M A S A R Y K O V A U N I V E R Z I T A
PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA
Ú S T A V E X P E R I M E N T Á L N Í B I O L O G I E
I ?
. 7O
1
M O N I T O R I N G V Y B R A N Ý C H F Y Z I O L O G I C K Ý C H
P A R A M E T R Ů S P O R T O V C Ů B Ě H E M Z Á T Ě Ž E
Diplomová práce
Markéta Rodová
Vedoucí práce: doc. RNDr. Alena Žákovská, Ph.D. Brno 2014
Bibliografický záznam
Autor:
Název práce:
Studijní program:
Studijní obor:
Vedoucí práce:
Akademický rok:
Bc. Markéta Rodová
Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita
Ustav experimentální biologie
Monitoring vybraných fyziologických parametrů
sportovců během zátěže
Experimentální biologie
Speciální biologie
doc. RNDr. Alena Žákovská, Ph.D.
2013/2014
Počet stran:
Klíčová slova:
88
fyziologie zátěže; ultramaraton; imunoglobuliny;
hyponatrémie; rhabdomyolýza; kreatinkináza; kreatinin;
infekce horních cest dýchacích; leukocyty;
alaninaminotransferáza
Bibliographic Entry
Author:
Title of Thesis:
Degree programme:
Field of Study:
Supervisor:
Academic Year:
Number of Pages:
Keywords:
Be. Markéta Rodová
Faculty of Science, Masaryk University
Department of Experimental Biology
Monitoring of selected physiological parametres in
athletes during exercise
Experimental biology
Special biology
doc. RNDr. Alena Žákovská, Ph.D.
2013/2014
88
exercise physiology; ultramarathon; immunoglobulins;
hyponatremia; rhabdomyolysis; creatine kinase;
creatinine; upper respiratory tract infections; leukocytes;
alanin aminotransferase
Abstrakt
Tématem předložené diplomové práce jsou ultravytrvalostní závody, které si v
posledním desetiletí získaly mezi amatérskou sportovní veřejností velkou oblibu. Díky
tomu, že ultravytrvalostní sport je odvětvím poměrně mladým, není mnoho publikací, které
by v dostatečné míře dokumentovaly vliv této zátěže na lidský organismus. Na základě
toho jsme se rozhodli monitorovat ultravytrvalostní sportovce a pokusili se zjistit vliv
extrémní zátěže organismu na vybrané diagnostické markety. Tyto markety souvisí
s dílčími nepříznivými jevy ultravytrvalostního sportu - infekcemi horních cest dýchacích,
rhabdomyolýzou, hyponatrémií a poškozením jater. Ultravytrvalostními disciplínami v
našem případě byly běžecké a cyklistické závody na 24 hodin a běžecké a cyklistické
etapové závody. Testovaným osobám (celkem 116 osob) byla odebrána z kubitální žíly
krev, která byla následně analyzována pro vybrané markety. Na základě statisticky
významného zvýšení koncentrace kreatinkinázy po závodě, z 2,9 ± 1,7 na 38,7 ± 78,9
ukat/1 (p<<0,01), byla v této studii potvrzena možnost vzniku svalového poškození, které
je doprovázeno hyperkalemií (4,4 ± 1,2 na 5,0±0,8 mmol/1, p=0.19). Potvrzena byla také
hypotéza o zvýšené imunosupresi po závodě, a to zvýšením celkového počtu leukocytu z
5,6 ± 1,6 na 10,2 ± 3,3 xl09
/l (p«0,01), doprovázeného snížením imunoglobulinu A
v séru (156,0 ± 35,1 vs. 148,8 ±3 4,2 mg/dl, p«0,01). Hodnota imunoglobulinu M klesla
ze 169,4 ± 85,9 na 150,5 ± 76,9 mg/dl (p«0,01), což poukazuje na výskyt zánětu v
organismu pod vlivem fyzické zátěže. Nepotvrdili jsme hypotézu o zvýšeném výskytu
hyponatrémie u ultravytrvalostních sportovců (průměrná koncentrace iontů sodíku po
závodě byla 138,3 ± 2,8 mmol/1). Zjistili jsme, že v důsledku zvýšení jaterně specifických
enzymů laktátdehydrogenázy a alaninaminotransferázy, lze usuzovat na poškození
hepatocytů. Koncentrace laktátdehydrogenázy vzrostla v průměru z klidové 1,8 ±0,7 na
3,0 ± 1,1 ukat/1 (p«0,01), hodnota alaninaminotransferázy pak z 0,5 ± 0,3 na
1,0 ±0,5 ukat/1 (p«0,01).
Abstract
This thesis deals with ultra-endurance events, number of which raised over the last
decade and that became very popular. There are not many scientific papers published
concerning the influence of ultra-endurance exercise on human health. Therefore, we
decided to monitor ultra-endurance athletes in order to define the influence of strenous
exercise on selected diagnostic markers. Selected physiological markers are connected to
adverse effects of strenous exercise - upper respiratory tract infections, rhabdomyolysis,
hyponatremia and liver damage. Tested subjects (total number of 116 athletes) were ultrarunners
and ultra-cyclists who participated in 24-hour races and multi-stage races. Blood
samples were obtained from cubital vein and markers were analysed. Creatine kinase
levels increased after the race (2,9 ± 1,7 to 38,7 ± 78,9 ukat/1, p<<0,01), which refer to
possible muscle damage. This was supported by increased potassium levels (pre-race 4,4 ±
1,2; post-race 5,0±0,8 mmol/1, p=0.19). Based on increase in post-race white blood cell
counts (pre-race 5,6 ± 1,6, post-race 10,2 ± 3,3 xl09
/l, p<<0,01) and decrease in serum
immunoglobulin A levels (156,0 ± 35,1 vs. 148,8 ±3 4,2 mg/dl, p«0,01), we confirm the
hypothesis concerning post-race immunosupression. Decreased immunoglobulin M levels
(pre-race 169,4 ± 85,9; post-race 150,5 ± 76,9 mg/dl, p«0,01) refer to acute
inflammation. On the other hand, we reject the hypothesis of increased incidence of
hyponatremia in ultra-endurance athletes. It can be assumed, that due to increased levels of
alanin aminotransferase (pre-race 0,5 ± 0,3; post-race 1,0 ± 0,5 ukat/1, p«0,01) and lactate
dehydrogenase (pre-race 1,8 ±0,7, post-race 3,0 ± 1,1 ukat/1, p«0,01), liver damage can
be involved.
Pracoviště: Ústav experimentálni biologie
Vysoká škola: Masarykovi univerzita Fakulta: přírodovědecká
Akademický rok: 2011/2012
ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE
Magisterský studijní program: Biologie
Studijní obor: Obecná biologie, zamíření Fyziologie živočichů
studentíku): bc. Markéta Rodová
Vedoucí diplomové práce Vám ve smyslu zákona vlády ČR i. 111/1998 Sb.. čl. o státních závěrečných
zkouškách a státních rigorózních zkouškách, určuje tuto diplomovou práci:
Název tématu: Monitoring vybraných fyziologických parametrů sportovců bčhem zátěže
Název tématu anglicky: Monitoring of selected physiological parameters in athletes
during exercise
Vedoucí diplomové práce: doc. RNDr. Alena Žákovská, Ph.D.
Anotace: Diplomová práce si klade za cíl objasnit změny vybraných fyziologických parametrů,
kardiovaskulárního a dýchacího systému u vybraných skupin sportovců při zátěži. Její součástí
bude také sledování změn vybraných parametrů krve před a po výkonu. Cílovou skupinou
sportovců budou běžci, cyklisti a nádechoví potápěči. Běžci a cyklisti budou vyšetřováni před a
po extrémním výkonu vytrvalostního charakteru. Díky adaptaci kardiovaskulárního a dýchacího
systému, kterou si potápěči tréninkem vytvořili, by v experimentálně naměřených hodnotách měl
být znát jasný rozdíl mezi těmito atlety a osobami neprovozujícími nádechové potápění, kteří
budou také vyšetřováni. Toto srovnáni bude nedílnou součástí práce.
