Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Nie tylko antyoksydant – glutation i jego rola w sporcie i aktywności fizycznej
Nie tylko antyoksydant – glutation i jego rola w sporcie i aktywności fizycznej
Glutation to bez wątpienia jeden z najciekawszych i lepiej poznanych związków chemicznych ludzkiego organizmu. Wytwarzają go wszystkie organizmy żywe, poczynając od tych jednokomórkowych a kończąc na organizmie człowieka. Liczne badania naukowe mające na celu dogłębną analizę działania tego peptydu spowodowały, że ogrom jego zalet jest już doskonale znany. Jednak nieco inne spojrzenie na te molekułę wskazuje, że pełni ona także istotną rolę w wysiłku fizycznym i podnoszeniu rezultatów sportowych.

 

Glutation jest tripeptydem zbudowanym z trzech aminokwasów – kwasu glutaminowego, glicyny i cysteiny. Peptyd ten jest powszechnie znany jako silny antyoksydant, którego zadaniem jest chronić wszystkie komórki naszego ciała przed uszkodzeniami powodowanymi przez wolne rodniki. Co istotne, jego obecność jest silnie konserwowana, bowiem występuje on  naturalnie w komórkach wszystkich organizmów roślinnych i zwierzęcych. Wiadomo także, że jego niedobór jest przyczyną szybkiego starzenia się organizmu. Zapotrzebowanie organizmu na glutation jest wysokie, ponieważ jego zapasy są stale zużywane pod wpływem stresu, choroby, wysiłku fizycznego oraz złej diety. Białko to istotnie także wspiera funkcjonowanie układu odpornościowego.

Antyoksydanty  są związkami , które cieszą się szczególnym zainteresowaniem sportowców, dlatego też badacze dokonali wnikliwych doświadczeń i testów dotyczących ich oddziaływania  właśnie na tę grupę ludzi.  Badania podejmowanie w kontekście oddziaływania glutationu na osoby aktywne fizyczne miały głównie dwa cele – uniknięcie negatywnych efektów przetrenowania i poprawię osiągnięć sportowych. Wiadomo bowiem, że  podwyższony poziom glutationu prowadzi do poprawy obrony immunologicznej i zmniejszenia podatności na choroby zakaźne. Pomaga także skrócić czas regeneracji po wysiłku, zmniejszyć zmęczenie i obolałość mięśni oraz poprawić formę. Naukowcy przeprowadzili  wiele ekspermentów dotyczących uszkodzeń mięśni spowodowanych wytwarzaniem wolnych rodników [1,2]. Głównym celem ich badań było określenie roli glutationu w kontroli uszkodzeń komórkowych. Co istotne, określenie zmian adaptacyjnych organizmu wystawionego na stres oksydacyjny jest przedsięwzięciem dość trudnym, a procesy metaboliczne z nim związane są nieprzewidywalne. Dzieje się tak ze względu na zmienność  poziomu zredukowanej formy glutationu - GSH wobec jego formy utlenionej - disulfidu (GSSG) oraz określenie jego transportu pomiędzy tkankami. Mimo to, naukowcom udało się wyraźnie zauważyć, że intensywność ćwiczeń, indywidualna forma fizyczna oraz stan odżywienia znacznie wpływają na poziom glutationu w organizmie. Badacze ustalili także, że w mięśniach młodych myszy, w porównaniu z mięśniami osobników starych, koncentracja glutationu jest większa o ok. 25%, a zdolność komórek do odtwarzania tzw. zredukowanego glutationu, czyli aktywnej formy tego związku, jest 5-krotnie większa. W tym właśnie zjawisku autorzy upatrywali różnicy w zdolności do hipertrofii młodych i starych mięśni [3].

 

Kluczowy dla funkcjonowania mięśni

Mierząc poziom GSH przed, natychmiast po, kilka godzin i kilka dni po długodystansowym biegu, badacze  wykazali wyraźne wyczerpanie rezerw glutationu,= a jego odtworzenie przebiegało od kilku godzin do kilku dni. Zauważono także, że  w tym czasie sportowcy częściej doznawali kontuzji i byli podatni na choroby. Podobne badania przeprowadzono także  na kolarzach i innych sportowcach -  we wszystkich rodzajach badanej aktywności fizycznej poziom GSH w tkance mięśniowej ulegał znacznemu obniżeniu po wysiłku. Dodatkowo wykazano, że regeneracja poziomu glutationu następuje szybciej u dobrze wytrenowanych sportowców a  dobra forma fizyczna sprzyja produkcji GSH i jego efektywniejszemu uwalnianiu z tkanek. Wysnuto także przypuszczenie,  że ćwiczenia fizyczne opóźniają proces starzenia, poprzez zwiększenie zdolności do syntezy i dystrybucji glutationu w organizmie [4]. Dowiedziono także, że aktywność fizyczna może być szczególnie korzystna dla osób z cukrzycą. Zależność ta jest prawdopodobnie efektem nasilenia metabolizmu glutationu w organizmie poddawanym wysiłkowi fizycznemu.  Dzięki temu organizm lepiej radzi sobie z  intensywnym stresem oksydacyjnym, który towarzyszy diabetykom [5]. Wiadomo także, że wysiłek fizyczny stymuluje rezerwy glutationu i wzmacnia zdolność do detoksykacji -  badania wykazały, że dobrze wytrenowane zwierzęta łatwiej znoszą zatrucie acetaminofenem. Wysuwane są także przypuszczenia mówiące o tym, że intensywny metabolizm glutationu, będący efektem wzmocnionych ćwiczeń fizycznych, przyczynia się do mniejszej zapadalności sportowców na nowotwory [6].

 

Dla anabolizmu

Kolejnym ważnym elementem działania glutationu w kontekście aktywności fizycznej jest fakt, że jest on absolutnie niezbędny do produkcji białek, a więc też do aktywności hormonów anabolicznych stymulujących ich produkcję (szczególnie do aktywności testosteronu, o którym mowa będzie w dalszej części tekstu) [7]. Ma to ogromne znaczenie dla osób chcących zbudować masę mięśniową, bowiem anabolizm białek leży u podstaw hipertrofii mięśni i rozwoju tężyzny fizycznej.  Udział glutationu w procesie anabolizmu białek polega na jego roli  w tworzeniu tzw. mostków disulfidowych –  połączeń aminokwasówych tworzonych przez atomy siarki, które służą  kształtowaniu odpowiedniej struktury i funkcji białek [8]. Co istotne,  to właśnie te wiązania odpowiadają za charakterystyczny kształt  białek kurczliwych włókien mięśniowych, zapewniając tym samym zdolność do generowania i przenoszenia impulsów siłowych w mięśniu.

 

Rola w tworzeniu mięśni - miogenezie

Wiadomo także,  że związek ten jest kluczowy nie tylko dla syntezy białek mięśniowych, ale również procesu miogenezy, który jest równie istotny dla regeneracji i hipertrofii mięśni. Miogeneza zachodzi dzięki funkcjonowaniu mięśniowych komórek macierzystych, czyli tzw. komórek satelitarnych, znajdujących się w pobliżu dojrzałych włókien mięśniowych. W wyniku wysiłkowych naprężeń mechanicznych komórki te dzielą się i zlewają ze sobą. Następnie dochodzi do tworzenia nowych włókien mięśniowych, albo  - ulegając fuzji z włóknami już istniejącymi i zasilając je dodatkowymi jądrami komórkowymi – napędzają one maszynerię procesu syntezy białek mięśniowych [9]. Badania  przeprowadzone na izolowanych komórkach satelitarnych, znajdujących się na wczesnym etapie miogenezy wykazały, że w trakcie różnicowania się tych komórek do włókien mięśniowych dochodzi do prawie 2-krotnego wzrostu poziomu glutationu. Kiedy natomiast naukowcy zablokowali produkcję glutationu, obniżając jego poziom 4-krotnie,  jednoczesnemu obniżeniu o ok. 40% uległ poziom markera różnicowania komórkowego, co świadczyło o wyraźnym spowolnieniu procesu miogenezy.  Warto zwrócić także uwagę na fakt, że  jednoczesny dodatek do podłoża glutationu przywrócił tempo miogenezy do wartości całkowicie prawidłowych, charakterystycznych dla komórek z hodowli kontrolnej [10].

 

Wyzwalacz testosteronu

Jak wiadomo tworzenie białek mięśniowych stymulowane jest przez tzw. hormony anaboliczne, wśród których najlepiej poznanym jest męski hormon płciowy – testosteron. Ponieważ stosowanie w sporcie zewnętrznego testosteronu lub jego pochodnych (tzw. sterydów anabolicznych) jest działaniem zabronionym  przez surowo respektowane przepisy antydopingowe, sportowcy i osoby aktywne fizyczne poszukują środków, których działanie zwiększyłoby  poziom własnego hormonu. Mowa tu o tzw. „boosterach testosteronu”. Badania naukowe wykazały bowiem wyraźnie, że produkcja testosteronu przez męskie gruczoły płciowej jest ściśle uzależniona od stężenia zawartego w nich glutationu. Doświadczenie, w którym naukowcy wstrzyknęli szczurom środek hamujący produkcję glutationu wykazało, że spadek poziomu glutationu w jądrach gryzoni (blisko o 70%), jest skorelowany z ponad 50-procentowym spadkiem produkcji testosteronu. Przy czym jednoczesny dodatek zewnętrznego glutationu utrzymywał produkcję testosteronu na właściwym poziomie. Z kolei środek pobudzający produkcję glutationu, który zwiększał jego stężenie w komórkach jąder o ok. 90%, zwiększał jednocześnie o ok. 50% stężenie testosteronu [11].

 

Sportowcy podczas treningu mogą zużywać nawet piętnaście razy więcej tlenu niż zwykle, zatem stres oksydacyjny jest głównym zjawiskiem zachodzącym podczas ćwiczeń fizycznych. Glutation pomimo swych doskonale zbadanych funkcji antyoksydacyjnych jest białkiem, które bez wątpienia odgrywa ogromną rolę w aktywności fizycznej oraz rozwoju i utrzymaniu formy sportowców i osób aktywnych fizycznie. Przeprowadzone badania wyraźnie wykazały, że jest on absolutnie niezbędny do wzrostu mięśni stymulowanych bodźcami treningowymi. Warto pamiętać, że wraz z wiekiem  jego poziom w tkance mięśniowej ulega znacznemu obniżeniu. Także intensywne treningi wpływają na spadek jego zredukowanej formy. Zatem przyjmowanie antyoksydantów lub suplementów zwiększających poziom GSH wydaje się niezwykle użyteczne przed intensywnymi ćwiczeniami. Na szczególną uwagę zasługuje uzupełnianie zredukowanej formy glutationu, np. suplementem tego związku o wysokiej biodostępności.

Źródła

 

  1. Ji LL. Antioxidant enzyme response to exercise and aging. Med Sci Sports Exerc. 1993 Feb;25(2):225-31.
  2. Leeuwenburgh C, Fiebig R, Chandwaney R, Ji LL. Aging and exercise training in  skeletal muscle: responses of glutathione and antioxidant enzyme systems. Am J Physiol. 1994 Aug;267(2 Pt 2):R439-45
  1. Hansen JM, Klass M, Harris C and Csete M. A reducing redox environment  promotes C2C12 myogensis: implication for regeneration in aged  muscle. Cell Biology International 2007; 31: 546–553
  2. Sen CK. Glutathione homeostasis in response to exercise training and nutritional supplements. Mol Cell Biochem. 1999 Jun;196(1-2):31-42. Review.
  3. Caron N, Peyrot N, Caderby T, Verkindt C, Dalleau G. Energy Expenditure in People with Diabetes Mellitus: A Review. Front Nutr. 2016 Dec 22;3:56. doi: 10.3389/fnut.2016.00056. Review.
  4. https://www.cancer.gov/about-cancer/causes-prevention/risk/obesity/physical-activity-fact-sheet
  5. Lushchak VI. Glutathione homeostasis and functions: potential targets for medical interventions. J Amino Acids.
  6. Ferreira LF, Reid MB. Muscle-derived ROS and thiol regulation in muscle fatigue. J Appl Physiol (1985). 2008 Mar;104(3):853-60. Review
  7. https://en.wikipedia.org/wiki/Myogenesis
  8. Ardite E, Barbera JA, Roca J, Fernández-Checa JC. Glutathione depletion impairs myogenic differentiation of murine skeletal muscle C2C12 cells through sustained NF-kappaB activation. Am J Pathol. 2004 Sep;165(3):719-28.
  9. Chen H, Pechenino AS, Liu J, Beattie MC, Brown TR, Zirkin BR. Effect of glutathione depletion on Leydig cell steroidogenesis in young and old brown Norway rats. Endocrinology. 2008 May;149(5):2612-9
KOMENTARZE
news

<Listopad 2019>

pnwtśrczptsbnd
28
30
31
1
2
3
4
7
MEDmeetsTECH
2019-11-07 do 2019-11-07
9
40. Kongres i Targi LNE
2019-11-09 do 2019-11-10
10
11
15
16
17
22
23
24
27
28
Warsaw FOODHATON 2019
2019-11-28 do 2019-11-28
29
30
1
Newsletter