ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΣΤΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΟΛΙΚΗΣ ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΠΤΙΚΗΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΛΑΣΗΣ ΣΤΟ ΑΙΜΑ ΑΝΗΛΙΚΠΝ ΑΘΛΗΤΗΝ. ΠΑΝΟΥ ΝΕΡΑΙΔΑ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΗΝ ΥΓΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ <& ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΣΤΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΟΛΙΚΗΣ ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΠΤΙΚΗΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΛΑΣΗΣ ΣΤΟ ΑΙΜΑ ΑΝΗΛΙΚΠΝ ΑΘΛΗΤΗΝ. ΠΑΝΟΥ ΝΕΡΑΙΔΑ Λάρισα

2 (yimio r 7MVOQH S'J l y >y Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΗΣ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΗΣΗΣ Ειλικη Συλλογή «Γκρίζα Βιβλιογραφία» Αριθ. Εισ.: 4978/1 Ημερ. Εισ.: Δωρεά: Ταξιθετικός Κωδικός: Π.Θ. ΠΤ-ΒΒ 2006 ΠΑΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ

3 Θα ήθελα να ευχαριστήσω πολύ τον καθηγητή μου κ. Κουρέτα Δημήτριο, για την ευκαιρία που μου έδωσε να ασχοληθώ με το συγκεκριμένο θέμα, την πολύτιμη βοήθεια του και την καθοδήγησή του καθ' όλη τη διάρκεια της εργασίας. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον επιβλέποντα καθηγητή μου κ. Νικολαϊδη Μιχάλη για την υπομονή του και την πολύτιμη βοήθεια του τόσο κατά την εκπόνηση του πειράματος όσο και στη συγγραφή της παρούσας εργασίας. Ακόμη ευχαριστώ τον κ. Κυπάρο Αντώνη για τις συμβουλές του σχετικά με την εκτέλεση του πειράματος, τη συγγραφή της συγκεκριμένης εργασίας.. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον κ. Στάγκο Δημήτριο και την κ. Αννα Καραγιάννη για την ευχάριστη συνεργασία και βοήθεια τους στο εργαστήριο καθώς και τα υπόλοιπα μέλη του εργαστηρίου. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω τους συναδέλφους μου Χατζηιωάννου Μαρίνα, Σαμαρά Λεωνίδα και Πανοπούλου Ευαγγελία για την ευχάριστη συνεργασία. 2

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ 5 ΕΙΣΑΓΠΓΗ 6 Οξυγόνο 6 Ελεύθερες ρίζες οξυγόνου 6 Παραγωγή ελευθέρων ριζών 7 βιολογική δράση 8 Ευεργετικές συνέπειες ελευθέρων ριζών 8 Αρνητικές επιπτώσεις ελευθέρων ριζών 8 Μεταβολισμός των ROS 9 Νόσοι προκαλούμενοι από ελεύθερες ρίζες 9 Αντιοξειδωτική 11 Ενζυμικοί μηχανισμοί 11 Μη ενζυμικοί μηχανισμοί 11 Η αντιοξειδωτική άμυνα 12 Οξειδωτικό στρες 13 Οξειδωτικό στρες: πολυπαραγοντικό φαινόμενο 14 Ασκηση και οξειδωτικό στρες 14 Καταλάση: Ένα καταπληκτικό ένζυμο 14 Ολική αντιοξειδωτική ικανότητα (TAC) 16 Σκοπός εργασίας 17 ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ 18 Ορός αίματος 18 Ολική αντιοξειδωτική ικανότητα ορού TAC 18 Καταλάση CAT 19 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 20 ΣΥΖΗΤΗΣΗ 21 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 22 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 23 3

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΙΚΟΝΠΝ Εικόνα 1: Μόριο οξυγόνου 6 Εικόνα 2: Αντιδράσεις μοριακού οξυγόνου 7 Εικόνα3:παραγωγή ελευθέρων ριζών 8 Εικόνα 4: Μεταβολισμός των ROS 9 Εικόνα 5: Νόσοι προκαλούμενοι από ελεύθερες ρίζες 10 Εικόνα 6: Η επίδραση των ελευθέρων ριζών οξυγόνου 12 και αντιοξειδωτικοί αμυντικοί μηχανισμοί στα κύτταρα. Εικόνα 7: Βλάβες προκαλούμενες από οξειδωτικό στρες 14 στα κύτταρα. Εικόνα 8: Η μοριακή δομή της καταλάσης 15 ΡΑΒΔΟΓΡΑΜΜΑΤΑ Ραβδόγραμμα 1: Ολική αντιοξειδωτική ικανότητα ορού 20 Ραβδόγραμμα 2: Δραστικότητα καταλάσης 21 4

6 Περίληψη Σκοπός της συγκεκριμένης εργασίας ήταν η μελέτη της προσαρμογής διαφόρων αντιοξειδωτικών μηχανισμών και του προκαλούμενου οξειδωτικού στρες πριν και μετά από έντονη άσκηση (κολύμβηση) σε παιδιά 9-11 ετών. Το οξειδωτικό στρες είναι μια ανισορροπία ανάμεσα στην παραγωγή ελευθέρων ριζών και στην υπάρχουσα αντιοξειδωτική άμυνα του οργανισμού. Είναι ένας σημαντικός παράγοντας στην υγεία και στην ασθένεια. Συσσωρευτικές αποδείξεις δείχνουν ότι μία σωστή ισορροπία μεταξύ οξειδωτικών και αντιοξειδωτικών είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της υγείας, της ευεξίας και της μακροζωίας ενώ μία μεταβολή μπορεί να καταλήξει σε διαταραχή και σε ασθένειες συμπεριλαμβανομένων των εξής: φλεγμονές, νευροεκφυλιστικές παθήσεις, καρκίνους, καρδιαγγειακές παθήσεις, καταρράκτη και γήρανση. Επομένως το οξειδωτικό στρες είναι ένα ζωτικό σήμα κινδύνου και η παρακολούθηση του είναι θεμελιώδους σημασίας για την προληπτική ιατρική και τη διατήρηση της υγείας καθώς επίσης και για τον έλεγχο σχετικών θεραπειών σε ένα μεγάλο φάσμα εφαρμογών. Έχουν γίνει εκτεταμένες έρευνες για τον καθορισμό της σχέσης μεταξύ άσκησης και οξειδωτικού στρες στους ενήλικες, όμως υπάρχει έλλειψη στοιχείων για τα παιδιά. Για το λόγο αυτό προσδιορίστηκε η ολική αντιοξειδωτική ικανότητα του ορού και η δραστικότητα της καταλάσης όσον αφορά τους αντιοξειδωτικούς μηχανισμούς. Έτσι βρέθηκε ότι μετά την άσκηση υπήρχε μεταβολή της ολικής αντιοξειδωτικής ικανότητας του ορού σε σχέση με τα επίπεδα πριν την άσκηση και αύξηση της δραστικότητας της καταλάσης μετά την άσκηση. Από τα αποτελέσματα αυτά προέκυψε ότι μετά από έντονη άσκηση υπήρχε επίδραση στους αντιοξειδωτικούς μηχανισμούς του οργανισμού, επιβεβαιώνοντας έτσι ότι η άσκηση αποτελεί μία πολύ σημαντική πηγή οξειδωτικού στρες καθώς αυξάνει αισθητά την παραγωγή ελευθέρων ριζών. Η άσκηση είναι το σημαντικότερο ερέθισμα για την ομαλή και συμμετρική ανάπτυξη του μυοσκελετικού συστήματος του σώματος μας από τη γέννηση μας ως την πλήρη σωματική μας ωριμότητα. Η κολύμβηση είναι ισοτονική άσκηση, η οποία αυξάνει την ικανότητα του οργανισμού να παράγει μηχανικό έργο βελτιώνοντας τα αντανακλαστικά και τα άτομα εμφανίζονται με ωραίο παρουσιαστικό γεμάτο ψυχική και σωματική υγεία. 5

