Упражнения имеют много преимуществ, включая усиление защиты от осложнений, возникающих во время инфекций SARS-CoV-2. Жюльен МакРобертс / Getty Images

Ученые постоянно раскрывают вновь открывшиеся преимущества упражнений. В экспериментах за последние 10 лет мой исследованиям обнаружил, что упражнения могут помочь с респираторной проблемой, известной как ОРДС.

ОРДС - это тип дыхательной недостаточности, характеризующийся быстрым распространением воспаления в легких, которое препятствует проникновению кислорода в органы. Было сообщено в много пациентов с COVID-19.

Я физиолог упражнений с обучением в медицине. Более 30 лет назад я бросил карьеру в области общей хирургии в Китае и приехал в США, чтобы продолжить фундаментальную исследовательскую карьеру в области физиологии молекулярных упражнений, так как меня заинтриговала превосходная польза для здоровья от регулярных упражнений.

Совсем недавно я думал о потенциальном влиянии регулярных физических упражнений на предотвращение этого смертельного осложнения COVID-19. Я не проводил никаких экспериментов специально для COVID-19, но моя работа с мышами может информировать других исследователей, исследующих способы защиты людей, страдающих от ОРДС.

Что такое АРДС?

A причина смерти на 3% -17% пациентов, инфицированных SARS-CoV-2, является ОРДС. У пациентов с КОВИД-19 с этим мрачным клиническим осложнением уровень смертности более 50%.

В частности, ОРДС могут возникать, когда вирусная инфекция клеток в легких активирует иммунную систему и привлекает белые кровяные клетки для прохождения через кровоток к ткани легкого для борьбы с вирусной инфекцией.

Однако, если в легочной ткани одновременно появляется слишком много лейкоцитов, это может привести к повреждению легочной ткани. Это потому, что они производят слишком много повреждающих молекул, называемых свободными радикалами, которые разрушают белки, клеточную мембрану и ДНК.

Как следствие, кровеносные сосуды в легких становятся негерметичными, вызывая накопление жидкости в ткани легкого, и воздушные мешки легкого заполняются жидкостью. Это препятствует тому, чтобы те же самые воздушные мешки, названные альвеолами, заполнялись воздухом, блокируя кислород в воздухе от попадания в кровь. Пациенты умирают от кислородной недостаточности.

Клетки, которые выстилают наши кровеносные сосуды, являются плоскими эндотелиальными клетками. Одним из первых шагов в этом сложном процессе заболевания ОРДС является слизистая оболочка кровеносного сосуда, которая становится липкой к лейкоцитам, образуя липкие белки на поверхности клетки, это явление называется активацией эндотелиальных клеток.

Это запускает порочный круг; чем больше активация эндотелиальных клеток, тем больше свободных радикалов выделяют лейкоциты. Это, в свою очередь, разрушает эндотелиальные клетки, вызывая утечку кровеносных сосудов и повреждая легочную ткань.

Антиоксидант, вызванный физическими упражнениями в нашем организме

Более 10 лет назад я начал учиться защитная роль индуцированных физической нагрузкой антиоксидантных ферментов против потери размера мышц. Мое исследование показало Это упражнение на выносливость способствует выработке антиоксиданта, называемого внеклеточной супероксиддисмутазой (EcSOD), который расщепляет супероксид свободных радикалов вне клеток.

EcSOD является единственным антиоксидантным ферментом, который выделяется в кровь и достигает других жизненно важных органов и связывается с эндотелиальными клетками и другими клетками благодаря уникальной связывающей структуре фермента. Это делает EcSOD непохожим на любые дополнительные антиоксидантные таблетки или пищу, богатую антиоксидантами, которые мы можем потреблять. Пероральный антиоксидант, будучи абсорбированным в кровь, не воздействует на определенный орган для обеспечения защиты, в то время как EcSOD прилипает к определенным органам.

Когда я впервые увидел признаки увеличения EcSOD в скелетных мышцах в результате аэробных тренировок, я был вдохновлен на проведение эксперимента, в котором я проверял, будет ли защита от увеличения количества этого фермента с помощью генной инженерии, а не естественным путем с помощью упражнений, обеспечивать защиту от Известно, что различные заболевания, при которых свободные радикалы играют важную роль, такие как атрофия мышц и сердечная недостаточность.

