Az oxidatív stressz és a fizikai erőkifejtés kapcsolata

Az oxidatív stressz és a fizikai erőkifejtés kapcsolata Doktori értekezés

Dékány Miklós Semmelweis Egyetem Sporttudományi Doktori Iskola

Témavezető: Dr. Pucsok József egyetemi tanár, az MTA doktora Hivatalos bírálók: Dr. Fehér János, egyetemi tanár, Ph.D. Dr. Szabó Tamás, főigazgató, Ph.D. Szigorlati bizottság elnöke: Szigorlati bizottság tagjai:

Dr. Istvánfi Csaba, egyetemi tanár, Ph.D. Dr. Mohácsi János, egyetemi tanár, Ph.D. Dr. Szabó Tamás, főigazgató, Ph.D. Dr. Martos Éva, főigazgató, Ph.D.

Budapest 2006.

Tartalomjegyzék 5

1.

Bevezetés

2.

Irodalmi áttekintés

10

2.1.

A szabadgyökök kémiai reakciói

10

2.2.

Az antioxidáns rendszer, mint a szervezet egyik védőmechanizmusa

15

2.2.1.

Elsődleges antioxidáns enzimek

16

2.2.1.1.

Szuperoxid-diszmutáz

16

2.2.1.2.

Glutation-peroxidáz

17

2.2.1.3.

Kataláz

18

2.3.

Fizikai aktivitás hatása a gyökképződésre

19

2.3.1.

Hemolízis

22

2.3.2.

Az antioxidáns hatású vegyületekkel való ellátottság

22

2.3.3.

Laktátképződés

25

2.3.4.

Lipid- és fehérje peroxidáció

26

2.3.5.

Adaptáció

28

2.3.6.

Akut fizikai erőkifejtés hatása

30

3.

Célkitűzés

34

4.

Módszerek

36

4.1.

Biokémiai meghatározások

36

4.1.1.

Tejsav meghatározása

36

4.1.2.

Szuperoxid diszmutáz aktivitás meghatározása

37

4.1.3.

Glutation peroxidáz aktivitás meghatározása

40

4.1.4.

Kataláz aktivitás meghatározása

42

4.1.5.

A szérum malondialdehid koncentrációjának meghatározása

44

4.1.6.

Bilirubin meghatározása

45

4.1.7.

Glükóz meghatározása

46

4.1.8

Kreatin kináz meghatározása

46

4.2.

Terheléses vizsgálatok

47

4.3.

Statisztikai módszerek

49

5.

Eredmények

50

5.1.

Laboratóriumi terheléses vizsgálatok és az oxidatív stressz

50

2

5.1.1.

Labdajátékosok vizsgálata

50

5.1.1.1.

A vizsgálatban résztvevők jellemzése

50

5.1.1.2.

Eredmények ismertetése

51

5.1.1.3.

Megbeszélés

56

5.1.2.

Különböző nagy állóképességű sportágak összehasonlítása

57

5.1.2.1.


57

5.1.2.2.

Eredmények bemutatása

58

5.1.2.3.

Megbeszélés

63

5.2.

Pályakörülmények között végzett terhelés és az oxidatív stressz

64

5.2.1.


64

5.2.2.

Eredmények

64

5.2.3.

Megbeszélés

69

5.3.

Különböző állóképességű sportágak összehasonlítása

71

5.3.1.


71

5.3.2.


72

5.3.3.

Megbeszélés

86

5.4.

Az antioxidáns enzimrendszer adaptációja

89

5.4.1.


89

5.4.2.


89

5.4.3.

Megbeszélés

95

5.5.

Antioxidáns kapacitás különböző kompartmentekben

96

5.5.1.


96

5.5.2.


96

5.5.3.

Megbeszélés

99

6.

Következtetések

101

7.

Összefoglalás

105

8.

Summary

106

9.

Irodalomjegyzék

107

3

Rövidítések jegyzéke 1

∆gO2 – singlet oxigén

3 –

∆ gO2 – triplet oxigén

AMP – adenozin monofoszfát ATP – adenozin trifoszfát BMI – testtömeg index CAT – kataláz CRP – C reaktív fehérje GPX – glutation peroxidáz GSH – redukált glutation GSSG – oxidált glutation H2O2 – hidrogén-peroxid HO⋅ – hidroxil gyök IL-6 – interleukin 6 L⋅ – lipid gyök LOO⋅ – lipid oxigyök MDA – malondialdehid MVV – maximális akaratlagos ventilláció NADP – nikotinamin adenin dinukleotid foszfát NADPH – redukált nikotinamin adenin dinukleotid foszfát O2-. – szuperoxid gyök PUFA – többszörösen telítetlen zsírsav Q-ciklus – citokróm bc1 komplex redox ciklusa ROS – reaktív oxigén vegyületek SOD – szuperoxid diszmutáz SQ·– szemikinon gyök TBARS – tiobarbitursav reaktív vegyületek TH⋅ – tokoferol gyök TH2 – tokoferol TNF-α – tumor nekrózis faktor alfa VE – percventilláció VO2max – relatív aerob kapacitás

4

1. Bevezetés Intenzív erőkifejtések során az emberi szervezet oxigén felvétele a nyugalminak a sokszorosára növekszik. A felvett oxigénnek a legnagyobb része az izomsejt mitokondriumában az energiaszolgáltató oxidatív foszforilációban vesz részt és vízzé redukálódik. Az oxigén mennyiségének mintegy 2-5%-a nagy reakcióképességű reaktív oxigén vegyületté alakul, melynek egy része a külső elektronhéjon páratlan elektront tartalmaz. Az ilyen vegyületeket szabadgyököknek nevezzük. A reaktív oxigén vegyületek káros hatásának kivédésére szervezetünk bonyolult védekező rendszerrel rendelkezik, amely antioxidáns hatású vitaminokat és enzimeket, valamint kéntartalmú aminosavakat egyaránt tartalmaz. Ez az antioxidáns rendszer biztosítja a sejt folyamatos anyagcseréjéhez szükséges redox egyensúlyt egyrészt nyugalomban, másrészt mérsékelt intenzitású erőkifejtés alkalmával. Vizsgálataimban tanulmányoztam, hogy az intervallumos és a nem-intervallumos erőkifejtéssel járó sportágakban, hogyan alakulnak az aerob és az anaerob energiaszolgáltatás

komponensei,

valamint

hogyan

változik

az

előbbiekkel

összefüggésben egyes antioxidánsok aktivitása a terhelés intenzitásának és időtartamának függvényében. A disszertáció bevezető részében a fizikai erőkifejtéssel összefüggésben rövid áttekintést adok a szabadgyökös reakciók jelentőségéről és az antioxidáns védelmi rendszer általános szerepéről. Az irodalmi részben ismertetem a szabadgyökös folyamatok szervezetben lejátszódó kémiai reakcióit, az antioxidáns rendszert mint a szervezet egyik védekező mechanizmusát valamint a fizikai aktivitás és az antioxidáns hatású vitamin pótlás hatását a gyökképződésre és a szervezet antioxidáns védelmi rendszerére. A célkitűzésben megfogalmazom a munkám során felmerült kérdéseket, hipotéziseket. A módszerek fejezetben a munkám során felhasznált analitikai, biokémiai metodikákat valamint a terhelés előtt és után mért élettani mutatók meghatározását ismertetem. Az eredmények tárgyalását a felmerülő kérdések, hipotézisek szerinti sorrendben tárgyalom, minden esetben a vizsgálati személyek alapadatainak (kor, nem, BMI) és terhelési protokolljának ismertetésével. Az eredmények ismertetése után a megbeszélés részben a

5

felmerült kérdésekre adandó válaszokat összesítem. A következtetés című fejezet a vizsgálatokból levonható megállapításokat, tanulságokat valamint a jövőre vonatkozó kutatási elképzeléseket tartalmazza. A munka magyar és angol nyelvű összefoglalását követően az értekezésben felhasznált irodalomjegyzéket ismertetem. A szabadgyökös reakciók tanulmányozása biológiai rendszerekben az utóbbi két évtizedben került a tudományos érdeklődés előterébe. A természettudományok különböző területein (kémia, fizika, biokémia) történt számos felismerés a vizsgálandó gyökös mechanizmusok interdiszciplináris tanulmányozását tette szükségessé és lehetővé. Az utóbbi évtized vizsgálatai szerint a szabadgyökök képzésére hajlamos vegyületek az egyes betegségek, szöveti sérülések kialakulásában jelentős szerepet játszanak. A kutatók érdeklődéssel fordultak ezen vegyületek irányába és számos közleményben mutattak rá a fizikai munkavégzés és a sporttevékenység során keletkező szabadgyökök szerepére. Szent-Györgyi Albert már 1960-ban az elsők között hívta fel a figyelmet az elektron helyzete, mozgása és az életjelenségek közötti összefüggésre [1]. Az elmúlt 20 évben számos tanulmány jelent meg arról, hogy az oxigén szabadgyökök a fizikai erőkifejtés során feleslegben keletkezhetnek, és felelősek lehetnek az erőkifejtés káros következményeiért. A szabadgyökök keletkezése szoros kapcsolatban áll az erőkifejtés során igénybe vett izom típusával és tömegével illetve az izom által felvett oxigén mennyiségével, így az erőkifejtés időtartamával és intenzitásával is. A legtöbb fizikai tevékenység komplex jellege miatt a szabadgyökök az izomszöveten kívül számos egyéb szövetben (tüdő, szív, máj) is keletkezhetnek és a képződés üteme összefüggésben lehet a mechanikai stresszel, a mitokondriális aktivitás fokozódásával és az izomösszehúzódással. A szabadgyökös vegyületek a képződés mechanizmusa szerint elsődlegesen és másodlagosan keletkezhetnek (1.1. táblázat). Az elsődleges szabadgyök képződés az oxidatív stressz közvetlen hatását jelenti, míg a másodlagosan keletkező szabadgyökök az oxidatív stressz közvetett hatásaként értelmezhetők.

6

1.1. táblázat A szabadgyökök képződésének mechanizmusai Elsődleges szabadgyök források

Másodlagos szabadgyök források

1. mitokondriumban képződő gyökök

1. fehérvérsejtek által képződő gyökök

2. xantin oxidáz által képződő gyökök

2. izom kalcium akkumulációja során képződő gyökök

3. prostanoidok által képződő gyökök

3. fémtartalmú fehérjék sérülése nyomán képződő gyökök

4. katekolaminok által képződő gyökök 5. NAD(P)H oxidáz által képződő gyökök Az izom kontraktilitás fokozódása során a mitokondriumon belül szuperoxid gyök képződik. A szuperoxid gyök és a belőle képződő hidrogén-peroxid az izomsejtből az intersticiális térbe jut. A vas által (Fe2+) katalizált folyamatban a felszabaduló szuperoxid gyökből és a hidrogén-peroxidból hidroxil gyök keletkezik. A gyökös vegyületek képződését Ashton és munkatársai [2] elektron-spin rezonancia vizsgálattal igazolták. A többszörösen telítetlen zsírsavakból álló mitokondrium membránban az oxigén szabadgyökök lipid peroxidokat képezhetnek, amelynek következtében a membrán hidrofilebb tulajdonságúvá válik. Emiatt többlet víz tud a sejtekbe áramolni, amely gyulladásos folyamatokat idéz elő. A gyulladás további oxigén szabadgyök felszabadulással jár és ez a pozitív feed-back hatás további lipid peroxidációs termék képződését segíti elő. Valószínűsíthető, hogy mérsékelt intenzitású erőkifejtés során (40 min/nap 35 ml/(kg*min)-es relatív aerob kapacitással) sem endogén, sem exogén forrásokból eredően a nagyobb mennyiségű szabadgyökökkel szemben nincs további antioxidáns védelem az inaktív állapothoz, azaz a terheléshez nem adaptálódott szervezethez képest. Kimerítő erőkifejtés során nő a lipid peroxidációs melléktermékek koncentrációja (nevezetesen a malondialdehidé) és antioxidáns hatású vegyületek bevitele gyengíti a káros lipid peroxidációt és a malondialdehid képződését [3]. Ischemia során xantin-dehidrogenázból xantin-oxidáz képződik, amellyel párhuzamosan ATP-ből AMP lesz. A xantin-oxidáz az izomban ill. a kapilláris falához kötődve fontos szerepet játszik a szuperoxid gyök képződésében az erőkifejtés alatt és után, főként nagy

7

intenzitású, rövid ideig tartó terhelések során. A xantin-oxidáz az egyik legfontosabb enzim, amely részt vesz a szuperoxid gyök, a hidrogén peroxid és más oxidatív vegyületek képződésében. Hellesten és munkatársai [4] vizsgálatai szerint az izomrostok xantin-oxidáz szintje kimerítő erőkifejtés után 8-szorosa volt a kontroll izombiopsziás mintákhoz

képest.

A

plazma

xantin-oxidáz

aktivitás

szintjének

emelkedése

összefüggésben van a lipid peroxidok, az oxidált glutation és más oxidatív sérülést okozó marker képződésével. Allopurinol kezelés hatására a plazma xantin és hipoxantin szintje nő és a húgysav szintje csökken. A prostanoid marker szerepe az oxidatív stressz mechanizmusában még nem tisztázott. Az izomaktivitás során emelkedő prostaglandin szint hasznos illetve ártalmas hatásának tisztázása további kutatásokat igényel. Erőkifejtés során katekolaminok szabadulnak fel, amelyek autooxidáció– vagy fémion által katalizált folyamat során szabadgyököket termelnek. A NAD(P)H oxidáz enzim szabadgyök termelő képessége számos sejttípusban ismert. Az enzim jelenlétét még nem igazolták a vázizomzatban, ezért az izomösszehúzódással összefüggő hatása tisztázatlan. Izomsérüléseknél a vérből és az interstíciumból makrofágok és más fagocita sejtek kerülnek a sérülés helyére. Fagocitózis során jelentős mennyiségben oxigén gyökök szabadulnak fel, amelyek a nekrotikus terület megszüntetésében nyújtanak segítséget, de a környező élő szövetekre is veszélyt jelenthetnek. Antioxidáns vegyületeknek nincs hatása a fagocitózis során másodlagosan (nem közvetlenül az oxidatív stressz következtében) keletkező szabadgyökök felszabadulásának mértékére. Az izom kalcium egyensúlyának megbomlása is okozhatja az erőkifejtés általi izomkárosodást. Az intramuszkuláris kalcium szint emelkedése aktiválja az endogén foszfolipáz és proteolitikus enzimeket, amelyek a szabad zsírsavak felszabadulását és az intracelluláris membrán szerkezet károsodását váltják ki.

8

Hosszantartó fizikai erőkifejtés a vörösvértestek károsodását okozhatja és ennek során felszabaduló fém vas katalitikus hatással van a szabadgyökök kialakulására. A vérkeringésbe felszabaduló nagy mennyiségű vastartalmú fehérje is izomkárosodást okozhat, katalizálja az oxigén szabadgyökök képződését és ezzel másodlagosan további oxidatív vegyületek sejtkárosító hatását indíthatja el. Rendszeres sporttevékenységeket végzők esetén növekvő kockázati tényezőt jelent a vashiányos állapot, amelyet a szérum ferritin, transzferrin és hemoglobin szintje alapján együttesen kell diagnosztizálni. Mérsékelt intenzitású erőkifejtést végzők vastabletták bevitele helyett étrendi változtatással tarthatják fenn a normális ferritin szintjüket (12-135 ng/ml). Antioxidáns hatású vegyületek bevitele hatással van az erőkifejtés közben kialakuló oxidatív stresszre. Nem elfogadott tény, hogy kimerítő terhelések esetében szükséges-e többlet antioxidáns felvétele. Amennyiben a szabadgyökök mennyisége intenzíven fokozódik, a rendelkezésre álló antioxidánsok nem képesek semlegesíteni és a gyökök károsító hatása a sejtmembrán lipid alkotórészein érvényesül. Mindez láncreakcióban további gyököket generál és beindítja a lipidperoxidáció folyamatát, amely további sejtalkotórészeket károsíthat. A szervezet képes eliminálni a szabadgyökök egy részét, azonban kísérletek igazolták, hogy a fokozódó számú reaktív oxigén vegyületekre szükség van a megfelelő vázizom adaptáció kialakításához [5]. Összefoglalva megállapítható, hogy a fizikai erőkifejtés során keletkező szabadgyökök a terhelés intenzitásától és időtartamától, a szabadgyökök mennyiségétől és keletkezési helyétől függően hatással vannak az izom működésére. A fizikai erőkifejtéssel közvetlen módon

összefüggő

oxidatív

stressz

bizonyítását

mechanizmusának jellege nehezíti.

9

a

szabadgyökök

keletkezési

2. Irodalmi áttekintés 2.1. A szabadgyökök kémiai reakciói A “gyök” kifejezés eredeti jelentése: a molekulának egy független, önálló létezésre alkalmas része [6]. A manapság használatos szabadgyök kifejezés alatt egy olyan molekulát vagy molekula fragmentumot (atomot, atomcsoportot) értünk, amelynek a külső elektronhéján párosítatlan elektronja van [7]. Minden kémiai kötést két elektron alkot. A kételektronos kémiai kötések hasadhatnak aszimmetrikusan, amit heterolízisnek nevezünk. Ekkor mindkét elektron ugyanazon a fragmentumon marad és ionok képződnek. Homolízis esetén szimmetrikus hasadás történik, amikor mindegyik fragmentumon egy-egy elektron marad. Ilyenkor keletkeznek a szabadgyökök is:

X :Y → X ⋅ +Y ⋅ A gyökképződés igen gyakori jelenség. Olyan molekulákból (pl. nitrogén-oxidok), amelyek párosítatlan elektronnal rendelkeznek a külső molekulapályájukon, könnyen képződhetnek szabadgyökök. Bizonyos körülmények között a vízből is keletkezhetnek szabadgyökök (H., HO., HOO.). Szabadgyökök képződhetnek termikus homolízissel, molekula indukált homolízissel, egy elektron átmenettel járó redox reakciókkal, nagy energiájú sugárzással és fotolízissel [8]. Az 2.1. táblázat a szabadgyök képződés általános menetét mutatja szerves és szervetlen reakciókban. A három leggyakoribb folyamat a következő: (a) az aktív gyök képződése (kialakulás); (b) további gyökök keletkezése (növekedés); (c) gyök reakciója másik gyökkel vagy gyökfogóval stabil molekulát eredményez (lezárás). Az elmúlt évtizedben a tudományos érdeklődés az aktív oxigén vegyületek felé fordult, ezek közül is főleg a triplet állapotú molekuláris oxigén felé, amely a vegyértékhéján két párosítatlan elektronnal rendelkezik. Ebből következik, hogy ez a molekula kétszeresen káros hatású gyök. A Pauli-elv szerint ugyanazon az elektronpályán levő elektronok ellentétes spinnel rendelkeznek [9]. A triplet oxigén gyök 2 elektronja viszont ugyanolyan spinű. Annak érdekében, hogy kettesével kerüljenek az elektronok az elektronpályákra, az egyik elektron spinjének ellentettjére kell változnia. Egy ilyen spinátfordulás energia- és időigényes folyamat. Hill [10] megállapítása szerint a

10

spinátfordulás esélye igen csekély, ezért a triplet molekuláris oxigén egy elektron felvételével O–2-vé alakul. 2.1. táblázat A szerves és szervetlen szabadgyökök reakciói a következő általános formát követik: gyökképződés, gyöksokszorozódás, stabilizálódás. A szerves szabadgyökök életútját a lipid peroxidáció mutatja be. PUFA=többszörösen telítetlen zsírsav, HO⋅=hidroxil gyök, L⋅=lipid gyök, LOO⋅=lipid oxigyök, TH2=tokoferol, TH⋅=tokoferol gyök [11]. Szervetlen szabadgyökök kialakulás: Cl2

hν

Cl2 + H⋅

H⋅+ H⋅ H⋅ + Cl⋅

O–2 + Fe3+

2 Cl⋅

növekedés: H2 + Cl⋅

lezárás: Cl⋅ + Cl⋅

Szerves szabadgyökök O2 + Fe2+

HCl + H⋅

H2O2 + Fe2+ + H+

HCl + Cl⋅

HO⋅ + Fe3+ + H2O

Cl2

H2O + L⋅

PUFA–H + HO⋅ L⋅ + O2

H2

LOO⋅

PUFA–H + LOO⋅

HCl

L⋅ + TH2 LOOH + TH2

LOOH + L⋅

LH + TH⋅ LOOH + TH⋅

A 2.2. táblázat az oxigén molekula elektron felvételének következményeit mutatja. A b reakció szerint az O–2-ből közvetlen úton hidrogén-peroxid képződik. A szuperoxid diszmutáz feladata, hogy segítse ezt a gyors, spontán lefolyású reakciót, hogy a sejtekben nagyon alacsony koncentrációban forduljanak elő gyökös vegyületek. Marklund [12] a szuperoxid dizmutáz számos szerepére mutatott rá klinikai esetekben. A SOD által katalizált reakció előnyét a c reakció illusztrálja, ahol a H2O2 mellett triplett O2 keletkezik. A képződött H2O2-t a legtöbb sejt katalázzal eliminálja. A szívizomsejtek glutation peroxidázzal és redukált glutationnal közömbösítik a H2O2-t, oxidált glutation képződése mellett. Az oxidált glutationt glutation reduktáz alakítja vissza a redukált formává. Ez utóbbi folyamatokat mutatja be a d és e reakció.

11

2.2. táblázat Az oxigén molekula elektronfelvételének következményei 1

∆gO2=singlet oxigén; 3∆–gO2=triplet oxigén; SOD=szuperoxid dizmutáz; GSH=redukált

glutation; GSHase=glutation peroxidáz; GSSG=oxidált glutation; SQ·=szemikinon gyök [11]. e–

O–2

(a)

O2

(b)

2 O–2 + 2 H+

(c)

–

2O

2 e– + 2 H+ 2

SOD

H2O2 + 1∆gO2 H2O2 + 3∆–gO2 3 –

(d)

2 H2O2

(e)

2 H2O2 + 2 GSH

(f)

H2O2 + SQ· + H+

(g)

H2O2 + Fe3+

∆ gO2 + 2 H2O

kataláz

GSHase

GSSG + 2 H2O

kinon + HO· + H2O Fe2+ + HO· + HO–

A f és g reakciók a különösen ártalmas hidroxil gyökök képződését mutatják. A hidroxil gyökök reaktivitására jellemző, hogy nagy valószínűséggel egy molekula átmérőnyi távolságot sem képesek diffúzió útján megtenni anélkül, hogy ne lépnének reakcióba a környezetükkel [13]. A hidroxil gyökök hátrányosan változtatják meg az enzimek, a sejtmembránok és a nukleinsavak struktúráját. A f reakció szerint a szemikinon gyök H2O2 jelenlétében és nagy H+-ion koncentráció mellett hidroxil gyököt képez. Ez a reakció jelentheti az egyik kapcsolódási pontot a szabadgyökös reakciók kémiája és a terhelés élettan között. Nohl és munkatársai [14] igazolták a kinonok biológiai fontosságát. Az ubikinonok vagy szemikinonok, különösen a koenzim Q10, az egyetlen nem fehérje típusú karrierek a mitokondriális elektrontranszfer láncban. Ezek a vegyületek a membránban találhatók jellemzően nagy kereszt– és hosszirányú mobilitással. A 2.3. táblázat a szabadgyökök képződésének számos forrását illusztrálja. Cadenas és munkatársai [15] vizsgálatai szerint a Q–ciklus (citokróm bc1 komplex redox ciklusa) termeli legnagyobb mennyiségben az O-2-t.

12

A g reakció (ún. Fenton reakció) a fémionok fontos szerepére utal. Az ilyen típusú reakciókat számos nyomelem (pl.: Zn, Cu stb.) katalizálja. A fémiont tartalmazó enzimek jelenlétében, a fehérje szerkezete megakadályozhatja az enzimek gyökös reakcióban való részvételét. Ezek a fémionok kelátokat képeznek az alacsony molekulatömegű vegyületekkel (ADP, citrát). Az ilyen kelátkötésben levő fémek fontos szerepet játszanak a hidroxil gyökök képződésében. 2.3. táblázat Szabadgyökök képződésével és eliminációjával összefüggésbe hozható vegyületek [11] Szuperoxid dizmutáz (SOD) Citokróm–P450 Xantin oxidáz NADPH transzhidrogenáz Lipoxigenáz Ciklo-oxigenáz Elektrontranszport Kinon A szabadgyökök sejtszintű mechanizmusainak helyét és elvét mutatja be a 2.1. ábra. A sejtekben a szabadgyökök elleni védelem több szinten érvényesül. Elsősorban a többszörösen telítetlen zsírsavakból hidrofil kettős réteget alkotó membrán szerkezete jelenti a védelmet. Másodsorban a membrán belsejébe beágyazódott zsíroldékony Evitamin gyors reakcióban eliminálja a zsírsav gyököt és tokoferol kinont képez belőle. Harmadsorban számos fémion transzferrinhez, albuminhoz, ceruloplazminhoz és húgysavhoz kötődve vesz részt szabadgyököt eltávolító reakciókban. Negyedsorban a szabadgyökök

intermedierként

vesznek

részt

az

enzim-szubsztrát

molekulák

kialakulásakor és ezért olyan rövid élettartamúak, hogy nem tudnak más molekulákkal reagálni. Ötödsorban a sejt különböző helyein előforduló enzimek (CAT, SOD, GPX) eltávolítják a szabadgyököket. Végül néhány szövetben előfordulnak olyan enzimek (pl. foszfolipáz A2), amelyek el tudják távolítani a károsodott membrán szegmenseit.

13

fosz

folip A2 áz

mitokondrium E-VIT.

peroxiszóma H2O2 O2

SODCuZn

Q Q. e O2H2O

H+

kataláz

SODMn H2O2

O2

H 2O

retikulum GSSG

GSH

E-VIT.

SFA

MFO

O2

PUFA

sejtmembrán

belső membrán

2.1. ábra A sejt szabadgyökök elleni védekezőrendszerének felépítése Q· = kinon gyök, SODMn = mangán szuperoxid dizmutáz, SODCuZn = réz-cink szuperoxid dizmutáz, MFO = kevert funkciójú oxidáz vagy citokróm P450, SFA = telített zsírsav, PUFA = többszörösen telítetlen zsírsav, GSSG = oxidált glutation, GSH = redukált glutation [11].

14

2.2. Az antioxidáns rendszer, mint a szervezet egyik védőmechanizmusa Az élő szervezet rendelkezik olyan mechanizmussal, amely védelmet nyújt a szabadgyökök ellen. Ezeket csoportosíthatjuk aszerint, hogy milyen fokon vesznek részt a szervezetbe bejutó, vagy a szervezetben keletkező szabadgyökök elleni védekezésben [16]. Elsődleges és egyben fő védelmi vonal az alacsony szöveti oxigénnyomás kialakulása és fenntartása, ez mintegy 26 Hgmm vagy ennél kisebb érték. Az elsődleges antioxidánsok közé tartoznak azok a vegyületek, melyek az egyes molekulákból vagy meggátolják a szabadgyökök keletkezését, vagy újabb szabadgyökök keletkezését akadályozzák azáltal, hogy a már meglevő gyököket kevésbé káros molekulákká alakítják. Enzimatikus úton alapvetően három enzimfajta működik közre az oxigén redukciós melléktermékeinek eltávolításában, melyeket az 2.4. táblázat szemléltet. Az enzimatikus védekezést másodlagosan kiegészítik az antioxidáns, scavenger tulajdonságú lipofil- (pl.: αtokoferol, β-karotin, húgysav) és hidrofil (pl.: C vitamin, albumin, bilirubin) tulajdonságú vegyületek. A redox egyensúly fenntartásában fontos szerepet töltenek be a d-mező egyes elemei (Cu, Zn, Mn) valamint a szelén. Az extracelluláris tér kevésbé védett a szabadgyök reakciókkal szemben, mert az előbb említett védekező enzimek aktivitása a sejten kívül elhanyagolható. Az extracelluláris tér védelmét a következő fehérjék szolgálják: albumin, ferritin, transzferrin, cöruloplazmin, melyek a fémkatalízisből (Fe2+, Cu+) származó hidroxil gyökök felszaporodását gátolják, valamint a tetramer SOD [14]. 2.4. táblázat Legfontosabb elsődleges enzimatikus antioxidánsok neve és funkciója [16] Enzim neve és rövidítése

Enzim funkciója

Szuperoxid dizmutáz (SOD)

a szuperoxid aniont alakítja hidrogén-peroxiddá 2O-2 + 2H+

H2O2 + O2

Kataláz (CAT)

H2O2

H2O + ½ O2

Glutation peroxidáz (GPX)

a hidrogén-peroxidot és a lipid-peroxidot alakítja kevésbé reaktív termékké

15

Harmadlagos antioxidánsok azok a vegyületek, melyek a szabadgyökök által károsított biomolekulákat rekonstruálják. Ilyenek a DNS-t javító enzimek (pl. a metionin szulfoxid reduktáz) valamint a fehérje- és lipiddegradátumokat elimináló repair folyamatok. Ide sorolják még a szervezetbe kívülről bejutó anyagok nem toxikus termékekké való átalakítását végző citokróm p-450 enzimrendszert is. A károsodott DNS-t exonukleázok, endonukleázok, glikozilázok, polimerázok és ligázok javítják. A fehérjedegradátumok eltakarításában proteinázok, proteázok és peptidázok vesznek részt. Az oxidált lipidek eliminálásában a foszfolipázok, az organikus hidroperoxidokat bontó glutation-peroxidáz, a transzferázok és a reduktázok segédkeznek. 2.2.1. Elsődleges antioxidáns enzimek 2.2.1.1. Szuperoxid-diszmutáz A sejtek elsődleges védelmét a szuperoxid anionokkal szemben a szuperoxid-diszmutáz (SOD) biztosítja. A SOD diszmutálja a szuperoxid gyököt hidrogén-peroxiddá és oxigénné (2.2. ábra). A szuperoxid-diszmutáznak a humán és az emlős állatok vázizomzatában kétféle izoenzimje található: ezen izoformáknak eltérő a sejten belüli elhelyezkedése, valamint az aktív centrumhoz kötődő fém kofaktora. A Cu-Zn szuperoxid-diszmutáz izoforma elsődlegesen a citoszólban található, míg a Mn szuperoxid-diszmutáz izoforma a mitokondrium mátrixban fordul elő [17, 18, 19]. Mindkét izoforma hasonló hatékonysággal diszmutálja a szuperoxid aniont [19]. A szuperoxid-diszmutáz izoformák előfordulása szövetenként eltérő. A teljes szuperoxiddiszmutáz aktivitás 15-35 %-ban a vázizomzat mitokondriumban-, míg 65-85 %-ban a citoszólban nyilvánul meg [20]. A szuperoxid-diszmutáz aktivitása legnagyobb a nagy oxidatív kapacitással rendelkező izomrostokban (I-es és IIa-típusú ), az alacsony oxidatív kapacitású IIb-típusú izomrostokhoz viszonyítva [21, 22].

16

2.2.1.2. Glutation peroxidáz A glutation peroxidáz katalizálja a hidrogén peroxid és más szerves peroxidok redukcióját vízzé vagy alkohollá elektron donorként redukált glutation (GSH) felhasználásával (2.6 ábra) [17]. A glutation peroxidáz szelénium-függő enzim és egyetlen izoformája létezik. Nagy specificitású a GSH-ra nézve, de alacsony specificitású a hidroperoxidokkal szemben. A hidroperoxidok és a komplex szerves peroxidok széles skáláját képes redukálni [23]. Ezáltal a glutation-peroxidáz a sejtek fontos védőfaktora a reaktív oxigén vegyületek károsító hatása ellen.

H2O2 SOD szabadgyök

Oxidált állapot GSSG

H2O

GPX

NADP

GR GSH

NADPH

Redukált állapot

ATP

2.2. ábra A glutation szerepe a sejtciklusban [24] A glutation peroxidáz aktivitása a különböző típusú vázizomrostokban eltérő: az I-es típusú lassú rostokban az aktivitása a legnagyobb, míg a IIb típusú izomrostokban a legkisebb [22, 25]. A szuperoxid disztmutázhoz hasonlóan a GPX is a citoszólban és a mitokondriumban található. A citoszólban a GPX mintegy 45 %-ban fejti ki hatását, míg a mitokondriumban a maradék 55 % lokalizálódik [25]. Mindez lehetővé teszi, hogy a

17

különböző biokémiai úton keletkező szerves és szervetlen peroxidokat hatékonyan semlegesíteni tudja [18, 25]. A GPX működéséhez redukált glutationra (GSH) van szükség. A GSH-t a glutation peroxidáz alakítja át oxidált glutationná (GSSG), amely a sejt más biokémiai útvonalain visszaalakul redukált glutationná. Ezt a folyamatot a glutation reduktáz katalizálja, amelyhez NADPH-ra van szükség. Számos szövetben a NADPH legnagyobb részben a glükóz-6-foszfát dehidrogenáz útján alakul ki, ám a vázizomzatban elsődlegesen az izocitrát-dehidrogenáz segítségével képződik [21, 23]. 2.2.1.3. Kataláz A kataláz elsődleges funkciója a hidrogén peroxid vízzé és oxigénné történő alakulásának katalízise. A katalitikus aktivitás biztosításához a kataláz Fe3+-ionokat igényel, amely az enzim aktív centrumához kapcsolódik [23]. Bár a kataláz és a glutation peroxidáz működése hasonló, de a két enzim hidrogén peroxidhoz való affinitása jelentősen eltér. Emlősökben a glutation peroxidáznak nagyobb az alacsony koncentrációban jelen levő hidrogén peroxidhoz való affinitása, mint a kataláznak (Km(GPX) = 1 µmol vs. Km(CAT) = 1 mmol). Mindez azt jelenti, hogy alacsony peroxid koncentráció mellett a GPX jelentősebb szerepet játszik a hidrogén peroxid eliminálásában az izomsejtekből, mint a kataláz. A kataláz nagy koncentrációban megtalálható a sejten belül mind a peroxiszómában, mint a mitokondriumban [23]. Hasonlóan a szuperoxid diszmutázhoz és a glutation peroxidázhoz, a kataláz aktivitása is az oxidatív I-es típusú izomrostokban a legnagyobb és a IIb-típusú izomrostokban a legalacsonyabb [22].

18

2.3. Fizikai aktivitás hatása a gyökképződésre Az oxigén egy olyan általános elektron akceptor molekula, amely az aerob szervezetek számára biztosítja a szénhidrátokból, zsírokból, fehérjékből származó energia felhasználását. Széles körben elfogadott és kísérleti úton bizonyított, hogy ez a katabolikus folyamat oxigén szabadgyököket és más reaktív oxigén vegyületeket (ROS) generál, mint például a szuperoxid gyök (O2-.), a hidroxil gyök (.OH) és a hidrogén peroxid (H2O2) [26]. Normális élettani körülmények között a ROS a mitokondriális elektrontranszportláncban keletkezik, miközben az oxigén 90 %-a a mitokondriumban vízzé redukálódik [27]. Azonban a ROS más biokémiai folyamatok közben is keletkezhet a sejtben. A respirációs burst során a neutrofil sejtek ROS vegyületeket generálva pusztítják el a baktériumokat, vírusokat és más xenobiotikumokat [28]. A peroxiszomában lényegesen megnő a hidrogén-peroxid mennyisége, miközben a ßoxidáció során nagy mennyiségű zsír metabolizálódik [29]. Más egy elektron transzportjával járó folyamatban, oxigén jelenlétében képződhet szuperoxid gyök és hidrogén-peroxid, mint például a D-aminosavak oxidációjakor, a citokróm P450 enzimrendszer aktivációjakor, a xantin húgysavvá történő lebomlása kapcsán, valamint a katekolaminok autooxidációjakor [30]. Becslések szerint fiziológiás körülmények között egyetlen sejt 2*1010 db szuperoxid gyököt és hidrogén-peroxidot termel naponta, amely 3.3*10-14 mol mennyiségnek felel meg [27]. Mindezen folyamatok a fiziológiás sejt működéséhez szorosan kapcsolódnak, azonban a reaktív oxigén vegyületek igyekeznek elektron felvétellel kémiailag stabilabb formába kerülni és ezért számos sejt alkotórészben káros oxidatív folyamatok játszódhatnak le [27]. A legtöbb állat esetében a mozgás lényeges szerepet játszik a túlélésben. Embernél a fizikai aktivitás végzése nem az életben maradás elengedhetetlen feltétele, de hozzá tartozik az életmódhoz, a rekreációhoz és adott esetben a terápiás célzatú kezeléshez is. A fizikai aktivitás következtében a szervezet oxigénfelvevő képessége a nyugalminak sokszorosára nő, különösen a vázizomzatban és a szívben. Az elmúlt évtized kutatásai során nyilvánvalóvá vált, hogy a kimerítő fizikai erőkifejtés felboríthatja a ROS és az antioxidáns védelmi rendszer közötti egyensúlyi helyzetet, és oxidatív stressz keletkezik [31, 32, 33, 34, 35].

19

Számos tanulmány ír arról, hogy az erőkifejtés, edzés hatására felszabaduló szabadgyökök fontos mediátor szerepet játszhatnak a gyulladások és izomsérülések keletkezésében. Több szerző megállapította, hogy az oxigén szabadgyökök száma terhelés hatására emelkedik. Davies és munkatársai [36] elektron-spinrezonancia vizsgálattal igazolták, hogy a fárasztó erőkifejtés után megnőtt a szabadgyökök száma. Jackson [37] nem tudta kimutatni a szabadgyökök jelenlétét a vázizomzatban szobahőmérsékleten, de sikerült megfigyelnie 350°C-on kísérleti úton. Az adaptáció nélküli edzés és versenyterhelés a szabadgyökök tömegét küldi a fokozott oxigénfelhasználást igénylő mitokondriumokhoz. Az elektrontranszport megfelelő védelem nélkül a sejtek károsodásához vezethet, aminek eredménye pl. a súlyos izomsérülés. Nyugalomban a sejtek hatékony nem-enzimatikus és enzimatikus antioxidáns rendszerrel távolítják el a káros hatású reaktív oxigén vegyületeket [32]. Smith és munkacsoportja [38] úgy találta, hogy a szubmaximális erőkifejtés szignifikáns változást eredményez a vörösvértestek oxidatív stresszre való hajlamában, amelynek következtében kimerítő erőkifejtés hatására a vörösvértest turnover fokozódik. Margaritis és munkatársai [39] szerint az antioxidáns védelmi rendszer fokozódásának nagysága összefügg az edzés mennyiségével. Kimerítő, hosszú ideig tartó fizikai terhelés és fárasztó edzés a reaktív oxigén vegyületek oxidatív stresszt okozó hatását csökkenti [40]. Ezért az állóképességi tréning fokozza a vörösvértestekben a szabadgyök-scavengelő enzimek aktivitását. Edzés következtében a szuperoxid diszmutáz enzim aktivitása a vázizomzatban fokozódik [41, 42, 43, 44, 45, 46, 47]. Ennek ellenére számos tanulmány nem tudta igazolni a SOD edzésre bekövetkező adaptációját állatkísérletekben [47, 48, 49, 50]. A vizsgálatok közötti eltérés oka a különböző izoenzimek tanulmányozásából, az eltérő biokémiai meghatározásokból, az alkalmazott edzés intenzitásából és gyakoriságából, valamint a vizsgált szövetminta típusából adódott. A kataláz aktivitása erőkifejtést követően szintén fokozódik a vázizomzatban [45, 51, 52, 53], bár néhány szerző nem talált változást [31, 32, 33], egyes tanulmányok csökkenésről számolnak be [44, 48].

20

A glutation-peroxidázzal kapcsolatban egyes tanulmányok fizikai terhelés hatására egyöntetűen növekedésről számolnak be [42, 43, 44, 46, 48, 52, 54, 55, 56]. A GPX enzim adaptációja izomrost típusonként más, a legkifejezettebb változás a 2a-típusú izomrostokban mutatható ki. Mi az alapvető oka annak, hogy a különböző antioxidáns enzimek eltérő módon adaptálódnak a fizikai aktivitáshoz? Mindez függ az enzimek génexpressziós profiljától, az indukciós küszöbtől és a környezettel illetve az egymással való kölcsönhatástól. Az enzimek de novo szintézise energiaigényes és viszonylagosan lassú folyamat. A SOD enzim aktivitása meglehetősen magas és viszonylag egységes a különböző szövetekben és izomrostokban, ezért a szuperoxid anion eliminációjának sebessége nem feltétlenül meghatározó lépése az oxidatív stresszállapot megszüntetésének. Összehasonlítva, a GPX a reaktív oxigén vegyületeket termelő útvonalak végtermékeinek lebontásában vesz részt (hidrogén-peroxid, lipidperoxidok, nukleotid peroxidok), és az aktivitása viszonylag alacsony. Ez adja meg a magyarázatot arra, hogy miért a GPX adaptálódik nagyobb mértékben az erőkifejtéshez, edzéshez és nem a SOD vagy a CAT [57]. A terhelés során keletkező szabadgyököket gyökkötő enzimek részben eltávolítják. A terheléssel járó oxigénigény az izom mitokondriumaiban fokozza az oxigén-felhasználást. A növekvő oxigénellátás eredménye a szuperoxid gyökök keletkezésének lehetősége, a lipidperoxidáció beindulása és a következményes szöveti károsodás. A folyamat intenzitásában szerepet játszik a légzési lánc redukciója, a testhőmérséklet emelkedése és az acidózis. Az élő szervezet rendelkezik olyan folyamattal, amely védelmet nyújt az oxigénszabadgyökök ellen, de ezt az erőkifejtés megzavarhatja. Ennek során számos tényező okozhatja a szabadgyökök fokozott képződését és eliminációját, amelyet a következő alfejezetek mutatnak be [16].

21

2.3.1. Hemolízis Számos irodalmi utalást találunk az erőkifejtés különböző formái következtében létrejövő vörösvértest hemolízisről [58, 59, 60, 61, 62]. A futás következtében kialakuló hemolízis elsődleges és legfőbb okaként a talpat ért ütést kell megemlíteni, azonban más a keringésben adódó vörösvértest sérülés jelentőségéről az eddigi irodalmi adatok nem tesznek említést. Telford és munkatársai [63] triatlonosoknál a talpat érő ütés következtében kialakuló hemolízis mértékét vizsgálták egy órás futást követően. Az önkontrollos vizsgálat részeként ugyanezen sportolókat kerékpároztatták ugyanilyen oxigénfelvétel mellett. A hemolízis mértékének meghatározására a plazma szabad hemoglobin és a szérum haptoglobin koncentrációját határozták meg. A vörösvértest oxidatív stresszállapotát jelző methemoglobin értékét a teljes hemoglobin százalékában közvetlenül erőkifejtést követően mérték. A plazma szabad hemoglobin koncentrációja szignifikánsan emelkedett terhelés hatására, de futás után a növekedés négyszer akkora volt, mint kerékpározást követően. A haptoglobin szint egy órával futás után szignifikánsan csökkent. A methemoglobin szint mind futás, mind kerékpározás után ugyanolyan mértékben szignifikánsan nőtt. Mindezen adatok alátámasztották azt a korábbi feltételezést, hogy a futást követő hemolízis elsődlegesen a talpat érő mechanikai hatás következtében alakul ki és kevésbé egy általános, keringésben jelentkező traumáról van szó. 2.3.2. Az antioxidáns hatású vegyületekkel való ellátottság A szervezet antioxidáns védelmi rendszere alapvető fontosságú az oxidatív stressz elleni védelemben. Lényeges, hogy különbséget tegyünk az indukálható és a nem indukálható antioxidánsok között. Az előbbiek közé tartoznak az antioxidáns enzimek és a GSH rendszer, amelyek főleg a vázizomzatban az ismétlődő erőkifejtésre adaptívan reagálnak. A nem indukálható antioxidánsok nagymértékben függnek az étrendtől és ebből adódóan érzékenyen reagálnak mindenfajta hiányra. A különböző antioxidáns hatású vegyületek szabályozó működésének és egyedi jellemzőinek megértése vezethet el ahhoz a megfelelő stratégiához, amellyel a különféle sejtek antioxidáns kapacitását fiziológiásan

22

és a táplálkozással fejleszteni lehet. Ez úgy tünik nem egyszerűen kivitelezhető startégia, mert bármely antioxidáns rendszer kapacitását nem lehet ugyanolyan eljárással növelni. A sejtmembrán védelmében és a többszörösen telítetlen zsírsavak oxidációjának megelőzésében az E vitamin jelenléte nélkülözhetetlen. Különösen az acetát formájában bejutó α-tokoferol biológiailag igen aktív. Az E vitamin membránvédő hatása nagyban szerkezeti felépítésével is kapcsolatos. Az ún. chromanol-híd a molekulán belül kapcsolódni tud a membrán felszínéhez és hidrogént ad le. Az E vitamin redukálódik és a folyamat a lipidperoxidok semlegesítését és a sejtmembrán védelmét biztosítja. A redukálódott E vitamint a C vitamin regenerálni képes és ezáltal az E vitamin visszanyeri antioxidáns gyökkötő képességét. A C vitamin által regenerálódott E vitamin koncentrációja és gyökkötő kapacitása emelkedik. A tokoferol szöveti eloszlásában is lényeges

különbség

van.

Az

izomszövetben,

ahol

a

fizikai

terhelésre

a

szabadgyökképződés fokozott, jelentős a tokoferol izomszöveti kötődése. E-vitamin hiányos diétán tartott állatoknál kimutatták, hogy fokozódik a lipidperoxidok képződése. Lipidek peroxidációjakor számtalan vegyület keletkezik, többek között Schiff-bázisok, konjugált diének és malondialdehid. Ez utóbbi vegyület tiobarbitursavval történő reakciója az egyik közvetett bizonyítéka a lipidek peroxidációjának. Az ω-zsírsavak oxidációja során pentán és etán szabadul fel, amelyek kimutathatóak a kilégzett levegőből is. Dillard és munkatársai 1978-ban elsőként mutatták ki [64] a pentán mennyiségének emelkedését a kilégzett levegőben a VO2max 50%-ánál. Vizsgálataik szerint a respirációs pentán kibocsátás mennyisége mind nyugalomban, mind erőkifejtés után szignifikánsan csökken két hetes E vitamin kúra után. Viitala és munkatársai [65] kimutatták, hogy nagy intenzitású akut rezisztencia terhelés szignifikánsan növeli a lipidperoxidáció mértékét, ugyanakkor két hetes E-vitamin kiegészítés (885 mg/nap α-tokoferol acetást) nem ad ez ellen védelmet. A rezisztencia edzés hatására az edzettségi állapot javulása mellett, ugyanolyan intenzitású munkavégzésnél edzett és edzetlen egyének között nincs különbség a terhelés közben változó MDA koncentrációjában.

23

Mastaloudis és munkatársai [66] 22 futónál vizsgálták 6 hetes antioxidáns pótlás hatását (napi 1000 mg C vitamin és 300 mg RRR-α-tokoferol) a lipidperoxidációra 50 km-es ultramaratoni futás alatt. Az antioxidáns pótlás hatására a kezelt csoportban az αtokoferol, valamint az aszkorbinsav plazma szintje emelkedett, míg a kontroll csoportban nem. A lipidperoxidáció mértékét jelző F2-izoprosztánok szintje a terhelés következtében csak a placeboval kezelt kontroll csoportban emelkedett. Emellett azonban a vizsgált gyulladásos markerek szintje (IL-6, TNF-α, CRP) a futást követően emelkedett még az antioxidánsokkal kezelt csoportban is. Az antioxidáns pótlás tehát kedvezően hatott a lipidperoxidációra, de nem befolyásolta a gyulladásos markerek szintjének változását. Ezért valószínűsíthetően a szabadgyökök által okozott oxidatív károsodás és a gyulladásos válaszrekció egymástól független mechanizmussal alakul ki [67]. A kimerítő aerob jellegű fizikai erőkifejtés jellemzően oxidatív és gyulladásos stresszválaszt idéz elő, amely állapot hasonló a miokardiális infarktust, az ischémiás stroke-ot vagy bármilyen sérülést követő stressz reakcióhoz [68, 69, 70]. Ezért az aerob erőkifejtés jól kontrollálhatóan és viszonylagosan non-invazív módon jó modell az antioxidáns pótlás hatás tanulmányozására az akut oxidatív és gyulladásos folyamatokra. Senturk és munkacsoportja [71] az antioxidáns vitamin pótlás hatását vizsgálta a hematológiai és a hemoreológiai változásokra akut fizikai erőkifejtést (vita maxima kerékpár ergométeres terhelés) követően edzett és edzetlen személyeknél. Az antioxidáns pótlás 2 hónapig tartott a következő napi bevitellel: A vitamin (50 mg β-karotin), C vitamin (1000 mg aszkorbinsav), E vitamin (800 mg α-tokoferol). A vitamin pótlást megelőzően edzett személyeknél a fizikai erőkifejtést követően a granulocita százalékban valamint a lipidperoxidáció mértékében volt szignifikáns emelkedés a nyugalmi szinthez képest. Ugyanebben a periódusban edzetleneknél terhelés hatására értékelhetően emelkedett az aggregációs index, a vörösvértest alaki változása, a lipidperoxidáció szintje, a granulocita százaléka valamint a fehérvérsejtszám. A vitamin pótlást követően terhelés hatására sem edzetleneknél, sem edzetteknél szignifikáns változás egyik mutatóban sem volt kimutatható. Az antioxidáns enzimek (SOD, CAT, GPX) nyugalomban mért aktivitása a vitamin pótlást megelőzően és a vitamin pótlás után is magasabb volt az edzetteknél, mint az edzetleneknél. A multivitamin pótlás tehát előnyös

24

lehet a rendszeres edzést nem végző egyéneknél az akut fizikai erőkifejtéssel összefüggésbe hozható káros hatások megelőzésére (kedvezőtlen szöveti perfúzió, limitált vazodilatáció, kedvezőtlen vaszkuláris hemodinamikai tényezők). 2.3.3. Laktátképződés Az irodalomban eltérő adatokat közöltek a laktát ionok és a terhelés közbeni szabadgyök termelésre vonatkozóan. Groussard és munkatársai [72] a laktát ion pro- illetve antioxidáns hatását vizsgálták in vitro különböző koncentrációban és különböző metodikával. Elektron spin rezonancia (ESR) spektroszkópia segítségével a laktát ionok közvetlen scavengelő képességét tanulmányozták a szuperoxid anionok és a hidroxil gyökök

hatására.

A

sejtmembrán

lipidperoxidációjának

modellezésére

zsírsav

micellumokat használtak. Végül patkány májsejt kultúrában előidézett oxidatív stresszre vizsgálták a laktát ion hatását. Az ESR módszer segítségével mindkét szabadgyökre semlegesítő képességet mutatott a laktát ion. Hasonlóképpen a laktát ion gátolta a májsejt kultúrában a lipidperoxidáció mértékét. Mindkét hatás összefüggést mutatott a laktát koncentrációval. A zsírsav micella modellben nem volt megfigyelhető a laktát ion gátló hatása. Ezek az eredmények azt jelzik, hogy a laktát ionok jelenlétében megelőzhető a lipidperoxidáció a szuperoxid anionok és a hidroxil gyökök eliminációjával, azonban a lipid gyököket nem képes semlegesíteni. Ez nem meglepő tulajdonság, hiszen a laktát ion nem zsíroldékony komponens, így a lipid gyökök eliminálásában nem tud részt venni. Mindez tehát azt mutatja, hogy a laktát ion egy lehetséges antioxidáns hatású vegyület a szervezetben, bár kisebb a reakciósebességi állandója, mint a kataláznak vagy az aszkorbinsavnak. A laktát ion szabadgyök közömbösítő hatása a plazmában kisebb mértékű, mint vizes oldatban. Mindez abból adódik, hogy a plazma önmagában is antioxidáns hatással rendelkezik a jól ismert antioxidáns tulajdonságú vegyületek miatt. Ezért az alacsony koncentrációban jelen levő tejsav (1-15 mmol/l) csak részben tudja kifejteni a közömbösítő hatását ezen egyéb antioxidáns hatású vegyületek mellett. Nagyobb laktát ion koncentrációnál (30-60 mmol/l) ez a hatás fokozódik. Nagy intenzitású, rövid időtartamú erőkifejtéseknél a vázizomzatban ilyen nagyságrendű a laktát koncentráció. Ilyen erőkifejtések esetében a sejteknek a tejsav valószínűsíthetően védelmet nyújt a szabadgyökök által okozott oxidatív sérülésekkel szemben.

25

A fizikai erőkifejtés során termelődő tejsav összefügg az acidózis kialakulásával, amely háromféle mechanizmussal prooxidáns tulajdonságú [72, 73]. Először is a hidrogén-ion koncentráció emelkedése fokozza a szuperoxid anion diszmutációját hidrogén-peroxiddá, amelyből a Fenton reakcióban nagy toxicitású hidroxil gyök képződik. Másodszor acidózis során a hidrogén-ionok és a szuperoxid anion rekaciójával jóval reaktívabb és lipidoldékonyabb gyökös vegyület, hidroperoxil gyök képződhet. Harmadszor a szöveti acidózis hatására beindul a szabadgyökök termelődése a fehérjéhez kötött vas disszociáció fokozódása miatt [72]. Valószínűsíthető, hogy az oxidatív stressz az acidózissal hozható összefüggésbe és nem a laktát ionok termelődésével [74]. Korábbi eredmények [73, 75] is ezt a hipotézist támasztják alá, mely szerint a tejsav fokozza a lipidperoxidációt és nem a laktát ion önmagában. A fizikai sportterheléssel összefüggő laktátképződés befolyásolja az antioxidáns enzimek funkcióját. A fokozott tejsavképződés és a lassú elimináció a NAD és a NADP képződését csökkenti és ezáltal a sejtek kevesebb antioxidáns enzim szekréciójára képesek. A magas tejsavszinttel járó izomláz, izomfájdalom, gyulladás a csökkent szabadgyök eliminációval és a terhelés indukálta oxidatív stresszel is magyarázható. 2.3.4. Lipid- és fehérje peroxidáció A lipid és fehérje peroxidáció a membrán fehérjék és lipidek károsodása révén a membrán permeábilitás fokozódását és a kalcium transzport csökkenését okozza a szarkoplazmás retikulumban. Watson és munkatársai [76] 17 jól edzett nagy állóképességű férfi sportolónál az antioxidáns hiányos étrend hatását vizsgálták az oxidatív stressz, az antioxidáns védelmi rendszer valamint a teljesítőképesség alakulására. Az első terheléses vizsgálatot megelőzően a sportolók a szokásos, antioxidánsokban gazdag étrenden éltek, majd a második vizsgálatot megelőzően két héten át antioxidánsokban hiányos étkezést folytattak. Az oxidatív stresszt jelző marker vegyület (F2-izoprosztán) koncentrációja értékelhetően nagyobb volt a terhelést követően az antioxidánsokban hiányos táplálkozás

26

esetében, az antioxidánsokban gazdag étrendhez képest. Az F2-izoprosztánok az in vivo lipidperoxidációt jelző biomarkerek, amelynek alsó kimutatási határa a pikogram tartományba esik [77]. Ezen vegyületek az arachidonsav nem enzimatikus, szabadgyökök által katalizált oxidációs folyamatának specifikus végtermékei [78]. A szervezet teljes antioxidáns kapacitása valamint a keringésben levő antioxidánsok koncentrációja nem változott szignifikánsan a két időszakot figyelembe véve. A nagy intenzitású, rövid időtartamú erőkifejtés nagy mennyiségű exogén antioxidánst igényel, amely megfelelő védelmet nyújt az oxidatív stressz ellen. Mindezt az antioxidánsokban gazdag étrend fedezni tudja, ezért az antioxidáns tartalmú táplálékkiegészítők alkalmazása nagy intenzitású, rövid ideig tartó erőkifejtések mellett nem javasolt, kivéve azokat a sportolókat akik hosszú időn keresztül alacsony antioxidáns tartalmú étrenden éltek. Özbay és munkatársa [79] török populációban (n=257) az antioxidáns enzimaktivitást és a lipidperoxidációt vizsgálta a korral, nemmel, fizikai aktivitással és a dohányzással összefüggésben. A szérum MDA szintje a korral nő, tehát a lipidperoxidáció mértéke az öregedéssel fokozódik. A GPX aktivitása szignifikánsan csökken terhelés hatására, ugyanakkor értékelhetően magasabb az edzetteknél, mint a kontroll csoportban. A SOD aktivitása a korral csökken, dohányosoknál és akut erőkifejtés hatására alacsonyabb lesz, edzettebbeknél magasabb, mint edzetleneknél. Akut erőkifejtés, dohányzás valamint öregedés hatására az antioxidáns enzimaktivitás szignifikáns csökkenését és a lipidperoxidáció emelkedését figyelték meg, ugyanakkor a nemek között nem volt kimutatható értékelhető különbség. Ilhan és munkatársai [80] a tiobarbitursav reaktív vegyületeit (TBARS) vizsgálták sportolóknál (n=60) aerob, anaerob valamint kombinált (aerob+anaerob) terheléseket megelőzően és azt követően. Az aerob+anaerob terhelést követően értékelhetően nagyobb volt az oxidatív stresszhatás az aerob típusú terheléshez képest. A férfi és a női sportolók összehasonlítása során megállapították, hogy a nők ugyanolyan terhelésre szignifikánsan kisebb mértékű oxidatív stresszel reagáltak, mint a férfiak. Mindezekből következően az anaerob jellegű edzés nagyobb mértékben igénybe veszi a szervezet antioxidáns kapacitását, bár e tanulmány szerint az aerob-anaerob erőkifejtés ettől még

27

kifejezettebben érinti a reaktív oxigén vegyületeket elimináló rendszereket. Ez a hatás nagy valószínűséggel a terhelést követő rövid idejű restitúcióval magyarázható. 2.3.5. Adaptáció A rendszeres testedzés, sporttevékenység során, mind az állati, mind az emberi szervezetben adaptációs folyamat működik. Az oxidatív stresszhez való alkalmazkodás is az adaptáció egyik része, amely végül is lehetővé teszi, hogy a szervezet molekuláris szinten alkalmazkodik a terhelés, illetve a teljesítmény kívánta követelményekhez. Az élettani és biokémiai adaptáció részleges védelmet nyújt a szervezetet ért oxidatív stressz károsító hatásaitól. Biztosítja az adott szervezet számára az antioxidáns enzimek megfelelő aktivitását. Természetesen az adaptációt a gyökkötő vitaminok, nyomelemek segítik. Metin és munkatársai [81] fiatal férfi labdarúgók (n=25) vörösvértest SOD aktivitását, a plazma MDA-szintjét, valamint néhány nyomelem (Zn, Cu) koncentrációját hasonlították korban és nemben megfelelő kontroll személyek adataival. Megállapították, hogy a lipidperoxidációra

jellemző

MDA

koncentráció

a

sportolóknál

szignifikánsan

alacsonyabb, mint a kontroll személyeknél, azonban a SOD aktivitás magasabbnak bizonyult a futballistáknál. A futballisták antioxidáns kapacitása a rendszeresen végzett edzésmunka során jelentősen kedvezőbb az inaktív kontroll személyekhez képest. A plazma réz koncentráció, a vörösvértest szám és a haemoglobin koncentráció a sportolóknál értékelhetően alacsonyabb volt, mint a kontroll személyeknél. Az edzettségre jellemző relatív aerob kapacitás értéke (VO2max) értéke és a SOD aktivitás között pozitív korrelációt lehetett kimutatni. A tanulmány eredménye jelzi, hogy a rendszeresen végzett fizikai erőkifejtés előnyös hatású az oxidatív stressz csökkentése szempontjából, amelyet a lipidperoxidációs végtermékek csökkenése valamint a szuperoxid diszmutáz aktivitásának növekedése jelez. Jenkins és munkatársai [82] kimutatták humán és állatkísérletekben is az oxigénfelvétel és az antioxidáns védelmi rendszer (CAT, SOD) szoros összefüggését. Hasonló vizsgálatokban kimutatták [83], hogy

a

szérum

szabadgyök

elimináló

oxigénfelvétellel.

