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# Biologie # Physiologie

Der Einfluss von Genetik auf die Fitness von Jugendlichen

Genetik und Sport bestimmen die Fitnesslevels und Gesundheitszustände von Jugendlichen.

Daniel G. Sadler, Lillie Treas, Mary Barre, Taylor Ross, James D. Sikes, Ying Zhong, Steven L. Britton, Lauren G. Koch, Umesh Wankhade, Elisabet Børsheim, Craig Porter

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Genetik und Fitness: Die Genetik und Fitness: Die echte Sache entscheidend. Jugendlichen; Bewegung ist Genetik beeinflusst die Fitness von
Inhaltsverzeichnis

Die Kardiovaskuläre Fitness ist wichtig für die allgemeine Gesundheit, besonders für die jüngere Generation. Leider haben mehr als 60 % der Jugendlichen in den Vereinigten Staaten nicht die nötige kardiovaskuläre Fitness. Das ist echt besorgniserregend, denn niedrige Fitnesslevels können zu ernsthaften Gesundheitsproblemen wie Herzkrankheiten, Diabetes und sogar vorzeitigen Tod führen. Wenn wir über Fitnessverbesserung sprechen, geht es nicht nur darum, ab und zu ins Fitnessstudio zu gehen. Regelmässige Bewegung kann die Risiken dieser Krankheiten senken und das allgemeine Wohlbefinden verbessern.

Die Genetik der Fitness

Die Genetik spielt eine bedeutende Rolle dabei, wie fit jemand ist. Studien zeigen, dass etwa 50-60 % der Unterschiede in der Fitness bei Menschen auf ihre Gene zurückzuführen sind. Einfach gesagt, es scheint, dass manche Leute dafür geboren werden, zu laufen, während andere vielleicht besser darin sind, ihre Lieblingssendungen zu binge-watchen. Eine Studie mit Ratten hat diesen genetischen Einfluss verdeutlicht und gezeigt, dass einige Ratten gezüchtet wurden, um lange Strecken zu laufen, während andere das nicht waren. Der Unterschied in ihrer Laufkapazität war erstaunlich, und „Hochkapazitätsläufer“ konnten achtmal mehr laufen als ihre Geschwister.

Die verbleibenden Unterschiede in der Fitness können mit Umweltfaktoren wie körperlicher Aktivität, Trainingsroutinen und Lebensstil verknüpft werden. Wenn du gerade auf der Couch rumhängst, anstatt einen schnellen Spaziergang zu machen, solltest du vielleicht deine Entscheidungen überdenken! Ein Mangel an Bewegung ist ein bekannter Übeltäter hinter niedrigen Fitnesslevels und verschiedenen Gesundheitsproblemen. Auf der anderen Seite kann regelmässige Bewegung die Fitness merklich verbessern und die Risiken, ernsthafte Gesundheitsprobleme zu entwickeln, reduzieren.

Warum individuelle Reaktionen auf Bewegung variieren

Die Reaktion von Menschen auf Bewegung kann ziemlich unterschiedlich sein, was sich ein bisschen an einem Lottospiel anfühlt. Einige Leute sehen nach ein paar Workouts fantastische Ergebnisse, während andere das Gefühl haben, sie laufen auf einem Laufband des Untergangs. Forschungen haben gezeigt, dass diese Variation zum Teil auf die Genetik zurückzuführen ist. Grundsätzlich kann unser Genetisches Make-up beeinflussen, wie unsere Körper auf Bewegung reagieren, was Faktoren wie die Aktivität von Muskelenzymen und kardiovaskuläre Fitness betrifft.

Interessanterweise hat eine Studie herausgefunden, dass die Reaktion der Muskeln auf Ausdauertraining auch durch das angeborene Fitnesslevel einer Person beeinflusst werden kann. Das bedeutet, dass diejenigen, die mit einem niedrigen Fitnesslevel anfangen, andere Veränderungen auf molekularer Ebene erleben könnten als die, die schon fit sind.

Die Rolle des frühen Training

Ein Vorschlag ist, dass frühes Engagement in Bewegung helfen könnte, die Fitnesslevels zu verbessern und die Auswirkungen genetischer Nachteile zu verringern. Um diese Idee zu testen, schauten sich Forscher die Auswirkungen von freiwilliger Bewegung mit Laufkäfigen für junge Ratten mit unterschiedlich genetischen Fähigkeiten an. Die Ergebnisse waren ziemlich ermutigend! Die Ratten mit niedrigerer angeborener Fitness zeigten nach ein paar Wochen Bewegung Verbesserungen im Körperfett und Blutzuckerlevels. Allerdings zeigten ihre Muskel- und Leberzellen nicht unbedingt die gleichen positiven Veränderungen auf molekularer Ebene.

Trotz der Vorteile kann die Wirkung früher Bewegung je nach genetischen Fähigkeiten einer Person variieren. Das zeigt, dass während Bewegung nützlich ist, die Genetik immer noch eine bedeutende Rolle spielt, um zu bestimmen, wie viel jemand davon profitieren kann.