EcSOD в защите от ОРДС

Я спроектировал мышь, которая производила больше EcSOD в скелетных мышцах, чем обычная мышь, чтобы имитировать эффекты аэробных тренировок. Мы получили ясно доказательства того, что эти мыши были защищены от мышечной атрофии и вызванная диабетом сердечная недостаточность.

Я тогда искусственно вызвал ОРДС у мышей путем инъекции мышам химического вещества, продуцируемого бактериями, которые, как известно, вызывают это состояние. К моему приятному удивлению, генно-инженерные мыши с более высокими концентрациями EcSOD в крови были гораздо больше шансов пережить тяжелую ОРДС и полиорганная недостаточность по сравнению с мрачной смертностью у типичных мышей. Это имитирует ситуацию в интенсивной терапии, где более 80% пациентов умирают, когда они страдают от отказа нескольких органов, включая ОРДС.

Затем я подтвердил, что действительно это был EcSOD у генно-инженерных мышей, который обеспечил защиту. Когда я выполнил эксперимент, в котором генно-инженерная мышь поделилась кровью с нормальной мышью после хирургической процедуры, называемой парабиозом, или я взял кровь у мыши с высоким EcSOD и перелил ее нормальной мыши, страдающей от ОРДС, нормальная мышь уменьшила тяжесть ОРДС и клинические маркеры крови полиорганной недостаточности. Используя различные биохимические и визуализирующие технологии, мы увидели доказательства снижения активности эндотелиальных клеток и уменьшения повреждения белков, клеточных мембран и ДНК, вызванного свободными радикалами в ткани легких.

Учиться на упражнении

Эти исследования предоставили доказательство принципа, что доставка гена или белка EcSOD для повышения количества EcSOD в крови и жизненно важных органах может быть эффективным вмешательством для защиты легких и других жизненно важных органов от повреждений, вызванных ОРДС и полиорганная недостаточность.

Мои результаты на мышах могут вдохновить других исследователей предложить инновационные способы предотвращения и лечения смертельного осложнения COVID-19.

Например, будущие исследования могут определить тип упражнения, интенсивность и продолжительность, чтобы оптимально увеличить уровни EcSOD в легких и других жизненно важных органах у людей, чтобы создать защиту от смертельных осложнений COVID-19 или других заболеваний. Разумеется, полученные результаты могут вдохновить исследования на развитие фармакологической, белковой и / или генной терапии для лечения пациентов с ХОВИД-19 с ОРДС.

История антиоксидантов EcSOD - лишь одна из многих полезных для здоровья упражнений. Я считаю, что мы можем извлечь уроки из упражнений для разработки эффективных методов лечения ОРДС, вызванных COVID-19 и другими заболеваниями.

Об авторе

Жень Ян, профессор сердечно-сосудистой медицины, Университет штата Вирджиния

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Похожие книги:

Тело ведет счет: мозг, разум и тело в исцелении травмы

Бессель ван дер Колк

Эта книга исследует связи между травмой и физическим и психическим здоровьем, предлагая идеи и стратегии для исцеления и восстановления.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

Дыхание: новая наука об утерянном искусстве

Джеймс Нестор

Эта книга исследует науку и практику дыхания, предлагая идеи и методы для улучшения физического и психического здоровья.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

Парадокс растений: скрытые опасности «здоровой» пищи, вызывающие болезни и увеличение веса

Стивен Р. Гандри

Эта книга исследует связи между диетой, здоровьем и болезнями, предлагая идеи и стратегии для улучшения общего состояния здоровья и хорошего самочувствия.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

Код иммунитета: новая парадигма настоящего здоровья и радикального омоложения

Джоэл Грин

Эта книга предлагает новый взгляд на здоровье и иммунитет, опираясь на принципы эпигенетики и предлагая идеи и стратегии для оптимизации здоровья и старения.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

Полное руководство по голоданию: исцелите свое тело с помощью прерывистого, чередующегося и длительного голодания

д-р Джейсон Фанг и Джимми Мур

Эта книга исследует науку и практику голодания, предлагая идеи и стратегии для улучшения общего состояния здоровья и хорошего самочувствия.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа