ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΑΘΛΗΤΙΣΜΟΥ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΗ ΑΠΟΔΟΣΗ ΚΑΙ ΥΓΕΙΑ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ «ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΕΡΟΒΙΑΣ ΚΑΙ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΟΞΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΚΟΛΥΜΒΗΤΩΝ ΚΑΙ ΚΟΛΥΜΒΗΤΡΙΩΝ» ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΤΟΥ ΑΘΑΝΑΣΙΟΥ ΚΑΜΠΑΣΑΚΑΛΗ Πτυχιούχου ΤΕΦΑΑ-ΑΠΘ Κατόχου Μεταπτυχιακού Διπλώματος στην Ανθρώπινη Απόδοση και Υγεία ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2011
2
Αθανάσιου Καμπασακάλη ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΕΡΟΒΙΑΣ ΚΑΙ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΟΞΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΚΟΛΥΜΒΗΤΩΝ ΚΑΙ ΚΟΛΥΜΒΗΤΡΙΩΝ Διδακτορική Διατριβή Υποβλήθηκε στο Τμήμα Επιστήμης Φυσικής Αγωγής και Αθλητισμού, Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών στην Ανθρώπινη Απόδοση και Υγεία Ημερομηνία υπεράσπισης: 22 Ιουνίου 2011 Επταμελής Εξεταστική Επιτροπή: Καθηγητής Βασίλης Μούγιος, επιβλέπων Καθηγητής Δημήτρης Κουρέτας Καθηγητής Ιωάννης Βράμπας Αναπληρωτής καθηγητής Αθανάσιος Τζιαμούρτας Επίκουρος καθηγητής Δημήτρης Λούπος Επίκουρος καθηγητής Ιωάννης Φατούρος Λέκτορας Αργύρης Τουμπέκης 3
Αθανάσιος Καμπασακάλης Α.Π.Θ. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΕΡΟΒΙΑΣ ΚΑΙ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΟΞΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΚΟΛΥΜΒΗΤΩΝ ΚΑΙ ΚΟΛΥΜΒΗΤΡΙΩΝ «Η έγκριση της παρούσας διδακτορικής διατριβής από το Τμήμα Επιστήμης Φυσικής Αγωγής και Αθλητισμού του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης δεν υποδηλώνει αποδοχή των γνωμών του συγγραφέα» (Ν. 5343/1932, άρθρο 202, παρ. 2). 4
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΣΕΛ. Ευχαριστίες 7 Περίληψη 8 Abstract 10 Κατάλογος πινάκων 12 Κατάλογος γραφημάτων 14 Κατάλογος συντομεύσεων 15 Εισαγωγή 16 Οξιδωτικά: ελεύθερες ρίζες, δραστικά είδη οξυγόνου και αζώτου 16 Αντιοξιδωτικά 17 Λειτουργίες των RONS Οξιδωτικό στρες 18 Εκτίμηση της οξιδοαναγωγικής κατάστασης 19 Βιβλιογραφική Ανασκόπηση 21 Πηγές παραγωγής RONS κατά την άσκηση 21 Λειτουργίες των RONS κατά την άσκηση 23 Επίδραση αερόβιας άσκησης στην οξιδοαναγωγική κατάσταση 24 Επίδραση αναερόβιας άσκησης στην οξιδοαναγωγική κατάσταση 27 Σύγκριση της επίδρασης αερόβιας και αναερόβιας άσκησης στην οξιδοαναγωγική κατάσταση 29 Προπονητικό επίπεδο και ασκησιογενές οξιδωτικό στρες 32 Φύλο και ασκησιογενές οξιδωτικό στρες 34 Οξιοδοαναγωγική κατάσταση κολυμβητών και κολυμβητριών 35 Σκοπός Σημασία Πρωτοτυπία 41 Μέθοδος 42 Δείγμα 42 Πρωτόκολλο ασκήσεων 42 Έλεγχος διατροφής 43 Σωματομετρήσεις 43 Λήψεις δειγμάτων αίματος 44 Γενική ανάλυση αίματος 45 Προσδιορισμός 8-υδροξυ-2 -δεοξυ-γουανοσίνης 45 5
Προσδιοορισμός μηλονικής διαλδεΰδης 46 Προσδιορισμός πρωτεϊνικών καρβονυλίων 46 Προσδιορισμός ανηγμένης γλουταθειόνης 47 Προσδιορισμός ουρικού οξέος 48 Προσδιορισμός χολερυθρίνης 49 Προσδιορισμός γαλακτικού οξέος 49 Προσδιορισμός κρεατινικής κινάσης 50 Προσδιορισμός σιδήρου 51 Προσδιορισμός φεριτίνης 51 Στατιστική επεξεργασία 51 Αποτελέσματα 53 Συζήτηση 64 Συνολική σύγκριση της επίδρασης των δύο δοκιμασιών 77 Συνολική σύγκριση της επίδρασης του φύλου 77 Συμπεράσματα 78 Βιβλιογραφικές αναφορές 79 Παράρτημα 99 6
ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Αντί προλόγου, θα ήθελα να ευχαριστήσω όσους με βοήθησαν να εκπονήσω τη διδακτορική μου διατριβή. Τις πιο θερμές ευχαριστίες μου να εκφράσω στον καθηγητή μου κ. Βασίλη Μούγιο για την υψηλού επιπέδου, πολυδιάστατη, σπουδαία και μακρόχρονη καθοδήγησή μου. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω τα μέλη της συμβουλευτικής επιτροπής, καθηγητή κ. Δημήτρη Κουρέτα και επίκουρο καθηγητή κ. Δημήτρη Λούπο, για τη γόνιμη συνεργασία που είχαμε. Ακόμη, να ευχαριστήσω την ιατρό κ. Κατερίνα Ζαφρανά για τη συνεισφορά της στη μελέτη και το διδάκτορα κ. Γιώργο Τσαλή για τη συμβολή του στην διεξαγωγή της έρευνας. Επιπλέον, θα ήθελα να ευχαριστήσω τα μέλη της Ερευνητικής Ομάδας Βιοχημείας της Άσκησης για τη συνεργασία μας στο εργαστήριο καθώς και τις Ζωή Παπάζη, Κατερίνα Γεωργίτσα και Καλή Χίντζογλου για τη βοήθειά τους στη διεξαγωγή των μετρήσεων πεδίου. Να ευχαριστήσω θερμά ακόμη τους κολυμβητές και τις κολυμβήτριες που συμμετείχαν στην έρευνα, καθώς και τους προπονητές τους. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω τα μέλη της εξεταστικής επιτροπής, καθηγητή κ. Ιωάννη Βράμπα, αναπληρωτή καθηγητή κ. Θανάση Τζιαμούρτα, επίκουρο καθηγητή κ. Γιάννη Φατούρο και λέκτορα κ. Αργύρη Τουμπέκη, για την προθυμία τους να συμμετάσχουν στην επιτροπή. Θα ήθελα ακόμη να ευχαριστήσω την κλινική «Άγιος Λουκάς» για τη σημαντική διευκόλυνση στη γενική ανάλυση αίματος. Ένα πολύ μεγάλο ευχαριστώ οφείλω στους γονείς μου, στην αδερφή μου και στην Ειρήνη για τη στήριξη, την παρότρυνση, την κατανόηση και τη συνδρομή τους σε όλα όσα έχω καταφέρει. Α.Κ. Ιούνιος 2011 7
ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η οξιδοαναγωγική κατάσταση του ανθρώπινου οργανισμού είναι πολύ σημαντική για την υγεία. Η οξιδοαναγωγική κατάσταση επηρεάζεται από την άσκηση και επομένως μπορεί να επιδράσει στην υγεία και στην απόδοση των αθλητών. Ένα άθλημα που επιφέρει οφέλη στην υγεία, αλλά και απαιτεί εντατική προπόνηση, είναι η κολύμβηση, στην οποία συμμετέχει μεγάλος αριθμός αγοριών και κοριτσιών εφηβικής ηλικίας. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν να μελετήσει και να συγκρίνει την επίδραση στην οξιδοαναγωγική κατάσταση εφήβων κολυμβητών και κολυμβητριών δύο, ευρέως χρησιμοποιούμενων στην προπονητική διαδικασία, τύπων κολυμβητικής άσκησης: ενός που στηρίζεται στον αερόβιο μεταβολισμό, δηλαδή 2000 m συνεχόμενης κολύμβησης σε ελεύθερο στυλ, και ενός που στηρίζεται στον αναερόβιο μεταβολισμό, δηλαδή 6 50 m ελεύθερης κολύμβησης, σε μέγιστη ένταση, με εκτέλεση κάθε 5 min. Στη μελέτη πήραν μέρος 15 κολυμβητές και 15 κολυμβήτριες μέσης ηλικίας 15,4 ετών, οι οποίοι/-ες συμμετείχαν στις δύο συνεδρίες άσκησης σε διαφορετικές ημέρες με τυχαία και ισοσταθμισμένη σειρά. Λήφθηκαν 4 δείγματα φλεβικού αίματος σε κάθε συνεδρία, δηλαδή πριν την ά- σκηση, αμέσως μετά, 1 h και 24 h μετά την άσκηση, προκειμένου να γίνει γενική ανάλυση αίματος και να προσδιοριστούν η 8-υδροξυ-2 δεοξυγουανοσίνη (8-OHdG), η μηλονική διαλδεΰδη (MDA), τα πρωτεϊνικά καρβονύλια (PC), το ουρικό οξύ και η χολερυθρίνη στο πλάσμα, καθώς και η ανηγμένη γλουταθειόνη (GSH) στα ερυθροκύτταρα. Επιπλέον, έγιναν λήψεις τριχοειδικού αίματος πριν και μετά τις δοκιμασίες για τον προσδιορισμό του γαλακτικού οξέος. Η συγκέντρωσή του ήταν σημαντικά υψηλότερη μετά τα 6 50 m συγκριτικά με τα 2000 m και σημαντικά υψηλότερη στα αγόρια συγκριτικά με τα κορίτσια. Μετά τις ασκήσεις επήλθε αιμοσυμπύκνωση και λευκοκυττάρωση, με τα λεμφοκύτταρα και τα μονοπύρηνα να έχουν μεγαλύτερους αριθμούς αμέσως μετά και τα ουδετερόφιλα στη 1 h μετά τις δοκιμασίες. Η 8-OHdG κορυφώθηκε 1 h μετά τα 6 50 m, ενώ τα αγόρια είχαν συνολικά υψηλότερες τιμές από τα κορίτσια. Η MDA αυξήθηκε σημαντικά αμέσως μετά τις δοκιμασίες και σταδιακά επανήλθε στις τιμές ηρεμίας στις 24 h, ενώ τα κο- 8
