinės chemijos įrankių rinkiniuose, pavyzdžiui, „BioAge“ platformoje, naudojami tokie algoritmai kaip Klemeros–Doubalo metodas (KDM), „PhenoAge“ ir homeostatinė disreguliacija (HD), leidžiantys modeliuoti sisteminį biologinį senėjimą pagal standartinius kraujo tyrimus [1]. KDM biologinis amžius nustatomas tiesinės regresijos būdu lyginant atskirus biomarkerius su chronologiniu amžiumi referencinėje populiacijoje: jei apskaičiuotas rodiklis viršija chronologinį amžių, tai rodo pagreitėjusį senėjimą ir didesnę mirtingumo riziką [1].

Pažangūs modeliai, apmokyti tiriant dideles populiacijos imtis, pavyzdžiui, „Elastic-Net“ pagrindu sukurtas Cokso modelis, analizuojantis 25 kraujo biomarkerius JK Biobanko duomenų bazėje (n = 306 116), pasiekia 0,778 mirtingumo prognozavimo C indeksą ir pranoksta 9 biomarkerių „PhenoAge“ modelį (C indeksas = 0,750) [3]. Šie pagal kraujo rodiklius apskaičiuoti įverčiai nuo chronologinio amžiaus gali skirtis net iki 20 metų į abi puses [3]. Greta kraujo biocheminių panelių, DNR metilinimo laikrodžiai, tokie kaip „GrimAge“, „PhenoAge“ ir „DunedinPACE“, vertina metilinimo būklę konkrečiose CpG vietose, kad nustatytų mirtingumo riziką arba momentinį kelių organizmo sistemų funkcijų prastėjimo tempą [7, 9, 20, 25].

Vien tik sportas ir kombinuotos gyvensenos intervencijos

Trumpuoju ir vidutiniu laikotarpiu (nuo 8 savaičių iki 12 mėnesių) kraujo biomarkeriu paremti algoritmai kur kas stipriau reaguoja į energijos balansą ir mitybos pokyčius nei į vien tik atliekamus fizinius pratimus [4].

Vienerių metų trukmės atsitiktinių imčių kontroliuojamame tyrime, kuriame dalyvavo 107 nutukę vyresnio amžiaus suaugusieji, vien tik dieta ir kombinuota dietos bei sporto intervencija lėmė reikšmingą KDM biologinio amžiaus sumažėjimą (atitinkamai −2,4 ± 0,4 ir −2,2 ± 0,3 metų) [4]. Priešingai, vien tik fiziniai pratimai (tris kartus per savaitę vykusios prižiūrimos 90 minučių treniruotės, apėmusios aerobinį, progresinį jėgos, pusiausvyros ir lankstumo lavinimą) lėmė statistiškai nereikšmingą, vos −0,2 ± 0,4 metų pokytį ir beveik nesiskyrė nuo nesportavusios kontrolinės grupės rezultatų (+0,2 ± 0,5 metų) [4]. Vis dėlto kombinuota dietos ir sporto programa užtikrino didžiausią pažangą vertinant platesnius fiziologinius rodiklius – Sveiko senėjimo indeksas (angl. Healthy Aging Index) sumažėjo reikšmingai labiau (−1,1 ± 0,2), palyginti su bet kuria atskira intervencija (−0,5 ± 0,2) [4].

Analogiškai, atsitiktinių imčių kontroliuojamas tyrimas CALERIE patvirtino, kad ilgalaikis kalorijų ribojimas pats savaime reikšmingai sulėtina biologinį senėjimą, vertinamą pagal KDM, „PhenoAge“ ir HD algoritmus [1]. Taikant kompleksines gyvensenos intervencijas trumpesniais laikotarpiais, epigenetiniai pokyčiai gali pasireikšti labai greitai. 8 savaičių atsitiktinių imčių tyrime, kuriame buvo suderinta augalinė mityba, lengvas protarpinis badavimas, tiksliniai papildai, miego optimizavimas ir bent 30 minučių kasdienio fizinio aktyvumo, „Horvath DNAmAge“ biologinis amžius sumažėjo 3,23 metų, palyginti su kontroline grupe; kartu 25 % sumažėjo trigliceridų koncentracija serume ir 15 % padidėjo 5-metiltetrahidrofolato kiekis [20, 24]. Panašus biologinio amžiaus sumažėjimas stebėtas ir moterų atvejų kohortose, laikiusiose metilinimą palaikančio mitybos režimo [27].

Ryšys tarp treniruočių apimties ir poveikio

Tam, kad fizinis krūvis reikšmingai paveiktų epigenetinius ir kraujo biomarkeriu grįstus laikrodžius be kalorijų deficito, paprastai reikalinga didelė suminė treniruočių apimtis [5, 8].

6 mėnesių trukmės tyrime su 50–70 metų suaugusiaisiais nustatytas aiškus dozės ir atsako ryšys tarp sukauptos treniruočių apimties ir epigenetinio senėjimo lėtėjimo [5]. Norint 1 metais sumažinti „Robust PhenoAge“ spartėjimą, prireikė maždaug 109,7 MET valandų (83,5 MET valandų, pakoregavus pagal lytį ir amžių), o biologiniam amžiui sumažinti 1 metais nuo pasyvaus pradinio lygio per 6 mėnesių laikotarpį reikėjo maždaug 255 MET valandų [5]. Šie poslinkiai sutapo su androidinio tipo riebalų masės mažėjimu, kraujospūdžio pagerėjimu ir kairiojo skilvelio diastolinės funkcijos bei sienelių storio struktūriniais pokyčiais, taip pat su nuo dozės priklausančiomis DNR metilinimu pagrįstų pakaitinių baltymų (įskaitant TGF-α, TIMP1 ir adrenomeduliną) modifikacijomis [5].

