CZY PRO-ZDROWOTNE DZIAŁANIE

WYSIŁKU FIZYCZNEGO JEST

UWARUNKOWANE

EWOLUCYJNIE (GENETYCZNIE)?

CZY PRO-ZDROWOTNE DZIAŁANIE

WYSIŁKU FIZYCZNEGO JEST

UWARUNKOWANE

EWOLUCYJNIE (GENETYCZNIE)?

Aktywność fizyczna ma działanie

pro-zdrowotne

Aktywność fizyczna ma działanie

pro-zdrowotne

Harward Nurses’ Health Study

W grupie nieaktywnych ruchowo kobiet

(<21 min. dziennie szybkiego spaceru, < 2,5 h/tydz.,

~100kJ/d)

częściej występowały:

Udar mózgu - 117%
Cukrzyca typ II -

85%

Choroba wieńcowa - 43%
Kamica żółciowa -

49%

Rak jelita grubego - 85%
Rak sutka -

22%

Zgony -

41%

Hu et al. 1999, 2000, 2001
Leitzman et al. 1999
Manson et al. 1999
Martinez et al. 1997
Rockhill et al. 1999, 2001

Tezy wykładu:

Tezy wykładu:

•

Choroby cywilizacyjne są wynikiem

dysonansu między genotypem Homo sapiens

ukształtowanym w

Epoce Kamiennej

i

warunkami życia obecnej

Epoki Kosmicznej

;

•

Aktywność ruchowa jest ewolucyjnie

zaprogramowanym elementem homeostazy

Homo sapiens;

•

Dlatego siedzący tryb życia jest jedną z

przyczyn epidemii chorób cywilizacyjnych;

•

Pro-zdrowotne działanie aktywności ruchowej

ma uzasadnienie ewolucyjne (genetyczne);

Krótkie repetytorium z teorii

ewolucji

Krótkie repetytorium z teorii

ewolucji

•

Wg. hipotezy „naturalnej selekcji” Darwina, cechy
(geny) osobników danego gatunku podlegają stałym
spontanicznym modyfikacjom;

•

Utrwalają się te zmiany, które zwiększają szansę
przeżycia gatunku w danych warunkach środowiska;

•

Genotyp współczesnego człowieka ukształtował się
~10 tys. lat temu, w epoce kamiennej;

•

Genotyp, który ułatwiał przeżycie człowiekowi

epoki

kamiennej

, zwiększa jego chorobowość i śmiertelność

w zmienionych warunkach

epoki kosmicznej

;

Homo sapiens z późnego

paleolitu

40-8 tys. lat p.n.e.

Homo sapiens z późnego

paleolitu

40-8 tys. lat p.n.e.

•

Współczesny genom

•

Współczesna wielkość mózgu i
anatomia

•

Wytwarza narzędzia z kamienia i kości

•

Prymitywne formy budownictwa

•

Tworzy obiekty sztuki

•

Ma życie społeczne

•

Ma życie emocjonalne (chowa zmarłych)

•

Jest zbieraczem-myśliwym – nie ma

pokarmu bez wysiłku fizycznego

Cykle głodu-sytości i fizycznej

aktywności ukształtowały genotyp

naszych przodków

Cykle głodu-sytości i fizycznej

aktywności ukształtowały genotyp

naszych przodków

Magazynowanie

glikogenu i TG

Stosunkowo mało

ruchu

Okres głodu

i polowania

Okres

ucztowania

Intensywny wysiłek

fizyczny

Opróżnianie

magazynów G i TG

Cykle głodu-sytości i fizycznej

aktywności ukształtowały genotyp

naszych przodków

Cykle głodu-sytości i fizycznej

aktywności ukształtowały genotyp

naszych przodków

Magazynowanie

glikogenu i TG

Stosunkowo mało

ruchu

Okres głodu

i polowania

Okres

ucztowania

Intensywny wysiłek

fizyczny

Opróżnianie

magazynów G i TG

wychwytywanie Gluk.

przez m. szkieletowe

(insulino-oporność)

wychwytywan

ie Gluk.

przez m.

szkieletowe

(insulino-

wrażliwość)