7 Εισαγωγή Οξυγόνο Το οξυγόνο παίζει αντιφατικούς ρόλους, έναν απαραίτητο για τη ζωή κι έναν σαν τοξική ουσία. Το 1775 ο Priestly περιέγραψε την τοξικότητα του μορίου του οξυγόνου στους οργανισμούς και σύγκρινε τη δράση του στο σώμα παρόμοιο με το κάψιμο του κεριού. Όπως το κερί καίγεται πολύ πιο γρήγορα στο οξυγόνο παρά στον αέρα, το σώμα παθαίνει γρήγορη εξάντληση σε αυτό το «καθαρό» είδος αέρα. Η τοξικότητα του μορίου του ατμοσφαιρικού οξυγόνου χρησιμοποιούνταν από τους προγόνους μας για θεραπευτικούς σκοπούς. Το οξυγόνο χρησιμοποιείται από τα προκαρυωτικά κι ευκαρυωτικά κύτταρα για παραγωγή ενέργειας συχνά διαμέσου της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων στα μιτοχόνδρια. Το μόριο του οξυγόνου διαθέτει μία ιδιαίτερη ηλεκτρονική δομή. Κάθε άτομο οξυγόνου συνεισφέρει ένα ζεύγος ηλεκτρονίων κι έτσι απομένουν ελεύθερα 2 ηλεκτρόνια. Το μόριο οξυγόνου αποτελεί μία διπλή ρίζα με 2 ελεύθερα ηλεκτρόνια στην εξωτερική τροχιά. Τα 2 αυτά ηλεκτρόνια, υπεύθυνα για τον παραμαγνητισμό του οξυγόνου, είναι διαθέσιμα να αντιδράσουν με άλλα υποστρώματα. Μολονότι το οξυγόνο είναι αναγκαίο για τη ζωή, διαπιστώνουμε με παράδοξο τρόπο ότι ως ελάχιστα αντιδραστικό μόριο είναι τοξικό για την πλειονότητα των ζωντανών οργανισμών. Πράγματι τα περισσότερα θηλαστικά πεθαίνουν αν εκτεθούν σε μία ατμόσφαιρα καθαρού οξυγόνου. Οι επικίνδυνες ενδιάμεσες ουσίες μπορούν να εμφανιστούν όταν το οξυγόνο μεταβάλλεται σε νερό κατά τη διάρκεια του κυτταρικού μεταβολισμού. Πρόκειται για ασταθείς και ιδιαίτερα αντιδραστικές ενώσεις που αποκαλούνται ROS (Reactive Oxygen Species, Ελεύθερες Ρίζες Οξυγόνου). Ελεύθερες οίξες οξυγόνου: Το σύγχρονο αίνιγμα 6

8 Η «θεωρία των ελευθέρων ριζών» πρωτοδημοσιεύτηκε το 1969 από έναν ιρλανδό, τον Irwin Fridowich, αλλά μόλις τα τελευταία χρόνια η ανάπτυξη της βιολογίας προκάλεσε ένα εντυπωσιακό ενδιαφέρον για το ρόλο τους. Κατά τον Bray (1999) στο Society for Experimental Biology and Medicine η ανακάλυψη του ρόλου των ελευθέρων ριζών στις χρόνιες εκφυλιστικές ασθένειες, είναι το ίδιο σημαντική με την ανακάλυψη του ρόλου των μικροοργανισμών στις μολυσματικές ασθένειες. Οι ελεύθερες ρίζες είναι υψηλής δραστικότητας μόρια οξυγόνου κι ελεύθερες ρίζες οξυγόνου που περιέχουν ασύζευκτα ηλεκτρόνια και γι'αυτό μπορούν να γίνουν εξαιρετικά δραστικές και να τροποποιήσουν ζωτικά βιολογικά μόρια, όπως τα λίπη, τις πρωτεΐνες και το DNA. Είναι δηλαδή αντιδρώντα και δυνητικά καταστροφικά μόρια. Μοιάζει παράδοξο αλλά το οξυγόνο, πηγή ζωής για τον ανθρώπινο οργανισμό, μπορεί να μετατραπεί σε αμείλικτο εχθρό σε κυτταρικό επίπεδο, οξειδώνοντας και καταστρέφοντας πολύτιμα στοιχεία του. wiimyov dtifctogfeii 2 4*'- 2 η2 2 4>η+ 0Η',Η* Η2 oxygene radical rad-cs eau :nol«ulaire superoxvtfe byptwyt έμίφ» \ h2o 2 srsgulet Εικόνα 2: Σχεδιάγραμμα (από αριστερά προς τα δεξιά): Μοριακό οξυγόνο, ενέργεια, οξυγόνο με ασύζευκτο ηλεκτρόνιο στο μόριο του, ρίζα υπεροξειδίου, υπεροξείδιο του υδρογόνου > ρίζα υδροξυλίου + νερό. Παραγωγή ελευθέρων ριζών Οι ελεύθερες ρίζες μπορούν να σχηματιστούν με διάφορους τρόπους: 1. από βιοχημικές αντιδράσεις του φυσιολογικού μεταβολισμού, π.χ. 0{, ΝΟ\ Η20, 2. τη λειτουργία του συστήματος του κυτοχρώματος Ρ450, 3. από φαγοκύτταρα, ως μέρος φλεγμονώδους αντίδρασης, 4. από έκθεση σε ιονίζουσα ακτινοβολία, σε υπεριώδες φως, σε περιβαλλοντική μόλυνση, χρήση καπνού κι έντονη άσκηση, 5. από τη χρήση χημικών φαρμάκων, αλκοόλ, συντηρητικών τροφών, 6. από τη μόλυνση νερού και τροφίμων. 7