Didelės apimties epidemiologiniai duomenys rodo panašius reikalavimus. 44 tyrimų metaanalizėje, apėmusioje 145 465 dalyvius, kiekvienas savaitinio fizinio aktyvumo padidėjimas 1 standartiniu nuokrypiu (SD) (MET-min/savaitę) buvo susijęs su 0,09 SD mažesniu „GrimAge“ pagreičiu ir 0,03 SD mažesniu „Horvath“ pagreičiu, tačiau reikšmingo ryšio su „PhenoAge“ ar „Hannum“ laikrodžiais nepastebėta [8]. 12 metų trukmės longitudinis modeliavimas Sveikatos ir išėjimo į pensiją tyrime (HRS) patvirtino, kad tiek bendras sukauptas fizinis aktyvumas, tiek pastarojo meto treniruotės nepriklausomai prognozuoja lėtesnį epigenetinio amžiaus spartėjimą pagal „GrimAge“, „PhenoAge“ ir „DunedinPACE“ [7].

Fizinio pajėgumo testai ir molekuliniai laikrodžiai

Standartiniai fizinio pajėgumo testai labai tiksliai ir su tiesiogine klinikine nauda fiksuoja funkcines širdies, kraujagyslių bei raumenų adaptacijas [10, 12].

Kiekvienas širdies ir kvėpavimo sistemos pajėgumo padidėjimas 1 MET yra susijęs su 13 % mažesniu mirtingumu dėl visų priežasčių, o didelės apimties kohortiniai tyrimai rodo, kad nėra viršutinės ribos, ties kuria didesnis pajėgumas nustotų teikti išgyvenamumo naudą [12]. Tiesioginis kardiopulmoninis krūvio testavimas (CPET), naudojant dujų apykaitos analizatorius, fiksuoja ventiliacijos dinamiką kiekvieno įkvėpimo metu ir ventiliacinius slenksčius (VT1 ir VT2) – parametrus, kurių išmanieji dėvimi įrenginiai nustatyti nepajėgia [10]. Nustatyta, kad vartotojams skirti prietaisai, pavyzdžiui, „Apple Watch“, laboratorijoje išmatuotą VO2 max vidutiniškai nuvertina maždaug 6 ml/kg/min, o vidutinė absoliuti procentinė paklaida siekia ~13 % [12].

Standartinės treniruočių programos lemia reikšmingas pajėgumo adaptacijas per trumpą laiką. Pavyzdžiui, didelio intensyvumo intervalinės treniruotės (HIIT) – tokios kaip 4x4 minučių intervalai esant 90–95 % maksimalaus širdies susitraukimų dažnio – pacientams, patyrusiems miokardo infarktą ir sergantiems širdies nepakankamumu, padidino VO2peak 46 %, o vidutinio intensyvumo tolygus krūvis – tik 14 % [12, 16]. Didelio intensyvumo intervalai taip pat skatina ūmias ir vidutinės trukmės ląstelių adaptacijas, įskaitant padidėjusį perteklinį deguonies suvartojimą po krūvio (EPOC, trunkantį ~2 valandas), pakitusią mitochondrijų mRNR ekspresiją ir padidėjusį telomerazės aktyvumą [16].

Širdies ir kvėpavimo sistemos pajėgumas tiesiogiai koreliuoja su biologinio senėjimo žymenimis. Vyresnio amžiaus vyrams pikinis deguonies suvartojimas (VO2peak) ir ventiliacinis slenkstis atvirkščiai koreliuoja su „DunedinPACE“ (r = −0,17) ir „GrimAge“ pagreičiu [13]. 26,2 ml/kg/min VO2peak riba skiria asmenis, kurių epigenetinis senėjimas vyksta pastebimai lėčiau [13]. Be to, NHANES populiacijos duomenys rodo, kad geras širdies ir kvėpavimo sistemos pajėgumas yra susijęs su 42 % mažesne fenotipinio amžiaus spartėjimo rizika, o prastas fizinis pasirengimas fenotipinį biologinį amžių padidina 1,46 metų (šis poveikis dar labiau sustiprėja esant nutukimui) [14].

Praktinės stebėsenos rekomendacijos

• Treniruočių veiksmingumui vertinti naudokite fizinio pajėgumo testus: VO2 max protokolai, ventiliaciniai slenksčiai ir jėgos testai atspindi neuromuskulinį, širdies ir kraujagyslių bei medžiagų apykaitos pagerėjimą jau per kelias savaites nuo treniruočių pradžios [10, 11, 12].
• Kraujo algoritmus vertinkite mitybos kontekste: kraujo biomarkeriu modeliai (KDM BA, „PhenoAge“, HD) yra labai jautrūs energijos balanso pokyčiams, visceralinių riebalų mažėjimui ir sisteminei lipidų bei glikemijos kontrolei, tačiau sportas be mitybos ar kūno svorio pokyčių standartiniuose kraujo tyrimuose greitų poslinkių gali neparodyti [1, 4, 13].
• Atsižvelkite į suminę treniruočių apimtį: norint pasiekti apčiuopiamą epigenetinių laikrodžių (tokių kaip „GrimAge“ ar „PhenoAge“) sulėtėjimą, reikalingas nuoseklus, didelės apimties fizinis aktyvumas per kelis mėnesius (pvz., ~255 MET valandos per 6 mėnesius), o ne trumpi treniruočių ciklai [5, 7, 8].
• Derinkite intervencijas siekdami stipresnio efekto: tikslingų treniruočių derinimas su mitybos korekcija ir specifiniais papildais (pavyzdžiui, omega-3 riebalų rūgštimis) užtikrina suminį biologinio senėjimo laikrodžių lėtėjimą, kuris pranoksta pavienes intervencijas [4, 20, 22].