Insulino-oporność zapewnia

właściwe zaopatrzenie mózgu w

glukozę w czasie głodu

Insulino-oporność zapewnia

właściwe zaopatrzenie mózgu w

glukozę w czasie głodu

Glukoneogeneza

Glikogenoliza

-

Glukoza - główny substrat

- 25% spoczynkowego

zużycia energii

Glukoza

pokarmowa

P

rz

e

w

ó

d

p

o

ka

rm

o

w

y

M. szkieletowe

W

ą

tr

o

b

a

Móz

g

70-80% glikemii

po-posiłkowej

G6P

G

L

U

T

G

L

U

T

X X

Praca mięśniowa zmniejsza insulino-

oporność bo zwiększa ekspresję

GLUT i masę mięśniową

Praca mięśniowa zmniejsza insulino-

oporność bo zwiększa ekspresję

GLUT i masę mięśniową

Glukoneogeneza

Glikogenoliza

-

Glukoza - główny substrat

- 25% spoczynkowego

zużycia energii

Glukoza

pokarmowa

P

rz

e

w

ó

d

p

o

ka

rm

o

w

y

M. szkieletowe

W

ą

tr

o

b

a

Móz

g

70-80%

glikemii

po-

posiłkowej

G6P

G

L

U

T

G

L

U

T

X X

G

L

U

T

G

L

U

T

Cykle głodu-sytości i fizycznej

aktywności ukształtowały genotyp

naszych przodków

Cykle głodu-sytości i fizycznej

aktywności ukształtowały genotyp

naszych przodków

Magazynowanie

glikogenu i TG

Stosunkowo mało

ruchu

Okres głodu

i polowania

Okres

ucztowania

Intensywny wysiłek

fizyczny

Opróżnianie

magazynów

W mięśniach:
glikogenu i TG

GLUT4 i

AMPK

-„Gospodarny genotyp” i
gospodarne
magazynowanie;
(„thrifty genotype”,
Neel 1962)

- Cykliczność warunkiem
prawidłowości
procesów metab.

- „Geny aktywności
fizycznej”, których
poziom ekspresji jest
regulowany via
aktywność ruchową;
(„activity genes”, Booth
2002)

Brak cykli głodu-sytości i fizycznej

aktywności powodem zaburzeń

metabolicznych

Brak cykli głodu-sytości i fizycznej

aktywności powodem zaburzeń

metabolicznych

„Gospodarne”

magazynowanie

glikogenu i TG,

bardziej w tk.

tłuszczowej niż w

mięśniach

Okres głodu

i polowania

Okres

ucztowania

Stała podaż pokarmu, mało
ruchu. W mięśniach:
- glikogen i TG

nie 

- GLUT4 i AMPK

nie 

- przewlekła insulino-oporność

Niezdrowe gromadzenie.
Brak cykliczności proc.
Zespół metaboliczny.
Zanik mięśni

Aktywność fizyczna podtrzymuje

cykliczność opróżniania i

napełniania magazynów

mięśniowych glikogenu i TG

Aktywność fizyczna podtrzymuje

cykliczność opróżniania i

napełniania magazynów

mięśniowych glikogenu i TG

„Gospodarne”

magazynowanie

glikogenu i TG w

mięśniach i tk.

tłuszczowej

Okres głodu

Aktywność fizyczna

Okres

ucztowania

W mięśniach:

 glikogenu i

TG
 GLUT4 i AMPK

 Insulino-

wrażliwość

Stała podaż

pokarmu

Niezdrowe gromadzenie.
Brak cykliczności proc.
Zespół metaboliczny.

Zespoły kliniczne związane

z insulino-opornością

Zespoły kliniczne związane

z insulino-opornością

•

Cukrzyca typu II

•

Miażdżyca

•

Samoistne nadciśnienie

•

Zespół policystycznych jajników

•

Niealkoholowe stłuszczenie

wątroby

•

Niektóre postaci raka

•

Bezdech nocny

Dysonans miedzy starożytnym

genotypem i współczesnym

trybem życia

Dysonans miedzy starożytnym

genotypem i współczesnym

trybem życia

•

Indianie Pima z Arizony i Meksyku (

Valencia et al. Nutrition

Rev. 57:S55-57;1999

)

-

Plemiona separowane 700-1000 lat temu

-

Meksykańscy - 5x więcej wysiłku (<5h vs. 23h na tydz.)

