Trening kan bidra til å redusere risikoen for dødelig COVID-19-komplikasjon: ARDS Trening har mange fordeler, inkludert å øke forsvaret mot komplikasjoner som oppstår under SARS-CoV-2-infeksjoner. Julien McRoberts / Getty Images

Forskere avslører stadig nyoppdagede fordeler med trening. I eksperimenter de siste 10 årene, min forskning har funnet ut at trening kan hjelpe med et luftveisproblem, kjent som ARDS.

ARDS er en type respirasjonssvikt preget av raskt utbrudd av utbredt betennelse i lungene som forhindrer oksygen i å nå organene. Det er rapportert i mange COVID-19 pasienter.

Jeg er treningsfysiolog med trening i medisin. For mer enn 30 år siden ga jeg opp karrieren min i generell kirurgi i Kina og kom til USA for å forfølge en grunnleggende forskningskarriere innen molekylær fysiologi, da jeg ble fascinert av de fantastiske helsemessige fordelene ved regelmessig trening.

Senest har jeg tenkt på den potensielle effekten av regelmessig trening for å forhindre denne dødelige komplikasjonen av COVID-19. Jeg har ikke gjort noen eksperimenter spesifikt rundt COVID-19, men mitt arbeid med mus kan informere andre forskere om å undersøke måter å beskytte mennesker som lider av ARDS.

innerself abonnere grafikk

Hva er ARDS?

A dødsårsak for 3% -17% av pasienter smittet med SARS-CoV-2 er ARDS. COVID-19 pasienter med denne dystre kliniske komplikasjonen har en dødeligheten på mer enn 50%.

Spesielt kan ARDS oppstå når virusinfeksjon i cellene i lungene aktiverer immunforsvaret og tiltrekker hvite blodlegemer til å reise gjennom blodomløpet til lungevevet for å bekjempe virusinfeksjonen.

Når for mange hvite blodlegemer dukker opp i lungevevet samtidig, kan det imidlertid føre til skade på lungevev. Dette er fordi de produserer for mye skadelige molekyler kalt frie radikaler som bryter proteiner, cellemembranen og DNA.

Som en konsekvens blir blodkarene i lungen lekker, noe som forårsaker ansamling av væsken i lungevevet, og lungesekkene fylles opp med væske. Dette forhindrer at de samme luftsekkene, kalt alveoli, fylles med luft og blokkerer oksygen i luften fra å komme i blodet. Pasienter dør av oksygenmangel.

Cellene som fører blodkarene våre er flatformede endotelceller. Et tidlig skritt i denne kompliserte ARDS-sykdomsprosessen er at slimhinnen i blodkaret blir klebrig til hvite blodlegemer ved å lage klebrig proteiner på celleoverflaten, et fenomen som kalles aktivering av endotelceller.

Dette utløser en ondskapsfull syklus; jo større endotelcelleaktivering, jo mer frie radikaler frigjør de hvite blodcellene. Dette ødelegger igjen endotelcellene, noe som gjør at blodkaret lekker mer og skader lungevev.

En treningsindusert antioksidant i kroppen vår

For mer enn 10 år siden begynte jeg å studere den beskyttende rollen til treningsinduserte antioksidasjonsenzymer mot tap av muskelstørrelse. Forskningen min har vist at utholdenhetsøvelse fremmer produksjon av en antioksidant kalt ekstracellulær superoksyd-dismutase (EcSOD) som bryter ned den frie radikale superoksyd utenfor cellene.

EcSOD er ​​det eneste antioksidantenzymet som skilles ut i blodet som når andre viktige organer og binder seg til endotelcellene og andre celler gjennom en unik bindingsstruktur av enzymet. Dette gjør EcSOD i motsetning til noen ekstra antioksidantpiller eller mat rik på antioksidanter som vi kan konsumere. En oral antioksidant, når den først er absorbert i blodet, retter seg ikke mot et gitt organ for å gi beskyttelse, mens EcSOD holder seg til spesifikke organer.

Da jeg først så bevisene på økt EcSOD i skjelettmuskulatur ved aerob trening, ble jeg inspirert til å gjøre et eksperiment der jeg testet om bare å øke mengden av dette enzymet gjennom genteknologi, i stedet for naturlig gjennom trening, ville gi beskyttelse mot forskjellige sykdommer der frie radikaler er kjent for å spille viktige roller, for eksempel muskelatrofi og hjertesvikt.

