اكتشف علماء في كلية الطب في جامعة Northwestern ما يشبه ساعة ذات نظام إيقاعي في النسيج العضلي، وهي التي تتحكم برد الفعل الاستقلابي الخاص بالعضلات وبكفاءة الطاقة وذلك بالاعتماد على الوقت الذي تُمارسُ في التمارين خلال اليوم.
وانطلاقا مما تمت ملاحظته لدى الفئران، فإن هناك وقتا معينا من اليوم تختلف فيه قدرة العضلات على التكيف مع التمارين واستهلاك الاوكسجين للطاقة.
فوجدت الدراسة أن الخلايا العضلية تتأثر بشكل أكبر عند ممارسة الرياضة خلال النهار.
كل خلايا الجسم بما فيها خلايا العضلات تحتوي على ساعة تنظم كيفية تأقلم الخلايا مع التغيرات في البيئة والنشاط خلال ال 24 ساعة اليومية.
يقول كبير معدي الدراسة الدكتور جوزيف باس: (إن الاوكسجين والساعة الداخلية يرقصان معا داخل الخلية العضلية ليقوما بإنتاج الطاقة، والوقت الذي يحدث فيه التمرين يحدد مدى جودة التزامن بينهما، حيث تتفاوت سعة الخلية لتقوم بوظيفتها “التقلص” من وقت لأخر خلال اليوم).
يحتاج الأمر إلى بحوث أكثر قبل أن تترجم إلى نصائح رياضية.
يقول باس: (يمكننا الآن إخبار الرياضيين متى يتمرنون، ولكن مع الوقت، قد يصبح هناك أفضلية للتمرن في وقت معين يتحسن خلاله أداء العضلة).
ويعمل الدكتور باس رئيسا لقسم الغدد الصماء والاستقلاب والطب الجزيئي في كلية الطب بجامعة Northwestern وهو مدير مركز السكري والاستقلاب في كلية فينبيرغ للطب البشري في جامعة Northwestern، وهو أيضا عضو في مركز روبرت لوري الشامل للسرطان في جامعة Northwestern.
ترأست كلارا بين وهي الباحثة الرئيسية وأستاذ مساعد العمل على هذا البحث الذي نشر في 21 أكتوبر الجاري في دورية Cell Metabolism.
للبحث أثر مهم على الخلايا العضلية وذلك نظرا لأهمية رد فعل الاوكسجين على هذه الخلايا، خاصة أن الحرمان من الأكسجين هو العامل الرئيسي في حدوث السكتة القلبية وفي تطور السرطانات، حيث أن الحرمان من الاوكسجين بشكل واضح يفعل الخلايا السرطانية ويحثها على النمو.
في حين أن الفئران تتكيف على الرياضة بشكل أفضل ليلا، إلا أن الوقت الأنسب للبشر هو النهار.
قام الباحثون في بإجراء دراساتهم في هذا البحث على الفئران والتي كانت تتمرن على الحلقة خلال أوقات مختلفة من اليوم، وعملوا أيضا على ألياف عضلية معزولة يتغير فيها النظام الإيقاعي بشكل وراثي.
قام الباحثون بتحليل النسيج العضلي للفئران لمعرفة الجزء الوراثي الخاص التمرين، بهذه الطريقة قاموا بتحديد تأثير عدم الانتظام في النظام الايقاعي في الخلايا العضلية وتحديد كيفية استهلاك الطاقة والسكر والدسم في الحالات التي تكون فيها مستويات الأوكسجين منخفضة.
يقول باس: (عندما كنا نتلاعب بالنظام وراثيا كنا نلاحظ شذوذا في الخلايا العضلية، مما أدى بنا إلى فهم أهمية ساعة النظام الايقاعي الموجودة في العضلات في تنظيم استخدام العضلة لموارد الطاقة الموجودة بها).