Zásady pro vypracování
Časový harmonogram řešení (postup):
Do března 2012 vypracovaní literárního rešerše zakládajícího se na odborných článcích v anglickém jazyce,
do záři 2012 zpracováni již získaných vzorků a shromáždění další příslušný počet vzorků sportovců a
dobrovolníků.
do ledna 2013 zpracování všech vzorků a statistické vyhodnoceni
do března 2013 vypracování DP práce.
duben 2013 - kontrola DP práce, případné opravy
Rozsah diplomové práce: 50 stran
Rozsah grafických příloh: podle uvedených požadavků
Doporučená literatura:
1. ANDERSSON, A.P.J.. LINÉR. H.M.. JONSSON. H.: Increased serum levels of the brain damage marker S100B
after apnea in trained breath-hold divers: a study including respiratory and cardiovascular observations. J Appl
Physiol 107: 809-815. 2009
2. SIÉBER, A.. L'ABBATE. A.. PASSERA. M.. GARBELLA. E.. et al.: Underwater study of arterial blood pressure
in breath-hold divers. J Appl Physiol 107: 1526-1531. 2009
3. WIERZBA, T.H.. MUSIAl.. P.. CWIKALOVSKA. H.: Variable profile of individual heart rate responses to cold
water immersion apnea in healthy late adolescent men. Georgian Med News (196-l97):28-38. 2011
4. ANDERSSON. A.P.J.. LINÉR. H.M., JONSSON. H.: Asystole and increased serum myoglobin levels associated
with 'packing blackout' in a competitive breath-hold diver. Clin Physiol Fund Imaging 29(61:458-61. 2009
Datum zadání diplomové práce: 7.11.2011
Termín odevzdání diplomové práce:
lermin odevzdání diplomové práce dle harmonogramu příslušného akademického roku.
V Brně dne 8/11/2011.
Doc. RNDr. Alena Žákovská. PhD.
podpis vedoucího diplomové práce
Prof. RNDr. Jan Šmarda. CSf
ředitel ústavu
Poděkování
Ráda bych poděkovala všem, kteří se podíleli na vzniku této práce. Doc. RNDr. Aleně
Žákovské, Ph.D. za odborné vedení, Mgr. Daniele Chlíbkové, PhD. za spolupráci při
terénním výzkumu a Mgr. Janu Oppeltovi za statistické vyhodnocení dat. Velké díky však
také patří mým rodičům za jejich podporu během celého mého studia.
Prohlášení
Prohlašuji, že jsem svoji diplomovou práci vypracovala samostatně s
využitím informačních zdrojů, které jsou v práci citovány.
Brno 23. května 2014
Markéta Rodová
Obsah
1 Úvodem 1
2 Teoretický úvod 3
2.1 Imunologické a hematologické parametry 3
2.1.1 Leukocyty 3
2.1.1.1 Apoptóza leukocytu 3
2.1.2 Neutrofily 4
2.1.3 Monocyty 6
2.1.4 Makrofágy 6
2.1.5 N K buňky 6
2.1.6 Imunoglobuliny 7
2.1.6.1 Imunoglobuliny třídy G (IgG) 7
2.1.6.2 Imunoglobuliny třídy M(IgM) 8
2.1.6.3 Imunoglobuliny třídy A (IgA) 9
2.2 Infekce horních cest dýchacích (URTI) 10
2.2.1 URTI z klinického pohledu 11
2.2.2 Původci URTI 11
2.3 Cytokiny 13
2.3.1 Interleukin 6 14
2.3.1.1 Interleukin 6 jako myokin 15
2.3.2 Interleukin 10 16
2.4 Enzymy 17
2.4.1 Aminotransferázy 17
2.4.1.1 Alaninaminotransferáza 17
2.4.2 Laktátdehydrogenáza 18
2.5 Rhabdomyolýza 20
2.5.1 Doplňující markety rhabdomyolýzy 21
2.5.2 Magnetická rezonance v diagnostice rhabdomyolýzy 22
2.6 Hyponatrémie 23
2.6.1 Zastoupení iontů sodíku v organismu 23
2.6.2 Distribuce iontů sodíku 24
2.6.3 E A H 24
2.6.3.1 Etiologie 25
I
2.6.3.2 Incidence 26
2.6.3.3 Symptomy 26
2.63 A Role arginin vasopresinu v EAH 27
2.6.3.5 Léčba 27
2.6.3.6 Prevence 27
2.7 Proteomika a genomika ve fyziologii zátěže 29
2.7.1 miRNA 29
2.7.2 ACTN3 30
3 Materiál 32
3.1 Biologický materiál 32
3.2 Testované osoby 33
3.3 Přehled závodů 33
3.3.1 Běžecké závody 33
3.3.2 Cyklistické závody 33
4 Cíle práce 35
5 Metody 36
5.1 Stanovení počtu leukocytu v Biirkerově komůrce 36
5.2 Stanovení katalytické koncentrace alaninaminotransferázy (ALT) 37
5.3 Stanovení katalytické koncentrace laktátdehydrogenázy (LDH) 38
5.4 Kvantitativní imunoturbidimetrické stanovení imunoglobulinů M (IgM)
v séru 40
5.5 Kvantitativní imunoturbidimetrické stanovení imunoglobulinů A (IgA)
v séru 41
6 Výsledky 43
6.1 Referenční hodnoty 44
6.2 Statistické zhodnocení dat 45
6.3 Vliv zátěže ultravytrvalostního charakteru na námi sledované jevy 46
6.3.1 Rhabdomyolýza 46
6.3.2 Hyponatrémie 46
6.3.3 URTI 47
6.3.4 Poškození jater 48
6.3.5 Vizualizace dat 49
6.3.5.1 Rhabdomyolýza 49
6.3.5.2 Hyponatrémie 49
II
6.3.5.3 URTI 49
6.3.5.4 Poškození jater 50
6.3.6 Vizualizace některých statisticky vyhodnocených dat 50
6.4 Srovnání běžců a cyklistů (24-hodinový závod) 52
6.4.1 Rhabdomyolýza 53
6.4.2 Hyponatrémie 54
6.4.3 URTI 54
6.4.4 Poškození jater 55
6.5 Srovnání běžců a cyklistů (etapový závod) 55
6.5.1 URTI 56
6.5.2 Poškození jater 56
6.6 Hodnoty mimo referenční rozmezí 57
6.6.1 Rhabdomyolýza 57
6.6.2 URTI 58
6.6.3 Hyponatrémie 58
6.6.4 Poškození jater 59
7 Diskuze 60
8 Závěr 69
9 Seznam použitých zkratek 71
10 Seznam použité literatury 73
11 Přílohy 80
III
1 Úvodem
Tématem předložené diplomové práce jsou ultravytrvalostní závody, které v
posledním desetiletí získaly mezi amatérskou sportovní veřejností velkou oblibu. Přesná
definice těchto závodů neexistuje, podle Hawley et Hopkins (1995) se jedná o závody
trvající déle než 4 hodiny, podle Zaryski et Smith (2005) jsou ultravytrvalostní závody
definovány jako akce s dobou trvání větší, než 6 hodin. Závodů se účastní poměrně značné
množství sportovců a není jednoduché odůvodnit, proč jsou ochotni absolvovat tak
intenzivní, časově náročný výkon, mnohdy za nepříznivého vlivu vnějších podmínek.
Úspěšný ultravytrvalostní závodník je charakterizován jako jedinec se schopností udržet
vyšší absolutní rychlost během výkonu, v porovnání s ostatními závodníky. Ačkoliv může
být ultravytrvalostní trénink a závod brán jako výzva především z pohledu fyzické zátěže,
tito atleti by měli být posuzováni z hlediska psycho-sociálně-fyziologického (Kenttá et al,
1998). Sportovci během závodu často soupeří hlavně s vlastní vůlí a motivací, což velmi
často převyšuje jejich zkušenost konkurovat soupeřům a v neposlední řadě i samotnou
fyzickou zdatnost.
Příznivé účinky pravidelné přiměřené pohybové aktivity na lidské zdraví jsou
známy už od nepaměti. Díky tomu, že ultravytrvalostní sport je odvětvím poměrně
mladým, není mnoho publikací, které by v dostatečné míře dokumentovaly vliv této zátěže
na lidský organismus. Proto jsme se rozhodli monitorovat ultravytrvalostní sportovce a
pokusili se zjistit vliv extrémní zátěže organismu na vybrané diagnostické markety. Tyto
markety souvisí s dílčími, ostře sledovanými nepříznivými jevy ultravytrvalostní ho sportu:
infekcemi horních cest dýchacích, rhabdomyolýzou, hyponatrémií a poškozením jater. Na
základě dostupných poznatků se předpokládá, že ultravytrvalostní závody jsou tak
extrémní zátěží pro lidský organismus, že mnohdy dochází k vychýlení diagnostických
markerů mimo referenční rozmezí. Tento fakt je ovšem potřeba správně interpretovat,
neboť ikdyž jsou pozávodní hodnoty mimo stanovené referenční rozmezí, v době
regenerace po výkonu dochází k navrácení k jejich původním hodnotám. Je vhodné, aby si
byli lékaři vědomi těchto změn a nedocházelo k disinterpretaci laboratorních výsledků,
která by mohla vést na základě odborného lékařského doporučení k pozastavení nebo
dokonce ukončení tréninku či aktivní účasti v závodech.
1
Cílem této studie bylo nejenom stanovit hematologické, biochemické a imunologické
parametry, ale také individuálně poskytnout testovaným osobám zpětnou vazbu a
diskutovat s nimi možné příčiny vzniklých odchylek od referenčních hodnot.
2
2 Teoretický úvod
2.1 Imunologické a hematologické parametry
2.1.1 Leukocyty
Leukocyty představují mobilní jednotky imunitního systému, jejichž transportním
médiem je krev. Základní rozdělení uvádí Tab. 2-1.
druh bílých
diferen­
ciální
m
početli i
krve
rozměr
(ftm)
barvení charakteristické
znaky
neutrofilní
granulocyty
57-67 3-6 10-12 drobná růžová
granula
segmentované jádro
f 2-5 segmentů)
iľD/irHiľililĽ
granu loty t y
1 3 0,05-0,25 13-14 červená hrubá
granula
dvojlaloĚné jádro
bazofilní
granulocyty
0-1 0,0-01 9-10 tmavofialová
kulu t á granulu
esovité jádro
lymfocyty : i - h ) 1,5-3,0 6-S HHiilľá |lJn/.HUl.
tmavé J;Í(1TŮ
velké okrouhlé jádro,
úzký lení cytoplazmy
monocyry 3-8 0,3-0,5 15-25 modrá plazím
i jádro
ledvlnovité velké jádro,
mnoho cytoplazmy
Tab. 2-1: Základní rozdělení leukocytu (převzato od Trojan etal, 2003)
Už na počátku 20, století bylo po maratónském výkonu sledováno až čtyřnásobné
zvýšení počtu leukocytu (Larrabee, 1902). Jedním z mechanismů vedoucích ke zvýšení
leukocytu je produkce katecholaminů, které jsou zodpovědné za indukci zralých leukocytu.
Dalším je ten, že jsou leukocyty uvolňovány do krevního oběhu z kostní dřeně pod vlivem
kortizolu (Lippi et al, 2010; Gleeson, 2007). Jak katecholaminy, mediátory sympatické
části vegetativního systému, tak i glukokortikoidy, jsou vyplavovány ve větší míře do krve
pod vlivem extrémní zátěže organismu (Lippi et al, 2010).
2.1.1.1 Apoptóza leukocytu
Dle dosavadních studií se lze domnívat, že apoptóza je příčinou pozávodní
lymfocytopenie (snížený počet lymfocytů v krvi), přičemž lymfopenizující účinek mají
3
glukokortikoidy, z nichž hlavním je kortizol (Phaneuf et Leeuwenburgh, 2001; Pedersen et
Toft, 2000).
Apoptóza jako forma programované buněčné smrti je důležitým procesem
v regulaci imunitní odpovědi. Po aktivaci imunitního systému antigény dochází
v imunokompetentních buňkách k proliferaci, sekreci cytokinů a protilátek a tím
k orchestraci vnitrobuněčné komunikace a obraně proti patogenům. Po odstranění
patogenu, a tím i nemoci je potřeba zastavit imunitní odpověď. V tomto kroku hraje
klíčovou úlohu apoptóza. Pokud teriminace nenastane, může dojít za nějaký čas
k chronickému zánětu a/nebo autoreaktivní imunitní odpovědi (Moreen et al, 2002).
Podle Gabriela et Kindermanna (1997) dochází během sportovního výkonu
vytrvalostního charakteru ke zvýšení všech typů leukocytu. Po ukončení výkonu však
dochází u jednotlivých typů leukocytu k asynchronnímu chování. Zatímco granulocyty
zůstávají zvýšené, u lymfocytů se setkáváme s úbytkem a hodnotami menšími než těmi
naměřenými před výkonem (Moreen et al, 2001; Gabriel et Kindermann, 1997).
V závislosti na intenzitě a typu sportovního výkonu, může stav sníženého počtu lymfocytů
trvat v řádu několika hodin až dní, může být jednou z příčin dočasné imunosuprese a tím
náchylnosti k infekcím horních cest dýchacích (Moreen at al, 2002). Mechanismy spojené
lymfocytopenií po sportovním výkonu nejsou doposud objasněny, avšak lze předpokládat,
že dochází k přesunu lymfocytů do lymforetikulárních struktur a mobilizaci lymfocytů pod
vlivem hormonů vyplavených v důsledku zátěže (Govender et al, 1998).
2.1.2 Neutrofily
Neutrofilní granulocyty hrají důležitou úlohu v imunitním systému. Jsou součástí
„první obranné linie" proti mikroorganismům, které buď likvidují, nebo znemožňují jejich
vývoj (McCarthy et al 1992). Neutropenie (nedostatek neutrofilů), Chediakův-Higashiho
syndrom či chronická granulomatózní choroba, jsou spojovány s výskytem opakovaných
infekcí a potvrzují tak souvislost mezi hladinou neutrofilů a náchylnosti k infekcím. Ve
sportu se častý intenzivní a náročný trénink se ukazuje být příčinou změn hladin nejen
neutrofilů, ale také lymfocytů a N K buněk a z tohoho důvodu mohou být sportovci
k infekcím (nejen horních cest dýchacích) náchylnější (Lippi et al, 2010). Spolu
s lymfocyty jsou neutrofily hlavními složkami buněčné imunity a proto je důležité
4
monitorovat vliv pohybové aktivity na jejich stav. Hodnoty pod 1,5 x 109
/1 vykazují značné
riziko infekce (Masopust et al, 1998).
V důsledku nárazové dlouhotrvající fyzické zátěže dochází v první fázi k rychlé
neutrofilii (zvýšení počtu neutrofilů v krvi), a v druhé fázi (v řádu hodin po akutní
neutrofilii) dochází ke zpožděnému a pomalému nárůstu počtu neutrofilů v krvi, přičemž
stupeň zvýšení závisí na intenzitě a délce trvání zátěže (Peake, 2002; Robson et al, 1999).
Výsledky studie McCarthyho et al (1992) také ukázaly zvýšení neutrofilů ve dvou fázích, a
to ihned po ukončení sportovního výkonu a poté o 2-4 hodiny později. Primární neutrofilie
je přičítána zvýšené hladině katecholaminů, sekundární pak vyplavování neutrofilů
z kostní dřeně pod účinky kortizolu (McCarthy et al, 1992). Ačkoliv dochází
k vyplavování zralých neutrofilů do krevního řečiště, jejich schopnost reagovat na
exogénni stimuly může být po několik hodin po výkonu značně oslabena. Současně se však
objevuje v krvi i nárůst počtu nezralých forem neutrofilů, tzv. neutrofilních tyček, které
jsou také méně efektivní v procesu likvidace bakterií a vykazují i nižší chemotaktickou
aktivitu (Glasser et Fiederlein, 1987). Zvýšení počtu segmentovaných neutrofilů u
vytrvalostních sportovců podporuje teorii průběhu zánětlivého procesu a zapojení spíše
mechanismů nespecifické imunity, jak dokládá i Kratz et al (2002) výsledky poměrně
rozsáhlé studie 37 účastníků Bostonského maratónu (2001).
Z pohledu funkčních vlastností neutrofilů - schopnosti fagocytózy a chemotaxe bylo
publikováno několik protichůdných studií. Lewicki et al (1987) hovoří o nezměněné
fagocytární aktivitě po sportovním výkonu, zatímco Rodriguez et al (1991) popisuje
zvýšenou aktivitu fagocytů, což také potvrdil Smith et al (1996), a na základě výsledků
své studie uvádí, že aktivita zůstává zvýšená po dobu 6 hodin od ukončení výkonu. Byla
také popsána snížená degranulace neutrofilů a pokles aktivity oxidativního vzplanutí
v důsledku uměle vyvolané stimulace bakteriemi (Peake et al, 2004).
Dříve vyslovená hypotéza o sníženém množství neutrofilů v důsledku konzumace
slazených nápojů během sportovního výkonu vytrvalostního charakteru nebyla potvrzena,
žádný vliv na počet cirkulujících neutrofilů nemá ani omezený pitný režim. Toto potvrdil
Bishop et al (2004) ve své studii aktivních cyklistů, které podrobil testu na bicyklovém
ergometru (2 h, 65 % VC^max).
5
2.1.3 Monocyty
Monocyty fenotypu CD14+
jsou relativně nezralé buňky. V první fázi dochází
k přechodné monocytóze (2 h), vyplavování monocytů z vaskulárního endotelia pod
vlivem adrenalinu (Tvede et al, 1994), katecholaminů nebo kortizolu (Krueger et Mooren,
2007). Byly popsány i změny ve fenotypu monocytů, expresi povrchových proteinů a
cytokinů. Pod vlivem akutní zátěže organismu převažují CD14+
/CD16+
monocyty
(prozánětlivý fenotyp) nad CD14+
/CD16~ klasickými monocyty (Hong et Mills, 2008).
Podíl CD14+
/CD16+
monocytů se ve fázi regenerace snižuje (Simpson et al, 2009).
Lancaster et al (2005) popsal také sníženou expresi TLR 1, 2 a 4 u CD14+
monocytů. Lze
předpokládat, že z tohoto důvodu dochází ke snížení produkce cytokinů monocyty - IL-6,
ILl-a a TNF-a (Starkie et al, 2001). Podle Simpsona et al (2009) dochází ke změnám
v expresi TLR4 a HLA.DR nejen u individuálních populací monocytů, ale i u celkového
počtu CD14+
monocytů, což poukazuje na to, že k těmto změnám nedochází jen
v důsledku nárazové fyzické zátěže.
2.1.4 Makrofágy
Makrofágy ve tkáních mají hlavní úlohu v procesech zánětu a imunitní odpovědi.
Akutní zátěž stimuluje procesy jako fagocytóza (Ortega et al, 1996), protinádorová
aktivita, reaktivní metabolismus kyslíku a dusíku (Davis et al, 1998; Woods et al, 1993) a
chemotaxi (Okutsu et al, 2008). Negativně ovlivňuje expresi M H C II (Woods et al, 1997)
a schopnost prezentovat antigény (Ceddia, 2000). Sníženou schopnost makrofágů bojovat
proti virům demonstruje zvýšená citlivost vůči infekci způsobené HSV-1 (Herpes simplex
virus) (Kohut et al, 1998). U sportovců se předpokládá infltrace makrofágů do místa
zánětu.
2.1.5 N K buňky
NK buňky (CD3~CD16+
CD56+
) jsou rapidně vyplaveny do krevního řečiště
v důsledku downregulace exprese adhezních molekul pod vlivem zvýšené produkce
katecholaminů (Eliyahu et al, 2007). Dlouhodobá zátěž má za následek snížení počtu N K
buněk v důsledku jejich migrace do tkání (Gannon et al, 1995), kde dochází ke zvýšení
subpopulace CD56 b r i g h t
(Timmons et al, 2006).
6
Test cytotoxicity N K buněk (NKCC) je hlavním funkčním testem aktivity N K
buněk. Ihned po akutní zátěži dochází k 50-100% nárůstu NKCC v periferní krvi (Gannon
et al, 1995). V průběhu dlouhodobé zátěže dochází ke snížení NKCC po několik hodin
(Gleeson et Bishop, 2005), což podporuje teorii „otevřeného okna" a náchylnosti k URTI.
2.1.6 Imunoglobuliny
Obecně je v zátěžové imunologii zvýšená koncentrace imunoglobulinů
interpretována jako jev, který souvisí s posílením imunity a snížená koncentrace, naopak,
má za následek imunosupresi (Mackinnon, 1999). Toto je však velmi zjednodušený pohled
na věc a lze předpokládat, že změny koncentrací imunoglobulinů jsou výsledkem
izotypového přesmyku a interakce s prvky vrozené imunity.
Důvodů pro zvýšení hladin některých imunoglobulinů po zátěži může být několik vyplavení
imunoglobulinů ze sekundárních lymfatických orgánů a/nebo jejich vyplavení
do oběhu díky zvýšenému lymfatickému toku (Nieman et Nehlsen-Cannarella, 1991). To
může být odůvodněním pro návrat IgG na bazálni hladinu 3 hodiny po výkonu (Nieman et
al, 1989). Tato domněnka však doposud není podpořena žádným faktem. Navíc - pokud by
tomu tak bylo, mělo by to platit pro všechny třídy imunoglobulinů, což se díky
rozporuplným tvrzením různých studií nepotvrdilo.
2.1.6.1 Imunoglobuliny třídy G (IgG)
IgG je nejčastěji se vyskytující typ sérových protilátek. Tyto molekuly váží kolem
150 kDa, skládají se ze čtyř peptidových řetězců; dvou těžkých třídy y, vážících kolem
50 kDa a dvou lehkých, s hmotností přibližně 25 kDa. S vysokou afinitou se IgG váže na
Fc receptory fagocytů (na neutrofilech a makrofázích se vyskytují receptory FcR pro Fcfragmenty
IgG), čímž slouží jako opsonin. Má schopnost prostupovat placentou. Po vazbě
na antigén je schopen aktivovat komplement klasickou cestou. Koncentrace IgG v séru je
8-16 g/l. Poločas rozpadu tohoto imunoglobulinů se odhaduje na 21 dní (Hořejší et
Bartůňková, 2009; Trojan et al, 2003).
Co se týká změn IgG, výsledky výzkumů zabývající se hladinou tohoto izotypu, se
liší. Poortmans (1971) uvádí 12% zvýšení sérového IgG po jízdě na bicyklovém ergometru
(průměrná délka 21 minut). Podle Niemana a Nehlsen-Cannarelly (1991) po tříhodinovém
7
běhu (tempo maratónu) IgG klesl během fáze regenerace o 27,6 % (1,5 h po výkonu) a
vrátil se na bazálni hladinu 21 hodin po výkonu. Stejně tak ve studii Poortmans et
Haralambie (1979) uvádí 7 % zvýšení IgG ihned po 100 km závodu. Na rozdíl od
předchozích tvrzení, ve studii zaměřené na účastníky ultramaratonu (75 km) se hovoří o
22% snížení hladiny IgG (McKune et al, 2005). Měření hladiny IgG ve fázi tréninku
přináší také rozporuplné výsledky. Snížení hladiny IgG (28 %) po dvacetidenním tréninku
ragbistů (2 hodiny denně, 6 dní v týdnu) uvádí Mashiko et al (2004). Petibois et al (2003)
monitoroval změny IgG u veslařů po 12 měsíců a hovoří naopak o zvýšení hladiny Ig tříd
IgGl, IgG2 a IgG4, zatímco hladina IgG3 se po 18 týdnech snížila a zůstala nadále
nezměněna.
Lze se domnívat, že zvýšení hladin IgG po ultramaratonu souvisí s izotypovým
přesmykem imunoglobulinů, stejně tak jak se tomu děje během sekundární protilátkové
odpovědi (přesmyk IgM třídy na IgG). Dochází ke snížení koncentrace IgM v důsledku
přeskupení genů, a transformaci na IgG. Izotypový přesmyk koordinují cytokiny Th2
buněk - IL 4, 6, 10 - stejně tak jako kortizol a adrenalin, které izotypový přesmyk
B lymfocytů podporují (Coffman et al, 1993). Zatímco účinky zátěže na IL-4 nejsou
doposud podloženy, zvýšené hladiny IL-6, IL-10, kortizolu a noradrenalinu jsou po
dlouhou dobu spojovány s extrémní zátěží organismu (Mackinnon, 1999).
2.1.6.2 Imunoglobuliny třídy M (IgM)
Protilátky třídy IgM jsou při imunitní odpovědi produkovány j ako první. Zajišťují
neutralizaci virů, opsonizaci antigénu a aktivaci komplementového systému (Hořejší et
Bartůňková, 2009). Tyto imunoglobuliny jsou kvůli své velikosti považovány za
makroglobuliny. Jejich molekulová hmotnost dosahuje až 900 kDa. Jedná se o pentamery
skládající se z 5 podjednotek, které jsou vzájemně poutané disulfidovými můstky
uspořádané do kruhu (Janeway, 2004). Fyziologické rozmezí protilátek třídy IgM se
nachází v rozmezí 0,9 - 2,5 g/l (Hořejší et Bartůňková, 2009). Monomerní forma
imunoglobulinů třídy M je začleněna do membrány B lymfocytů a představuje součást
BCR (Janeway, 2004).
Ve studii McKune et al (2005) byly hladiny IgM po 90 km ultramaratonu značně
sníženy (23 %). Nieman et al (1989) ve své studii uvádí zvýšení hladiny IgM (7,2 %) po
8
tříhodinovém běhu v maratónském tempu a návrat k původním hodnotám 21 hodin po
výkonu. Petibois et al (2003) během 12 měsíčního výzkumu tréninku veslařů pozoroval
zvýšení IgM, Mashiko et al (2004) snížení (15 %) po dvacetidenním tréninku ragbistů
(2 hodiny denně, 6 dní v týdnu). Je zřejmé, že změny v koncentracích protilátek závisí na
povaze a délce trvání zátěže.
Ke změnám hladin protilátek mohlo dojít buď v důsledku sekundární protilátkové
odpovědi anebo spolupůsobením prvků vrozené imunity - komplementu, jako odezva na
tkáňové poškození v důsledku extrémní zátěže organismu (Nieman et Nehlsen-Cannarella,
1991). Imunokomplexy (IgM+komplement) mohly být rapidně odstraněny z krevního
oběhu, což koresponduje se sníženými hladinami IgM v periferní krvi.
2.1.6.3 Imunoglobuliny třídy A (IgA)
IgA představuje hlavní imunoglobulin vyskytující se ve slinách, hlenu, potu, slzách,
žaludeční tekutině, kolostru a v mléce. Slizniční protilátky jsou složené ze dvou monomerů
spojených komponentou J, a sekreční komponenty. Tato forma IgA se uplatňuje při obraně
proti virové infekci, brání virům infikovat buňky hostitele (Janeway, 2004). Sérové IgA se
může nacházet ve formě monomeru, dimeru i trimeru. V séru je zastoupeno v koncentraci
1 - 3,5 g/l a váže se na receptory fagocytů. IgA se dělí na dvě podtřídy, IgAl tvoří 93 % a
IgA2 7 % z celkové koncentrace IgA (Hořejší et Bartůňková, 2009). IgA je spojován se
slizniční imunitou horního traktu dýchacího (IgAl) a gastrointestinálního traktu (IgA2)
(McKune, 2005). Na syntéze izotypu IgAl se podílejí slizniční plazmocyty, izotyp IgA2 je
produkován v kostní dřeni (Hořejší et Bartůňková, 2009).
Ve studii McKune et al (2005) IgA vykazoval mírný nárůst ihned po dokončení
90 km ultramaratonu a následně návrat k původní hladině. Jedinci účastnící se této studie
netrpěli po ultramaratonu URTI, což potvrzuje fakt, že k žádným dramatickým změnám
koncentrace IgA nedošlo.
9
2.2 Infekce horních cest dýchacích (URTI)
Původ infekcí horních cest dýchacích (upper respiratory tract infections - URTI) u
elitních sportovců i přes množství literárních zdrojů publikovaných v posledních letech,
zůstává ne zcela objasněn. Ikdyž jsou mezi vrcholovými sportovci URTI nej častějším
důvodem návštěvy lékaře, otázkou stále zůstává, zda jsou tyto obtíže skutečně důsledkem
infekce dýchacího traktu, nebo souhrou reakcí na zánětlivé stimuly v důsledku extrémní
fyzické zátěže organismu.
Důvod, proč jsou URTI tak ostře sledovaným tématem ve sportovní fyziologii,
souvisí s domněnkou, že incidence URTI je vyšší zejména u elitních vytrvalostních
sportovců a je spojována s vyšší intenzitou tréninku. Důkazy potvrzující tuto hypotézu
jsou prozatím nedostačující, ale podporují „open-window" teorii týkající se imunosuprese
a zvýšené náchylnosti vůči infekcím a analogicky, že URTI jsou asociovány s dočasně
sníženou výkonností sportovce.
Ačkoliv populační studie nejsou ve výsledku stoprocentně konzistentní, asociace
zvýšeného výskytu URTI a snížených hladin imunoglobulinů třídy A jsou potvrzeny u
ultravytrvalostních atletů, kteří jsou neustále v intenzivním tréninku (Fahlman et al, 2005;
Gleeson et al, 1999; Gleeson et al, 2002). Na druhou stranu - zvýšení koncentrace IgA
související se sníženou náchylností URTI bylo pozorováno u skupiny lidí provozujících
pravidelný pohyb v přiměřené míře (Klentrou et al, 2002; Akimoto et al, 2003).
Retrospektivní a prospektivní dlouhodobé studie hovoří o tom, že incidence URTI u
elitních ultravytrvalostních sportovců ve srovnání s běžnou populací se neliší (Cox et al,
2008; Fricker et al, 2000). Výskyt URTI u ultravytrvalců však není stejný jako u běžné
populace, kdy je výskyt URTI spíše sezónního charakteru, zatímco u ultravytrvalců
k infekcím dochází v období závodů (Gleeson et al, 2002).
U plavců se symptomy URTI objevují více během tréninku a těsně před závody
(Gleeson, 2000), zatímco u ultravytrvalostních sportovců dochází k jej ich výskytu po
závodě (Peters et Bateman, 1983). Sportovci obecně náchylnější k onemocněním (trvale
oslabená imunita) mohou trpět infekcemi horních cest dýchacích častěji a to i během
tréninku, či v průběhu zvyšování tréninkové zátěže (Fricker et al, 2000). Ve většině studií
se uvádí, že symptomy URTI přetrvávají po dobu 1-3 dnů. Tento poměrně krátkodobý stav
10
upozorňuje na to, že by se spíše než o primární infekci jednalo o virovou reaktivaci
(cytomegalovirus, E B V -Tab. 2-2) (Reid et al, 2004), či jiný podnět související se zánětem
vyvolaným extrémní fyzickou zátěží organismu.
Studie vytrvalostních sportovců dokazují, že malá skupina ultravytrvalců trpí
opakujícími se epizodami URTI ve větší míře, než u běžné populace a u těchto sportovců
jsou symptomy URTI spojovány s velkou přetrvávající únavou a špatným sportovním
výkonem (Pyne et Gleeson, 1998).
2.2.1 URTI z klinického pohledu
Klinicky onemocnění horních cest dýchacích probíhá ve třech na sebe navazujících
stádiích. První, prodromální stadium, které trvá několik hodin, začíná pocitem pálení,
sucha a svědění v nose a v krku. Současně se mohou u pacienta objevit i celkové příznaky
- únava, zvýšená teplota, zimnice a třesavka, bolest svalů a kloubů, bolest hlavy. Po
odeznění nastává druhé, katarální stadium, projevující se zhoršenou nosní průchodností,
zalehnutím uší, slzením a Menovitou sekrecí z nosu. Na počátku může být zejména u
virových původců i krátká epizoda epistaxe (krvácení z nosu). Velmi často se přidává
ztráta čichu a bolest hlavy. Ve třetím stadiu dochází k sekreci hlenu a obtíže se postupně
zmírňují. Dochází k uvolnění nosu, odlehnutí uší a návratu čichu. Ustává též bolest v krku.
Nekomplikovaný průběh tvá obvykle 7-10 dní (Jablonický et Bruthansová, 2011).
2.2.2 Původci URTI
Původci onemocnění mohou být viry - např. coronaviry, rhinoviry, adenoviry, RS
viry - dále viry influenzy a parainfluenzy. Z bakteriálních agens se uplatňují bakterie
běžně kolonizující sliznice dutiny nosní a ústní, ale i exogénni patogeny. Nejčastěji jde
o Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae a
Streptococcus pyogenes (Jablonický et Bruthansová, 2011).
Z několika málo studií zabývajících se URTI u elitních sportovců vyplývá, že
bakteriální infekce čítají zhruba 5 % URTI epizod. Většina je přičítána virovým infekcím
(30-40 %) (Reid et al, 2004). Zbytek původců není znám. Z tabulky (Tab. 2-2) také
vyplývá, že infekce jsou způsobeny běžnými patogeny horních cest dýchacích.
11
Identifikace patogenu
(1)
Triatlonisté
(2)
Elitní atleti
(klinika)
(3)
Elitní atleti
(přetrvávající únava
a špatné výkony)
Rhinovirus 7 6 Influenzae
(A & B) 7 1 Parainfluenzae
{1,2 & 3) 4 3 Adenovirus
0 2 Coronavirus
2 0 Metapneumovirus
1 0 Epstein
Barr virus 1 1 3
EBV reaktivace - 1 8
Cytomegalovirus 0 0 5
Herpes simplex virus 0 - Ross
River virus - - 1
Toxoplasmosis - - 1
Mycoplasma pneumoniae 0 1 1
Streptococcus pneumonia 2 1 Staphylococcus
pyogenes 0 1 Haemophilus
influenzae 0 0 Moraxella
catarrhalis 0 0 Enterococcus
spp 0 0 Tab.
2-2: Identifikace patogenů a počet případů URTI u různých skupin sportovců. 1) vysoce
výkonnostní triatlonisté pozorováni během tréninků a závodů (Spence et al, 2007) 2)
sportovci různých odvětví přicházející na kliniku se symptomy URTI (Cox et al, 2008)
a 3) skupina elitních sportovců trpící opakovaně URTI, únavou a podávající špatné
výkony (Reid et al, 2004). Symbol (-) značí, že vyšetření nebylo provedeno (upraveno
dle Walshe/a/, 2011).
12
2.3 Cytokiny
O extrémní fyzické zátěži hovoříme také jako o protoypu fyzického stresu. Pod
vlivem obecně známých klinických stresorů (trauma, sepse, popáleniny, operace) dochází
k indukci hormonálních a imunologických odpovědí organismu, z nichž mnohé jsou
shodné s těmi, které pozorujeme u ultravytrvalostních sportovců (Bastard et al, 1999;
Pedersen, 2000) (Obr. 2-1).
Obr. 2-1: Schematické znázornění cytokinové kaskády při sepsi a fyzické námaze. Při sepsi
(vlevo) cytokinová kaskáda sestává z TNFa, IL-6, IL-lra, TNF-R a IL-10. Odpověď
cytokinů na fyzickou zátěž (vpravo) v prvních hodinách zprostředkují IL-6,
následován IL-lra a IL-10. Zvýšené hodnoty C-reaktivního proteinu se objevují až 10-
12 hodin po zátěži (není znázorněno). Převzato od Pedersena (2000).
Lokální odpověď na infekci nebo poranění tkání zahrnuje produkci cytokinů, které
jsou uvolňovány vmiste zánětu. Tyto cytokiny zprostředkují influx lymfocytů, neutrofilů,
monocytů a dalších buněk, které se podílejí na likvidaci antigénu a hojení. Lokální
odpověď je doprovázena systémovou reakcí, známou jako akutní fáze zánětu a souvisí
s vyplavováním velkého množství proteinů akutní fáze - např. C-reaktivního proteinu
(CRP) (Janeway, 2004; Bruunsgaard et al, 1997).
Cytokiny, komponenty adaptivní imunity, j sou proteiny sekretované několika typy
imunitních buněk, které řídí zánětlivé a imunitní odpovědi (Janeway, 2004). Pravidelná
sportovní aktivita vede k indukci protizánětlivých procesů v organismu. Během aktivity
dochází k produkci IL-6 svalovými vlákny, ten dále stimuluje další protizánětlivé cytokiny
IL-lra a IL-10 a inhibuje prozánětivý TNFa. IL-6 také pozitivně stimuluje lipolýzu a
oxidaci tuků (Pedersen, 2006).
13
V důsledu kontrakce kosterní svaloviny se vyplavují do krevního oběhu
plazmatické cytokiny - myokiny. Pod vlivem extrémní zátěže dochází k rychlému,
přechodnému zvýšení obou - prozánětlivých (IL-2, IL-5, IL-8, TNFa, IL-6) i
protizánětlivých (IL-lra, IL-10, IL-6) cytokinů, přirozeně se vyskytujících inhibitorů
cytokinů a chemokinů (Pedersen et al, 2011). Mezi nej důležitější z hlediska fyziologie
zátěže patří TNFa, IL-1, IL-6, IL-8, IL-10 aMIP-1 (Obr. 2-2).
Strenuojs exerci&e
Obr. 2-2: Schematické znázornění změn hladin cytokinů v závislosti na extrémní zátěži.
Upraveno dle Pedersena (2000).
2.3.1 Interleukin 6
Interleukin 6 (IL-6) patří k nej důležitějším cytokinům z hlediska fyziologie zátěže.
Stimuluje T a B lymfocyty, současně také tvorbu imunoglobulinů. Reguluje indukci
syntézy proteinů akutní fáze, které jsou součástí vrozené, nespecifické imunity. Patří
k cytokinům, které se vyznačují pro- i protizánětlivou aktivitou. Je produkován makrofágy,
pomocnými Th lymfocyty, neutrofily (Janeway, 2004) a myocyty (Petersen et Pedersen,
2005).
14
Obr. 2-3: Kosterní sval jako endokrinní orgán, kde jsou exprimovány a následně do krevího
oběhu uvolňovány myokiny, které ovlivňují metabolismus a zánětlivý stav tkání a
orgánů. Převzato od Pedersena (2006).
2.3.1.1 Interleukin 6 jako myokin
IL-6 je řazen do skupiny myokinů, cytokinů produkovaných ve svalech, jehože
hladina stoupá při svalové kontrakci (Obr. 2-3). Hladina IL-6 se výrazně zvyšuje při
fyzické aktivitě a do krevního oběhu se dostává jako první z cytokinů. V tomto důsledku
dochází k dalšímu vyplavování cytokinů, jako jsou IL-lra a IL-10. Hladina IL-6 roste
exponenciálně v závislosti na délce zátěže a množství zapojených svalů (Petersen et
Pedersen, 2005; Pedersen, 2006).
IL-6 byl dříve klasifikován také jako prozánětlivý cytokin. Proto bylo zvýšení
hladiny IL-6 v důsledku sportovní zátěže asociováno se svalovým poškozením
(Bruunsgaard et al, 1997). Poslední studie signálních drah IL-6 ukázaly, že se liší mezi
myocyty a makrofágy. Signální dráhy IL-6 jsou v makrofázích závislé na aktivaci NFkB,
zatímco intramuskulární exprese IL-6 je regulována signální kaskádou zahrnující
Ca2+
/NFAT a glykogen/p38 MAPK. Proto je IL-6 v monocytech a makrofázích spojován
15
s prozánětlivou odpovědí, zatímco ve svalech je odpověď nezávislá na TNFa a NFkB
aktivaci, a proto je brána jako protizánětlivá (Brandt et Pedersen, 2010).
Ostrowski et al (1998) ve své studii účastníků Kodaňského maratónu (1997) uvádí
128-násobné zvýšení koncentrace IL-6 ihned po závodě. Kasprowicz et al (2013) uvádí
100-násobné zvýšení koncentrace IL-6 taktéž u účastníhů maratónu. Willoughby et al
(2003) v rámci své studie potvrdil zvýšení IL-6 mRNA a IL-6 v plazmě 4-6 hodin po
excentrické námaze kolenních extenzorů. Naproti tomu Fatouros et al (2010) zjistil, že
zatímco došlo ke zvýšení produkce IL-2, hladiny IL-la, IL-ip,IL-6 a IL-8 zůstaly neměnné
30 minut po absolvování kruhového tréninku.
2.3.2 Interleukin 10
Interleukin 10 (IL-10), též znám jako CSIF (cytokine synthesis inhibitory factor),
byl objeven jako produkt Th2 buněk, který je schopen potlačit diferenciaci a efektorové
funkce Thl buněk (Moore et al., 2001). IL-10 je produktem buněk nespecifické i
specifické imunity - tedy kromě Th2 buněk - monocytů, makrofágů, dendritických buněk,
B buněk, CD81T, Tr e g , Thi a Thn buněk.
Bez ohledu na zdroj IL-10, jeho hlavní úlohou se zdá být potlačení zánětlivých
reakcí snížením exprese efektorových odpovědí adaptivní imunity a tím minimalizuje
poškození tkání v reakci na mikrobiální podněty. I L - 1 0 indukuje downregulaci antigénu
hlavního histokompatibilního komplexu (MHC) - ICAM - 1, stejně tak kostimulačních
molekul CD80 a CD86 na buňkách prezentujících antigén a bylo prokázáno, že podporuje
diferenciaci dendritických buněk exprimujících nízké hladiny MHC třídy II, CD80 a CD86
(Maynard & Weaver, 2008). Díky těmto mechanismům je IL-10 schopen zabránit (přes
antigén prezentující buňky) diferenciaci a/nebo proliferaci CD41T buněk a tím celkově
regulovat adaptivní odpověď T buněk (Moore et al, 2001). Navíc IL-10 přispívá k
downregulaci nebo celkové inhibici cytokinů a dalších rozpustných mediátorů, čímž dále
oslabuje schopnost T buněk vést imunitní odpověď na antigenní stimuly (Blackburn et
Wherry, 2007). Tento protizánětlivý cytokin inhibuje uvolnění TNF-a a IL- P a indukuje
produkci IL-lra (Ostrowski et al, 1998).
Ostrowski et al (1998) ve své studii účastníků Kodaňského maratónu (1997) uvádí
27-násobné zvýšení koncentrace IL-10 ihned po závodě.
16
2.4 Enzymy
2.4.1 Aminotransferázy
Aminotransferázy j sou enzymy katalyzující transaminaci, jejíž podstatou je přenos
aminoskupiny z aminokyseliny na ketokyselinu a naopak. Transaminační reakce je první
reakcí, jíž v procesu degradace podléhají aminokyseliny pocházející z bílkovin potravy i
aminokyseliny pocházející z nitrobuněčných bílkovin. Uhlovodíkový řetězec zbylý
z aminokyseliny je degradován dalšími procesy (Schneiderka, 1998). Z klinického a
biochemického hlediska jsou nej důležitější
alaninaminotransferáza a aspartátaminotransferáza (Giboney, 2005). Jelikož transaminační
reakce jsou vratné, aminotransferázy se uplatňují nejen v degradaci (katabolismu)
aminokyselin, ale i v jejich biosyntéze (anabolismu) (Schneiderka, 1998).
2.4.1.1 Alaninaminotransferáza
Alaninaminotransferáza (ALT) je cytoplazmatický enzym, jehož úlohou je přenos
aminoskupiny z alaninu na oxoglutarát za vzniku glutamátu a pyruvátu. Jeho kofaktorem je
pyridoxal-5'-fosfát - tvoří holoenzym (Schneiderka, 1998). ALT je považován zajaterně
specifický enzym, ačkoliv pochází i z jiných zdrojů (srdce, ledviny, svaly, pankreas, plíce,
leukocyty, erytrocyty) (Giboney, 2005).
Aktivita ALT v krevním séru se zvyšuje zejména u jaterního poškození (zánět jater,
toxické a lékové poškození, hromadění krve v játrech). Nachází se v cytosolu hepatocytů,
je citlivější a specifičtější než AST (aspartátaminotransferáza). Stanovení ALT patří k
základnímu biochemickému vyšetření. Normální laboratorní hodnoty u dospělého člověka
by se měly pohybovat v rozmezí 0,1-0,78 ukat/1 (Schneiderka, 1998; Rotačková, 2011).
Je-li poškozena pouze cytoplazmatická membrána hepatocytů, uvolňují se do krve
především enzymy lokalizované v cytoplazmě - alaninaminotransferáza (ALT),
cytoplazmatický izoenzym aspartátaminotransferázy (cAST) a jaterní izoenzym
laktátdehydrogenázy (LD5 ) (Fialová et Vejražka, 2005). ALT je tedy citlivým indikátorem
prostupnosti membrány (Schneiderka, 1998). Při těžším poškození hepatocytů, kdy jsou
zasaženy i mitochondrie, se do krve dostávají jednak ALT, cAST a L D 5 , jednak enzymy
17
lokalizované v mitochondriích, tj. mitochondriální izoenzym aspartátaminotransferázy
(mAST) a glutamátdehydrogenáza (GMD) (Fialová et Vejražka, 2005).
Ačkoliv může dojít k extrémnímu zvýšení ALT a AST (přesahující 2000 U/l
v případě jaterního poškození a nekrózy v spojené s prodělanou žloutenkou, ischemií či
přítomnými toxiny v těle), zvýšení do pětinásobku normálových hodnot (do 250 U/l) jsou
klinické praxi běžná. Příčin původu onemocnění v takovémto případě může být několik a
je nutné vykonat specifická vyšetření. Je také potřeba zmínit, že existují případy, kdy
pacienti s normálními hladinami ALT a AST vykazující symptomy hepatocelulárního
poškození, mohou trpět závažným chronickým poškozením - cirhóza, žloutenka typu C
(Giboney, 2005). Green et Flamm (2002) uvádějí, že hladina ALT se může lišit
v závislosti na rasové klasifikaci a dokládají o 15% vyšší hladinu ALT u černochů ve
srovnání s bělochy. Dle Bathuma et al (2001) může být hladina ALT ovlivněna také
geneticky danými dispozicemi, Bayraktar et Van Thiel (1997) hovoří o zvýšení hladiny
ALT u lidí s poruchou štítné žlázy.
Zajímavostí je, že výsledky stanovení ALT v séru může zkreslit přítomnost Fe2+
v organismu (doplňky stravy). U elitních cyklistů, kteří vykazovali vyšší hladiny feritinu
v krvi, byly sledovány po výkonu hodnoty ALT daleko přesahující referenční rozmezí,
avšak další vyšetření poškození jater nepotvrdily (Deugnier et al, 2002).
2.4.2 Laktátdehydrogenáza
Laktátdehydrogenáza (LDH) je cytoplazmatický enzym katalyzující reverzibilní
přeměnu L-laktátu na pyruvát. Struktura molekuly je tvořena 4 podjednotkami o relativní
molekulové hmotnosti 34 kD. Každá z těchto podjednotek může být buď M (musele) nebo
H (heart), takže celkem existuje 5 izoenzymů označovaných LDi až LD5 , které jsou různou
měrou charakteristické pro některé tkáně (Tab. 2-3). Do cirkulace se uvolňuje již při
mírném tkáňovém poškození, koncentrace ve tkáních je asi 500x vyšší oproti koncentraci v
séru (Racek et al, 1999). Vzhledem k vysokému obsahu v erytrocytech (v erytrocytech je
aktivita L D H asi 360x vyšší) může sérovou koncentraci falešně pozitivně zvýšit hemolýza
(Deitrick, 1991). Na výsledek měření aktivity enzymu mohou mít vliv i vzorky s
hyperbilirubinémií či lipémií. Stabilita vzorku je od 4-7 dní v závislosti na teplotě.
18
Izoenzymy L D 4 a L D 5 jsou citlivé k chladu (nižší stabilita při 2-8 °C) (Masopust, 1998).
Referenční hodnoty aktivity LDH jsou u žen <4,12 ukat/1 a u mužů <4,14 ukat/1.
Dle raných biochemických studií jen LDH výlučně přítomný v cytoplazmě. Později
se ukázalo, že LDH, stejně jako řada glykolytických enzymů, je schopen reverzibilně se
vázat na mnohé subcelulární membránové struktury jako jsou aktin, tropomyosin, troponin
a mitochondrie (Nakae et Stoward, 1997). Snímky z elektronového mikroskopu
zobrazující kosterní svalstvo a jaterní tkáň potkanů (imunochemické značení, protilátky
proti LDHi a LDH5 ) dokazují přítomnost izoforem LDH jak v cytosolu, tak v myofibrilách
a mitochondriích (Brooks et al, 1999).
izoenzym podjednotky výskyt
LDi H 4
myokard + erytrocyty
L D 2 H 3 M myokard + erytrocyty
L D 3 H 2 M 2
kosterní svaly
L D 4
H M 3 játra + kosterní svaly
L D 5 M 4
játra + kosterní svaly
Tab. 2-3: Distribuce izoenzymů LDH ve tkáních (Masopust, 1998).
19
2.5 Rhabdomyolýza
Rhabdomyolýza (RM) je výraz pro akutní rozpad kosterního svalu. Stupeň
závažnosti se pohybuje od asymptomatického onemocnění s mírně zvýšenou hladinou
kreatinkinázy (CK), až po život ohrožující stav spojený s extrémně zvýšenými hladinami
CK, nevyvážeností elektrolytů, a akutní selhání ledvin (ARF-acute renal failure) (Warren
et al, 2002; Sauret et al, 2002).
Svalové trauma je nej častější příčinou rhabdomyolýzy. Mezi méně časté příčiny
patří deficience svalových enzymů, infekce, toxiny, léky, či endokrinopatie (onemocnění
žláz s vnitřní sekrecí) (Huerta-Alardín et dl, 2005).
Rhabdomyolýza se klinicky projevuje výraznou, dlouhodobější svalovou bolestí
(myalgie) a hnědým zabarvením moči (Obr. 2-4). Nej citlivějším laboratorním testem je
stanovení CK v krvi (Vanholder et dl, 2000; Warren et dl, 2002). Koncentrace C K plynule
roste 12 hodin od okamžiku poškození svalu a zůstává zvýšená po dobu 1-3 dní, poté
pozvolna klesá {Huerta-Alardín et al, 2005).