9 FORMATION OF FREE RADICALS SMOKING Maeertisnonow INFLAMMATION 03 * uv (*»&(} o, - <r- Oi AIR POLLUTION Wryf? ΛΛιΙο 6toM tell Εικόνα 3'.παραγωγή ελευθέρων ριζών Βιολονική δράση Κατά τους Haliwell και Cross (1994) όλοι οι οργανισμοί εκτίθενται σε ρίζες 0Η\ επειδή παράγεται in vivo κατά την ομολυτική σύντηξη των δεσμών 0Η~ στα μόρια νερού υπό τη συνεχή επίδραση ιονίζουσας ακτινοβολίας. Οι ρίζες ΟΗ" είναι δραστικές με όλα τα βιολογικά μόρια και είναι αδύνατον να δημιουργηθεί ένας εξειδικευμένος μηχανισμός απομάκρυνσης τους. Ευεργετικές συνέπειες ελευθέρων ριζών Η δημιουργία ελευθέρων ριζών μπορεί να προγραμματιστεί και να ανταποκριθεί σε μία αναγκαιότητα. Τα φαγοκύτταρα είναι εφοδιασμένα με έναν ειδικό μηχανισμό που επιτρέπει τη βιοσύνθεση του 0{, του Η2Ο2 και του υποχλωριώδους νατρίου, που τους χρησιμεύει στην καταστροφή των βακτηρίων, παρασίτων ή ξένων χημικών ενώσεων που βρίσκονται στους ιστούς. Αρνητικές επιπτώσεις ελευθέρων ριζών Οι βλαβερές επιπτώσεις των ελευθέρων ριζών του οξυγόνου προέρχονται από τη δυνατότητα αντίδρασης τους με πολυακόρεστα λιπαρά οξέα, με αμινοξέα, πρωτεΐνες, σάκχαρα, νουκλεικά οξέα, οδηγώντας στην κατάπτωση των μορίων αυτών και την ενδεχόμενη απελευθέρωση τοξικών ουσιών. Η τοξική επίδραση στις μεμβράνες του πλάσματος σημαδεύεται από μία αύξηση της διαπερατότητας στα ιόντα καλίου. Υπερπαραγωγή ελευθέρων ριζών ενοχοποιείται στην αιτιολογία πλήθους εκφυλιστικών ασθενειών, όπως οι 8

10 καρδιακές παθήσεις, ο διαβήτης, ο καρκίνος, το Alzheimer αλλά και της διαδικασίας του γήρατος ή και οξείες καταστάσεις όπως οι τραυματισμοί ή ένα εγκεφαλικό επεισόδιο, η καταπληξία, λοιμώξεις κ.τ.λ. Μεταβολισμός των ROS Εικόνα 4:Τα ROS σχηματίζονται συνεχώς στον ανθρώπινο οργανισμό ως παραπροϊόντα είτε ως σηματοδοτικά μόρια. Οι επιπτώσεις των ROS στον οργανισμό διαχωρίζονται σε θετικές και αρνητικές. Ωστόσο πάντα υπάρχει μια λεπτή ισορροπία μεταξύ της παραγωγής ROS και της δράσης των αντιοξειδωτικών μορίων. (Από: Gobi Nindl, Cellscience Reviews, Vol 1, No 2, 2004). Νόσοι προκαλούμενοι από ελεύθερες ρίζες 1. Καρδιαγγειακό: οι νόσοι του καρδιαγγειακού συστήματος είναι η πρώτη αιτία θανάτου του γενικού πληθυσμού. Οι ελεύθερες ρίζες μπορούν να προσβάλλουν τα τοιχώματα των αγγείων δημιουργώντας αθηροσκλήρωση. 2. Φλεγμονές: οι ελεύθερες ρίζες θεωρείται πως δρουν εμμέσως ως κυτταρικοί αγγελιοφόροι σε μία φλεγμονώδη αντίδραση. Υπερπαραγωγή αυτών μπορεί να προκαλέσει οξειδωτική τροποποίηση βιολογικών μορίων, όπως η θρυψίνη, το κολλαγόνο, τα λιπίδια των κυτταρικών μεμβρανών, το DNA κ.τ.λ. 3. Νευρολογικές νόσοι: καθώς ο εγκέφαλος καταναλώνει το 20% του χρησιμοποιούμενου από το σώμα οξυγόνου (αν και ζυγίζει το 2% του βάρους του σώματος) το οξειδωτικό στρες επηρεάζει σοβαρά τον εγκέφαλο. Οι ελεύθερες ρίζες σχετίζονται με πολλές νευρολογικές δυσλειτουργίες, όπως νόσος Parkinson, Alzheimer, κατάθλιψη κ.τ.λ. 9

11 4. Λοιμώδεις νόσοι: πρόσφατες μελέτες συσχετίζουν τις ελεύθερες ρίζες με ιογενείς νόσους. 5. Νόσοι των νεφρών: έρευνες περιγράφουν μείωση της α-τοκοφερόλης σε ασθενείς που υποβάλλονται σε αιμοκάθαρση. 6. Ηπατικές νόσοι: το ήπαρ είναι το μεγαλύτερο όργανο του σώματος κι επιτελεί πάρα πολλές λειτουργίες που αφορούν το μεταβολισμό. Αυξημένα επίπεδα ελευθέρων ριζών προσβάλλουν τα ηπατοκύτταρα με αποτέλεσμα ηπατική νόσο. Chronic Inflammation I Diet Environment Lifestyle Drugs Oxidative Stress Double Trouble Oxidative Stress & Chronic Inflammation / I* It L ''/ OMOCJ isoprostatv*» 90'"r-as-I»' m*?7* ^ Sift >r-; φ1 HM, * «C'i, "Λ ' is COK.. Diabetes Cancer ON A adducti Cardiovascular Disease Pro vt a <i tai m! i ns /Jft l t»i :i Hit <UI i '< At f orferdd.'onr* rfcovas Εικόνα 5: Νόσοι προκαλούμενοι από ελεύθερες ρίζες. 7. ΤΤνευμονικές νόσοι: το οξειδωτικό στρες σχετίζεται με πολλές πνευμονικές νόσους, όπως εμφύσημα, καρκίνος, κυστική ίνωση κ.τ.λ. 8. Καταρράκτης: είναι η πρώτη αιτία παγκοσμίους που προκαλεί τύφλωση. Υπάρχει άμεση συσχέτιση οξειδωτικού στρες και καταρράκτη. Το κάπνισμα, η έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία, περιβαλλοντική μόλυνση ενοχοποιούνται για τη νόσο αυτή. 9. Υπογονιμότητα ανδρών: οι ελεύθερες ρίζες έχουν σοβαρή επίδραση στα σπερματοζωάρια καθιστώντας τα λιγότερο δραστικά ή ανενεργό. Αποτέλεσμα είναι η δυσκολία στη γονιμοποίηση ή και αδυναμία γονιμοποίησης ωαρίων. 10. Καρκίνος: πολλοί παράγοντες ενοχοποιούνται για την καρκινογένεση. Παρόλα αυτά οι ελεύθερες ρίζες θεωρείται πως παίζουν πρωταρχικό ρόλο στην καρκινογένεση. 11. Αθληση: ιδιαίτερη σημασία έχει ο έλεγχος οξειδωτικού στρες σε αθλητές. Οι ελεύθερες ρίζες επηρεάζουν σοβαρά την απόδοση τους. Μετρώντας τις παραμέτρους που καθορίζουν το οξειδωτικό στρες θα μπορούν να το 10

