Latihan mempunyai banyak faedah, termasuk meningkatkan pertahanan terhadap komplikasi yang berlaku semasa jangkitan SARS-CoV-2. Julien McRoberts / Imej Getty
Para saintis terus menerus mendedahkan faedah latihan yang baru ditemui. Dalam eksperimen selama 10 tahun yang lalu, saya penyelidikan telah mendapati bahawa senaman dapat membantu masalah pernafasan yang dikenali sebagai ARDS.
ARDS adalah sejenis kegagalan pernafasan yang dicirikan oleh permulaan keradangan yang meluas di paru-paru yang menghalang oksigen sampai ke organ. Ia telah dilaporkan di banyak pesakit COVID-19.
Saya seorang ahli fisiologi senaman dengan latihan dalam bidang perubatan. Lebih dari 30 tahun yang lalu, saya meninggalkan karier saya dalam pembedahan umum di China dan datang ke AS untuk melanjutkan kerjaya penyelidikan asas dalam fisiologi latihan molekul, kerana saya tertarik dengan faedah kesihatan yang luar biasa dari latihan biasa.
Baru-baru ini saya telah memikirkan potensi kesan senaman berkala untuk mencegah komplikasi mematikan COVID-19 ini. Saya tidak melakukan eksperimen secara khusus di sekitar COVID-19, tetapi kerja saya dengan tikus mungkin memaklumkan kepada penyelidik lain mengenai cara untuk melindungi orang yang menderita ARDS.
Apa itu ARDS?
A penyebab kematian sebanyak 3% -17% pesakit yang dijangkiti SARS-CoV-2 adalah ARDS. Pesakit COVID-19 dengan komplikasi klinikal yang tidak menyenangkan ini mempunyai kadar kematian melebihi 50%.
Secara khusus, ARDS dapat terjadi ketika jangkitan virus sel di paru-paru mengaktifkan sistem kekebalan tubuh dan menarik sel darah putih untuk melakukan perjalanan melalui aliran darah ke tisu paru-paru untuk melawan jangkitan virus.
Namun, apabila terlalu banyak sel darah putih muncul di tisu paru-paru sekaligus, ia boleh menyebabkan kerosakan tisu paru-paru. Ini kerana mereka menghasilkan terlalu banyak molekul yang merosakkan yang disebut radikal bebas yang memecahkan protein, membran sel dan DNA.
Akibatnya, saluran darah di paru-paru menjadi bocor, menyebabkan pengumpulan cairan dalam tisu paru-paru, dan kantung udara paru-paru mengisi dengan cairan. Ini menghalang kantung udara yang sama, yang disebut alveoli, dari mengisi dengan udara, menyekat oksigen di udara masuk ke dalam darah. Pesakit mati kerana kekurangan oksigen.
Sel yang melapisi saluran darah kita adalah sel endothelial berbentuk rata. Satu langkah awal dalam proses penyakit ARDS yang rumit ini adalah lapisan saluran darah menjadi melekat pada sel darah putih dengan membuat protein melekit di permukaan sel, fenomena yang disebut pengaktifan sel endotel.
Ini mencetuskan kitaran ganas; semakin besar pengaktifan sel endotel, semakin banyak radikal bebas yang dikeluarkan oleh sel darah putih. Ini seterusnya merosakkan sel-sel endotel, menjadikan saluran darah bocor lebih banyak dan merosakkan tisu paru-paru.
Antioksidan yang disebabkan oleh senaman di dalam badan kita
Lebih dari 10 tahun yang lalu, saya mula belajar peranan perlindungan enzim antioksidan yang disebabkan oleh senaman terhadap kehilangan saiz otot. Penyelidikan saya telah menunjukkan latihan ketahanan itu mendorong penghasilan antioksidan yang disebut extracellular superoxide dismutase (EcSOD) yang memecah superoksida radikal bebas di luar sel.
EcSOD adalah satu-satunya enzim antioksidan yang disekresikan ke dalam darah yang menjangkau organ-organ penting lain dan mengikat ke sel-sel endotel dan sel-sel lain melalui struktur pengikatan enzim yang unik. Ini menjadikan EcSOD tidak seperti pil antioksidan tambahan atau makanan yang kaya dengan antioksidan yang mungkin kita makan. Antioksidan oral, setelah diserap ke dalam darah, tidak menyasarkan organ tertentu untuk memberikan perlindungan, sementara EcSOD melekat pada organ tertentu.
Ketika pertama kali saya melihat bukti peningkatan EcSOD pada otot rangka dengan latihan senam aerobik, saya terinspirasi untuk melakukan eksperimen di mana saya menguji sama ada hanya meningkatkan jumlah enzim ini melalui kejuruteraan genetik, dan bukannya secara semula jadi melalui latihan, akan memberikan perlindungan dari pelbagai penyakit di mana radikal bebas diketahui memainkan peranan penting, seperti atrofi otot dan kegagalan jantung.
EcSOD dalam perlindungan terhadap ARDS
Saya membuat tetikus yang menghasilkan lebih banyak EcSOD pada otot rangka daripada tikus biasa untuk meniru kesan latihan senaman aerobik. Kami memperoleh jelas bukti bahawa tikus ini dilindungi dari atrofi otot and kegagalan jantung yang disebabkan oleh diabetes.
Saya kemudiannya mencetuskan ARDS secara buatan pada tikus dengan menyuntik tikus dengan bahan kimia yang dihasilkan oleh bakteria yang diketahui menyebabkan keadaan ini. Yang mengejutkan saya, tikus yang direkayasa secara genetik dengan kepekatan EcSOD dalam darah mereka lebih tinggi jauh lebih mungkin bertahan dari ARDS yang teruk dan kegagalan pelbagai organ berbanding dengan kematian yang tidak menyenangkan pada tikus biasa. Ini meniru keadaan dalam rawatan intensif di mana lebih daripada 80% pesakit mati ketika mereka mengalami kegagalan beberapa organ, termasuk ARDS.
Saya kemudian mengesahkan bahawa memang ECSOD pada tikus yang direkayasa secara genetik yang memberikan perlindungan. Semasa saya melakukan eksperimen di mana tikus yang direkayasa secara genetik berkongsi darah dengan tikus normal mengikuti prosedur pembedahan yang disebut parabiosis, atau saya mengambil darah dari tikus dengan EcSOD tinggi dan memindahkannya ke tikus normal yang menderita ARDS, tikus normal telah berkurang keterukan ARDS dan penanda darah klinikal kegagalan pelbagai organ. Dengan menggunakan pelbagai teknologi biokimia dan pencitraan, kami melihat bukti pengurangan pengaktifan sel endotel dan penurunan protein, membran sel dan kerosakan DNA yang disebabkan oleh radikal bebas dalam tisu paru-paru.
Belajar dari senaman
Kajian-kajian ini telah memberikan bukti bukti prinsip bahawa penghantaran gen atau protein EcSOD untuk meningkatkan jumlah EcSOD dalam darah dan organ penting mungkin merupakan intervensi yang berkesan untuk melindungi paru-paru dan organ penting lain daripada kerosakan yang disebabkan oleh ARDS dan kegagalan pelbagai organ.
Penemuan saya pada tikus dapat memberi inspirasi kepada penyelidik lain untuk mencari kaedah inovatif untuk mencegah dan merawat komplikasi mematikan COVID-19.
Sebagai contoh, kajian masa depan dapat mengenal pasti jenis latihan, intensiti dan jangka masa untuk meningkatkan tahap EcSOD di paru-paru dan organ penting lain pada manusia secara optimum untuk meningkatkan daya tahan terhadap komplikasi mematikan COVID-19 atau keadaan penyakit lain. Sudah tentu, penemuan ini dapat memberi inspirasi kepada penyelidikan untuk memupuk terapi farmakologi, protein dan atau gen untuk merawat pesakit COVID-19 dengan ARDS.
Kisah antioksidan EcSOD adalah salah satu daripada banyak tentang manfaat kesihatan dari latihan. Saya percaya kita dapat belajar dari latihan untuk mengembangkan terapi yang berkesan untuk merawat ARDS yang disebabkan oleh COVID-19 dan keadaan penyakit lain.
Tentang Pengarang
Zhen Yan, Profesor Perubatan Kardiovaskular, Universiti Virginia
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
Buku berkaitan:
Badan Mengekalkan Skor: Otak Minda dan Badan dalam Penyembuhan Trauma
oleh Bessel van der Kolk
Buku ini meneroka hubungan antara trauma dan kesihatan fizikal dan mental, menawarkan pandangan dan strategi untuk penyembuhan dan pemulihan.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Nafas: Sains Baharu Seni yang Hilang
oleh James Nestor
Buku ini meneroka sains dan amalan pernafasan, menawarkan pandangan dan teknik untuk meningkatkan kesihatan fizikal dan mental.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
The Plant Paradox: Bahaya Tersembunyi dalam Makanan "Sihat" Yang Menyebabkan Penyakit dan Berat Badan
oleh Steven R. Gundry
Buku ini meneroka kaitan antara diet, kesihatan dan penyakit, menawarkan pandangan dan strategi untuk meningkatkan kesihatan dan kesejahteraan keseluruhan.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Kod Kekebalan: Paradigma Baharu untuk Kesihatan Sebenar dan Anti-Penuaan Radikal
oleh Joel Greene
Buku ini menawarkan perspektif baharu tentang kesihatan dan imuniti, menggunakan prinsip epigenetik dan menawarkan pandangan serta strategi untuk mengoptimumkan kesihatan dan penuaan.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Panduan Lengkap Puasa: Sembuhkan Tubuh Anda Melalui Puasa Selang Selang, Hari Bergantian dan Berpanjangan
oleh Dr. Jason Fung dan Jimmy Moore
Buku ini meneroka sains dan amalan berpuasa yang menawarkan pandangan dan strategi untuk meningkatkan kesihatan dan kesejahteraan keseluruhan.
