Stres oksydacyjny powodowany aktywnością fizyczną

Dzisiaj będzie trochę bardziej naukowo… Zajmiemy się tematem stresu oksydacyjnego, a dokładniej powodowanego aktywnością fizyczną oraz mechanizmem komórkowym i wpływem na produkowanie siły mięśniowej. Postaram się przedstawić wszystko w jak najbardziej zrozumiały i przejrzysty sposób. Zagadnienie to jest niezmiernie ważne dla osób trenujących. Zapraszam do czytania 🙂

Pierwsza sugestia o tym, że ćwiczenia fizyczne wpływają na szkody w tkankach wywoływane przez wolne rodniki pojawiła się w 1978 roku. W ciągu trzech ostatnich dekad obserwujemy wzrost wiedzy odnośnie aktywności fizycznej i stresu oksydacyjnego. Mimo, że źródła oksydantów produkowanych podczas ćwiczeń to nadal sporny temat, obecnie przyjmuje się, że zarówno rozkurcz, jak i skurcz tkanki mięśniowej produkują reaktywne formy tlenu i azotu. W sposób istotny, intensywny i długotrwały wysiłek fizyczny może skończyć się uszkodzeniem zarówno białek, jak i lipidów w kurczących się miocytach. Co więcej, reaktywne formy tlenu mogą regulować liczbę sieci połączeń sygnałowych i regulować ekspresję wielorakich genów w komórkach eukariotycznych. Takie zmiany w środowisku genów pociągają za sobą zmiany w transkrypcji, stabilności mRNA i poziomu transdukcji sygnału w komórce. Ponadto, liczne produkty związane z genami modulowanymi przez oksydanty zostały rozpoznane i zaliczone do enzymów antyoksydacyjnych, białek stresowych, białek naprawiających DNA i mitochondrialnych elektronów transportujących białka. Co ciekawe, fizjologicznie niski poziom reaktywnych form tlenu jest potrzebny do normalnego produkowania siły w mięśniach szkieletowych, ale ich wysoki poziom wzmaga dysfunkcje kurczliwości, skutkujące osłabieniem i zmęczeniem mięśni. Naukowcy starają się znaleźć wyjaśnienie na ten mechanizm oraz badają możliwość ochrony mięśni przed mediatorami wolnych rodników.

Uprawianie regularnej aktywności fizycznej niesie wiele pozytywnych skutków, między innymi obniżenie ryzyka zachorowania na choroby układu krążenia, nowotworów czy cukrzycy. Obniżanie poziomu wolnych rodników ma wiele ról w komórkach, tj. kontrola nad ekspresją genów, regulacja poziomu transdukcji sygnału w komórce i modulowanie produkcji siły w mięśniach szkieletowych.

Ale co to są tak właściwie wolne rodniki? To cząsteczki lub atomy będące wysoce  reaktywnymi czynnikami posiadającymi co najmniej jeden  niesparowany elektron na orbicie zewnętrznej. Wyróżniamy m.in. rodnik hydroksylowy, hydronadtlenek, tlenek azotu czy nadtlenek wodoru.

Stres oksydacyjny z kolei to zaburzenie równowagi między produkcją antyoksydantów, a ich niedostateczną detoksykacją przez niewydolne systemy antyoksydacyjne, prowadzącym do powstawania uszkodzeń struktur biologicznych.

Do enzymatycznych mechanizmów zwalczania wolnych rodników zaliczamy:

  • dyzmutazę ponadtlenkową
  • katalazę
  • peroksydazę glutationową

 

 

Z kolei do nieenzymatycznych:

  • glutation
  • kwas liponowy
  • kwas moczowy
  • bilirubinę
  • koenzym Q (ubichinon)

A jakie antyoksydanty znajdziemy w pożywieniu?

  • witamina C (acerola, kiwi, porzeczki, papryka)
  • witamina E (migdały, jaja, oliwki, orzechy)
  • karotenoidy (marchew, papryka, dynia, cebula)

 

Przejdźmy już teraz do części właściwej, czyli wpływu aktywności fizycznej na stężenie oksydantów w organizmie:

  1. Wzrost produkcji anionorodnika ponadtlenkowego i innych RFT (Ji 1999, Powers i Lennon 1999, Bejma i wsp. 2000, Watson i wsp. 2005, Masuda i wsp. 2006, Tanabe i wsp. 2006, Nikolaidis i wsp. 2007, Tauler i wsp. 2008)
  1. Utlenianie glutationu i witaminy E (Meydani i wsp. 1993, Leeuwenburgh i Heinecke 2001, Jessup i wsp. 2003, Park i wsp. 2005) – Stężenie oksydantów może być tak wysokie, że dochodzi do utlenienia glutationu i witaminy E. W ten sposób w komórkach mięśni dochodzi do zmniejszenia ilości tych naturalnych antyoksydantów.
  2. Podwyższony poziom peroksydacji lipidów komórek mięśni (Halliwell i Gutteridge 1995, 2007) – Konsekwencją ubytku naturalnych antyoksydantów i nadmiaru oksydantów jest podwyższony poziom peroksydacji lipidów komórek mięśni.
  3. Podwyższony poziom wydalanych z moczem, oksydacyjnie zmodyfikowanych zasad DNA (Tsai i wsp. 2001) – Powstające podczas wysiłku fizycznego RFT powodują nie tylko uszkodzenie mięśni, ale także oksydacyjne uszkodzenia DNA. Skutkiem tego jest podwyższony poziom wydalanych z moczem, oksydacyjnie zmodyfikowanych zasad DNA.
  4. Stężenie antyoksydantów oraz aktywność enzymów odpowiedzialnych za detoksykację RFT są w mięśniach znaczenie niższe, niż w innych tkankach (Ji i wsp. 1990, Bejma i Ji 1999, Bejma i wsp. 2000) – Mięśnie szkieletowe są szczególnie podatne na uszkodzenia oksydacyjne, gdyż stężenie antyoksydantów oraz aktywność enzymów odpowiedzialnych za detoksykację RFT są w nich znaczenie niższe niż w innych tkankach.

