Систематичні фізичні вправи змінюють епігенетичну регуляцію генів, так що картина генетичної активності в клітинах м'язів змінюється в більш здорову сторону.
Ми настільки звикли говорити, що заняття спортом зміцнюють м'язи, захищають від серцево-судинних хвороб і діабету і взагалі продовжують життя, що навіть не замислюємося, що тут відбувається з точки зору фізіології, біохімії, клітинної біології тощо. Звичайно, можна припустити, що збільшення м'язової маси при постійних вправах є наслідком зміни активності якихось генів - але що там за гени і, головне, як саме регулюється їх активність? Тим часом до самого останнього часу ніхто на це питання більш-менш конкретної відповіді дати не міг.
Частково проблему вирішує остання робота Карла Йохана Сундберга (Carl Johan Sundberg) і його колег з Каролінського інституту (Швеція). Вони вирішили перевірити, чи не змінюються під дією фізичної напруги епігенетичні маркери на людській ДНК. Епігенетичні механізми регуляції генетичної активності - вони з найбільш універсальних і дієвих (і одні з найбільш вивчених), так що було б дивно пройти повз них.
Відомо, що заняття спортом вимикають одні гени і включають інші; з іншого боку, також давно відомо, що епігенетика людських клітин залежить від способу життя та екологічних умов. Наприклад, деякі забруднюючі речовини стимулюють перерозподіл метильних груп, що прикріплюються до ДНК спеціальними ферментами; у свою чергу, активність генів залежить від того, чи є на них метильні групи чи ні. Також є відомості, що на метильний малюнок на ДНК впливає дієта. (Сама послідовність ДНК при цьому не змінюється, порядок азотистих підстав - генетичних букв - в гені залишається колишній, чому такі механізми і називаються епігенетичними, тобто працюючими не всередині генів, а поверх них.)
Водночас майже нічого не відомо про те, як на метилювання ДНК впливає фізичне навантаження. У деяких роботах говориться, що короткочасне сильне навантаження негайно призводить до епігенетичних наслідків. А якщо, не піддаючи себе відвертому стресу, просто регулярно тренуватися - чи позначаться такі тренування на метильній регуляції активності генів?
В експерименті шведських дослідників брали участь трохи більше двох десятків молодих чоловіків і жінок, які повинні були три місяці займатися на велотренажері. Однак крутити педалі вони повинні були тільки однією ногою. Справа в тому, що епігенетичні механізми досить чутливі до всього, що з нами відбувається, і було б досить складно сказати, чи дійсно спостережувані зміни відбулися через тренування, або обумовлені якимись попередніми життєвими обставинами конкретної людини. Адже з кимось іншим його не порівняєш. А ось одну ногу з іншою порівняти можна, минулі епігенетичні модифікації у них будуть однакові.
До і після тримісячних занять добровольці виконували різні тести, до і після у них брали біопсію м'язів ноги. Зрозуміло, до кінця експерименту одна нога стала явно сильнішою за іншу. Але при цьому приблизно в 5 000 точок на ДНК тренованої ноги змінився метильний малюнок; десь метилування посилилося, десь ослабло. Відповідно, змінилася і активність ряду генів, більшість з них регулювала енергетику клітини, запальні процеси і клітинну реакцію на інсулін. У нетренованих ногах нічого подібного знайти не вдалося. Результати роботи опубліковані в журналі Epigenetics.
Отже, можна без перебільшення сказати, що заняття спортом впливають на ДНК, і в результаті в нашій фізіології і в нашому самопочутті відбуваються певні зміни. Хоча, звичайно, відразу виникає питання: а якщо перестати займатися спортом, як довго збережеться змінена картина генетичної активності, як довго метильні групи будуть залишатися на своїх місцях на ДНК? Втім, фізіологія клітини залежить не тільки від епігенетичних механізмів, і «фізкультурний» стан може підтримуватися за рахунок інших молекулярно-клітинних процесів, що запускаються фізичними вправами.