28

képessége

jól

korrelál

a

maximális

A labdarúgók aerob és anaerob edzésprogrammal egyaránt javítják a funkcionális kapacitásukat, amely hozzájárul a versenyidőszakban az erő, a gyorsaság és az állóképesség megfelelő szintjének eléréséhez. Az erőkifejtések közben kialakuló oxidatív stressz növeli az egyén antioxidáns védekező képességét, amely a későbbiekben magasabb szinten teszi lehetővé a fizikai erőkifejtést [40]. Brites és munkatársai [84] szintén futballistáknál vizsgálták a plazma antioxidáns kapacitását rendszeresen végzett edzésmunka hatására. A plazma SOD aktivitása az edzettségi állapottal összefüggésben magasabb volt a sportolóknál, mint a kontroll személyeknél. A plazma teljes antioxidáns kapacitása 25 %-kal nagyobb volt sportolóknál, mint inaktív kontroll személyeknél. Ennek megfelelően a plazma aszkorbinsav,

α-tokoferol

és

húgysav

szintje

értékelhetően

nagyobb

volt

a

futballistákban, mint a kontroll személyekben. Cazzola és munkatársai [85] professzionális futballisták (n=20) antioxidáns státusát hasonlították össze inaktív kontroll személyekkel (n=20). A rendszeres és megfelelő intenzitással

végzett

edzés

értékelhetően

magasabb

plazma

antioxidánsokat

(aszkorbinsav, húgysav, α-tokoferol, szuperoxid-diszmutáz) eredményezett. A fizikai erőkifejtés a szövetek redox státusában intracelluláris jelátviteli utakon keresztül kiválthatja az antioxidáns fehérjék expresszióját. Miyazaki és munkatársai [86] megállapították, hogy nagy intenzitáson végzett 12 héten át tartó állóképességi edzés hatásának következtében a vörösvértest antioxidáns enzimaktivitása emelkedik, míg a neutrofil sejtekben termelődő szuperoxid anion keletkezése csökken. Megfigyeléseik szerint az edzésprogram következtében a nyugalmi SOD és GPX aktivitása emelkedik ugyanakkor a CAT aktivitása változatlan marad edzés vagy kimerítő fizikai erőkifejtés hatására. Az antioxidáns védelmi rendszer felülregulált állapota összefüggést mutat a vörösvértest membrán csökkent károsodásával, amelyet a lipidperoxidációs termékek alacsony szintje mutat. Ez a 12 hetes edzésprogram tehát hatékonyan felülregulálja a vörösvértestek antioxidáns védelmi rendszerét, amely csökkenti a későbbi oxidatív stresszhatások esetleges káros hatását.

29

Elosua és munkatársai [87] inaktív egyéneknél (n=17) 16 hetes aerob edzésprogram hatását tanulmányozták az oxidatív stressz alakulására. Az edzésprogram végére a relatív aerob kapacitás szignifikánsan nőtt (37.43±7.66 ml/min/kg-ról 46.19±11.02 ml/min/kgra). A vizsgálati személyek antioxidáns kapacitása a következőképpen változott: a vörösvértest SOD 16 %-kal nőtt (nem szignifikáns), a teljes vér GPX 23 %-kal nőtt (szignifikáns), a plazma GR 15 %-kal nőtt (szignifikáns). Az edzésprogram- és az akut fizikai felmérés eredményét valamint az antioxidáns enzimaktivitást egymással összehasonlítva megállapították, hogy az edzés jelentősen nincs hatással az akut fizikai felmérés során az antioxidáns enzimrendszer alakulására. Fatouros [88] idős embereknél vizsgálta az oxidatív stresszválasz alakulását 16 hetes állóképességi edzésprogram hatására. A maximális pulzus 50-80 %-ánál végzett edzés után a relatív aerob kapacitás javulása mellett a nyugalmi és a terhelés indukálta lipidperoxidáció, a plazma teljes antioxidáns kapacitása és a glutation-peroxidáz aktivitása fokozódott. Az edzés abbahagyását követően megszünt a tréning indukálta kedvező adaptáció az antioxidánsok alakulására és az oxidatív stressz mértékére. 2.3.6. Akut fizikai erőkifejtés hatása Tauler és munkatársai [89] három különböző terheléses vizsgálat (rövid ideig tartó maximális erőkifejtés, szubmaximális, hosszú ideig tartó terhelés valamint kerékpározás verseny körülmények között) hatását tanulmányozta a vörösvértest antioxidáns enzimaktivitásának változására amatőr és profi kerékpárosoknál, akiknek edzettségi állapotuk és nyugalmi szinten mért antioxidáns enzimaktivitásuk különböző volt. Az amatőr sportolóknál maximális erőkifejtés hatására nem változott az antioxidán enzimaktivitás. A maximális oxigénfelvétel 80 %-ánál végzett szubmaximális munka hatására a kataláz aktivitása 12 %-kal-, a glutation-peroxidáz aktivitása 14 %-kal-, a glutation reduktáz aktivitása 16 %-kal csökkent, míg a szuperoxid diszmutáz aktivitása 25 %-kal nőtt. A professzionális sportolóknál a kerékpárversenyt követően kataláz aktivitás emelkedést (29 %) és glutation reduktáz aktivitás emelkedést (10 %) figyeltek meg. A glutation reduktáz aktivitás in vivo változásait igazolni lehetett in vitro

30

meghatározásokkal is: hidrogén-peroxid hozzáadására csökkent, míg kataláz jelenlétében emelkedett az enzim aktivitása. A kataláz és a glutation-peroxidáz különböző enzim kinetikája alapján megállapították, hogy a kerékpárterhelés során a vörösvértestekben a hidrogén-peroxid eltávolításában elsődlegesen a kataláz vesz részt. A vörösvértest antioxidáns enzimek enzimatikus adaptációja a fizikai terhelés során képződő szabadgyökök és reaktív oxigén vegyületek (szuperoxid anion, hidrogén-peroxid) mennyiségével magyarázhatóak. A keletkező szabadgyökök és reaktív oxigén vegyületek típusát számos körülmény (erőkifejtés intenzitása, antioxidáns rendszer egyensúlya) határozza meg. Mivel a reaktív oxigén vegyületek közvetlen kimutatása körülményes, ezért az antioxidáns enzimaktivitás változás meghatározása alapján következtethetünk az elsődlegesen keletkező reaktív oxigén vegyületek mennyiségére. Aguiló és munkatársai [90] országúti kerékpárosoknál (n=8) vizsgálták a vörösvértest, a teljes vér és a plazma antioxidáns kapacitását. A 171 km-es versenytávot követően szignifikánsan emelkedett a kataláz (40.3±2.2 K/ml-ről 52.5±2.7 K/ml-re) és a glutationreduktáz enzimek aktivitása (25.6±2.2 nkat/ml-ről 31.1±2.2 nkat/ml-re), míg a glutationperoxidáz aktivitása értékelhetően csökkent (29.5±1.8 nkat/ml-ről 24.3±0.8 nkat/ml-re). A vörösvértest antioxidáns enzimek változásának mintázata, a szérum húgysav koncentráció- valamint a teljes vér oxidált glutation koncentrációjának változása alapján megállapítható, hogy az országúti kerékpározás jelentős mértékű oxidatív stresszt idéz elő a szervezetben. Mastaloudis [91] vizsgálatai során megfigyelte, hogy állóképességi munka során az Evitamin turnover gyorsabb volt összehasonlítva az inaktív periódussal. A plazma szabad F2-izoprosztánok szintje nőtt az 50 km-es ultramaratoni táv teljesítése közben, de mindez nem volt megfigyelhető az inaktív periódusban. A plazma emelkedő aszkorbinsav, αtokoferol és húgysav szintje utalt a terhelés közbeni antioxidáns védelmi rendszer fokozódására, ami jelzi az ultra állóképességi munkavégzés közben az oxidatív stressz jelenlétét. A rövid ideig tartó maximális anaerob erőkifejtés (30 sec-os Wingate teszt) is oxidatív stresszt indukálhat. Groussard és munkatársai [92] 18 egyetemista önkéntesen végzett

31

vizsgálata során megállapították (VO2max=43.8±2.3 ml/min/kg), hogy a plazma malondialdehid szintje a terhelést követő restitúciós periódusban szignifikánsan csökkent, ugyanakkor az elektron spin rezonancia módszerrel meghatározott lipid szabadgyökök mennyisége a terhelést követő periódusban emelkedett. A két megfigyelés egymással paradox helyzetben van, ám az utóbbi eredményt támasztja alá a vörösvértestek antioxidánsainak változása. Ebből adódóan a malondialdehid nem megfelelő marker ilyen típusú erőkifejtések esetében az oxidatív stressz megítélésére. Baker és munkatársai [93] 18 egészséges önkéntesnél vizsgálták 30 sec-os maximális intenzitású kerékpár ergométeres terhelését követően a lipid-hidroperoxidok (LH) és malondialdehid (MDA) koncentráció változásást. A terhelések során a kerékpár ellenállását a teljes testtömegre (TBM) illetve a zsírmentes testtömegre (FFM) vonatkoztatták. Az LH és az MDA koncentrációja szignifikánsan nőtt terhelés hatására, de ez a növekedés kifejezettebb volt a TBM terhelés során, mint az FFM terhelés esetében. Mindez alátámasztja Alessio [94] és Groussard [92] megfigyeléseit, miszerint nem az oxigénfelvétel növekedése az egyedüli hatás, amely összefügg az oxidatív stressz kialakulásának mechanizmusával. További kutatások igazolhatják az energiaszolgáltató mechanizmusok

arányának

megoszlását

az

oxidatív

stressz

káros

hatásainak

kialakulásában maximális erőkifejtések esetében. Mindkét oxidatív stresszre utaló marker csökkenést mutatott a terhelést követő 24 óra múlva. A maximális pulzusszám (177±8 /TBM/; 175±8 /FFM/) és a résztvevők életkora (23±2) alapján azonban elmondható, hogy a terhelés keringés élettani szempontból nem volt maximális intenzitású. A terhelés intenzitását metabolikusan jelző tejsav koncentráció alapján a terhelés maximális kritériuma teljesült (9.0±1.2 mmol/l /TBM/; 9.3±1.4 mmol/l /FFM/). Ramel és munkacsoportja [95] edzett és edzetlen emberek antioxidáns és oxidatív stressz markereit

hasonlították

össze

szubmaximális

rezisztencia

köredzés

hatására.

Nyugalomban nem volt különbség a két csoport között. A terhelést követően a zsíroldékony antioxidánsok mobilizációját figyelték meg a plazmában, ugyanakkor ezzel egyidőben az oxidatív stressz markerek (MDA, konjugált diének) szintje is emelkedett. A konjugált diének szintjének a terhelést követő emelkedését csak az edzetlen emberek

32

esetében figyelték meg, ami jelzi hogy a rezisztencia edzés részben megakadályozza a terhelés közbeni lipidperoxidációt. A fizikai aktivitás előnyös hatása az egészségi állapot megőrzése és különféle betegségek megelőzése szempontjából jól ismert. A rendszeres fizikai erőkifejtés a szervezet oxidatív stresszállapotával jár, ami megváltoztathatja a prooxidánsok és az antioxidánsok közötti egyensúlyt. A fizikai erőkifejtés során bizonyos antioxidáns enzimek aktiválódnak, de ez nem jár új fehérjék szintézisével. Az antioxidánsok védőhatása behatárolt, individuális sajátosságot mutat és függ a szövet típusától is. Hosszútávon a sejtekben aktiválódhat az antioxidánsok „de novo” szintézise, amely hozzájárulhat az oxidatív stressz mérsékléséhez.

33

3. Célkitűzések A fizikai erőkifejtés során a szervezetben felszaporodott szabadgyököket – ahogyan azt az

előző

fejezetben

bemutattam

–

antioxidáns

enzimek,

anyagok

komplex

mechanizmusokkal folyamatosan inaktiválják, eliminálják. Az elimináló képesség fontos jellemzője lehet a sportoló edzéshez, erőkifejtéshez történő adaptációjához. Ezzel összefüggésben az antioxidáns hatású anyagok terhelésre bekövetkezett változása feltételezésünk szerint kapcsolatban állhat különböző teljesítmény-élettani mutatókkal. Ennek pontos meghatározása képezi munkánk egyik célkitűzését. Fontos szempont az edzettségi állapot megítélése szempontjából, hogy a szabadgyököket elimináló egyes enzimrendszerek és antioxidáns hatású vegyületek hogyan függenek össze egymással és mutatnak-e sportágra jellemző sajátosságot, illetve mindezek alapján lehet-e további lépéseket tenni a sportoló individuális edzettségi állapotának megítélésére vonatkozóan. Munkám során a következő kérdésekre kerestem a választ: 1. Laboratóriumi terhelések során az adott sportágnak megfelelő módon végrehajtott terhelések következtében hogyan alakul a szervezet elsődleges antioxidáns státusa az edzettségi állapottal összefüggésben? 2. Pályakörülmények között a terhelés előtti és utáni elsődleges antioxidáns enzimaktivitás milyen összefüggést mutat a sportoló edzettségi állapotával? 3. Különböző állóképességű sportágak versenyzőinél (alacsony-, közepes- illetve nagy) mért elsődleges antioxidáns enzimaktivitás terhelés hatására hogyan alakul és milyen összefüggést mutat különböző edzettséget jellemző mutatókkal összehasonlítva? 4. Különböző időpontokban mért elsődleges antioxidáns enzimaktivitás hogyan alakul nyugalmi szinten és az akut terhelésre való válaszreakcióban, azaz képes-e az antioxidáns védelmi rendszer adaptálódni a szervezetet érő fokozott oxidatív stressz ellen?

34

5. Az artériás és a vénás oldalon mért különböző kompartmentekben (hemolizátum, vörösvértest) hogyan alakul az antioxidáns kapacitás és ez meghatározza-e az edzettségi állapotot?

35

4. Módszerek 4.1. Biokémia meghatározások 4.1.1. Tejsav meghatározása A vérmintában levő tejsavat NAD+-dal, a laktát dehidrogenáz enzim segítségével piruváttá alakítjuk. A piruvátot a glicin pufferben levő hidrazin, piruvát–hidrazonná alakítja, amelynek elnyelését 358 nm-en spektrofotometriásan mérjük [96]. laktát + NAD+ piruvát + hidrazin

piruvát + NADPH + H+ piruvát hidrazon

100 µl vért 300 µl perklórsav (HClO4) oldattal elegyítünk. 4000 1/min-es fordulatszámon 10 percig centrifugáljuk, majd 30 µl felülúszót kipipettázunk belőle és a reagens oldathoz adjuk. A 20 mM-os lítium-laktát standard oldatból 100 µl-t összemérünk 300 µl perklórsav oldattal (5 mM). Reagensek: A.

7,7 %-os perklórsav oldat: 110 ml 70%-os perklórsavat oldunk 1000 ml desztillált vízben.

B.

glicin puffer: 37,5 g glicint 500 ml desztillált vízben oldunk (pH=5-6), majd a pH-t NaOH oldattal 9-re beállítjuk és 19,4 ml hidrazin-hidrát hozzáadása után a végtérfogatot 1000 ml-re egészítjük ki desztillált vízzel. A végső pH=10 lesz. Az oldat stabil.

C.

27 mmol/l koncentrációjú NAD (Sigma) oldat: 358 mg NAD-ot oldunk 20 ml desztillált vízben. Az oldat kb. 2 hétig stabil.

D.

Laktát dehidrogenáz LDH(Merck): gyári készítmény (tárolás: 8°C-on)

E.

20 mmol/l koncentrációjú lítium-laktát(Sigma) standard törzsoldat: 0,113 g lítium laktátot 100 ml desztillált vízben oldunk.

Elkészítjük a standard oldatot: 300 µl perklórsav oldatba bemérünk 100 µl lítium laktát standard törzsoldatot. A vak-, a standard- és a minta oldatot előkészítjük mérésre az alábbi táblázat alapján:

36

Vak oldat perklórsav oldat

Standard oldat

30 µl 30 µl

standard oldat

30 µl

felülúszó reagens oldat

Minta oldat

500 µl

500 µl

500 µl

Az összemért oldatokat 30 perc után 358 nm-en mérjük Lange LP 400 spektrofotométeren. Az adatokat LD 400-as nyomtatón regisztráljuk, amely közvetlenül a spektrofotométerhez csatlakoztatható. A minta oldat tejsav tartalmát egypontos kalibrációval határozzuk meg a következő összefüggés alapján: cminta/cstandard=Aminta/Astandard, ahol cstandard=5 mmol/l 4.1.2. Szuperoxid diszmutáz aktivitás meghatározása A SOD enzim elősegíti a toxikus szuperoxid gyök diszmutációját. Ennek során hidrogén peroxid és molekuláris oxigén keletkezik. A módszer során xantinból, xantin oxidáz enzim (XOD) katalizálta folyamatban szuperoxid gyök keletkezik, amely INT-vel ( 2-(4jodofenil)-3-(4-nitrofenol)-5-feniltetrazolium klorid ) piros színű formazan színezékké alakul [97]. A szuperoxid diszmutáz aktivitása ez utóbbi reakció %-os gátlásával fejezhető ki. XOD húgysav + O2-

Xantin O2I.N.T.

formazan színezék vagy SOD

O2- + O2- + 2H+

O2 + H2O2

37

A meghatározáshoz heparinos vagy EDTA-s teljes vért lehet használni. Ha eritrocitákból történik a mérés, 0.9%-os NaCl(Reanal) oldattal 4-szer mossuk a mintát: A 0.5 ml teljes vért 10 percig 3000 1/min-es fordulatszámmal centrifugáljuk és elválasztjuk a plazmától. Ezután 4-szer 3 ml 0.9%-os NaCl oldattal mossuk az eritrocitákat és minden mosás után 10 percig 3000 1/min-es fordulatszámmal centrifugáljuk. Az átmosott, centrifugált eritrocitákat 2 ml hideg, kétszer desztillált vízzel elegyítjük és 4 °C-on 15 percig állni hagyjuk. A hemolizátumot 0.1 mmol/l -es foszfát pufferrel (pH=7) hígítjuk úgy, hogy a %-os gátlás 30% és 60% között legyen. Humán minták esetén a hemolizált vörösvértesteket 25-szörösére hígítjuk (végső hígítási arány: 100-szoros).

Reagensek (Ransod kit) Felhasznált anyagok

Koncentráció

1. Szubsztrát Xantin

0.05 mmol/l

INT

0.025 mmol/l

2. Puffer CAPS

40 mmol/l, pH=10.2

EDTA

0.94 mmol/l

3. Xantin oxidáz

80 U/l

4. Standard

5.7 U/ml

Reakcióelegy: A. Szubsztrát A gyárilag összeállított szubsztrátot 20 ml pufferrel feloldjuk. Az oldat 2 és 8°C között 10 napon át stabil. B. Puffer Előkészítést nem igényel, 2 és 8°C között tartva stabil marad. C. Xantin oxidáz A xantin oxidázt 10 ml kétszer desztillált vízben oldjuk. Az oldat 2 és 8°C között tartva 2 hétig stabil. D. Standard

38

A standard port 10 ml kétszer desztillált vízzel feloldjuk. Ebből az alábbi táblázat alapján elkészítjük a hígítási sort. A hígított standard oldatokat 2 és 8°C között tartva 2 hétig stabil. standard oldat térfogata

hígító pufferoldat térfogata

S6

100 µl

300 µl

S5

100 µl

500 µl

S4

100 µl

700 µl

S3

100 µl

900 µl

S2

100 µl

1100 µl

S1

100 µl

1300 µl

A küvettába bemérjük a vérmintákat (25 µl) és hozzáadjuk a szubsztrátot (850 µl). Intenzív keverést követően belemérjük a xantin oxidázt (125 µl) és 30 sec múlva leolvassuk a küvettában levő oldat kiindulási abszorbanciáját (A1) 505 nm-en. A vizsgálatot UNICAM Helios Alpha, két fényutas, 7 egységes mintatartóval rendelkező UV-VIS spektrofotométeren végezzük. Az adatokat Hewlett Packard gyátmányú, Deskjet 500 C típusú nyomtatón regisztráljuk, valamint a spektrofotométerbe illeszthető 1,44 Mbyte-os hajlékony lemezen elmentjük. A XOD hozzáadását követően 3 perc múlva leolvassuk a végső abszorbanciát (A2). A két leolvasás közben a mintákat 37°C-on inkubáljuk. Ugyanezt az eljárást követve határozzuk meg a minta vak oldat és a standard oldatok abszorbanciáit. Az alábbi táblázat a meghatározandó oldatok összetételét mutatja be. A küvettába mért mennyiségek: minta vak oldat standard (S1-S6) oldat hígított minta

hígított minta oldat 0,025 ml

standard

0,025 ml

gyári minta vak

0,025 ml

szubsztrát

0,85 ml

0,85 ml

0,85 ml

xantin oxidáz

0,125 ml

0,125 ml

0,125 ml

39

A standard oldatokra kapott abszorbancia értékekből kiszámítjuk a %-os gátlást az alábbi összefüggés alapján: (A2 - A1)/3 = ∆A/min A standard oldatokra kapott abszorbancia értékek és aktivitás adatok alapján elkészítjük a kalibrációs görbét, amelyből a hígított minta oldat aktivitása leolvasható.

4.1.3. Glutation peroxidáz aktivitás meghatározása

Paglia és Valentine által kidolgozott módszeren alapul, melynek elve az, hogy a glutation peroxidáz katalizálja a glutation oxidációját kumén hidroperoxiddal [98, 99]. Glutation reduktáz és NADPH jelenlétében az oxidált glutation (GSSG) azonnal visszaalakul a redukált formájába, miközben a NADPH NADP+-vé oxidálódik. Ez utóbbi reakció színváltozással jár, és az abszorbancia csökkenését 340 nm-en határozhatjuk meg. Minél alacsonyabb az abszorbancia, annál nagyobb a vérminta glutation peroxidáz aktivitása. A reakció mechanizmusát mutatják be az alábbi reakcióegyenletek. 2 GSH + ROOH

GPX

GSSG + NADPH + H+

ROH + GSSG + H2O GR NADP+ + 2 GSH

A vizsgálathoz hiperémizált fülből vért veszünk: 50 µl heparinozott teljes vért 950 µl desztillált vízzel hemolizálunk, majd ezt a vizsgálathoz tovább hígítjuk 1:1 arányban. Reagensek: A. 50 mmol/l koncentrációjú Tris puffer (Reanal), melynek a pH-ját 7,6-ra (20°Con) 0,1 mmol/l koncentrációjú EDTA (Sigma) oldattal állítjuk be. Elkészítés: 3,03 g Tris-t (trimetoxi-amino-metán, M=121,14 g/mol) 400 ml desztillált vízben oldunk. Az oldathoz hozzáadunk 100 mmol/l-es 500 µl EDTA oldatot, a pH-ját 2N HCl (Merck) oldattal 7,6-ra állítjuk, majd kiegészítjük az oldat térfogatát 500 ml-re desztillált vízzel. B. GSH oldat: 10 mg GSH-t (Sigma) 1 ml desztillált vízben oldunk. Az elkészített oldatot szobahőmérsékleten, nedvességtől elzárva tartjuk. C. NADPH oldat: 10 mg NADPH-t (Sigma) 1 ml 0,1N NaOH oldatban oldunk. Az elkészített oldatot szobahőmérsékleten, nedvességtől elzárva tartjuk.

40

D. GR oldat: A gyárilag elkészített GR (Sigma) oldatot közvetlenül a mérés előtt adjuk hozzá a reakcióelegyhez. E. Szubsztrát oldat: Kumén hidroperoxid (Sigma, 80%-os) 0,467 %-os oldata. Elkészítése: 80%-os kumén hidroperoxid oldatból 17,5 µl-t 3 ml desztillált vízben oldunk és az oldódást erőteljes rázással segítjük elő. A reakcióelegyet frissen készítjük az alábbi oldatokból: Tris puffer

24,647 ml

GSH oldat

200 µl

NADPH oldat

200 µl

GR oldat

23 µl

A 40-szeres hígítású teljes vérmintából 50 µl-t, a reakcióelegyből 775 µl-t mérünk a küvettába. 10 perces 37°C-on történő inkubáció után 25 µl kumén hidroperoxid oldatot adunk a mintához, összekeverjük és 1 perces reakcióidő után 340 nm-en UNICAM Helios

Alpha

két

fényutas,

7

egységes

mintatartóval

rendelkező

UV-VIS

spektrofotométeren megmérjük az oldat abszorbanciáját. Az adatokat Hewlett Packard gyátmányú, Deskjet 500 C típusú nyomtatón regisztráljuk, valamint a spektrofotométerbe illeszthető 1,44 Mbyte-os hajlékonylemezen elmentjük. Az abszorbancia leolvasását még 3 percig folytatjuk percenként. Vak mintának a reakcióelegyet vagy levegőt használunk. A négy leolvasott abszorbanciaértékből kiszámítjuk a percenkénti abszorbancia változásokat (∆A/min), majd ezek számtani középértéke alapján a következő összefüggéssel meghatározzuk a minta aktivitását (U/ml-ben):

GPX aktivitás

U ∆A V = ⋅ ml 6,22 V

összes

⋅ hígítás = ∆A ⋅ F , ahol F=109,32;

min ta

Vösszes=850 µl; Vminta=50 µl. Referencia tartomány: 27,5 – 73,6 U/g Hb 4,171 – 10,881 U/ml

41

Ezt a tartományt európai országok 18 év fölötti és nyugdíjkorhatár alatti férfiakon és nőkön mérték le. Ajánlás szerint minden laboratóriumnak saját referencia tartományt kell meghatározni.

4.1.4. Kataláz aktivitás meghatározása A módszert Góth dolgozta ki [100], amely alapján a vérmintához adott H2O2 egy része enzimkatalizált folyamatban – amelyet a kataláz nevű enzim katalizál – O2-né bomlik, a másik el nem bomlott része komplexet képez a vérmintához később hozzáadott (NH4)6Mo7O24–tal (ammónium-molibdenát). A sárga komplex –amelynek szerkezete vitatott– 405 nm-en abszorpciós maximumot ad, amelyet spektrofotometriásan mérve, visszamérés alapján a vérminta kataláz aktivitása meghatározható. A vizsgálat hiperémizált és heparinnal kezelt teljes vérből készül: 50 µl teljes vért 950 µl desztillált vízzel hemolizálunk, majd ezt a vizsgálathoz tovább hígítjuk 1:1 arányban desztillált vízzel. Reagensek: A.

Na-K-foszfát puffer (Reanal): 0,05 mol/l koncentrációjú, pH=7,4.

B.

Szubsztrát: 0,065 mmol/l koncentrációjú H2O2 (Aldrich) oldat foszfát pufferben

C.

(NH4)6Mo7O24 (Reanal) oldat: 32,4 mmol/l koncentrációjú ammónium–molibdenát oldat. Elkészítése: 40,05 g (NH4)6Mo7O24-ot (M=1236 g/mol) feloldunk 1000 ml desztillált vízben.

42

A hígított vérmintát (100 µl) összemérjük a szubsztráttal (500 µl) és 37°C-on 60 s-ig inkubáljuk. Az enzimatikus reakciót ammónium-molibdenáttal (500 µl) állítjuk le. A képződött sárga színű molibdenát komplexet és az el nem reagált H2O2-t 405 nm-en spektrofotometriásan mérjük. A meghatározást célszerű a leállítás után 10 perccel mérni, hogy a H2O2 által képződött O2 buborékok ne zavarják a mérést. A mérés során 3 féle vak oldatot használunk a következő összetétellel: Minta vak

Reagens vak oldat

Vak oldat

oldat(vak1)

(vak2)

(vak3)

Szubsztrát oldat

500 µl

500 µl

–

Ammónium-molibdenát oldat

500 µl

500 µl

500 µl

Vérminta

100 µl

–

–

Foszfát puffer oldat

–

100 µl

600 µl

A minta vak oldat esetén a vérmintához először az ammónium-molibdenát oldatot, majd a szubsztrát oldatot adjuk. A meghatározást Lange LP 400 spektrofotométeren átfolyós küvettával végezzük. Az oldatokat LA 400 SM-vákuumszivattyúval szívatjuk ki a küvettából. Az adatokat a spektrofotométerhez illeszthető LD 400-as nyomtatóval regisztráljuk. A vérminta kataláz aktivitását a következő összefüggés alapján számíthatjuk ki:

kataláz aktivitás

kU A − A = l A −A vak 1

min ta

vak 2

vak 3

⋅ 271⋅ hígítás

Referencia tartomány: Góth és munkatársainak vizsgálata alapján a következő életkortól és nemtől függő referencia tartományok állapíthatók meg vérszérumban: Kor (év)

Kataláz aktivitás férfiaknál (kU/l)

Kataláz aktivitás nőknél (kU/l)

n=343

N=399

14-18

51,0±18,9

42,4±15,0

19-30

51,4±21,6

43,8±16,4

31-40

55,3±11,5

45,3±17,9

41-50

56,7±18,2

51,7±19,5

51-60

57,0±20,3

55,5±14,7

43

4.1.5. A szérum malondialdehid koncentrációjának meghatározása A

lipidperoxidációt

generáló

szabadgyökök

mennyiségi

meghatározására,

a

lipidperoxidáció során keletkező malondialdehid (MDA) koncentráció mérését alkalmazzák világszerte. A Conti és munkatársai [101] által kidolgozott módszer azon alapul, hogy a lipidperoxidáció során keletkezett

MDA hő hatására fluoreszkáló

vegyületet képez a tiobarbitursavval (TBA), mely butanollal extrahálható és fluorimetriásan mérhető. A vizsgálathoz 50 µl szérumot használunk. A vért hyperémizált fülcimpából nyerjük Becton-Dickinson gyártmányú Microtrainer Brand Serum Separator Tube segítségével és 4000*g-vel szeparáljuk a szérumot. Reagensek: A.