12 αντιμετωπίσουν κι έτσι να βελτιώσουν τις επιδόσεις αλλά και την υγεία τους γενικώς. Αντιοξειδωτικά Δεδομένης της έντασης των διαταραχών που προκαλούν οι ελεύθερες ρίζες αντιλαμβάνεται κανείς ότι ο οργανισμός διαθέτει ρυθμιστικά συστήματα σε ιδιαίτερη επιφυλακή, των οποίων η δραστηριότητα καταμερίζεται από τη μια μεριά στον έλεγχο των φυσιολογικών ενδογενών διαδικασιών, όπου εμφανίζονται οι ρίζες αυτές, και από την άλλη στη δημιουργία συστημάτων προστασίας απέναντι στις ελεύθερες ρίζες. Αντιοξειδωτικό είναι κάθε ουσία η οποία όταν υπάρχει σε μικρές συγκεντρώσεις, σε σχέση με τις συγκεντρώσεις ενός υποστρώματος που μπορεί να οξειδωθεί καθυστερεί ή εμποδίζει σημαντικά την οξείδωση αυτού του υποστρώματος. Στα συστήματα αυτά εμπλέκονται διάφοροι μηχανισμοί. Ενζυμικοί μηχανισμοί: S είναι μηχανισμοί καταστροφής των διαφόρων ενώσεων οξυγόνου όπως η καταλάση, δισμουτάση υπεροξειδίου, υπεροξειδάση της γλουταθειόνης, που απομακρύνουν ελεύθερες ρίζες ή άλλα ενεργά μόρια ν' Πρωτεΐνες που ελαχιστοποιούν τη διαθεσιμότητα προοξειδωτικών παραγόντων όπως τα ιόντα σιδήρου, τα ιόντα χαλκού και η αίμη. Παραδείγματα αυτής της κατηγορίας αποτελούν οι τρανσφερίνες, οι μεταλλοθειονίνες, η σερουλοπλασμίνη και οι πρωτεΐνες που προσδένουν την αίμη. ν' Πρωτεΐνες που προστατεύουν τα βιομόρια από την οξειδωτική καταστροφή όπως για παράδειγμα οι πρωτεΐνες θερμικού σοκ. ν' Μικρού μοριακού βάρους διαλυτοί παράγοντες που απομακρύνουν τα ROS όπως η γλουταθειόνη, η α-τοκοφερόλη, το ασκορβικό οξύ και το ουρικό οξύ (Bulkley, 1990). Μη ενζυμικοί μηχανισμοί: Εκτός από τους ενζυμικούς μηχανισμούς αντιμετώπισης των ROS, υπάρχει και μια μεγάλη ομάδα μη ενζυμικών αντιοξειδωτικών ενώσεων. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω: ν' Βιταμινών E,C, καροτενοειδών, θειούχων αμινοξέων κ.τ.λ. ν' Ορισμένα μέταλλα όπως ο χαλκός και ο σίδηρος θεωρούνται ρίζες αφού διαθέτουν ασύζευκτα ηλεκτρόνια και μπορούν να αντί δράσουν με το V\zOz προς σχηματισμό Οζ *. Τα μέταλλα αυτά προσδένονται σε 11

13 πρωτεΐνες και συγκεκριμένα ο σίδηρος με την τρανσφερίνη, τη Αακτοφερίνη και τη φερριτίνη και ο χαλκός με τη σερουλοπλασμίνη. ν' Η μελατονίνη είναι μια ορμόνη που φαίνεται πως επάγει την έκφραση αντιοξειδωτικών παραγόντων. ν' Το συνένζυμο Q στην μιτοχονδριακή αναπνευστική αλυσίδα προστατεύει τα λίπη από υπεροξείδωση που μπορεί να προ κληθεί από την ουβισεμικινόνη (Halliwell and Gutteridge, 1998). Η αντιοξειδωτική άμυνα Ανάλογα με τη λειτουργία τους: ν' Αντιοξειδωτικά που καταστέλλουν το σχηματισμό ελευθέρων ριζών, όπως καταλάση, υπεροξειδάση γλουταθειόνης, ψερριτίνη, τρανσφερίνη κ.τ.λ. ν' Επιδιορθωτικά και de novo αντιοξειδωτικά, όπως πρωτεολυτικά ένζυμα. ν' Αντιοξειδωτικά που διακόπτουν τη διάδοση αντίδρασης ή που εμποδίζουν την έναρξη αλυσιδωτών αντιδράσεων. ν' Προσαρμογή του οργανισμού ανάλογα με την παραγωγή ελευθέρων ριζών με την παραγωγή των κατάλληλων αντιοξειδωτικών. Β. CELL. INJURY BY FREE RADICALS C. NEUTRALIZATION OF FREE RADICALS - NO CELL INJURY Elsevier 2005 Εικόνα 6: Η επίδραση των ελευθέρων ριζών οξυγόνου και αντιοξειδωτικοί αμυντικοί μηχανισμοί στα κύτταρα. Ο οργανισμός διαθέτει τόσο ενζυμικούς (υπεροξειδικοί, δισμουτάση, υπεροξειδάση της αναχθείσης γλουταθειόνης, καταλάση), όσο και μη ενζυμικούς (α-τοκοφερόλη, ασκορβικό οξύ, β-καροτένιο, ουρικό οξύ, σερουλοπλασμίνη), μηχανισμούς εκκαθάρισης των βλαπτικών ελεύθερων 12

14 ριζών οξυγόνου (ΕΡΟ) καθώς και μηχανισμούς επιδιόρθωσης των πρωτεϊνών, των νουκλεικών οξέων και των λιπαρών οξέων που έχουν υποστεί βλάβη από τη δράση των ΕΡΟ. Το Οζ μέσα στα μιτοχόνδρια μετατρέπεται σε υπεροξείδιο του υδρογόνου από το μιτοχονδριακό ένζυμο δισμουτάση. Το υπεροξείδιο του υδρογόνου στη συνέχεια είτε μετατρέπεται σε νερό και οξυγόνο από την υπεροξειδάση της γλουταθειόνης στα μιτοχόνδρια και τη δράση της καταλάσης στα υπεροξεισώματα του κυτταροπλάσματος. Το ανιόν του σουπεροξειδίου όσο και το υπεροξείδιο του υδρογόνου, μπορεί να χρησιμοποιηθούν από τα ουδετερόφιλα για την παραγωγή δραστικότερης υδροξυλικής ρίζας με τη βοήθεια ενός καταλύτη που φέρει ένα μέταλλο μετάπτωσης, συνήθως δισθενή σίδηρο ή χαλκό, στο ενεργό του κέντρο (αντίδραση Fenton). Το ενεργοποιημένο ουδετερόφιλο σε φυσιολογικές καταστάσεις, ελευθερώνει ταυτόχρονα λακτοφερίνη, που δεσμεύει το σίδηρο και αποτρέπει την παραγωγή των παραπάνω ριζών. Το σπουδαιότερο αντιοξειδωτικό άνζυμο στο κύτταρο είναι η GSH (αναχθείσα γλουταθειόνη), η οποία παράγεται συνεχώς από τη δραστηριότητα της αναγωγάσης της γλουταθειόνης από το NADPH. Συμπερασματικά, οι ΕΡΟ άμεσα οδηγούν σε απευθείας καταστροφή των κυττάρων με οξείδωση του DNA, των πρωτεϊνών και των λιπιδίων αλλά και έμμεσα ενεργοποιώντας πολλές οδούς ευαίσθητες στο στρες. Οξειδωτικό στρες Ο όρος οξειδωτικό στρες αναφέρεται στην κατάσταση όπου υπάρχει σοβαρή διαταραχή της ισορροπίας ανάμεσα στην παραγωγή των δραστικών ειδών και των αντιοξειδωτικών μηχανισμών υπέρ των πρώτων. Το οξειδωτικό στρες μπορεί να προέρχεται από: 1. αυξημένη παραγωγή των ROS π.χ. σε περιπτώσεις αυξημένης συγκέντρωσης οξυγόνου, λόγω παρουσίας τοξινών και 2. μείωση της συγκέντρωσης των αντιοξειδωτικών π.χ. διάφορες μεταλλάξεις στα αντιοξειδωτικά ένζυμα ή μείωση της πρόσληψης αντιοξειδωτικών από τη διατροφή. Η κατάσταση αυτή οδηγεί με τον έναν ή τον άλλον τρόπο σε περίσσεια ελευθέρων ριζών στην οποία το κύτταρο είτε θα προσαρμοστεί είτε θα δεχτεί την βλαπτική της επίδραση. Η προσαρμογή γίνεται σε περίπτωση που υπάρχει ήπια κατάσταση οξειδωτικού στρες με την αύξηση της παραγωγής των αντιοξειδωτικών συστημάτων άμυνας. Οξειδωτικό στοές πολυπαραγοντικό φαινόμενο Οι κυριότεροι παράγοντες που αυξάνουν τα επίπεδα των ελευθέρων ριζών και προκαλούν οξειδωτικό στρες είναι: ^ φλεγμονή 13

