Sportas ir biologinis amžius: kaip treniruotės keičia biomarkerių laikrodžius

Fizinis aktyvumas nuosekliai siejamas su mažesniu biologiniu amžiumi, tačiau šio poveikio dydis ir greitis labai priklauso nuo to, ar biologinis amžius skaičiuojamas pagal įprastinius klinikinius kraujo tyrimus, ar pagal epigenetinius DNR metilinimo laikrodžius [9, 12, 20]. Kraujo rodiklių algoritmai, tokie kaip Levine fenotipinis amžius („PhenoAge“), medžiagų apykaitos ir uždegimo pokyčius atspindi jau per 4–12 savaičių [12, 20], o epigenetiniams laikrodžiams paprastai reikia 6–12 mėnesių, kad būtų užfiksuoti pokyčiai, viršijantys testo paklaidos ribas [11, 12]. Be to, kontroliuojami tyrimai rodo: nors kombinuotos aerobinės ir jėgos treniruotės gerina bendrą organizmo būklę bei funkcinį pajėgumą, vien tik fiziniai pratimai be mitybos ar kūno svorio valdymo strategijų kraujo biologinio amžiaus algoritmus keičia mažiau nei kompleksinės programos [14, 22].

Kraujo biomarkeriai ir epigenetiniai laikrodžiai

Biologinio amžiaus algoritmai skirstomi į dvi pagrindines skaičiavimo kategorijas, kurios į treniruotes reaguoja skirtingu greičiu [2, 12, 20]:

1. Klinikinės kraujo biochemijos algoritmai: Tokie įrankiai kaip „PhenoAge“, Klemera-Doubal metodas (KDM) ir homeostazinis išsireguliavimas (HD) naudoja standartinius kraujo tyrimų rodiklius [2, 19]. Pavyzdžiui, „PhenoAge“ vertina chronologinį amžių ir devynis kraujo žymenis: albuminą, kreatininą, glikemiją nevalgius, logaritmuotą C reaktyvųjį baltymą (CRB), limfocitų procentą, vidutinį eritrocitų tūrį (MCV), eritrocitų pasiskirstymo plotį (RDW), šarminę fosfatazę (ALP) ir leukocitų (WBC) skaičių [2, 9, 20]. Šie rodikliai atspindi įvairių organų sistemų funkciją bei uždegiminį krūvį ir patikimai prognozuoja 10 metų išgyvenamumą bei mirštamumą dėl visų priežasčių didelėse populiacijose [17, 20, 27].
2. Epigenetiniai laikrodžiai: Algoritmai, tokie kaip „DNAm PhenoAge“, „Horvath“, „GrimAge“ ir „DunedinPACE“, vertina DNR metilinimo modelius konkrečiose genomo CpG vietose [3, 12, 17]. Pirmosios kartos laikrodžiai biologinį amžių vertina statiškai, o trečiosios kartos algoritmai, pavyzdžiui, „DunedinPACE“, nustato realaus laiko biologinio senėjimo tempą ar greitį, remdamiesi ilgalaikėmis organų sistemų pokyčių trajektorijomis [12, 15].

Kadangi kraujyje cirkuliuojantys uždegimo ir glikemijos kontrolės rodikliai greitai reaguoja į metabolinį stresą, kraujo biochemijos algoritmai fiziologines adaptacijas parodo per kelias dienas ar savaites [12, 20]. Priešingai, epigenetiniai pokyčiai kaupiasi ir stabilizuojasi per kelis mėnesius [11, 12].

Skirtingų treniruočių tipų palyginimas

Didelės imties populiaciniai duomenys rodo aiškų apsauginį reguliaraus fizinio aktyvumo ryšį su biologiniu senėjimu [9, 16, 23]. NHANES tyrime, apėmusiame 3 719 suaugusiųjų, aktyvus fizinis krūvis buvo susijęs su 8,36 metų mažesniu „PhenoAge“ ir reikšmingai lėtesniu fenotipinio amžiaus greitėjimu, palyginti su nejudriu gyvenimo būdu [9]. Panašiai ir „Health and Retirement Study“ 3 873 vyresnio amžiaus asmenų kohortoje aktyvūs dalyviai pasižymėjo lėtesniu epigenetinio amžiaus greitėjimu vertinant pagal „DNAm PhenoAge“ (-1,70 metų), „GrimAge“ (-1,26 metų) ir „DunedinPACE“ (-0,05 tempo vieneto); stipriausias apsauginis poveikis nustatytas tiems, kurie fizinį aktyvumą išlaikė ilgiau nei 12 metų [23]. Sisteminė 44 tyrimų apžvalga taip pat patvirtino, kad didesnis fizinis aktyvumas (MET-min/sav.) siejamas su lėtesniu „GrimAge“ ir „Horvath“ amžiaus greitėjimu, nors ryšys su „PhenoAge“ epigenetiniu greitėjimu toje metaanalizėje nebuvo statistiškai reikšmingas [16].

