การออกกำลังกายมีประโยชน์มากมายรวมถึงการเพิ่มการป้องกันโรคแทรกซ้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการติดเชื้อ SARS-CoV-2 รูปภาพ Julien McRoberts / Getty

นักวิทยาศาสตร์เปิดเผยผลการออกกำลังกายที่ค้นพบใหม่อยู่เสมอ ในการทดลองในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา การวิจัย พบว่าการออกกำลังกายสามารถช่วยแก้ปัญหาระบบทางเดินหายใจที่เรียกว่า ARDS

ARDS เป็นประเภทของการหายใจล้มเหลวที่โดดเด่นด้วยการโจมตีอย่างรวดเร็วของการอักเสบอย่างกว้างขวางในปอดที่ป้องกันไม่ให้ออกซิเจนไปถึงอวัยวะ มันได้รับการรายงานใน ผู้ป่วย COVID-19 จำนวนมาก.

ฉันเป็นนักสรีรวิทยาการออกกำลังกาย ด้วยการฝึกอบรมด้านการแพทย์ กว่า 30 ปีที่แล้วฉันเลิกอาชีพการผ่าตัดทั่วไปในประเทศจีนและมาที่สหรัฐอเมริกาเพื่อศึกษาอาชีพพื้นฐานด้านสรีรวิทยาการออกกำลังกายระดับโมเลกุลเนื่องจากฉันได้รับประโยชน์ด้านสุขภาพที่ยอดเยี่ยมจากการออกกำลังกายเป็นประจำ

ล่าสุดฉันคิดเกี่ยวกับผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการออกกำลังกายเป็นประจำในการป้องกันภาวะแทรกซ้อนร้ายแรงของ COVID-19 ฉันยังไม่ได้ทำการทดลองใด ๆ โดยเฉพาะเกี่ยวกับ COVID-19 แต่งานของฉันกับหนูอาจแจ้งให้นักวิจัยคนอื่น ๆ ค้นพบวิธีที่จะปกป้องคนที่ทนทุกข์ทรมานจาก ARDS

ARDS คืออะไร

A สาเหตุการเสียชีวิต 3% -17% ของผู้ป่วยที่ติดเชื้อ SARS-CoV-2 คือ ARDS ผู้ป่วย COVID-19 ที่มีภาวะแทรกซ้อนทางคลินิกหดหู่นี้มี อัตราการตายมากกว่า 50%

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ARDS สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อการติดเชื้อไวรัสของเซลล์ในปอดเปิดใช้งานระบบภูมิคุ้มกันและดึงดูดเซลล์เม็ดเลือดขาวเดินทางผ่านกระแสเลือดไปยังเนื้อเยื่อปอดเพื่อต่อสู้กับการติดเชื้อไวรัส

อย่างไรก็ตามเมื่อเซลล์เม็ดเลือดขาวมากเกินไปปรากฏในเนื้อเยื่อปอดพร้อมกันก็สามารถทำให้เนื้อเยื่อปอดเสียหายได้ นี่เป็นเพราะพวกมันผลิตโมเลกุลที่สร้างความเสียหายมากเกินไปที่เรียกว่าอนุมูลอิสระซึ่งทำลายโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์และ DNA

เป็นผลให้หลอดเลือดในปอดกลายเป็นรั่วทำให้เกิดการสะสมของของเหลวในเนื้อเยื่อปอดและถุงอากาศของปอดเต็มไปด้วยของเหลว สิ่งนี้จะป้องกันไม่ให้ถุงลมเดียวกันนี้เรียกว่า alveoli จากการเติมอากาศปิดกั้นออกซิเจนในอากาศจากการเข้าไปในเลือด ผู้ป่วยเสียชีวิตเนื่องจากขาดออกซิเจน

เซลล์ที่เรียงตัวหลอดเลือดของเราคือเซลล์บุผนังหลอดเลือดที่มีรูปร่างแบน หนึ่งขั้นตอนแรกในกระบวนการเกิดโรค ARDS ที่ซับซ้อนคือเยื่อบุของหลอดเลือดกลายเป็นเหนียวไปยังเซลล์เม็ดเลือดขาวโดยการทำโปรตีนที่เหนียวบนพื้นผิวของเซลล์ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการกระตุ้นเซลล์บุผนังหลอดเลือด

สิ่งนี้ทำให้เกิดวงจรอุบาทว์; การเปิดใช้งานเซลล์บุผนังหลอดเลือดมากขึ้นยิ่งอนุมูลอิสระปล่อยเซลล์เม็ดเลือดขาวมากขึ้น สิ่งนี้จะทำลายเซลล์บุผนังหลอดเลือดทำให้หลอดเลือดรั่วมากขึ้นและทำลายเนื้อเยื่อปอด

สารต้านอนุมูลอิสระที่เกิดจากการออกกำลังกายในร่างกายของเรา

มากกว่า 10 ปีที่แล้วฉันเริ่มเรียน บทบาทการป้องกันของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระที่เกิดจากการออกกำลังกาย กับการสูญเสียกล้ามเนื้อขนาด การวิจัยของฉันได้แสดงให้เห็น การออกกำลังกายที่มีความอดทนส่งเสริมการผลิตสารต้านอนุมูลอิสระที่เรียกว่า extracellular superoxide dismutase (EcSOD) ที่ทำลายสารอนุมูลอิสระซูเปอร์ออกไซด์ที่อยู่นอกเซลล์

EcSOD เป็นเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระตัวเดียวที่หลั่งออกมาในเลือดที่ไปถึงอวัยวะสำคัญอื่น ๆ และผูกเข้ากับเซลล์บุผนังหลอดเลือดและเซลล์อื่น ๆ ผ่านโครงสร้างการจับที่เป็นเอกลักษณ์ของเอนไซม์ สิ่งนี้ทำให้ EcSOD ไม่เหมือนเม็ดยาต้านอนุมูลอิสระเสริมหรืออาหารที่อุดมไปด้วยสารต้านอนุมูลอิสระที่เราอาจบริโภค สารต้านอนุมูลอิสระในช่องปากเมื่อดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดไม่ได้กำหนดเป้าหมายให้กับอวัยวะที่ให้การป้องกันในขณะที่ EcSOD ยึดติดกับอวัยวะเฉพาะ

เมื่อฉันเห็นหลักฐานของการเพิ่มขึ้นของ EcSOD ในกล้ามเนื้อโครงร่างโดยการออกกำลังกายแบบแอโรบิคฉันได้รับแรงบันดาลใจให้ทำการทดลองที่ฉันทดสอบว่าการเพิ่มปริมาณของเอนไซม์นี้ผ่านทางพันธุวิศวกรรมแทนที่จะเป็นการออกกำลังกายตามธรรมชาติ โรคต่าง ๆ ที่อนุมูลอิสระเป็นที่รู้จักกันมีบทบาทสำคัญเช่นกล้ามเนื้อลีบและหัวใจล้มเหลว

EcSOD ป้องกัน ARDS

ฉันออกแบบวิศวกรรมที่ผลิต EcSOD มากขึ้น ในกล้ามเนื้อโครงร่างมากกว่าที่หนูทั่วไปจะเลียนแบบผลของการออกกำลังกายแบบแอโรบิค เราได้รับที่ชัดเจน หลักฐานที่แสดงว่าหนูเหล่านี้ได้รับการปกป้องจากกล้ามเนื้อลีบ และ โรคหัวใจล้มเหลว.