15 ν' ψυσική άσκηση ^ άγχος ν' κάπνισμα ν' κατανάλωση αλκοόλ ν' περιβαλλοντικοί παράγοντες (φάρμακα, ακτινοβολία, εντομοκτόνα κ.τ.λ.) Με τις οξειδώσεις που δημιουργούν οι παραπάνω παράγοντες (λόγω των αυξημένων επιπέδων των ελευθέρων ριζών) επέρχονται βλάβες στην κυτταρική μεμβράνη και σε άλλα δομικά συστατικά του κυττάρου έτσι όπως έχει προαναφερθεί κι έχουμε μία σειρά παθολογικών καταστάσεων κι ασθενειών. Επίσης οδηγεί σε: τραυματισμό ιστών προκαλώντας καταστροφή DNA, πρωτεϊνών και λιπιδίων κυτταρικό θάνατο διεγείρωντας τη νέκρωση κι απόπτωση κυττάρων προσαρμογή, όπου αυξάνεται η αντιοξειδωτική άμυνα του οργανισμού. 4 Normal Cell Εικόνα 7: Βλάβες προκαλούμενες από οξειδωτικό στρες στα κύτταρα. Καταλάσπ: Ένα καταπληκτικό ένζυμο Το ένζυμο καταλάση είναι μοναδικό ένζυμο με πολύ μεγάλη Km για το υπόστρωμα της και μπορεί να απομακρύνει το \-\zoz ότνα βρίσκεται σε αυξημένες συγκεντρώσεις. Τόσο η CAT και GPX έχουν κοινό στόχο τη διάσπαση του ΗζΟζ. Όμως ποιο έζυμο είναι πιο σημαντικό σε in vivo συνθήκες; Όταν τα επίπεδα του Η2Ο2 αυξάνονται στους ιστούς τότε η αποικοδόμηση του καταλύεται κυρίως από την καταλάση (Halliwell and Guttridge,1998) ενώ σε χαμηλές συγκεντρώσεις Η2Ο2,τη διάσπαση του αναλαμβάνει η GPX. Η καταλάση είναι παρούσα σε κάθε αερόβιο κύτταρο αλλά ειδικά στα υπεροξυσώματα, κυτταρικές δομές που χρησιμοποιούν το Ο2 για αποτοξίνωση τοξικών ουσιών που παράγουν Η2Ο2 και το μετατρέπουν σε Η2Ο και Ο2 (Finaud et al). Το παραγώμενο Η2Ο2 που προέρχεται είτε από τις αντιδράσεις της SOD, είτε από διάφορες οξειδάσες όπως η οξειδάση της 14

16 ξανθίνης, του ουρικού και των D-αμινοξέων διασττάται από το ένζυμο καταλάση σύμφωνα με την αντίδραση: 2Η202 -> 2ΗζΟ+Οζ kl Πιο αναλυτικά : Καταλάση-Ρε(ΙΙΙ) + Η2Ο2 -> σύμπλοκο I + ΗζΟ νζ Σύμπλοκο I + Η2Ο2 -> καταλάση-ρε(ιιι) + ΗζΟ + Οζ όπου ki= 1,7 ΙΟ7 M'V1 και k2 = 2,6 ΙΟ7 MV1 Στα ζώα η καταλάση βρίσκεται σε όλα τα κύρια όργανα με ιδιαίτερα αυξημένη συγκέντρωση στο ήπαρ και στα ερυθροκύτταρα αφού η ζωτικής σημασίας λειτουργικότητα τους καθιστά επιτακτική την ανάγκη αντιοξειδωτικής προστασίας. Εφόσον το Η2Ο2 διαχέεται εύκολα, τα ερυθροκύτταρα προστατεύουν τον οργανισμό από την καθολική έκθεσή του στο Η2Ο2. Η καταλάση των θηλαστικών αποτελείται από τέσσερις υπομονάδες, κάθε μία από τις οποίες περιέχει μια ομάδα αίμης (Halliwell and Gutteridge, 1998). HIM ϊ Catalase 1 fi $ ~Τ «' *, ' Ml WKm.»> -- -, * < \ ij -, ' "X 5r, ί:'-' i, «m j * r 1 Ιοιιιο <l(ds>- -x...-τ Εικόνα 8: Η μοριακή δομή της καταλάσης. Η δραστικότητα της καταλάσης στα ζώα και στα φυτά εντοπίζεται στα υπεροξειδιοσώματα, ενώ τα μιτοχόνδρια, οι χλωροπλάστες και το ενδοπλασματικό δίκτυο παρουσιάζουν ελάχιστη δραστικότητα. Αρα το υπεροξείδιο σε αυτά τα οργανίδια δεν απομακρύνεται μέσω της καταλάσης. Η καταλάση καταλύει επίσης και: την οξείδωση του υδραργύρου που απορροφάται από το ανθρώπινο σώμα την μετατροπή της μεθανόλης και αιθανόλης στις αντίστοιχες αλδεύδες, την οξείδωση του φορμικού οξέος σε διοξείδιο του άνθρακα. Η ακαμψία, η σταθερή δομή, η ανθεκτικότητα αποδιάταξης κάνουν το ένζυμο καταλάση μοναδικά σταθερό και ανθεκτικό σε ph, θερμική αποδιάταξη και 15