Nagrinėjant atskirus treniruočių tipus atsitiktinių imčių tyrimuose, išryškėja nevienodi kraujo algoritmų pokyčiai:

• Tik aerobinės treniruotės: Aerobinis krūvis tiesiogiai gerina širdies ir kraujagyslių bei kvėpavimo sistemos pajėgumą (VO2 max) – rodiklį, glaudžiai susijusį su mažesne mirties rizika [3, 27]. Tačiau atsitiktinių imčių tyrimuose vien tik aerobinės treniruotės ne visada lemia reikšmingą plataus spektro biologinio amžiaus sumažėjimą. Pavyzdžiui, EPICC tyrime su moterimis po menopauzės, išgyvenusiomis krūties vėžį, 6 mėnesių struktūruotos aerobinės treniruotės reikšmingai nesumažino „PhenoAge“, „GrimAge“ ar „BrainAge“ rodiklių visoje tiriamųjų grupėje, palyginti su įprasta priežiūra [24].
• Tik jėgos treniruotės: Jėgos treniruotės tiesiogiai palaiko skeleto raumenų masę ir jėgą. Pavyzdžiui, plaštakos griebimo jėga prognozuoja mirštamumą nuo širdies ir kraujagyslių ligų bei visų priežasčių nepriklausomai nuo kraujospūdžio: jos sumažėjimas 5 kg siejamas su 16 % didesne mirties rizika [3, 27]. Jėgos pratimai atlieka esminį vaidmenį kovojant su fiziniu trapumu – tai įrodo tyrimai, kuriuose paprastos jėgos pratimų programos namuose (SHEP; 3x30 min./sav.), derinamos su mitybos papildymu, sumažino pradinio trapumo (angl. prefrailty) riziką 39 % [14].
• Kombinuoti aerobinių ir jėgos pratimų protokolai: Kombinuotos programos teikia įvairiapusę naudą uždegimo, medžiagų apykaitos ir fizinio pajėgumo rodikliams [4]. Metaanalizių pogrupių vertinimai rodo, kad aerobinių ir jėgos treniruočių derinimas duoda geresnių rezultatų, kai yra tęsiamas 9–24 savaites po 3–4 kartus per savaitę (bendrai viršijant 180 minučių per savaitę), ypač vidutinio ir vyresnio amžiaus grupėse [4].

Kompleksinių gyvensenos pokyčių reikšmė

Intervencijos, kuriose fizinės treniruotės derinamos su mitybos korekcija, kraujo biologinio amžiaus modeliuose duoda gerokai didesnį teigiamą poslinkį nei vien tik sportas [22].

Vienerių metų trukmės atsitiktinių imčių kontroliuojamame tyrime su 107 vyresnio amžiaus nutukusiais asmenimis vien tik dieta ir dieta kartu su mankšta sumažino KDM biologinį amžių atitinkamai 2,4 ir 2,2 metų [22]. Tuo tarpu vien tik mankšta lėmė statistiškai nereikšmingą 0,2 metų sumažėjimą, panašiai kaip ir kontrolinėje grupėje [22]. Vis dėlto dietos ir fizinio krūvio derinys užtikrino didžiausią homeostazinio išsireguliavimo (-1,1) bei „Health Aging Index“ rodiklių (-1,1) pagerėjimą, pranokdamas kiekvieną priemonę atskirai [22]. Panašiai ir kompleksinės 12 savaičių trukmės intervencijos, sujungusios treniruotes, mitybos gaires ir tikslinį žarnyno mikrobiotos palaikymą, lėmė 2,2 % „DunedinPACE“ sulėtėjimą bei reikšmingą su inkstų funkcija susijusių epigenetinių žymenų (DNAmCystatinC) sumažėjimą [15].

Laikotarpis, reikalingas pastebimiems biomarkerių pokyčiams

Patikimų biologinio amžiaus rodiklių pokyčių atsiradimo laikas tiesiogiai priklauso nuo pasirinkto tyrimo metodo [12]:

• Nuo 4 iki 12 savaičių (įprasti kraujo tyrimai): Klinikiniai žymenys, įtraukti į „PhenoAge“ ir standartinius ilgaamžiškumo tyrimų paketus – įskaitant didelio jautrumo CRB (tikslas < 0,5 mg/l), gliukozę nevalgius, albuminą (45–50 g/l) ir limfocitų dalį (> 28 %) – reikšmingai pakinta per 8–12 savaičių nuo struktūruotų treniruočių ir gyvensenos pokyčių pradžios [12, 20]. Tikslinės gyvensenos programos parodė 1–5 metų biologinio amžiaus sumažėjimą per 8 savaičių laikotarpį [3, 11, 20].
• Nuo 12 savaičių iki 6 mėnesių (senėjimo tempo laikrodžiai): Dinaminiai epigenetiniai algoritmai, tokie kaip „DunedinPACE“, gali užfiksuoti išmatuojamą biologinio senėjimo tempo sulėtėjimą jau po 12 savaičių nuo kompleksinės intervencijos pradžios [15, 20].
• Nuo 6 iki 12 mėnesių (statiniai DNR metilinimo laikrodžiai): Tokiems epigenetiniams laikrodžiams kaip „GrimAge“ ir „DNAm PhenoAge“ reikalingi ilgesni intervencijos periodai [12, 20]. Kadangi DNR metilinimo tyrimų platformos (pvz., „Illumina EPIC“) pasižymi pakartotinių matavimų kintamumu, siekiančiu vidutiniškai 3 metus, norint atskirti tikrus biologinius pokyčius nuo analitinio triukšmo, pakartotinius tyrimus toje pačioje laboratorinėje platformoje tikslinga atlikti ne anksčiau kaip po 6–12 mėnesių [11].