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L'impatto della genetica sulla forma fisica dei giovani

La genetica e l'esercizio influenzano i livelli di fitness e la salute dei giovani.

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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La forma fisica cardiorespiratoria è importante per la salute generale, soprattutto per i giovani. Purtroppo, più del 60% dei ragazzi negli Stati Uniti non ha una forma fisica adeguata. Questa situazione è preoccupante, visto che bassi livelli di forma fisica possono portare a seri problemi di salute come malattie cardiache, diabete e anche morte prematura. Quando parliamo di migliorare la forma fisica, non si tratta solo di andare in palestra ogni tanto. Fare esercizio regolarmente può ridurre i rischi associati a queste malattie e migliorare il benessere generale.

La genetica della forma fisica

La genetica gioca un ruolo significativo nel determinare il livello di forma fisica di una persona. Studi suggeriscono che circa il 50-60% delle differenze in forma fisica tra le persone può essere attribuito ai loro geni. In parole semplici, sembra che alcune persone siano nate per correre, mentre altre potrebbero essere più brave a guardare binge-watching i loro show preferiti. Uno studio sui ratti ha evidenziato questa influenza genetica, dimostrando che alcuni ratti erano stati selezionati per correre per lunghe distanze, mentre altri no. La differenza nella loro capacità di corsa era sorprendente, con i "corridori ad alta capacità" in grado di correre otto volte di più rispetto ai loro compagni.

Le restanti differenze nella forma fisica possono essere collegate a fattori ambientali come attività fisica, routine di Esercizi e stile di vita. Se ti trovi a sdraiarti sul divano invece di fare una passeggiata veloce, potresti voler riconsiderare le tue scelte! La mancanza di attività fisica è un noto colpevole dietro i bassi livelli di forma fisica e vari problemi di salute. Dall'altra parte, fare esercizio in modo consistente può migliorare sensibilmente la forma fisica e ridurre i rischi di sviluppare seri problemi di salute.

Perché le risposte individuali all'esercizio variano

La risposta delle persone all'esercizio può essere molto diversa, e può sembrare un po' come giocare alla lotteria. Alcune persone possono vedere risultati fantastici dopo pochi allenamenti, mentre altre possono sentirsi come se stessero correndo su un tapis roulant del destino. La ricerca ha dimostrato che questa variazione è in parte dovuta alla genetica. Fondamentalmente, la nostra composizione genetica può influenzare come i nostri corpi rispondono all'esercizio, influenzando fattori come l'attività degli enzimi muscolari e la forma fisica cardiorespiratoria.

Curiosamente, uno studio ha scoperto che come il muscolo risponde all’allenamento per resistenza può anche essere influenzato dal livello di forma fisica innato di una persona. Significa che quelli che partono da un basso livello di forma fisica potrebbero sperimentare cambiamenti diversi a livello molecolare rispetto a chi è già in forma.

Il ruolo dell'allenamento precoce

Una proposta è che impegnarsi in esercizio fin da giovani potrebbe aiutare a migliorare i livelli di forma fisica e ridurre gli impatti degli svantaggi genetici. Per testare questa idea, i ricercatori hanno osservato l'impatto dell'esercizio volontario usando ruote per correre su giovani ratti con capacità genetiche varia. I risultati sono stati piuttosto incoraggianti! I ratti con una forma fisica innata più bassa hanno mostrato miglioramenti nella massa grassa e nei livelli di zucchero nel sangue dopo alcune settimane di esercizio. Tuttavia, le loro cellule muscolari e del fegato non hanno necessariamente mostrato gli stessi cambiamenti positivi a livello molecolare.

Nonostante i benefici, l'impatto dell'esercizio precoce può variare in base alle capacità genetiche individuali. Questo dimostra che, mentre l'esercizio è benefico, la genetica gioca ancora un ruolo significativo nel determinare quanto una persona possa guadagnare da esso.

Come ha funzionato lo studio

Per indagare su queste questioni, un gruppo di ricercatori ha impostato uno studio con alcuni passaggi. Hanno ospitato ratti e li hanno divisi in gruppi in base alle loro capacità di corsa. Ogni gruppo ha avuto accesso uguale a una ruota per correre per sei settimane per incoraggiare l'esercizio volontario. Gli scienziati hanno poi misurato gli effetti di questo esercizio su vari aspetti, tra cui la Composizione Corporea e come gli animali hanno risposto all'assunzione di zucchero.

I ratti sono stati monitorati durante tutto lo studio per tenere traccia di quanto correvano, dei cambiamenti di peso e di altri indicatori di salute. Una volta concluso il periodo di esercizio, i ricercatori hanno effettuato vari test per valutare i risultati.

Risultati dello studio

I risultati hanno mostrato che i ratti con una forma fisica innata più bassa hanno migliorato la loro massa grassa e i livelli di zucchero nel sangue attraverso la corsa regolare. Anche se questa era una buona notizia, le funzioni muscolari di base non sembravano ricevere lo stesso slancio. Risulta che l'esercizio non ha migliorato le capacità di produzione di energia dei mitocondri dei ratti, che sono come piccole centrali elettriche all'interno delle nostre cellule.