17 πρωτεόλυση σε σχέση με άλλα ένζυμα. Η δράση της καταλάσης παραμένει σταθερή ανεξαρτήτου ηλικίας στο συκώτι ενώ μειώνεται στο σπλήνα με την πάροδο του χρόνου (Boltzan et al, 1995). Ωστόσο η καταλάση παραμένει ένα πολύ σημαντικό ενζυμικό αντιοξειδωτικό. Ολική αντιοζειδωτικη ικανότητα (TAC) Όπως έχει προαναφερθεί, αντιοξειδωτικό μπορεί να είναι οποιαδήποτε ουσία η οποία όταν βρίσκεται σε χαμηλές συγκεντρώσεις σε σχέση με αυτές ενός υποστρώματος που μπορεί να οξειδωθεί καθυστερεί ή εμποδίζει σε σημαντικό βαθμό την οξείδωση του υποστρώματος. Η ΤAC προσδιορίζει πόσο ικανά είναι τα αντιοξειδωτικό του ορού να εμποδίσουν ή να καθυστερήσουν την οξείδωση του υποστρώματος. Η παραγωγή ελεύθερων ριζών είναι μια φυσιολογική και συνεχή διαδικασία και είναι αποτέλεσμα κυτταρικής απόκρισης μεταβολισμού. Οι ανώτεροι οργανισμοί έχουν αναπτύξει ένα ιδιαίτερο και αποτελεσματικό σύστημα αντιοξειδωτικής άμυνας κατά την εξέλιξη τους το οποίο τις περισσότερες φορές επαρκεί για να αναστείλει της αρνητικές επιδράσεις των ROS και ανάλογα με τα επίπεδα της ΤAC μπορεί να προσδιοριστεί το οξειδωτικό στρες. Η ΤAC μπορεί να μετρηθεί: α) σε υγιή άτομα προκειμένου να ανιχνευθεί υποβόσκων οξειδωτικό στρες, πριν προκαλέσει βλάβες στα κύτταρα (πρώιμη γήρανση, ασθένειες) και να αντιμετωπιστεί β) σε αθλητές και εγκύους, δηλαδή άτομα σε ιδιαίτερες συνθήκες με αυξημένες διατροφικές απαιτήσεις στα οποία η συχνή εκτίμηση οξειδωτικού στρες είναι απαραίτητα προκειμένου να μην υποστεί βλάβες ο οργανισμός γ) σε ασθενείς που ακολουθούν συγκεκριμένη αγωγή, προκειμένου να εκτιμηθεί η πορεία της θεραπείας και η εξέλιξη της ασθένειας. Ασκηση και οξειδωτικό στρες Οι πρώτες μελέτες για το πως οι ελεύθερες ρίζες οξυγόνου εμπλέκονται στην καταστροφή ιστών που προκαλείται από την άσκηση έγινε από τους Dillard et al. (1978) και απέδειξαν ότι η φυσική άσκηση οδηγεί σε αύξηση της υπεροξείδωσης λιπιδίων. Συγκεκριμένα παρατηρήθηκε αύξηση στα επίπεδα εκπνεόμενου πεντανίου κατά 1,8 φορές μετά από μία ώρα ποδηλασίας στο 27-75% του V02MAX (το πεντάνιο θεωρείται παραπροϊόν οξειδωτικής καταστροφής λιπιδίων). Βασιζόμενοι σε αυτό πολλές μελέτες υποστηρίζουν πως υπάρχει συσχέτιση της φυσικής άσκησης με την αύξηση κατανάλωσης οξυγόνου και την παραγωγή ελευθέρων ριζών κι έτσι εμφανίζεται οξειδωτικό στρες. Κατά την άσκηση τα ROS προέρχονται από πολλές πηγές σε συγκεκριμένο τύπο άσκησης ή σε συγκεκριμένο χρόνο: 16

18 α) τη διαρροή ηλεκτρονίων από τη μιτοχονδριακή αναπνευστική αλυσίδα, b) την παραγωγή ελευθέρων ριζών από το σύστημα οξειδάσης της ξανθίνης όπου σχηματίζονται ελεύθερες ρίζες κατά τη μετατροπή της αφυδρογονάσης της ξανθίνης σε οξειδάση της ξανθίνης, c) οι κατεχολαμίνες είναι πιθανή πηγή ROS, τα επίπεδα των οποίων αυξάνονται σε περίπτωση παρατεταμένης άσκησης. Η αυτοοξείδωση τους παράγει ελεύθερες ρίζες, d) ενεργοποίηση φλεγμονώδους αντίδρασης οδηγεί σε εκτεταμένη οξειδωτική βλάβη. Οι ελεύθερες ρίζες παράγονται από τα φαγοκύτταρα στον κατεστραμμένο μυ οδηγώντας σε οξειδωτική βλάβη μετά από την άσκηση. Οι Hach et al. έδειξαν ότι μία έντονη εξαντλητική άσκηση αυξάνει τον αριθμό λευκοκυττάρων, λεμφοκυττάρων κι ουδετερόφιλων στον άνθρωπο. e) Μυοσφαιρίνη κι αιμοσφαιρίνη είναι πηγή των ROS. Και οι δύο αυτές πρωτεΐνες έχουν την ικανότητα να παράγουν ROS και να αυξήσουν τη δραστικότητά τους μέσω συγκεκριμένων μονοπατιών: Fe2+ + Ο2 -> Fe3++ Ο2' (αντίδραση a) 202'"+ 2Η+-> Η2Ο (αντίδραση β) R + Fe3+ + Η2θ2-> R "+ Fe4+- 02'+Η2θ (αντίδραση γ) Η αυτό-οξείδωση της αιμοσφαιρίνης και μυοσφαιρίνης (αντίδραση α) οδηγεί στο σχηματισμό ρίζας σουπεροξειδίου το οποίο στη συνέχεια μετατρέπεται σε υπεροξείδιο του υδρογόνου (αντίδραση β). To Η2Ο2 μπορεί να αντιδράσει με αιμοπρωτεΐνες με τρισθενή σίδηρο σχηματίζοντας δύο ισχυρά οξειδωτικά, πρωτεϊνική ρίζα (R ') και Fe4+- 02'(αντίδραση γ). Σκοπός της εργασίας Σκοπός της εργασίας ήταν η μελέτη δεικτών οξειδωτικού στρες σε παιδιά 9-11 ετών πριν και μετά από έντονη άσκηση. Για το λόγο αυτό προσδιορίστηκε η ολική αντιοξειδωτική ικανότητα του ορού (TAC'.Total Antioxidant Capacity) και η δραστικότητα της καταλάσης του ορού όσον αφορά τους αντιοξειδωτικούς μηχανισμούς. Υλικά και μέθοδοι Για τους φωτομετρικούς προσδιορισμούς χρησιμοποιήθηκε το φωτόμετρο Hitachi U To DPPH (2,2 DiPhenyl-lPicry! Hydrazyl) αντιδραστήριο 17

