Ne Amaçlamışlar?
Bilindiği üzere düzenli yapılan dinamik egzersiz (örneğin; antrenman), dokular ve organlar arasında çapraz iletişim ile fizyolojik kapasiteyi arttıran, fizyolojik sistemlere fayda sağlayan, ve vakitsiz ölüm riskini azaltan güçlü fizyolojik uyarandır. Egzersizin vücut sistemlerine ve yapılarına etkisi, hem birçok sistemsel seviyede hem de moleküler seviyede gerçekleşmektedir. Fakat, egzersiz yaparken ve yaptıktan sonra meydana gelen pozitif fizyolojik değişimler ile fiziksel inaktivite ile meydana gelen negatif fizyolojik değişimlerin tamamı bilinmemektedir.
Bu bilgilerin daha iyi anlaşılabilmesi ve moleküler seviyedeki değişimlerin saptanabilmesi, hem sağlık için yapılan egzersiz yöntemlerinin antrenman olarak kişilere doğru şekilde önerilmesine hem de egzersizin insan vücudunda meydana getirdiği fizyolojik değişimlerin aynısını yapabilecek hap-ilaç geliştirilmesine temel hazırlayacaktır.
Nasıl yapmışlar?
Bu gibi nedenlerle uzun ve kısa süreli egzersize insan vücudunun verdiği yanıtların moleküler haritasını ortaya çıkarmak üzere “Fiziksel aktivitenin işlevsel moleküler dönüştürücüleri konsorsiyum”u kurulmuş ve çalışmalara başlanmıştır. Amerika Ulusal Sağlık Enstitüsü (NIH) 2014 yılında portfolyo analiz çalışmalarına başlamış ve sağlık amaçlı yapılan egzersiz dizaynlarını daha iyi anlamak ve geliştirmek, bunun yanı sıra bu bilgi ışığında üretilen haplarla egzersiz yapmasına imkan olmayan, fiziksel engelli insanlarda dinamik egzersizin pozitif fizyolojik etkilerini elde etmek üzere farklı lokasyonlarda farklı konularda uzmanlaşmış çalışma grupları oluşturulmuştur.
Çalışma grupları hayvan ve insan çalışma ve antrenman merkezleri, biyolojik örnek toplama merkezleri, konsorsiyum çalışma koordinasyon merkezi ve biyolojik bilgi transfer merkezi olarak belirlenmiştir. Yapılan çalışmalarda toplanan her verinin aynı uygulama ve metotla yapılması için ortak toplantılar planlanmıştır. Çalışma toplamda 2600 insan ve 820 fare ile tamamlanacak ve bu veriler bilim insanları ile paylaşılacaktır. Hayvan araştırma grubu, insan araştırmalarına göre daha fazla veri toplayabilecek ve insanlardan alınamayan numuneler hayvanlarda gözlemlenebilecektir.
Hayvan denekler, dayanıklılık antrenmanı ve kontrol grubu olarak ele alınmıştır. Fareler akut yanıtları ölçmek üzere 30 dakika koşu bandında koşacak (Şiddet: VO2maks’ın %80-90’nında), doku örnekleri hemen ve 48 saat içinde 6 farklı zamanda alınacaktır. Egzersizin kronik etkilerini görmek üzere, fareler 8 haftalık antrenman programı ile haftada 5 kere dayanıklılık antrenmanına katılacaktır. Bu antrenmanlarda ilk 6 hafta şiddetin, hızın ve eğimin dozu günlük ve haftalık olarak arttırılarak ‘progressive overload’ prensibi uygulanacaktır. Bu farelerden toplam 27 adet biyolojik numune toplanıp insanlardan alınan biyolojik numuneler ile karşılaştırılacak.
Dinamik egzersizin insanlar üzerindeki etkileri dayanıklılık ve kuvvet antrenmanları yapılarak araştırılacaktır. İnsanlar farklı yaş grupları, cinsiyet ve fiziksel aktivite seviyelerine göre gruplandırılarak çalışılacak ve araştırma grupları sağlık kontrollerinden geçirildikten sonra rastgele ve cinsiyet-yaş dengeli olarak dayanıklılık antrenmanı (840 yetişkin, 170 çocuk), kuvvet antrenmanı (840 yetişkin) ve kontrol grubu (300 yetişkin, 50 çocuk) olarak yerleştirilecektir. Antrenmanlar 12 hafta boyunca haftada 3 kere olacak şekilde düzenlenecek ve hem hacim hem de şiddet kademeli olarak arttırılacaktır. Dayanıklılık antrenmanında bisiklet ve koşu bandı eşit olarak kullanılacak ve antrenman şiddeti kalp atım rezervinin %60-80 düzeyinde yapılacaktır. Kuvvet antrenmanları tüm vücut egzersizlerinden ve toplamda 8 hareket ile 3 set ve 8-12 tekrardan oluşacaktır. Egzersizler toplamda 1 saat sürecektir.
