Tập luyện và tuổi sinh học: Vận động tác động thế nào đến đồng hồ sinh học?

Hoạt động thể chất luôn gắn liền với việc giảm tuổi sinh học, nhưng mức độ và tốc độ của tác động này phụ thuộc nhiều vào việc tuổi sinh học được tính toán từ các xét nghiệm máu lâm sàng thông thường hay từ các đồng hồ biểu sinh dựa trên methyl hóa DNA [9, 12, 20]. Các thuật toán dựa trên máu như Phenotypic Age (PhenoAge) của Levine phản ánh những thay đổi về trạng thái chuyển hóa và mức độ viêm trong vòng 4 đến 12 tuần [12, 20], trong khi các đồng hồ biểu sinh thường cần từ 6 đến 12 tháng để cho thấy những chuyển biến rõ rệt vượt qua sai số đo lường nền [11, 12]. Hơn nữa, các thử nghiệm có đối chứng chỉ ra rằng dù kết hợp tập aerobic và kháng lực giúp hỗ trợ sức khỏe toàn thân cùng năng lực thể chất, các can thiệp chỉ tập luyện đơn thuần mà không có chiến lược dinh dưỡng hoặc kiểm soát cân nặng thường tạo ra ít chuyển biến trên các thuật toán lão hóa dựa trên máu hơn so với các chương trình đa phương thức [14, 22].

Dấu ấn sinh học máu so với đồng hồ biểu sinh

Các thuật toán tính tuổi sinh học được chia thành hai nhóm tính toán lớn với thời gian phản hồi khác nhau đối với việc tập luyện [2, 12, 20]:

1. Thuật toán sinh hóa máu lâm sàng: Các công cụ như PhenoAge, Phương pháp Klemera-Doubal (KDM) và Rối loạn cân bằng nội môi (Homeostatic Dysregulation - HD) sử dụng các bảng xét nghiệm sinh hóa máu tiêu chuẩn [2, 19]. Chẳng hạn, PhenoAge sử dụng tuổi theo thời gian cùng với 9 dấu ấn tuần hoàn: albumin, creatinine, glucose lúc đói, protein phản ứng C (CRP) biến đổi logarit, tỷ lệ phần trăm tế bào lympho, thể tích trung bình hồng cầu (MCV), độ phân bố kích thước hồng cầu (RDW), phosphatase kiềm (ALP) và số lượng bạch cầu (WBC) [2, 9, 20]. Các dấu ấn này phản ánh chức năng của nhiều hệ cơ quan và gánh nặng viêm, giúp dự đoán tỷ lệ sống sót sau 10 năm và nguy cơ tử vong do mọi nguyên nhân trên các quần thể lớn [17, 20, 27].
2. Đồng hồ biểu sinh: Các thuật toán như DNAm PhenoAge, Horvath, GrimAge và DunedinPACE đánh giá các mô hình methyl hóa DNA tại các vị trí CpG cụ thể trên toàn bộ bộ gen [3, 12, 17]. Các đồng hồ thế hệ thứ nhất ước tính tuổi sinh học một cách tĩnh, trong khi các thuật toán thế hệ thứ ba như DunedinPACE ước tính tốc độ hay nhịp độ lão hóa sinh học theo thời gian thực dựa trên quỹ đạo của các hệ cơ quan theo thời gian [12, 15].

Do các dấu ấn tuần hoàn về tình trạng viêm và kiểm soát đường huyết phản ứng nhanh với áp lực chuyển hóa, các thuật toán sinh hóa máu có thể phản ánh các thích nghi sinh lý trong vòng vài ngày đến vài tuần [12, 20]. Ngược lại, các biến đổi biểu sinh cần nhiều tháng để tích lũy và ổn định [11, 12].

So sánh các hình thức tập luyện

Các tập dữ liệu lớn ở quy mô dân số cho thấy mối liên hệ bảo vệ rõ ràng giữa hoạt động thể chất thường xuyên và tình trạng lão hóa sinh học [9, 16, 23]. Dữ liệu từ NHANES trên 3.719 người trưởng thành cho thấy hoạt động thể chất tích cực giúp giảm 8,36 năm tuổi PhenoAge và giảm đáng kể tốc độ gia tốc tuổi kiểu hình so với nhóm ít vận động [9]. Tương tự, trong nghiên cứu đoàn hệ Health and Retirement Study trên 3.873 người lớn tuổi, những người tham gia tích cực vận động cho thấy tốc độ gia tốc tuổi biểu sinh thấp hơn ở DNAm PhenoAge (-1,70 năm), GrimAge (-1,26 năm) và DunedinPACE (-0,05 đơn vị tốc độ), trong đó thói quen vận động duy trì lâu dài trong 12 năm mang lại mối liên hệ bảo vệ mạnh mẽ nhất [23]. Một tổng quan hệ thống gồm 44 nghiên cứu cũng xác nhận rằng mức độ hoạt động thể chất cao hơn (MET-phút/tuần) có liên quan đến việc giảm gia tốc tuổi GrimAge và Horvath, mặc dù mối liên hệ với gia tốc biểu sinh PhenoAge không đạt ý nghĩa thống kê trong phân tích gộp cụ thể đó [16].

