Đồng hồ sinh học từ xét nghiệm máu có theo dõi được tiến độ tập luyện?

Các chỉ số hiệu suất thể chất trực tiếp—chẳng hạn như mức tiêu thụ oxy tối đa (VO2 max) đo trong phòng thí nghiệm, ngưỡng thông khí và sức mạnh cơ bắp—phát hiện các thích nghi tập luyện ngắn và trung hạn nhanh chóng và đặc hiệu hơn nhiều so với các thuật toán tính tuổi sinh học dựa trên dấu ấn sinh học máu [4, 10, 12]. Mặc dù các xét nghiệm máu tuần hoàn và đồng hồ biểu sinh ghi nhận những chuyển biến giá trị về tình trạng viêm toàn thân, chức năng cơ quan và nguy cơ tử vong do mọi nguyên nhân, độ nhạy của chúng đối với việc chỉ tập luyện đơn thuần trong vài tuần hoặc vài tháng là khá khiêm tốn, trừ khi quá trình tập luyện đi kèm với những thay đổi đáng kể về chế độ ăn, thâm hụt calo hoặc khối lượng tập luyện tích lũy lớn [1, 4, 5, 20].

Các thuật toán tuổi sinh học đo lường sự lão hóa như thế nào

Các mô hình tuổi sinh học cố gắng định lượng sự suy giảm sinh lý độc lập với tuổi theo thời gian (tuổi thực). Các bộ công cụ hóa sinh lâm sàng, chẳng hạn như nền tảng BioAge, sử dụng các thuật toán bao gồm phương pháp Klemera-Doubal (KDM), PhenoAge và rối loạn cân bằng nội môi (HD) để mô hình hóa quá trình lão hóa sinh học toàn thân từ các xét nghiệm máu tiêu chuẩn [1]. Tuổi sinh học KDM ước tính tình trạng sinh học thông qua hồi quy tuyến tính của các dấu ấn sinh học riêng lẻ theo tuổi thực trong một quần thể tham chiếu, trong đó điểm số vượt quá tuổi thực phản ánh tốc độ lão hóa nhanh hơn và nguy cơ tử vong tăng cao [1].

Các mô hình nâng cao được huấn luyện trên các đoàn hệ dân số lớn, chẳng hạn như mô hình Cox dựa trên Elastic-Net sử dụng 25 dấu ấn sinh học tuần hoàn trong UK Biobank (n = 306.116), đạt chỉ số C-index dự đoán tử vong là 0,778, vượt trội hơn mô hình PhenoAge gồm 9 dấu ấn sinh học (C-index = 0,750) [3]. Các ước tính bắt nguồn từ máu này có thể chênh lệch với tuổi thực lên tới 20 năm theo cả hai hướng [3]. Song song với các xét nghiệm hóa sinh máu, các đồng hồ methyl hóa DNA như GrimAge, PhenoAge và DunedinPACE đánh giá trạng thái methyl hóa trên các vị trí CpG cụ thể để ghi nhận nguy cơ tử vong hoặc tốc độ suy thoái đa hệ thống tức thời [7, 9, 20, 25].

Tập luyện đơn thuần so với can thiệp lối sống kết hợp

Trong các khung thời gian từ ngắn đến trung hạn (8 tuần đến 12 tháng), các thuật toán dấu ấn sinh học máu phản ứng mạnh mẽ hơn nhiều với cân bằng năng lượng và các điều chỉnh dinh dưỡng so với việc chỉ tập luyện đơn thuần [4].

Trong một thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng kéo dài 1 năm trên 107 người cao tuổi mắc béo phì, can thiệp chỉ bằng chế độ ăn và can thiệp kết hợp chế độ ăn cùng tập luyện đã giúp giảm đáng kể tuổi sinh học KDM (lần lượt là −2,4 ± 0,4 và −2,2 ± 0,3 năm) [4]. Ngược lại, chỉ tập luyện đơn thuần (bao gồm ba buổi tập có giám sát mỗi tuần, mỗi buổi 90 phút kết hợp rèn luyện sức bền, kháng lực tăng tiến, thăng bằng và độ linh hoạt) chỉ mang lại mức giảm không có ý nghĩa thống kê là −0,2 ± 0,4 năm, tương tự như nhóm đối chứng không tập luyện (+0,2 ± 0,5 năm) [4]. Tuy nhiên, việc kết hợp chế độ ăn uống và tập luyện đã mang lại sự cải thiện lớn nhất trên các chỉ số sinh lý rộng hơn, làm giảm đáng kể Chỉ số Lão hóa Khỏe mạnh (Healthy Aging Index) (−1,1 ± 0,2) so với từng can thiệp đơn lẻ (−0,5 ± 0,2) [4].