Curiosamente, i tessuti muscolari e epatici dei ratti hanno mostrato risposte molecolari diverse all'esercizio. I ratti che correvano per distanze più lunghe avevano diversi livelli di proteine e espressioni geniche rispetto a quelli meno attivi, rivelando adattamenti unici nei loro corpi.

Comprendere la funzione mitocondriale

I mitocondri sono cruciali per la produzione di energia, alimentando il corpo durante l'attività fisica. Fondamentalmente, sono i motori delle nostre cellule. Quando questi motori non funzionano in modo ottimale, possono portare a una serie di problemi di salute. Lo studio mirava a vedere come l'esercizio influisse su questi piccoli motori, soprattutto nei ratti con diversi background genetici.

È stato scoperto che mentre i ratti che si esercitavano mostravano alcuni miglioramenti nella salute generale, i loro mitocondri non sembravano ricevere quel potenziale extra. Questo indica che semplicemente correre di più non si traduce in una migliore produzione di energia a livello cellulare per tutti.

Differenze nelle risposte molecolari

Esaminando la composizione molecolare dei muscoli e dei fegati dei ratti, i ricercatori hanno scoperto una storia complessa. Le variazioni nei livelli di forma fisica genetica hanno portato a diverse risposte a livello cellulare.

Ad esempio, nei muscoli dei corridori ad alta capacità, alcuni geni legati al metabolismo dei grassi erano attivati di più rispetto ai loro omologhi a bassa capacità. Questo suggerisce che certe predisposizioni genetiche possono migliorare l'efficacia della corsa e della forma fisica generale.

L'impatto sulla composizione corporea e sulla Salute Metabolica

Lo studio ha mostrato che l'esercizio nella prima vita potrebbe migliorare la composizione corporea e la salute metabolica, soprattutto in quelli con livelli di forma fisica più bassi. I giovani ratti che si sono impegnati in un esercizio regolare sono diventati più magri e hanno dimostrato un miglior controllo sui livelli di zucchero nel sangue.

Questi risultati sottolineano l'importanza di rimanere attivi, soprattutto per chi parte già con uno svantaggio Genetico. L'attività fisica regolare può aiutare a preparare la strada per risultati di salute migliori in futuro.

Adattamenti condivisi e distintivi

I risultati hanno evidenziato sia adattamenti condivisi che unici in risposta all'esercizio. Anche se alcuni benefici, come l'aumento della spesa energetica e il miglioramento della composizione corporea, sono stati visti in entrambi i gruppi, altri erano più specifici. Questo significa che i percorsi influenzati dall'esercizio potrebbero essere diversi a seconda del background genetico di una persona.

Ad esempio, sia i corridori a bassa che ad alta capacità hanno mostrato cambiamenti in certe proteine legate all'adattamento muscolare, ma l'entità e la natura di quei cambiamenti variavano. Questo indica che, mentre l'esercizio è universalmente benefico, i dettagli di come aiuta possono variare notevolmente tra gli individui.

L'importanza di approcci personalizzati

Data la varietà di risposte all'esercizio in base ai background genetici, lo studio suggerisce che programmi di esercizio personalizzati potrebbero essere più efficaci. Invece di un approccio "taglia unica", personalizzare l'esercizio in base alla composizione genetica di un individuo potrebbe ottimizzare i benefici per la salute.

Immagina se potessi avere un piano di allenamento progettato solo per te, basato sul tuo DNA! Questo potrebbe assicurarti di massimizzare il tuo potenziale di forma fisica riducendo al minimo il rischio di infortuni o esaurimento.

Le implicazioni più ampie

Mentre consideriamo le implicazioni di questo studio per i giovani e le politiche sanitarie, diventa chiaro che incoraggiare l'attività fisica dovrebbe essere una priorità. Con più della metà della popolazione giovanile che fatica con la forma fisica, le iniziative che promuovono l'esercizio regolare sono fondamentali.

Inoltre, comprendere i fattori genetici che influenzano la forma fisica può aiutare a guidare la futura ricerca e lo sviluppo di programmi di esercizio personalizzati. Sottolinea l'idea che le interventi sulla salute potrebbero aver bisogno di considerare le differenze individuali nei livelli di forma fisica per essere veramente efficaci.

Conclusione

In conclusione, la forma fisica cardiorespiratoria è un aspetto vitale della salute, particolarmente tra i giovani. Anche se la genetica gioca un ruolo significativo nel determinare i livelli di forma fisica, l'esercizio regolare può aiutare a migliorare i risultati di salute, soprattutto per chi parte con una forma fisica più bassa.

Lo studio fornisce spunti su come l'esercizio nella prima vita possa migliorare la salute metabolica, sebbene con vantaggi variabili a seconda del background genetico di un individuo. Con ulteriori ricerche, potremmo aprire la strada a programmi di esercizio personalizzati ed efficaci che aiutino tutti a raggiungere la propria migliore salute, indipendentemente dal loro punto di partenza.

Quindi, allaccia le scarpe e inizia a muoverti! Il tuo io futuro potrebbe ringraziarti per questo – anche se i tuoi geni continuano a cercare di riportarti sul divano!

Fonte originale

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

Estratto: 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.

Autori: 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

Ultimo aggiornamento: 2024-12-12 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.04.626895

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

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

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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