Pohyb pro zdraví a oxidační stres Jan Novotný 2016 - 2020 2002 Brněnský běžecký pohár – Jehnice Pohyb Pohyb pro zdraví a oxidační stres Obsah přednášky 1.Vytrvalostní POHYB PRO ZDRAVÍ 2.Zdravotní problémy při vytrvalostním pohybu (.. infekce, rabdomyolýza, kardiomyopatie ..) 3.OXIDAČNÍ STRES při vytrvalostním pohybu 4.Vytrvalostní POHYB → antioxidační adaptace Nastavení vhodné intenzity pohybu → zátěžové testy (svalová oxymetrie) 5.Závěry, doporučení Pohyb pro zdraví a oxidační stres (Mužíková, L., Březková, V., Mužík, V. in Pohyb a výživa: šest priorit v pohybovém a výživovém režimu žáků na 1. stupni ZŠ. Praha: Národní ústav pro vzdělávání, 2014. 168 stran. ISBN 978-80-7481-069-5. ) POHYB PRO ZDRAVÍ: vhodná chůze, běh, jízda na kole - koloběžce, plavání, in-line bruslení, běh na lyžích, veslování, pádlování, rekreační aerobik, tanec, … oNORMÁLNÍ TĚLESNÝ ROZVOJ DĚTÍ … TOLERANCE STÁRNUTÍ oPREVENCE A LÉČBA CIVILIZAČNÍCH NEMOCÍ ØKREVNÍ A LYMFATICKÝ OBĚH: Prokrvení tkání - orgánů, hypertenze, .. ØENERGETICKÝ METABOLIZMUS: Obezita, diabetes mellitus, hyperlipidémie, .. ØNERVOVÝ SYSTÉM: Autonomní NS, mozkové funkce, propriorecepce, spánek, .. ØRESPIRACE: Aerobní kapacita, pufrovací kapacita (ABR), … ØTERMOREGULACE: Kapacita → odolnost vůči chladu a teplu ØPOHYBOVÝ APARÁT: Svaly, fascie, šlachy, klouby, .. ØIMUNITNÍ SYSTÉM: Leukocyty, protilátky → odolnost vůči infekci ØTRÁVICÍ SYSTÉM: funkce střev, … POHYBOVÁ AKTIVITA → IMUNITA CVIČENÍ BÍLÉ KRVINKY PROTILÁTKY BÍLKOVINY LEHKÉ (< 75% VO2max) Více T-lymfocytů + Natural Killers + Makrofágů Normální stav TĚŽKÉ (měsíce tréninku) Méně Natural Killers + Makrofágů Méně protilátek IgA a IgG, Interferonu, C-reaktivního proteinu (R. Sephard, P.N. Shek 1999) Pohyb pro zdraví a oxidační stres VÝSKYT INFEKČNÍCH ONEMOCNĚNÍ NÍZKÁ LEHKÁ TĚŽKÁ INTENZITA A OBJEM ZÁTĚŽE IMUNOSUPRESE častější infekce u vrcholových plavců … TERMOGRAM ZAD 19 letého fotbalisty s bolestmi hrudní části zad a zvýšeným napětím hrudního napřimovače páteře a trapezu vysoká teplota napřimovače hrudní páteře a horního trapezu, především vlevo MYOSITIS - ZAČÍNAJÍCÍ RABDOMYOLÝZA ? (archiv ambulance TV lékařství autora) IR000087 33,4oC 34,5oC 32,7oC 34,2oC Pohyb pro zdraví a oxidační stres IR000086 TERMOGRAM LÝTEK ZEZADU u 40 letého badmintonisty po tréninku vysoká teplota caput mediale m. gastrocnemius MYOSITIS - ZAČÍNAJÍCÍ RABDOMYOLÝZA ? (archiv ambulance TV lékařství autora) z lékařské praxe se sportovci .. POHYBOVÁ AKTIVITA → SVALY POHYBOVÁ AKTIVITA → RABDOMYOLÝZA (RM) Cooper et al.(2002): 20 min běh s kopce (75%VO2max) → OXID.STRES? → RM Overgaard et al.(2004): RM u 24 mladých zdravých mužů a žen po běhu: –běh 10 km ® enzymů svalových buněk (LD, CK) v mezibuněč. prostoru –běh 20 km ® LD, CK .. Lin & Wang (2005). „Rhabdomyolysis in 119 students after repetitive exercise“ (17-18 letí chlapci a děvčata; 120 kliků v 5 minutách) Kabíček a kol. (2006): Opakovaná RM u 10 letého chlapce po fotbale se spolužáky Anzalone et al. (2010): Smrt 19 letého fotbalisty v důsledku RM po tréninku (lifting se zátěží, sprinty). Kahanov et al. (2012) RM u 19 letého (amer.) fotbalisty po tréninku. Parmar et al.(2012): RM u 26 letého muže po 30 min spinningu. Ciccolella et al. (2014): RM u 23 letého medika po 8 mílích běhu v rámci laboratorního pokusu. RM u 14 letého žáka po 100 dřepech. RM u 21 letého muže po 50 min „fit“ cvičení (sed-leh, malé činky). Shinde et al. (2015): RM s následným akutním poškozením ledvin u 20 letého muže 3 dny po těžkém cvičení v tělocvičně. Pohyb pro zdraví a oxidační stres EXCENTRICKÉ KONTRAKCE RABDOMYOLÝZA multifaktoriální patogeneze, symptomy, následky VYČERPÁVAJÍCÍ VYTRVALOSTNÍ VÝKON + VROZENÁ DISPOZICE HYPOHYDRATACE HYPOVOLÉMIE NEFROPATIE (TUBULY) → AKUTNÍ SELHÁNÍ LEDVIN RHABDOMYOLYSIS→MYOSITIS→MYOPATHIA V krvi↑ CK, LDH, ALT, AST, K+, PO43-, Mglb, Urea ACIDOSA ACIDURIE KOAGULOPATIE CHRONICKÁ NEFROPATIE SMRT ↑intenzita (kratší) + ↓pití OXIDAČNÍ STRES HYPERTERMIE V moči↑ Mglb, Urea, KM ↓sval.gykogenu ADH → ↓GF RETENCE TEKUTIN Pohyb pro zdraví a oxidační stres antiflogistika, statiny, alkohol, zranění, infekce Landau et al., 2012: GENET. FAKTORY – enzym.defekty: Myofosforyláza (McArdler sy), Carnitinpalmitoyltransferáza, Myoadenylátdeamináza .. Armstrong et al., 2010; Brancaccio et al., 2007; Clarkson, 2007; Cooper, 2002; Hew-Butler, 2013; Keltz et al., 2013; Lenz, 2009; Palazzetti et al., 2003 et al … BOLEST ÚNAVA TMAVÁ MOČ POHYBOVÁ AKTIVITA PRO ZDRAVÍ ? → POŠKOZENÍ MYOKARDU U 9 trénovaných triatlonistů (33 r.) po závodě [1,9 km plavání, 90 kolo, 21,1 běh] byla zjištěna - zhoršená stažlivost levé komory srdeční - v krvi větší množství enzymů srdečních buněk (CK) a srdeční bílkoviny (troponin) (R. Shave et al., 2004) Pohyb pro zdraví a oxidační stres DILATAČNÍ KARDIOMYOPATIE 16 letý basketbalista Wes Leonard, 2011 http://healthyinsite.blogspot.cz/2011/03/hs-basketball-player-wes-leonard-latest.html přeměna „sportovního srdce“ v kardiomyopatii ? … kdo chce být první … •Náhlá srdeční smrt 16 letého fotbalisty •Arytmogenní kardiomyopatie (dysplazie) pravé komory •difúzní náhrada myokardu vazivově tukovou tkání (apoptóza), el. izolátorem Mikro2 → maligní dysrytmie srdce → zástava Pohyb pro zdraví a oxidační stres (Novotný J et al., 2010) Srdce1 Srdce2 Pohyb pro zdraví a oxidační stres SKELETAL MUSCLES Rhabdomyolysis Pohyb FAKTORY VZNIKU OXIDAČNÍHO STRESU OXIDAČNÍ STRES V PATOGENEZI NEMOCÍ Cardiopathy Palazzetti et al. (2003). Overloading training increases exercise-induced oxidative stress and damage. http://cleansingweightlosssystems.com/oxidative-stress/ OXID. LÁTKY Vznik oxidačních látek [RO(N)S – reactive oxygen (and nitrogen) species] Při sval. práci se většina přijatého O2 v mitochondriích myocytů přeměňuje na H2O, ale 1-2% O2 → superoxid (O2*) (superoxid-dismutáza) peroxid vodíku (H2O2) (za přítomnosti Fe) (v neutrofilních granulocytech) hydroxyl (HO*) kyselina chlorná (HOCl) Pohyb pro zdraví a oxidační stres V tělesném klidu 1 g jaterní tkáně produkuje asi 24 nmol superoxidu / min. Intenzivní svalová práce produkci ROS mnohonásobně zesiluje. http://www.zschemie.euweb.cz/molekuly/atomo.gif nestabilní atom O2- 2 nepárové elektrony 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 Pohyb pro zdraví a oxidační stres JÁDRO RABDOMYOLÝZA 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 ? ..) Pohyb pro zdraví a oxidační stres 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. Pohyb pro zdraví a oxidační stres Soustavné správné aerobní cvičení → zvyšování antioxidační kapacity → → snižování oxidačního stresu Vztah vytrvalostní zátěže a adaptace na oxidační stres Poměr likvidace a tvorby ROS rozhoduje o velikosti oxidačního stresu. 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 Pohyb pro zdraví a oxidační stres DLOUHODOBÝ POHLED Sport.zátěž → oxid.stres → myolýza → antioxid.aktivita ZPOŽDĚNÍ LEONARDO-MENDONÇA et al., Redox status and antioxidant response in professional cyclists during training. European Journal of Sport Science, 2014. Vol. 14, No. 8, 830–838, http://dx.doi.org/10.1080/17461391.2014.915345 10 cyklistů, věk 21.8 ± 2.5 r. Supplementace: Vit C (1000 mg day−1) Vit E (400 mg day−1) Poměr LPO:ORAC - ukazatel oxidačního stresu LPO – lipid peroxidation ORAC - plasma oxygen radical absorption capacity Závěr: Trénovaní cyklisté nepotřebují ke zlepšení antioxidační adaptace suplementaci antioxidanty. Pohyb pro zdraví a oxidační stres Vliv suplementace antioxidanty na oxidační stres u profesionálních cyklistů 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 Pohyb pro zdraví a oxidační stres ZÁVĚRY - DOPORUČENÍ q Pravidelné vytrvalostní „poněkud namáhavé“ cvičení → … zlepšení odolnosti vůči oxidačnímu stresu … q Použití antioxidantů pomůže ztlumit oxidační stres (vhodnější po sport. výkonu). q q q q q q q q q q Vysoce intenzivní vytrvalostní zátěž → příliš velký oxidační stres → poškození buněk – tkání – orgánů … HPIM1859 Děkuji Vám za pozornost. novotny@fsps.muni.cz www.fsps.muni.cz/~novotny Kurz cykloturistiky studentů FSpS MU, Mílovy (foto: autor) DOPORUČENÝ POHYB PRO ZDRAVÍ OMEZIT Individuální stanovení intenzity plánované vytrvalostní zátěže → test reakce na zátěž → vodítka pro řízení intenzity HORNÍ LIMIT INTENZITY ještě není škodlivá, je bezpečná DOLNÍ LIMIT INTENZITY již účinná OPTIMÁLNÍ INTENZITA účinná, bezpečná Pohyb pro zdraví a oxidační stres Pohyb pro zdraví a oxidační stres Tradiční stanovení vodítek a limitů intenzity tréninkové zátěže zátěžovým testem anaerobní práh (VT, LT), ≈50-75% max. příjmu kyslíku nebo srdeční rezervy Raven2013_1 (Raven et al., 2013) - ventilace - HR – srdeční frekvence - výdej CO2 - příjem O2 - vent.ekvivalent CO2 - vent. Ekvivalent O2 – laktát - pracovní zátěž - INTENZITA HR Stupeň Slovní hodnota 6 7 VELMI VELMI LEHKÁ 8 9 VELMI LEHKÁ 10 11 LEHKÁ 12 13 PONĚKUD NAMÁHAVÁ 14 15 NAMÁHAVÁ 16 17 VELMI NAMÁHAVÁ 18 19 VELMI VELMI NAMÁHAVÁ 20 Pohyb pro zdraví a oxidační stres Veteran0001 Fauja Singh: „pořád se smát a běhat “ (Právo, 2011) „Test du parler“ (Croteau et al.) INTENZITA ZÁTĚŽE, při níž přestáváme být schopni souvislé řeči, blíží se úrovni „1. ventilačního (anaerobního) prahu“ Doporučená intenzita rekreační a léčebné pohybové aktivity pod úrovní ventilačního anaerobního prahu → přijatelná produkce oxidačních látek Vyšší intenzita zátěže vyšší příjem O2 vyšší výdej CO2 (kompenzace acidózy) vyšší ventilace Pohyb pro zdraví a oxidační stres Pohyb pro zdraví a oxidační stres •ZÁTĚŽOVÝ TEST SE SVALOVOU OXYMETRIÍ •sledování míry oxidace krve a tkání •Hemoglobin a deoxyhemoglobin absorbují červené a infračervené záření podle míry saturace O2. •[poměr oxyHb a deoxyHb ve svalové tkáni v %] Nová metoda stanovení vodítek a limitů intenzity tréninkové zátěže near infrared spectroscopy (NIRS) http://www.impublications.com/content/wearable-nir-technology [USEMAP] www.moxymonitor.com [USEMAP] Pohyb pro zdraví a oxidační stres Stanovení horního limitu intenzity vytrvalostního cvičení - „DEOXIDAČNÍ PRÁH?“ stupňovaná rychlost běhu, do udržení vysoké saturace svalu kyslíkem www.moxymonitor.com SATURACE SVALU KYSLÍKEM (%) Pohyb pro zdraví a oxidační stres Monitorování SmO2 pro řízení tréninku INTERVALOVÝ TRÉNINK (čas a intenzita) pro zdraví ? KONTINUÁLNÍ AEROBNÍ TRÉNINK (intenzita) pro zdraví [USEMAP]