19 προμηθεύτηκε από την εταιρεία SIGMA. Από την εταιρεία MERCK προμηθεύτηκαν τα Να2ΗΡθ4, ΝαΗΡθ4, ΚΗ2ΡΟ4. Οι συμμετέχοντες σε αυτήν την άσκηση ήταν 22 παιδιά ηλικίας ετών (κολυμβητές). Στους συμμετέχοντες έγινε συλλογή φλεβικού αίματος πριν και αμέσως μετά από κολύμβηση. Ορός αίματος Ο προσδιορισμός της ολικής αντιοξειδωτικής ικανότητας και της καταλάσης γινόταν στον ορό του αίματος. Μετά την αιμοληψία το αίμα τοποθετήθηκε σε ειδικό σωλήνα με το gel (vacutainer tube) και παρέμεινε σε θερμοκρασία δωματίου για min μέχρι να πήξει. Στη συνέχεια έγινε φυγοκέντρηση στις 3500 rpm (1370g) για 10 min στους 5 C. Μετά συλλεγόταν το υπερκείμενο, μοιραζόταν σε σωλήνες eppendorf (200μΙ/σωλήνα περίπου) και τέλος κατάψυξη στους -20 C μέχρι να χρησιμοποιηθεί. Ολική αντιοξειδωτική ικανότητα ορού (TAC) Αρχή τηρ μεθόδου: Ο προσδιορισμός της ολικής αντιοξειδωτικής ικανότητας του ορού βασίζεται στην εξουδετέρωση του DPPH (2,2 DiPhenyl-lPicryl Hydrazyl) από τα αντιοξειδωτικά του ορού, ακολουθώντας το πρωτόκολλο των A. Janaszewska & G. Bartosz (2002). To DPPH είναι μια χρωμοφόρος ρίζα της οποίας το χρώμα μεταβάλλεται κατά την διάρκεια της αντίδρασης με τα αντιοξειδωτικά του ορού από ιώδες σε καφέ. Οπότε μετρώντας την απορρόφηση του ορού 30 λεπτά μετά την προσθήκη διαλύματος DPPH μπορούμε να προσδιορίσουμε την αντιοξειδωτική ικανότητα του ορού. Αντιδραστήρια Τα αντιδραστήρια που χρησιμοποιήθηκαν ήταν τα εξής: Phosphate buffer 10mM (ph 7.4), DPPH 0.1 mm, και Ascorbic acid 10 mm. Σε κάθε eppendorf προστέθηκαν τα εξής: Blank Positive control Sample Phosphate buffer 10 mm, ph pl 495 pl 480 pl DPPH 0.1 mm 500 pl 500 pl 500 pl Ascorbic acid 10 mm 5 pl Serum 20 pl Τα διαλύματα τοποθετήθηκαν σε eppendorf γιατί χρειάζεται φυγοκέντρηση στη μικρή φυγόκεντρο για 1 min στις 13500rpm. Ο ορός (20 μι) αναμειγνυόταν με 10 mm ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών ph 7,4 (480 μι) και 0,1 mm DPPH (500 μι) και μετά από ανάδευση, 30 λεπτά 18

20 επώαση και φυγοκέντρηση για 3 min σε 20000g στους 25 C ακολουθούσε ψωτομέτρηση στα 520nm. Η κυψελίδα του control περιείχε μόνο 10 mm ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών ph 7,4 (500 μι) και 0,1 mm DPPH (500 μι). Σαν θετικό control χρησιμοποιούταν διάλυμα που περιείχε ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών 10mM ρη=7,4 (495 μι), 0,1 mm DPPH (500 μι) και 10 mm ασκορβικό οξύ(5 μι). Τα αποτελέσματα εκφράζονται σαν η εκατοστιαία μείωση της απορρόφησης του control % μείωση =[AbSContro -AbS5 iygatoc/abscontrol] χ 100 κι όλες οι μετρήσεις πραγματοποιούνταν εις τρίπλούν. Καταλάση Αρχή της μεθόδου: Ο προσδιορισμός της καταλάσης βασίζεται στην απορρόφηση που δίνει το Υ\ζΟζ αμέσως μετά την προσθήκη του στον ορό και πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με το πρωτόκολλο του Aebi {1984). Μετά την προσθήκη ΗζΟζ αρχίζει η αντίδραση που καταλύεται από την καταλάση με αποτέλεσμα τη μείωση της συγκέντρωσης του \ΛζΟζ και συνεπώς της απορρόφησής του. Η φωτομέτρηση συνεχίζεται για 1 λεπτό μετά την προσθήκη του \AzOz κι όσο μεγαλύτερη η μείωση της απορρόφησης τόσο μεγαλύτερη η δραστικότητα της καταλάσης του ορόυ. Αντιδραστήρια Τα αντιδραστήρια που χρησιμοποιήθηκαν ήταν τα εξής: Phosphate buffer 67mΜ (ph 7.4) και ΗζΟζ 30%. Σε κάθε δοκιμαστικό σωλήνα προστέθηκαν τα εξής: Blank Sample Phosphate buffer 67 mm, ph pl 2975 pl Serum 20 pl Ο ορός (20 μι) αναμειγνυόταν με 67 mm ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών ph 7,4 (2,975 ml) κι ακολουθούσε επώαση στους 37 για 10 λεπτά. Στη συνέχεια προστίθετο Η2Ο2 307ο (5 μι), οπότε η αντίδραση παρακολουθείτο στα 240nm (UV) για 1 λεπτό. Τα αποτελέσματα συγκρίνονταν με αυτά του τυφλού, που περιείχε ρυθμιστικό διάλυμα στη θέση του ορού. Η δραστικότητα της καταλάσης εκφραζόταν σε pmol/min/ml ορού και προσδιοριζόταν από τον τύπο: Δραστ ι κότητα(ϋ/ηι I=μιπο I/m in/m I ορού)= [ΔθΑ/62,4]χ[συνολικός όγκος στην κυψελίδα(ηιι)/1000 ηιι]χ[1000μι/ορός στην κυψελίδα (μι)] 19

21 Όλες οι μετρήσεις πραγματοποιούνταν εις τριπλούν. Αποτελέσματα Ολική αντιοξειδωτική ικανότητα ορού (TAC) Όπως παρατηρούμε στο ραβδόγραμμα η άσκηση αύξησε σημαντικά την ολική αντιοξειδωτική ικανότητα του ορού σε αγόρια και κορίτσια ηλικίας 9-11 ετών. 1,0 Ί Boys Girls Ραβδόγραμμα 1: Ολική αντιοξειδωτική ικανότητα ορού Ο αστερίσκος δείχνει σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο ομάδων παιδιών. Καταλάση Όπως προκύπτει από τη στατιστική ανάλυση παρατηρήθηκε αύξηση της δραστικότητας της καταλάσης έπειτα από επίδραση της άσκησης σε αγόρια και κορίτσια 9-11 ετών. 20

22 20 «16-0 Girls Ραβδόγραμμα 2: Δραστικότητα καταλάσης Ο αστερίσκος δείχνει σημαντική διαψορά μεταξύ των δύο ομάδων παιδιών. Συζήτηση Ο σκοπός της εργασίας αυτής ήταν η μελέτη των αλλαγών που συμβαίνουν στους αντιοξειδωτικούς μηχανισμούς μετά από άσκηση. Στη συγκεκριμένη εργασία προσδιορίστηκαν οι μεταβολές στην ολική αντιοξειδωτική ικανότητα του ορού (ΤAC) και στη δραστικότητα της καταλάσης του ορού. Ίσως είναι η πρώτη προσπάθεια σύγκρισης οξειδωτικών δεικτών μεταξύ αγοριών και κοριτσιών 9-11 ετών σε κατάσταση ηρεμίας ανεξαρτήτως της φυσικής κατάστασης (προπονημένοι ή μη). Παρατηρήθηκε ότι η οξειδωτική κατάσταση αγοριών και κοριτσιών που ασχολούνται με κολύμβηση είναι παρόμοια σε κατάσταση ηρεμίας. Η απόκριση οξειδοαναγωγικής κατάστασης σε παιδιά που ασκούνται, είναι ανεξάρτητη του φύλου και σε μεγάλο ποσοστό παρόμοια. Όμως, δεν υπάρχουν σχετικές πληροφορίες για τους νέους. Μελέτες που έχουν συγκρίνει ενηλίκων αντρών και γυναικών μετά από έντονη άσκηση είναι λίγες και αντίθετες μεταξύ τους. Σε μερικές εργασίες δεν παρατηρήθηκε διαφορά στην απόκριση γυναικών και αντρών σε έντονη άσκηση, ενώ άλλες έδειξαν ότι δέχονται περισσότερη επίδραση από οξειδωτικό στρες μετά από έντονη άσκηση ενώ άλλες το αντίθετο. Παρατηρήθηκαν μεγάλες διακυμάνσεις στα επίπεδα δεικτών (TAC,CAT) σύμφωνα με τα μεγέθη επίδρασης πριν και μετά την άσκηση. Το ίδιο συμπέρασμα παρατηρήθηκε με υπολογισμό ποσοστού διαφοράς μεταξύ ίδιων τιμών πριν και μετά την άσκηση. Η άσκηση αύξησε 27% και 29% τη δραστικότητα της καταλάσης και 36% την ολική αντιοξειδωτική ικανότητα του 21