وجد العلماء أنه عندما تتمرن الفئران ليلا فإن عضلاتهم تعمل بنظام أفضل من خلال تفعيل الجينات الموجودة بداخلها والمصممة لجعلهم يتكيفون على التمرين ليلا، وبما أنه هناك جينات مماثلة لهذه الجينات عند الإنسان فهذا يقترح أنه قد يكون للبشر أيضا وقت تستجيب فيه عضلاتهم للتمرين بشكل أفضل خلال اليوم.
تتحكم الساعة الايقاعية في العضلات برد الفعل الاستقلابي وذلك بواسطة بروتينات الـ HIFs التي تغير النظام الاستقلابي عندما يصبح توافر الأوكسجين قليلا وذلك لكي تسمح للخلية العضلية بإنتاج الطاقة.
عادة عندما نستريح أو نقوم بنشاط بسيط لا يحتاج إلى الكثير من الطاقة، تقوم عضلاتنا باستهلاك الأوكسجين لإنتاج الطاقة، وعندما نبدأ بالتمرين بشكل جدي يحدث استهلاك للأوكسجين بشكل كبير وسريع إلى أن يقترب المخزون من الانتهاء، وهنا تُفعّل بروتينات HIFs وتقوم بتحريض العضلة لتحويل مخزون السكر إلى طاقة والتي تزيد من كمية حمض اللاكتات.
إن توقيف ساعة النظام الإيقاعي الموجودة في العضلات يمنع عملية الحث على استهلاك السكر وتوليد حمض اللاكتات، يقترح هذا الاكتشاف أن تأثير التمرين قد يرتبط بشكل أو بآخر بأوقات معينة من اليوم.
قد يحمل المستقبل طرق جديدة للتلاعب بأوكسجين العضلات
يقول باس الحاصل على أستاذية تشارلز كيترنغ في الطب في كلية فينبرغ: (قد نكتشف طرقا جديدة في المستقبل للتلاعب برد فعل الأوكسجين عن طريق ضبط الساعة المنظمة الموجودة في العضلة).
وأشار أيضا إلى وجود بعض الأدوية والعقاقير التي يمكنها التلاعب بالساعة المنظمة داخل العضلات.
وأضاف: (إذا تمكنا من تحسين وظيفة العضلات سيكون لذلك دور مصيري وخطوة كبيرة في فهم تأثير استقلاب سكر الغلوكوز عند مرضى السكري).
ويتميز داء السكري بوجود فشل في هضم السكريات من قبل العضلات، والتي بدورها تلعب دورا في التحكم بمستويات سكر الدم، لذلك فإن تقوية ساعة النظام في العضلة قد توفر طريقة جديدة لاستبعاد تكدس كميات كبيرة من السكر والمساهمة في علاج داء السكري.
وقد قام الباحثون بتجربة نظريتهم على ساعة النظام داخل الخلايا العضلية لأن هذه الخلايا تحديدا تعتمد على الأوكسجين للتقلص والاستقلاب.
يقول باس: (لقد أردنا تحديد القواعد التي تربط بين ساعة النظام الموجودة في العضلات والاستهلاك الفيزيولوجي للأوكسجين، نحن نؤمن أن دراسة العضلات يمكن أن تؤمن لنا القواعد المتبعة التي تعمل بها ساعة النظام وتحكمها بالأوكسجين، ونود أيضا أن نختبر هذه القواعد في كل الحالات الفيزيولوجية المختلفة.
- المترجم: كمال سلامي
- تدقيق بدر الفراك
- تحرير: أحمد عزب
- المصدر
- مصدر الدراسة :
Clara Bien Peek, Daniel C. Levine, Jonathan Cedernaes, Akihiko Taguchi, Yumiko Kobayashi, Stacy J.. Tsai, Nicolle A. Bonar, Maureen R. McNulty, Kathryn Moynihan Ramsey, Joseph Bass. Circadian Clock Interaction with HIF1α Mediates Oxygenic Metabolism and Anaerobic Glycolysis in Skeletal Muscle. Cell Metabolism, 2016; DOI: 10.1016/j.cmet.2016.09.010