Fizyolojik değişimleri araştırmak üzere alınan kas, doku, kan ve yağ örnekleri metabolik ve epigenetik araştırmalarla incelenecek; hayvanlarla insanlar arasında karşılaştırma yapılacaktır. Araştırma grupları ayrıca maksimal oksijen tüketimini, el kavrama gücünü, maksimal isometrik diz kuvvetini, vücut kompozisyonunu, klinik kan profillerini, dayanıklılık ve kuvvet antrenmanları sırasında kalp atım profillerini, VO2maks’ın %65’inde kullanılan substrat düzeyini (karbonhidrat ve yağ), üst ve alt ekstremite kuvvetlerini ölçerek antrenman öncesi ve sonrası kıyaslamalarını yapacaktır.
Bu çalışma, kimyasal analizler genomik, hücre genomundan transkripsiyonla oluşan mRNA transkriptlerinin eş zamanlı incelenmesi ve hücre içi düzenleyici analizler başta olmak üzere genetik faktörler ile çevresel faktörlerin egzersiz üzerindeki fizyolojik farklılaşmaya nasıl ve neden etki ettiğine dair sonuçlar içerecektir. Çalışmanın üzerinde yoğunlaştığı iki önemli başlık ise proteomiler ve metabolomiklerdir.
- Proteomikler belirli hücre, doku ve organizmanın genleri tarafından üretilen proteinlerin yapısı, işlevi ve ilişkilerini analiz olarak düşünülebilir. Bu konu dinamik egzersiz sonucu üretilen proteinlerin vücut içinde bulunmasına ve bunların işlevlerine yönelik veriler sağlayacaktır.
- Metabolomikler ise organizma içerisinde biyolojik olarak aktif olan tüm moleküler yapılardır. Bu çalışma, dinamik egzersiz sonucu vücutta meydana gelen tüm metabolomikleri ortaya koymayı hedefleyerek, hem bilenen hem de bilinmeyen molekülleri bulmaya çalışarak moleküler haritanın ortaya çıkarılmasına olanak sağlayacaktır.
Dinamik egzersiz ile kanımızda dolaşan proteomikler ve metabolomikler şu an için çok ne miktarda bulunduğu hakkında pek bilgimiz yok.
Ne Bulmuşlar?
Sonuç olarak çalışma, hayvan ve insan modellerini kıyaslayarak, dinamik egzersizin hangi fizyolojik sonuçlara yol açtığını anlamaya yönelik olarak seviyedeki değişimleri ve sonrasında bu değişimlere sistemsel yanıtların karşılıklı ilişkisini (korelasyonunu) verirken, aradaki neden-sonuç ilişkisine dair fazla bilgi sunmayacaktır. Bu nedenle çalışma sonucu ortaya çıkan korelasyonlar, ileride daha fazla soru sormamıza zemin hazırlayarak ve daha fazla işlevsel araştırmanın (neden-sonuca yönelik araştırmalar) önünü açacaktır.
Ek olarak; bu çalışmalar ayrı bir alt grupta cinsiyetin ve yaşın egzersizle ilişkisini de inceleyebilecektir. Bu kadar kapsamlı ve farklı lokasyonda yapılan araştırma prosedürlerinin stardartlaştırılmasında, operasyonel faaliyet kılavuzlarının kullanımında ve kalite kontrol aşamalarında farklılığa neden olacaktır. Bu nedenle yapılan çalışmalar kesinlikten öte tekrarlanması ve kanıtlanması gereken çıkarımlar elde edecektir. Bu sebeple akademisyenlerin sonuçları bu gözle takip etmesi gerekmektedir.
Çalışmaya yönelik yorumlar
Son olarak çalışmada antrenmana yanıt olarak elde edilen metabolik veriler, günlük alınan adım sayısına göre farklılık gösterecektir. Son zamanlarda yapmış olduğumuz çalışmalar, antrenman sonunda elde edilen metabolik verilerin gün içinde alınan adım sayısıyla değişime uğradığını göstermektedir. Bu çalışma, günlük adım sayısını kontrol altında tutmadığı için, gün içinde yüksek sayıda adım atan katılımcılar, toplamda aynı antrenmanı yapsalar bile gün içinde daha az adım atan katılımcalara oranla metabolik olarak daha iyi sonuçlar elde edecektir.
