Μόνο 45 λεπτά μέτριας γυμναστικής, είναι ικανά να «δώσουν το σήμα» στον οργανισμό, να παράγει νέα αιμοφόρα αγγεία ακόμη και σε διαβητικούς.

Πρόκειται για μια ακόμη απόδειξη του τρόπου με τον οποίο η γυμναστική επιδρά ευεργετικά στην αντιμετώπιση του διαβήτη, μια νόσο που κατεξοχήν καταστρέφει τα αγγεία, αλλά πολύ περισσότερο «μπλοκάρει» την έμφυτη ικανότητα του οργανισμού για δημιουργία νέων αγγείων σε περιπτώσεις ασθένειας ή τραυματισμού.

Οι ειδικοί στο Κέντρο Βιολογίας Αγγείων στο Ιατρικό Κολλέγιο της Τζόρτζια επισημαίνουν ότι τα κύτταρα του ενδοθηλίου που επενδύουν το εσωτερικό των αιμοφόρων αγγείων μας, είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη των νέων αγγείων.

Σε σχετική μελέτη τους που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό The FASEB Journal, οι επιστήμονες του Ιατρικού Κολλεγίου της Τζόρτζια διαπίστωσαν ότι σε ασθενείς με διαβήτη, ακόμη και μια συνεδρία γυμναστικής μέτριας έντασης 45 λεπτών επιτρέπει σε περισσότερα εξωσώματα, (μικροσκοπικά σωματίδια γεμάτα με βιολογικά ενεργό φορτίο) να μεταφέρουν απευθείας στα κύτταρα του ενδοθηλίου, περισσότερη πρωτεΐνη ATP7A ενεργοποιώντας έτσι την αγγειογένεση, δηλαδή τη δημιουργία νέων αγγείων.

Όπως εξηγεί ο Δρ Τοχρού Φουκάι, αγγειολόγος και καρδιολόγος στο Ιατρικό Κολλέγιο της Τζόρτζια, το τι μεταφέρουν τα εξωσώματα εξαρτάται από το πού προέρχονται και πού κατευθύνονται. Όμως η επίσης συγγραφέας της μελέτης, βιολόγος αγγείων δρ Μασούκο Ούσιο – Φουκάι, σημειώνει πως δεν είναι ακόμη σίγουροι για την προέλευση αυτών των βοηθητικών εξωσωμάτων. Παρόλα αυτά, είναι σαφές ότι ένα μέρος του υλικού που μεταφέρουν φτάνει στα ενδοθηλιακά κύτταρα.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ποντίκια με διαβήτη τύπου 2, αλλά και τέσσερις υγιείς πενηντάρηδες – δύο άνδρες και δύο γυναίκες. Τα ποντίκια έτρεχαν στον τροχό επί δύο εβδομάδες, ενώ οι άνθρωποι είχαν μόνο μία 45λεπτη συνεδρία γυμναστικής cardio. Και στις δύο περιπτώσεις, τα επίπεδα της πρωτεΐνης ATP7A ήταν αυξημένα στα εξωσώματα που προσκολλήθηκαν στα ενδοθηλιακά κύτταρα.

Παράλληλα, αυξήθηκε και ένας δείκτης ενδοθηλιακής λειτουργίας, αλλά και παράγοντες όπως ο αγγειακός ενδοθηλιακός αυξητικός παράγοντας, που απαιτείται για την αγγειογένεση.

Μια φυσική αντιοξειδωτική ουσία

Η γυμναστική αύξησε επίσης την ποσότητα της ισχυρής, φυσικής αντιοξειδωτικής ουσίας που ονομάζεται υπεροξειδική δισμουτάση ή SOD3, που βρίσκεται έξω από τα κύτταρα και η οποία αποτελεί το βαρύτερο ωφέλιμο φορτίο της ATP7A. Η ίδια ουσία μεταφέρει τον χαλκό στα κύτταρα. Η SOD3, είναι ένα σημαντικό φυσικό αντιοξειδωτικό που παράγεται από τα λεία μυϊκά κύτταρα που βρίσκονται στα τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων, αλλά και από τα κύτταρα των μυών του σκελετού. Συμβάλλει στη διατήρηση των ενεργών ειδών οξυγόνου σε υγιή επίπεδα. Τα ενεργά είδη οξυγόνου αποτελούν φυσικό υποπροϊόν της χρήσης οξυγόνου και σημαντικό κυτταρικό σήμα, που επιτρέπει μια σειρά λειτουργιών. Όμως στο διαβήτη, τα υψηλά επίπεδα σακχάρου προκαλούν υψηλά επίπεδα ενεργών ειδών οξυγόνου, τα οποία εμποδίζουν σημαντικές φυσιολογικές λειτουργίες.