Wie die Studie funktioniert hat

Um diese Fragen zu untersuchen, richtete eine Gruppe von Forschern eine Studie mit ein paar Schritten ein. Sie hielten Ratten und teilten sie in Gruppen basierend auf ihren Laufkapazitäten auf. Jede Gruppe hatte sechs Wochen lang gleichmässigen Zugang zu einem Laufkäfig, um freiwillige Bewegung zu fördern. Die Wissenschaftler massten dann die Effekte dieser Bewegung auf verschiedene Aspekte, einschliesslich Körperzusammensetzung und wie die Tiere auf Zuckereinnahme reagierten.

Die Ratten wurden während der gesamten Studie überwacht, um zu verfolgen, wie viel sie rannten, ihre Gewichtveränderungen und andere Gesundheitsindikatoren. Sobald die Trainingszeit vorbei war, führten die Forscher verschiedene Tests durch, um die Ergebnisse zu bewerten.

Ergebnisse der Studie

Die Ergebnisse zeigten, dass die Ratten mit niedrigerer angeborener Fitness durch regelmässiges Laufen ihre Körperfett- und Blutzuckerlevels verbesserten. Während das positive Nachrichten waren, schienen die zugrunde liegenden Muskel-Funktionen nicht den gleichen Schub zu bekommen. Es stellte sich heraus, dass Bewegung die Energieausstossfähigkeiten der Mitochondrien der Ratten, die wie kleine Kraftwerke in unseren Zellen sind, nicht verbesserte.

Interessanterweise zeigten die Muskel- und Lebergewebe der Ratten unterschiedliche molekulare Reaktionen auf die Bewegung. Die Ratten, die längere Strecken liefen, hatten unterschiedliche Proteine und Genexpressionen im Vergleich zu den weniger aktiven, was einzigartige Anpassungen in ihren Körpern offenbarte.

Verständnis der Mitochondrienfunktion

Mitochondrien sind entscheidend für die Energieproduktion und versorgen den Körper während körperlicher Aktivität. Im Grunde genommen sind sie die Motoren unserer Zellen. Wenn diese Motoren nicht optimal funktionieren, kann das zu einer Reihe von Gesundheitsproblemen führen. Die Studie zielte darauf ab, zu sehen, wie Bewegung diese kleinen Motoren beeinflusste, besonders bei Ratten mit unterschiedlichen genetischen Hintergründen.

Es wurde festgestellt, dass während die Ratten, die sich bewegten, einige Verbesserungen in der allgemeinen Gesundheit zeigten, ihre Mitochondrien nicht diesen zusätzlichen Schub zu bekommen schienen. Das zeigt, dass einfach mehr zu laufen nicht für jeden zu einer besseren Energieproduktion auf zellulärer Ebene führt.

Unterschiede in molekularen Antworten

Bei der Untersuchung der molekularen Zusammensetzung der Rattenmuskeln und -lebern entdeckten die Forscher eine komplexe Geschichte. Die Unterschiede in den genetischen Fitnesslevels führten zu unterschiedlichen Reaktionen auf zellulärer Ebene.

Zum Beispiel wurden in den Muskeln der Hochkapazitätsläufer einige Gene, die mit dem Fettstoffwechsel zusammenhängen, stärker aktiviert als bei ihren Niedrigkapazitätskollegen. Das deutet darauf hin, dass bestimmte genetische Prädispositionen die Effektivität des Laufens und der allgemeinen Fitness verbessern können.

Auswirkungen auf Körperzusammensetzung und metabolische Gesundheit

Die Studie zeigte, dass Bewegung im frühen Leben die Körperzusammensetzung und die metabolische Gesundheit, besonders bei Leuten mit niedrigeren Fitnesslevels, verbessern kann. Die jungen Ratten, die regelmässig trainierten, wurden schlanker und zeigten eine bessere Kontrolle über ihre Blutzuckerlevels.

Diese Ergebnisse unterstreichen die Wichtigkeit, aktiv zu bleiben, besonders für diejenigen, die mit genetischen Nachteilen starten. Regelmässige körperliche Aktivität kann den Weg für bessere Gesundheitsauswirkungen in der Zukunft ebnen.

Geteilte und spezifische Anpassungen

Die Ergebnisse hoben sowohl geteilte als auch einzigartige Anpassungen als Reaktion auf Bewegung hervor. Während einige Vorteile, wie erhöhte Energieausgaben und verbesserte Körperzusammensetzung, in beiden Gruppen zu sehen waren, waren andere spezifischer. Das bedeutet, dass die Wege, die durch Bewegung beeinflusst werden, je nach genetischem Hintergrund einer Person unterschiedlich sein könnten.

Zum Beispiel zeigten sowohl Niedrig- als auch Hochkapazitätsläufer Veränderungen in bestimmten Proteinen, die mit der Muskelanpassung zusammenhängen, aber das Ausmass und die Art dieser Veränderungen variierten. Das zeigt, dass während Bewegung universell nützlich ist, die Details, wie sie hilft, sich deutlich zwischen Individuen unterscheiden können.