จากนั้นฉันก็เรียก ARDS ปลอม ในหนูโดยการฉีดหนูด้วยสารเคมีที่ผลิตโดยแบคทีเรียที่ทราบว่าทำให้เกิดสภาพเช่นนี้ สำหรับความประหลาดใจที่น่าพอใจของฉันหนูที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมที่มีความเข้มข้นของ EcSOD ในเลือดสูง มีแนวโน้มที่จะอยู่รอดได้ใน ARDS ที่รุนแรง และความล้มเหลวของอวัยวะหลายเมื่อเทียบกับการเสียชีวิตหดหู่ในหนูทั่วไป สิ่งนี้เลียนแบบสถานการณ์ในผู้ป่วยหนักซึ่งผู้ป่วยมากกว่า 80% เสียชีวิตเมื่อพวกเขาประสบกับความล้มเหลวของอวัยวะหลายอวัยวะรวมถึง ARDS

ฉันยืนยันแล้วว่ามันเป็น EcSOD ในหนูดัดแปลงพันธุกรรมที่ให้การปกป้อง เมื่อฉันทำการทดลองที่เมาส์ที่ดัดแปลงพันธุกรรมใช้เลือดร่วมกับเมาส์ปกติตามขั้นตอนการผ่าตัดที่เรียกว่า parabiosis หรือฉันเอาเลือดจากเมาส์ที่มี EcSOD สูงและเปลี่ยนมันให้กลายเป็นเมาส์ปกติที่ทนทุกข์จาก ARDS หนูปกติได้ลดลง ความรุนแรงของ ARDS และเครื่องหมายทางคลินิกของความล้มเหลวหลายอวัยวะ ด้วยการใช้เทคโนโลยีชีวเคมีและการถ่ายภาพที่หลากหลายเราเห็นหลักฐานของการลดการกระตุ้นเซลล์บุผนังหลอดเลือดและโปรตีนที่ลดลงเยื่อหุ้มเซลล์และความเสียหายของดีเอ็นเอที่เกิดจากอนุมูลอิสระในเนื้อเยื่อปอด

เรียนรู้จากการออกกำลังกาย

การศึกษาเหล่านี้ได้ให้หลักฐานที่พิสูจน์ถึงหลักการว่าการส่งมอบยีนหรือโปรตีน EcSOD เพื่อเพิ่มปริมาณของ EcSOD ในเลือดและอวัยวะสำคัญอาจเป็นการแทรกแซงที่มีประสิทธิภาพสำหรับการปกป้องปอดและอวัยวะสำคัญอื่น ๆ ต่อความเสียหายที่เกิดจาก ARDS และ หลายอวัยวะล้มเหลว

การค้นพบของฉันในหนูอาจเป็นแรงบันดาลใจให้นักวิจัยคนอื่น ๆ คิดค้นวิธีใหม่ในการป้องกันและรักษาภาวะแทรกซ้อนที่ร้ายแรงของ COVID-19

ตัวอย่างเช่นการศึกษาในอนาคตอาจระบุประเภทของการออกกำลังกายความเข้มและระยะเวลาในการเพิ่มระดับ EcSOD ในปอดและอวัยวะสำคัญอื่น ๆ ในมนุษย์อย่างเหมาะสมเพื่อสร้างการป้องกันภาวะแทรกซ้อนร้ายแรงของ COVID-19 หรือโรคอื่น ๆ แน่นอนว่าการค้นพบนี้อาจเป็นแรงบันดาลใจให้มีการวิจัยเพื่อส่งเสริมการรักษาทางเภสัชวิทยาโปรตีนและหรือการรักษาด้วยยีนเพื่อรักษาผู้ป่วย COVID-19 ด้วย ARDS

เรื่องราวต่อต้านอนุมูลอิสระของ EcSOD เป็นเพียงหนึ่งในหลาย ๆ เรื่องเกี่ยวกับประโยชน์ต่อสุขภาพของการออกกำลังกาย ฉันเชื่อว่าเราสามารถเรียนรู้จากการออกกำลังกายเพื่อพัฒนาวิธีการรักษาที่มีประสิทธิภาพเพื่อรักษา ARDS ที่เกิดจาก COVID-19 และโรคอื่น ๆ

เกี่ยวกับผู้เขียน

Zhen Yan ศาสตราจารย์ด้านอายุรศาสตร์โรคหัวใจและหลอดเลือด มหาวิทยาลัยเวอร์จิเนีย

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

books_health