-

Meksykańscy - zużywają o 21-31kJ/kg/dzień więcej
energii na ruch (ok. 10 km/dzień więcej);

-

Meksykańscy – dieta roślinna. Arizońscy dieta typowa
dla USA;

-

Meksykańscy – ważą 26 kg mniej

-

Meksykańscy – 6 x rzadsze występowanie cukrzycy
typu 2;

•

Podobne obserwacje na innych plemionach współczesnych
myśliwych-zbieraczy (

Cordain et al. Int.J.Sports Med. 19:328-

335;1998

);

•

Era przed-industrialna vs. dzisiaj

Dysonans miedzy starożytnym genotypem

i współczesnym trybem życia

Dysonans miedzy starożytnym genotypem

i współczesnym trybem życia

Duże

gromadzenie

i jego

konsekwencje

Podaż

pokarmu

Zużyc

ie

energ

ii

Pro-

zdrowotne

działanie wysiłku

fizycznego

Pro-

zdrowotne

działanie wysiłku

fizycznego

•

Aktywność fizyczna ma działania pro-zdrowotne

u otyłych niezależne od wpływu na wagę ciała

•

Aktywność fizyczna ma działania pro-zdrowotne

u osób głodzonych i na diecie nisko-kalorycznej

•

Nawet krótki brak aktywności fizycznej

zwiększa
insulino-oporność

-

3-dniowe leżenie w łóżku

-

5-10 dniowa przerwa w treningu

wytrzymałościowym

Ekspresja genów indukowana

wysiłkiem fizycznym – mięśnie

szkieletowe

Ekspresja genów indukowana

wysiłkiem fizycznym – mięśnie

szkieletowe

•

Masa mięśniowa (sarcopenia, przerost u atletów normą)



 czynników promujących wzrost masy (IGF-I, Ca-

calcineurin)



 czynników hamujących wzrost (myostatin – rośnie w

spoczynku)

•

Metabolizm energetyczny kwasów tłuszczowych i
glukozy (AMPK, Ca)



 gęstości mitochondriów



 ekspresji enzymów mitochondrialnych i spalania FFA



 ekspresji GLUT4 i heksokinazy, insulino-wrażliwości i

magazynowania glikogenu



 spalania glukozy w proporcji do  spalania FFA

(MD Brown Exp Physiol 88:645-658:2003)

„Umiarkowany wysiłek fizyczny

(szybki ~30 min marsz/dzień)

zapewnia organizację i

równowagę ekspresji genów w

stopniu tak bliskim poziomowi

występującemu u naszych

paleolitycznych przodków, że

powoduje ~30% redukcję ryzyka

występowania wielu chorób

cywilizacyjnych.”

„Umiarkowany wysiłek fizyczny

(szybki ~30 min marsz/dzień)

zapewnia organizację i

równowagę ekspresji genów w

stopniu tak bliskim poziomowi

występującemu u naszych

paleolitycznych przodków, że

powoduje ~30% redukcję ryzyka

występowania wielu chorób

cywilizacyjnych.”

(Booth et al.. J Appl Physiol 93:3-30;2002)

~70% populacji USA nie wykonuje

rekomendowanych 30 min codziennych

ćwiczeń fizycznych

Wydatek energetyczny człowieka

z paleolitu i z 2005 r.

Wydatek energetyczny człowieka

z paleolitu i z 2005 r.