23 ορού στα αγόρι και στα κορίτσια. Τα δικά μας αποτελέσματα αποκάλυψαν πως Π άσκηση επηρεάζει ομοιόμορφα τα επίπεδα της ΤAC και CAT σε αγόρια και κορίτσια και δεν υπήρχε επίδραση του φύλου. Η έντονη άσκηση προκαλεί εντονότερη παραγωγή ROS στα οποία περιλαμβάνεται και το υπόστρωμα καταλάσης, \AzOz, γεγονός που συνεπάγεται με τη σειρά του αύξηση της δραστικότητας της καταλάσης και άλλων αντιοξειδωτικών. Έχουν βρεθεί μόνο δύο μελέτες οι οποίες παρατήρησαν την επίδραση έντονης άσκησης (κολύμβηση) και αναφέρουν παρόμοια αποτελέσματα μετά από έντονη άσκηση. Συμπεράσματα Πιθανόν αυτή να είναι η πρώτη μελέτη που ασχολείται με την επίδραση έντονης άσκησης στην οξειδοαναγωγική κατάσταση. Ωστόσο απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για σύγκριση των επιδράσεων έντονης άσκησης σε ενήλικες. Παρατηρήθηκε ότι : S Η άσκηση προκαλεί μεγάλες ομοιόμορφες αυξήσεις στους δείκτες οξειδωτικού στρες σε παιδιά (αγόρια και κορίτσια 9-11 ετών) Ά Δεν υπήρξε επίδραση φύλου S Οι αυξήσεις ήταν συγκρινόμενες μεταξύ αγοριών και κοριτσιών Στα παιδιά που αθλούνται προκαλείται οξειδωτικό στρες και ο οργανισμός ανταποκρίνεται αυξάνοντας τη δράση αντιοξειδωτικών μηχανισμών. 22

24 Βιβλιογραφία 1. Finaud J, Lac G, Filaire E 2006 Oxidative stress: relationship with exercise and training. Sports Med 36: Rowland TW 1996 Developmental Exercise Physiology. Human Kinetics, Champaign,. 3. Armon Y, Cooper DM, Flores R, Zanconato S, Barstow TJ 1991 Oxygen uptake dynamics during high-intensity exercise in children and adults. J Appl Physiol 70: Zanconato S, Buchthal S, Barstow TJ, Cooper DM P-magnetic resonance spectroscopy of leg muscle metabolism during exercise in children and adults. J Appl Physiol 74: Cooper DM, Nemet D, Galassetti P 2004 Exercise, stress, and inflammation in the growing child: from the bench to the playground. Curr Opin Pediatr 16: Jenkins RR 2000 Exercise and oxidative stress methodology: a critique. Am J Clin Nutr 72:670S-674S 7. Sen CK, Packer L 2000 Thiol homeostasis and supplements in physical exercise. Am J Clin Nutr 72:653S-669S 8. Viitala P, Newhouse IJ 2004 Vitamin E supplementation, exercise and lipid peroxidation in human participants. Eur J Appl Physiol 93: Ginsburg GS, O'Toole M, Rimm E, Douglas PS, Rifai N 2001 Gender differences in exercise-induced changes in sex hormone levels and lipid peroxidation in athletes participating in the Hawaii Ironman triathlon. Ginsburg-gender and exercise-induced lipid peroxidation. Clin Chim Acta 305: Ilhan N, Kamanli A, Ozmerdivenlic R, Ilhana N 2004 Variable effects of exercise intensity on reduced glutathione, thiobarbituric-acid reactive substance levels, and glucose concentration. Arch Med Res 35: American College of Sports Medicine 2000 ACSM's guidelines for exercise testing and prescription. Philadelphia: Lippinkot Williams & Wilkins, pp Dill DB, Costill DL 1974 Calculation of percentage changes in volumes of blood, plasma, and red cells in dehydration. J Appl Physiol 37: Reddy YN, Murthy SV, Krishna DR, Prabhakar MC 2004 Role of free radicals and antioxidants in tuberculosis patients. Indian J Tuberc 51: Tietze F 1969 Enzymic method for quantitative determination of nanogram amounts of total and oxidized glutathione: applications to mammalian blood and other tissues. Anal Biochem 27:

25 15. Keles MS, Taysi S, Sen N, Aksoy H, Akcay F 2001 Effect of corticosteroid therapy on serum and CSF malondialdehyde and antioxidant proteins in multiple sclerosis. Can J Neurol Sci 28: Patsoukis N, Zervoudakis G, Panagopoulos NT, Georgiou CD, Angelatou F, Matsokis NA 2004 Thiol redox state (TRS) and oxidative stress in the mouse hippocampus after pentylenetetrazol-induced epileptic seizure. Neurosci Lett 357: Aebi H 1984 Catalase in vitro. Methods Enzymol 105: Janaszewska A, Bartosz G 2002 Assay of total antioxidant capacity: comparison of four methods as applied to human blood plasma. Scand J Clin Lab Invest 62: Cohen J 1988 Statistical Power Analysis for the Behavioral Sciences. Hillsdale, NJ, Lawrence Erlbaum 20. Balog T, Sobocanec S, Sverko V, Krolo I, Rocic B, Marotti M, Marotti T 2006 The influence of season on oxidant-antioxidant status in trained and sedentary subjects. Life Sci 78: Kaikkor.en J, Porkkala-Sarataho E, Tuomainen TP, Nyyssonen K, Kosonen L, Ristonmaa U, Lakka HM, Salonen R, Korpela H, Salonen JT 2002 Exhaustive exercise increases plasma/serum total oxidation resistance in moderately trained men and women, whereas their VLDL + LDL lipoprotein fraction is more susceptible to oxidation. Scand J Clin Lab Invest 62: Habif S, Mutafa I, Turgan N, Onur E, Duman C, Ozmen D, Bayindira O 2001 Age and gender dependent alterations in the activities of glutathione related enzymes in healthy subjects. Clin Biochem 34: Rodriguez MC, Rosenfeld J, Tarnopolsky MA 2003 Plasma malondialdehyde increases transiently after ischemic forearm exercise. Med Sci Sports Exerc 35: Margaritis I, Tessier F, Richard MJ, Marconnet P 1997 No evidence of oxidative stress after a triathlon race in highly trained competitors. Int J Sports Med 18: Saxton JM, Donnelly AE, Roper HP 1994 Indices of free-radicalmediated damage following maximum voluntary eccentric and concentric muscular work. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 68: Mylonas C, Kouretas D 1999 Lipid peroxidation and tissue damage. In Vivo 13: Alessio HM, Hagerman AE, Fulkerson BK, Ambrose J, Rice RE, Wiley RL 2000 Generation of reactive oxygen species after exhaustive aerobic and isometric exercise. Med Sci Sports Exerc 32: