ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΑΓΩΓΗΣ & ΑΘΛΗΤΙΣΜΟΥ. 9η Διάλεξη: «Άσκηση και ελεύθερες ρίζες»

Transcript

1 ΕΠΕΑΕΚ ΑΝΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΣΠΟΥΔΩΝ ΤΟΥ Τ.Ε.Φ.Α.Α.ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ - ΑΥΤΕΠΙΣΤΑΣΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΑΓΩΓΗΣ & ΑΘΛΗΤΙΣΜΟΥ ΚΕ 0918 «Βιοχημική Αξιολόγηση Αθλητών» 9η Διάλεξη: «Άσκηση και ελεύθερες ρίζες» Δρ. Τζιαμούρτας Αθανάσιος, Επίκουρος Καθηγητής

2 Σε αυτή την θεματική ενότητα οι φοιτητές θα ενημερωθούν για: Το τι είναι οι ελεύθερες ρίζες Τον ρόλο των ελευθέρων ριζών Την αντιμετώπιση των ελευθέρων ριζών Την επίδραση της έκκεντρης άσκησης στην παραγωγή οξειδωτικού στρες και του αντιοξειδωτικού συστήματος

3 Τι είναι ελεύθερες ρίζες Οι ελεύθερες ρίζες είναι χημικά μόρια που φέρουν ένα ή περισσότερα ελεύθερα ηλεκτρόνια. Εξ' αιτίας αυτών των ελευθέρων ηλεκτρονίων, γίνονται επιθετικά για τα κύτταρα. Προκαλούν βλάβες στο DNA, στα λιπίδια των κυτταρικών μεμβρανών, στις πρωτεΐνες.

4 Ελεύθερες Ρίζες Ανιόν υπεροξειδίου ή superoxide radical (O2 - ). Υπεροξείδιο του υδρογόνου ή hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), το οποίο παράγεται από το ανιόν του υπεροξειδίου. Ρίζες υδροξυλίου ή hydroxyl radical (OH*). Δημιουργείται από τη διάσπαση του H 2 O 2, το οποίο αν διασπαστεί στη μέση δίνει δύο ρίζες υδροξυλίου. Ρίζες νιτρικού οξέος ή nitric oxide (NO*) (J. Karlsson, 1997).

5 Πως παράγονται Από βιοχημικές αντιδράσεις του φυσιολογικού μεταβολισμού π.χ. Ο2-, ΝΟ-, Η2Ο2. Από φαγοκύτταρα, ως μέρος φλεγμονώδους αντιδράσεως. Από έκθεση σε ιονίζουσα ακτινοβολία, υπεριώδους φωτός, περιβαλλοντικής μόλυνσης, χρήσης καπνού, υπερβολικής άσκησης. Από την χρήση χημικών φαρμάκων, αλκοόλ, συντηριτικών των τροφών. Από την μόλυνση νερού και τροφίμων

6 Οι ελεύθερες ρίζες επειδή έχουν το μονήρη ηλεκτρόνιο στην εξωτερική στιβάδα ψάχνουν να ζευγαρώσουν παίρνοντας ένα ηλεκτρόνιο από ένα άλλο μόριο καθιστώντας αυτό ελεύθερη ρίζα

7 Αλυσιδωτές αντιδράσεις

8 Μία ποσότητα 2-5% του Ο 2 το οποίο προσλαμβάνουμε δεν ανάγεται σε νερό αλλά δημιουργεί οξειδωτικές ρίζες. Ο αδύναμος κρίκος ο οποίος συνεισφέρει στη δημιουργία οξειδωτικών ριζών προσδιορίζεται στο σημείο δράσης των κυτοχρωμάτων.

9 Η αυξημένη παραγωγή οξειδωτικών ριζών πραγματοποιείται διαμέσου διαφορετικών τρόπων 1. Αποβολή των ηλεκτρονίων της αναπνευστικής αλυσίδας στο επίπεδο των κυτοχρωμάτων. Μεταβολισμός οξυγόνου στα μιτοχόνδρια 2. Μεταβολή στην αιματική ροή των μυών και στην απελευθέρωση Ο2, η οποία χαρακτηρίζεται ως ισχαιμική κατά τη διάρκεια της έντονης άσκησης (underperfusion) με συνεπακόλουθη αύξηση αυτής κατά την αποκατάσταση (reperfusion). Κάτι τέτοιο είναι γνωστό και στις περιπτώσεις εμφραγμάτων. 3. Ουδετερόφιλα και μακροφάγα κατά την καταστροφή «βλαβερών» ουσιών του οργανισμού (oxidative burst). 4. Οξείδωση αιμοσφαιρίνης και μυοσφαιρίνης

10 Ισορροπημένη υγεία και άγχος Όταν τα επίπεδα του άγχους είναι αυξημένα και υπερτερούν οι αρνητικές επιδράσεις των θετικών τότε η αμυντική λειτουργία του οργανισμού είναι μειωμένη Η ανάπτυξη υψηλών επιπέδων άγχους οδηγεί στη δημιουργία χημικώνουσιώνπουμπορεί να οδηγήσουν σε προβλήματα υγείας

11 Προβλήματα υγείας που προέρχονται από τις ελεύθερες ρίζες DNA μεταλλάξεις αυξημένη πιθανότητα για καρκίνο και γενετικές ανωμαλίες Φλεγμονή συμπεριλαμβανομένων αθηροσκλήρυνσης, εγκεφαλικού, Ασθένεια Parkinson's, Ασθένεια Alzheimer's, HIV, καταρράκτη, διαβήτη καρκίνο

12 Προβλήματα υγείας που προέρχονται από τις ελεύθερες ρίζες

13 Ο καλός ρόλος των ελευθέρων ριζών Ηεμφάνισητων ελευθέρων ριζών είναι συχνή και αποτελούν σε ορισμένες περιπτώσεις σημαντικό μέρος του βιολογικού συστήματος και είναι απαραίτητα για τη διατήρηση στη ζωή

14 Ο καλός ρόλος των ελευθέρων ριζών Οι ελεύθερες ρίζες πραγματοποιούν πολλές σημαντικές λειτουργίες στο σώμα όπως η διατήρηση της ροής του αίματος, αντιμετώπιση μολύνσεων, διατήρηση της επαγρύπνησης και της σωστής λειτουργίας του εγκεφάλου Τα φαγοκύτταρα αποτελούν κύτταρα του σώματος τα οποία χρησιμοποιώντας τις ελεύθερες ρίζες μπορούν να αντιμετωπίσουν βακτηρίδια και άλλα ξένα σώματα Ορισμένες ελεύθερες ρίζες μπορεί να παίξουν το ρόλο των μυνηματοφόρων μορίων, π.χ. turning on and off genes

15 Ο καλός ρόλος των ελευθέρων ριζών Μερικές ελεύθερες ρίζες, όπως το οξείδιο του αζώτου και το ανιόν του υπεροξειδίου παράγονται σε πολύ μεγάλε συγκεντρώσεις από κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος και έτσι μπορούν να αντιμετωπίσουν ιούς και βακτηρίδια Μερικές ελεύθερες ρίζες, σκοτώνουν καρκινικά κύτταρα. Πολλές φαρμακευτικές ουσίες είναι έτσι σχεδιασμένες ώστε να μπορούν να παράγουν ελεύθερες ρίζες στον οργανισμό.

16 Αντιμετώπιση ελευθέρων ριζών Για να μπορέσουμε να αντιμετωπίσουμε την αυξημένη συγκέντρωση των ελευθέρων ριζών που αναμφίβολα μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα υγείας ο οργανισμός προτάσσει ένα σύστημα ουσιών που συνολικά ονομάζεται αντιοξειδωτικό σύστημα

17 Ισορροπία μεταξύ οξειδωτικού στρες και αντιοξειδωτικών

18 Αντιοξειδωτικές ουσίες Μηχανισμός για την αντιμετώπιση των ελευθέρων ριζών Ενζυμικό σύστημα και μη-ενζυμικό σύστημα

19 Ενζυμικό Αντιοξειδωτικό Σύστημα Δισμουτάση του υπεροξειδίου 2 O Η + SOD Η 2 Ο 2 + Ο2 Καταλάση 2 Η2Ο2 CAT 2 Η2Ο + Ο2 Υπεροξειδάση της γλουταθειόνης Η2Ο2 + 2 GSH GPXGSSG + 2 H2O

20 Μη Ενζυμικό Αντιοξειδωτικό Βιταμίνη Ε Βιταμίνη C Βιταμίνη A ήρετινόλη Συνένζυμο Q10 Πρωτεΐνες θερμικού σοκ Φεριτίνη Αλβουμίνη Χολερυθρίνη Σερουλοπλασμίνη Φλαβινοειδή Ουρικό οξύ Θειόλες (γλουταθειόνη) Σύστημα

21 Παραγωγή ελευθέρων ριζών μετά από άσκηση που προκαλεί μυϊκή βλάβη 10 νεαροί άνδρες 75 μέγιστες έκκεντρες ισοκινητικές συστολές των εκτεινόντων του γονάτου Δείκτες μυϊκής βλάβης (ροπή, DOMS και CK) Μετρήσεις πριν, 24 h, 48 h and 72 h μετά το τέλος της άσκησης

22 Δείκτες μυϊκής βλάβης

23 Δείκτες Οξειδωτικού στρες

24 Δείκτες Οξειδωτικού στρες

25 Αντιοξειδωτικές ουσίες

26 Θέματα προς εφαρμογή Πραγματοποιείστε δύο μορφές άσκησης και αξιολογείστε δείκτες οξειδωτικού στρες Οι δύο μορφές άσκησης να είναι υψηλής έντασης και μικρής χρονικής διάρκειας (ισοκινητική δοκιμασία) και χαμηλής έντασης και μεγάλης χρονικής διάρκειας αερόβιας μορφής

27 Θέματα προς συζήτηση Αναφέρατε ποιες είναι οι ελεύθερες ρίζες και τον ρόλο που παίζουν αυτές στην πρόκληση βλαβών σε διάφορα μόρια αλλά και το θετικό ρόλο που μπορεί να παίζουν Ποιος είναι ο ρόλος της διατροφής στην αντιμετώπιση των ελευθέρων ριζών Ποια είναι η επίδραση των διαφόρων μορφών άσκησης στην παραγωγή οξειδωτικού στρες και του αντιοξειδωτικού συστήματος

28 Επίλογος Οι ελεύθερες ρίζες δημιουργούνται κατά τη διάρκεια της άσκησης, μπορεί να προκαλέσει βλάβες αλλά μπορεί να έχει και θετικές επιπτώσεις στο φυσιολογικό σύστημα του ανθρώπου Η αντιμετώπιση των ελευθέρων ριζών μπορεί να γίνει διαμέσου των αντιοξειδωτικών ουσιών Η διατροφή και συμπληρωματική λήψη αντιοξειδωτικών ουσιών μπορεί να προλάβει την εμφάνιση των ελευθέρων ριζών και του οξειδωτικού στρες Διαφορετικές μορφές άσκησης μπορεί να προκαλέσουν διαφορετική εμφάνιση οξειδωτικού στρες

29 Βιβλιογραφία Θεοδώρου Α. και συν. ΗΕπίδρασηΤης Ασκησιογενής Μυϊκής Καταστροφής Σε Δείκτες Οξειδωτικού Στρες Στο Αίμα Και Στο Μυ. Αναζητήσεις στη Φυσική Αγωγή και τον Αθλητισμό. (Υπό Έκδοση)