Saúde

Estudo da Stanford Medicine detalha os efeitos moleculares do exercício
Pesquisadores da Faculdade de Medicina mostraram como o exercício altera o corpo em nível molecular e identificaram marcadores sanguíneos de condicionamento físico.
Por Hanae Armitage - 04/06/2020

Domínio público

Um simples exame de sangue pode determinar como você está em boa forma física, de acordo com um novo estudo realizado por cientistas da Faculdade de Medicina da Universidade de Stanford .

O teste poderia complementar os testes em esteira, uma avaliação clínica mais tradicional do condicionamento físico e fornecer aos indivíduos informações muito mais sutis sobre a resposta molecular do corpo ao exercício.

O exame de sangue é uma ramificação de um estudo complexo realizado por uma equipe de pesquisadores que fez centenas de milhares de medições moleculares de um grupo de indivíduos antes e depois do exercício.

"Todo mundo sabe que o exercício é bom para você, mas realmente não sabemos o que leva a isso em nível molecular", disse Michael Snyder , PhD, professor e presidente de genética. "Nosso objetivo desde o início era conduzir uma análise altamente abrangente do que está acontecendo no corpo logo após o exercício".

A equipe acompanhou marcadores moleculares de uma ampla variedade de processos biológicos, como metabolismo, imunidade, estresse oxidativo e função cardiovascular. Centenas de milhares de medições de 36 participantes do estudo forneceram uma janela para o mar de flutuações químicas que o corpo experimenta durante exercícios intensos. Para o conhecimento dos cientistas, essas medições abrangentes das flutuações moleculares pós-exercício nunca foram realizadas. Além do mais, a equipe viu que os participantes mais aptos a compartilharem assinaturas moleculares semelhantes em suas amostras de sangue em repouso capturadas antes do exercício.

"Isso nos deu a ideia de que poderíamos desenvolver um teste para prever o nível de condicionamento físico de alguém", disse Kévin Contrepois, PhD, diretor de metabolômica e lipidômica do Departamento de Genética . "O condicionamento aeróbico é uma das melhores medidas de longevidade; portanto, um simples exame de sangue que pode fornecer essas informações seria valioso para o monitoramento de saúde pessoal".

Com os dados preliminares, a equipe criou um teste de prova de princípio, para o qual eles apresentaram um pedido de patente. No momento, o teste não está disponível ao público.

Um artigo descrevendo o estudo foi publicado em 28 de maio na Cell . Snyder, que detém o Stanford W. Ascherman, MD, FACS, Professor de Genética, e Francois Haddad , MD, professor clínico de medicina, são autores co-seniores do estudo. Contrepois compartilha a autoria principal com os estudiosos de pós-doutorado Si Wu , PhD, e Daniel Hornburg, PhD, e com o professor assistente clínico Kegan Moneghetti , MD, PhD.

Uma enxurrada de mudanças

A equipe de Snyder se propôs a entender melhor as mudanças moleculares subjacentes às mudanças na aptidão física. O padrão-ouro das avaliações de condicionamento médico é um teste de VO2 de pico, que mede o pico de consumo de oxigênio de uma pessoa durante exercícios intensos e usa a pontuação como proxy do condicionamento aeróbico. Mas Snyder e sua equipe queriam mais detalhes - especificamente, sobre as maneiras pelas quais o exercício inicia a mudança no nível molecular.

Homem na esteira - Um teste de VO2 de pico mede a taxa máxima
de consumo de oxigênio de uma pessoa durante exercícios
intensos e usa a pontuação como proxy do condicionamento
aeróbico. Jacob Lund /Shutterstock.com

Eles realizaram o teste de VO2 para 36 indivíduos, incluindo Snyder, em uma esteira. Os participantes, homens e mulheres, tinham um índice de massa corporal médio de 29 kg / metro quadrado, e sua faixa etária era de 40 a 75 anos. Antes do teste em esteira, os pesquisadores coletaram uma amostra de sangue basal. Os participantes usaram uma máscara de medição de oxigênio e correram levemente até atingirem o consumo máximo de oxigênio, quando pararam e saíram da esteira. Os pesquisadores coletaram amostras de sangue dos participantes 2 minutos, 15 minutos, 30 minutos e 60 minutos após atingirem o pico.

"Isso nos deu a ideia de que poderíamos desenvolver um teste para prever o nível de condicionamento físico de alguém", disse Kévin Contrepois. "O condicionamento aeróbico é uma das melhores medidas de longevidade; portanto, um simples exame de sangue que pode fornecer essas informações seria valioso para o monitoramento de saúde pessoal".


"Todas essas medidas nos permitem descrever uma coreografia de eventos moleculares que ocorrem após o exercício físico", disse Snyder. "Sabemos que o exercício causa uma série de respostas fisiológicas, como inflamação, metabolismo e flutuação hormonal, mas essas medidas nos permitiram caracterizar essas alterações em detalhes sem precedentes".

Acontece que nos primeiros dois minutos após o exercício, o corpo experimenta uma intensa agitação de atividade molecular. Na maioria dos participantes, marcadores moleculares de inflamação, cicatrização de tecidos e estresse oxidativo, um subproduto natural do metabolismo, dispararam rapidamente logo após pular da esteira, quando seus corpos começaram a se recuperar. Marcadores moleculares do metabolismo variaram, disse Snyder. Em 2 minutos, amostras de sangue revelaram evidências de que o corpo estava metabolizando certos aminoácidos para obter energia, mas passou a metabolizar a glicose, um tipo de açúcar, por cerca de 15 minutos. "O corpo decompõe o glicogênio como parte de sua resposta à recuperação do exercício, e é por isso que vemos esse pico um pouco mais tarde", disse Snyder. O glicogênio é uma forma de glicose armazenada.

Como parte do estudo, Snyder também comparou a resposta molecular em indivíduos resistentes à insulina, o que significa que eles são incapazes de processar glicose adequadamente, com a resposta em indivíduos que poderiam processar glicose normalmente. "A principal diferença que vemos é que indivíduos resistentes à insulina têm uma resposta imune umedecida após o exercício", disse ele.

Exame de sangue para fitness

Embora não fosse a intenção original da equipe, eles observaram algumas consistências nas medidas de linha de base dos participantes que tiveram um desempenho melhor no teste de VO2 de pico. Nesses indivíduos, os pesquisadores observaram uma forte correlação entre um conjunto de moléculas e o nível de condicionamento aeróbico de um indivíduo. Eles descobriram uma coleção de milhares de moléculas - incluindo marcadores de imunidade, metabolismo e atividade muscular - que se correlacionam com a aptidão aeróbica de uma pessoa. "Neste momento, não entendemos completamente a conexão entre alguns desses marcadores e como eles estão relacionados a uma melhor forma física", disse Snyder. Os pesquisadores esperam desvendar essas conexões em uma investigação futura.

Snyder disse que, como o perfil molecular realizado no estudo era tão completo, não seria prático para os médicos usarem em suas clínicas; seria caro e forneceria mais informações do que o necessário. Mas sua equipe está trabalhando para reduzir os biomarcadores àqueles que são mais representativos do nível de condicionamento físico de uma pessoa, em um esforço para tornar o teste prático para uso mais amplo. A equipe já está desenvolvendo um algoritmo para selecionar um subconjunto dessas moléculas que são altamente correlativas aos resultados máximos de VO2, disse Contrepois. À medida que os pesquisadores continuam a otimizar o teste de condicionamento físico, eles esperam que um dia seja uma maneira mais rápida, barata e conveniente de medir objetivamente a aptidão aeróbica.

O estudo é um exemplo do foco da Stanford Medicine na  saúde de precisão , cujo objetivo é antecipar e prevenir doenças nos saudáveis ​​e diagnosticar e tratar com precisão as doenças nos doentes.

Outros autores do estudo de Stanford são estudiosos de pós - doutorado Ming-Shian Tsai , PhD, Ahmed Metwally , PhD, Brittany Lee-McMullen, PhD, Jeniffer Quijada, PhD, Songjie Chen , PhD, Brunilda Balliu, PhD, Shalina Taylor , PhD e Wenyu Zhou PhD; ex-bolsistas de pós-doutorado Sara Ahadi, PhD, e David Knowles, PhD; estudantes de graduação Eric Wei e Matthew Durrant; fisiologista do exercício clínico Jeffrey Christle, PhD; técnico de ciências da vida Mathew Ellenberger; coordenadora de pesquisa clínica Melanie Ashland; professor de genética Amir Bahmani , PhD; pesquisadores de ciências da vida Monika Avina e Brooke Enslen; instrutor de medicina Myriam Amsallem , MD, PhD; instrutor de medicina cardiovascularYukari Kobayashi , MD; nutricionista de pesquisa Dalia Perelman; instrutora de genética Sophia Schüssler-Fiorenza , MD, DPhil; Euan Ashley , MB ChB, DPhil, reitor associado de medicina e professor de medicina cardiovascular, de genética e de ciência de dados biomédicos; Stephen Montgomery , PhD, professor associado de patologia e genética e Hassan Chaib, PhD, diretor do Núcleo de Análise Genômica em Diabetes de Stanford.

Snyder é membro de Stanford Bio-X , o Instituto Stanford Cardiovascular , o Stanford Maternal & Instituto de Pesquisa de Saúde Infantil , o Instituto do Câncer de Stanford e do Instituto de Neurociências Wu Tsai em Stanford . Haddad é membro do Stanford Cardiovascular Institute.

Pesquisadores do St. Vincent's Hospital, da Universidade de Melbourne e da Universidade King Abdulaziz, na Arábia Saudita, também contribuíram para esta pesquisa.

Este estudo foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (doações 1U54DE02378901, S10OD020141 e P30DK116074), pelo Stanford Diabetes Research Center e pelo Australian Government Research Program Program. 

 

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