ρίτσια παρουσίασαν υψηλότερες τιμές από τα αγόρια αμέσως μετά τις δοκιμασίες. Για τα PC δε βρέθηκε καμία διαφορά. Η GSH ήταν μειωμένη στις 24 h μετά την άσκηση. Το ουρικό οξύ αυξήθηκε σταδιακά μετά τα 6 50 m και ή- ταν υψηλότερο στα αγόρια. Η χολερυθρίνη στα 2000 m εμφάνισε πτωτική τάση αμέσως μετά και μέχρι τη 1 h μετά την άσκηση, ενώ στα 6 50 m εμφάνισε αυξητική τάση αμέσως μετά και πτωτική τάση στη 1 h μετά την άσκηση. Ω- στόσο η κορυφαία τιμή της σημειώθηκε και για τις δύο δοκιμασίες στις 24 h μετά. Συμπερασματικά, οι κολυμβητικές δοκιμασίες διατάραξαν την οξιδοαναγωγική ισορροπία χωρίς όμως να επιφέρουν παρατεταμένη οξιδωτική βλάβη σε προπονημένους/-ες κολυμβητές/-ήτριες. Οι δύο δοκιμασίες διέφεραν ως προς την απόκριση της 8-OHdG, του ουρικού οξέος και της χολερυθρίνης, ενώ οι διαφορές μεταξύ των φύλων εντοπίστηκαν στη μεγαλύτερη αύξηση της MDA στα κορίτσια. Λέξεις κλειδιά: οξιδωτικό στρες, κολύμβηση, 8-υδροξυ-2 -δεοξυγουανοσίνη, μηλονική διαλδεΰδη, γλουταθειόνη 9
EFFECT OF AEROBIC AND ANAEROBIC EXERCISE ON REDOX STATUS OF MALE AND FEMALE SWIMMERS Athanasios Kabasakalis ABSTRACT Redox status is very important for human health. Redox status can be affected by physical exercise and can have an impact on athletes health and performance. Swimming is a sport that induces health benefits, requires intensive training and is practiced by many adolescent boys and girls. The aim of the present thesis was to study and compare the effects on adolescent male and female swimmers redox status of two, widely used in training, types of swimming exercise: one based on aerobic metabolism, that is, 2000 m of continuous freestyle swimming, and one based on anaerobic metabolism, that is, 6 50 m maximal freestyle swimming every 5 min. Fifteen male and fifteen female swimmers of mean age 15,4 years took part in the study and completed the two exercise sessions on different days in a random, counterbalanced design. Four venous blood samples were obtained in each session: one pre-exercise, one immediately post-exercise, one 1 h post-exercise, and one 24 h post-exercise, for full blood count and determinations of 8-hydroxy-2 - deoxyguanosine (8-OHdG), malondialdehyde (MDA), protein carbonyls (PC), uric acid, and bilirubin in plasma, as well as reduced glutathione (GSH) in erythrocytes. Additionally, capillary blood samples were obtained pre- and post-exercise for lactate determination. Blood lactate concentration was significantly higher after 6 50 m, compared to 2000 m, and significantly higher in boys than girls. Hemoconcentration and leucokytosis occurred after both exercises, lymphocytes and monocytes being more immediately post, and neutrophils being more 1 h post-exercise. 8-OHdG peaked 1 h post 6 50 m, while boys had higher concentrations than girls. MDA increased significantly immediately post-exercise and gradually returned to baseline at 24 h, while girls showed higher values than boys immediately post-exercise. No signifi- 10
cant difference was found in PC. GSH was reduced 24 h post-exercise. Uric acid increased gradually after 6 50 m and was higher in boys. Bilirubin showed a tendency to decreese immediately post and up to 1 h post 2000 m, whereas it showed a tendency to increase immediately post 6 50 m and then a tendency to decrease at 1 h post-exercise. However, the peak value for both sessions occurred 24 h post-exercise. In conclusion, swimming sessions perturbed the redox balance without inducing prolonged oxidative damage in trained male and female swimmers. The two swimming sessions differed in the response of 8-OHdG, uric acid, and bilirubin, while gender differences were located at the higher increase of MDA in girls. Keywords: oxidative stress, swimming, 8-hydroxy-2 -deoxyguanosine, malondialdehyde, glutathione 11
ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ ΣΕΛ. Πίνακας 1. Σωματομετρικά χαρακτηριστικά κολυμβητών και κολυμβητριών 53 Πίνακας 2. Επίδοση στη δοκιμασία των 2000 m και συγκέντρωση γαλακτικού οξέος στο αίμα μετά από αυτή 54 Πίνακας 3. Επίδοση σε καθεμία από τις 6 διαδρομές των 50 m και κορυφαία συγκέντρωση γαλακτικού οξέος μετά από αυτές στο αίμα α- γοριών και κοριτσιών 54 Πίνακας 4. Κρεατινική κινάση πριν και 24 h μετά από κάθε κολυμβητική δοκιμασία για αγόρια και κορίτσια 54 Πίνακας 5. Αιματοκρίτης, αιμοσφαρίνη και αριθμός ερυθροκυττάρων γύρω από τις δύο κολυμβητικές δοκιμασίες για αγόρια και κορίτσια 55 Πίνακας 6. Αποτελέσματα ANOVA κατά τρεις παράγοντες για τις λευκοκυτταρικές παραμέτρους 59 Πίνακας 7. Αποτελέσματα ANOVA κατά τρεις παράγοντες για τις παραμέτρους της οξιδοαναγωγικής κατάστασης 63 Πίνακας Π1. Μέση ημερήσια πρόσληψη ενέργειας και μακροθρεπτικών συστατικών 99 Πίνακας Π2. Μέση ημερήσια πρόσληψη βιταμινών 99 Πίνακας Π3. Μέση ημερήσια πρόσληψη ανόργανων συστατικών 99 Πίνακας Π4. Αποτελέσματα των δοκιμασιών post-hoc για τις ερυθροκυτταρικές παραμέτρους 100 Πίνακας Π5. Αποτελέσματα λευκοκυτταρικών παραμέτρων γύρω από τις δύο δοκιμασίες για αγόρια και κορίτσια 102 Πίνακας Π6. Αποτελέσματα των δοκιμασιών post-hoc για τις λευκοκυτταρικές παραμέτρους 103 Πίνακας Π7. Αποτελέσματα παραμέτρων οξιδοαναγωγικής κατάστασης γύρω από τις δύο δοκιμασίες για αγόρια και κορίτσια 106 Πίνακας Π8. Αποτελέσματα των δοκιμασιών post-hoc για τις παραμέτρους της οξιδοαναγωγικής κατάστασης 107 12
ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ ΣΕΛ. Πίνακας Π9. Σημαντικές συσχετίσεις μεταξύ των παραμέτρων της ο- ξιδοαναγωγικής κατάστασης 109 13
ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΓΡΑΦΗΜΑΤΩΝ ΣΕΛ. Γράφημα 1. Αριθμός λευκοκυττάρων γύρω από τις δύο δοκιμασίες για αγόρια και κορίτσια 57 Γράφημα 2. Αριθμός ουδετερόφιλων γύρω από τις δύο δοκιμασίες για αγόρια και κορίτσια 57 Γράφημα 3. Αριθμός λεμφοκυττάρων γύρω από τις δύο δοκιμασίες για αγόρια και κορίτσια 58 Γράφημα 4. Αριθμός μονοπύρηνων γύρω από τις δύο δοκιμασίες για αγόρια και κορίτσια 58 Γράφημα 5. 8-ΟΗdG γύρω από τις δύο δοκιμασίες για αγόρια και κορίτσια 60 Γράφημα 6. MDA γύρω από τις δύο δοκιμασίες για αγόρια και κορίτσια 61 Γράφημα 7. PC γύρω από τις δύο δοκιμασίες για αγόρια και κορίτσια 61 Γράφημα 8. GSH γύρω από τις δύο δοκιμασίες για αγόρια και κορίτσια 62 Γράφημα 9. Ουρικό οξύ γύρω από τις δύο δοκιμασίες για αγόρια και κορίτσια 62 Γράφημα 10. Χολερυθρίνη γύρω από τις δύο δοκιμασίες για αγόρια και κορίτσια 63 14
ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΥΝΤΟΜΕΥΣΕΩΝ 8-OHdG: 8-hydroxy-2 -deoxyguanosine, 8-υδροξυ-2 -δεοξυγουανοσίνη ANOVA: analysis of variance, ανάλυση διακύμανσης CK: creatine kinase, κρεατινική κινάση CV: coefficient of variation, συντελεστής διακύμανσης GSH: reduced glutathione, ανηγμένη γλουταθειόνη Hb: hemoglobin, αιμοσφαιρίνη Hct: hematocrit, αιματοκρίτης Ly: lymphocytes, λεμφοκύτταρα MDA: malondialdehyde, μηλονική διαλδεΰδη Mo: monocytes, μονοκύτταρα Ne: neutrophils, ουδετερόφιλα NAD: nicotinamide adenine dinucleotide, νικοτιναμιδο-αδενινοδινουκλεοτίδιο PC: protein carbonyls, πρωτεϊνικά καρβονύλια RBC: red blood cells, ερυθροκύτταρα RNS: reactive nitrogen species, δραστικά είδη αζώτου ROS: reactive oxygen species, δραστικά είδη οξυγόνου RONS: reactive oxygen and nitrogen species, δραστικά είδη οξυγόνου και α- ζώτου WBC: white blood cells, λευκοκύτταρα ΔΜΣ: δείκτης μάζας σώματος 15
ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σύμφωνα με έρευνες των τελευταίων δεκαετιών, η οξιδωτικήαντιοξιδωτική ομοιόσταση είναι πολύ σημαντική για τη φυσιολογική λειτουργία του ανθρώπινου οργανισμού. Η ομοιόσταση αυτή ρυθμίζεται από οξιδωτικά και αντιοξιδωτικά μόρια, η συγκέντρωση των οποίων επηρεάζεται από τη σωματική άσκηση (Ji, 2008). Αναδεικνύεται επομένως, και από αυτή την πλευρά, ο σπουδαίος ρόλος της άσκησης για την υγεία. Παρακάτω, παραθέτονται οι σημαντικότερες βιοχημικές πληροφορίες σχετικά με την οξιδωτική-αντιοξιδωτική ομοιόσταση και στη συνέχεια, στη βιβλιογραφική ανασκόπηση, οι σχετικές με την ομοιόσταση αυτή διεργασίες κατά την άσκηση. Οξιδωτικά: ελεύθερες ρίζες και δραστικά είδη οξυγόνου ή αζώτου Ως ελεύθερες ρίζες ορίζονται τα άτομα ή τα μόρια που είναι ικανά για α- νεξάρτητη ύπαρξη, διαθέτουν ένα ή περισσότερα ασύζευκτα ηλεκτρόνια και, εξαιτίας αυτής της ηλεκτρονικής αστάθειας, είναι πολύ δραστικά και αντιδρούν με άλλα άτομα ή μόρια οξιδώνοντάς τα (Halliwell, 1991 Powers et al., 2004). Με τον όρο δραστικά είδη οξυγόνου (reactive oxygen species, ROS) περιγράφονται χημικές οντότητες που περιέχουν οξυγόνο και οφείλουν σε αυτό τη δραστικότητά τους. Ομοίως, με τον όρο δραστικά είδη αζώτου (reactive nitrogen species, RNS) περιγράφονται χημικές οντότητες που περιέχουν άζωτο και οφείλουν σε αυτό τη δραστικότητά τους. Τα δραστικά είδη οξυγόνου ή αζώτου (reactive oxygen or nitrogen species, RONS) είναι τα κυριότερα δραστικά είδη (Finaud et al., 2006). Κυριότερα RONS είναι το ανιόν υπεροξιδίου (Ο 2 ), η υδροϋπεροξιδική ρίζα (ΗΟ 2 ), το υπεροξίδιο υδρογόνου (Η 2 Ο 2 ), η ρίζα υδροξυλίου (ΟΗ ), η αλκοξιδική ρίζα (RO ), η υπεροξιδική ρίζα (ROO ), τα οργανικά υπεροξίδια (ROOH), το οξίδιο του αζώτου (NO ), το υπεροξυνιτρώδες ανιόν (ΟΝΟΟ ) και το υποχλωριώδες οξύ (HOCl) (Powers & Jackson 2008 Sies, 1991). 16
Αντιοξιδωτικά Ως αντιοξιδωτικά ορίζονται οι ουσίες που εμποδίζουν τις διεργασίες υπεροξίδωσης (Bast et al., 1991). Εναλλακτικά, οι Halliwell και Gutteridge (1990) ορίζουν ως αντιοξιδωτική κάθε ουσία που, όταν είναι παρούσα σε μικρή συγκέντρωση συγκριτικά με μια άλλη που οξιδώνεται, καθυστερεί ή εμποδίζει σημαντικά την υπεροξίδωση της τελευταίας. Τα αντιοξιδωτικά μπορούν να διακριθούν σε δύο κατηγορίες: τα ένζυμα και τα υποστρώματα (μη ενζυμικά). Τα υποστρώματα επίσης μπορούν να διαχωριστούν στα ενδογενή και στα διατροφικά. Τα κυριότερα αντιοξιδωτικά ένζυμα είναι η δισμουτάση του υπεροξιδίου (superoxide dismoutase, SOD), που καταλύει την αντίδραση μετατροπής του υπεροξιδίου σε υπεροξίδιο του υδρογόνου και οξυγόνο, η υπεροξιδάση της γλουταθειόνης (glutathione peroxidase, GPX), που καταλύει την αναγωγή του υπεροξιδίου του υδρογόνου ή οργανικών υπεροξιδίων σε νερό και αλκοόλη από την ανηγμένη γλουταθειόνη, και η καταλάση, που κυρίως καταλύει τη διάσπαση του υπεροξιδίου του υδρογόνου σε νερό και οξυγόνο (Powers et al., 1999). Από τα αντιοξιδωτικά υποστρώματα, πολύ σημαντική για τον ανθρώπινο οργανισμό είναι η γλουταθειόνη. Είναι ένα τριπεπτίδιο που αποτελείται από κυστεΐνη, γλουταμικό οξύ και γλυκίνη. Το ενεργό αντιοξιδωτικό της τμήμα είναι η σουλφυδρυλομάδα (-SH) της κυστεΐνης. Η γλουταθειόνη συναντάται κυρίως στην ανηγμένη της μορφή (reduced glutathione, GSH), η οποία οξιδώνεται στην οξιδωμένη της μορφή (oxidized glutathione, GSSG), που είναι και το κυριότερο από τα προϊόντα οξίδωσης της GSH (Camera & Picardo 2002 Pastore et al., 2003 Sies 1999). Το ουρικό οξύ είναι προϊόν του μεταβολισμού των πουρινών (Becker, 1993) και έχει σημαντική αντιοξιδωτική δράση, καθώς εξουδετερώνει RONS, αλλά και σχηματίζει σύμπλοκα με μεταλλικά ιόντα, αποτρέποντάς τα από το να καταλύσουν αντιδράσεις παραγωγής ελευθέρων ριζών (Glantzounis et al., 2005). Οι παραπάνω ιδιότητες, σε συνδυασμό με το ότι η συγκέντρωσή του στο πλάσμα είναι υψηλότερη από εκείνη άλλων αντιοξιδωτικών (Ames et al., 17