Cordain et al. Int J Sports Med. 19;328-35;1998

W

yd

at

ek

e

ne

rg

et

yc

zn

y

(k

J/

dz

ie

�)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Joggin

g

2006 r

Późny

paleolit

Urzędnik

2006 r

Aktywn

ość

fizyczna

Spoczyne

k

30-min

spacer

Aktywność fizyczna ma działania

pro-zdrowotne u otyłych

niezależne od wpływu na wagę

ciała

Aktywność fizyczna ma działania

pro-zdrowotne u otyłych

niezależne od wpływu na wagę

ciała

•

 tolerancja glukozy i  insulino-oporność

(Oshida et al. J Appl Physiol 66:2201-2210;1989

Dengel et al. J Appl Physiol 81:318-25;1996

Kelly et al. Med. Sci Sports Exerc 31:S619-

S623;1999

Nishida et al.. Diabetes care 24:1008-13;2001)

 tolerancja glukozy o osób starych

(Dipietro et al. J Am Gerriatr 46:875-879;1998)

•

 ryzyko choroby wieńcowej u kobiet

( Manson et al. N Engl J Med. 341:650-658;1999)

•

 ryzyko gruczolaków jelita grubego

(Giovannucci et al. Ann Intern Med. 122:327-

334;1995)

Aktywność fizyczna ma działania

pro-zdrowotne u osób

głodzonych i na diecie nisko-

kalorycznej

Aktywność fizyczna ma działania

pro-zdrowotne u osób

głodzonych i na diecie nisko-

kalorycznej

•

 tolerancja glukozy i  insulino-oporność u

osób z niską aktywnością fizyczną

(Koffler et al. J Diabetes Complications

10:109-112;1996

Svanfeldt et al. Clin Nutr (Edinb)

22:31-38;2003)

Nawet krótki brak aktywności

fizycznej zwiększa

insulino-oporność

Nawet krótki brak aktywności

fizycznej zwiększa

insulino-oporność

•

3-dniowe leżenie w łóżku

(Lipman et al. Diabetes 21:101-107,1972

Sinha et al. Diabetes 51:1022-27:2002)

•

5-10 dniowa przerwa w treningu

wytrzymałościowym

(Heath et al. J Appl Physiol 55:512-517;1983)

Ekspresja genów indukowana

wysiłkiem fizycznym – mięśnie

szkieletowe

Ekspresja genów indukowana

wysiłkiem fizycznym – mięśnie

szkieletowe

•

Masa mięśniowa (sarcopenia, przerost u atletów normą)



 czynników promujących wzrost masy (IGF-I, Ca-

calcineurin)



 czynników hamujących wzrost (myostatin – rośnie w

spoczynku)

•

Metabolizm energetyczny kwasów tłuszczowych i glukozy

(AMPK, Ca)



 gęstości mitochondriów



 ekspresji enzymów mitochondrialnych i spalania FFA



 ekspresji GLUT4 i heksokinazy, insulino-wrażliwości i

magazynowania glikogenu



 spalania glukozy w proporcji do  spalania FFA

•

Rehabilitacja ruchowa w CHF – 67% redukcja całkowitej

śmiertelności i 71% redukcja hospitalizacji (Belardinelli et al.

Circulation 99:1173-82;1999) – efekt poprzez poprawę funkcji

mięśni szkieletowych

Ekspresja genów indukowana

wysiłkiem fizycznym – serce

Ekspresja genów indukowana

wysiłkiem fizycznym – serce

-

Większa masa mięśniowa (sarcopenia, serce
atlety)

-

Wolniejszy rytm

-

Większa rezerwa skurczowa (większa max.
objętość wyrzutowa i minutowa)

-

Mniejszy koszt energetyczny pracy serca

-

Ekspresja protekcyjnych białek szoku cieplnego

-

Indukcja mechanizmów anty-oksydacyjnych

-

Większa reaktywna hyperemia (mniejsze ryzyko
niedokrwienia)

-

Działania anty-miażdżycowe via NO (rozkurcz,

płytki, wzrost m. gładkich, adhezja)

(MD Brown Exp Physiol 88:645-658:2003)

Ekspresja genów indukowana

wysiłkiem fizycznym – układ

naczyniowy

Ekspresja genów indukowana

wysiłkiem fizycznym – układ

naczyniowy

•

Lepsza perfuzja w mięśniach szkieletowych i sercu

-

 Ekspresji syntazy NO w śródbłonku naczyniowym;

-

 Ekspresji dyzmutazy ponadtlenkowej (

unieczynnianie NO);

-

 Średnicy naczyń wieńcowych w sercu (via NO);

