Regularna aktywność fizyczna od lat wiązana jest z niższym ryzykiem chorób przewlekłych, w tym raka. Jednak mechanizmy, dzięki którym ćwiczenia mogą hamować rozwój nowotworów, wciąż pozostają nie w pełni wyjaśnione. Najnowsze badanie opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences dostarcza przełomowych danych: intensywny wysiłek fizyczny przekierowuje glukozę – kluczowe „paliwo” dla szybko rosnących guzów – do mięśni szkieletowych i serca. U myszy skutkowało to nawet 60-procentowym spowolnieniem wzrostu guza. Odkrycie to może rewolucjonizować rozumienie roli ćwiczeń w terapii nowotworów.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak ćwiczenia fizyczne przekierowują glukozę z guza do mięśni, spowalniając wzrost nowotworów nawet o 60% u myszy.
- Co wykazało badanie opublikowane w „PNAS”, w tym szczegółowe dane dotyczące metabolizmu glukozy, aminokwasów i ekspresji genów.
- Dlaczego efekt hamowania guza nie zależy od typu nowotworu, co pokazano zarówno w raku piersi, jak i czerniaku.
- Jakie znaczenie mogą mieć te odkrycia dla terapii onkologicznych u ludzi, w tym dla prehabilitacji, rehabilitacji i onkologii precyzyjnej.
Jak przebiegało badanie – model mysiego raka i dieta wysokotłuszczowa
Aby zbadać wpływ metabolizmu wysiłkowego na wzrost guza, naukowcy wstrzyknęli myszom komórki raka piersi, a następnie podzielili je na grupy:
- część karmiono dietą wysokotłuszczową (HFD, 60% kalorii z tłuszczu),
- pozostałe otrzymywały standardową dietę kontrolną.
Myszom na diecie HFD udostępniono kołowrotek, umożliwiając im dobrowolne ćwiczenia. Zastosowano izotopowo znakowane cząsteczki glukozy ([U-13C6]) oraz glutaminy ([U-13C5]), aby monitorować zmiany metaboliczne w tkankach i guzach.
Wyniki: nawet 60% redukcji wielkości guza u myszy ćwiczących
Po czterech tygodniach badacze zaobserwowali dramatyczne różnice w wielkości guzów między myszami ćwiczącymi, a niećwiczącymi – nawet jeśli obie grupy jadły taką samą dietę. Jak piszą autorzy badania:
U otyłych myszy, które po wstrzyknięciu do guza poddano 4-tygodniowemu dobrowolnemu bieganiu w kółku, zaobserwowano prawie 60% redukcję rozmiaru guza. Wysiłkowe myszy miały większą masę beztłuszczową i mniejszą masę tłuszczową niż ich niećwiczące, otyłe odpowiedniki, a stężenia glukozy i insuliny w osoczu były porównywalne ze stężeniami glukozy i insuliny w grupie kontrolnej karmionej karmą dla zwierząt siedzących.
Co więcej, po zaledwie 30 minutach biegu o umiarkowanej intensywności (15 m/min):
U ćwiczących myszy otyłych zaobserwowano wyższy wychwyt 2-deoksyglukozy przez mięśnie serca i szkieletu oraz zmniejszony wychwyt glukozy przez guz.
Oznacza to, że aktywność fizyczna nie tylko poprawia ogólny metabolizm, lecz także dosłownie „odbiera” guzowi energię potrzebną do wzrostu.
Efekt nie zależy od typu guza – podobne wyniki w czerniaku
Zespół przeprowadził dodatkowe analizy na modelu czerniaka – nowotworu, którego rozwój zwykle nie jest nasilany przez otyłość, w odróżnieniu od raka piersi. Wyniki były równie obiecujące:
- ćwiczenia przez cztery tygodnie znacząco zmniejszyły wielkość guza,
- zaobserwowano mniejszy wychwyt glukozy przez guz,
- obniżone było także tempo utleniania glukozy w tkance nowotworowej.
Sugeruje to, że redystrybucja glukozy oraz zmiany metaboliczne wywołane wysiłkiem fizycznym nie są specyficzne dla jednego rodzaju nowotworu, lecz mogą stanowić uniwersalny mechanizm hamowania ich rozwoju.
Prehabilitacja – ćwiczenia przed powstaniem guza również działają
Część myszy wykonywała ćwiczenia jeszcze przed wstrzyknięciem komórek nowotworowych. Efekt był podobny: wolniejszy wzrost guza, lepszy skład ciała oraz poprawa wskaźników wydolności metabolicznej. Naukowcy tłumaczą:
Te obserwacje mogą wynikać z wcześniejszego osiągnięcia i utrzymania składu ciała lub ogólnej sprawności (szczytowego VO2) przy wczesnej ekspozycji na wysiłek fizyczny.
To istotne w kontekście pacjentów onkologicznych, dla których ruch przed rozpoczęciem terapii coraz częściej staje się elementem tzw. prehabilitacji.
Co dzieje się w organizmie? Zmiany metaboliczne i ekspresja genów
Badacze odkryli, że redystrybucja glukozy to tylko część mechanizmu. U myszy ćwiczących zaobserwowano również:
- obniżoną ekspresję białka mTOR – kluczowego regulatora wzrostu komórkowego, często nadaktywnego w nowotworach,
- zmiany w wykorzystaniu aminokwasów, na których guzy polegają jako alternatywnym źródle energii,
- różnice w ekspresji aż 417 genów związanych z metabolizmem energetycznym.
To wskazuje, że aktywność fizyczna wpływa na wiele szlaków metabolicznych, które razem ograniczają tempo wzrostu guza.
Czy podobny mechanizm działa u ludzi?
Aby zbliżyć się do odpowiedzi, zespół zanalizował dane z badań nad treningiem fizycznym u kobiet z rakiem piersi oraz dane z metaanalizy dotyczącej odpowiedzi mięśni na różne formy wysiłku. Wyniki ujawniły:
- zwiększoną ekspresję genów odpowiedzialnych za kanały leucyny i glutaminy w mięśniach osób ćwiczących,
- podobne wzorce regulacji genów jak u myszy, choć bez wyraźnych różnic między poziomami intensywności wysiłku.
Autorzy podkreślają, że potrzebne są większe badania kliniczne, ale:
- szlaki metaboliczne są zbliżone u ssaków,
- wcześniejsze badania u ludzi również sugerują hamowanie wzrostu nowotworu poprzez ćwiczenia.
To pozwala formułować ostrożny, ale uzasadniony optymizm.
Potencjalne znaczenie kliniczne – nowy kierunek w onkologii?
Lepsze zrozumienie tego, jak glukoza i inne substraty energetyczne są wykorzystywane po wysiłku fizycznym, może mieć ogromne znaczenie dla medycyny klinicznej. Autorzy badania podkreślają:
Przewidujemy, że ta praca może położyć podwaliny pod kluczowe spostrzeżenia dotyczące roli systemowych adaptacji do wysiłku fizycznego w szerszych terapiach przeciwnowotworowych. Co więcej, badanie roli sprawności fizycznej w szlakach molekularnych modyfikowanych przez wysiłek fizyczny może ujawnić nowe cele terapeutyczne w onkologii precyzyjnej, szczególnie u pacjentów, którzy nie tolerują wysiłku fizycznego.
W praktyce może to oznaczać:
- bardziej spersonalizowaną rehabilitację w onkologii,
- lepszą integrację aktywności fizycznej z klasyczną terapią,
- nowe cele molekularne dla terapii farmakologicznych naśladujących korzystne efekty ćwiczeń.
Główne wnioski
- Ćwiczenia fizyczne spowalniają wzrost guza nawet o 60%, co potwierdzono u otyłych myszy po czterech tygodniach dobrowolnego biegania w kołowrotku.
- Wysiłek fizyczny przekierowuje glukozę z tkanek nowotworowych do mięśni serca i szkieletu, zmniejszając dostępność „paliwa” dla guza już po 30 minutach intensywnego biegu.
- Efekt ten występuje także w innych typach nowotworów, np. czerniaku, co potwierdza ogólnoustrojowy, a nie specyficzny dla guza mechanizm metaboliczny.
- Analizy danych u ludzi sugerują podobne zmiany w ekspresji genów związanych z metabolizmem aminokwasów, co wzmacnia hipotezę o korzystnej roli ćwiczeń w terapii onkologicznej.
Źródło:
- https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2508707122