1981), καθιστούν το ουρικό οξύ σημαντικό αντιοξιδωτικό, παρότι συνδέεται με διάφορες παθήσεις (Kutzing & Firestein, 2008). Η χολερυθρίνη είναι προϊόν του καταβολισμού της αίμης (Stocker et al., 1987). Αν και θεωρούνταν παλιότερα ένα άχρηστο ή και τοξικό μεταβολικό προϊόν, μελέτες έδειξαν ότι έχει αντιοξιδωτική δράση και, μάλιστα, πολύ σημαντική (Frei et al., 1988 Vitek & Schwertner, 2007). Η αντιοξιδωτική δράση της χολερυθρίνης συνίσταται στην αναγωγή υπεροξιδίων, με οξίδωσή της σε χολοπρασίνη (Foti & Amorati, 2009). Αντιοξιδωτικές ιδιότητες έχουν επίσης το λιποϊκό οξύ (Bast & Haenen, 2003), το συνένζυμο Q (Bentinger et al., 2007), οι βιταμίνες C και E (Powers et al., 2004), τα φλαβονοειδή (Pietta, 2000), τα καροτενοειδή (Rao & Rao, 2007) κ.ά., που αποτελούν είτε ενδογενή ή διατροφικά αντιοξιδωτικά. Λειτουργίες των RONS Οξιδωτικό στρες Τα RONS, σε φυσιολογικές συγκεντρώσεις, εμπλέκονται σε μια σειρά από ωφέλιμες για την υγεία διεργασίες, καθώς αποτελούν σηματοδοτικά μόρια με σημαντικές ρυθμιστικές λειτουργίες στην κυτταρική διαίρεση και μετανάστευση, στη μυϊκή συστολή, στην παραγωγή μεσολαβητικών μορίων (Janssen- Heiniger et al., 2008), στη ρύθμιση γονιδίων (Allen & Tresini, 2000) κ.ά. Γι αυτό η δράση των αντιοξιδωτικών είναι επιθυμητή στο βαθμό που δεν παρεμποδίζει τις ωφέλιμες επιδράσεις των RONS, κάτι που ονομάζουμε οξιδοαναγωγική ισορροπία. Από την άλλη πλευρά, η ανισορροπία μεταξύ RONS και αντιοξιδωτικών υπέρ των πρώτων μπορεί να οδηγήσει σε οξιδωτική βλάβη λιπιδίων, πρωτεϊνών και DNA, κατάσταση που ορίζεται ως οξιδωτικό στρες. Το οξιδωτικό στρες έχει συνδεθεί με μια σειρά από σοβαρές παθήσεις, όπως ο καρκίνος, η αθηροσκλήρωση, ο διαβήτης και νευροεκφυλιστικές παθήσεις, καθώς και με τη γήρανση (Dröge, 2002). Αυτή η σύνδεση του οξιδωτικού στρες με τις παθήσεις είναι που συγκεντρώνει τόσο έντονο επιστημονικό ενδιαφέρον γύρω από το οξιδωτικό στρες. 18
Εκτίμηση της οξιδοαναγωγικής κατάστασης Για την περιγραφή της δυναμικής σχέσης μεταξύ των RONS και των αντιοξιδωτικών χρησιμοποιείται ο όρος «οξιδοαναγωγική κατάσταση», που ορίζεται, πιο συγκεκριμένα, ως η αναλογία μεταξύ ανηγμένων και οξιδωμένων μορίων τα οποία είναι ευαίσθητα στην οξιδοαναγωγή (Longo et al., 2008). Για την εκτίμηση της οξιδοαναγωγικής κατάστασης έχουν αναπτυχθεί άμεσες μέθοδοι προσδιορισμού ελευθέρων ριζών και έμμεσες μέθοδοι προσδιορισμού δεικτών είτε της οξιδωτικής βλάβης που προκαλούν τα RONS ή της αντιοξιδωτικής ικανότητας του οργανισμού. Οι άμεσες μέθοδοι, όπως οι ESR (electron spin resonance) και EPR (electron paramagnetic resonance), αντιμετωπίζουν σοβαρούς περιορισμούς λόγω της πολύ μικρής ημιζωής των ελευθέρων ριζών, της τοξικότητας των μέσων που χρησιμοποιούνται και των παρεμβολών τους στο βιολογικό σύστημα στο οποίο γίνεται ο προσδιορισμός (Finaud et al., 2006 Powers & Jackson, 2008). Για την εκτίμηση της οξιδωτικής βλάβης χρησιμοποιούνται κυρίως δείκτες υπεροξίδωσης του DNA, των λιπιδίων και των πρωτεϊνών (Griffiths et al., 2002). Ευρέως χρησιμοποιούμενος δείκτης υπεροξίδωσης του DNA είναι η 8- υδροξυ-2 -δεοξυγουανοσίνη (8-hydroxy-2 -deoxyguanosine, 8-OHdG), που σχηματίζεται από την αλληλεπίδραση της ρίζας υδροξυλίου με τη βάση του DNA γουανίνη (Valavanidis et al., 2009). Για την εκτίμηση της λιπιδικής υπεροξίδωσης χρησιμοποιούνται κυρίως η μηλονική διαλδεΰδη (malondialdehyde, MDA), που παράγεται από την υπεροξίδωση των πολυακόρεστων λιπαρών οξέων (Del Rio et al., 2005) και τα F 2 -ισοπροστάνια, που συνθέτονται από εστεροποιημένα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα μέσω μη ενζυμικής αντίδρασης που καταλύεται από ελεύθερες ρίζες (Basu, 2004). Βέβαια, ο δείκτης λιπιδικής υπεροξίδωσης που συναντάται πιο συχνά στη διεθνή βιβλιογραφία είναι οι ενώσεις που αντιδρούν με το θειοβαρβιτουρικό οξύ (thiobarbitouric acid reactive substances, TBARS), οι οποίες όμως, σύμφωνα με νεότερα δεδομένα, στερούνται εξειδίκευσης (Sachdev & Davies, 2008). Σχετικά με την πρωτεϊνική υπεροξίδωση, πιο συνηθισμένος δείκτης είναι τα πρωτεϊνικά καρβονύλια (protein carbonyls, PC), που παράγονται από την υπεροξίδωση των 19
πλευρικών αλυσίδων των αμινοξέων και κυρίως της προλίνης, της αργινίνης, της λυσίνης και της θρεονίνης (Dalle-Donne et al., 2003). Ένας από τους σημαντικότερους δείκτες της αντιοξιδωτικής ικανότητας είναι η GSH. Η παράλληλη μέτρηση της GSSG μπορεί να δώσει μια σφαιρική εικόνα για την οξιδοαναγωγική ισορροπία του συστήματος της γλουταθειόνης (Monostori et al., 2009). Η μέτρηση καθενός από τα αντιοξιδωτικά που αναφέρθηκαν παραπάνω μπορεί να συνεισφέρει στην εκτίμηση της αντιοξιδωτικής ικανότητας, αρκεί βέβαια να είναι αντιπροσωπευτική των συνθηκών της κάθε αξιολόγησης, με τις μετρήσεις του ουρικού οξέος, της χολερυθρίνης, αντιοξιδωτικών βιταμινών και αντιοξιδωτικών ενζύμων να συγκεντρώνουν το μεγαλύτερο ερευνητικό ενδιαφέρον (Τσαλουχίδου και συν., 2007 Vitek & Schwertner, 2007 Finaud et al., 2006 Urso & Clarkson, 2003). Επιπλέον, υ- πάρχει η μέτρηση της ολικής αντιοξιδωτικής ικανότητας, δηλαδή του συνόλου των αντιοξιδωτικών που περιέχονται σε έναν ιστό, για την οποία έχουν αναπτυχθεί διάφορες μέθοδοι, οι οποίες, αν και απλές στην εφαρμογή τους, αντανακλούν κυρίως τα αντιοξιδωτικά που βρίσκονται σε σχετικά μεγάλες συγκεντρώσεις, όπως το ουρικό οξύ (Bartosz, 2003). Οι παραπάνω προσδιορισμοί βρίσκουν κυρίως εφαρμογή στο αίμα και στα συστατικά του (ερυθροκύτταρα, λευκοκύτταρα, ορός, πλάσμα), αλλά συχνά και στα ούρα, στον εκπνεόμενο αέρα (Palmieri & Sblendorio, 2007) και στο μυϊκό ιστό (Jackson, 2009). Για την εκτίμηση της οξιδωτικής βλάβης και της αντιοξιδωτικής ικανότητας υπάρχουν βέβαια αρκετοί ακόμα δείκτες. Κάθε δείκτης και κάθε μέθοδος έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Έτσι, για την καλύτερη εκτίμηση της οξιδοαναγωγικής κατάστασης προτείνεται η χρησιμοποίηση ενός συνόλου δεικτών οξιδωτικής βλάβης και αντιοξιδωτικής ι- κανότητας (Powers & Jackson, 2008). 20
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ Στα τέλη της δεκαετίας του 1970 και αρχές της δεκαετίας του 1980 έγιναν οι πρώτες μελέτες όπου βρέθηκε σύνδεση της οξιδοαναγωγικής κατάστασης με την άσκηση και, πιο συγκεκριμένα, αύξηση της λιπιδικής υπεροξίδωσης στον εκπνεόμενο αέρα (Dillard et al., 1978) και αύξηση των ελεύθερων ριζών στους μύες και στο ήπαρ επιμύων (Davies et al., 1982) μετά από άσκηση. Από τότε έχουν διεξαχθεί ένας μεγάλος αριθμός ερευνών πάνω στο πεδίο αυτό, αποκαλύπτοντας την πολύπλοκη σχέση μεταξύ άσκησης και οξιδοαναγωγικής κατάστασης και την πολυδιάστατη σημασία αυτής της σχέσης (Fisher-Wellman & Bloomer, 2009 Vollaard et al., 2009). Το κεντρικό συμπέρασμα των μελετών αυτών είναι ότι άσκηση με υψηλό φορτίο επιβάρυνσης επιφέρει οξιδωτικό στρες (Bloomer, 2008). Έτσι, σε πρώτο επίπεδο, ιδιαίτερο ενδιαφέρον συγκεντρώνει η αυξημένη παραγωγή RONS κατά την άσκηση και οι πηγές τους. Πηγές RONS κατά την άσκηση Μια από τις πηγές ελευθέρων ριζών, και πιο συγκεκριμένα Ο 2, που πιστεύεται ευρέως ότι συμβάλλει στην αύξηση των RONS κατά τη διάρκεια της άσκησης, είναι η αναπνευστική αλυσίδα στα μιτοχόνδρια, αν και υπάρχουν ερευνητές που την αμφισβητούν (Powers et al., in press Sachdev & Davies, 2008). Παράπλευρες αντιδράσεις κατά την αναπνευστική αλυσίδα οδηγούν στην παραγωγή Ο 2 μέσω της αναγωγής του μοριακού οξυγόνου από ένα η- λεκτρόνιο. Εκτιμάται ότι ένα ποσοστό 2-4% του προσλαμβανόμενου οξυγόνου «διαρρέει» προς Ο 2, το οποίο στη συνέχεια ευνοεί την παραγωγή Η 2 Ο 2 και ΟΗ (Sachdev & Davies, 2008). Ένας άλλος μηχανισμός παραγωγής RONS, που φαίνεται να είναι ιδιαίτερα σημαντικός σε συνθήκες άσκησης, είναι μέσω του ενζύμου οξιδάση της ξανθίνης. Σε κατάσταση ηρεμίας η μορφή του ενζύμου που υπερτερεί είναι αυτή της αφυδρογονάσης της ξανθίνης, η οποία οξιδώνει την υποξανθίνη προς ξανθίνη και την τελευταία σε ουρικό οξύ, σε μια διεργασία κατά την ο- ποία το οξιδωμένο νικοτιναμιδο-αδενινο-δινουκλεοτίδιο (nicotinamide adenine dinucleotide, NAD + ) ανάγεται σε NADH. Σε συνθήκες όμως ισχαιμίας 21
