Sport hat viele Vorteile, einschließlich der Stärkung der Abwehrkräfte gegen Komplikationen, die bei SARS-CoV-2-Infektionen auftreten. Julien McRoberts/Getty Images
Wissenschaftler enthüllen ständig neu entdeckte Vorteile von Bewegung. In Experimenten der letzten 10 Jahre hat mein Forschungsprojekte hat herausgefunden, dass Bewegung bei einem Atemproblem helfen kann, das als ARDS bekannt ist.
ARDS ist eine Art von Atemversagen, die durch das schnelle Auftreten einer weit verbreiteten Entzündung in der Lunge gekennzeichnet ist, die verhindert, dass Sauerstoff die Organe erreicht. Es wurde in berichtet viele COVID-19-Patienten.
Ich bin ein Sportphysiologe mit Ausbildung in Medizin. Vor mehr als 30 Jahren gab ich meine Karriere in der allgemeinen Chirurgie in China auf und kam in die USA, um eine Karriere in der Grundlagenforschung in der Physiologie molekularer Übungen zu verfolgen, da ich von den hervorragenden gesundheitlichen Vorteilen regelmäßiger Bewegung fasziniert war.
Zuletzt habe ich über die möglichen Auswirkungen regelmäßiger Bewegung nachgedacht, um diese tödliche Komplikation von COVID-19 zu verhindern. Ich habe keine speziellen Experimente mit COVID-19 durchgeführt, aber meine Arbeit mit Mäusen könnte andere Forscher darüber informieren, wie sie Menschen schützen können, die an ARDS leiden.
Was ist ARDS?
A Todesursache für 3% -17% von Patienten, die mit SARS-CoV-2 infiziert sind, ist ARDS. COVID-19-Patienten mit dieser düsteren klinischen Komplikation haben a Sterblichkeitsrate von mehr als 50%.
Insbesondere kann ARDS auftreten, wenn eine Virusinfektion der Zellen in der Lunge das Immunsystem aktiviert und weiße Blutkörperchen anzieht, um durch den Blutkreislauf zum Lungengewebe zu gelangen und die Virusinfektion abzuwehren.
Wenn jedoch zu viele weiße Blutkörperchen gleichzeitig im Lungengewebe auftreten, kann dies zu einer Schädigung des Lungengewebes führen. Dies liegt daran, dass sie zu viele schädliche Moleküle produzieren, die als freie Radikale bezeichnet werden und Proteine, die Zellmembran und die DNA brechen.
Infolgedessen werden die Blutgefäße in der Lunge undicht, wodurch sich die Flüssigkeit im Lungengewebe ansammelt und sich die Luftsäcke der Lunge mit Flüssigkeit füllen. Dies verhindert, dass sich dieselben Luftsäcke, Alveolen genannt, mit Luft füllen und den Luftsauerstoff daran hindern, ins Blut zu gelangen. Patienten sterben an Sauerstoffmangel.
Die Zellen, die unsere Blutgefäße auskleiden, sind flach geformte Endothelzellen. Ein früher Schritt in diesem komplizierten ARDS-Krankheitsprozess besteht darin, dass die Auskleidung des Blutgefäßes an weißen Blutkörperchen klebrig wird, indem klebrige Proteine auf der Zelloberfläche gebildet werden, ein Phänomen, das als Endothelzellaktivierung bezeichnet wird.
Dies löst einen Teufelskreis aus; Je stärker die Endothelzellaktivierung ist, desto mehr freie Radikale setzen die weißen Blutkörperchen frei. Dies wiederum zerstört die Endothelzellen, wodurch das Blutgefäß mehr leckt und das Lungengewebe beschädigt wird.
Ein übungsinduziertes Antioxidans in unserem Körper
Vor mehr als 10 Jahren begann ich zu studieren die Schutzfunktion von übungsinduzierten antioxidativen Enzymen gegen Verlust der Muskelgröße. Meine Forschung hat gezeigt Diese Ausdauerübung fördert die Produktion eines Antioxidans namens extrazelluläre Superoxiddismutase (EcSOD), das das Superoxid der freien Radikale außerhalb der Zellen abbaut.