Tương tự, thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng CALERIE đã xác nhận rằng chỉ riêng việc hạn chế calo dài hạn đã làm chậm đáng kể quá trình lão hóa sinh học được đo lường qua các thuật toán KDM, PhenoAge và HD [1]. Khi các can thiệp lối sống đa phương thức được áp dụng trong thời gian ngắn hơn, những thay đổi biểu sinh nhanh chóng có thể xuất hiện. Một thử nghiệm ngẫu nhiên kéo dài 8 tuần kết hợp chế độ ăn ưu tiên thực vật, nhịn ăn gián đoạn nhẹ, bổ sung vi chất có mục tiêu, tối ưu hóa giấc ngủ và ít nhất 30 phút tập thể dục mỗi ngày đã làm giảm tuổi DNAmAge Horvath 3,23 năm so với nhóm đối chứng, cùng với việc giảm 25% triglyceride huyết thanh và tăng 15% 5-methyltetrahydrofolate [20, 24]. Sự đảo ngược tuổi sinh học tương tự cũng được quan sát thấy ở các đoàn hệ nghiên cứu ca bệnh nữ giới áp dụng phác đồ dinh dưỡng hỗ trợ quá trình methyl hóa [27].

Mối quan hệ liều-đáp ứng với khối lượng tập luyện

Để tập luyện ghi nhận những mức giảm có ý nghĩa trên đồng hồ biểu sinh và đồng hồ dựa trên máu mà không cần hạn chế calo, thường cần phải có khối lượng tích lũy đáng kể [5, 8].

Trong một thử nghiệm kéo dài 6 tháng trên người trưởng thành từ 50–70 tuổi, khối lượng tập luyện tích lũy cho thấy mối quan hệ liều-đáp ứng rõ ràng trong việc làm chậm quá trình lão hóa biểu sinh [5]. Để đạt được mức giảm 1 năm tốc độ già hóa theo Robust PhenoAge cần khoảng 109,7 MET-giờ (83,5 MET-giờ sau khi điều chỉnh theo giới tính và độ tuổi), trong khi việc làm chậm tuổi sinh học 1 năm so với mức nền ít vận động cần khoảng 255 MET-giờ trong khoảng thời gian 6 tháng [5]. Những thay đổi này diễn ra đồng thời với sự giảm khối lượng mỡ vùng bụng (android fat), cải thiện huyết áp và các thay đổi cấu trúc về chức năng tâm trương và độ dày thành thất trái, cùng với những điều chỉnh phụ thuộc liều lượng ở các protein đại diện dựa trên methyl hóa DNA bao gồm TGF-α, TIMP1 và adrenomedullin [5].

Dữ liệu dịch tễ học quy mô lớn cũng phản ánh những yêu cầu này. Trong một phân tích tổng hợp từ 44 nghiên cứu bao gồm 145.465 người tham gia, mỗi mức tăng 1 độ lệch chuẩn (SD) về hoạt động thể chất hàng tuần (MET-phút/tuần) có liên quan đến việc giảm 0,09 SD gia tốc tuổi GrimAge và giảm 0,03 SD gia tốc tuổi Horvath, nhưng không cho thấy mối liên quan có ý nghĩa với các đồng hồ PhenoAge hoặc Hannum [8]. Mô hình hóa tiến trình cuộc sống theo chiều dọc trong 12 năm tại Nghiên cứu Sức khỏe và Hưu trí (HRS) đã xác nhận rằng cả tổng hoạt động thể chất tích lũy lẫn hoạt động thể chất gần đây đều dự đoán độc lập tốc độ gia tốc tuổi biểu sinh thấp hơn trên các thước đo GrimAge, PhenoAge và DunedinPACE [7].

Kiểm tra hiệu suất thể chất so với đồng hồ phân tử

Các bài kiểm tra hiệu suất thể chất tiêu chuẩn phát hiện các thích nghi chức năng tim mạch và cơ bắp với độ chuẩn xác cao và có giá trị lâm sàng ngay lập tức [10, 12].

Mỗi mức cải thiện 1-MET về thể lực tim phổi có liên quan đến việc giảm 13% nguy cơ tử vong do mọi nguyên nhân, và các nghiên cứu đoàn hệ quy mô lớn cho thấy không có ngưỡng trên nào mà tại đó mức thể lực cao hơn ngừng mang lại lợi ích sống còn [12]. Kiểm tra gắng sức tim phổi trực tiếp (CPET) sử dụng máy phân tích khí chuyển hóa đo động học thông khí theo từng nhịp thở và các ngưỡng thông khí (VT1 và VT2), những thông số mà các thuật toán trên thiết bị đeo không thể phát hiện [10]. Các thiết bị thương mại dành cho người dùng, chẳng hạn như Apple Watch, đã được chứng minh là ước tính thấp hơn VO2 max đo trong phòng thí nghiệm trung bình khoảng ~6 mL/kg/phút với sai số phần trăm tuyệt đối trung bình khoảng ~13% [12].

Các phác đồ tập luyện tiêu chuẩn mang lại những thích nghi hiệu suất đáng kể trong khung thời gian ngắn. Ví dụ, tập luyện ngắt quãng cường độ cao (HIIT)—chẳng hạn như các hiệp 4x4 phút ở mức 90–95% nhịp tim tối đa—đã làm tăng VO2 đỉnh thêm 46% ở bệnh nhân suy tim sau nhồi máu cơ tim, so với mức tăng 14% từ tập luyện liên tục cường độ trung bình [12, 16]. Các phương thức ngắt quãng cường độ cao cũng kích thích các thích nghi tế bào cấp tính và trung hạn, bao gồm tăng tiêu thụ oxy dư thừa sau khi tập (EPOC kéo dài ~2 giờ), thay đổi biểu hiện mRNA ty thể và tăng hoạt tính telomerase [16].

Thể lực tim phổi tương quan trực tiếp với các dấu ấn lão hóa sinh học. Ở nam giới lớn tuổi, lượng oxy hấp thụ đỉnh (VO2peak) và ngưỡng thông khí tương quan nghịch với DunedinPACE (r = −0,17) và gia tốc tuổi GrimAge [13]. Ngưỡng VO2peak là 26,2 mL/kg/phút giúp phân biệt những cá nhân có tốc độ lão hóa biểu sinh chậm hơn đáng kể [13]. Hơn nữa, dữ liệu dân số từ NHANES chứng minh rằng thể lực tim phổi cao có liên quan đến việc giảm 42% nguy cơ gia tốc tuổi kiểu hình, trong khi thể lực suy giảm làm tăng tuổi sinh học kiểu hình thêm 1,46 năm, một tác động còn khuếch đại hơn khi kết hợp với béo phì [14].

Ý nghĩa thực tiễn trong theo dõi tập luyện

• Sử dụng kiểm tra hiệu suất để đánh giá hiệu quả tập luyện: Các giao thức đo VO2 max, ngưỡng thông khí và kiểm tra sức mạnh phản ánh sự cải thiện về thần kinh cơ, tim mạch và chuyển hóa chỉ trong vòng vài tuần sau khi bắt đầu một chương trình tập luyện [10, 11, 12].
• Diễn giải các thuật toán máu trong bối cảnh chế độ ăn: Các mô hình dấu ấn sinh học máu (KDM BA, PhenoAge, HD) rất nhạy cảm với sự thay đổi cân bằng năng lượng, giảm mỡ nội tạng và kiểm soát lipid/đường huyết toàn thân, nhưng tập luyện đơn thuần mà không có sự thay đổi về dinh dưỡng hoặc cân nặng có thể không tạo ra những chuyển biến tức thì trên các bảng xét nghiệm máu tiêu chuẩn [1, 4, 13].
• Tính đến khối lượng tích lũy: Việc làm chậm có ý nghĩa trên các đồng hồ biểu sinh (như GrimAge hoặc PhenoAge) đòi hỏi hoạt động thể chất khối lượng lớn, nhất quán và tích lũy qua nhiều tháng (ví dụ: ~255 MET-giờ trong 6 tháng) chứ không chỉ qua các đợt tập luyện ngắn hạn [5, 7, 8].
• Kết hợp các can thiệp để tối ưu hóa lợi ích: Việc kết hợp tập luyện có cấu trúc với điều chỉnh dinh dưỡng và bổ sung vi chất có mục tiêu (chẳng hạn như axit béo omega-3) mang lại hiệu quả cộng gộp trong việc làm chậm các đồng hồ sinh học, vượt trội hơn so với việc chỉ áp dụng một biện pháp đơn lẻ [4, 20, 22].