Oxidační stres - Rabdomyolýza - Hyponatrémie při cvičení a sportu Jan Novotný, 2020 Fakulta sportovních studií MU Označení základu: KOSTER.SVALY Rabdomyolýza Pohyb Kardiopatie vysoce intenzivní aerobní svalová práce Palazzetti et al. (2003). Overloading training increases exercise-induced oxidative stress and damage. To je intenzita aerobní zátěže mezi 2.VT a VO2max (75-100 %VO2max). http://cleansingweightlosssystems.com/oxidative-stress/ OXID. LÁTKY FAKTORY VZNIKU OXIDAČNÍHO STRESU Záření (UF, RTG, γ, ..), toxické látky (kouř, smog atd.) OXIDAČNÍ STRES V PATOGENEZI NEMOCÍ přítomnost a působení příliš velkého množství reaktivních forem kyslíku a dusíku (RONS) a jejich škodlivé působení v těle člověka (RONS - reactive oxygen and nitrogen species) ↓ poškození struktur a funkcí buněk, tkání, orgánů → nemoci http://www.zschemie.euweb.cz/molekuly/atomo.gif http://www.zschemie.euweb.cz/molekuly/atomo2.gif http://www.zschemie.euweb.cz/molekuly/molekulao2.gif + FORMY KYSLÍKU 1 stabilní molekula pouze párové elektrony 2 nestabilní (aktivní) atomy nepárové elektrony (http://www.zschemie.euweb.cz/kyslik/kyslik5.html, 2015) OXIDO-REDUKČNÍ REAKCE Oxidovaná látka (H) poskytuje elektron látce redukované (O): molekula vody 1 atom kyslíku oxiduje 2 atomy vodíku 1 molekula vody H2O O + O O2 http://www.zschemie.euweb.cz/molekuly/atomo2.gif Oxidační látky vznikají při produkci ATP v mitochondriích myocytů při svalové práci; většina přijatého O2 se přeměňuje na H2O a částečně na [ROS – reactive oxygen species]: 1-2% O2 → superoxid (O2*) (superoxid-dismutáza) peroxid vodíku (H2O2) (za přítomnosti Fe) (v neutrofilních granulocytech) hydroxyl (HO*) kyselina chlorná (HOCl) H2O + O2 V tělesném klidu 1 g jaterní tkáně produkuje asi 24 nmol superoxidu / min. Intenzivní svalová práce produkci ROS mnohonásobně zesiluje. Vlastní tělesné antioxidační látky qSOD – superoxid-dismutáza, CAT – kataláza, GP – glutathion-peroxidáza, GST – glutathiontransferáza, TRX – thioredoxinový sytém qKyselina močová, bilirubin, transferin, laktoferin, feritin, haptoglobin, albumin, melatonin, … Dietetické antioxidační prostředky (antioxidanty) qVitamín E (α-tokoferol), Vitamin C (askorbát), Karotenoidy (karoteny a vitaminy A – retinol), Ubichinony (Koenzym - Q10), Flavonoidy, Třísloviny, Vitamin B2 (Riboflavin), sloučeniny selenu, zinku, manganu, mědi, germania, … v Použití antioxidancií nezlepšuje výkon, ale tlumí ROS (.. spíše po výkonu ? ..) Fyziologické funkce ROS v těle •součást oxido–redukčních pochodů energetického řetězce v mitochondriích •součást imunitní ochrany (ničí baktérie a viry) •syntéza cholesterolu a jeho přeměna na žlučové kyseliny •jsou signálními molekulami na něž reagují receptory na povrchu buňky. Krevní markery: MYOLÝZA: CK – kreatinkináza, LDH – laktátdehydrogenáza, Myoglobin ANTIOXIDAČNÍ AKTIVITA: GPx – glutathionpreoxidáza, GRd – glutathionreduktáza CONCEPCION-HUERTAS et al. Changes in the redox status and inflammatory response in handball players during one-year of competition and training. Journal of Sports Sciences, 2013. Vol. 31, No. 11, 1197–1207. (16 hráčů španělské ligy, věk 22.7 ± 3.1 r) MYOLÝZA ANTIOXIDAČNÍ AKTIVITA TĚLESNÁ ZÁTĚŽ ROZVOJ ANTIOXIDAČNÍ AKTIVITY Sport.zátěž → oxid.stres → myolýza → antioxid.aktivita ZPOŽDĚNÍ POHYBOVÁ AKTIVITA A OXIDAČNÍ STRES Nutrition, physical activity, and cardiovascular disease: An update Louis J. Ignarro, Maria Luisa Balestrieri, Claudio Napoli. cardiores.2006.06.030 326-340 (Reaktivní formy dusíku jsou např. oxid dusnatý NO·, oxid dusičitý NO2.) Přiměřená pohybová aktivita vede k adaptaci na oxidační stres Impact of Oxidative Stress on Exercising Skeletal Muscle. Steinbacher P, Eckl P. Biomolecules 2015, 5(2), 356-377. To je intenzita aerobní zátěže mezi 1. a 2.VT (50-75 %VO2max). ZÁVĚR Vztah oxidačního stresu a svalové práce q Pravidelná vytrvalostní středně intenzivní zátěž (˂ 2.VT; ≈ 50-75% VO2max) → ke zlepšení kapacity antioxidačních mechanismů (odolnosti vůči oxidačnímu stresu, posílení imunity) q q Vysoce intenzivní zátěž (> 2.VT, ≈ 75-100 %VO2max) → oxidační stress → poškození kosterních svalů, bílých krvinek, …(? ledvin, jater, cév, štítné žlázy, …) q Používat antioxidancia případně až po sportovním výkonu. RHABDOMYOLÝZA A HYPONATRÉMIE U SPORTOVCŮ HYPONATRÉMIE: Na+ < 135 mmol•l-1 (EAH – exercise-associated hyponatremia) RHABDOMYOLÝZA: rozpad buněk kosterních svalů → v krvi: ↑CK (>10.000 U•l-1; norma <200 U•l-1), ↑LDH, ↑Myoglobin, … Rabdomyolýza při cvičení a sportu Publikované případy Rabdomyolýza při cvičení a sportu Mechanizmus působení ROS Peroxidace lipidů → ničení membrán mitochondrií - myocytů → .. krev → další tkáně .. Oxidace proteinů → ničení enzymů, hormonů, nosičů látek, struktur intra- a extracelulárně Poškození DNA v jádrech buněk – genů http://www.medicinehack.com/2011/06/cardiac-muscles-properties-morphology.html JÁDRO RABDOMYOLÝZA SLABOST, BOLEST, ÚNAVA Příčiny – mechanizmy vzniku – příznaky – následky - komplikace VYČERPÁVAJÍCÍ VÝKON + VROZENÁ DISPOZICE HYPOHYDRATACE HYPOVOLÉMIE NEFROPATIE (TUBULY) → AKUTNÍ … CHRONICKÁ RABDOMYOLÝZA V krvi ↑ CK, LDH, ALT, AST, K+, PO43-, Mb, Urea ACIDÓZA ACIDURIE KOAGULOPATIE SMRT ↑aerobní intenzita + ↓ příjem tekutin OXIDAČNÍ STRES HYPERTERMIE V moči ↑ Mb, Urea, KM ↓sval. gykogen NÍZKÁ ZDATNOST Užití antiflogistik, analgetik, statinů, alkoholu; zranění, infekce, VROZENÉ ENZYMATICKÉ DEFEKTY Myofosforyláza (McArdler sy), Carnitinpalmitoyltransferáza, Myoadenylátdeamináza .. Užití creatin-mono-hydrátu Armstrong et al., 2010; Brancaccio et al., 2007; Clarkson, 2007; Cooper, 2002; Landau et al., 2012; Hew-Butler, 2013; Keltz et al., 2013; Lenz, 2009; Palazzetti et al., 2003 et al… Rabdomyolýza při cvičení a sportu HORKO SYNDROM LÓŽE (COMPARTMENT) HYPO-NATRÉMIE příjem ↑vody bez iontů MECHAN. STRES SELHÁNÍ LEDVIN TMAVÁ MOČ DYSRYTMIE SRDCE EKG: IR000086 TERMOGRAM LÝTEK ZEZADU u 40 letého badmintonisty po tréninku vyšší teplota caput mediale m. gastrocnemius MYOSITIS - ZAČÍNAJÍCÍ RABDOMYOLÝZA ? (archiv autora - Laboratoř sportovní medicíny FSpS MU) Klasifikace, diagnostika, příznaky Rabdomyolýza při cvičení a sportu KLASIFIKACE POŠKOZENÍ KOSTERNÍCH SVALŮ American College of Cardiology & American Heart Association & Lung a Blood Institute Clinical Advisory (Pasternak, 2002) Myopatie jakékoliv poškození svalů 1 Myalgie svalová bolest nebo křeč s kreatinkinázou (CK) < horní hranice normy 2 Myositis svalové symptomy se zvýšenou CK < 10x horní hranice normy 3 Rabdomyolýza svalové symptomy se zvýšenou CK > 10x horní hranice normy Norma CK: od 0,2 do 3-4 μkat/l v séru; do 200 U•l-1 (u mužů a starších spíše vyšší než u mladších a žen) ↑ Myoglobin v krvi → v moči → tmavá moč KLASIFIKACE RABDOMYOLÝZY (O´Connor et al., 2013) VYČERPÁVAJÍCÍ MÍRNÁ STŘEDNĚ ZÁVAŽNÁ TĚŽKÁ PRUDKÁ IZOLOVANÁ kolaps homeostázy ALT/AST < 3xN ALT/AST > 3xN 1 den ALT/AST > 3xN 3 dny s acidózou homeostáza, ↑Mb? qNEVHODNÉ ZÁTĚŽE (Hew-Butler, 2013) −vyčerpávající kontinuální dlouhodobé výkony ve vedru, −vyčerpávající excentrické cvičení (běh s kopce). Neřídit se pravidlem „žádná bolest = žádný trénink“. qVHODNÁ ZÁTĚŽ −„Lehké“ až „namáhavé“ cvičení −s příjemným pocitem −s přestávkami na regeneraci. Rabdomyolýza při cvičení a sportu Preventivní podávání antioxidancií (vit. C a E) se nedoporučuje, protože to potlačuje vlastní protioxidační schopnosti (glutathion) (Leonardo Mendonça et al., 2014). Pravidelné lehké až středně namáhavé cvičení zlepšuje vlastní antioxidační schopnosti (Goon et al., 2009). RIZIKOVÉ FAKTORY TĚSNĚ PŘED STARTEM A PŘI VÝKONU oalkohol, analgetika, antiflogistika, jiné drogy, ovyčerpání zdrojů energie, oporuchy metabolizmu minerálů (především K+ a Na +), opřehřátí, podchlazení, otoky, opobodání hmyzem, zranění, oporuchy dýchání a oběhu, osvalová slabost, bolest, křeče obolest hlavy, zmatenost, závratě, zvracení RIZIKOVÉ FAKTORY DLOUHODOBĚ PŘED STARTEM ovyšší věk, nízká hmotnost, odřívější myopatie, ocelková infekce, ohypotyreóza, zhoršené jaterní a ledvinné funkce, onedostatku vitamínu D. Rabdomyolýza při cvičení a sportu VROZENÉ DISPOZICE oNeobvyklá slabost, únava a bolest svalů nebo křeče po zatížení. oZjištění deficitu enzymů; genetika. Clarkson (2007), Milne (2012), Keltz et al. (2013) 1.dosažení a udržení dobré hydratace a mineralizace (nepodávat K+), 2.odstranění místní a celkové hypertermie 3.přesun do zdravotního zařízení 4.1.+2. podle výsledků biochemického vyšetření + podpora činnosti ledvin (dialýza) a srdce Kjerulf Greer et al. (2007) Podávání „větvených“ esenciálních aminokyselin (izoleucin, leucin, valin) → ↓ ukazatelů myolýzy (CK a LDH). Howatson et al. (2010) Třešňový džus → ↓ ukazatelů myolýzy, zánětu a antioxidační aktivity. Podávání samotných antioxidancií (vit. C, E, A) je logické, ale nejsou důkazy o jejich příznivém vlivu (Bloomer et al., 2005). (Iannetta, 2015 135mmol/l Další diferenciální diagnostika (přehřátí, hypernatrémie, hypoglykémie, výšková nemoc) [Na+]<135mmol/l i.v.bolus 100 ml 3% fyz.roz. (opakovat každých 10 minut do 3 dávek nebo do ústupu neurologických symptomů) Možnost měření elektrolytů v krvi NE Zajistit žílu Orálně hypertonický roztok (ne hypotonické tekutiny) Kyslík Diagnostika a léčba hyponatrémie (Bennet BL et al., 2013) Hyponatrémie při vytrvalostním sportovním výkonu TRANSPORT DO ZDRAVOTNÍHO ZAŘÍZENÍ Závěry 1.Intenzivní (vytrvalostní) cvičení → rabdomyolýza → selhání ledvin + hyperhydratace → hyponatrémie → otok mozku, plic 3.Doporučuji podle stavu sportovce •volit vhodný druh a objem a intenzitu sportovní zátěže •vždy přiměřeně podporovat regeneraci sil (odpočinek, doplňování energie, iontů a vody) •vnímat a respektovat odezvu těla na zátěž a případně ji omezit 4.Sportovní trenéři a cvičitelé by si měli být vědomi své zodpovědnosti za zdravotní stav svěřenců, který je důsledkem plnění jejich pokynů. Rabdomyolýza a hyponatrémie při vytrvalostním sportovním výkonu Děkuji Vám za pozornost. novotny@fsps.muni.cz www.fsps.muni.cz/~novotny