EcSOD ist das einzige antioxidative Enzym, das in das Blut ausgeschieden wird, das andere lebenswichtige Organe erreicht und über eine einzigartige Bindungsstruktur des Enzyms an die Endothelzellen und andere Zellen bindet. Dies macht EcSOD anders als jede zusätzliche Antioxidanspille oder Nahrung, die reich an Antioxidantien ist, die wir möglicherweise konsumieren. Ein orales Antioxidans, das einmal in das Blut aufgenommen wurde, zielt nicht auf ein bestimmtes Organ ab, um Schutz zu bieten, während EcSOD an bestimmten Organen haftet.
Als ich zum ersten Mal durch aerobes Training den Nachweis einer erhöhten EcSOD im Skelettmuskel sah, wurde ich zu einem Experiment inspiriert, in dem ich testete, ob nur eine Erhöhung der Menge dieses Enzyms durch Gentechnik anstelle von natürlich durch Bewegung Schutz bietet verschiedene Krankheiten, bei denen freie Radikale bekanntermaßen eine wichtige Rolle spielen, wie Muskelatrophie und Herzinsuffizienz.
EcSOD zum Schutz vor ARDS
Ich habe eine Maus entwickelt, die mehr EcSOD produziert im Skelettmuskel als die typische Maus, um die Auswirkungen des Aerobic-Trainings nachzuahmen. Wir haben klar erhalten Beweise dafür, dass diese Mäuse vor Muskelatrophie geschützt waren und Diabetes-induzierte Herzinsuffizienz.
Ich habe dann ARDS künstlich ausgelöst bei Mäusen durch Injektion einer Chemikalie, die von Bakterien produziert wird, von denen bekannt ist, dass sie diesen Zustand verursachen. Zu meiner angenehmen Überraschung waren gentechnisch veränderte Mäuse mit höheren Konzentrationen an EcSOD im Blut weitaus wahrscheinlicher, das schwere ARDS zu überleben und Multiorganversagen im Vergleich zu einer düsteren Mortalität bei den typischen Mäusen. Dies ahmt die Situation auf der Intensivstation nach, in der mehr als 80% der Patienten sterben, wenn sie an einem Versagen mehrerer Organe, einschließlich ARDS, leiden.
Ich bestätigte dann, dass es tatsächlich das EcSOD in den gentechnisch veränderten Mäusen war, das den Schutz bot. Als ich ein Experiment durchführte, bei dem eine gentechnisch veränderte Maus nach einem chirurgischen Eingriff namens Parabiose Blut mit einer normalen Maus teilte, oder ich einer Maus mit hohem EcSOD Blut abnahm und es in eine normale Maus mit ARDS transfundierte, war die normale Maus reduziert Schweregrad des ARDS und klinische Blutmarker bei multiplem Organversagen. Unter Verwendung verschiedener biochemischer und bildgebender Verfahren konnten wir Hinweise auf eine verminderte Endothelzellaktivierung und eine verminderte Schädigung von Proteinen, Zellmembranen und DNA durch freie Radikale im Lungengewebe feststellen.
Lerne aus dem Training
Diese Studien haben den Nachweis erbracht, dass die Abgabe des EcSOD-Gens oder -Proteins zur Erhöhung der EcSOD-Menge im Blut und in den lebenswichtigen Organen eine wirksame Maßnahme zum Schutz der Lunge und anderer lebenswichtiger Organe gegen Schäden durch ARDS und sein kann Versagen mehrerer Organe.
Meine Ergebnisse bei Mäusen könnten andere Forscher dazu inspirieren, innovative Wege zu finden, um die tödliche Komplikation von COVID-19 zu verhindern und zu behandeln.
Zum Beispiel könnten zukünftige Studien den Trainingstyp, die Intensität und die Dauer identifizieren, um die EcSOD-Spiegel in der Lunge und anderen lebenswichtigen Organen beim Menschen optimal zu erhöhen und die Abwehr gegen tödliche Komplikationen von COVID-19 oder anderen Krankheitszuständen aufzubauen. Natürlich können die Ergebnisse die Forschung zur Förderung von pharmakologischen, Protein- und / oder Gentherapien zur Behandlung von COVID-19-Patienten mit ARDS anregen.
Die Geschichte der EcSOD-Antioxidantien ist nur eine von vielen über die gesundheitlichen Vorteile von Bewegung. Ich glaube, wir können aus dem Training lernen, wirksame Therapien zur Behandlung von ARDS zu entwickeln, die durch COVID-19 und andere Krankheitszustände verursacht werden.
Über den Autor
Zhen Yan, Professor für Herz-Kreislauf-Medizin, University of Virginia
Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.
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