Reaktywne Formy Tlenu

Kategorie

Najczęściej czytane

Reaktywne formy tlenu – dwie strony medalu

ROS Reaktywne Formy Tlenu

Poruszając się w tematyce dietetyki i suplementacji bardzo często można natknąć się na podkreślanie faktu, iż dany składnik pokarmowy czy suplement należy do grupy antyoksydantów – a więc substancji zwalczających wolne rodniki. Nic jednak, co zostaje wytworzone przez ludzki organizm, nie znajduje się w nim bez przyczyny. Owiane złą sławą wolne rodniki również pełnią
w organizmie istotne funkcje, tak samo, jak inne reaktywne formy tlenu, o których wspomnimy w artykule. Warto bowiem wiedzieć, że o ile wszystkie wolne rodniki są reaktywnymi formami tlenu, to nie wszystkie reaktywne formy tlenu są wolnymi rodnikami. Często formy te stosowane są zamiennie, ale nie zawsze jest to słuszny kierunek.

Czym są wolne rodniki?

Wolne rodniki to niesparowane atomy, na które dzieli się cząsteczka tlenu. Występowanie ich to sytuacja, którą nazywa się stresem oksydacyjnym – i ciało jest na niego narażone cały czas. Wolne rodniki są bowiem produktami ubocznymi naturalnych reakcji chemicznych organizmu, czyli choćby metabolizmu, który jest wszak ogółem owych reakcji zachodzących w ludzkim ciele. Ponieważ elektrony “nie lubią” samodzielnego występowania, przemierzają całe ciało w poszukiwaniu innych elektronów, z którymi mogłyby się połączyć. Niestety, nie jest to sytuacja dla organizmu korzystna, gdyż prowadzi do uszkodzenia komórek, białek oraz DNA. Wolne rodniki mają bezpośredni wpływ na procesy związane ze starzeniem się organizmu, które w tym wypadku jest określane jako gromadzenie uszkodzeń, spowodowanych przez owe reaktywne formy tlenu. Wolne rodniki, uszkadzając kod DNA, powodują niepoprawny wzrost nowych komórek, prowadząc właśnie do starzenia się.

Generujące wolne rodniki substancje znaleźć można tak naprawdę wszędzie – w powietrzu, spożywanym jedzeniu, lekach czy wodzie. Obejmują one smażone potrawy, alkohol, pestycydy, dym tytoniowy oraz inne zanieczyszczenia powietrza. Wolne mogą być pojmowane jako odpady, które na skutek reakcji powstają w komórce i mogą działać na jej niekorzyść.

Wolne rodniki działają na zasadzie reakcji łańcuchowej. Jak ona przebiega? Otóż po ich utworzeniu pierwszy wolny rodnik ściąga elektron z molekuły, która następnie destabilizuje cząsteczkę i przekształca ją w kolejny wolny rodnik. Ta kolejna cząsteczka pobiera elektron z kolejnej, destabilizując ją i dostrajając do wolnego rodnika. Jest to jak efekt domina, który może zakłócić i uszkodzić całą komórkę, uszkadzając jej błonę. W ten sposób zmienić się może to, co dostaje i wydostaje się z komórki. Jest to dość niebezpieczne, gdyż zmiana struktury może mutować, rozwijać nowotwory i zmieniać kod DNA.

 

ROS Reaktywne Formy Tlenu

 

 

Stres oksydacyjny ma miejsce wówczas, gdy wolnych rodników jest za dużo, a co za tym idzie, powstaje zbyt wiele uszkodzonych komórek. Ma on bezpośredni wpływ na rozwój takich schorzeń jak zwyrodnienia plamki żółtej oka, choroby układu krążenia, rozedma płuc, część nowotworów, chorób Alzheimera i Parkinsona, a nawet alkoholizmu. Jest też powiązany z wszelkimi chorobami związanymi ze stanami zapalnymi, takimi jak toczeń czy reumatoidalne zapalenie stawów. Stres oksydacyjny sam w sobie nie powoduje żadnych szczególnych objawów. Jeśli jednak jest zbyt nasilony, wówczas może towarzyszyć mu zmęczenie, ból głowy, problemy z pamięcią,zbyt dużą wrażliwość na hałas, bóle mięśni i stawów, obniżona odporność, oraz jak nietrudno się domyślić, zmarszczki i siwe włosy. Sytuacje, w których dana osoba potrafi posiwieć w ciągu kilku dni związane są właśnie z nadmiarem stresu oraz działalnością reaktywnych form tlenu.

Ilości wolnych rodników raczej nie można zmierzyć, jednak, jak podają niektóre źródła, poprzez analizę produktów ubocznych peroksydacji lipidów można określić nasilenie stresu oksydacyjnego. Jest to jednak metoda bardzo rzadko i raczej eksperymentalnie stosowana. Warto jednak mieć na uwadze, że w normalnych warunkach, gdy organizm jest w homeostazie, komórka produkuje bezpieczne dla siebie ilości reaktywnych form tlenu.

Wolne rodniki można jednak “trzymać pod kontrolą” i w tym właśnie pomagają przeciwutleniacze. Najprościej rzecz ujmując, zapobiegają one temu, by wolne rodniki przyjmowały elektrony i w ten sposób uszkadzały komórki. Przeciwutleniacze same dają wolnym rodnikom elektrony, jednak nie ulegając jednocześnie destabilizacji. Zatrzymują w ten sposób wspomnianą wcześniej reakcję łańcuchową.

Poprawa funkcji kognitywnych i neuroprotekcja dzięki cholinie CDP

Czy zatem dla organizmu lepiej byłoby, gdyby wolne rodniki nie występowały?

Otóż nie, są do życia niezbędne. To od wspomnianej reakcji łańcuchowej zależy zdolność organizmu do przekształcania powietrza oraz żywności w energię chemiczną. Odgrywają też bardzo ważną rolę w funkcjonowaniu i regulowaniu układu odpornościowego. Nasilają one aktywację limfocytów T i powodują łączenie się komórek leukocytarnych ze śródbłonkiem, co pozwala na  ich przenikanie
z układu krążenia do miejsca reakcji zapalnej.

Nie są tylko produktem ubocznym, a wręcz celowo produkują je pewne enzymy, przez co wolne rodniki spełniają ważne funkcje fizjologiczne. Reaktywne formy tlenu stanowią molekuły sygnałowe, w swoim działaniu bardzo przypominające przekaźniki hormonalne i same hormony. Indukują one różnicowanie się i obumieranie komórek, wpływają na syntezę, uwalnianie lub utratę aktywności przez tlenek azotu. Pobudzają też transport glukozy do komórek. Poprzez zwiększanie przepuszczalności ścian naczyń włosowatych, warunkują prawidłowy przebieg reakcji zapalnej. Jednym z bardziej istotnych zadań reaktywnych form tlenu  jest też regulacja procesów przekazywania sygnałów z komórki do komórki oraz w obrębie każdej z nich.

 

EGCG – ekstrakt z zielonej herbaty

Ich aktywność zawiera też w sobie szlaki miogeniczne i anaboliczne, skutkujące hipertrofią mięśni

Przypomnijmy najpierw, czym charakteryzują się owe szlaki, będące odpowiedzią na mechaniczne uszkodzenie mięśni poprzez wykonywanie treningu oporowego. Miogeneza to proces, w którym dokonuje się aktywacja i podział komórek satelitarnych (macierzystych komórek mięśniowych). W kolejnym kroku owe komórki dokonują fuzji  – same ze sobą, tworząc nowe włókna, lub
z już istniejącymi włóknami mięśniowymi, przez co powiększają ilość ich jąder i mitochondriów, stojących na straży anabolizmu owych włókien. Szlaki anaboliczne polegają na dobudowywaniu białek cytoplazmatycznych i miofibrylarnych, co zwiększa przekrój poprzeczny włókien mięśniowych. Obydwa szlaki, anabolizm i miogeneza, zapoczątkowane są jak wspomniano przez uszkodzenia mechaniczne, ale są katalizowane przez odpowiednie hormony, w tym wypadku – hormony anaboliczne. Do swoich procesów wykorzystują więc testosteron (który pobudza geny do produkcji białek i stymulują jądra komórkowe), przekaźniki takie jak insulina czy insulinopodobny czynnik wzrostu IGF-1.