-

 Produkcja endoteliny;

•

Działania anty-miażdżycowe via NO (rozkurcz, płytki,
wzrost m. gładkich, adhezja, mniejszy stres oksydacyjny)

•

Trening fizyczny redukuje ciśnienie - u ludzi zdrowych i z
nadciśnieniem i u zwierząt z nadciśnieniem

•

Trening fizyczny zmniejsza występowanie udaru

Booth et al. J Appl Physiol 93;3-30;2002

Wysiłek fizyczny zmniejsza

insulino-oporność

Wysiłek fizyczny zmniejsza

insulino-oporność

E k s p r e s ja

G L U T 4

W z r o s t

k o m ó r k o w e g o

w a p n ia

E k s p r e s ja

G L U T 4

A k ty w a c ja

k in a z y A M P

w m ię ś n iu

S p a d e k

g lik o g e n u

w m ię ś n iu

S p a d e k

p o z io m u

T G i F F A

P r z y r o s t

m a s y

m ię ś n io w e j

W y s iłe k

fi z y c z n y

Wzrost insulino-wrażliwości

mięśni szkieletowych

Cykle głodu-sytości i fizycznej

aktywności źródłem

„gospodarnego genotypu” naszych

przodków

Cykle głodu-sytości i fizycznej

aktywności źródłem

„gospodarnego genotypu” naszych

przodków

„Gospodarne”

magazynowanie

glikogenu i TG w

mięśniach i tk.

tłuszczowej

Okres głodu

i polowania

Okres

ucztowania

W mięśniach:

glikogenu i

TG

AMPK i

GLUT4

Aktywność fizyczna indukuje

normalną aktywność genomu i

dlatego jest warunkiem

utrzymania zdrowia

Aktywność fizyczna indukuje

normalną aktywność genomu i

dlatego jest warunkiem

utrzymania zdrowia

- C u k r z y c a 2 ty p u
- M ia ż d ż y c a i p o w ik ła n ia
- N a d c iś n ie n ie
- N ie k tó r e n o w o tw o r y

In s u lin o -

o p o r n o ś ć

D e p r e s j a

N ie k tó r e n o w o tw o r y

O s te o p o r o z a

O s ła b ie n ie
m ię ś n io w e

i

n is k a s p r a w n o ś ć

fi z y c z n a

Z a n ik m ię ś n i

s z k ie le to w y c h

G e n o m a k ty w n e g o fi z y c z n ie

H o m o s a p ie n s

e p o k i p ó ź n e g o p a le o litu

S ie d z ą c y tr y b ż y c ia

A . D . 2 0 0 5

Okresy dziejów ludzkości

Okresy dziejów ludzkości

70-60 mln. p.n.e. Pierwsze naczelne

5-4 mln. Pierwsze człowiekowate

(australopitek)

1,5 mln. Homo erectus (pitekantrop)
300 tys. Homo sapiens

100 tys. Neandertalczyk

40-8 tys. Anatomicznie współczesny

H.Sapiens.

P

a

le

o

li

t

Epoka brązu 2,5-1 tys.

Epoka żelaza 1 tys. BC – XIII w AD

Mięśnie szkieletowe

wychwytują i magazynują

75-95%

a tkanka tłuszczowa 10%

glukozy znajdującej się we

krwi

Mięśnie szkieletowe

wychwytują i magazynują

75-95%

a tkanka tłuszczowa 10%

glukozy znajdującej się we

krwi

Goodyear et al. Annu Rev Med. 49:235-261;1998
Baron et. al. Am J Physiol 255:E769-E774;1988
Katz et al. Diabetes:675-679;1983

Metabolizm glukozy i WKT po

posiłku

Metabolizm glukozy i WKT po

posiłku

Komórka tłuszczowa

Miocyt

 Trójglicerydy

Glukoza 

Insulina 

 Synteza

TG

 Lipoliza

TG

 Uwalnianie WKT

 WKT

w

surowic

y

X

Utlenianie

ATP

G

LU

T

4

Glikogen

Metabolizm glukozy i WKT w

głodzie

Metabolizm glukozy i WKT w

głodzie

Komórka tłuszczowa

Miocyt

 Trójglicerydy

Glukoza 

Insulina 

 Synteza

TG

 Lipoliza

TG

Uwalnianie WKT

 WKT w

surowicy

Utlenianie

ATP

Glikogen

G

LU

T

4

Po

posiłku

W głodzie

Metabolizm FFA i glukozy w czasie

głodu i sytości

Metabolizm FFA i glukozy w czasie

głodu i sytości

Glukoza we krwi
Insulina we krwi
Glikogen w m. szkieletowych
TG w tk. tłuszczowej
Spalanie FFA
Spalanie glukozy
Glukoneogeneza w wątrobie
Insulino-wrażliwość




Ochrona zasob.















 (po wysiłku)

Hiperglikemia czynnikiem ryzyka

cukrzycy

i choroby wieńcowej

Hiperglikemia czynnikiem ryzyka

cukrzycy

i choroby wieńcowej

Hyperglikemia-FFA

Mitochondria

O

2

-

PKC NF NOS

Oksydaza NADPH

O

2

-

NO

Nadtlenoazotyn

Molekuły adhezyjne
Dysfunkaja śródbłonkowa
Cytokiny pro-zapalne
Mięśnie, adipocyty – insulinoop.
Komórki  - produkcja insuliny

Hiperglikemia czynnikiem ryzyka

cukrzycy

i choroby wieńcowej

Hiperglikemia czynnikiem ryzyka

cukrzycy

i choroby wieńcowej

Hyperglikemia-FFA

Mitochondria

O

2

-

PKC NF NOS

Oksydaza NADPH

O

2

-

NO

Statyny

ACE-I, sartany

Glitazony

Nadtlenoazotyn

Molekuły adhezyjne
Dysfunkaja śródbłonkowa
Cytokiny pro-zapalne
Mięsnie, adipocyty – insulinoop.
Komórki  - produkcja insuliny

Ca-blokery

Hiperglikemia poposiłkowa

czynnikiem ryzyka choroby

wieńcowej

Hiperglikemia poposiłkowa

czynnikiem ryzyka choroby

wieńcowej

•

 Rodniki, obrona anty-rodnikowa, stres

oksydacyjny,  nitrotyrozyna

•

 Utlenianie LDL

•

 Funkcja śródbłonka ( FMD, poziom ICAM-1)

•

 Zapalenie ( TNF-, IL-6 i IL-8)

•

 Krzepliwość krwi



poziom trombiny



fragmentów protrombiny



okres półtrwania fibrynogenu



fibrynopeptyd A



czynnik VII



agregacja płytek ,

Hypertriglicerydemia

Różnice środowiskowe między

epoką kamienną i „kosmiczną”

Różnice środowiskowe między

epoką kamienną i „kosmiczną”

•

Siedzący tryb życia (pokarm osiągalny bez
konieczności wysiłku);

•

Stały nieograniczony dostęp do pokarmu;

-

Mniej białka i błonnika, więcej tłuszczu,
pokarmów zbożowych i mlecznych;

-

Dużo cukrów prostych stymulujących wydzielanie
insuliny;

-

Mało antyoksydantów;

-

Więcej sodu i mniej potasu

•

Papierosy, alkohol;

•

Inne?

Pro-zdrowotne właściwości wysiłku

fizycznego są uwarunkowane

genetycznie (ewolucyjnie)

Dysonans miedzy starożytnym

genotypem i współczesnym trybem

życia

Pro-zdrowotne właściwości wysiłku

fizycznego są uwarunkowane

genetycznie (ewolucyjnie)

Dysonans miedzy starożytnym

genotypem i współczesnym trybem

życia



PrzyczynąPowtarzające się cykle głodu-sytości i
wysiłku fizycznego-bezczynności ukształtowały
wtedy tzw. „genotyp gospodarny” („thrifty
genotype”);



Stała dostępność pokarmu i siedzący tryb życia
zablokowały tę cykliczność i stały się źródłem
zaburzeń metabolicznych;



Trening fizyczny, a nie restrykcje pokarmowe,
przywraca „normalność” procesów
metabolicznych;