TBA puffer: 75 mM/l KH2PO4 (Sigma) oldatot készítünk, pH-ját foszforsavval 3-ra állítjuk be. Ezzel az oldattal 10 mM/l-es 1,3dietiltiobarbitursavas (DETBA) puffert készítünk.

B

MDA

standard

törzsoldat:

2.5

mM/l

koncentrációjú

1,1,3,3-

tetratetoxipropán (Sigma) törzsoldatot készítünk desztillált vízzel. Felhasználás előtt 500-szorosára hígítjuk desztillált vízzel C

Normál butanol

1 ml DETBA pufferbe 50 µl szérum mintát illetve standardot teszünk, 5 percig keverjük az elegyet. 60 percre 95ºC-os vízfürdőbe helyezzük, majd 5 percig jeges vízben hűtjük. 5 ml jégen hűtött n-butanolt adunk a mintához, 1 percig keverjük, majd 10 percig 1500*gvel

4ºC-on

centrifugáljuk.

A

felülúszó

fluoreszcenciáját

Perkin-Elmer

204-A

fluoriméterrel mérjük. Emisszis hullámhossz 553 nm, extinkciós hullámhossz 539 nm. Az 5 µM-os standardra mért extinkcióhoz viszonyítjuk a minták extinkcióját: Cminta = (Eminta / Estandard) * Cstandard

44

4.1.6. Bilirubin meghatározása A

bilirubin

legszélesebb

körben

alkalmazott

meghatározása

Jendrassik-Grof

kolorimetriás módszerén alapul [102]. Savas közegben, koffein jelenlétében a bilirubin diazotált szulfanilsavval kék azoszínezéket képez. A direkt bilirubin koffein nélkül is adja a reakciót. Reagensek: R1

Szulfanilsav 29 mmol/l, HCl 0.17 mol/l

R2

NaNO2 oldat 13.8 mmol/l

R3

Koffein 0.26 mol/l, Nátrium-benzoát 0.52 mol/l

R4

Borsav 0.93 mol/l, NaOH 1.9 mol/l

A mérést a következőképpen hajtjuk végre: Kémcsövekbe pipettázunk (fénytől védve) Minta vak Minta R1 0.20 ml 0.20 ml R2 0.05 ml R3 1.00 ml 1.00 ml Minta 0.20 ml Deszt. víz 0.20 ml Összekeverjük, 10-60 percig 20-25 °C-on inkubáljuk R4 1.00 ml 1.00 ml Összekeverjük és 20-25 °C-on 10 percig inkubáljuk, majd 30 percen belül a vakkal szemben 578 nm-en leolvassuk az abszorbanciát. A minta össz-bilirubin koncentrációját a következő összefüggés alapján számolhatjuk ki: c [mg/dl] = 10.8 * (Aminta – Avak)

45

4.1.7. Glükóz meghatározása A glükóz koncentrációját pHOx PLUS L vérgázanalizátorral határoztuk meg. Az elemzést 115 µl kapilláris vérmintából lehet elvégezni. A készülékben a glükóz meghatározása a hidrogén-peroxid szint mérésén alapul, amely enzimatikus körülmények között keletkezik a glükóz oxidációja révén: Glükóz oxidáz Glükonsav + H2O2

Glükóz + O2

Konstans feszültség mellett (0.7 V) a hidrogén-peroxid a platina elektród felületén oxidálódik az alábbiak szerint: H2O2

2H+ + O2 + 2e-

A platina elektród felületén képződő áram erőssége arányos a mintában levő glükóz koncentrációjával. 4.1.8. Kreatin kináz meghatározása A kreatin kináz (CK) meghatározása Mathieu módszerén alapul [103]. A kreatin kináz (CK) elsősorban a vázizmokban, a szívizomzatban és az agyszövetben fordul elő. Emelkedett CK aktivitást mérünk például szívizominfarktus, különböző izom rendellenességek, illetve fokozott mértékű fizikai aktivitás elvégzését követően. Szívinfarktus után a CK altivitás a maximumot 24-36 óra után éri el, és akár a normál érték 10-szeresére is emelkedhet. A meghatározás elve:

kreatin-kináz

kreatin-foszfát + ADP

kreatin + ATP

hexokináz

ATP + D-glükóz

glükóz-6-foszfát + ADP

+ glükóz-6-foszfát-dehidrogenáz

glükóz-6-foszfát + NADP

46

6-foszfo-glükonát + NADPH + H+

Reagensek (Diagnosticum): R1

Imidazol puffer (pH=6.6) 100 mmol/l, magnézium acetát 10 mmol/l

R2

N-acetilcisztein 20 mmol/l, ADP 2 mmol/l, AMP 5 mmol/l, NADP 2 mmol/l, D-glükóz 20 mmol/l, Diadenozin-pentafoszfát 10 µmol/l, EDTA 2 mmol/l, Hexokináz ≥3500 U/l, Glükóz-6-foszfát-dehidrogenáz ≥ 2000 U/l, Kreatin-foszfát 30 mmol/l

A munkareagens elkészítését követően (R1+R2) ennek 1 ml-éhez hozzáadunk 20 µl mintát. Összekeverés és 2 perces inkubáció után desztillált vízzel szemben mérjük az abszorbanciaérték változását (∆A/perc) három percen keresztül 340 nm-en és 37ºC-os hőmérsékleten. Az eredmény kiszámítása: Cminta = (∆Aminta / ∆Astandard) * Cstandard 4.2. Terheléses vizsgálatok Nyugalmi méréseinket az életkor, a testmagasság és a testtömeg meghatározásával kezdjük. A nyugalmi szívfrekvencia és a vérnyomás meghatározása után kiválasztjuk a terhelés módját. Kerékpárosoknál, nagy testsúlyú sportolóknál (pl. birkózóknál, súlyemelőknél), a kerékpárergométert (Ergoline) választjuk. Evezős sportolóknál evezős ergométert (Concept 2) használtunk. Más sportágak versenyzőinél, azaz a vizsgáltak többségénél a futószalagot (Jäger Oxycon Alpha) alkalmaztuk. A terhelési mód tisztázása után a sportoló begyakorolja, illetve megtanulja az ergométer használatát és néhány perces szubmaximális intenzitású bemelegítést végez, majd mintegy 10-15 percig „aktívan” pihen. A vizsgálati személyek alapadatait, illetve a terheléses vizsgálat során elért eredményeit az áttekinthetőség érdekében az egyes kérdésekre megfogalmazott válaszok ismertetése előtt, az eredmények fejezetben mutatjuk be.

A terheléses vizsgálat előtt kerül sor a légzésfunkció ellenőrzésére. Ennek során spirométer segítségével (Jäger Flowscreen típusú) meghatározzuk a vitálkapacitást (VC), a forszírozott exspirációs volument (FEV1) és a maximális akaratlagos ventillációt

47

(MVV). Ezen paraméterek nagysága a mellkas volumenétől, a légzőizmok erejétől, a légutak tágasságától, valamint a tüdőnek és a mellkasnak a rugalmasságától függ, és így a vizsgálatok elvégzése ezeknek az izmoknak és szerveknek a fejlettségéről és funkciójáról ad felvilágosítást.

A glikolízis következtében kialakult metabolikus acidózis mértékének jellemzésére mind az Astrup-szerinti vérgázanalízis, mind a vértejsav szint meghatározása alkalmas. Mindkét eljárásnál a vérmintát az előzőleg hiperémizáló kenőccsel kezelt fülcimpából nyerjük. Az így nyert vérmintát gyakorlatilag artériás vérnek tekinthetjük. A vérmintát a terhelés megkezdése előtt, a terhelés befejezése utáni 3-4. percben (az acidózis ekkor éri el a maximumát) és a terhelés utáni 10. percben vesszük. A vérvételnél heparinozott üvegkapillárisokat használunk. A vér és a heparin mágneses keveréséhez fémpálcikákat, az üvegkapillárisok zárására gittet használunk. Laboratóriumunkban AVL Compact 2 típusú, automata, mikroprocesszor vezérlésű pH/vérgázelemző készüléket használunk, amely egy hőpapíros nyomtatóval van összeépítve. A teljes elemzés elvégzéséhez 55 µl teljes vérre van szükség. A minta beadását követően az eredmények 20 sec múlva megjelennek.

A bemelegítő mozgás kipihenése után a vizsgálandó személy elhelyezkedik az ergométeren (a futószalagon egyenlőre ülő testhelyzetben) és az arcára maszkot erősítünk, amely légvételről légvételre történő elemzést biztosít. A reakcióidő méréséhez flexibilis vezetékkel kapcsolt megszakító jelzőt adunk a sportoló kezébe, amivel – a látóterében elhelyezett lámpa felvillanását észlelve – a lehető leggyorsabban visszajelez. Néhány perces nyugalmi mérés után a vizsgálandó sportoló megkezdi a terhelést.

Laboratóriumunkban a kialakult gyakorlat szerint vita maxima terhelésnél, futószalagon, férfiaknál az első terhelési lépcső 5%-os emelkedőn 10 vagy 12 km/h sebességű futás, majd 2 percenként 3%-kal emeljük a szalag meredekségét; teljes kifáradását karjelzéssel jelezve az asszisztencia állítja meg a szalagot. Nőknél és gyerekeknél a futási sebesség 810

km/h

között

változik,

a

szalag

meredeksége

ugyanaz

mint

férfiaknál.

Kerékpárergométernél – a vizsgáltak erőnléti állapotától függően – 100 vagy 150 Watt a

48

kiindulási ellenállás, amit 2 percenként 50 Wattal emelünk. Mindezek során mérjük a ventillált levegő mennyiségét (VE), a leadott szén-dioxid mennyiségét (VCO2), valamint a felvett oxigén mennyiségét (VO2) légvételről légvételről történő mintavétellel (Jäger Oxycon Alpha készülékkel).

Intézetünkben (futószalagon vagy kerékpárergométeren) végeztetett terhelések előtt és alatt, percenként 12-14, változó ritmusú fényingerre mérjük meg a reakcióidőt. A méréseket és a kiértékelést Sport-Reflex program segítségével hajtjuk végre. 4.3. Statisztikai módszerek Az eredmények fejezetben számszerűen megjelenített adatokat átlagérték ± standard devianciában (SD) adtam meg. Két függő illetve független csoportok összehasonlítására Student-féle t-tesztet, a több csoport összehasonlítására ANOVA elemzést végeztem. A kétváltozós asszociációs vizsgálatok során az összefüggés mértékét Pearson-féle korrelációs koefficienssel jellemeztem. A többváltozós statisztikai módszerek közül a többváltozós lineáris regresszióanalízist használtam a teljesítőképesség (függő változó) és az antioxidáns enzimrendszer közötti (független változók) kapcsolat jellemzésére. A főkomponens analízist (PCA) a teljesítőképesség predikciós faktorainak elemzése során használtam fel, a változók számának csökkentése miatt. A PCA során az eredeti mért adatokból előállított korrelációs mátrix analíziséből végezhetők el a számítások. A nem jelentős

faktorok

kizárásának

módszeréül

a

megfigyelt

változók

lineáris

korrelálatlanságát lehet kihasználni. Az első komponens (tengely/axis) varianciája maximális. Az egymást követő komponensek fokozatosan kisebb részeket magyaráznak a varianciából és egymással nem korrelálnak. A számításokat a STATISTICA (StatSoft, Inc.) nevű statisztikai programcsomaggal végeztem el. A szignifikancia szintjét 0.05-nél állapítottam meg.

49

5. Eredmények 5.1. Laboratóriumi terheléses vizsgálatok és az oxidatív stressz 5.1.1. Labdajátékosok vizsgálata 5.1.1.1. A vizsgálatban résztvevők jellemzése A vizsgálataim ezen részében a következő labdajátékosok képviselői vettek részt: két csoport kosárlabdázó (n1=15, n2=9), kézilabdások (n=6), vízilabdások (n=20), jégkorongozók (n=22), valamint egy kontroll csoport (nnők=10, nférfiak=9). A kézilabdázók, a kosárlabdázók és a vízilabdázók nők, míg a jégkorongozók férfiak voltak. I-es csoportnak nevezem a továbbiakban az a csoportot, amelynek tagjai a SOD csökkenéssel válaszoltak a fizikai terhelésre, míg II-es csoportként hivatkozom arra a csoportra, melynek tagjai SOD növekedéssel reagáltak a terheléses vizsgálatra. A kontroll csoport tagjai a terheléses vizsgálatot megelőzően rendszeres fizikai aktivitást nem végeztek. Mindegyik vizsgálati személy fokozódó intenzitású futószalag vagy kerékpár ergométeres terhelésben vett rész, a koruk, testtömegük és testmagasságuk rögzítését követően. A teljes kifáradásig tartó terheléses vizsgálat protokollját a sportág jellege alapján alakítottuk ki (5.1. táblázat). A kimerítő kerékpár terhelés specifikusabb a vízilabdásoknak, mint a futószalagos terhelés, mert kerékpározás közben a saját testsúlyuk nem játszik jelentős szerepet a vízben végzett edzéshez hasonlóan. Célunk az volt, hogy mindegyik vizsgálati személy teljes kifáradásig tartó erőkifejtést végezzen. Az élettani mutatókat (ventillációs volumen, oxigén felvétel, szén-dioxid leadás) Jäegerrendszerű spiroergométerrel mértük.

50

5.1. táblázat A vizsgálati személyek kora, BMI-je, valamint a különböző sportágak terhelési protokollja Sportág típusa Kosárlabda n1=15 n2=9 Kézilabda n=6 Vízilabda n=20 Jégkorong n=22 Kontroll csoport nnők=10 nférfiak=9

Kor (év)

BMI (kg/m2)

Terhelési protokoll

Átlag

SD

Átlag

SD

16,9

4,1

20,1

1,5

23,8

5,5

21,5

1,8

25,3

2,2

22,5

0,2

20,2

3,0

23,0

3,2

23,7

3,6

25,5

1,9

29,0

4,4

19,8

2,0

28,6

4,2

26,5

4,4 férfiak; 0,5 W/kg / 3 min nők

futószalag, kezdő sebesség: 6 km/h, emelkedés: 1 km/h / 1 min

futószalag, kezdő sebesség: 6 km/h, emelkedés: 1 km/h / 1 min kerékpár, kiindulási intenztiás: 50 W, emelkedés: 50 W / 3 min futószalag, kezdő sebesség: 6 km/h, emelkedés: 1 km/h / 1 min kerékpár, kiindulási intenztiás: 50 W, emelkedés: 1 W/kg / 3 min

5.1.1.2. Eredmények ismertetése A szabadgyökökkel szemben elsődleges védelmet nyújtó enzim, a szuperoxid diszmutáz aktivitása nem változott szignifikánsan terhelés hatására egyik sportági csoportban sem, kivéve a kézilabdázók esetében volt megfigyelhető SOD aktivitás növekedés. A SOD aktivitás terhelésre bekövetkező változásában nem volt kimutatható szignifikáns különbség a csoportok között az elvégzett ANOVA analízis alapján (Fpróba=1.162 [6, 84]; p<0.33). Az erőkifejtés SOD enzim aktivitásra gyakorolt hatásának sportágra jellemző értékeit szemlélteti az 5.1. ábra. Az I.-es csoport tartalmazza azokat a vizsgálati személyeket, akiknél SOD csökkenés volt megfigyelhető terhelés hatására. A II.-es csoportban azok a vizsgálati alanyok vannak, akiknél SOD aktivitás emelkedést lehetett megfigyelni

51

terhelés hatására. A kézilabdások között nem volt olyan sportoló aki az I. csoportba került volna besorolásra. A teljesítőképesség jellemzésére két mutatót használtam: (i) a terhelés során ventillált levegő mennyiségét (VE), az elvárható maximális akaratlagos ventillációra (MVVex) vonatkoztatva (amely a terhelés intenzitását jelző mutató); (ii) a relatív aerob kapacitást (VO2max), amely az aerob állóképesség jellemzője. Mindkét mutató szignifikánsan nagyobb volt (p<0.05) nőknél a II. csoportban (terhelés hatására SOD emelkedés), az I. (terhelés hatására SOD csökkenés) csoporthoz képest. Mindkét teljesítmény mutató jelentősen nagyobb volt (p<0.05) a II. csoportban férfiaknál és nőknél is a II. kontroll csoporthoz képest (5.2. táblázat). A maximális erőkifejtés teljesülésének kritériumát jellemezhetjük a terhelés során elért maximális pulzusszámmal. Az I. és a II. csoport között nem volt szignifikáns különbség ebben a mutatóban (5.3. táblázat).

Ahogyan azt az 5.4. táblázat illusztrálja terhelést követően, valamint a restitúció 5. percében a nyugalmi állapothoz képest kizárólag a II. csoportban történt enzimaktivitás emelkedés a többi általam vizsgált enzim esetében is (CAT, GPX).

Nyugalomban a kataláz aktivitása szignifikánsan alacsonyabb volt nőknél az I. csoportban, mint az I. és a II. kontroll csoportban. Szintén nyugalmi szinten a SOD aktivitása jelentősen magasabb volt férfiaknál az I. csoportban, mint az I. kontroll csoportban. A GPX aktivitása alacsonyabb volt férfiak esetében a II. csoportban, mint a II. kontroll csoportban, nyugalmi szinten. Szintén szignifikáns különbség volt kimutatható az I. és a II. csoport között nőknél a nyugalmi kataláz aktivitásában, valamint az I. és a II. csoport között férfiaknál a nyugalmi SOD aktivitásban.

Az 5.5. táblázat a három antioxidáns enzim aktivitás terhelésre bekövetkező változása közötti kétváltozós Pearson-féle korrelációs koefficiensét mutatja. Értékelhető korreláció volt kimutatható a SOD és a GPX terhelésre bekövetkező változása között, mind férfiaknál, mind nőknél.

52

Mean; Box: Mean-SE, Mean+SE; Whisker: Mean-SD, Mean+SD 60

40

20

0 A B C D E F G

-20

-40

SOD decreases

SOD increases

SOD növekedés

SOD csökkenés 5.1. ábra

A SOD aktivitás változása akut fizikai erőkifejtés hatására (százalékosan kifejezve (([SOD]erőkifejtés után–[SOD]nyugalomban)/[SOD]erőkifejtés után*100)) különböző sportágakban (A=kézilabda; B=kosárlabda (I. csapat); C=kosárlabda (II. csapat); D=vízilabda; E=jégkorong; F=kontroll nők; G=kontroll férfiak))

5.2. táblázat VE/MVVex és a VO2max értéke nőknél és férfiaknál az I. és a II. csoportban (a = p<0.05 I. vs. II. csoport; b = p<0.05 I. ill. II. csoport vs. kontroll csoport)

I. csoport nn=17 nf=6 II. csoport nn=33 nf=16 I. kontroll csoport nn=6 nf=3 II. kontroll csoport nn=4 nf=6

VO2max

VE/MVVex nők férfiak a 1.13±0.13b 0.81±0.13

nők 42.1±6.8a

férfiak 56.7±3.5b

0.91±0.14b

1.04±0.14b

48.3±7.0b

56.1±4.0b

0.73±0.18

0.74±0.08

40.9±7.0

40.5±8.6

0.67±0.14

0.55±0.07

36.4±3.8

33.4±6.6

53

5.3. táblázat Maximális pulzusszám alakulása a különböző sportági csoportokban (nI=vizsgált személyek száma az I. csoportban; nII=vizsgált személyek száma a II. csoportban) Maximális pulzusszám az

Maximális pulzusszám a

I. csoportban (Átlag±SD)

II. csoportban (Átlag±SD)

Kézilabda (nI=0; nII=6)

–

189 ± 10

Kosárlabda I (nI=4; nII=11)

178 ± 21

189 ± 21

Kosárlabda II (nI=3; nII=6)

181 ± 12

186 ± 9

Vízilabda (nI=10; nII=10)

184 ± 12

180 ± 9

Jégkorong (nI=6; nII=16)

191 ± 9

195 ± 7

Kontroll nők (nI=6; nII=4)

180 ± 8

185 ± 6

Kontroll férfiak (nI=3; nII=6)

177 ± 16

178 ± 13

5.5. táblázat Kétváltozós Pearson-féle korrelációs koefficiens a három antioxidáns enzimaktivitás terhelésre bekövetkező változása között nőknél és férfiaknál SOD SOD CAT

1 0.09 (nők)

CAT 0.09 (nők)

0.38* (nők)

0.02 (férfiak)

0.56* (férfiak)

1

0.34 (nők)

0.02 (férfiak) GPX

GPX

0.17 (férfiak)

0.38* (nők)

0.34 (nők)

0.56* (férfiak)

0.17 (férfiak)

54

1

5.4. táblázat Antioxidáns enzimaktivitás nyugalomban (Ny), terhelést követően (TU) és a restitúció 5. percében (R5’) nőknél és férfiaknál az I., II. valamint a I. kontroll és a II. kontroll csoportokban (a = p<0.05 I. vs. II. csoport; b = p<0.05 I. vagy II. csoport vs. I. vagy II. kontroll csoport; c = p<0.05 terhelést követően vagy a restitúció 5. percében vs. nyugalomban) Enzim

Nem

Mintavétel ideje

I. csoport

II. csoport

I. kontroll

II. kontroll

Ny

83.4±16.6

99.2±45.6

89.6±22.9

68.4±12.1

TU

75.7±16.1a,c

108.5±48.0c 83.6±22.4c 77.4±14.6c

SOD

R5’

80.6±19.4a

108.0±47.6c

85.5±19.2

81.9±13.6

[U/ml]

Ny

136.8±14.7a,b 102.7±17.0

83.7±6.5

93.6±10.9

TU

113.1±16.3b 127.5±19.4b,c

81.2±6.5

104.7±22.9

R5’

111.3±16.5c

119.8±14.1c

87.9±23.3 110.9±35.3

Ny

48.2±12.7a,b

39.8±11.9b

65.4±7.3

59.0±5.9

TU

49.6±12.7

45.8±14.1c

71.7±11.8

59.5±2.3

CAT

R5’

49.5±12.9

45.3±13.0c

70.4±18.6

58.1±12.1

[kU/ml]

Ny

59.9±7.1

60.6±13.2

62.3±3.9

60.1±8.8

TU

63.6±7.7

65.1±14.4c

61.5±2.3

67.8±10.6

R5’

62.9±8.3

66.7±11.9c

64.3±5.4

64.7±9.6

Ny

3.4±0.8

3.4±0.9

4.1±0.5

3.3±0.6

TU

3.3±0.9b

3.7±1.1c

4.4±0.6

3.8±0.6c

GPX

R5’

3.4±0.8b

3.6±1.0c

4.2±0.8

3.9±0.8

[U/ml]

Ny

4.2±0.5

3.9±0.8b

4.1±0.1

4.7±0.8

TU

4.2±0.9

4.3±0.9b,c

4.9±0.4c

5.5±0.8c

R5’

4.4±1.0

4.3±1.0c

4.8±0.3

4.7±0.7

n

f

n

f

n

f

55

5.1.1.3. Megbeszélés

Schröder és munkatársai [104] vizsgálataiban megállapította, hogy a verseny időszak közbeni komplex vitamin pótlás (α-tokoferol, C-vitamin, ß-karotin, retinol) jelentős mértékű csökkenést idéz elő a szabadgyökök szintjében kosárlabdázóknál. A szabadidős fizikai aktvitás intenzitása és mennyisége szintén kimutathatóan közvetlen kapcsolatban áll az elsődleges antioxidáns enzimrendszerrel nőknél [105]. Perrin-Nadif és munkatársai [106] kimutatták, hogy az antioxidáns enzimek aktivitása nem különbözik jelentősen munkások egyes csoportjaiban (külszíni bányászok, föld alatti bányászok). Duthie és munkatársai [107] szerint megfelelően edzett rövidtávfutók terhelése során kismértékű izomkárosodás mutatható ki, ugyanakkor a nem megfelelő módon végrehajtott edzésmunka fokozza a lipidperoxidációt és jelentősen megváltoztatja a vörösvértestek antioxidáns státusát.

A tanulmányok közötti különbözőség három okra vezethető vissza: (i) a terhelési protokolok intenzitása és időtartama eltérő; (ii) különbözőek a vizsgálati alanyok és a vizsgálati minták; (iii) eltérő meghatározási módszereket használtak. Általánosan megállapítható, hogy nagy aerob erőnlét jelentősen nagyobb antioxidáns kapacitással jár [84, 86, 105, 108, 109]. Az intenzív fizikai munka összefüggést mutat az oxidatív stressz kialakulásával, amely veszélyeztetheti az egyén egészségi állapotát [106, 107, 110].

Vizsgálataink jelentős megállapítása, hogy az elsődleges antioxidáns enzimek (SOD, CAT, GPX) az intervallumosan edzett férfiaknál és nőknél terhelés hatására fokozódnak (II. csoport). A szabályozás mechanizmusát befolyásolja a sportolók nagy állóképessége, amelyre az elsődleges antioxidáns enzimrendszer és az állóképességet jelző mutatók közötti szignifikáns korrelációk utalnak. A SOD és a GPX aktivitás változás közötti korreláció azt jelzi, hogy a GPX hatékonyabban eliminálja a SOD által katalizált reakcióban képződött hidrogén-peroxidot, mint a CAT. Powers és munkatársai igazolták [111], hogy a GPX-nek jóval nagyobb az affinitása a hidrogén-peroxidhoz alacsony koncentráció esetében, mint a kataláznak. Mindez azt jelenti, hogy alacsony hidrogén-

56

peroxid koncentráció esetében a GPX jóval aktívabb szerepet tölt be a redukciós folyamatban.

Az intervallumos erőkifejtés adaptációját jelzi a nyugalmi SOD aktivitás magasabb értéke a sportolóknál, a kontroll csoporthoz képest. A kataláz enzim terheléshez történő adaptációja is megfigyelhető nyugalomban a nők esetében. A különböző antioxidáns enzimek nemtől függően utalnak a változó edzettségi állapotra. A SOD enzim működését számos vegyület gátolhatja (CN-, H2O2, dietiltiokarbamát stb.). Ezen vegyületek egyike, a hidrogén-peroxid, a SOD két izoenzimjét is gátolja (Cu,Zn-SOD, EC-SOD). Amennyiben a hidrogén-peroxid koncentrációja magas, az eliminációban részt vevő enzim főleg a kataláz. Mindez megmagyarázza a nyugalmi kataláz magasabb aktivitását nőknél az I. csoportban, a II. csoporthoz képest.

Az eredmények alapján elmondható, hogy az elsődleges antioxidáns enzimrendszer terhelésre bekövetkező változása sportág specifikus és eltér a kontroll csoportnál tapasztalt változásoktól. Feltételezhetően labdajátékosok esetében a terhelés során az oxidatív stressz következtében keletkező hidrogén-peroxid eliminációjában jelentős mértékben a glutation-peroxidáz vesz részt.

5.1.2. Különböző nagy állóképességű sportágak összehasonlítása

5.1.2.1. A vizsgálatban résztvevők jellemzése

Hegyi kerékpárosok

Kor (év)

BMI (kg/m2)

Terhelési protokol

21.1±4.2

20.3±1.5

Teljes kimerülésig tartó kerékpár

n=5

ergométeres teszt, kezdő intenzitás: 100 W, emelkedés: 50 W/3 min

Evezősök

22.5±3.0

24.6±2.3

n=6

Teljes

kimerülésig

tartó

evezős

ergométeres teszt, 4*1500 m, a lépcsők között 2 perc pihenő

57

5.1.2.2. Eredmények bemutatása Az anyagcsere mutatókat a maximális teljesítmény százalékában jelenítettem meg, a kedvezőbb összehasonlítás érdekében (5.2. ábra). A terhelés időtartama hegyi kerékpárosoknál 24-30 perc volt (450-550 W), míg evezősöknél 20-21 percig tartott (390-470 W). Az anaerob küszöb a maximális teljesítmény 74 %-ánál volt a hegyi kerékpárosoknál, 72 %-ánál az evezősöknél. Mindez nem szignifikáns különbség, de jelzi hogy az evezősök az erőkifejtés nagyobb részét végezték anaerob tartományban, mint a hegyi kerékpárosok. Mindkét sportág versenyzőinél az anaerob küszöbnél a plazma glükóz csökkenése figyelhető meg, majd ezután fokozatosan emelkedni kezd. Az egyes lépcsők közötti növekedés változásában, valamint a két sportág között szignifikáns különbséget nem lehet kimutatni, de élettani értelemben jelentős változást mutat az emelkedés üteme (a glükóz koncentráció a 85 %-os intenzitást követően meghaladja a normál fiziológiás tartományt (3.8-5.5 mmol/l)). További fontos megfigyelés, hogy a vizelettel ürített tejsav koncentráció jelentősen nagyobb az evezősöknél (20.8 mmol/l), mint a hegyi kerékpárosoknál

(3.3

mmol/l).

Mindezekben

valószínűsíthetően

a

különböző

terhelésekhez eltérő módon adaptálódott veseműködés játszik szerepet. Néhány jelentős változás figyelhető meg az erőkifejtés anaerob tartományában amennyiben összevetjük a két csoportot a szuperoxid-diszmutáz aktivitás alakulása alapján (5.3. ábra). A SOD aktivitása szignifikánsan magasabb hegyi kerékpárosoknál a maximális terhelési intenzitás közelében 84 %-nál, a nyugalmi állapothoz képest. Ugyanakkor értékelhető SOD aktivitás csökkenést figyelhetünk meg a maximális intenzitás 84 %-ánál evezősöknél, a nyugalmi szinthez képest. Ez utóbbi SOD aktivitás csökkenés magyarázható az evezősöknél tapasztalható magasabb koncentrációjú plazma glükóz antioxidáns hatásával is. Számos szignifikáns változás figyelhető meg a GXP alakulásban a két csoport között (5.4. ábra). A GPX jelentősen alacsonyabb hegyi kerékpárosoknál, mint az evezősöknél. A hegyi kerékpárosoknál mért alacsonyabb aktivitású GPX egyrészt magyarázható a nagyobb intenzitású CAT-zal valamint a valószínűsíthetően alacsonyabb mértékű lipidperoxidációval. Enyhe aktivitás emelkedés figyelhető meg a hegyi kerékpárosoknál

58

29 %-os intenzitásnál. Mindez azzal magyarázható, hogy ezzel egyidőben indul el a sejtek glükóz felvételének emelkedése valamint a szuperoxid anion termelődésének növekedése a vörösvértestek oxigénszállító kapacitásának fokozódásával. A SOD aktivitás és a teljesítőképesség között a hegyi kerékpárosoknál pozitív irányú szignifikáns korreláció volt kimutatható (5.6. ábra). Az erőkifejtés maximumában a SOD aktivitása 2.6-szoros volt a kiindulási állapothoz képest. Az evezősöknél nem volt kimutatható jelentős összefüggés a SOD aktivitás és az erőkifejtés intenzitása között (5.5. ábra). Úgy tűnik tehát, hogy hegyi kerékpárosoknál a teljes vér hemolizátumában mérhető SOD adaptálódik az aerob állóképességi teljesítményhez, míg az evezősöknél ez a típusú adaptáció nem figyelhető meg. Amennyiben összevetjük az elsődleges antioxidáns enzimek alakulásának viszonyát, megállapítható hogy a korrelációs koefficiens szignifikáns a SOD és a CAT között hegyi kerékpárosoknál, azonban a SOD és a GPX között szignifikáns korreláció nem volt kimutatható (5.6. táblázat). Feltételezhetően hegyi kerékpárosoknál a GPX háttérbe szorul a hidrogén-peroxid eliminációjában. Az evezősöknél nem találtam szignifikáns összefüggést az antioxidáns enzimek között (5.7. táblázat). Úgy tűnik, hogy a kisebb mennyiségben képződött szabadgyökök (amelyre az alacsonyabb SOD aktivitás utal) nem okoznak ezzel egyidőben a másik két elsődleges antioxidáns enzimben sem jelentős változást. Mindez magyarázható a sportágak eltérő jellegével, valamint az erőkifejtés során különböző mértékben használt vázizomzat tömegével és típusával is.

59

mmol/l

Anyagcsere mutatók 16

tejsav (evezősök)

12

tejsav (h-k)

8

glükóz (evezősök)

4

glükóz (h-k)

0 0

25

50

75

100

restitúció 5'

watt % SD

Ny

T1

T2

T3

T4

R5

evezősök

tejsav (mmol/l)

0.49

0.56

0.52

0.69

1.68

0.58

evezősök

glükóz (mmol/l)

0.79

1.29

1.52

1.22

1.50

2.27

Ny

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

T10

R5

0.43

0.21

0.15

0.09

0.18

0.43

1.00

2.07

1.71

2.28

3.79

1.69

0.51

0.77

0.47

0.26

0.81

0.59

1.62

0.94

0.72

0.43

0.76

0.33

hegyi kerékpárosok tejsav (mmol/l) hegyi kerékpárosok glükóz (mmol/l)

5.2 ábra A tejsav és a glükóz koncentráció alakulása evezősök és hegyi kerékpárosok terheléses vizsgálata közben és azt követően (a táblázatban a szórás értékeket tüntettem föl)

SOD aktiv itás

250

200 evezősök hegyi mountain kerékpár bike-os ok

150 restitúció 5’

100 0

50

watt % 100

150

5.3 ábra Szuperoxid diszmutáz aktivitásának alakulása nyugalomban, terhelés közben és a restitúció 5. percében evezősöknél és hegyi kerékpárosoknál

60

CAT és GPX aktivitás 8 CAT (U/ml) *10-4 evezősök GPX (U/ml) evezősök GPX (U/ml) m-b

6

CAT (U/ml) *10-4 m-b

4 recovery 5'

restitúció 5’

2 0

20

SD

40

60 watt % 80

100

120

Ny

T1

T2

T3

T4

R5

evezősök

CAT (U/ml) *10-4

0.70

1.53

1.14

1.29

1.56

1.19

evezősök

GPX (U/ml)

0.73

0.39

0.84

0.58

0.44

0.67

Ny

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

T10

R5

2.62

3.14

3.52

1.58

2.40

2.47

2.49

2.54

2.71

0.54

1.82

1.68

0.18

0.40

0.23

0.42

0.15

0.31

0.12

0.20

0.27

0.21

0.21

0.13

hegyi CAT (U/ml) kerékpárosok *10-4 hegyi kerékpárosok GPX (U/ml)

5.4 ábra A kataláz és a glutation-peroxidáz alakulása nyugalomban, terhelés közben és a restitúció 5. percében evezősöknél és hegyi kerékpárosoknál (a táblázatban a szórás értékeket tüntettem föl) y = -0,3764x + 177,14 R2 = 0,0287

SOD (U/ml)

Evezősök 300 200 100 0 50

60

70

80

90

100

watt %

5.5. ábra A teljesítőképesség és a szuperoxid-diszmutáz közötti összefüggés evezősöknél

61

SOD (U/ml)

Mountain-bike-osok Hegyi kerékpárosok

y = 1,3139x + 77,989 R2 = 0,4084

300 200 100 0 50

60

70

80

90

100

watt%

5.6. ábra A teljesítőképesség és a szuperoxid-diszmutáz közötti összefüggés hegyi kerékpárosoknál

5.6. táblázat Az elsődleges antioxidáns enzimek Pearson-féle korrelációs együtthatói hegyi kerékpárosoknál Hegyi kerékpárosok SOD (U/ml) (n=47) p<0.05

CAT (kU/ml)

GPX (U/ml)

SOD (U/ml)

1

0.46

0.10

CAT (kU/ml)

0.46

1

0.20

GPX(U/ml)

0.10

0.20

1

5.7. táblázat Az elsődleges antioxidáns enzimek Pearson-féle korrelációs együtthatói evezősöknél Evezősök (n=24)

SOD (U/ml)

CAT (kU/ml)

GPX (U/ml)

SOD (U/ml)

1

-0.22

0.16

CAT (kU/ml)

-0.22

1

0.10

GPX(U/ml)

0.16

0.10

1

62

5.1.2.3. Megbeszélés

Vizsgálati eredményeim alapján megállapítható, hogy az állóképességi sportágakon belül a sportágra jellemző dominánsan használt vázizomrostok szerint az elsődleges antioxidáns rendszer eltérően változik. Mindezek alapján az alsó végtag izomcsoportjait fokozottabban használó hegyi kerékpárosok esetében a szuperoxid gyököket elimináló enzim, a SOD aktivitás emelkedéséből arra következtethetünk, hogy az alsó végtag izomcsoportjaiban intenzívebb a szabadgyök termelődés, mivel a dominánsan felső végtag izomcsoportjait megmozgató evezősöknél ilyen fokú eltérés nem volt kimutatható. A változás mértéke összefüggésben van az állóképességi aktivitást jellemző individuális teljesítőképességgel (watt %) is.

Az kataláz és a glutation-peroxidáz enzimek hidrogén peroxiddal szembeni eliminációjára több közlemény is utal. Cohen és Hochstein [112] a CAT és a GPX tanulmányozása során megállapították, hogy fiziológiás körülmények között a GPX végzi elsődlegesen a hidrogén-peroxid redukcióját. Nagyobb H2O2 koncentráció esetében a CAT lép előtérbe. Jacob és munkatársai [113] akatalazémiás egyének vizsgálatai során megállapították, hogy a hidrogén-peroxid eliminációjábna elsődlegesen a kataláz játszik szerepet. Gaetani és munkatársai [114] akatalazémiás és normál vörösvértestek működése alapján megállapították, hogy a CAT és a GPX együttesen vesznek részt a hidrogénperoxid vörösvértestekből történő eliminációjában. Az elimináció mindkét mechanizmusa a NADPH keletkezésének függvénye, ezért e rendszer hibás működése esetén a vörösvértestek érzékenyebbé válnak az oxidaítv hemolízisre. A két állóképességi sportágban végzett eredmények alapján megállapítható, hogy a CAT és a GPX eltérő módon működik akut fizikai terhelés során is. Az eltérések már nyugalmi szinten is megfigyelhetőek, ezért megállapítható, hogy az állóképességi sportágon belül a különböző típusú sportágak edzésterhelései során bekövetkező adaptáció különböző módon érinti az antioxidáns enzimrendszer e két tagját. Saját eredményeink alapján bizonyítást nyert, hogy a SOD által katalizált reakcióban képződött hidrogén-peroxid jelentős részét a kataláz eliminálja hegyi kerékpárosoknál (5.6. táblázat). Ezért a korábbi vizsgálatok eredményei alapján közvetett módon következtetni lehet arra, hogy az alsó

63

végtagi izomcsoportot jelentősebb mértékben használó sportolók esetében a hidrogénperoxid képződés kifejezettebb mértékű a dominánsan felső végtagi izomcsoportokat megmozgató nagy állóképességű sportolókkal szemben.

5.2. Pályakörülmények között végzett terhelés és az oxidatív stressz 5.2.1. A vizsgálatban résztvevők jellemzése A vizsgálatok során 11 férfi triatlonos (kor: 29.8 ± 6.4 év; testmagasság: 176.5 ± 4.5 cm; testtömeg: 73.8 ± 6.9 kg) anyagcsere és biokémiai mutatóit tanulmányoztuk pályakörülmények között, melynek során a sportolók 1.9 km úszást, 60 km kerékpározást valamint 21 km futást teljesítettek. Az ujjbegyből nyert vérmintákat nyugalomban (Ny), úszást követően (U), a kerékpározás féltávjánál (K1), a kerékpározást követően (K2), a futás féltávjánál (F1), a futást követően (F2) valamint a restitúció 30. percében vettük le a versenyzőktől. A pulzusszámot folyamatosan monitoroztuk a terhelés teljes időtartama alatt. A sportolókat két csoportba osztottam a teljesítményük alapján: az A csoportba az átlagos terhelési idő alatt-, míg a B csoportba az átlagos terhelési időn túl teljesítő sportolók kerültek besorolásra (5.8. táblázat). 5.8. táblázat Triatlon versenyzők időeredményei az egyes résztávokban, illetve a verseny teljes időtartama alatt (*p<0.05; **p<0.01; ***p<0.001) Idő [min] (mean±SD)

U

K1

28.1±2.5

50.2±2.1

K2

F1

F2

össz

A csoport n=7

50.8±2.9 46.3±3.4 47.9±3.9

223.9±8.9

B csoport n=4

40.6±4.1*** 54.9±4.4* 56.9±5.8* 48.9±3.5 56.3±10.1 257.7±20.6**

5.2.2. Eredmények Az A csoportba sorolt vizsgálati személyek átlagosan 223.9±8.9 perc (n=7) alatt, míg a B csoport tagjai átlagosan 257.7±20.6 perc (n=4) alatt teljesítették a terhelést. Az időtartamok között szignifikáns különbség az úszás és a kerékpározás között volt

64

megfigyelhető. A pulzusszám alakulásában nem volt kimutatható értékelhető különbség a terhelés egyik lépcsőjében sem a két csoport között (5.9. táblázat).

Úszást követően az A csoportnál értékelhetően nagyobb tejsav koncentrációt mértünk, mint a B csoport esetében, de mindez nem volt kimutatható a két csoport között a kerékpározást illetve futást követően. A maximális tejsav koncentrációt az A csoportban úszást követően, míg a B csoportban a kerékpározás első távjának befejezése után tapasztaltuk. Az átlagos tejsav koncentráció kerékpározás befejezése után mindkét csoportnál 4 mmol/l alá csökkent. A maximális glükóz koncentrációt az A csoportnál az erőkifejtés utáni restitúcióban, míg a B csoportnál a futást követően tapasztaltuk. A glükóz koncentráció átlagértéke mindkét csoportnál a terhelés teljes időtartama alatt 10 mmol/l alatt maradt (5.10. táblázat). A hematokrit érték a terhelés alatti folyamatos folyadékpótlás következtében egyik csoportnál sem változott jelentősen.

Az elsődleges antioxidáns enzimrendszer minimálisan változott a terhelés időtartama alatt. Az egyetlen jelentős különbség a két csoport között a kerékpározás utáni fázisban a SOD-nál- (a B csoportban magasabb aktivitást tapasztaltunk, mint az A csoportban) (5.9. ábra), míg az úszást követően a GPX-nél (5.12. ábra) (a B csoportban alacsonyabb aktivitást tapasztaltunk, mint az A csoportban) volt megfigyelhető. Jelentős különbség volt a B csoportnál a terhelés alatt és a restitúció fázisában az előző lépcsőkhöz képest: a SOD aktivitás jelentősen nagyobb volt R30-ban, mint F2-ben, a CAT aktivitás (5.10. ábra) szignifikánsan alacsonyabb volt K2-ben, mint K1-ben valamint értékelhetően magasabb volt F2-ben, mint F1-ben.

A bilirubin koncentráció terhelés hatására szignifikánsan csökkent az A csoportban (p<0.03), de fokozódott a B csoportban és szignifikáns különbség volt kimutatható a két csoport között is terhelés hatására (p<0.02). A CK aktivitás mindkét csoportban jelentős mértékben emelkedett terhelés hatására, de a két csoport között nem volt kimutatható különbség. Ehhez hasonlóan a malondialdehid koncentráció is nőtt terhelés hatására, de a csoportok között nem volt kimutatható különbség (5.11. táblázat).

65

A PCA-analízis alapján hasonlóság volt kimutatható az erőkifejtés időtartama, a tejsav koncentráció, a SOD aktivitás vénás oldalon mért változása, a CAT aktivitás arterializált és vénás oldalon mért változása, a MDA koncentráció változása valamint a bilirubin szint változása között, amennyiben az A és B csoport tagjait együttesen vizsgáltam. Az első három PCA tengely figyelembevétele alapján ez a teljes varianciának a 64 %-át teszi ki (5.12. táblázat). 5.9. táblázat A pulzusszám alakulása eredményes (A csoport) és kevésbé eredményes (B csoport) triatlonosoknál Pulzusszám [bpm]

Ny

U

K1

K2

F1

F2

átlagérték U-tól F2-ig

77±5

142±20

153±10

146±10

152±7

154±7

150±8

75±2

141±13

150±11

146±9

156±4

150±9

149±7

(átlag±SD) A csoport n=7 B csoport n=4

5.10. táblázat A tejsav és a glükóz koncentráció alakulása eredményes (A csoport) és kevésbé eredményes (B csoport) triatlonosoknál (p<0.05 a = nyugalomhoz képes; b = előző lépcsőhöz képest) Átlag±SD

Csoport A

Tejsav [mmol/l]

n=7 B n=4 A

Glükóz

n=7

[mmol/l]

B n=4

Ny

U

K1

K2

F1

F2

R30

2,47±1,02

6,02±1,89a

4,44±2,13a

2,80±0,66b

2,79±0,84a

3,00±1,11

3,46±1,10a

2,03±0,33

4,18±1,82

5,00±1,88a

3,40±0,94a

3,88±1,42

3,60±0,59a

3,35±1,19

6,69±0,88

8,28±2,32

6,27±0,79

6,78±0,76

7,21±0,85

8,08±1,55

9,97±2,77

6,32±0,42

7,04±1,56

7,15±1,50

6,41±0,48

8,64±1,68b

9,10±2,02

8,29±1,57

66

5.11. táblázat A bilirubin és a malondialdehid koncentráció- valamint a kreatin kináz aktivitás alakulása nyugalomban és a terhelést követően az A és a B csoportban (p<0.05 a = terhelést követően a nyugalomhoz képest; b = A és B csoport között) A csoport Átlag±SD

Nyugalomban

B csoport

Terhelést követően

Nyugalomban

Terhelést követően

a

Bilirubin [µmol/l]

15.7±4.3

13.3±3.3

13.8±3.3

22.0±6.2b

Kreatin kináz [U/l]

200.1±107.9

422.0±157.5a

172.5±81.8

427.8±147.4a

Malondialdehid [mmol/l]

2.62±0.83

3.40±0.82

3.47±0.67

3.71±0.87

(Ny = nyugalom, U = úszás, K1 = kerékpározás első távját követően, K2 = kerékpározás második távját követően, F1 = futás első távját követően, F2 = futás második távját követően)

5.12. táblázat A főkomponens-analízis eredménye (a biokémiai paraméterek a terhelés következtében létrejövő aktivitás vagy koncentráció változást foglalják magukba) Axis 1 Terhelési idő

Axis 2

Axis 3

Axis 4

Axis 5

0.326

0.058

0.384

-0.204

-0.327

-0.332

0.399

0

0.057

-0.034

Glükóz

0.102

0.483

-0.047

0.309

0.025

Tejsav

0.143

0.194

0.372

0.507

0.057

-0.365

0.046

0.017

-0.155

-0.453

SOD (vénás oldali)

0.367

-0.081

-0.015

0.381

0.105

CAT

0.367

0.167

-0.239

-0.390

-0.077

CAT (vénás oldali)

0.412

0.124

-0.013

-0.239

0.289

GPX

0.089

-0.311

0.144

0.353

-0.483

GPX (vénás oldali)

0.292

-0.424

-0.055

-0.012

-0.041

MDA

-0.225

-0.151

0.351

-0.035

0.571

CK

-0.086

-0.195

0.602

-0.255

0.033

Bilirubin

0.170

0.421

0.381

-0.182

-0.139

Eigenvalues

3.724

2.706

1.938

1.897

1.322

Percentage

28.646

20.812

14.907

14.591

10.170

Cumulative Percentage

28.646

49.458

64.365

78.957

89.127

Átlagos pulzuszám

SOD

67

SOD [U/ml] 200

+

180 160 140

*

120

Ny

U

K1

K2

F1

F2

R30

A

148,1

157,1

147,0

150,6

155,7

154,8

163,5

B

162,6

163,3

169,6

174,7

159,3

156,7

162,3

A

B

5.7. ábra Szuperoxid diszmutáz változása triatlonosoknál pályakörülmények között CAT [kU/ml] 75

+ ×

70 65 60 55

+

50

Ny

U

K1

K2

F1

F2

R30

A

60,0

63,3

62,7

61,1

60,7

58,2

61,0

B

57,8

64,6

65,3

61,8

59,8

62,5

56,6

A

B

5.8. ábra Kataláz változása triatlonosoknál pályakörülmények között GPX [U/ml]

*

5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00

× Ny

U

K1

K2

F1

F2

R30

A

3,64

3,45

3,80

3,81

3,52

3,58

3,68

B

2,81

3,21

3,01

2,76

2,87

2,97

2,97

A

B

5.9. ábra Glutation-peroxidáz változása triatlonosoknál pályakörülmények között (* = A csoport vs. B csoport; + = előző lépcsőhöz képest; × = nyugalmi állapothoz képest)

68

5.2.3. Megbeszélés A fizikai erőkifejtés a vérben a malondialdehid koncentráció fokozódását okozza, amely közvetlenül a jelzi a lipidperoxidáció mértékét. Mindemellett nem minden tanulmány az emelkedést mutatja, amelynek okai a nagy variabilitás a vizsgálati személyek között illetve a meghatározás nonspecificitása [115]. Vizsgálatunkban az MDA koncentráció változatlansága arra utal, hogy jelentős lipidperoxidáció nem történt a terhelés alkalmával. Úgy tűnik az edzéshatás csökkenti az erőkifejtés során fellépő oxidatív stressz mértékét. Az edzett sportolóknál kisebb mértékű lipidperoxidációt és a védelmi rendszer fokozottabb működését lehet tapasztalni hosszantartó állóképességi terhelések során, az edzetlen személyekhez képest. Az általam vizsgált két csoport között a terhelés egyik lépcsőjében nem volt szignifikáns különbség a pulzusszámban, a tejsav koncentrációban illetve a glükóz koncentrációban. A vizsgálat eredményei magasabb szérum CK aktivitást mutattak erőkifejtést követően mindkét csoportban, azonban a B csoportban ez az emelkedés magasabb volt. A fokozott CK aktivitás a vázizomzatban képződött, szabadgyökök által okozott sérülés mértékét jelzi, elsődlegesen a sejtek citoszóljában, ám a CK emelkedése nem minden esetben jár együtt a lipidperoxidáció szintjének növekedésével. Általánosan megfigyelt tény, hogy a CK akkor szabadul fel a véráramba, amikor a sejtmembrán permeabilitásában kismértékű változás következik be [116].

A laboratóriumi vizsgálatok során tapasztalható élettani változások triatlonosoknál hasonlítanak a pályavizsgálatok során tett megfigyelésekhez. Millet [117] megállapította, hogy a triatlon pályavizsgálat alatt mért időeredmény szignifikáns korrelációt mutat a relatív aerob kapacitással (r=-0.80; p<0.001) és a maximális teljesítőképességgel (r=0.85; p<0.001). A maximális és a szubmaximális laboratóriumi terhelések a triatlon verseny időeredményének varianciáját 93 %-ban magyarázzák [118]. Rövidtávú triatlonverseny eredményessége szintén megfelelően prediktálható a laboratóriumi teszt eredményével [119]. Millet [120] úgy találta, hogy a maximális és a szubmaximális élettani munka jellemzői nem mutatnak összefüggést a triatlon verseny kerékpáros- és futó távjaival. Mindemellett megállapítható, hogy a triatlonverseny időtartama jól jellemzi egy triatlonos állóképességi aktivitását.

69

A többszörös regressziós analízis (nevezetesen a főkomponens analízis) segítségével pontos korrelációt tudunk felállítani a teljesítőképesség, az enzimatikus-, a nemenzimatikus- valamint a szabadgyök generáló rendszerek működése között. Egyszerű összehasonlítás alapján az eredményekben feldolgozott adatokból kiderült, hogy szignifikáns pozitív irányú korreláció mutatható ki a teljesítmény és a bilirubin koncentráció változása között (r2=0.41; p<0.05). Mindez jelzi az egyik nem-enzimatikus antioxidáns jelentőségét a szabadgyökös reakciók elleni védelemben. Az A csoportnál tapasztalt terhelés hatására bekövetkező bilirubin koncentráció csökkenés utalhat a peroxil gyökök fokozottabb termelődésére és ennek következtében a bilirubin oxidálódni képes bilirubin gyökké, amely további sejtkárosodáshoz vezethet [121]. A triatlon verseny eredményének többszörösen meghatározó tényezőit vizsgálva Van Schuylenbergh [119] és munkatársai szerint a steady state állapotban mért futási- és úszási sebességet, valamint a futás során mért tejsav koncentrációt együttesen figyelembe véve állapítható meg a legjobb predikciós érték a triatlon verseny teljesítményére vonatkozóan. Egyéb komponensek, mint néhány morfológiai mutató (izomerő, zsírszövet aránya, testrészek szegmentális hossza illetve a vázizomzat tömege) a teljes triatlon időtartam 47 %-ának varianciájával mutattak összefüggést, ugyanakkor az úszás kedvezőbb eredményéhez hozzájárul a nagyobb szegmentális hosszúság [122]. Schabort és munkatársai [123] megállapították, hogy az öt legjelentősebb predikciós tényező a triatlonos teljesítőképességét illetően a steady state terhelés alatt mérhető tejsav koncentráció, a futás alatti tejsav szint, a maximális teljesítőképesség, a futószalag ergométeren mérhető maximális sebesség valamint a laboratóriumi terheléses vizsgálat során mérhető relatív aerob kapacitás. A nemzetközi irodalomban legjobb ismereteim szerint nincs olyan publikáció, amely a teljesítőképességet, az antioxidáns kapacitást és a szabadgyökös folyamatokat többszörös korrelációs analízissel vizsgálná. Az elvégzett főkomponens analízis eredménye alapján kiderült, hogy hasonlóság mutatkozik a terhelés időtartama és a tejsav koncentráció változása, a SOD aktivitás-, a CAT aktivitás-, az MDA koncentráció-, valamint a bilirubin szint változása között. Az antioxidáns scavengelő és a szabadgyök termelő rendszerek fizikai erőkifejtésre gyakorolt hatásának vizsgálata során a jövőben érdemes figyelembe és számításban venni a többszörös adatanalízis módszereit.

70

5.3. Különböző állóképességű sportágak összehasonlítása 5.3.1. A vizsgálatban résztvevők jellemzése Ebben a vizsgálatban a sportági adottságok alapján a sportolók négy csoportja vett részt: Nagy állóképességű sportolók közé soroltuk a triatlonosokat és a hegyi kerékpárosokat. A küzdősportolók közül a cselgáncsosokat vizsgáltunk. A labdajátékosok valamint a kontroll személyek csoportja az 5.1.1. fejezetben ismertetett egyénekből áll (5.13. táblázat). 5.13. táblázat A vizsgálati csoportok kora, testmagassága, testtömege valamint relatív aerob kapacitása Kor

Testmagasság

Testtömeg

VO2max

[év]

[cm]

[kg]

[ml/min/kg]

nők

férfiak

nők

26.8

21.3

±

nők férfiak

férfiak

nők

férfiak

163.0

180.1

54.1

65.8

63.0

70.8

±

±

±

±

±

±

±

0.3

3.5

0

5.0

5.0

4.6

3.5

4.8

küzdősportolók

16.9

21.0

163.8

182.5

58.2

83.6

51.3

57.9

nn = 16; nf = 20

±

±

±

±

±

±

±

±

3.3

3.8

7.0

8.5

9.9

13.9

6.0

5.3

labdajátékosok

20.6

23.7

177.2

181.0

68.8

83.6

46.2

56.3

nn = 51; nf = 22

±

±

±

±

±

±

±

±

4.7

3.6

6.8

3.8

9.4

7.9

7.5

3.8

kontroll

29.0

28.6

165.7

183.2

54.3

88.9

39.1

35.8

csoport

±

±

±

±

±

±

±

±

4.5

4.3

7.6

4.3

6.3

15.7

6.1

7.6

nagy állóképességű sportolók nn = 2; nf = 7

nn = 10; nf = 9

71

5.3.2. Eredmények ismertetése Az elsődleges antioxidáns enzimek nyugalomban valamint terhelés hatására mért százalékos változásai ((R1-NY)/NY*100) összehasonlítására az egyes csoportoknál ANOVA analízist végeztünk (5.10.-5.11. ábrák, 5.14. táblázat). Nőknél a kataláz nyugalmi aktivitása nagyobb volt (p<0.05) a kontroll csoportban a labdajátékosokhoz és a nagy állóképességű csoporthoz viszonyítva. A nyugalmi SOD aktivitás emelkedő tendenciát mutatott az állóképesség növekedésével. A terhelésre változó SOD aktivitás szignifikánsan alacsonyabb volt küzdősportolóknál, mind a nagy állóképességű sportolókhoz, mind a labdajátékosokhoz képest. A terhelésre változó glutation-peroxidáz aktivitása értékelhetően nagyobb volt (p<0.05) nagy állóképességű sportolóknál, labdajátékosoknál, valamint a kontroll csoportnál a küzdősportolókhoz képest. Férfiaknál a SOD nyugalmi aktivitása jelentős mértékben nagyobb volt a nagy állóképességű sportolóknál az labdajátékosokhoz és a kontroll csoporthoz képest. Küzdősportolók nyugalmi SOD aktivitása magasabb (p<0.05) a kontroll csoporthoz képest. A terhelésre bekövetkező változások közül a GPX esetében volt kimutatható különbség a nagy állóképességű sportolók és a kontroll csoport között. A nyugalmi és a terhelésre változó enzimaktivitásokat négy teljesítmény élettani mutatóval hasonlítottuk össze: (i) relatív aerob kapacitás (VO2max); (ii) légzési anyagcsere intenzitása (VE/MVVkell); (iii) légzési ekvivalens (VE/VO2max); (iv) aerob-anaerob anyagcsere

viszonyát

jelző

mutatót

(VO2max/tejsavmax).