I tu wchodzą właśnie reaktywne formy tlenu, które mogą pełnić rolę owych przekaźników sygnałów hormonalnych, służących anabolizmowi.

Reaktywne formy tlenu przez bardzo długie lata określane były jedynie jako cząsteczki patogenne  w mitochondrialnym łańcuchu oddechowym. Metabolizm tlenowy mitochondriów podczas ciężkich treningów jest kilkusetkrotnie szybszy, więc jak podejrzewano, również niszczących mięśnie wolnych rodników tworzy się wówczas znacznie więcej. Okazało się to przekonaniem błędnym, gdyż owszem, mitochondria owszem, zużywają podczas wysiłku stokrotnie więcej tlenu, jednak wolnych rodników produkują wówczas tylko 4 razy więcej, niż zwykle. Badania wykazały także, że najistotniejszym dostawcą reaktywnych form tlenu jest enzym zwany NOX, oksydaza NADPH. Enzym ten aktywowany jest poprzez wiązanie insuliny z jej receptorami umieszczonymi w błonach komórek mięśniowych. Enzym NOX jest wręcz wyspecjalizowany w produkowaniu reaktywnych form tlenu. Wraz z innym enzymem, XO, produkując ROS, doprowadzają do tego, że w komórce mięśniowej gromadzi się bardzo duża ilość nadtlenku wodoru, który przedłuża oraz wzmacnia aktywację anabolicznych szlaków insuliny. Taka sytuacja ma też miejsce w przypadku IGF-1. Jeśli enzym NOX zostałby zablokowany przez inhibitory, to znosiłoby to efekt skurczów mięśni powodowanych przez reaktywne formy tlenu. ROS są zatem celowym produktem podczas pracy mięśni.

Na razie brak jest badań, które stwierdziłyby, że zablokowanie enzymu NOX i tym samym zablokowanie wzrostu poziomu reaktywnych form tlenu podczas wysiłku, zablokowałoby też aktywność anabolicznych szlaków IGF-1 i insuliny. Jednak nawet jeśli tak by nie było, inhibicja NOX, a tym samym wolnych rodników, mogłaby w pewien sposób zablokować anabolizm.

Wolne rodniki eliminują bowiem z włókien mięśniowych HDAC, deacetylazy histonów, które blokują anabolizm białek mięśniowych już na samym początku tego procesu. Gdy rozpoczynamy trening oporowy HDAC są z jąder komórek mięśniowych usuwane, tak, by te mogły odbudować lub nadbudować później uszkodzone przez wysiłek struktury przez anabolizm białek. Za usuwanie odpowiedzialna jest kinaza AMPK, jednak reaktywne formy tlenu również mają w tym swój udział.

Najbardziej znaną z punktu widzenia budowania muskulatury reaktywną formą tlenu jest znany wszystkim tlenek azotu, który hamuje tak aktywność jak i produkcję hormonów katabolicznych (kortyzolu i miostatyny), aktywuje szlaki sygnałowe insulinopodobnego czynnika wzrostu i insuliny. Wpływa też na produkcję IGF-1, testosteronu i folistatyny (która blokuje miostatynę). Jak by tego było mało, aktywuje też komórki satelitarne. Niemniej istotny wydaje się ONOO- czyli nadtlenoazotyn będący pochodną NO i również zaliczający się do grup reaktywnych form tlenu. Nie wchodząc w szczegółowe objaśnienia, ONOO- aktywuje receptory TRPV1, powodujące wyrzut do sarkoplazmy jonów wodoru, aktywujących kinazę mTOR, czyli kluczowy enzym dla szlaków sygnałowych IGF-1 i insuliny. Aktywność skurczowa jest w stanie aktywować mTOR bez pośrednictwa hormonów anabolicznych, właśnie przez reaktywne formy tlenu.

 

tlenek azotu

Wsparcie układu nerwowego i zwiększanie poziomu dopaminy dzięki NALT

 

Ponadto reaktywne formy tlenu lub ich substraty mogą też aktywować czynniki transkrypcyjne, dzięki czemu stymulują też procesy anaboliczne. Czynniki transkrypcyjne aktywują geny do produkcji białek. Jednak by być sprawiedliwym, należy dodać, iż białka te dzielą się zarówno na te, które dla hipertrofii są pożądane, jak i te szkodliwe. ROS w ten sposób aktywują produkcję obydwu z nich.

Przytoczone powyżej fakty mogłyby zatem prowadzić nas do stwierdzenia, iż reaktywne formy tlenu są magicznym środkiem pozwalającym na niesamowitą hipertrofię. Nie jest tak. Aktywność hipertoficzną potęgują bowiem te reaktywne formy tlenu, które podczas wysiłku powstają w okolicach sarkolemy (i wtedy działają anabolicznie) ale i, jak wspomniano, w mitochondriach, gdzie dla procesów anabolicznych są już raczej szkodliwe.

Jak się jednak zakłada, kataboliczna działalność reaktywnych form tlenu w trakcie regeneracji potreningowej nie generuje negatywnych skutków dla budowania masy mięśniowej. Jest nawet wręcz odwrotnie, gdyż na jej skutek usuwane są zniszczone struktury białkowe, co ostatecznie korzystnie wpływa na restrukturyzację białek mięśniowych. Trzeba jednak podkreślić, że granica, która oddziela dobrą
i złą dla anabolizmu działalność reaktywnych form tlenu często jest dość cienka. Jeśli bowiem ich działanie trwa zbyt długo, dochodzi do wtórnego uszkodzenia mięśni po wysiłkach ekscentrycznych – a to właśnie one oddziałują mocno destrukcyjnie na tkankę mięśniową
i wywołują bardzo silne DOM’sy. To właśnie owa przedłużona działalość reaktywnych form tlenu może więc skutkować stagnacją lub regresją w budowaniu formy, jeśli trenuje się zbyt mocno i zbyt często.

Ciekawostką jest to, że to właśnie reaktywne formy tlenu odpowiadają za to, że jeśli porzucamy aktywny tryb życia i regularne treningi, nasz organizm reaguje spadkiem formy i masy mięśniowej. Źródło ma to właśnie w mitochondriach. Paradoksalnie bowiem, o ile przy wysiłku fizycznym produkuje 4 razy więcej ROS niż w normalnych warunkach, o tyle gdy mięśnie są całkiem nieaktywne, mitochondria wytwarzają ich ilości wręcz ogromne. Dzieje się tak, gdyż nie pracując, nie powodują odnawiania się mitochondriów
z odpowiednią dynamiką. Jeśli trenujemy siłowo, nowe mitochondria napływają do komórek, gdy ćwiczymy wytrzymałościowo – mnożą się przez podział prosty. Jeśli zaś przestajemy jakkolwiek trenować, zostają stare mitochondria, które po jakimś czasie zaczynają działać nie do końca prawidłowo i produkować nadmierne ilości reaktywnych form tlenu. Jak wspomniano wcześniej, mitochondrialne ROS są mocno kataboliczne, więc jeśli produkowane są w ilościach ponadprzeciętnych, działają na mięśnie mocno atroficznie. Mitochondrialne ROS aktywują też czynnik NF-kb, który pobudza geny do produkcji białek cytokin prozapalnych oraz znanej z silnie ograniczającego hipertrofię działania miostatyny. Pobudza też produkcję enzymów katabolicznych, które w sposób degradacyjny wpływają na mięśnie.

Dlatego właśnie w okresie, gdy z jakiś względów aktywność ruchowa zostaje ograniczona, przyjmowanie antyoksydantów wydaje się szczególnie ważne i wskazane. Pytaniem zasadniczym jest, jak działają w czasie, gdy aktywność fizyczna wciąż się odbywa.

Czy antyoksydanty wspomogą hipertrofię, ograniczając destrukcyjny wpływ wolnych rodników, czy przeciwnie, pomimo aktywności fizycznej, ograniczą tę anaboliczną, a zwiększą mitochondrialną, kataboliczną stronę ROS?

W celu odpowiedzi na te pytania przeprowadzono na przestrzeni lat wiele badań. Nie wszystkie dawały jednoznaczne wnioski, jednak można pokusić się o stwierdzenie, że odpowiednio dobrane dawki witamin C i E powodują zwiększenie efektów spowodowanej treningiem hipertrofii. Co prawda niektóre badania wykazały, że witaminy te ograniczyły budującą a zwiększyły ową kataboliczną stronę ROS, jednakże ostatecznie sumując rezultaty okazywało się, że szala przeważyła po stronie anabolicznej.

Potreningowe “zbijanie” wolnych rodników – czy jest wskazane?

Czy zatem by spotęgować owo działanie dobrze jest przyjmować antyoksydanty okołotreningowo? Otóż nie do końca, gdyż “zbijając” reaktywne formy tlenu tuż po wysiłku fizycznym ograniczamy też możliwości adaptacyjne organizmu. A jest to bardzo istotne dla budowania siły mięśni oraz rozbudowy ich włókien. Przeciwzapalne działanie antyoksydantów w czasie okołotreningowym nie jest zatem najbardziej pożądanym rezultatem. Faktem jest, że przyjmowanie przeciwutleniaczy po treningu może zmniejszyć DOMs, a więc opóźnioną bolesność mięśniową. Warto jednak zadać sobie pytanie, czy gra jest warta świeczki, skoro w ten sposób można, może nie tyle zaprzepaścić, co spowolnić pożądane rezultaty?

Przedtreningowe doładowanie od Testosterone.pl w postaci No.1

Podsumowując – reaktywne formy tlenu bez wątpienia mają swoje dwa oblicza

Choć są mocno demonizowane, to warto mieć na uwadze, iż dla prawidłowej fizjologii organizmu są niezwykle istotne. Wspomagają
i regulują wiele ważnych procesów, związanych między innymi z funkcjonowaniem genów oraz układu odpornościowego. Nie bez znaczenia są również dla kształtowania sylwetki i warto mieć świadomość, że choć wykazują działanie kataboliczne, to jednak są też sprzymierzeńcem w budowaniu masy mięśniowej. Mamy nadzieję, że udało nam się pokazać, że wolne rodniki mogą działać nie tylko przeciwko nam, ale również na naszą korzyść. Organizm po raz kolejny pokazuje, że nic w nim nie dzieje się bez przyczyny i wszystko dzieje się w nim w jakimś celu. I choć reaktywne formy tlenu mogą działać niekorzystnie, to warto też pamiętać o źródle ich pochodzenia. Bez wątpienia te, które wywołane są przez pestycydy, zanieczyszczenia, alko-toksyny czy papierosy trudno zaliczyć do tych korzystnych. Natomiast ROS, które powstają w trakcie wysiłku nie powinny spędzać nam snu z powiek, bo to właśnie (między innymi) dzięki nim możemy cieszyć się wzrostami siły i masy mięśniowej po intensywnych wysiłkach oporowych.

 

Źródła

 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3249911/

https://www.livescience.com/54901-free-radicals.html

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0024320516301801

https://www.intechopen.com/books/reactive-oxygen-species-ros-in-living-cells/reactive-oxygen-species-the-good-and-the-bad

http://www.phmd.pl/api/files/view/2729.pdf

Nazywam się Iza i jestem miłośniczką aktywności fizycznej oraz dobrego jedzenia (nie mylić z gotowaniem). Zdarza mi się popełniać teksty na bloga i męczyć niewinnych ludzi kolejnymi seriami przysiadów. Wolne chwile poświęcam podbijaniu polskich statystyk czytelniczych.
Ostatnimi czasy moje motto to "In the world full of fitness models be an athlete".

    Dodaj swój komentarz

    Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.*