EcSOD i beskyttelse mot ARDS

Jeg konstruerte en mus som produserte mer EcSOD i skjelettmuskulatur enn den typiske musen for å etterligne effekten av aerob trening. Vi fikk klar bevis på at disse musene var beskyttet mot muskelatrofi og diabetes-indusert hjertesvikt.

Jeg utløste da kunstig ARDS hos mus ved å injisere mus med et kjemikalie produsert av bakterier som er kjent for å forårsake denne tilstanden. Til min hyggelige overraskelse var genetisk manipulerte mus med høyere konsentrasjoner av EcSOD i blodet langt mer sannsynlig å overleve den alvorlige ARDS og multippel organsvikt sammenlignet med en dyster dødelighet hos de typiske musene. Dette etterligner situasjonen på intensivavdeling der mer enn 80% av pasientene dør når de lider av svikt i flere organer, inkludert ARDS.

Jeg bekreftet da at det faktisk var EcSOD i de genetisk konstruerte musene som ga beskyttelsen. Da jeg utførte et eksperiment der en genmanipulert mus delte blod med en normal mus etter en kirurgisk prosedyre kalt parabiose, eller jeg tok blod fra en mus med høy EcSOD og overførte det til en normal mus som led av ARDS, hadde den normale musen redusert alvorlighetsgraden av ARDS og kliniske blodmarkører for multippel organsvikt. Ved bruk av forskjellige biokjemiske og bildeteknologier så vi bevis på redusert endotelcelleaktivering og redusert protein-, cellemembran- og DNA-skade forårsaket av frie radikaler i lungevevet.

Lær av trening

Disse studiene har gitt bevis-på-prinsippbevis for at levering av EcSOD-genet eller proteinet for å heve mengden av EcSOD i blodet og vitale organer kan være et effektivt inngrep for å beskytte lungene og andre vitale organer mot skader forårsaket av ARDS og multippel organsvikt.

Funnene mine hos mus kan inspirere andre forskere til å finne nye måter å forhindre og behandle den dødelige komplikasjonen av COVID-19.

For eksempel kan fremtidige studier identifisere treningstypen, intensiteten og varigheten for å øke EcSOD-nivåene i lungene og andre vitale organer hos mennesker optimalt for å bygge opp forsvaret mot dødelige komplikasjoner av COVID-19 eller andre sykdomstilstander. Selvfølgelig kan funnene inspirere forskning til å fremme farmakologiske, proteiner og eller genterapier for å behandle COVID-19 pasienter med ARDS.

EcSOD antioksidanthistorien handler bare om en av mange om helsemessige fordeler ved trening. Jeg tror vi kan lære av trening for å utvikle effektive terapier for å behandle ARDS forårsaket av COVID-19 og andre sykdomstilstander.

Om forfatteren

Zhen Yan, professor i kardiovaskulær medisin, University of Virginia

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker:

Kroppen holder poengsummen: Hjernens sinn og kropp i helbredelsen av traumer

av Bessel van der Kolk

Denne boken utforsker sammenhengene mellom traumer og fysisk og mental helse, og tilbyr innsikt og strategier for helbredelse og bedring.

Klikk for mer info eller for å bestille

Pust: The New Science of a Lost Art

av James Nestor

Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med å puste, og tilbyr innsikt og teknikker for å forbedre fysisk og mental helse.

Klikk for mer info eller for å bestille

Planteparadokset: De skjulte farene i "sunn" mat som forårsaker sykdommer og vektøkning

av Steven R. Gundry

Denne boken utforsker koblingene mellom kosthold, helse og sykdom, og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.

Klikk for mer info eller for å bestille

Immunitetskoden: Det nye paradigmet for ekte helse og radikal antialdring

av Joel Greene

Denne boken tilbyr et nytt perspektiv på helse og immunitet, og trekker på prinsipper for epigenetikk og tilbyr innsikt og strategier for å optimalisere helse og aldring.

Klikk for mer info eller for å bestille

Den komplette guiden til faste: Helbred kroppen din gjennom periodisk, vekslende dag og forlenget faste

av Dr. Jason Fung og Jimmy Moore

Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med faste og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.

Klikk for mer info eller for å bestille