A

légzési

anyagcsere

intenzitásában szereplő maximális ventillációs volumen kell értékét (MVVkell) a következő összefüggés alapján határoztuk meg: MVVkell = (-7.205 + 5.997 * (testmagasság/100) – 0.0315 * (testmagasság/100) * (életkor) + 0.8745 * ln(életkor))

férfiaknál 19 éves kor felett

MVVkell = e(2.613 – 2.99 / (testmagasság/100) + 0.0208 * (életkor) * (testmagasság/100)) férfiaknál 19 éves kor alatt MVVkell = (-7.527 + 5.251 * (testmagasság/100) – 0,0382 * (testmagasság/100) * (életkor) + 1.2777 * ln(életkor))

nőknél 19 éves kor felett

MVVkell = e(3.004 - 4.05 / (testmagasság/100)) * (életkor)^0.2666))))

72

nőknél 19 éves kor alatt A különböző állóképességű csoportokba tartozó személyeket együttesen vizsgálva alakítottunk ki két csoportot (I. és II. csoport) az adott teljesítmény élettani mutató átlagértéke alapján. Az I. csoportba az átlagérték alatti teljesítmény-élettani eredményekkel rendelkező egyének kerültek, míg II. csoportnak neveztük az átlagértéket meghaladó élettani adatokkal rendelkező személyeket. A relatív aerob kapacitás alapján felosztott csoportok között az osztályozás alapját jelentő mutatón kívül szignifikáns különbség mutatkozott nőknél és férfiaknál az életkor és a testtömeg index értékében. A nyugalmi enzimaktivitások esetében jelentős különbség volt a két csoport között nőknél a kataláz és a szuperoxid-diszmutáz, valamint férfiaknál a szuperoxid-diszmutáz között. A terhelésre változó enzimaktivitásokban sem nőknél, sem férfiaknál nem volt kimutatható értékelhető különbség (5.15. táblázat). Nőknél a két csoport sportági összetételéről elmondható, hogy a II. csoportba kerültek a nagy állóképességű sportolók, a küzdősportolók 69 %-a, a labdajátékosok 57 %-a, a kontroll csoport 20 %-a míg az I. csoportba tartoztak a küzdősportolók 31 %-a, a labdajátékosok 43 %-a, valamint a kontroll csoport 80 %-a. Férfiaknál a két csoport sportági összetételéről elmondható, hogy a II. csoportba kerültek a nagy állóképességű sportolók, a küzdősportolók 70 %-a, a labdajátékosok 73 %-a, míg az I. csoportba tartoztak a küzdősportolók 30 %-a, a labdajátékosok 5 %-a, valamint a kontroll csoport tagjai (5.12. ábra). A légzési anyagcsere intenzitása alapján osztályozott csoportok esetén férfiaknál az I. csoportba kerültek azok, akiknél a terheléses vizsgálat során mért maximális percventilláció nem haladta meg a nyugalomban mérhető maximális akaratlagos ventilláció elvárható értékét, míg a II. csoportba azokat soroltuk, ahol a maximális percventilláció nagyobb volt a maximális akaratlagos ventilláció elvárható szintjénél. Nőknél a teljes mintára vonatkozó átlagérték ettől alacsonyabb volt (0.885), ezért itt a két csoport közötti határértéket máshol húztuk meg. Értékelhető különbséget a nőknél a két csoport között az osztályozás alapját jelentő mutatón túl a SOD nyugalmi értékénél találtunk. A légzési anyagcsere alapján kedvezőbb teljesítményt nyújtó csoportban a SOD

73

aktivitása szignifikánsan nagyobb volt. Férfiaknál az osztályozás alapját jelentő mutatón túl jelentős különbség volt a SOD nyugalmi aktivitásában valamint a GPX terhelésre történő megváltozásában (5.16. táblázat). Nőknél a két csoport sportági összetételéről elmondható, hogy a II. csoportba kerültek a nagy állóképességű sportolók, a küzdősportolók 81 %-a, a labdajátékosok 49 %-a valamint a kontroll csoport 10 %-a, míg az I. csoportba tartoztak a küzdősportolók 19 %-a, a labdajátékosok 51 %-a, valamint a kontroll csoport 90 %-a. Férfiaknál a két csoport sportági összetételéről elmondható, hogy a II. csoportba kerültek a nagy állóképességű sportolók, a küzdősportolók 75 %-a, a labdajátékosok 77 %-a, míg az I. csoportba tartoztak a küzdősportolók 25 %-a, a labdajátékosok 23 %-a, valamint a kontroll csoport tagjai (5.13. ábra). A légzési ekvivalens alapján osztályozott csoportoknál a két csoport közötti élettani adatokban megmutatkozó különbségen túl nőknél eltérést találtunk a BMI-ben, a nyugalomban mért SOD és a terhelésre változó GPX, míg férfiaknál a SOD terhelésre változó aktivitásában (5.17. táblázat). Nőknél a két csoport sportági összetételéről elmondható, hogy a II. csoportba került a küzdősportolók 56 %-a, a labdajátékosok 43 %a valamint a kontroll csoport 60 %-a, míg az I. csoportba tartoztak a nagy állóképességű sportolók, a küzdősportolók 44 %-a, a labdajátékosok 57 %-a, valamint a kontroll csoport 40 %-a. Férfiaknál a két csoport sportági összetételéről elmondható, hogy a II. csoportba kerültek a nagy állóképességű sportolók, a küzdősportolók 60 %-a, a labdajátékosok 50 %-a, a kontroll csoport 10 %-a, míg az I. csoportba tartoztak a küzdősportolók 40 %-a, a labdajátékosok 50 %-a, valamint a kontroll csoport 90 %-a (5.14. ábra). Az aerob-anaerob anyagcsere hányadosra utaló élettani adat alapján kialakított csoportok között az osztályozás alapját jelentő mutatón kívül szignifikáns különbség mutatkozott nőknél a kataláz nyugalmi-, valamint férfiaknál a glutation peroxidáz nyugalmi aktivitásában. Férfiaknál közel szignifikáns különbséget találtunk a SOD terhelésre történő változásában (5.18. táblázat). Nőknél a két csoport sportági összetételéről elmondható, hogy a II. csoportba kerültek a nagy állóképességű sportolók, a küzdősportolók 31 %-a, a labdajátékosok 59 %-a, míg az I. csoportba tartoztak a nagy állóképességű sportolók, a küzdősportolók 69 %-a, a labdajátékosok 41 %-a, valamint a kontroll csoport tagjai. Férfiaknál a két csoport sportági összetételére jellemző, hogy a II.

74

csoportba kerültek a nagy állóképességű sportolók 57 %-a, a küzdősportolók 40 %-a, a labdajátékosok 41 %-a, a kontroll csoport 10 %-a, míg az I. csoportba tartoztak a nagy állóképességű sportolók 43 %-a, a küzdősportolók 60 %-a, a labdajátékosok 59 %-a, valamint a kontroll csoport 90 %-a (5.15. ábra). 5.14. táblázat Az ANOVA analízis eredménye, a nyugalmi valamint a terhelésre változó antioxidáns enzimaktivitás esetében (X1 – nagy állóképességű sportolók; X2 – küzdősportolók; X3 – labdajátékosok; X4 – kontroll csoport)

p

Fpróba nők

férfiak

nők

Scheffé-féle post hoc test férfiak

-5

CATNY

9.30 [3, 76]

1.79 [3, 55]

< 2.6*10

< 0.16

SODNY

3.22 [3, 75]

14.0 [3, 55]

< 0.03

< 1*10-6

nők

férfiak

X1-X4; X3-X4 X1-X4; X1-X3; X2-X4

GPXNY

0.71 [3, 76]

2.87 [3, 55]

< 0.55

< 0.04

CATR1-NY

2.03 [3, 86]

1.98 [3, 109]

< 0.12

< 0.13

SODR1-NY

6.73 [3, 85]

2.20 [3, 109]

< 4*10-4

< 0.09

X2-X1; X2-X3

GPXR1-NY

5.79 [3, 66]

4.68 [3, 109]

< 1.2*10-3

< 0.005

X2-X3; X2-X1; X2-X4

75

X1-X4

BoxPlot

80,00

80,00

62,50

50,00

ount Am%

Amount

kU/ml

BoxPlot

45,00

27,50

20,00

-10,00

10,00

-40,00

X1

X2

X3

X4

Variables

X1

X2

a

X4

b

BoxPlot

250,00

60,00

187,50

30,00

ount Am%

U/ml

Amount

BoxPlot

125,00

62,50

0,00

-30,00

0,00

-60,00

X1

X2

X3

X4

Variables

X1

X2

X3

X4

Variables

c

BoxPlot

d

BoxPlot

5,50

40,00

4,38

20,00

% Amount

U/ml Amount

X3

Variables

3,25

2,13

0,00

-20,00

1,00

-40,00

X1

X2

X3

Variables

X4

X1

X2

X3

Variables

e

X4

f

5.10. ábra Az elsődleges antioxidáns enzimek nyugalomban mért (CAT – a, SOD – c, GPX – e) valamint terhelés hatására változó (CAT – b, SOD – d, GPX – f) aktivitásainak alakulása különböző állóképességű női sportolóknál (X1 – nagy állóképességű sportolók; X2 – küzdősportolók; X3 – labdajátékosok; X4 – kontroll csoport)

76

BoxPlot

120,00

80,00

90,00

50,00

ount Am%

Amount

kU/ml

BoxPlot

60,00

30,00

20,00

-10,00

0,00

-40,00

X1

X2

X3

X4

Variables

X1

X2

a

X4

b

BoxPlot

200,00

100,00

165,00

60,00

ount Am%

U/ml

Amount

BoxPlot

130,00

95,00

20,00

-20,00

60,00

-60,00

X1

X2

X3

X4

Variables

X1

X2

X3

X4

Variables

c

BoxPlot

d

BoxPlot

6,00

60,00

5,13

35,00

% Amount

Amount U/ml

X3

Variables

4,25

3,38

10,00

-15,00

2,50

-40,00

X1

X2

X3

Variables

X4

X1

X2

X3

Variables

e

X4

f

5.11. ábra Az elsődleges antioxidáns enzimek nyugalomban mért (CAT – a, SOD – c, GPX – e) valamint terhelés hatására változó (CAT – b, SOD – d, GPX – f) aktivitásainak alakulása különböző állóképességű férfi sportolóknál (X1 – nagy állóképességű sportolók; X2 – küzdősportolók; X3 – labdajátékosok; X4 – kontroll csoport)

77

5.15. táblázat A relatív aerob kapacitás alapján osztályozott csoportok kora, BMI-je, valamint nyugalmi és terhelésre változó elsődleges antioxidáns enzimaktivitása nőknél (a) és férfiaknál (b) I. csoport

II. csoport

p

(VO2max < 46.8 ml/min/kg)

(VO2max ≥ 46.8 ml/min/kg)

n = 35

n = 44

VO2max [ml/min/kg]

39.4 ± 4.8

52.6 ± 4.7

< 9*10-20

Kor [év]

22.4 ± 5.1

19.9 ± 5.8

< 0.05

BMI [kg/m2]

22.4 ± 3.0

20.8 ± 1.9

< 0.005

CATNY [kU/ml]

51.8 ± 13.3

42.6 ± 13.5

< 0.003

SODNY [U/ml]

87.2 ± 22.4

106.1 ± 42.7

< 0.02

GPXNY [U/ml]

3.23 ± 0.72

3.53 ± 0.93

< 0.12

CATR1-NY [%]

11.0 ± 20.5

7.9 ± 22.8

< 0.54

SODR1-NY [%]

-0.7 ± 14.3

0 ± 19.8

< 0.87

GPXR1-NY [%]

5.8 ± 12.7

2.8 ± 14.1

< 0.35

(a) I. csoport

II. csoport

(VO2max < 55 ml/min/kg)

(VO2max ≥ 55 ml/min/kg)

n = 21

n = 37

VO2max [ml/min/kg]

44.9 ± 9.6

61.4 ± 5.9

< 4.5*10-10

Kor [év]

25.8 ± 4.8

21.8 ± 3.6

< 0.0007

BMI [kg/m2]

26.7 ± 3.2

23.8 ± 2.3

< 0.0001

CATNY [kU/ml]

56.2 ± 11.6

57.8 ± 18.3

< 0.72

SODNY [U/ml]

103.2 ± 21.3

127.8 ± 24.7

< 0.0003

GPXNY [U/ml]

4.28 ± 0.71

3.99 ± 0.87

< 0.19

CATR1-NY [%]

7.9 ± 15.0

4.1 ± 12.5

< 0.29

SODR1-NY [%]

13.2 ± 24.2

6.2 ± 19.4

< 0.23

GPXR1-NY [%]

13.1 ± 12.6

6.5 ± 12.6

< 0.06

(b)

78

p

30 25

fő

20 15 10 5 0

X1

X2

X3

X4

I. csoport

0

5

22

8

II. csoport

2

11

29

2

X1

X2

X3

X4

I. csoport

0

6

6

9

II. csoport

7

14

16

0

(a) 20

fő

15 10 5 0

(b) 5.12. ábra A relatív aerob kapacitás alapján osztályozott csoportok sportági megoszlása nőknél (a) és férfiaknál (b) (X1 – nagy állóképességű sportolók; X2 – küzdősportolók; X3 – labdajátékosok; X4 – kontroll csoport)

79

5.16. táblázat A légzési anyagcsere intenzitás alapján osztályozott csoportok kora, BMI-je, valamint nyugalmi és terhelésre változó elsődleges antioxidáns enzimaktivitása nőknél (a) és férfiaknál (b) I. csoport

II. csoport

p

(VE/MVVkell ≤ 0.885)

(VE/MVVkell > 0.885)

n = 38

n = 41

VE/MVVkell

0.75 ± 0.10

1.01 ± 0.09

< 2*10-21

Kor [év]

21.6 ± 5.5

20.5 ± 5.6

< 0.56

BMI [kg/m2]

21.1 ± 2.8

21.9 ± 2.4

< 0.07

CATNY [kU/ml]

49.3 ± 14.7

44.3 ± 13.3

< 0.17

SODNY [U/ml]

85.7 ± 20.8

109.4 ± 43.8

< 0.003

GPXNY [U/ml]

3.46 ± 0.79

3.34 ± 0.91

< 0.48

CATR1-NY [%]

12.4 ± 23.4

6.3 ± 19.9

< 0.25

SODR1-NY [%]

0.1 ± 14.9

-0.6 ± 19.9

< 0.87

GPXR1-NY [%]

4.4 ± 13.6

3.9 ± 13.6

< 0.94

I. csoport

II. csoport

p

(VE/MVVkell < 1)

(VE/MVVkell ≥ 1)

n = 19

n = 39

VE/MVVkell

0.76 ± 0.17

1.14 ± 0.10

< 1.39*10-14

Kor [év]

24.5 ± 5.7

22.7 ± 3.7

< 0.15

BMI [kg/m2]

25.7 ± 3.3

24.4 ± 2.8

< 0.11

CATNY [kU/ml]

55.4 ± 13.3

58.1 ± 17.3

< 0.55

SODNY [U/ml]

101.8 ± 19.5

127.3 ± 25.2

< 0.0003

GPXNY [U/ml]

4.14 ± 0.87

4.08 ± 0.81

< 0.80

CATR1-NY [%]

8.1 ± 15.0

4.2 ± 12.7

< 0.30

SODR1-NY [%]

11.4 ± 18.7

7.5 ± 22.7

< 0.51

GPXR1-NY [%]

15.9 ± 13.4

5.4 ± 11.2

< 0.003

(a)

(b)

80

30 25

fő

20 15 10 5 0

X1

X2

X3

X4

I. csoport

0

3

26

9

II. csoport

2

13

25

1

X1

X2

X3

X4

I. csoport

0

5

5

9

II. csoport

7

15

17

0

(a) 20

fő

15 10 5 0

(b) 5.13. ábra A légzési anyagcsere intenzitása alapján osztályozott csoportok sportági megoszlása nőknél (a) és férfiaknál (b) (X1 – nagy állóképességű sportolók; X2 – küzdősportolók; X3 – labdajátékosok; X4 – kontroll csoport)

81

5.17. táblázat A légzési ekvivalens alapján osztályozott csoportok kora, BMI-je, valamint nyugalmi és terhelésre változó elsődleges antioxidáns enzimaktivitása nőknél (a) és férfiaknál (b) I. csoport

II. csoport

p

(VE/VO2max < 35.7)

(VE/VO2max ≥ 35.7)

n = 42

n = 37

VE/VO2max

32.2 ± 2.7

39.7 ± 2.8

< 1*10-19

Kor [év]

20.4 ± 4.7

21.7 ± 6.5

< 0.30

BMI [kg/m2]

21.6 ± 2.7

21.4 ± 2.4

< 0.64

CATNY [kU/ml]

45.6 ± 13.0

47.9 ± 15.3

< 0.46

SODNY [U/ml]

93.2 ± 31.9

103.3 ± 40.6

< 0.22

GPXNY [U/ml]

3.38 ± 0.78

3.42 ± 0.94

< 0.85

CATR1-NY [%]

10.4 ± 22.8

7.9 ± 20.7

< 0.61

SODR1-NY [%]

3.4 ± 16.9

-4.7 ± 17.4

< 0.05

GPXR1-NY [%]

4.6 ± 13.6

3.5 ± 13.6

< 0.71

(a) I. csoport

II. csoport

(VE/VO2max < 34.1)

(VE/VO2max ≥ 34.2)

n = 27

n = 31

VE/VO2max

30.6 ± 2.5

37.4 ± 2.7

< 2.3*10-14

Kor [év]

24.4 ± 4.9

22.2 ± 3.8

< 0.06

BMI [kg/m2]

25.9 ± 2.7

23.8 ± 2.9

< 0.006

CATNY [kU/ml]

58.2 ± 10.4

56.3 ± 19.9

< 0.66

SODNY [U/ml]

110.9 ± 23.4

125.9 ± 26.9

< 0.03

GPXNY [U/ml]

4.25 ± 0.81

3.96 ± 0.82

< 0.20

CATR1-NY [%]

7.6 ± 13.3

3.6 ± 13.6

< 0.27

SODR1-NY [%]

12.1 ± 23.3

5.9 ± 19.1

< 0.28

GPXR1-NY [%]

12.4 ± 13.8

5.8 ± 11.3

< 0.05

(b)

82

p

30 25

fő

20 15 10 5 0

X1

X2

X3

X4

I. csoport

2

7

29

4

II. csoport

0

9

22

6

X1

X2

X3

X4

I. csoport

0

8

11

8

II. csoport

7

12

11

1

(a)

12 10

fő

8 6 4 2 0

(b) 5.14. ábra A légzési ekvivalens alapján osztályozott csoportok sportági megoszlása nőknél (a) és férfiaknál (b) (X1 – nagy állóképességű sportolók; X2 – küzdősportolók; X3 – labdajátékosok; X4 – kontroll csoport)

83

5.18. táblázat Az aerob-anaerob anyagcsere mutató alapján osztályozott csoportok kora, BMI-je, valamint nyugalmi és terhelésre változó elsődleges antioxidáns enzimaktivitása nőknél (a) és férfiaknál (b) I. csoport

II. csoport

p

(VO2max/tejsavmax < 350)

(VO2max/tejsavmax ≥ 350)

n = 42

n = 37

VO2max/tejsavmax

264 ± 59

445 ± 88

< 3.4*10-17

Kor [év]

21.3 ± 5.8

20.7 ± 5.3

< 0.62

BMI [kg/m2]

21.6 ± 3.0

21.4 ± 2.0

< 0.82

CATNY [kU/ml]

52.8 ± 13.1

39.7 ± 11.9

< 3.9*10-5

SODNY [U/ml]

97.4 ± 32.1

98.4 ± 40.9

< 0.91

GPXNY [U/ml]

3.45 ± 0.77

3.34 ± 0.94

< 0.58

CATR1-NY [%]

6.6 ± 20.4

12.2 ± 23.1

< 0.26

SODR1-NY [%]

-3.5 ± 16.0

3.1 ± 18.7

< 0.11

GPXR1-NY [%]

1.9 ± 13.8

6.5 ± 13.0

< 0.14

I. csoport

II. csoport

p

(VO2max/tejsavmax < 400)

(VO2max/tejsavmax ≥ 400)

n = 36

n = 22

VO2max/tejsavmax

330 ± 51

509 ± 123

< 2.3*10-10

Kor [év]

24.1 ± 4.5

21.9 ± 4.3

< 0.08

BMI [kg/m2]

24.6 ± 2.4

25.2 ± 3.8

< 0.44

CATNY [kU/ml]

57.6 ± 11.7

56.5 ± 21.7

< 0.79

SODNY [U/ml]

119.9 ± 25.6

117.4 ± 27.8

< 0.73

GPXNY [U/ml]

4.33 ± 0.73

3.72 ± 0.84

< 0.005

CATR1-NY [%]

4.6 ± 12.6

6.9 ± 15.0

< 0.55

SODR1-NY [%]

4.6 ± 18.7

15.6 ± 24.0

< 0.06

GPXR1-NY [%]

7.6 ± 12.9

10.9 ± 12.8

< 0.34

(a)

(b)

84

30 25

fő

20 15 10 5 0

X1

X2

X3

X4

I. csoport

0

11

21

10

II. csoport

2

5

30

0

X1

X2

X3

X4

I. csoport

3

12

13

8

II. csoport

4

8

9

1

(a) 15

fő

10 5 0

(b) 5.15. ábra Az aerob-anaerob anyagcsere mutató alapján osztályozott csoportok sportági megoszlása nőknél (a) és férfiaknál (b) (X1 – nagy állóképességű sportolók; X2 – küzdősportolók; X3 – labdajátékosok; X4 – kontroll csoport)

85

5.3.3. Megbeszélés A nemzetközi szakirodalomban mindössze két publikációt találtunk, amely az aerob és az anaerob állóképességű sportolók antioxidáns státusát hasonlítja össze [40, 124]. Marzatico és munkatársai [40] férfi maratonfutók, sprinterek és kontroll személyek antioxidáns státusát hasonlították össze nyugalomban és a pályaterhelést követő időpontokban. Laboratóriumi vizsgálat keretében nem állapították meg a vizsgálati személyek relatív aerob kapacitását, azonban a terhelés időeredményéből és a terhelés után mért tejsav koncentrációból következtettek az edzettségi állapotra. Megállapították, hogy a nyugalomban mért SOD aktivitása magasabb a sportolóknál, mint a kontroll személyeknél, maratonfutóknál magasabb, mint sprintereknél. A terhelés előtt mért GPX és CAT aktivitása jelentősen nagyobb volt maratonfutóknál, mint a kontroll személyeknél, azonban a sprintereknél a GPX magasabb, a CAT alacsonyabb volt a kontroll csoporthoz viszonyítva. Kostaropoulos és munkatársai [124] férfi hosszú- és rövidtávfutóknál vizsgálták az antioxidáns státust és megállapították, hogy a kataláz nyugalmi aktivitása háromszor nagyobb a hosszútávfutókban, mint a rövidtávfutókban. Mindezt alátámasztotta vizsgálatuk azon része, hogy a relatív aerob kapacitás és a kataláz aktivitása között szignifikáns pozitív korreláció volt kimutatható. Mindkét vizsgálatban tehát a nagyobb aerob kapacitással rendelkező sportolóknál találták a magasabb kataláz aktivitást. Vizsgálatainkban a sportágakat eltérő csoportosítással tanulmányoztuk, hogy a különböző sportág típusok közötti esetleges eltérés kimutatható legyen. Mindezek alapján a nőknél a kontroll csoportban volt kimutathatóan nagyobb kataláz aktivitás a nagy állóképességű- és az intervallumos sportolókhoz képest, férfiaknál nem találtunk különbséget a csoportok között. Az irodalomban kevés adat van arra vonatkozóan, hogy a vázizomzatban a fizikai erőkifejtés a kataláz enzim aktivitásának emelkedését idézné elő [22, 41]. Néhány tanulmány adatai azt mutatják [48, 50], hogy a fizikai terhelés a vázizomzatban csökkenti a kataláz aktivitását, a változás pontos mechanizmusa jelenleg nem ismert. A női kontroll csoportban tapasztalt nagyobb nyugalmi kataláz aktivitásra a terhelés következtében változó antioxidáns enzimek nem adnak választ, tehát valószínűsíthetően nem adaptáció következtében alakult ki magasabb aktivitás. A lehetséges magyarázatok között felmerül a vizsgálatok során nem regisztrált esetlegesen exogén eredetű antioxidáns pótlás.

86

Özbay és munkatársa [79] kimutatta, hogy a GPX aktivitása jelentősen magasabb az edzetteknél, mint a kontroll csoportban. Állóképességi edzés kimutathatóan fokozza az aktívan működő izomzatban a glutation-peroxidáz aktivitását nyugalomban [22]. A hosszabb időtartamú edzések fokozottabban növelik a GPX szintjét nyugalomban. Marzatico [40] terhelés hatására a sprintereknél tudott GPX emelkedést kimutatni, maratonfutóknál ezzel szemben nem. Vizsgálatainkban férfiaknál a különböző típusú sportágak összehasonlításával a kontroll csoport esetében volt szignifikánsan nagyobb a terhelés hatására változó GPX, a nagy állóképességű sportolókhoz viszonyítva. Mindebből következően a kontroll személyeknél terhelés hatására nagyobb mértékben keletkezik a hidrogén-peroxid, mint a nagy állóképességű sportolóknál. Ennek oka valószínűsíthetően az, hogy a fizikai terheléshez kevésbé adaptálódott személyekről van szó, akiknél a rendszeres edzés hiányából adódóan az antioxidáns rendszer válaszreakciója fokozottabb. Nőknél hasonlóan alakul a GPX enzim terhelésre történő válasza, azonban a nagy állóképességű sportolók válaszreakciója pozitívabb a gyorsasági sportolókhoz képest, ami arra utalhat, hogy a vázizomzat által nagyobb mértékben termelődő hidrogén-peroxid eliminálásához jelentős mértékű aktivitás növekedésre van szükség. A nagyobb mértékben termelődő hidrogén-peroxidot pedig magyarázza a SOD terhelésre bekövetkező válaszának GPX-hez hasonlóan alakuló profilja az egyes csoportokban. Özbay vizsgálataiból [79] az is kiderült, hogy a SOD aktivitása a korral csökken, valamint edzettebbeknél magasabb, mint edzetleneknél. A SOD aktivitás összefüggését a sportági adottsággal jól jelzi az állóképességgel növekvő enzimaktivitás a férfiak esetében, nőknél pedig a kedvező adaptációra utaló jelet a SOD terhelésre bekövetkező változásában figyelhetjük meg, mely szerint nagy állóképességű sportolóknál terhelés hatására emelkedést-, míg küzdősportolóknál terhelés hatására csökkenést tapasztaltunk. Az irodalomban a különböző sportolók edzettségi állapotának jellemzésére használt teljesítmény élettani adatok közül egyedül a terhelési időtartamot, illetve a relatív aerob kapacitást használják az antioxidáns rendszerrel történő összehasonlításban. Számos egyéb élettani mutató figyelembe vételével adódhatnak olyan különbségek az egyes

87

sportágaknál az elsődleges antioxidáns rendszer működésében, amire a korábban jelzett mutatók nem utalnak. A relatív aerob kapacitás alapján felosztott csoportok a nyugalmi enzimaktivitásokban talált különbség oka adódhatott a csoportok eltérő korából és antropometriai viszonyaiból. A légzési anyagcsere alapján kedvezőbben teljesítő csoportban mindkét nem esetében az adaptációt jól jelzi a nyugalmi szinten tapasztalható nagyobb SOD aktivitás. Ezek alapján bizonyítható, hogy az edzettség szempontjából kedvező jelnek ítélhető férfiaknál a terhelés hatására kisebb mértékben változó glutationperoxidáz. Férfiaknál a légzési ekvivalens alapján a II.-, azaz ebben az esetben a kedvezőtlen csoportban tapasztalható a nyugalomban mért nagyobb SOD-, illetve a terhelésre kisebb mértékben változó GPX aktivitás. A csoport sportági összetétele alapján túlsúlyban vannak a nagyobb állóképességgel rendelkező sportolók. A teljesítmény élettani mutatók közül ez utóbbit az antioxidáns enzimrendszer értékelésekor kevésbé vehetjük figyelembe. Az aerob-anaerob anyagcserét jellemző élettani érték kedvezően használható az antioxidáns enzimek adaptációs vizsgálatához, mivel férfiaknál és nőknél is a SOD terhelésre történő változása pozitívabb tendenciát jelez a II. csoportban, az I. csoporthoz képest.

88

5.4. Az antioxidáns enzimrendszer adaptációja 5.4.1. A vizsgálatban résztvevők jellemzése Ebben a vizsgálatban a férfi evezős sportolók edzettségi állapotát és elsődleges antioxidáns rendszerét hasonlítottuk össze a felkészülés különböző időszakaiban. Az edzettségi állapot felmérését minden periódus elején és végén laboratóriumi ergométeres terheléssel végeztük, amelynek során nyugalomban, minden egyes terhelési lépcsőben és a restitúció 5. percében meghatároztuk az antioxidáns státust. Az első időszak alatt az alapozó edzésen belüli két hónapos tartományt (I.), a második időszak alatt egy éves intervallumban az alapozás előtti időszakot (II.), a harmadik időszak alatt a négy hónapos alapozó edzés elejét és végét (III.) vetettük össze. A sportolók alapadatait a három időszakra vonatkozóan az 5.19. táblázat tartalmazza. A testtömeg index adatai a vizsgált időszak kezdetének értékét mutatja, egyik intervallumban sem történt e mutatóban szignifikáns változás. 5.19. táblázat Férfi evezős sportolók kora, BMI-je és terhelési protokolja a vizsgált időintervallumokban Kor [év]

BMI (kg/m2)

Terhelési protokol

I. (n = 6)

22.1 ± 3.2

24.5 ± 2.0

4*1500 m evezés ergométeren

II. (n = 5)

23.0 ± 2.6

24.4 ± 2.2


III. (n = 6)

22.9 ± 3.9

23.9 ± 2.2


5.4.2. Eredmények ismertetése A vizsgálatban résztvevő versenyzők élettani teljesítményét három mutatóval jellemeztük. A testsúlyra vonatkoztatott teljesítmény alapján megállapítható, hogy az alapozás felénél végzett felmérés nem növelte a teljesítőképességet, azonban a négy hónapig tartó alapozóidőszak végére a munkavégző képesség emelkedett. Az egy éves periódus figyelembevételével megállapítható, hogy az alapozási időszakot a versenyzők ugyanolyan teljesítménnyel kezdték. A terhelés befejezése után mért maximális

89

tejsavkoncentráció szignifikánsan csökkent már az alapozóidőszak felénél is, ami az edzettség szempontjából kedvező jelnek ítélhető, ugyanakkor az alapozóidőszak végén a kedvezőbb teljesítményhez magasabb tejsavkoncentráció tartozott. A II.-es periódus alatt a tejsav szint nem változott. A pulzusszám az általunk vizsgált periódus alatt nem változott szignifikánsan (5.20. táblázat). Az elsődleges antioxidáns enzimek nyugalmi szintje közül a szuperoxid diszmutáz aktivitása az alapozóidőszak felénél jelentősen emelkedett, azonban sem az alapozóidőszak végére, sem az egy éves intervallumot figyelembe véve nem változott jelentősen. Az általunk vizsgált periódusban a kataláz enzim sem változott értékelhetően. A glutation-peroxidáz aktivitása az alapozóidőszak felénél és a végén a kezdethez képest szignifikánsan emelkedett, és az egy éves periódus esetében értékelhető csökkenést tapasztaltunk (5.21. táblázat). A három általunk vizsgált periódusban az egyes terhelési lépcsők végén mértük az antioxidáns státus alakulását, amelynek a terhelés előtti szinthez viszonyított százalékos változásait szemléltetik az 5.16.-5.18. ábrák. A I.-III. időszakban a periódus elején és végén mért eredményekben-, valamint az egyes terhelési lépcsők között nem volt kimutatható szignifikáns eltérés, ezért csak a változások trendjét lehet elemezni.

90

5.20. táblázat A teljesítőképesség, a tejsav koncentráció, valamint a pulzusszám alakulása I., II. és III időszakban (E=előtte; U=utána; a szignifikáns változások vastagon jelölve)

I II III

Maximális

Maximális

Maximális

teljesítmény

tejsav

pulzusszám

[watt/kg]

[mmol/l]

[1/min]

E

4.95 ± 0.31

16.2 ± 2.3

191 ± 7

U

4.98 ± 0.62

13.0 ± 1.7

190 ± 5

E

5.02 ± 0.28

15.8 ± 2.2

190 ± 8

U

5.04 ± 0.44

13.2 ± 2.8

191 ± 2

E

4.97 ± 0.41

14.1 ± 1.7

193 ± 3

U

5.37 ± 0.49

20.0 ± 2.1

195 ± 9

5.21. táblázat A szuperoxid-diszmutáz, a kataláz, valamint a glutation-peroxidáz aktivitás nyugalmi szintjének alakulása I., II. és III. időszakban (E=előtte; U=utána; a szignifikáns változások vastagon jelölve)

I II III

SOD

CAT

GPX

[U/ml]

[kU/ml]

[U/ml]

E

129.9 ± 20.5

57.1 ± 16.6

2.88 ± 0.64

U

157.7 ± 19.7

55.7 ± 6.9

5.19 ± 0.73

E

131.6 ± 22.4

57.1 ± 16.6

2.78 ± 0.66

U

155.7 ± 27.8

62.9 ± 7.4

2.01 ± 0.15

E

160.6 ± 27.5

66.8 ± 9.1

2.00 ± 0.16

U

144.2 ± 14.6

72.1 ± 19.1

2.71 ± 0.30

91

125 120 115

SOD [U/ml]

110 105 E

100

U

95 90 85 80 75 NY

T1

T2

T3

T4

R5

195

175

CAT [kU/ml]

155

135

E U

115

95

75

55 NY

T1

T2

T3

T4

R5

135

125

GPX [U/ml]

115

105

E U

95

85

75

65 NY

T1

T2

T3

T4

R5

5.16. ábra A szuperoxid-diszmutáz, a kataláz, valamint a glutation-peroxidáz aktivitás százalékos alakulása a terhelés előtt mért értékekhez viszonyítva az I.-es időszakban (E=előtte; U=utána; NY=nyugalomban; T1=első lépcsőt követően; T2=második lépcsőt követően; T3=harmadik lépcsőt követően; T4=negyedik lépcsőt követően; R5=restitúció 5. percében)

92

125 120 115

SOD [U/ml]

110 105 E

100

U

95 90 85 80 75 NY

T1

T2

T3

T4

R5

175

CAT [kU/ml]

155

135 E U

115

95

75

55 NY

T1

T2

T3

T4

R5

125 120 115

GPX [U/ml]

110 105 E

100

U

95 90 85 80 75 NY

T1

T2

T3

T4

R5

5.17. ábra A szuperoxid-diszmutáz, a kataláz, valamint a glutation-peroxidáz aktivitás százalékos alakulása a terhelés előtt mért értékekhez viszonyítva a II.-es időszakban (E=előtte; U=utána; NY=nyugalomban; T1=első lépcsőt követően; T2=második lépcsőt követően; T3=harmadik lépcsőt követően; T4=negyedik lépcsőt követően; R5=restitúció 5. percében)

93

125 120 115

SOD [U/ml]

110 E

105

U

100 95 90 85 NY

T1

T2

T3

T4

R5

135

125

CAT [kU/ml]

115

105

E U

95

85

75

65 NY

T1

T2

T3

T4

R5

135 130 125

GPX [U/ml]

120 115 E

110

U

105 100 95 90 85 NY

T1

T2

T3

T4

R5

5.18. ábra A szuperoxid-diszmutáz, a kataláz, valamint a glutation-peroxidáz aktivitás százalékos alakulása a terhelés előtt mért értékekhez viszonyítva a III.-as időszakban (E=előtte; U=utána; NY=nyugalomban; T1=első lépcsőt követően; T2=második lépcsőt követően; T3=harmadik lépcsőt követően; T4=negyedik lépcsőt követően; R5=restitúció 5. percében)

94

5.4.3. Megbeszélés Az antioxidáns enzimrendszer adaptációja nyugalmi szinten már az alapozó időszak felénél is megfigyelhető, a SOD és a GPX emelkedésében, amelyet közvetlenül nem követ a teljesítmény fokozódása, de az alacsonyabb maximális vérlaktát szint az edzettség kedvező jelének tekinthető, ugyanolyan teljesítőképesség mellett. Ebből adódóan a teljesítmény élettani adatok alakulása mellett az antioxidáns rendszer adaptációjának vizsgálatakor más a teljesítőképességre szintén utaló biokémiai edzettségi markert is érdemes figyelembe venni. A nyugalomban mért GPX enzim az alapozó időszak végén is szignifikánsan nagyobb a periódus elején mért aktivitáshoz képest, tehát az adaptáció jelensége ekkor is megfigyelhető. Az egy éves periódus alatt csökkenő nyugalmi GPX nem edzettségi marker, mivel ezen időszak alatt egyik teljesítményt jelző mutató sem változott jelentősen. Az alapozóidőszak felénél (I.) mért relatív enzimaktivitás változások jellege alapján következtethető, hogy a GPX és a CAT egymást helyettesítő hatása már ekkor is érvényesül. A periódus elején a kataláz emelkedő tendenciát mutat, a glutation-peroxidáz inkább csökkenőt, majd a periódus végén a kataláz aktivitása változatlan marad, míg a glutation peroxidáz aktvitása a terhelés maximumában mintegy 10 %-kal fokozódik a nyugalmi szinthez képest. Az alapozás teljes periódusát (III.) átfogó felmérés alapján valószínűsíthető, hogy a terhelés harmadik lépcsőjében lesz a hidrogén-peroxid koncentrációja maximális, amelyre a SOD enzim kifejezett aktivitás fokozódása utal. A hidrogén-peroxid eliminációját ez esetben feltehetőleg a kataláz végzi, mivel a glutationperoxidázhoz képest az aktivitás változása a szuperoxid-diszmutázhoz hasonlít. Ugyanazon enzim terhelés közbeni ellentétes változása az alacsonyabb nyugalmi szinthez a glutation-peroxidáz esetében figyelhető meg a II. periódusban. A periódus végén a nyugalmi szinten tapasztalt értékelhetően alacsonyabb értéket kompenzálhatja a terhelés második lépcsőjét követő magasabb enzimaktivitás.

95

5.5. Antioxidáns kapacitás különböző kompartmentekben 5.5.1. A vizsgálatban résztvevők jellemzése 14 válogatott evezős elsődleges antioxidáns védelmi rendszerének nyugalmi szintjét hasonlítottam össze az evezős ergométeren mutatott terhelési teszt eredményével. A versenyzők evezős ergométeren 4-szer 1500 métert teljesítettek fokozódó intenzitással az individuális maximális teljesítőképességig, a terhelési lépcsők között 1-1 perc szünettel (5.22. táblázat). Az arteriális kapilláris-, valamint a vénás vér vizsgálatokat terhelés előtt, nyugalomban végeztük el. 5.22. táblázat Válogatott evezős sportolók kora, BMI-je és terhelési protokolja Kor

BMI (kg/m2)

Terhelési protokol

24.5 ± 5.0

22.8 ±3.6


Férfi válogatott evezős n=6 21.6 ± 1.8

24.3 ±2.2


Női válogatott evezős n=7

5.5.2. Eredmények ismertetése A maximális teljesítőképesség és az antioxidáns enzimek különböző szinten mért aktivitásai közötti viszonyt vizsgáltam meg férfiaknál és nőknél együttesen. Mindehhez statisztikai modellként a többszörös lineáris regressziót használtam fel, melynek során három hipotézisem volt. A lineáris regressziós modell általános egyenlete a következő: ymax. teljesítőképesség = β1*xSOD + β2*xCAT + β3*xGPX, illetve ymax. teljesítőképesség = c+ b1*xSOD + b2*xCAT + b3*xGPX ahol y a függő változó, x a független változó(k), β a standardizált egyenlet lineáris együtthatói, b a konstanst tartalmazó egyenlet lineáris együtthatói, c a konstans. A maximális teljesítőképesség és az elsődleges antioxidáns enzimaktivitás egyedi alakulását az 5.23. táblázat személteti. A vénás vérvételt egyes eredményeit metodikai hiba miatt nem vettük figyelembe.

96

Az első feltevés szerint a maximális teljesítőképesség összefügg az elsődleges antioxidáns enzimek nyugalmi aktivitásaival a vénás vér hemolizátumában (5.24. táblázat). Ebben a modellben nem találtam szignifikáns összefüggést a függő változó és egyik független változó között sem. Második hipotézisem szerint a maximális teljesítőképesség összefügg az elsődleges antioxidáns

enzimek

nyugalmi

aktivitásaival

az

arterializált

kapilláris

vér

hemolizátumában (5.25. táblázat). Az eredmény hasonlóképpen alakult: sem a modell illeszkedése nem volt szignifikáns, sem az egyes független változók értékei a függő változókhoz képest. A harmadik hipotézis szerint a maximális teljesítőképesség összefügg az elsődleges antioxidáns enzimek nyugalmi aktivitásaival a vénás vér vörösvértest hemolizátumában (5.26. táblázat). Ebben az esetben a modell illeszkedése szignifikáns volt. 5.23. táblázat A maximális teljesítőképesség és az elsődleges antioxidáns enzimek aktivitásának egyedi értékei (ven = vénás vér hemolizátum; vvt = vénás vörösvértest hemolizátum) Nem 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

n n n n n n n f f f f f f

Teljesítmény Watt 202,9 254,9 258,2 266,1 277,8 282,8 295,2 358 415,4 418,1 422,5 462,7 486,6

SOD U/ml 139,1 134,7 182,7 119,5 97,7 182,7 112,9 141,3 184,9 176,2 152,2 189,3 119,5

SODven U/ml 150,0 117,3 141,3

169,6 154,4 163,1 139,1

SODvvt U/ml 469,6 535,1 430,4 502,3 489,3 508,9 456,5 567,8 541,6 508,9 574,3 495,8 463,1

97

CAT kU/ml 63,73 36,07 51,51 30,87 23,92 45,60 57,19 81,48 59,05 73,08 59,40 60,12 67,66

CATven CATvvt kU/ml kU/ml 117,37 46,12 103,54 46,62 128,96 54,92 134,57 98,89 71,25 119,53 90,99 137,56 94,20 150,64 113,25 69,81 134,00 76,81 145,59 110,73

GPX U/ml 1,82 1,79 2,26 1,75 2,04 2,11 2 2,11 1,86 1,89 1,89 1,97 2,26

GPXven U/ml 1,97 2,15 2,04

2,04 1,93 1,75 2,11

GPXvvt U/ml 3,68 3,02 3,53 3,42 3,61 3,35 3,83 3,02 3,13 3,35 3,39 3,68 4,37

5.24. táblázat A maximális teljesítőképesség és az elsődleges antioxidáns enzimek vénás vér hemolizátumában mért nyugalmi aktivitásai közötti összefüggés egyenletének paraméterei n=7

β

konstans

b

p szintje

1099

0.30

SOD

-0.54

-2.8

0.40

CAT

1.00

4.4

0.10

GPX

-0.49

-324

0.35

5.25. táblázat A maximális teljesítőképesség és az elsődleges antioxidáns enzimek arterializált kapilláris vér hemolizátumában mért nyugalmi aktivitásai közötti összefüggés egyenletének paraméterei n=13

β

konstans

b

p szintje

49.1

0.88

SOD

0.12

0.4

0.68

CAT

0.47

2.6

0.16

GPX

0.09

46.9

0.77

5.26. táblázat A maximális teljesítőképesség és az elsődleges antioxidáns enzimek vénás vér vörösvértest hemolizátumában mért nyugalmi aktivitásai közötti összefüggés egyenletének paraméterei n=13

β

konstans

b

p szintje

-1473

0.03

SOD

0.82

1.8

0.03

CAT

0.31

1.4

0.19

GPX

0.86

217.1

0.02

98

5.5.3. Megbeszélés Számos irodalmi utalást találunk arra vonatkozóan, hogy a kedvezőbb teljesítmény élettani adaptáció az antioxidáns enzimek nyugalmi aktivitásában is megnyilvánul [40, 86, 87]. Általánosan elfogadott tény, hogy edzett egyének nyugalomban mérhető SOD aktivitása jelentősebb magasabb, mint edzetlen személyekben, ugyanakkor edzett egyének között a nagyobb állóképességű egyéneknek magasabb a SOD aktivitásuk, a kisebb állóképességűekhez képest [40]. Azonban a különböző vizsgálatok során levont következtetések eltérő okaként említhető, hogy az enzimatikus meghatározásokat különböző

mintákból

(szövet,

vér)

és

különböző

kompartmentekből

(artériás

vörösvértest, vénás vörösvértest, teljes vér) végezték el. A nyugalomban mérhető antioxidáns státus jellemezheti az egyéni edzettségi állapotot is. Margaritis és munkatársai szerint a glutation szint szoros korrelációba hozható a relatív aerob kapacitással, ennél fogva az edzés mennyiségével valamint a versenyen elért eredményességgel is [39]. Palazzetti és munkacsoportja [125] rámutatott arra, hogy állóképességi sportolóknál tapasztalható túledzettség egyik oka az oxidatív stressz és az ezzel összefüggésbe hozható antioxidáns védelmi rendszer nem megfelelő működése. A túledzés jeleként értelmezhető a fizikai erőkifejtés hatására fokozottabban emelkedő malondialdehid koncentráció, valamint a plazma glutation-peroxidáz aktivitásának emelkedése nyugalmi szinten. Ortenblad és munkacsoportja [126] azt találta, hogy az antioxidáns enzimaktivitás nem különbözik egymástól jelentősen intervallumosan edzett és edzetlen személyeknél, ugyanakkor a vázizomzatban nyugalomban mérhető antioxidáns aktivitás az edzett csoportban magasabb. Az elsőnek tárgyalt hipotézis elvetésének fő oka lehetett statisztikai is: az alacsony mintaszám miatt nem teljesült a változók száma szerinti minimális elemszám, ezért nem volt szignifikáns összefüggés a függő és a független változók között. Ugyanakkor a modell elvetését támasztja alá az a tény is, hogy a vénás vér hemolizátumában és az artériás vér hemolizátumában mért antioxidáns enzimaktivitások között egy esetben sem volt kimutatható szignifikáns különbség.

99

A második modell nem szignifikáns illeszkedése magyarázható az egyénileg minimális mértében valószínűsíthetően különbözőséget mutató hematokrit és vörösvértestszám alakulásával illetve a modell nem-linearitásával, amennyiben a plazma és az egyéb alakos elemek antoxidáns kapacitását ezzel a megközelítéssel kellene figyelembe venni. A harmadik modell illeszkedése szignifikáns volt, azaz a maximális teljesítőképesség és az elsődleges antioxidánsok nyugalmi aktivitása között a lineáris regressziós egyenes egyenlete szignifikáns. A független változók együtthatója alapján megfigyelhető, hogy a SOD és a GPX együttesen szignifikánsan összefügg a maximális teljesítménnyel, míg a kataláz együtthatója a lineáris modellben nem szignifikáns. Mindez azt mutatja, hogy nyugalomban a SOD és a GPX határozza meg a maximális teljesítőképességet, amennyiben lineáris modellt illesztünk a változókra. Mindezzel tehát közvetetten bizonyítottam, hogy akut fizikai terhelés során mért teljesítőképesség mértéke leginkább a nyugalmi vénás vér vörösvértest antioxidáns enzimrendszerével függ össze és nem függ a plazma és a vér egyéb alakos elemeihez kötődő elsődleges antioxidáns enzimrendszertől.

100

6. Következtetések A nemzetközi szakirodalomban számos tanulmány jelent meg, amely a fizikai erőkifejtéssel kapcsolatos oxidatív stresszválaszt vizsgálja. A tanulmányokban található különbözőség három okra vezethető vissza: (i) a sportolókon alkalmazott terhelési protokolok intenzitása és időtartama eltérő; (ii) különbözőek a vizsgálati alanyok és a vizsgálati minták; (iii) eltérő meghatározási módszereket használnak. Labdajátékosokon elvégzett vizsgálataink jelentős megállapítása, hogy az elsődleges antioxidáns enzimek (SOD, CAT, GPX) nőknél és férfiaknál terhelés hatására fokozódnak, ahol a terhelés végére a szuperoxid-diszmutáz enzim aktivitása is emelkedik. A szabályozás mechanizmusát befolyásolja a sportolók nagyobb állóképessége, amelyre az elsődleges antioxidáns enzimrendszer és az állóképességet jelző mutatók közötti szignifikáns korrelációk utalnak. Megállapítható, hogy az elsődleges antioxidáns enzimrendszer terhelésre bekövetkező változása sportág specifikus és eltér a kontroll csoportnál tapasztalt változásoktól. Feltételezhetően intervallumosan edzett sportolók esetében a terhelés során az oxidatív stressz következtében keletkező hidrogén-peroxid eliminációjában jelentős mértékben a glutation-peroxidáz vesz részt. Nagy állóképességű sportágban (evezés, hegyi kerékpár) végzett vizsgálatokból megállapítható, hogy akut fizikai terhelés során a kataláz és a glutation-peroxidáz eltérő módon működik. Az eltérések már nyugalmi szinten is megfigyelhetőek, ebből következik, hogy az állóképességi sportágon belül a különböző típusú sportágak edzésterhelései során bekövetkező adaptáció változó módon érinti az antioxidáns enzimrendszer e két tagját. A nagy állóképességű sportágak összehasonlítása alapján bizonyítottuk, hogy a SOD által katalizált reakcióban képződött hidrogén-peroxid jelentős részét hegyi kerékpárosoknál a kataláz eliminálja. Ezért korábbi vizsgálatok eredményei alapján közvetett módon következtetni lehet arra, hogy akut fizikai erőkifejtéseknél az alsó végtagi izomcsoportot jelentősebb mértékben használó sportolók esetében a hidrogén-peroxid képződés

101

kifejezettebb mértékű a dominánsan felső végtagi izomcsoportokat megmozgató nagy állóképességű sportolókkal szemben. A pályavizsgálatok eredményei alapján megállapítható, hogy a szabadgyök scavengelő rendszerek működése összefüggést mutat a hosszantartó szubmaximális munkavégzés individuális teljesítőképességével. Mindehhez fontos figyelembe venni a szabadgyök termelésre utaló markereket valamint a scavengelő komponensek aktivitását. Az elvégzett főkomponens analízis eredménye alapján kiderült, hogy hasonlóság mutatkozik a terhelés időtartama és a tejsav koncentráció-, a SOD aktivitás-, a CAT aktivitás-, az MDA koncentráció-, valamint a bilirubin szint változása között. Az antioxidáns scavengelő és a szabadgyök termelő rendszerek fizikai erőkifejtésre gyakorolt hatásának vizsgálata során a jövőben érdemes figyelembe és számításba venni a többszörös adatanalízis módszereit. Különböző állóképességű sportágak összehasonlítása során megállapítottuk, hogy számos egyéb élettani adat figyelembe vételével kimutathatóak olyan különbségek is az elsődleges antioxidáns rendszer működése között, amire a korábban jelzett adatok nem utalnak. A relatív aerob kapacitás, és a terhelés időeredménye mellett alkalmazható a légzési anyagcsere intenzitására utaló VE/MVVkell, valamint az aerob-anaerob anyagcserét jellemző élettani mutató (VO2max/tejsavmax). Ugyanakkor az antioxidáns enzimrendszer értékelésekor a légzési ekvivalens értékét (VE/VO2max) kevésbé vehetjük figyelembe. Az antioxidáns enzimrendszer adaptációjának vizsgálatakor megállapítottuk, hogy nyugalmi szinten már az alapozó időszak felénél a SOD és a GPX emelkedésében is megfigyelhető az adaptációs válasz, amelyet közvetlenül nem követ a teljesítmény fokozódása, de az alacsonyabb maximális vérlaktát szint ugyanolyan teljesítőképesség mellett az edzettség kedvező jelének tekinthető. Az antioxidáns kapacitás különböző kompartmentekben történő vizsgálatával közvetetten bizonyítottuk, hogy akut fizikai terhelés során mért teljesítőképesség mértéke leginkább a nyugalmi vénás vér vörösvértest antioxidáns enzimrendszerével függ össze és nem függ a plazma és a vér egyéb alakos elemeihez kötődő elsődleges antioxidáns enzimrendszertől.

102

A további kutatások irányvonalát az izolált mitokondriumban kimutatható specifikus oxidációs termékek jelenthetik, amelyek közvetlen bizonyítékot adhatnak a fizikai erőkifejtés közben létrejövő oxidatív károsodások kimutatására, bár ezzel a megközelítéssel nem lehet kimutatni a szövetkárosodásoknál a kémiai oxidáció jelentőségét. Az in vitro oxidációt elősegítő enzim és/vagy fehérje hiányos illetve overexpresszált állatmodellekkel az in vivo fokozott oxidatív stresszt kialakító jelátviteli útvonalakat lehet majd azonosítani. A humán genetikai tanulmányok jelentik a jövő másik olyan releváns kutatási irányát, amelyekkel a biológiailag fontos oxidációs folyamatokat lehet azonosítani. Ha ezek a tanulmányok azonosítani tudják azokat az útvonalakat, amelyek a fizikai erőkifejtés során hozzájárulnak a szabadgyökök okozta esetleges oxidatív károsodáshoz, olyan specifikus inhibitorokat lehet majd kifejleszteni, melyek az öregedés során a szövetkárosodásban védelmet jelenthetnek [127]. A fizikai erőkifejtés során a szervezetben felszaporodott szabadgyököket antioxidáns enzimek, anyagok mechanizmusaik révén folyamatosan inaktiválják, eliminálják. Az elimináló képesség fontos jellemzője a sportoló edzéshez, erőkifejtéshez történő adaptációjának. Ezzel összefüggésben az antioxidáns hatású anyagok terhelésre bekövetkezett változása kapcsolatban áll különböző teljesítmény-élettani mutatókkal. Fontos szempont az edzettségi állapot megítélése szempontjából, hogy a szabadgyököket elimináló egyes enzimrendszerek és antioxidáns hatású vegyületek sportág jellegétől függő összefüggést mutatnak egymással, illetve az egyéb terhelés élettani mutatók meghatározása mellett kiegészítésképpen megállapítást lehet tenni a sportoló individuális edzettségi állapotára, ezért a szabadgyök elimináló rendszerek meghatározása kiegészítő biokémiai módszerként ajánlható a napi rutin gyakorlatban is. Összegzésként megállapítható, hogy kimerítő fizikai terhelés során az antioxidáns enzimek aktivációja figyelhető meg összefüggésben az oxidatív stressz intrinsic antioxidáns rendszerre gyakorolt hatásától. A vázizomzat nagyobb antioxidáns védelmet igényel: a szuperoxid diszmutáz (SOD), a kataláz (CAT) és a glutation-peroxidáz (GPX) biztosítja az elsődleges enzimatikus antioxidáns védelmet a ROS vegyületekkel szemben. Állatkísérletek és humán vizsgálatok során megfigyelték, hogy az elsődleges antioxidáns

103

védelem erőkifejtés hatására fokozódik [11, 18, 35]. Az antioxidáns enzim aktivitás emelkedésének részletes mechanizmusa fizikai erőkifejtés hatására még nem teljes körűen tisztázott. Amíg a kutatások teljeskörűen nem igazolják, hogy a hosszútávú antioxidáns pótlás biztonságos és hatékony, addig a jelenlegi ajánlások alapján a fizikailag aktív egyének részére antioxidánsokban gazdag étrend fogyasztása ajánlható [115].

104

7. Összefoglalás Intenzív erőkifejtések során az emberi szervezet oxigén felvétele a nyugalminak a sokszorosára növekszik. Az oxigén mennyiségének mintegy 2-5%-a nagy reakcióképességű vagy reaktív oxigén vegyületté alakul. A reaktív oxigén vegyületek káros hatásának kivédésére szervezetünk bonyolult védekező rendszerrel rendelkezik. Az elsőrendű védelmet a szervezetben az elsődleges antioxidáns

enzimek

jelentik

(szuperoxid-diszmutáz,

kataláz,

glutation-peroxidáz).

Vizsgálatainkban tanulmányoztuk, hogy a különböző állóképességű sportágakban, hogyan alakulnak az aerob és az anaerob energiaszolgáltatás komponensei, valamint hogyan változik az előbbiekkel összefüggésben egyes antioxidánsok aktivitása a terhelés intenzitásának és időtartamának függvényében. Az elsődleges antioxidáns enzimrendszer terhelésre bekövetkező változása sportág specifikus és eltér a kontroll csoportnál tapasztalt változásoktól. Intervallumosan edzett sportolók esetében a terhelés során az oxidatív stressz következtében keletkező hidrogénperoxid eliminációjában jelentős mértékben a glutation-peroxidáz vesz részt, ugyanakkor nagy állóképességű sportolók esetében a H2O2 bontásában részt vevő enzim elsődlegesen a kataláz. Közvetett módon következtetni lehet arra, hogy az alsó végtagi izomcsoportot jelentősebb mértékben használó sportolók esetében a hidrogén-peroxid képződés kifejezettebb mértékű a dominánsan felső végtagi izomcsoportokat megmozgató nagy állóképességű sportolókkal szemben. Ezzel összefüggésben az antioxidáns hatású anyagok terhelésre bekövetkezett változása kapcsolatban áll különböző teljesítmény-élettani mutatókkal. Az antioxidáns státus értékelésekor a relatív aerob kapacitás, és a terhelés időeredménye mellett alkalmazható a légzési anyagcsere intenzitását-, valamint az aerob-anaerob anyagcserét jellemző élettani mutató is. Az antioxidáns kapacitás különböző kompartmentekben történő vizsgálatával közvetetten bizonyítottuk, hogy akut fizikai terhelés során mért teljesítőképesség mértéke leginkább a nyugalmi vénás vér vörösvértest antioxidáns enzimrendszerével függ össze. A szabadgyök elimináló képesség fontos jellemzője a sportoló edzéshez, erőkifejtéshez történő adaptációjához. Fontos szempont az edzettségi állapot megítélése szempontjából, hogy a szabadgyököket elimináló egyes enzimrendszerek és antioxidáns hatású vegyületek sportág jellegétől függő összefüggést mutatnak egymással, illetve mindezek alapján megállapítást lehet tenni a sportoló individuális edzettségi állapotára is. Jelenlegi ismeretek alapján a fizikailag aktív egyének részére az antioxidáns rendszer megfelelő működése céljából az individuálisan meghatározott edzés intenzitás és edzés mennyiség mellett antioxidánsokban gazdag étrend fogyasztása ajánlható.

105

8. Summary During intensive physical effort the oxygen uptake of the human organism increasing considerably, its level exceeds several times the consumption during the resting period. Reactive oxygen species or high reactivity compounds have been formed from 2-5 percentage of the oxygen uptaken. Human organism has a sophisticated defensive mechanism against reactive oxygen components. The first defensive line of the human body is represented by the primary antioxidant system (superoxide-dismutase, catalase, glutathione-peroxidase). In case of different endurance sport disciplines the ratio and fluctuation of aerobic/anaerobic energy-supply were studied as well as the changing of the primary antioxidant system depending on the intensity and the amount of physical work load. The alteration of the primary antioxidant system is specific for the certain sport discipline and differs from the sedentary subjects. Glutathione-peroxidase eliminates hydrogen-peroxide more effectively as a result of oxidative stress in case of interval trained athletes, while the primary eliminating enzyme for high endurance athletes is the catalase. An indirect conclusion can be made that the production of hydrogen-peroxide is more significant in those athletes who use dominantly the muscle groups of their lower limbs than those highendurance athletes who utilize dominantly the muscles of the arms. Consequently physical exercise generates changes in the various compounds having antioxidant effect, and these modifications are bound to different physiologicalT parameters. Beyond the relative aerobic capacity and the time of the work load, the physiological indices characterizing the intensity of respiratory-metabolism and the aerobic/anaerobic metabolism can also be applied when evaluating the antioxidant status. By investigating the antioxidant capacity in different compartments it has been indirectly proved that the level of performance during acute physical effort is mainly in connection with the antioxidant enzyme system of the resting venous red blood cell. The free radical eliminating capacity is an important factor in adaptation to training and exercise. An important aspect of the estimation of the actual training status is that the free radical eliminating enzyme systems and the antioxidant compounds correlate each other depending on the type of the sport discipline, and based on the aforementioned relationship, the individual training status of an athlete can also be determined. According to our current knowledge we recommend to complete the individually defined training amount and intensity by an antioxidant rich diet in order to ensure the adequate functioning of the antioxidant system of physically active person.

106

Irodalomjegyzék [1]

Szent-Györgyi A. Az élet energia körfolyamata (1960) In: Szent-Györgyi Albert: Az élet jellege. Gyorsuló idő sorozat, Magvető Kiadó, Budapest, 20-22., 1973.

[2]

Jackson MJ. Exercise and oxygen radical production by muscle. In: Sen CK, Packer L, Hänninen O. Handbook of oxidants and antioxidants in exercise, Elsevier, 2000: 57-66.

[3]

Alessio HM. Lipid peroxidation in healthy and diseased models: influence of different types of exercise. In: Sen CK, Packer L, Hänninen O. Handbook of oxidants and antioxidants in exercise, Elsevier, 2000: 115-153.

[4]

White CR, Shelton JE, Moellering D, Jo H, Patel RP, Darley-Usmar V. Exercise and xanthine-oxidase in the vasculature: superoxide and nitric oxide interactions. In: Sen CK, Packer L, Hänninen O: Handbook of oxidants and antioxidants in exercise, Elsevier, 2000: 77-82.

[5]

Jackson MJ. (1999) Free radicals in skin and muscle: damaging agents or signals for adaptation? Proc Nutr Soc, 58: 673-676.

[6]

Pryor WA. Free radicals. McGraw-Hill Book Co., New York, 1966: 354.

[7]

Holmberg P. (1984) The physics and chemistry of free radicals. Med Biol, 62: 68-70.

[8]

Pryor WA. (1973) Free radical reaction and their importance in biochemical systems. Federation Proceedings, 32: 1862-1869.

[9]

Ege S. Organic chemistry. DC Health and Co., Lexington, Mass., 1984: 162.

[10]

Hill HAO. The chemistry of dioxygen and its reduction products. In oxygen free radicals and tissue damage, CIBA Foundation Symposium, Excerpta Medica, New York, 1979: 65: 5-17.

[11]

Jenkins RR. (1988) Free radical chemistry, Relationship to exercise. Sports Med, 5: 156-170.

[12]

Marklund SL. Superoxide dismutase in human tissues, cells, and extracellular fluids: clinical implications. In: Johnson (Ed.) Free radicals, aging, and degenerative diseases, Alan R. Liss, London, 1986: 509-526.

107

[13]

Pryor WA. (1986) Oxy-radicals and related species: their formation, lifetimes and reactions. Annu Rev Physiol, 48: 657-667.

[14]

Nohl H, Jordan W, Youngman RJ. (1986) Quinones in biology: functions in electron transfer and oxygen activation. Adv Free Radic Biol Med, 92: 211-279.

[15]

Cadenas E, Boveris A, Ragan CI, Stopani AOM. (1977) Production of superoxide radicals and hydrogen peroxide by NADH-ubiquinone reductase and ubiquinol-cytochrome C reductase from beef heart mitochondria. Arch Biochem Biophys, 180: 248-257.

[16]

Pucsok J, Malomsoki J, Radák Zs, Nemeskéri V. (1999) A rendszeres mozgás hatása a szabadgyökök keletkezésére és antioxidánsok működésére. Sportorvosi Szemle, 40: 61-74.

[17]

Grisham M, McCord J. Physiology of oxygen radicals. Baltimore, Williams & Wilkins, 1986.

[18]

Ji LL. Exercise and oxidative stress: Role of the cellular antioxidant system. In: Holloszy JO, Ed. Exercise Sports Science Reviews. Baltimore, MD: Williams & Wilkins, 1995: 135-166.

[19]

Ohno H, Suzuki K, Ffukii J. Exercise and oxygen toxicity. Amsterdam, Elsevier Publishers, 1994.

[20]

Ji LL, Fu R, Mitchell E. (1992) Glutathione and antioxidant enzymes in skeletal muscle: Effects of fiber type and exercise intensity. J Appl Physiol, 73: 18541859.

[21]

Criswell D, Powers S, Dodd S, Lawler J, Edwards W, Renshler K, Grinton S. (1993) High intensity training induced changes in skeletal muscle antioxidant enzyme activity. Med Sci Sports Exerc, 25: 1135-1140.

[22]

Powers SK, Criswell D, Lawler J, Ji LL, Martin D, Herb R, Dudley G. (1994) Influence of exercise intensity and duration of antioxidant enzyme activity in skeletal muscle differing in fiber type. Am J Physiol, 266: R375-R380.

[23]

Halliwell B, Gutteridge JMC. Free Radicals in Biology and Medicine (2nd ed). Oxford: Clarendon Press, 1989: 136-158.

[24]

Fowkes SW. (1996) Antioxidant intervention in Down’s syndrome. Smart Drug News, 4: 1-12.

108

[25]

Ji LL, Stratman FW, Lardy HA. (1988) Antioxidant enzyme system in rat liver, and skeletal muscle: Influences of selenium deficiency, chronic training and acute exercise. Arch Biochem Biophys, 263: 150-160.

[26]

Ji LL. (1999) Antioxidants and oxidative stress in exercise. Proc Soc Exp Biol Med, 222: 283-292.

[27]

Ames BN, Shigenaga MK, Hagen TM. (1995) Mitochondrial decay in aging. Biochem Biophys Acta, 1271: 165-170.

[28]

Cannon JG, Blumberg JB. Acute phase immune responses in exercise. In: Sen CK, Packer L, Hanninen O, Eds. Exercise and Oxygen Toxicity. New York: Elsevier Science, 1994: 447-479.

[29]

Godin DV, Wohaieb SA. (1988) Nutritional deficiency, starvation, and tissue antioxidant status. Free Radic Biol Med, 5: 165-176.

[30]

Chance B, Sies H, Boveris A. (1979) Hydroperoxide metabolism in mammalian organs. Physiol Rev, 59: 527-605.

[31]

Meydani M, Ewans WJ. Free radicals exercise and aging. In: Yu BP, Ed. Free Radicals in Aging. Boca Raton, FL: CRC Press,1993: 183-204.

[32]

Jenkins RR. (1988) Free radical chemistry, Relationship to exercise. Sports Med, 5: 156-170.

[33]

Sjodin B, Westing H, Apple S. (1990) Biochemical mechanisms for oxygen free radical formation during exercise. Sports Med, 10: 236-254.

[34]

Ji LL, Leichtweis S. (1997) Exercise and oxidative stress. Age, 20: 91-106.

[35]

Sen CK. (1995) Oxidants and antioxidants in exercise. J Appl Physiol, 79: 675686.

[36]

Davies JJA, Quintanilha AT, Brooks GA, Packer L. (1982) Free radicals and tissue damage produced by exercise. Biochem Biophys Res Commun, 107: 1198-1205.

[37]

Jackson MJ, Edwards RHT, Symons MCR. (1985) Electron spin resonance studies of intact skeletal muscle. Biochim Biophys Acta, 847: 185-190.

109

[38]

Smith JA, Kolbuch-Braddon M, Gillam I, Telford RD, Weidemann MJ. (1995) Changes in the susceptibility of red blood cells to oxidative and osmotic stress following submaximal exercise. Eur J Appl Physiol, 70: 427-436.

[39]

Margaritis I, Tessier F, Richard M-J, Marconnet P. (1997) No evidence of oxidative stress after a triathlon race in highly trained competitors. Int J Sports Med, 18: 186-190, 1997.

[40]

Marzatico F, Pansarasa O, Bertorelli L, Somenzini L, Della Valle G. (1997) Blood free radical antioxidant enzymes and lipid peroxides following longdistance and lactacidemic performances in highly trained aerobic and sprint athletes. J Sports Med Phys Fitness, 4: 235-239.

[41]

Higuchi M, Cartier LJ, Chen M, Holloszy JO. (1985) Superoxide dismutase and catalase in skeletal muscle: Adaptive response to exercise. J Gerontol, 40: 281286.

[42]

Leeuwenburgh C, Hollander J, Leichtweis S, Griffitsh M, Gore M, Ji LL. (1997) Adaptation of glutathione antioxidant system to endurance training are tissueand muscle fiber-specific. Am J Physiol, 272: R363-R369.

[43]

Sen CK, Marin E, Kretzschmar M, Hanninen O. (1992) Skeletal muscle and liver glutathione homeostasis in response to training, exercise, and immobilization. J Appl Physiol, 73: 1265-1272.

[44]

Leeuwenburgh C, Fiebig R, Chandwaney R, Ji LL. (1994) Aging and exercise training in skeletal muscle: Response of glutathione and antioxidant systems. Am J Physiol, 267: R439-R445.

[45]

Jenkins RR. The role of superoxide dismutase and catalase in muscle fatigue. In: Knuttgen HG, Vogel JA, Poortmans J, Eds. Biochemistry of exercise. Champaign, In: Human Kinetics Publishers, 1983: 467-471.

[46]

Ji LL, Hollander J. Antioxidant defense: effects of aging and exercise, In: Radák Zs. (ed) Free radicals in exercise and aging. Human Kinetics, 2000: 35-72.

[47]

Ji LL. (1993) Antioxidant enzyme response to exercise and aging. Med Sci Sports Exerc, 25: 225-231.

110

[48]

Laughlin MH, Simpson T, Sexton WL, Brown OR, Smith JK, Korthuis RJ. (1990) Skeletal muscle oxidative capacity, antioxidant enzymes, and exercise training. J Appl Physiol, 68: 2337-2343.

[49]

Tiidus PM, Pushkarenko J, Houston ME. (1996) Lack of antioxidant adaptation to short-term aerobic training in human muscle. Am J Physiol, 271: R832-R836.

[50]

Alessio HM, Goldfarb AH. (1988) Lipid peroxidation and scavenger enzymes during exercise: Adaptive response to training. J Appl Physiol, 64: 1333-1336.

[51]

Quintanilha AT. (1984) The effect of physical exercise and/or Vitamin E on tissue oxidative metabolism. Biochem Soc Trans, 12: 403-404.

[52]

Oh-Ishi S, Kizaki T, Nagaswa J, Izawa T, Komabayashi T, Nagata N, Suziki K, Taniguchi N, Ohno H. (1997) Effects of endurance training on superoxide dismutase activity, content, and mRNA expression in rat muscle. Clin Exp Pharmacol Physiol, 24: 326-332.

[53]

Hollander J, Fiebig R, Gore M, Bejma J, Ohno H, Ji LL. (1999) Superoxide dismutase gene expression: Fiber-specific adaptation to endurance training. Am J Physiol, 277: R856-R862.

[54]

Ji LL, Stratman FW, Lardy HA. (1988) Enzymatic downregulation with exercise in rat skeletal muscle. Arch Biochem Biophys, 263: 137-149.

[55]

Ji LL, Fu RG. (1992) Responses of glutathione system and antioxidant enzymes to exhaustive exercise and hydroperoxide. J Appl Physiol, 72: 549-554.

[56]

Lawler JM, Powers SK, Visser T, Van Dijk H, Korthuis MJ, Ji LL. (1993) Acute exercise and skeletal muscle antioxidant and metabolic enzymes: Effect of fiber type and age. Am J Physiol, 265: R1344-R1350.

[57]

Remacle J, Lambert D, Raes M, Pigeolet E, Michiels C, Toussaint O. (1992) Important of various antioxidant enzymes for cell stability. Biochem J, 286: 4146.

[58]

Davidson RJ. (1964) Exertional hemoglobinuria: a case report on three cases with studies on the hemolytic mechanism. J Clin Pathol, 17: 536-540.

[59]

Dufaux B, Hoederath A, Streitberger I, Hollmann W, Assmann G. (1981) Serum ferritin, transferrin haptoglobin and iron in middle and long distance runners, elite rowers, and professional racing cyclist. Int J Sports Med, 2: 43-46.

111

[60]

Falsetti JL, Burke ER, Feld RD, Frederick EC, Ratering C. (1983) Hematological variation after endurance running with hard soled and air cushioned shoes. Phys Sports Med, 11: 118-127.

[61]

Poortmans JR, Haralambie G. (1979) Biochemical changes in a 100 km run: protein sin serum and urine. Eur J Appl Physiol, 40: 245-254, 1979.

[62]

Weight LM, Byrne MJ, Jacobs P. (1991) Haemolytic effects of exercise. Clin Sci (Lond), 81: 147-152.

[63]

Telford RD, Sly GJ, Hahn AG, Cunningham RB, Bryant C, Smith JA. (2003) Footstrike is the major cause of hemolysis during running. J Appl Physiol, 94: 38-42.

[64]

Dillard CJ, Litor RE, Savin WM, Dumelin EE, Tappel AF. (1978) Effects of exercise, vitamin E, and ozone on pulmonary function and lipid peroxidation. J Appl Physiol, 45: 927-932.

[65]

Viitala PE, Newhouse IJ, LaVoie N, Gottagrdo C. (2004) The effects of antioxidant vitamin supplementation on resistance exercise induced lipid peroxidation in trained and untrained participants. Lipids in Health Disease, 3: 14-22.

[66]

Mastaloudis A, Morrow JD, Hopkins DW, Devaraj, Traber MG. (2004) Antioxidant supplementation prevents exercise-induced lipid peroxidation, but not inflammation, in ultramarathon runners. Free Rad Biol Med, 36: 1329-1341.

[67]

Thompson D, Williams C, Kingsley M, Nicholas S, Lakomy H, McArdle F, Jackson M. (2001) Muscle soreness and damage parameters after prolonged intermittent shuttle-running following acute vitamin C supplementation. Nutrition, 22: 68-75.

[68]

Cannon JG, Blumberg JB. Acute phase immune responses in exercise. In: Sen CK, Packer L, Hanninen O, eds. Handbook of oxidants and antioxidants in exercise. New York: Elsevier, 2000: 177-194.

[69]

Nieman DC. (2003) Immune response to heavy exertion. J Appl Physiol, 94: 1025-1032.

[70]

Fallon KE. (2001) The acute phase response and exercise: the ultramarathon as prototype exercise. Clin J Sports Med, 11: 38-43.

112

[71]

Senturk UK, Yalcin O, Gunduz F, Kuru O, Meiselman HJ, Baskurt OK. (2005) Effect of antioxidant vitamin treatment on the time course of hematological and hemorheological alterations after an exhausting exercise episode in human subjects. J Appl Physiol, 98: 1272-1279.

[72]

Bernheim F. (1963) Biochemical implications of pro-oxidants and antioxidants. Rad Res, Suppl: 33-43.

[73]

Bralet J, Bouvier C, Schreiber L, Boquillon M. (1991) Effect of acidosis on lipid peroxidation in brain slices. Brain Res, 539: 157-177.

[74]

Lovlin R, Cottle W, Pyke I, Kavanagh M, Belcastro AN. (1987) Are indices of free radical damage realted to exercise intensity? Eur J Appl Physiol, 56: 313316.

[75]

Fauconneau B, Tallineau C, Huguet F, Guillard O, Piriou A. (1993) Iron- and lactic acid-induced lipid peroxidation in rat kidney homogenates and slices. Biochem Mol Biol Int, 31: 421-427.

[76]

Watson TA, Callister R, Taylor RD, Sibbritt DW, Macdonald-Wicks LK, Garg ML. (2005) Antioxidant restriction and oxidative stress in short-duration exhaustive exercise. Med Sci Sports Exerc, 37: 63-71.

[77]

Morrow J, Roberts L. (1997) The isoprostanes: unique bioactive products of lipid peroxidation. Prog Lipid Res, 36: 1-22.

[78]

Morrow J, Hill K, Burk R, Nammour T, Badr K, Roberst J. (1990) A series of prostaglandin F2-like compounds are produced in vivo in humans by a noncyclooxygenase, free radical catalyzed mechanism. Proc Natl Acad Sci USA, 87: 9383-9387.

[79]

Özbay B, Dülger H. (2002) Lipid peroxidation and antioxidant enzymes in turkish population:relation to age, gender, exercsie and smoking. Tohoku J Exp Med, 197: 119-124.

[80]

Ilhan N, Kamanli A, Ozmerdivenli R, Ilhan N. (2004) Variable effect of exercise intensity on reduced glutathione, thiobarbituric acid reactive substance levels, and glucose concentration. Arch Med Res, 35: 294-300.

[81]

Metin G, Atukeren P, Alturfan AA, Gülyasar T, Kaya M, Gümüstas MK. (2003) Lipid peroxidation, erythrocyte superoxide-dismutase activity and trace metals in young male footballers. Yonsei Medical Yournal, 44: 979-986.

113

[82]

Jenkins RR, Friedland R, Howald H. (1984) The relationship of oxygen consumption to superoxide dismutase and catalase activity in human skeletal muscle. Int J Sports Med, 4: 11-14.

[83]

Child RB, Wilkinson DM, Fallowfield JL. (1999) Resting serum antioxidant status is positively correlated with peak oxygen uptake in endurance trained runners. J Sports Med Phys Fitness, 39: 282-284.

[84]

Brites FD, Evelson PA, Cristiansen MG, Nicol MF, Basilico MJ, Wikinski RW. (1999) Soccer players under regular training show oxidative stress buta n improved plasma antioxidant status. Clin Sci (Lond), 96: 381-385.

[85]

Cazzola R, Russo-Volpe S, Cervato G, Cestaro B. (2003) Biochemical assessments of oxidative stress, erythrocyte membrane fluidity and antioxidant status in professional soccer players and sedentary control. Eur J Clin Invest, 33: 924-930.

[86]

Miyazaki H, Oh-ishi S, Ookawara T, Kizaki T, Toshinai K, Ha S, Haga S, Ji LL, Ohno H. (2001) Strenous endurance training in humans reduces oxidative stress following exhausting exercise. Eur J Appl Physiol, 84: 1-6.

[87]

Elosua R, Molina L, Fito M, Arquer A, Sanchez-Quesada JL, Covas MI, Ordonez-Llanos J, Marrugat J. (2003) Response of oxidative stress biomarkers to a 16-week aerobic physical activity program, and to acute physical activity, in healthy young men and women. Atherosclerosis, 167: 327-334.

[88]

Fatouros IG, Jamurtas AZ, Villiotou V, Pouliopoulou S, Fotinakis P, Taxildaris K, Deliconstantinos G. (2004) Oxidative stress response in older men during endurance training and detraining. Med Sci Sport Exerc, 36: 2065-2072.

[89]

Tauler P, Aguiló A, Guix P, Jiménez F, Villa G, Tur JA, Córdova A, Pons A. (2005) Pre-exercise antixidant enzyme activities determine the antioxidant enzyme erythrocyte response to exercise. J Sports Sci, 23: 5-13.

[90]

Augiló A, Tauler P, Fuentespina E, Tur JA, Córdova A, Pons A. (2005) Antioxidant response to oxidative stress induced by exhaustive exercise. Physiol Behavior, 84: 1-7.

[91]

Mastaloudis A, Leonard SW, Traber MG. (2001) Oxidative stress in athletes during extreme endurance exercise. Free Rad Biol Med, 31: 911-922.

114

[92]

Groussard C, Rannou-Bekono F, Machefer G, Chevanne M, Vincent S, Sergent O, Cillard J, Gratas-Delamarche A. (2003) Changes in blood lipid peroxidation markers and antioxidants after a single sprint anaerobic exercise. Eur J Appl Physiol, 89: 14-20.

[93]

Baker JS, Bailey DM, Hullin D, Young I, Davies B. (2004) Metabolic implications of resistive force selection for oxidative stress and markers of muscle damage during 30 s of high-intensity exercise. Eur J Appl Physiol, 92: 321-327.

[94]

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 Sport Exerc, 32: 1576-1581.

[95]

Ramel A, Wagner KH, Elmadfa I. (2004) Plasma antioxidants and lipid oxidation after submaximal resistance exercise in men. Eur J Nutr, 43: 2-6.

[96]

Gutmann I, Wahlefeld AW. L-(1)-Lactate determination with lactate dehydrogenase and NAD. In: Methods of Enzymatic Analysis, edited by H. U. Bergmeyer. New York: Academic, 1974: 1464–1468.

[97]

Suttle NFL, McMurray CH. (1983) Use of erythrocyte copper: zinc superoxide dismutase activity and hair or fleece copper coincentration in the diagnosis of hypocuprosis in ruminanats. Res Vet Sci, 35: 47-52.

[98]

Paglia DE, Valentine WN. (1967) Studies on the qualitative characterization of erythrocyte glutathion peroxidase. J Lab & Clin Med, 70: 158.

[99]

Tappel AL. (1978) Glutathione peroxidase and hydroperoxides. Methods Enzymol, 52: 506-513.

[100] Góth L. (1991) A simple method for determination of serum catalase activity and revision of reference range. Clin Chim Acta, 196: 143-152. [101] Conti M, Morand PC, Levillain P, Lemonnier A. (1991) Improved fluorometric detremination of malonaldehyde. Clin Chem, 37: 1273-1275. [102] Jendrassik L, Grof P. (1938) Vereinfachte photometrische Methoden zur Bestimmung des Blutbilirubins. Biochem Z, 297: 81.

115

[103] Mathieu M, Bretaudiere JP, Galteau MM, Giudollet J, Lalegerie P, Bailly M, Buret P, Dorche C, Louisot P, Schiele F. (1982) Recommendations for measuring the catalytic concentration of creatine kinase in human serum at 30°C. Ann Biol Clin, 40: 87-164. [104] Schröder H, Navarro E, Tramullas A, Mora J, Galiano D. (2000) Nutrition antioxidant status and oxidative stress in professional basketball players: effects of a three compound antioxidative supplement. Int J Sports Med, 21: 146-150. [105] Covas MI, Elosua R, Fitó M, Alcántara M, Coca L, Marrugat J. (2002) Relationship between physical activity and oxidative stress biomarkers in women. Med Sci Sports Exerc, 34: 814-819. [106] Perrin-Nadif R, Porcher JM, Dusch M, Mur JM, Auburtin G. (1998) Erythrocyte antioxidant enzyme activities in coal miners from three French regions. Int Arch Occup Environ Health, 71: 257-262. [107] Duthie GG, Robertson JD, Maughan RJ, Morrice PC. (1990) Blood antioxidant status and erythrocyte lipid peroxidation following distance running. Arch Biochem Biophys, 282: 78-83. [108] Tauler P, Gimeno I, Aguiló A, Guix MP, Pons A. (1999) Regulation of erythrocyte antioxidant enzyme activities in athletes during competition and short-term recovery. Eur J Physiol, 438: 782-787. [109] Tomlin DL, Wenger HA. (2001) The relationship between aerobic fitness and recovery from high intensity intermittent exercise. Sports Med, 31: 1-11. [110] Child RB, Wilkinson DM, Fallowfield JL. (2000) Effects of a training taper on tissue damage indices, serum antioxidant capacity and half-marathon running performance. Int J Sports Med, 21: 325-331. [111] Powers SK, Sen CK. Physiological antioxidants and exercise training. In: Sen CK, Packer L, Hänninen OOP (eds). Handbook of oxidants and antioxidants in exercise. Amsterdam: Elsevier Science, 2000: 221-243. [112] Cohen P, Hochstein P. (1961) Glucose-6-phosphate dehydrogenase and detoxification of hydrogen peroxide in human erytrhocytes. Science, 134: 1756.

116

[113] Jacob HS, Ingbar SH, Jandl JH. (1965) Oxidative hemolysis and erythrocyte metabolism in hereditary acatalasia. J Clin Ivest, 44: 1187. [114] Gaetani GF, Galiano S, Canepa L, Ferraris AM, Kirkman HN. (1989) Catalase and glutathione peroxidase are equally active in detoxification of hydrogen peroxide in human erythrocytes. Blood, 73: 334-339. [115] Clarkson PM, Thompson HS. (2000) Antioxidants: what role do they play in physical activity and health? Am J Clin Nutr, 72: 637S-646S. [116] Wilber RL, Drake SD, Hesson JL, Nelson JA, Kearney JT, Dallam GM, Williams LL. (2000) Effect of altitude training on serum creatine kinase activity and serum cortisol concentration in triathletes. Eur J Appl Physiol, 81: 140-147. [117] Millet GP, Bentley DJ. (2004) The physiological responses to running after cycling in elite junior and senior triathletes. Int J Sports Med, 25: 191-197. [118] Hue O. (2003) Prediction of drafted-triathlon race time from submaximal laboratory testing in elite triathletes. Can J Appl Physiol, 28: 547-560. [119] Van Schuylenbergh R, Eynde BV, Hespel P (2004) Prediction of sprint triathlon performance from laboratory tests. Eur J Appl Physiol, 91: 94-99. [120] Liu XT, Hu J. (2002) Relationship between bilirubin free radical and formation of pigment gallstone. World J Gastroenterol, 8: 413-417. [121] Millet GP, Dreano P, Bentley DJ. (2003) Physiological characteristics of elite short- and long-distance triathletes. Eur J Appl Physiol, 88: 427-430. [122] Landers GJ, Blanksby BA, Ackland TR, Smith D. (2000) Morphology and performance of world championship triathletes. Ann Hum Biol, 27: 387-400. [123] Schabort EJ, Killian SC, St Clair Gibson A, Hawley JA, Noakes TD. (2000) Prediction of triathlon race time from laboratory testing in national triathletes. Med Sci Sports Exerc, 32: 844-849. [124] Kostaropoulos IA, Nikolaidis MG, Jamurtas AZ, Ikonomou GV, Makrygiannis V, Papadopoulos G, Ouretas D. (2006) Comparison of the blood redox status between long-distance and short-distance runners. Physiol Res, [Epub ahead of print] [125] Palazzetti S, Richard MJ, Favier A, Margaritis I. (2003) Overloaded training increases exercise-induced oxidative stress and damage. Can J Appl Physiol, 28: 588-604.

117

[126] Ortenblad N, Madsen K, Djurhuus MS. (1997) Antioxidant status and lipid peroxidation after short-term maximal exercise in trained and untrained humans. Am J Physiol, 272: R1258-R1263. [127] Leeuwenburgh C, Heinecke JW. (2001) Oxidative stress antioxidant in exercise. Current Med Chem, 8: 829-838. Saját publikációk jegyzéke A disszertáció témaköréhez kapcsolódó közlemények: 1. Dékány M. (2001) Az erőkifejtés és az oxidatív stressz (szemelvény). Sportorvosi Szemle, 3: 179-181. 2. Dékány M. (2001) Az oxidatív stressz szerepe az izomfáradásban (szemelvény). Sportorvosi Szemle, 4: 227-230. 3. Dékány M. (2002) Az antioxidáns hatású vegyületek szerepe erőkifejtés során (szemelvény). Sportorvosi Szemle, 2: 118-121. 4. Dékány M, Nemeskéri V, Malomsoki J, Pucsok J. (2001) Antioxidáns hatás változása különböző jellegű sportági csoportok esetén. Sportorvosi Szemle, 4: 205-217, 2001. 5. Dékány M, Nemeskéri V, Györe I, Ékes E, Gógl Á, Szőts G, Petrekanits M, Taylor AW, Berkes I, Pucsok J. (2006) Physical performance and antioxidant effects in triathletes. (Biology of Sport, várható megjelenés 2006, IF: 0.051) 6. Dékány M, Nemeskéri V, Györe I, Harbula I, Malomsoki J, Pucsok J. (2006) Antioxidant status of intervally trained athletes in various sports. Int J Sports Med, 27: 105-111. IF: 1.357 (2004)

118

Egyéb publikációk: 1. Berkes I, Harbula I, Dékány M, Pucsok J. (2003) Molekuláris biológiai lehetőségek a sportsérülések kezelésében. Orvostovábbképző Szemle, 8: 12-14. 2. Dékány M, Harbula I, Berkes I, Györe I, Falus A, Pucsok J. (2004) The ACE I allele is associated with higher endurance efficiency of athletes. Tissue Antigens, 61: 377. (abstract) 3. Dékány M, Harbula I, Berkes I, Györe I, Falus A, Pucsok J. (2006) The role of insertion allele of angiotensin converting enzyme gene in higher endurance efficiency and some aspects of pathophysiological and drug effects (elfogadott cikk a Current Medicinal Chemistry c. lapban, IF: 4.1)

119

Köszönetnyilvánítás Ezúton szeretném kifejezni köszönetemet témavezetőmnek, Dr. Pucsok Józsefnek a munkámhoz nyújtott odaadó segítségéért. Köszönöm Dr. Györe István segítő ötleteit az adatok kiértékeléséhez. Köszönöm Nemeskéri Veronika munkáját, aki a mérések kivitelezésében segített. Köszönettel tartozom továbbá az OSEI Kutató Osztályán dolgozó asszisztenseknek, akik nélkül a terheléses és a biokémiai vizsgálatok nem jöhettek volna létre.

120

Az oxidatív stressz és a fizikai erőkifejtés kapcsolata

Recommend Documents