και υποξίας, όπως αυτές που δημιουργούνται κατά την έντονη άσκηση, η α- φυδρογονάση της ξανθίνης μετατρέπεται σε οξιδάση της ξανθίνης, η οποία δεν χρησιμοποιεί NAD + ως αποδέκτη ηλεκτρονίων, αλλά ανάγει το οξυγόνο σε Ο 2 ή Η 2 Ο 2. Σε κατάσταση ισχαιμίας η συγκέντρωση οξυγόνου είναι χαμηλή την ίδια ώρα που αυξάνονται οι συγκεντρώσεις υποξανθίνης (λόγω α- ποικοδόμησης του ΑΤΡ) και οξιδάσης της ξανθίνης. Κατά την επαναιμάτωση συμβαίνει η αυξημένη παραγωγή Ο 2 και Η 2 Ο 2 που περιγράφηκε παραπάνω (Sachdev & Davies, 2008). Μια άλλη πηγή RONS σε συνθήκες άσκησης είναι τα ουδετερόφιλα και γενικότερα τα φαγοκύτταρα κατά τη διάρκεια της φλεγμονώδους αντίδρασης που συνοδεύει τη μυϊκή καταπόνηση που προκαλείται από έντονη ή/και παρατεταμένη άσκηση (Sachdev & Davies, 2008). Από τα φαγοκύτταρα παράγονται Ο 2 και Η 2 Ο 2, τα οποία συμμετέχουν στην καταπολέμηση μικροοργανισμών και στην αναδόμηση των καταπονημένων ιστών. Παράλληλα, όμως, η παραγωγή και παρουσία Ο 2 και Η 2 Ο 2 μπορεί να συμβάλει σε οξιδωτική βλάβη (Babior, 2000 Bloomer, 2008). Από τα Ο 2 και Η 2 Ο 2 παράγονται στη συνέχεια HOCl, ΟΝΟΟ και NO (Babior, 2000). Άλλες πηγές RONS σε συνθήκες άσκησης είναι ο μεταβολισμός των προσταγλανδινών που απελευθερώνονται κατά την άσκηση, η αυτo-οξίδωση των κατεχολαμινών που αυξάνονται κατά την άσκηση (Bloomer, 2008), η αυτοοξίδωση της αιμοσφαιρίνης και της μυοσφαιρίνης (Cooper et al., 2002), η παραγωγή τους ενδομυϊκά μέσω της οξιδάσης του NADPH και της φωσφολιπάσης Α 2 (Powers et al., in press) κ.ά. Η παραγωγή RONS μπορεί να συμβαίνει σε πολλούς ιστούς κατά την ά- σκηση, όμως υπάρχει η αίσθηση ότι η σημαντικότερη παραγωγή συμβαίνει στο μυϊκό ιστό εξαιτίας της συσταλτικής δραστηριότητας (Powers & Jackson, 2008). Ερευνητικά δεδομένα επιβεβαιώνουν την παραγωγή ελευθέρων ριζών και την αύξηση του οξιδωτικού στρες ενδομυϊκά μετά από άσκηση (Bailey et al., 2007). Το Ο 2 και το NO είναι τα κυριότερα RONS που παράγονται στους μύες κατά την άσκηση και αποτελούν τα πρόδρομα είδη για την παραγωγή δευτερογενών RONS, όπως το Η 2 Ο 2, η ΟΗ και το ΟΝΟΟ. Οι ενδομυϊ- 22
κές πηγές των RONS μπορεί να είναι αρκετές, κυριότερες από τις οποίες φαίνεται είναι τα μιτοχόνδρια και τα ένζυμα των οξιδασών του NAD(P)H, που σχετίζονται με το σαρκοπλασματικό δίκτυο, το σαρκείλημα ή τις τριάδες και τους εγκάρσιους σωληνίσκους του σαρκομερίου των σκελετικών μυών (Jackson, 2009). Φαίνεται λοιπόν ότι οι σκελετικοί μύες έχουν τη δυνατότητα σημαντικής παραγωγής RONS κατά τη διάρκεια της άσκησης. Λειτουργίες των RONS κατά την άσκηση Ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι λειτουργίες των ROΝS που παράγονται κατά την άσκηση, ιδιαίτερα ενδομυϊκά. Έτσι φαίνεται πως, σε φυσιολογικές συνθήκες, τα ROS συμβάλλουν στην ιδανική παραγωγή δύναμης. Αντίθετα, απουσία ROS επιδρά αρνητικά στην παραγωγή δύναμης. Όμως, μεγάλη συγκέντρωση ROS, τέτοια που να ξεπερνά την αντιοξιδωτική άμυνα, συμμετέχει στο μηχανισμό της μυϊκής κόπωσης (Reid, 2001). Σύμφωνα με αυτά τα δεδομένα, ο Reid (2001) πρότεινε ένα μοντέλο ανεστραμμένου U, σύμφωνα με το οποίο υπάρχει μια ιδανική συγκέντρωση ROS για την καλύτερη δυνατή παραγωγή δύναμης, ενώ σε χαμηλότερη συγκέντρωση ROS η παραγωγή δύναμης είναι υποδεέστερη και σε υψηλότερη συγκέντρωση ROS ενισχύεται η μυϊκή κόπωση, άρα μειώνεται η παραγωγή δύναμης. Το NO, από την άλλη πλευρά, φαίνεται να έχει διαφορετική λειτουργία, καθώς ακόμη και σε χαμηλές συγκεντρώσεις επηρεάζει αρνητικά την παραγωγή δύναμης από τους μύες, ενώ τα RNS δε φαίνεται να συμμετέχουν στην πρόκληση μυϊκής κόπωσης (Ferreira & Reid, 2008). Πέρα από την οξεία επίδραση των ROS στη μυϊκή συστολή, αξιοσημείωτη είναι και η μακροπρόθεσμη επίδραση των ασκησιογενών ROS. Σύμφωνα με τους Gomez-Cabrera και συν. (2008), η παραγωγή κατά την άσκηση ROS σε σχετικά χαμηλές συγκεντρώσεις ενεργοποιεί τους αντιοξιδωτικούς μηχανισμούς του οργανισμού με αποτέλεσμα την προσαρμογή του και την καλύτερη αντιοξιδωτική προστασία του μακροπρόθεσμα μετά από συστηματική προπόνηση. 23
Πέρα από τη συμμετοχή στη μυϊκή κόπωση και τη δυσκολία στη μυϊκή συστολή που αναφέρθηκε παραπάνω, τα ερευνητικά δεδομένα δεν εμφανίζουν κάποια σημαντική επίπτωση του οξιδωτικού στρες στην απόδοση, παρότι κάτι τέτοιο θα ήταν θεωρητικά βάσιμο. Έρευνες που εξέτασαν την επίδραση αντιοξιδωτικών συμπληρωμάτων στην απόδοση δεν έχουν δώσει θετικά αποτελέσματα (Cooper et al., 2002 Powers et al., 2004 Vollaard et al., 2005). Έτσι, μέχρι σήμερα απουσιάζουν στοιχεία που να συνδέουν το οξιδωτικό στρες με την ανθρώπινη απόδοση, εκτός από το συγκεκριμένο πεδίο της μυϊκής συστολής, όπου το μοντέλο του Reid (2001) φαίνεται να είναι ό,τι πιο αντιπροσωπευτικό για τη σχέση ROS και απόδοσης. Επίδραση αερόβιας άσκησης στην οξιδοαναγωγική κατάσταση Κατά την αερόβια άσκηση η ενέργεια που απαιτείται παρέχεται από το σύστημα οξυγόνου ή αερόβιο σύστημα, που περιλαμβάνει ως πηγές τους υδατάνθρακες, τα λίπη και, σε μικρό βαθμό, τις πρωτεΐνες, με τη διάσπαση των πηγών αυτών να γίνεται με έμμεση χρήση του οξυγόνου. Το ενεργειακό αυτό σύστημα παρέχει υψηλή ποσότητα ενέργειας, αλλά έχει χαμηλή ισχύ. Το αερόβιο σύστημα κυριαρχεί στην παροχή ενέργειας σε ασκήσεις μέγιστης έντασης και διάρκειας τουλάχιστον ενός λεπτού, καθώς και σε ασκήσεις χαμηλότερης έντασης ανεξάρτητα από διάρκεια (Mougios, 2006). Σε ασκήσεις που βασίζονται στον αερόβιο μεταβολισμό φαίνεται να κυριαρχεί ως πηγή RONS η αναπνευστική αλυσίδα στα μιτοχόνδρια (Sachdev & Davies, 2008). Αερόβια άσκηση έχει χρησιμοποιηθεί στις περισσότερες έρευνες στις ο- ποίες μελετήθηκε η οξεία επίδραση της άσκησης στην οξιδοαναγωγική κατάσταση. Οι περισσότερες από αυτές χρησιμοποίησαν ως μορφή άσκησης το τρέξιμο ή την ποδηλασία. Κάποιες έγιναν σε πραγματικές συνθήκες άσκησης, π.χ. κατά τη διάρκεια ενός αγώνα, και αρκετές σε εργαστηριακές συνθήκες χρησιμοποιώντας δαπεδοεργόμετρο ή κυκλοεργόμετρο. Η διάρκεια των αερόβιων ασκήσεων που έχουν χρησιμοποιηθεί κυμαίνεται από λίγα λεπτά ως πολλές ώρες (π.χ. υπερμαραθώνιος) και η ένταση κυμαίνεται από χαμηλή μέχρι εξαντλητική. Η διερεύνηση της οξιδοαναγωγικής κατάστασης στις μελέτες 24
αυτές έχει γίνει κατά κύριο λόγο με την εξέταση της διακύμανσης ενός ή και περισσοτέρων δεικτών της οξιδωτικής βλάβης και της αντιοξιδωτικής ικανότητας στο αίμα (Bloomer, 2008 Finaud et al., 2006 Fisher-Wellman & Bloomer, 2009). Παρακάτω δίνονται τα κυριότερα ευρήματα αυτών των μελετών. Στις περισσότερες μελέτες όπου ερευνήθηκε η επίδραση της αερόβιας ά- σκησης στα επίπεδα του οξιδωτικού στρες, έχουν βρεθεί αυξήσεις στους δείκτες της οξιδωτικής βλάβης (Bloomer, 2008 Finaud et al., 2006 Fisher- Wellman & Bloomer, 2009). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι σε αρκετές από τις μελέτες όπου μετρήθηκαν περισσότεροι από ένας δείκτες της οξιδωτικής βλάβης, δεν παρουσίασαν όλοι την ίδια διακύμανση (Finaud et al., 2006 Fisher- Wellman & Bloomer, 2009). Πιθανοί λόγοι γι αυτό είναι η διαφορετική ευαισθησία των δεικτών οξιδωτικής βλάβης, οι μέθοδοι προσδιορισμού τους και τα χαρακτηριστικά του δείγματος συμμετεχόντων ή της άσκησης που επιλέχθηκε σε κάθε μελέτη (Bloomer, 2008 Fisher-Wellman & Bloomer, 2009). Σε μελέτες όπου χρησιμοποιήθηκαν παραπάνω από ένα πρωτόκολλα άσκησης, βρέθηκαν διαφορετικά αποτελέσματα. Για παράδειγμα, στην έρευνα των Magalhães και συν. (2007) δε βρέθηκε καμία μεταβολή σε δείκτες της οξιδωτικής βλάβης, όπως MDA, PC και GSSG, στο αίμα αναρριχητών μετά από τρέξιμο, αν και βρέθηκαν μεταβολές μετά από αναρρίχηση. Φαίνεται ότι η αερόβια άσκηση πρέπει να είναι σχετικά έντονη για να επιφέρει αυξήσεις στους δείκτες του οξιδωτικού στρες (Goto et al., 2007 Lovlin et al., 1987 Tozzi-Ciancarelli et al., 2002). Αυξήσεις στις συγκεντρώσεις τους, τέτοιες που να υποδηλώνουν οξιδωτικό στρες, έχουν βρεθεί για τους δείκτες της λιπιδικής υπεροξίδωσης και κυρίως για τις TBARS (Laaksonen et al., 1999 Michailidis et al., 2007 Steinberg et al., 2007), ενώ για την MDA και τα ισοπροστάνια τα δεδομένα για αύξησή τους με την άσκηση είναι λιγότερα (Ashton et al., 1998 Child et al., 1998 Mastaloudis et al., 2001). Επιπλέον, αυξήσεις έχουν βρεθεί για τους δείκτες πρωτεϊνικής υπεροξίδωσης, όπου κυρίως έχουν μελετηθεί τα PC (Michailidis et al., 2007). Αυξήσεις έχουν βρεθεί και στην οξιδωτική βλάβη στο DNA, όπου συ- 25
χνότερα χρησιμοποιούμενος δείκτης είναι η 8-OHdG των ούρων (Orhan et al., 2004). Άλλες ενδείξεις οξιδωτικού στρες μετά από αερόβια άσκηση περιλαμβάνουν αύξηση της GSSG (Laaksonen et al., 1999) και των RONS (Ashton et al., 1998). Βέβαια, υπάρχουν έρευνες όπου δε βρέθηκε σημαντική μεταβολή μετά από αερόβια άσκηση στους δείκτες οξιδωτικής βλάβης που μετρήθηκαν (Dawson et al., 2002 Margaritis et al., 1997). Επιπλέον, έχει βρεθεί ακόμα και μείωση σε δείκτες της οξιδωτικής βλάβης μετά από αερόβια άσκηση (Chevion et al., 2003). Σχετικά με την ανταπόκριση στην αερόβια άσκηση των αντιοξιδωτικών, όπως της GSH, των αντιοξιδωτικών ενζύμων, του ουρικού οξέος και της χολερυθρίνης, ή και της ολικής αντιοξιδωτικής ικανότητας, έχουν βρεθεί αντικρουόμενα αποτελέσματα. Συγκεκριμένα, έχουν βρεθεί αυξήσεις (Alessio et al., 2000 Child et al., 1998), μειώσεις (Steinberg et al., 2006 Szcseśniak et al., 1998), μικτά αποτελέσματα (Nikolaidis et al., 2006), αλλά και απουσία μεταβολών (Ashton et al., 1998 Camus et al., 1994). Η διακύμανση των αντιοξιδωτικών είναι λογικό να μην είναι ενιαία από τη στιγμή που άλλα είναι ενδογενή υποστρώματα (GSH), άλλα ένζυμα (SOD, GPX, καταλάση) και άλλα είναι ή καθορίζονται από μεταβολικά προϊόντα (ουρικό οξύ, χολερυθρίνη και ολική αντιοξιδωτική ικανότητα) (Finaud et al., 2006). Επειδή η μελέτη της οξιδοαναγωγικής κατάστασης μετά από άσκηση γίνεται σχεδόν πάντα με την παραδοχή ότι η άσκηση αυξάνει την παραγωγή RONS και άρα μπορεί να έχει επιπτώσεις στην υγεία, τα συμπεράσματα που εξάγονται από τη διακύμανση των αντιοξιδωτικών πολλές φορές δε διαφέρουν παρά τα διαφορετικά ευρήματα. Έτσι, σε περιπτώσεις όπου έχει βρεθεί αύξηση των αντιοξιδωτικών, θεωρείται ότι αυτό έγινε για να αντιμετωπιστεί η αύξηση των παραγόμενων RONS, ενώ, σε περιπτώσεις όπου μειώθηκαν τα αντιοξιδωτικά, θεωρείται πως αυτό συνέβη εξαιτίας της «κατανάλωσής» τους για την αντιμετώπιση των RONS (Finaud et al., 2006). Θα μπορούσε όμως κανείς να εξηγήσει και αντίθετα τα ευρήματα. Δηλαδή, η αύξηση των αντιοξιδωτικών να αποδίδεται σε «περίσσευμα» λόγω μείωσης των RONS, ενώ η μείωση 26
των αντιοξιδωτικών να αποδίδεται σε μειωμένη παραγωγή τους λόγω μειωμένης ανάγκης αντιμετώπισης των RONS. Καθίσταται έτσι επιτακτική η ανάγκη της μέτρησης των RONS ή δεικτών οξιδωτικής βλάβης μαζί με τη μέτρηση των αντιοξιδωτικών για την εξαγωγή ασφαλέστερων συμπερασμάτων σχετικά με την επίδραση μιας παρέμβασης στην οξιδοαναγωγική ισορροπία. Επίδραση αναερόβιας άσκησης στην οξιδοαναγωγική κατάσταση Κατά την αναερόβια άσκηση η ενέργεια που απαιτείται παρέχεται από το σύστημα ΑΤΡ-φωσφοκρεατίνης και από το σύστημα του γαλακτικού οξέος. Τα ενεργειακά αυτά συστήματα παρέχουν ενέργεια πιο γρήγορα από το αερόβιο σύστημα, αλλά σε μικρότερη ποσότητα. Το σύστημα ΑΤΡ-φωσφοκρεατίνης κυριαρχεί στην παροχή ενέργειας σε μέγιστης έντασης ασκήσεις διάρκειας μέχρι περίπου 7 s, ενώ το σύστημα του γαλακτικού οξέος κυριαρχεί στην παροχή ενέργειας σε μέγιστης έντασης ασκήσεις διάρκειας από 7 s ως 1 min (Mougios, 2006). Ο μηχανισμός παραγωγής RONS μέσω της οξιδάσης της ξανθίνης φαίνεται να κυριαρχεί σε ασκήσεις που βασίζονται στον αναερόβιο μεταβολισμό (Bloomer, 2008). Η επίδραση της αναερόβιας άσκησης στην οξιδοαναγωγική κατάσταση, παρότι έχει διερευνηθεί λιγότερο απ ό,τι της αερόβιας άσκησης, έχει συγκεντρώσει και αυτή το ερευνητικό ενδιαφέρον, ιδιαίτερα κατά τα τελευταία χρόνια. Oι ασκήσεις που έχουν χρησιμοποιηθεί περιλαμβάνουν κυρίως άσκηση με αντιστάσεις (με βάρη) και ασκήσεις ταχύτητας (τρέξιμο ή ποδηλασία). Η μελέτη της οξιδαναγωγικής κατάστασης στην πλειονότητα των ερευνών αυτών έχει γίνει με τον προσδιορισμό δεικτών της οξιδωτικής βλάβης ή/και της αντιοξιδωτικής ικανότητας στο αίμα. Όπως και στην αερόβια άσκηση, όσο υψηλότερη είναι η ένταση της αναερόβιας άσκησης, τόσο περισσότερο επηρεάζεται η οξιδοαναγωγική κατάσταση (Bloomer, 2008 Bloomer & Goldfarb, 2004 Finaud et al., 2006 Fisher-Wellman & Bloomer, 2009 Güzel et al., 2007). Παρακάτω δίνονται τα κυριότερα ευρήματα των σχετικών ερευνών. Έχουν βρεθεί αυξήσεις στις συγκεντρώσεις των δεικτών της οξιδωτικής βλάβης μετά από αναερόβια άσκηση, με συνηθέστερο εύρημα την αύξηση της 27
λιπιδικής υπεροξίδωσης μέσω μέτρησης των TBARS, της MDA ή άλλων σχετικών παραμέτρων (Marzatico et al., 1997 McBride et al., 1998). Υπάρχουν μελέτες όπου οι ενδείξεις για λιπιδική υπεροξίδωση μετά από αναερόβια άσκηση είναι πιο πολύπλοκες. Τέτοιες είναι οι μελέτες των Viitala και συν. (2004), όπου η MDA μειώθηκε αμέσως μετά από άσκηση με αντιστάσεις, αλλά αυξήθηκε 6 h μετά μετά την άσκηση, και των Ramel και συν. (2004), όπου σε προπονημένους και απροπόνητους η MDA δε μεταβλήθηκε σημαντικά μετά από άσκηση με αντιστάσεις, ενώ τα συζυγή διένια (ένας ακόμη δείκτης της λιπιδικής υπεροξίδωσης) αυξήθηκαν μόνο στους απροπόνητους. Επιπλέον, σε μελέτη των Groussard και συν. (2003), ενώ βρέθηκε αύξηση στη λιπιδική υπεροξίδωση με τη μέθοδο ESR μετά από μέγιστη αναερόβια άσκηση, οι TBARS μειώθηκαν. Το μέγεθος της επιβάρυνσης φαίνεται να είναι η παράμετρος από την οποία εξαρτάται η αύξηση ή μη της λιπιδικής υπεροξίδωσης (Baker et al., 2004). Από την άλλη πλευρά, συναντώνται και δεδομένα μη μεταβολής της λιπιδικής υπεροξίδωσης μετά από αναερόβια άσκηση (Bloomer et al., 2007). Όσον αφορά την πρωτεϊνική υπεροξίδωση μετά από αναερόβια άσκηση, υπάρχουν ευρήματα για αύξηση (Bloomer et al., 2007), αλλά είναι λιγότερα από εκείνα της λιπιδικής υπεροξίδωσης. Παράλληλα υπάρχουν ευρήματα μη μεταβολής των PC μετά από αναερόβια άσκηση (Bloomer et al., 2006). Σχετικά με την οξιδωτική βλάβη στο DNA, η αναερόβια άσκηση έχει βρεθεί είτε να μη μεταβάλλει την 8-OHdG στο πλάσμα (Bloomer et al., 2005 Bloomer et al., 2007) είτε να προκαλεί βλάβη στο DNA (Radák et al., 1999 Schiffl et al., 1997). Τα δεδομένα σχετικά με τη διακύμανση των αντιοξιδωτικών μετά από α- ναερόβια άσκηση είναι πιο περιορισμένα από τα δεδομένα σχετικά με τη διακύμανση των δεικτών οξιδωτικής βλάβης. Για την GSH έχει βρεθεί μείωση (Bloomer et al., 2005 Goldfarb et al., 2005) ή μη μεταβολή (Groussard et al., 2003), ενώ για την ολική αντιοξιδωτική ικανότητα αύξηση (McAnulty et al., 2005 Rietjens et al., 2007) ή μη μεταβολή (Thomas et al., 2007). 28
Σύγκριση της επίδρασης αερόβιας και αναερόβιας άσκησης στην οξιδοαναγωγική κατάσταση Ο αριθμός των μελετών όπου διερευνήθηκε και συγκρίθηκε η επίδραση αερόβιας και αναερόβιας άσκησης στην οξιδοαναγωγική κατάσταση των ί- διων ατόμων είναι πολύ περιορισμένος. Οι Alessio και συν. (2000) σύγκριναν αερόβια και ισομετρική άσκηση σε δείγμα ανδρών και γυναικών. Η πρώτη περιλάμβανε μέγιστη αερόβια δοκιμασία στο δαπεδοεργόμετρο μέχρι την ε- ξάντληση και η δεύτερη μέγιστη ισομετρική άσκηση με χειροδυναμόμετρο. Οι ερευνητές βρήκαν στον ορό αυξημένη συγκέντρωση PC αμέσως μετά την αερόβια άσκηση και αυξημένη συγκέντρωση λιπιδικών υδροϋπεροξιδίων αμέσως και 1 h μετά την ισομετρική άσκηση, όχι όμως μεταβολή στην MDA. Η ολική αντιοξιδωτική ικανότητα αυξήθηκε αμέσως μετά την αερόβια άσκηση μόνο. Τα παραπάνω αποτελέσματα οδήγησαν τους συγγραφείς στο συμπέρασμα ότι το μετα-ασκησιακό οξιδωτικό στρες διαφέρει στους δύο τύπους άσκησης και ότι οι μεταβολές στην οξιδωτική και αντιοξιδωτική δραστηριότητα μάλλον διαφέρουν μεταξύ των ασκήσεων λόγω των διαφορετικών μεταβολικών αναγκών. Επιπλέον, κατέληξαν στο ότι η αυξημένη πρόσληψη οξυγόνου δεν είναι ο μοναδικός παράγοντας που οδηγεί στην ασκησιογενή αύξηση του οξιδωτικού στρες. Σε μελέτη των Bloomer και συν. (2005) προπονημένοι άνδρες εκτέλεσαν 30 min ποδηλασίας στο 70% της μέγιστης πρόσληψης οξυγόνου και σετ βαθιών καθισμάτων με βάρη στο 70% της μίας μέγιστης επανάληψης, συνολικής διάρκειας 30 min. Τα PC του πλάσματος αυξήθηκαν στις 6 h μετά την άσκηση με βάρη και ήταν υψηλότερα στις 24 h συγκριτικά με την άσκηση ποδηλασίας. Δε βρέθηκε μεταβολή στην MDA του πλάσματος και στην 8-OHdG του ορού (που όμως μετρήθηκε μόνο πριν και 24 h μετά τις ασκήσεις). Η GSH του αίματος μειώθηκε αμέσως μετά και τις δύο ασκήσεις, ενώ η GSSG αυξήθηκε αμέσως μετά την ποδηλασία, με τις τιμές να επανέρχονται στη συνέχεια στα επίπεδα ηρεμίας. Οι ερευνητές συμπέραναν πως 30 min αερόβιας και αναερόβιας άσκησης μπορούν να επιφέρουν διαφορετικές μεταβολές σε δείκτες της οξιδοαναγωγικής κατάστασης. 29
Οι Steinberg και συν. (2006), στη προσπάθειά τους να μελετήσουν την αξιοπιστία τεσσάρων δεικτών της οξιδοαναγωγικής κατάστασης ως προς την α- πόκρισή τους σε συχνά χρησιμοποιούμενα πρωτόκολλα, χρησιμοποίησαν αυξανόμενης έντασης ποδηλασία και ισομετρική άσκηση χειρολαβής και προσαγωγής αντίχειρα, σε άνδρες και γυναίκες με ελαφριά φυσική δραστηριότητα. Στην άσκηση ποδηλασίας παρατηρήθηκε αύξηση στη λιπιδική υπεροξίδωση (TBARS) στο πλάσμα κατά τη διάρκεια της άσκησης και κορύφωση στα 5 min μετά την άσκηση, ενώ η τιμή παρέμεινε αυξημένη και στα 20 min μετά. Παράλληλα, η GSH στα ερυθροκύτταρα και το ανηγμένο ασκορβικό οξύ στο πλάσμα μειώθηκαν κατά τη διάρκεια της άσκησης και επανήλθαν ή/και αυξήθηκαν μετά την άσκηση. Η ολική αντιοξιδωτική ικανότητα του πλάσματος μειώθηκε στα 5 min και αυξήθηκε στα 20 min μετά την άσκηση. Όσον αφορά στις στατικές ασκήσεις, οι TBARS αυξήθηκαν σταδιακά αμέσως μετά και στα 5 min μετά την άσκηση, ενώ η GSH και το ανηγμένο ασκορβικό οξύ μειώθηκαν σταδιακά αμέσως μετά και στα 5 min μετά την άσκηση, με τις τιμές και των τριών παραμέτρων να επιστρέφουν στις τιμές ηρεμίας στα 20 min μετά την άσκηση, την ώρα που η ολική αντιοξιδωτική ικανότητα δεν εμφάνισε σημαντική διακύμανση. Έτσι, οι ερευνητές συμπέραναν πως η ολική αντιοξιδωτική ικανότητα, σε αντίθεση με τους άλλους τρεις δείκτες που εξέτασαν, δεν αποτέλεσε κατάλληλο δείκτη της μετασκησιακής οξιδοαναγωγικής κατάστασης και για τις δύο μορφές άσκησης. Εντοπίστηκαν και τρεις μελέτες που εξέτασαν δύο διαφορετικούς τύπους άσκησης σε δύο διαφορετικές ομάδες, ανάλογα με την αγωνιστική εξειδίκευση των αθλητών (στις δύο πρώτες μελέτες) ή με τυχαία κατανομή (στην τρίτη μελέτη). Στην πρώτη μελέτη, των Marzatico και συν. (1997), μαραθωνοδρόμοι εκτέλεσαν ημιμαραθώνιο, ενώ αθλητές ταχύτητας εκτέλεσαν αναερόβιο σετ τρεξίματος. Τα συζυγή διένια του πλάσματος αυξήθηκαν στους αθλητές ταχύτητας στις 6 h μετά την άσκηση, ενώ στους μαραθωνοδρόμους μειώθηκαν στις 24 και τις 48 h μετά. Η MDA του πλάσματος εμφάνισε σταδιακή αύξηση στους αθλητές ταχύτητας ως τις 48 h μετά την άσκηση, ενώ στους μαραθωνοδρόμους αυξήθηκε στα 30 min μετά την άσκηση και μειώθηκε στις 24 και 48 h μετά. 30
Σχετικά με τα αντιοξιδωτικά ένζυμα που μελετήθηκαν, η SOD αυξήθηκε μετά την άσκηση και στις δύο ομάδες αθλητών, η GPX αυξήθηκε μετά την άσκηση μόνο στους αθλητές ταχύτητας και η καταλάση αυξήθηκε στις 24 και 48 h μετά στους μαραθωνοδρόμους. Οι ερευνητές κατέληξαν στο ότι τόσο η αερόβια όσο και η αναερόβια άσκηση ξεπέρασαν την αντιοξιδωτική άμυνα τους οργανισμού των αθλητών προκαλώντας οξιδωτικό στρες. Ανάλογη μελέτη έχει γίνει σε κολυμβητές και κολυμβήτριες ηλικίας 15-21 ετών, όπου μια ομάδα κολύμπησε 100 m, ενώ μια άλλη κολύμπησε 800 m (Inal et al., 2001). Δείγματα αίματος λήφθηκαν πριν, αμέσως μετά και 20 και 40 min μετά την άσκηση. Η συγκέντρωση γαλακτικού οξέος στο αίμα ήταν υψηλότερη μετά τα 100 m. Η GSH σε ολικό αίμα μειώθηκε μετά τα 100 m και, αν και εμφάνισε μια αυξητική τάση στα 20 και 40 min, ήταν σημαντικά χαμηλότερη από την τιμή ηρεμίας στα 20 min μετά. Η GSH μειώθηκε μετά και τα 800 m και σταδιακά αυξήθηκε πάλι προς τα επίπεδα ηρεμίας, με την τιμή στα 40 min μετά να είναι σημαντικά υψηλότερη από εκείνες στο 1 και στα 20 min μετά. Η καταλάση και η GPX, τόσο στα 100 όσο και στα 800 m, ήταν αυξημένες μετά την άσκηση, με την κορυφαία τιμή τους να σημειώνεται στο 1 min μετά. Με δεδομένο ότι η GSH δεν επέστρεψε στην τιμή ηρεμίας στα 40 min μετά τα 100 m, όπως έγινε μετά τα 800 m, και ότι κάτι ανάλογο συνέβη και για τα αντιοξιδωτικά ένζυμα, οι συγγραφείς συμπέραναν πως η παραγωγή RONS ήταν μεγαλύτερη στην αναερόβια άσκηση των 100 m. Στην τρίτη μελέτη που εντοπίστηκε, αυτήν των Shi και συν. (2007), δύο ομάδες αθλουμένων εκτέλεσαν με τυχαία κατανομή είτε αερόβια είτε αναερόβια άσκηση σε κυκλοεργόμετρο, με το συνολικό παραγόμενο έργο σε κάθε άσκηση να είναι το ίδιο. Η λευκοκυτταρική 8-OHdG, αν και ήταν αυξημένη στις 24 h μετά την αναερόβια άσκηση, δε διέφερε μεταξύ των δύο ομάδων. Η συγκέντρωση των ισοπροστανίων στα ούρα ήταν μειωμένη στις 3 και 24 h μετά την αερόβια άσκηση και στις 3 h μετά την αναερόβια άσκηση. Τα PC του ορού δε μεταβλήθηκαν σημαντικά σε καμία ομάδα. Το ουρικό οξύ του ορού, ενώ αυξήθηκε αμέσως μετά την αερόβια άσκηση και μειώθηκε κατά τη διάρκεια της αποκατάστασης, δεν παρουσίασε σημαντική μεταβολή μετά την ανα- 31
ερόβια άσκηση. Οι ερευνητές κατέληξαν πως οι δύο τύποι άσκησης επέδρασαν διαφορετικά στην οξιδοαναγωγική κατάσταση των αθλουμένων και ότι η μεν αερόβια άσκηση προκαλεί αύξηση των ROS πιο σύντομα μετά την άσκηση, η δε αναερόβια κυρίως κατά τη διάρκεια της αποκατάστασης. Επίσης, συμπέραναν πως η κατανάλωση οξυγόνου πιθανώς δεν αποτελεί το κύριο αίτιο της ασκησιογενούς οξιδωτικής βλάβης. Από τα ευρήματα των παραπάνω μελετών φαίνεται πως τόσο η αερόβια όσο και η αναερόβια άσκηση μπορούν να επιφέρουν αύξηση της οξιδωτικής βλάβης. Η ανταπόκριση των δεικτών της οξιδωτικής βλάβης και της αντιοξιδωτικής ικανότητας όμως μπορεί να διαφέρει μεταξύ των δύο τύπων άσκησης. Επιπλέον, η επίδραση των δύο τύπων άσκησης στην οξιδοαναγωγική κατάσταση δεν μπορεί να αποτυπωθεί στις συγκεντρώσεις όλων των δεικτών μετά την άσκηση, καθώς, από ό,τι φαίνεται, διαφέρει η ευαισθησία τους. Προπονητικό επίπεδο και ασκησιογενές οξιδωτικό στρες Η οξιδοαναγωγική κατάσταση και η οξεία επίδραση της άσκησης σε αυτή φαίνεται να επηρεάζεται από το προπονητικό επίπεδο των ατόμων. Υπάρχουν αρκετές ενδείξεις για βελτίωση της αντιοξιδωτικής άμυνας του οργανισμού και μείωση του οξιδωτικού στρες με την προπόνηση, είτε αυτή είναι αερόβια ή αναερόβια, αρκεί να είναι επαρκούς διάρκειας και έντασης (Finaud et al., 2006). Οι επιθυμητές αυτές μεταβολές έρχονται ως ένα σύνολο προσαρμογών στην άσκηση (Ji, 2008). Μια προσέγγιση από διαφορετική πλευρά, αλλά καταλήγοντας στο ίδιο συμπέρασμα, είναι ότι η συστηματική άσκηση μέσω των σηματοδοτικών μονοπατιών που ενεργοποιούνται από την πρόσκαιρη παραγωγή RONS προκαλεί ωφέλιμες προσαρμογές και άρα η ίδια η συστηματική άσκηση μπορεί να θεωρηθεί ως αντιοξιδωτική (Gomez-Cabrera et al., 2008). Το σύνολο των διεργασιών που σχετίζονται με τη βελτίωση της οξιδοαναγωγικής κατάστασης χάρη στην προπόνηση φαίνεται να ακολουθεί την υπόθεση της όρμησης, σύμφωνα με την οποία η συστηματική άσκηση, με την επαναλαμβανόμενη πρόκληση οξιδωτικού στρτες (σε σχετικά χαμηλά επίπε- 32
δα), συμβάλλει στην ενίσχυση της αντιοξιδωτικής άμυνας του οργανισμού (Fisher-Wellman & Bloomer 2009 Radák et al., 2008) Παραδείγματα μελετών στις οποίες βρέθηκε καλύτερη οξιδοαναγωγική κατάσταση σε αθλητές ή αθλούμενους σε σύγκριση με μη αθλούμενους είναι αυτές των Bloomer και Fisher-Wellman (2008), όπου δείγματα αίματος ηρεμίας από προπονημένα υγιή νεαρά άτομα είχαν χαμηλότερα επίπεδα δεικτών οξιδωτικού στρες από τα αντίστοιχα απροπόνητων, των Mena και συν. (1991), όπου ποδηλάτες είχαν υψηλότερες δραστικότητες αντιοξιδωτικών ενζύμων στα ερυθροκύτταρα από εκείνες μη αθλητών, και των Brites και συν. (1999) και Cazzola και συν. (2003), όπου αθλητές ποδοσφαίρου είχαν υψηλότερες συγκεντρώσεις αντιοξιδωτικών όπως το ουρικό οξυ, οι βιταμίνες Ε και C και το ένζυμο SOD από μη αθλητές. Σε μελέτη των Teixeira και συν. (2009), από την άλλη πλευρά, βρέθηκε ότι αθλητές του κανόε-καγιάκ, αν και είχαν υψηλότερες συγκεντρώσεις αντιοξιδωτικών ενζύμων και είχαν χαμηλότερη ολική αντιοξιδωτική ικανότητα και υψηλότερη συγκέντρωση TBARS βιταμινών στο αίμα. Επίσης, οι Watson και συν. (2005) βρήκαν υψηλότερες συγκεντρώσεις αντιοξιδοτικών βιταμινών στο πλάσμα αθλητών, όχι όμως και διαφορές σε άλλους δείκτες, όπως τα ισοπροστάνια ή η ολική αντιοξιδωτική ικανότητα του πλάσματος, σε σύγκριση με μη αθλητές. Επιπλέον, στην έρευνα των Balakrishnan και Anuradha (1998), βρέθηκε ότι άτομα που ακολουθούσαν αθλητική δραστηριότητα είχαν υψηλότερα επίπεδα οξιδωτικού στρες στο αίμα από μη αθλούμενους. Οι προπονημένοι φαίνεται να είναι καλύτερα προστατευμένοι από το οξιδωτικό στρες μετά από μια συνεδρία άσκησης. Σε μελέτη των Pittaluga και συν. (2006) βρέθηκε ότι οι συμμετέχοντες με τη χαμηλότερη συχνότητα φυσικής δραστηριότητας ήταν οι πιο ευάλωτοι σε αυξήσεις δεικτών του οξιδωτικού στρες μετά από εξαντλητική άσκηση ποδηλασίας. Επίσης, έχει βρεθεί ότι μετά από μια προπονητική μονάδα ασκήσεων με βάρη, η λιπιδική υπεροξίδωση ήταν πιο εμφανής, με αύξηση τόσο στην MDA όσο και στα συζυγή δίενια του πλάσματος, σε απροπόνητους σε σύγκριση με προπονημένους, στους οποίους αυξήθηκε μόνο η MDA (Ramel et al., 2004). Η έρευνα των Şentürk και συν. 33