Khi phân tích riêng từng hình thức tập luyện trong các thử nghiệm ngẫu nhiên, các đặc điểm khác biệt xuất hiện trên các thuật toán máu:

• Chỉ tập Aerobic: Tập aerobic trực tiếp cải thiện sức bền tim mạch hô hấp (VO2 max), một chỉ số liên quan chặt chẽ đến việc giảm nguy cơ tử vong [3, 27]. Tuy nhiên, tập aerobic đơn thuần không phải lúc nào cũng mang lại sự sụt giảm đáng kể về tuổi sinh học trên toàn bộ bảng xét nghiệm trong các thử nghiệm ngẫu nhiên. Ví dụ, trong thử nghiệm EPICC trên những người sống sót sau ung thư vú sau mãn kinh, 6 tháng tập aerobic có cấu trúc đã không thể làm giảm đáng kể PhenoAge, GrimAge hoặc BrainAge trên toàn bộ nhóm can thiệp so với nhóm chăm sóc thông thường [24].
• Chỉ tập kháng lực: Tập kháng lực trực tiếp giúp duy trì khối lượng cơ bắp và sức mạnh cơ bắp. Chẳng hạn, lực nắm tay dự đoán nguy cơ tử vong do tim mạch và mọi nguyên nhân độc lập với huyết áp, trong đó mức giảm 5 kg lực nắm liên quan đến mức tăng 16% nguy cơ tử vong [3, 27]. Tập kháng lực đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa suy giảm thể lực (frailty), như đã được chứng minh trong các thử nghiệm khi chương trình tập kháng lực đơn giản tại nhà (SHEP; 3 lần x 30 phút/tuần) kết hợp bổ sung dinh dưỡng giúp giảm 39% tình trạng tiền suy yếu (prefrailty) [14].
• Kết hợp Aerobic và Kháng lực: Các phác đồ kết hợp mang lại lợi ích đa hệ thống trên các thông số về viêm, chuyển hóa và chức năng thể chất [4]. Các phân tích dưới nhóm từ các phân tích gộp chỉ ra rằng việc kết hợp tập aerobic và kháng lực mang lại kết quả vượt trội khi duy trì từ 9 đến 24 tuần với tần suất 3 đến 4 buổi mỗi tuần (tổng thời gian vượt quá 180 phút hàng tuần), đặc biệt ở nhóm tuổi trung niên và cao tuổi [4].

Vai trò của các can thiệp lối sống kết hợp

Các can thiệp tập luyện kết hợp giữa rèn luyện thể chất với điều chỉnh chế độ ăn uống mang lại sự cải thiện lớn hơn đáng kể trên các mô hình tuổi sinh học dựa trên máu so với chỉ tập luyện đơn thuần [22].

Trong một thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng kéo dài 1 năm trên 107 người cao tuổi béo phì, chỉ ăn kiêng và ăn kiêng kết hợp với tập luyện đã làm giảm tuổi sinh học KDM lần lượt là 2,4 và 2,2 năm [22]. Ngược lại, chỉ tập luyện mang lại mức giảm không đáng kể 0,2 năm, tương tự nhóm đối chứng [22]. Tuy nhiên, sự kết hợp giữa ăn kiêng và tập luyện đã đạt được mức giảm lớn nhất ở chỉ số Rối loạn cân bằng nội môi (-1,1) và điểm Chỉ số lão hóa khỏe mạnh (Health Aging Index) (-1,1), vượt trội hơn so với việc chỉ áp dụng từng phương pháp riêng lẻ [22]. Tương tự, các can thiệp đa phương thức kết hợp tập luyện, hướng dẫn chế độ ăn và hỗ trợ hệ vi sinh đường ruột có mục tiêu trong 12 tuần đã làm chậm 2,2% tốc độ của DunedinPACE cùng với sự suy giảm đáng kể các dấu ấn biểu sinh liên quan đến thận (DNAmCystatinC) [15].

Khung thời gian cần thiết để ghi nhận thay đổi ở dấu ấn sinh học

Việc quan sát thấy những thay đổi đáng tin cậy ở các chỉ số tuổi sinh học phụ thuộc hoàn toàn vào phương pháp xét nghiệm được lựa chọn [12]:

• 4 đến 12 tuần (Bảng xét nghiệm máu thông thường): Các dấu ấn lâm sàng có trong PhenoAge và các bảng xét nghiệm kéo dài tuổi thọ thông thường—bao gồm CRP độ nhạy cao (mục tiêu < 0,5 mg/L), glucose lúc đói, albumin (4,5–5,0 g/dL) và tỷ lệ phần trăm tế bào lympho (> 28%)—thay đổi đáng kể trong vòng 8 đến 12 tuần tập luyện có cấu trúc và điều chỉnh lối sống [12, 20]. Các chương trình lối sống có mục tiêu đã chứng minh mức giảm tuổi sinh học từ 1 đến 5 năm trong khoảng thời gian 8 tuần [3, 11, 20].
• 12 tuần đến 6 tháng (Đồng hồ đo tốc độ lão hóa): Các thuật toán biểu sinh động như DunedinPACE có thể ghi nhận mức giảm tốc độ lão hóa sinh học rõ rệt trong vòng 12 tuần kể từ khi bắt đầu can thiệp đa phương thức [15, 20].
• 6 đến 12 tháng (Đồng hồ methyl hóa DNA tĩnh): Các đồng hồ biểu sinh như GrimAge và DNAm PhenoAge đòi hỏi thời gian can thiệp dài hơn [12, 20]. Do các nền tảng xét nghiệm methyl hóa DNA (như mảng Illumina EPIC) có độ biến thiên đo lường khi kiểm tra lặp lại trung bình 3 năm, khoảng thời gian kiểm tra lại ít nhất từ 6 đến 12 tháng trên cùng một nền tảng xét nghiệm nhất quán là cần thiết để phân biệt những thay đổi sinh học thực sự với nhiễu phân tích [11].