Pro-zdrowotne właściwości wysiłku

fizycznego są uwarunkowane

genetycznie (ewolucyjnie)

Pro-zdrowotne właściwości wysiłku

fizycznego są uwarunkowane

genetycznie (ewolucyjnie)



Mamy taki sam genom jak zbieracze-myśliwi z
późnego paleolitu (40-8,3 tys. lat B.C);



Powtarzające się cykle głodu-sytości i wysiłku
fizycznego-bezczynności ukształtowały wtedy
tzw. „genotyp gospodarny” („thrifty genotype”);



Stała dostępność pokarmu i siedzący tryb życia
zablokowały tę cykliczność i stały się źródłem
zaburzeń metabolicznych;



Trening fizyczny, a nie restrykcje pokarmowe,
przywraca „normalność” procesów
metabolicznych;

Zmiany fenotypu spowodowane

siedzącym trybem życia i

zaburzeń ekspresji genów

regulowanych wysiłkiem

Zmiany fenotypu spowodowane

siedzącym trybem życia i

zaburzeń ekspresji genów

regulowanych wysiłkiem

•

Mięśnie szkieletowe

-

Mniejsza masa i siła

-

Mniejsza zdolność do spalania glukozy i FFA

-

Mniejsza insulino-wrażliwość

-

Mniejsza tolerancja wysiłku

-

Mniejsza reaktywna hypweremia

•

Serce

-

Mniejsza masa (sarcopenia)

-

Szybszy rytm

-

Mniejsza rezerwa skurczowa (mniejsza max. objętość wyrzutowa i

minutowa

-

Wiekszy koszt energetyczny pracy serca

-

Mniejsza reaktywna hyperemia (ryzyko niedokrwienia) Mniej

•

Mięśnie szkieletowe

•

Układ naczyniowy , Serce

•

Endokrynologia

Cykle głodu-sytości i fizycznej

aktywności nieobecne w krajach

cywilizacji zachodniej

Cykle głodu-sytości i fizycznej

aktywności nieobecne w krajach

cywilizacji zachodniej

„Gospodarne”

magazynowanie

glikogenu i TG w

mięśniach i tk.

tłuszczowej

Okres głodu
i polowania

Okres

ucztowania

W
mięśniach:

glikogenu i

TG

GLUT4 i

AMPK

Zespół metaboliczny

Zespół metaboliczny

•

Definicja i następstwa kliniczne

•

Zespół wynikiem konfliktu miedzy naszym genomem
a stylem życia

•

Toksyczne efekty gromadzenia lipidów

-

Insulinooporność i cukrzyca

-

Nadciśnienie tętnicze

-

Dyslipidemia i miażdżyca

•

Leczenie

Teoria „Thrifty Genotype”

(Oszczędny genotyp)

Czynniki środowiskowe + styl

życia

Ewolucyjna selekcja genów

THRIFY GENOTYPE

Wpływ zmiany stylu życia na genotyp

ukształtowany w paleolicie

brak aktywności fizycznej + nadmiar spożywanego pokarmu

toksyczne gromadzenie lipidów

dysregulacja thrifty
genotypu

zespół metaboliczny

miażdżyc

a

cukrzyca

Zespół metaboliczny

Zespół metaboliczny

•

Definicja i następstwa kliniczne

•

Zespół wynikiem konfliktu miedzy naszym
genomem

•

a stylem życia

•

Toksyczne efekty gromadzenia lipidów

-

Insulinooporność i cukrzyca

-

Nadciśnienie tętnicze

-

Dyslipidemia i miażdżyca

•

Leczenie

Zespół metaboliczny

Zespół metaboliczny

•

Definicja i następstwa kliniczne

•

Zespół wynikiem konfliktu miedzy naszym
genomem a stylem życia

•

Toksyczne efekty gromadzenia lipidów

-

Insulinooporność i cukrzyca

-

Nadciśnienie tętnicze

-

Dyslipidemia i miażdżyca

•

Leczenie

Produkcja ATP w komórce

Glukoza

Glikozo 6-P

Kwas

pirogronow

y

Acetylo-

CoA

FFA-CoA

NADH, FADH

Kwasy tłuszczowe (FFA)