Die Bedeutung personalisierter Ansätze

Angesichts der Variationen in der Reaktion auf Bewegung basierend auf genetischen Hintergründen schlägt die Studie vor, dass personalisierte Trainingsprogramme effektiver sein könnten. Anstatt einen Einheitsansatz zu wählen, könnte es besser sein, das Training an das genetische Make-up einer Person anzupassen, um die Gesundheitsvorteile zu optimieren.

Stell dir vor, wenn du einen Trainingsplan hättest, der genau auf dich zugeschnitten ist, basierend auf deiner DNA! Das könnte sicherstellen, dass du dein Fitnesspotenzial maximierst und das Risiko von Verletzungen oder Erschöpfung minimierst.

Die breiteren Implikationen

Wenn wir die Auswirkungen dieser Studie auf die Jugend und Gesundheitspolitik betrachten, wird deutlich, dass die Förderung der körperlichen Aktivität prioritär sein sollte. Mit mehr als der Hälfte der Jugendpopulation, die mit Fitness kämpft, sind Initiativen, die regelmässige Bewegung fördern, entscheidend.

Darüber hinaus könnte das Verständnis der genetischen Faktoren, die die Fitness beeinflussen, helfen, zukünftige Forschungen und die Entwicklung von massgeschneiderten Trainingsprogrammen zu leiten. Es betont die Idee, dass Gesundheitsinterventionen individuelle Unterschiede in der Fitness berücksichtigen müssen, um wirklich effektiv zu sein.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die kardiovaskuläre Fitness ein wichtiger Aspekt der Gesundheit ist, besonders unter Jugendlichen. Während die Genetik eine bedeutende Rolle dabei spielt, wie fit jemand ist, kann regelmässige Bewegung helfen, die Gesundheitsauswirkungen zu verbessern, besonders für diejenigen, die mit niedriger Fitness anfangen.

Die Studie bietet Einblicke, wie Bewegung im frühen Leben die metabolische Gesundheit verbessern kann, wenn auch mit unterschiedlichen Vorteilen je nach genetischem Hintergrund. Mit weiterer Forschung könnten wir den Weg für effektive, personalisierte Trainingsprogramme ebnen, die allen helfen, ihre beste Gesundheit zu erreichen, unabhängig von ihrem Ausgangspunkt.

Also schnür dir die Schuhe und leg los! Dein zukünftiges Ich wird dir dafür danken – auch wenn deine Gene versuchen, dich wieder auf die Couch zu kriegen!

Originalquelle

Titel: Shared and distinct adaptations to early-life exercise training based on inborn fitness

Zusammenfassung: BackgroundLow cardiorespiratory fitness due to genetics increases the risk for cardiometabolic disease. Endurance exercise training promotes cardiorespiratory fitness and improves cardiometabolic risk factors, but with great heterogeneity. Here, we tested the hypothesis that the metabolic phenotype imparted by low parental (inborn) cardiorespiratory fitness would be overcome by early-life exercise training, and that exercise adaptations would be influenced in part by inborn fitness. MethodsAt 26 days of age, male and female rat low-capacity runners (LCR, n=20) and high-capacity runners (HCR, n=20) generated by artificial selection were assigned to either sedentary control (CTRL, n=10) or voluntary wheel running (VWR, n=10) for 6 weeks. Post-intervention, whole-body metabolic phenotyping was performed, and the respiratory function of isolated skeletal muscle and liver mitochondria assayed. Transcriptomics and proteomics were performed on skeletal muscle and liver tissue using RNA-sequencing and mass spectrometry, respectively. ResultsDaily VWR volume was 1.8-fold higher in HCR-VWR compared to LCR-VWR. In LCR, VWR reduced adiposity and enhanced glucose tolerance, coincident with elevated total energy expenditure. While intrinsic skeletal muscle mitochondrial respiratory function was unaffected by VWR, estimated skeletal muscle oxidative capacity increased in VWR groups owing to greater mitochondrial content. In the liver, both maximal oxidative capacity and ATP-linked respiration were higher in HCR-VWR than HCR-CTRL. Transcriptomic and proteomic profiling revealed extensive remodeling of skeletal muscle and liver tissue by VWR, elements of which were both shared and distinct based on inborn fitness. SummaryEarly-life exercise training partially overcomes the metabolic phenotype imparted by low inborn cardiorespiratory fitness. However, molecular adaptations to VWR are partly influenced by inborn fitness, which may have implications for personalized exercise medicine.

Autoren: Daniel G. Sadler, Lillie Treas, Mary Barre, Taylor Ross, James D. Sikes, Ying Zhong, Steven L. Britton, Lauren G. Koch, Umesh Wankhade, Elisabet Børsheim, Craig Porter

Letzte Aktualisierung: 2024-12-12 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.04.626895

Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.04.626895.full.pdf

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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