Οι Φουκάι έχουν δείξει ότι τα επίπεδα του ATP7A μειώνονται στον διαβήτη. Έχουν επίσης τώρα μερικές από τις πρώτες ενδείξεις ότι τα εξωσώματα που κυκλοφορούν στο πλάσμα των διαβητικών ποντικιών που κάνουν καθιστική ζωή, επηρεάζουν πραγματικά την αγγειογένεση. Η διαπίστωση ήρθε όταν τοποθέτησαν εξωσώματα σε ένα τριβλείο με ανθρώπινα ενδοθηλιακά κύτταρα, αλλά και από ένα τραυματισμένο ποντίκι που μελετήθηκε ο χρόνος επούλωσης των τραυμάτων του.

Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι τα συνθετικά εξωσώματα, που ήδη μελετώνται ως μηχανισμοί χορήγησης φαρμάκων, θα μπορούσαν κάποια μέρα να λειτουργήσουν ως «μίμηση άσκησης» για να βελτιώσουν την ικανότητα των ασθενών να αναπτύσσουν νέα αιμοφόρα αγγεία όταν ο διαβήτης έχει καταστρέψει αυτή την ικανότητα του οργανισμού τους.

Για την ακρίβεια, οι ερευνητές έχουν ήδη δημιουργήσει εξωσώματα στα οποία το SOD3 υπερεκφράζεται και διαπίστωσαν βελτιωμένη αγγειογένεση και επούλωση σε ένα ποντίκι με διαβήτη.

Τα εξωσώματα είναι απαραίτητα, καθώς η SOD3 αποσιωπάται φυσικά στα ενδοθηλιακά κύτταρα, οπότε πρέπει να χορηγηθεί από άλλα κύτταρα. Στη συνέχεια, η SOD3 πρέπει να συνδεθεί με τα ενδοθηλιακά κύτταρα στο φυσικό σημείο που ονομάζεται περιοχή δέσμευσης ηπαρίνης. Η πρωτεΐνη ATP7A που είναι και ο μεταφορέας χαλκού πρέπει να υπάρχει, για να μπορέσει το SOD3 να είναι ενεργό εκεί. Τόσο το ATP7A όσο και η θέση δέσμευσης είναι βασικά, καθώς όταν αφαίρεσαν τη θέση δέσμευσης από τα ενδοθηλιακά κύτταρα, κάτι που μπορεί να συμβεί στη φύση, τα οφέλη χάθηκαν.

Η μετατροπή

Μόλις το SOD3 ενεργοποιηθεί, μετατρέπει το υπεροξείδιο των ενεργών ειδών οξυγόνου σε υπεροξείδιο του υδρογόνου ή H2O2, ένα άλλο σηματοδοτικό ROS που βοηθά στην υποστήριξη της κανονικής λειτουργίας των ενδοθηλιακών κυττάρων. Οι Φουκάι αναφέρουν ότι στα ανθρώπινα ενδοθηλιακά κύτταρα, η υπερέκφραση SOD3 προάγει την αγγειογένεση αυξάνοντας το H2O2.

Σε όλη αυτή τη διαδικασία λειτουργεί επίσης μια σύνδεση χαλκού, καθώς τα ενδοθηλιακά κύτταρα χρησιμοποιούν τακτικά πολύ χαλκό και το ATP7A, είναι γνωστό ότι μεταφέρει το βασικό μέταλλο που καταναλώνουμε σε τρόφιμα όπως οι ξηροί καρποί και τα δημητριακά ολικής αλέσεως.

Η σωματική άσκηση, όπως το τρέξιμο ή το περπάτημα σε διάδρομο, ωθεί τους μύες να συστέλλονται, κάτι που με τη σειρά του προκαλεί την απελευθέρωση εξωσωμάτων στο αίμα.

Ο Φουκάι ως μεταδιδακτορικός σπουδαστής στο Emory University Section of Cardiology, μετείχε στην πρώτη ερευνητική ομάδα που έδειξε ότι η άσκηση αυξάνει τη δραστηριότητα της SOD3. Τα επίπεδα του φυσικού αντιοξειδωτικού SOD3 μειώνονται με την ηλικία και με ορισμένες ασθένειες όπως ο διαβήτης και η υπέρταση.

Τα εξωσώματα μελετώνται ως βιοδείκτες για ένα ευρύ φάσμα ασθενειών όπως ο καρκίνος και ο διαβήτης, καθώς και ως εργαλεία χορήγησης εξατομικευμένων θεραπειών στο πλαίσιο της ιατρικής ακριβείας. Για παράδειγμα, τα εξωσώματα που παράγονται από ένα καρκινικό κύτταρο θα στρέφονται αμέσως εναντίον ενός καρκινικού κυττάρου.