NAD

+

FAD

+

ATP

H

2

O

Dehydrogenaz

a

pirogronianowa

Cykl Krebsa

β-oksydacja FFA

Glikoliza

CPT-1

Przemiany

podstawowe

2%

10% - 40%

60% - 90%

mitochondrium

cytozol

Toksyczne gromadzenie lipidów

Glukoza

Glikozo 6-P

Kwas

pirogronow

y

Acetylo-

CoA

FFA-CoA

Kwasy tłuszczowe (FFA)

ATP

Dehydrogenaz

a

pirogronianowa

Cykl Krebsa

β-oksydacja FFA

Glikoliza

CPT-1

mitochondrium

cytozol

LFA-CoA DAG TGL

Kwas

palimtynowy

LFA-CoA DAG TGL

hamowanie

ACC

Malonylo-CoA

Rodzaje otyłości

•

otyłość gynoidalna (pośladkowo-udowa)

•

otyłość androidalna (brzuszna)

Rola AMPK

MCD

Malonylo-CoA

GPAT

DAG/TGL

Malonylo-CoA

ACC

HSL

lipoliza

ATP/ADP

ATP

produkcja glukozy

AMPK

kontrola nad

stanem energetycznym

komórki

hipoksja, niedokrwienie,

wysiłek, metformina

ekspresji genów

enzymów

fosforylacji oksydacyjnej

translokacji GLUT 4

ekspresji genu GLUT

4

+

-

-

-

Akumulacja lipidów w tkankach obwodowych przyczyną

insulinooporności

otyłość

dieta

glukoza

insulina

LFA-CoA

DAG TGL

upośledzenie sygnału

wewnątrzkomórkowego

aktywacja PKC

FFA

malonyloCoA

acylacja białek

Toksyczne gromadzenie lipidów

Glukoza

Glikozo 6-P

Kwas

pirogronow

y

Acetylo-

CoA

FFA-CoA

Kwasy tłuszczowe (FFA)

ATP

Dehydrogenaz

a

pirogronianowa

Cykl Krebsa

β-oksydacja FFA

Glikoliza

CPT-1

ACC

Malonylo-CoA

Kwas

palimtynowy

LFA-CoA DAG TGL

hamowanie

mitochondrium

cytozol

LFA-CoA DAG TGL

Ekspresja genów indukowana

wysiłkiem fizycznym – mięśnie

szkieletowe

Ekspresja genów indukowana

wysiłkiem fizycznym – mięśnie

szkieletowe

•

Masa mięśniowa (sarcopenia, przerost u atletów normą)



 czynników promujących wzrost masy (IGF-I, Ca-calcineurin)



 czynników hamujących wzrost (myostatin – rośnie w

spoczynku)

•

Metabolizm energetyczny kwasów tłuszczowych i glukozy
(AMPK, Ca)



 gęstości mitochondriów



 ekspresji enzymów mitochondrialnych i spalania FFA



 ekspresji GLUT4 i heksokinazy, insulino-wrażliwości i

magazynowania glikogenu



 spalania glukozy w proporcji do  spalania FFA

•

Rehabilitacja ruchowa w CHF – 67% redukcja całkowitej
śmiertelności i 71% redukcja hospitalizacji (Belardinelli et al.
Circulation 99:1173-82;1999) – efekt poprzez poprawę funkcji
mięśni szkieletowych

Aktywność fizyczna ma działanie

pro-zdrowotne

niezależne od wpływu na wagę

ciała

bo

reguluje ekspresje pewnych

genów wyselekcjonowanych w

epoce kamiennej

Aktywność fizyczna ma działanie

pro-zdrowotne

niezależne od wpływu na wagę

ciała

bo

reguluje ekspresje pewnych

genów wyselekcjonowanych w

epoce kamiennej

Zespół metaboliczny wg.

WHO

•

otyłość brzuszna

•

nadciśnienie tętnicze

•

dyslipidemia

•

mikroalbuminuria

Insulinooporn
ość

2 z 4 wymienionych
poniżej

Zespół zaburzeń metabolicznych w skład którego wchodzą: