لقد أسرت العلاقة بين التمارين الرياضية والالتهابات خيال الباحثين منذ أن أظهرت دراسة أجريت في أوائل القرن العشرين ارتفاعًا كبيرًا في الخلايا البيضاء في دم عدائي ماراثون بوسطن بعد السباق.
الآن، قد تقدم دراسة جديدة لكلية الطب بجامعة هارفارد نشرت في مجلة Science Immunology تفسيرا جزيئيا وراء هذه الملاحظة التي تعود إلى قرن من الزمان.
تشير الدراسة، التي أجريت على الفئران، إلى أن التأثيرات المفيدة للتمارين الرياضية قد تكون مدفوعة، جزئيًا على الأقل، عن طريق الجهاز المناعي. ويظهر أن التهاب العضلات الناجم عن المجهود يحرك الخلايا التائية المقاومة للالتهابات، أو Tregs، والتي تعزز قدرة العضلات على استخدام الطاقة كوقود وتحسين القدرة على التحمل بشكل عام.
وقال فريق البحث إن Tregs، المعروفة منذ فترة طويلة بدورها في مكافحة الالتهابات الشاذة المرتبطة بأمراض المناعة الذاتية، تظهر الآن أيضًا كلاعبين رئيسيين في الاستجابات المناعية للجسم أثناء ممارسة الرياضة.
“لجهاز المناعة، وذراع الخلايا التائية على وجه الخصوص، تأثير واسع النطاق على صحة الأنسجة يتجاوز الحماية ضد مسببات الأمراض والسيطرة على السرطان. وقالت كبيرة الباحثين في الدراسة ديان ماتيس ، أستاذة علم المناعة في معهد بلافاتنيك في HMS: “توضح دراستنا أن الجهاز المناعي يمارس تأثيرات قوية داخل العضلات أثناء التمرين” .
وحذر الباحثون من أن الفئران ليست بشرًا، وأن النتائج لا تزال بحاجة إلى تكرارها في مزيد من الدراسات. ومع ذلك، تعد الدراسة خطوة مهمة نحو تفصيل التغيرات الخلوية والجزيئية التي تحدث أثناء ممارسة الرياضة وتمنح فوائد صحية.
فهم الأسس الجزيئية للتمرين
الحماية من أمراض القلب والأوعية الدموية، وتقليل خطر الإصابة بمرض السكري، والحماية من الخرف. إن التأثيرات المفيدة للتمرينات الرياضية راسخة. ولكن كيف تجعلنا التمارين الرياضية أصحاء؟ لقد أثار هذا السؤال اهتمام الباحثين لفترة طويلة.
وتأتي النتائج الجديدة وسط جهود مكثفة لفهم الأسس الجزيئية للتمارين. إن فك تشابك مشاركة الجهاز المناعي في هذه العملية ليس سوى جانب واحد من هذه الجهود البحثية.
وقال كينت لانجستون، المؤلف الأول للدراسة، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر ماتيس: “لقد عرفنا منذ فترة طويلة أن المجهود البدني يسبب الالتهاب، لكننا لا نفهم تمامًا العمليات المناعية المعنية”. “تُظهر دراستنا، بدقة عالية جدًا، ما تفعله الخلايا التائية في الموقع الذي تتم فيه ممارسة الرياضة، في العضلات.”
ركزت معظم الأبحاث السابقة حول فسيولوجيا التمارين الرياضية على دور الهرمونات المختلفة التي يتم إطلاقها أثناء التمرين وتأثيراتها على الأعضاء المختلفة مثل القلب والرئتين. تكشف الدراسة الجديدة عن السلسلة المناعية التي تتكشف داخل الموقع الفعلي للجهد – العضلات.
أبطال الخلايا التائية والأشرار الذين يغذون الالتهابات
ومن المعروف أن ممارسة الرياضة تسبب ضررا مؤقتا للعضلات، وتطلق العنان لسلسلة من الاستجابات الالتهابية. فهو يعزز التعبير عن الجينات التي تنظم بنية العضلات، والتمثيل الغذائي، ونشاط الميتوكوندريا، وهي القوى الصغيرة التي تغذي وظيفة الخلية. تلعب الميتوكوندريا دورًا رئيسيًا في التكيف مع التمارين الرياضية من خلال مساعدة الخلايا على تلبية الطلب الأكبر على الطاقة أثناء ممارسة الرياضة.
وفي الدراسة الجديدة، قام الفريق بتحليل ما يحدث في الخلايا المأخوذة من عضلات الساق الخلفية للفئران التي ركضت على جهاز المشي مرة واحدة والحيوانات التي ركضت بانتظام. ثم قارنوها بالخلايا العضلية المأخوذة من الفئران المستقرة.
أظهرت الخلايا العضلية لدى الفئران التي ركضت على أجهزة المشي، سواء مرة واحدة أو بانتظام، علامات التهاب كلاسيكية – نشاط أكبر في الجينات التي تنظم عمليات التمثيل الغذائي المختلفة ومستويات أعلى من المواد الكيميائية التي تعزز الالتهاب، بما في ذلك الإنترفيرون.
كان لدى كلا المجموعتين مستويات مرتفعة من خلايا Treg في عضلاتهما. وأظهرت التحليلات الإضافية أنه في كلا المجموعتين، خفضت تريجس الالتهاب الناجم عن ممارسة الرياضة. ولم يُلاحظ أي من هذه التغييرات في الخلايا العضلية لدى الفئران المستقرة.
ومع ذلك، فإن فوائد التمرينات الأيضية والأداءية كانت واضحة فقط لدى ممارسي التمارين الرياضية المنتظمين، أي الفئران التي قامت بنوبات متكررة من الجري. وأظهرت التجارب أنه في تلك المجموعة، لم يقم تريجس فقط بقمع الالتهاب الناجم عن المجهود وتلف العضلات، بل غيّر أيضًا عملية التمثيل الغذائي للعضلات وأداء العضلات. تتوافق هذه النتيجة مع الملاحظات الراسخة لدى البشر والتي تفيد بأن نوبة واحدة من التمارين لا تؤدي إلى تحسينات كبيرة في الأداء وأن النشاط المنتظم مع مرور الوقت ضروري لتحقيق الفوائد.
وأكدت التحليلات الإضافية أن Tregs كانت بالفعل مسؤولة عن الفوائد الأوسع التي شوهدت لدى المتدربين المنتظمين. كانت الحيوانات التي تفتقر إلى تريجس تعاني من التهاب عضلي غير مقيد، يتميز بالتراكم السريع للخلايا المعززة للالتهاب في عضلات ساقها الخلفية. وكانت خلايا عضلاتهم أيضًا تحتوي على الميتوكوندريا منتفخة بشكل لافت للنظر، وهي علامة على وجود خلل في التمثيل الغذائي.
والأهم من ذلك، أن الحيوانات التي تفتقر إلى Tregs لم تتكيف مع المتطلبات المتزايدة للتمرين بمرور الوقت كما فعلت الفئران ذات Tregs السليمة. ولم يحصلوا على نفس الفوائد لكامل الجسم من التمارين الرياضية وتضاءلت لياقتهم الهوائية.
تحتوي عضلات هذه الحيوانات أيضًا على كميات زائدة من الإنترفيرون، وهو مسبب معروف للالتهاب. وكشفت التحليلات الإضافية أن الإنترفيرون يعمل مباشرة على ألياف العضلات لتغيير وظيفة الميتوكوندريا والحد من إنتاج الطاقة. أدى منع الإنترفيرون إلى منع التشوهات الأيضية وتحسين اللياقة الهوائية لدى الفئران التي تفتقر إلى Tregs.
قال لانغستون: “الشرير هنا هو الإنترفيرون”. “في غياب الوصي تريجس لمواجهته، استمر الإنترفيرون في إحداث أضرار لا يمكن السيطرة عليها.”
ومن المعروف أن الإنترفيرون يعزز الالتهاب المزمن، وهي العملية التي تكمن وراء العديد من الأمراض المزمنة والحالات المرتبطة بالعمر، وقد أصبح هدفًا محيرًا للعلاجات التي تهدف إلى تقليل الالتهاب. استحوذت Tregs أيضًا على اهتمام العلماء والصناعة كعلاجات لمجموعة من الحالات المناعية التي تتميز بالتهاب غير طبيعي.
وقال الباحثون إن نتائج الدراسة تقدم لمحة عن الأعمال الداخلية الخلوية وراء التأثيرات المضادة للالتهابات للتمارين الرياضية وتؤكد أهميتها في تسخير دفاعات الجسم المناعية.
هناك جهود جارية لتصميم التدخلات التي تستهدف Tregs في سياق أمراض معينة تتوسطها المناعة. وقال الباحثون إنه في حين أن الحالات المناعية الناجمة عن الالتهاب الشاذ تتطلب علاجات معايرة بعناية، فإن التمارين الرياضية هي طريقة أخرى لمواجهة الالتهاب.
وقال ماتيس: “تشير أبحاثنا إلى أنه من خلال ممارسة التمارين الرياضية، لدينا طريقة طبيعية لتعزيز الاستجابات المناعية للجسم لتقليل الالتهاب”. “لقد بحثنا فقط في العضلات، ولكن من الممكن أن التمارين الرياضية تعزز نشاط Treg في أماكن أخرى من الجسم أيضًا.”
وكان من بين الباحثين المشاركين ييجي صن، وبيرجيتا رايباك، وبروس سبيجلمان، وأمبر مولر، وكريستوف بينويست.