Jak widzicie, przeprowadzono w tym zakresie wiele badań, a więc nie są to żadne mrzonki. Warto zadbać o swój organizm również pod tym kątem.

 

I na koniec ciekawostki 🙂

  • aktywność SOD w wątrobie jest ok. 40 razy wyższa niż w mięśniach szkieletowych (Jenkins i wsp. 1984)
  • u szczurów poddanych intensywnemu treningowi stwierdzono wzrost aktywności SOD i katalazy (Vina i wsp. 2000)
  • u psów długotrwały trening spowodował 3x wzrost aktywności enzymów uczestniczących w syntezie glutationu (Marin i wsp. 1993)
  • mięśnie kobiet są mniej wrażliwe na uszkodzenia wywołane działaniem RFT (Sack i wsp. 1994, Bednarek-Tupikowska i wsp. 2003)
  • prowadzone są badania sprawdzające, czy wzrost ryzyka powysiłkowego stresu oksydacyjnego u kobiet pomenopauzalnych jest związany z niskim stężeniem estrogenów w ich ciele otyłość należy do czynników zakłócających obronę antyoksydacyjną w tkankach (Vincent i Taylor 2006, 2007). Mięśnie kobiet są mniej wrażliwe na uszkodzenia wywołane działaniem RFT. Może być to spowodowane antyoksydacyjnymi właściwościami żeńskich hormonów płciowych, głównie pochodnych estradiolu. W badaniach przeprowadzonych na samicach zwierząt nie obserwowano powysiłkowego stresu oksydacyjnego bądź występował on w ograniczonym zakresie. W 2008 roku do podobnych wniosków doszli Tauler i wsp. oceniając stres oksydacyjny u nastoletnich pływaków i pływaczek stwierdzili, że przyrost wartości wskaźników stresu oksydacyjnego spowodowany treningiem pływackim przy obciążeniu na poziomie 75-80% VO2 max był niższy w grupie dziewcząt.
  • zaburzenia gospodarki lipidowej, białek i aminokwasów związane z brakiem równowagi między procesami oksydacyjnymi i antyoksydacyjnymi są większe u osób otyłych (Dandona i wsp. 2003, 2005)

Pierwsze dowody na to, że aktywność fizyczna powoduje wzrost wolnych rodników w organizmie pojawiły się wiele lat temu. Przez ten czas zostało przeprowadzone wiele badań, które potwierdzają słuszność postawionej tezy. Nasze pojmowanie źródeł i konsekwencji powstawania RFT  jest obecnie na wysokim poziomie, jednakże nie wiemy jeszcze wszystkiego. Ostatnie badania sugerują, że napięcie mięśni powoduje powstawanie utleniaczy z wielu różnych komórkowych lokacji. Co więcej, mimo, że od dłuższego czasu mitochondria były uznawane za potencjalne źródło wolnych rodników w komórkach, obecnie dowiadujemy się, że wywierają mniejszy wpływ niż wcześniej sądzono.

Fizjologicznie odpowiedni poziom RFT ma za zadanie regulowanie poziomu transdukcji sygnału w komórce i modulowanie produkcji siły w mięśniach szkieletowych.

Niemniej jednak, podwyższony poziom RFT wywołuje dysfunkcje w napięciu mięśni szkieletowych, których skutkiem jest zmęczenie mięśni.

 

Mam nadzieję, że wyniesiecie coś z tego wpisu i nie będziecie lekceważyć bólu mięśni, gdyż może być to poważny skutek przetrenowania i nieprawidłowego stężenia utleniaczy w Waszym organizmie. Do napisania 🙂

 

Źródła:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2909187/#R112

Wpływ standaryzowanego wysiłku fizycznego na stres oksydacyjny w aspekcie fenotypu otyłości i polimorfizmu genu receptora β-3-adrenergicznego u kobiet pomenopauzalnych. Felicja Lwow, 2010

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/

http://www.e-biotechnologia.pl/Artykuly/Enzymy-antyoksydacyjne/ http://laboratoria.net/img/artykuły/katalaza.jpg?1387287668226?1387287668226

http://czas-diety.pl/

http://bmsi.ru/doc/82ed780a-a0a6-4e8a-a435-655df6ee386a