Lze pozorovat lineární závislost mezi počátečními a maximálními hodnotami CK a
rizikem ARF - čím vyšší hodnoty CK, tím větší pravděpodobnost ARF (Brancaccio et al,
2010). Neexistuje specifická koncentrace CK, po jejíž překročení by bylo možné s jistotou
říct, že k selhání ledvin došlo. Avšak - koncentrace pod 20 000 U/l nejsou pro ARF
typické, pokud nedochází k ovlivnění jinými rizikovými faktory. Mírný nárůst hladiny CK
je označován jako "hyperCKmie" (Bosch et al, 2009).
20
á I
Obr. 2-4: Typické zabarvení moči v rhabdomyolýze (URL1).
2.5.1 Doplňující markery rhabdomyolýzy
Myoglobin díky svému krátkému poločasu rozpadu není vhodným diagnostickým
markerem v pozdějším stádiu (Huerta-Alardín et al, 2005), ale jeho detekce v krvi či moči
je spojována s rizikem ARF (Brancaccio et ol, 2010). Klasický výskyt rhabdomyolytické
moči se projeví ovšem až při hladině myoglobinu 100 mg/dl a více (Bagley et al, 2007).
Sediment moči může obsahovat hnědá pigmentová granula nebo epiteliální buňky
renálního tubulu (Russell, 2000).
V diagnostice R M mohou být pozorovány zvýšené koncentrace enzymu LDH.
Ostatní markery svalového poškození - aldoláza a troponin - jsou relevantními spíše
v případě chronických onemocnění svalů (Brancaccio etal, 2010).
Aminotransferázy - enzymy typické pro tkáň jaterní i svalovou - bývají také
zvýšené a tak může dojít k záměně R M s akutním poškozením jater, zejména v počátečním
stádiu. Incidence akutního selhání jater u lidí s netraumatickou R M je 25 %, mechanismus
však nebyl objasněn (Sauret et al, 2002).
Hyperkalémie je vůbec největší komplikací R M a měla by být včas odhlena.Vzniká
v důsledku nekrózy svalových buněk a tím přímého uvolňování intracelulárního draslíku
do extracelulární tekutiny. Následné selhání ledvin a acidóza mohou také přispět ke
zvýšení hladin draslíku v séru (Bagley et al, 2007). Ke zvýšení koncentrace draslíku
dochází nejvíce 12-36 h po poškození svalu. Řešením je okamžité podání vápníku
21
(stabilizace buněčných mebrán) či intravenózni podání inzulínu a
glukózy/hydrogenuhličitanu sodného. Všechny zmíněné způsobí návrat draslíku
z extracelulárního do intracelulárního kompartmentu. Kayexalát podaný perorálně odstraní
draslík z krevního oběhu, avšak trvá to několik hodin. Pokud hyperkalémie přetrvává, je
vhodná dialýza (Visweswaran et al, 1999).
2.5.2 Magnetická rezonance v diagnostice rhabdomyolýzy
Pokud je potřeba lokalizovat přesně místo svalového poškození a nelze tak učinit
běžným vyšetřením pohmatem, magnetická rezonance (MRI) po aplikaci gadolinia
(injekčné aplikované soli gadolinia slouží k zvýraznění odezvy vyšetřované tkáně) je
spolehlivou metodou, citlivější než CT a ultrazvuk. Ve studii Lamminena et al (1989)
zahrnující 15 pacientů byla citlivost detekce ultrazvuku 42 %, CT 62 % a MRI 100 %.
Kvůli cenové nedostupnosti a také obtížím při dopravě pacienta na specializované
pracoviště, je v diagnostice R M stále zlatým standardem ultrazvuk.
22
2.6 Hyponatrémie
2.6.1 Zastoupení iontů sodíku v organismu
Celkové množství iontů sodíku v organismu dospělého člověka je okolo 3000-
4000 mmol, což odpovídá 70 až 90 g (Schiick, 2000). Za normálního stavu je příjem a
výdej sodíku v rovnováze. V rámci organismu pak může docházet ještě ke změnám
distribuce sodíku mezi ECT a ICT. Klíčovým orgánem homeostázy sodíku jsou ledviny.
Sodík je kvantitativně nejvýznamnějším extracelulárním kationtem a extracelulární
tekutina je jeho největší zásobárnou (Trojan et al, 2003). Extracelulární koncentrace sodíku
je rovna plazmatické koncentraci sodíku neboli natrémii, která je fyziologicky udržována
okolo 140 mmol/1 (Masoupust, 1998). Naprostá většina sodíku v plazmě (99 %) je ve
formě volného Na+
, zbývající 1 % je vázáno v komplexech nebo na plazmatické bílkoviny
(Trojan et al, 2003).
Distribuce iontů sodíku se liší v jednotlivých oddílech tělních tekutin.
Intracelulárně je uloženo 10% sodných iontů, koncentrace Na v tomto prostoru se
pohybuje mezi 3-35 mmol/1 (průměr 12-15 mmol/1). Extracelulárně je uloženo asi 50%
iontů sodíku, což u dospělého člověka o hmotnosti 80 kg představuje asi 2000 mmol Na+
.
Zbylých 40 % sodných iontů je vázáno v kostech a dalších tkáních. Tato frakce však díky
pomalému obratu nemá význam při náhlých výkyvech hladiny sodíku (Bagshaw et al,
2009) (Obr. 2-5).
Obr. 2-5: Distribuce sodíku v těle (dle Bagshaw et al, 2009).
23
2.6.2 Distribuce iontů sodíku
Koncentrace sodných iontů uvnitř a vně buněk se diametrálně liší. Ionty N a +
mají i
přes nízkou propustnost buněčné membrány tendenci přesouvat se po koncentračním a
navíc i elektrickém gradientu směrem do buněk. Větší průnik sodných iontů - a tím i vody
- by ovšem ohrožoval integritu buněk edémem. Vysoký koncentrační gradient sodíku mezi
ICT a ECT nutný pro normální fungování všech buněk je proto aktivně udržován činností
Na+
/K+
-ATPázy (Trojan et al, 2003).
Sodíko-draslíková pumpa (Obr. 2-6) představuje membránový protein, který
využívá energii získanou štěpením ATP na přesun iontů sodíku a draslíku proti jejich
koncentračním gradientům, tedy Na+
z buněk do ECT a naopak K +
z ECT do buněk.
Výměna iontů probíhá v poměru 3 Na+
dovnitř ku 2 K +
ven z buňky. Činnost Na+
/K+
ATPázy
tím určuje nerovnoměrné rozložení iontů a náboje vně a uvnitř buněk. Její aktivita
závisí na dostatku ATP, dostatku substrátu (Na+
uvnitř buněk a K +
vně buněk) a dostatku
hořčíku, neboť ionty Mg2 +
jsou součástí aktivního místa molekuly Na+
/K+
-ATPázy (Trojan
et al, 2003; Vácha et al, 2004).
Obr. 2-6: Sodíko-draslíková pumpa (URL 2).
2.6.3 E A H
Od doby, co hyponatrémii poprvé popsal Noakes et al (1985), se dostává do
popředí zájmu co by ostře sledovaný jev v závodech ultravytrvalostního charakteru a je
pokládána za jejich vážnou komplikaci. V kontextu ultravytrvalostního sportu se o této
poruše vnitřního složení organismu hovoří jako o hyponatrémii v důsledku fyzické zátěže
(EAH - exercise associated hyponatremia). E A H je definována jako stav, při kterém je
koncentrace sodíku vplazmě nižší než 135 mmol/1 (Noakes et al, 2005). Kromě sodíku,
24
jsou v diagnostice využívány i další markety. Kreatinin je produktem metabolizmu
svalového kreatininu, který je vylučován ledvinami. Jeho koncentrace v krvi se zvyšuje
především při poklesu funkce ledvin (poklesu glomerulární filtrace), může se však
zvyšovat i z jiných příčin, kupříkladu při dehydrataci organizmu (Bagshaw et al, 2009).
Koncentrace kreatininu v krvi je závislá také na množství svalové hmoty a bývá proto
vyšší u mužů, než u žen. Horní hranice referenčních mezí je obvykle udávána kolem
105 umol/1 pro muže a asi 85 umol/1 pro ženy. Stanovení jeho koncentrace v krvi patří
k základnímu vyšetření onemocnění ledvin. Stanovení kreatininu je však málo citlivé k
zachycení časného stadia renálního selhání, kdy se hladina kreatininu zvyšuje jen velmi
pozvolna a může se pohybovat ještě v horní oblasti referenčních mezí (Masopust, 1998).
Jako doprovodný jev hyponatrémie je také pozorována hypokalémie (koncentrace K +
pod
3,2 mmol/1) (Hiller et al, 1985).
2.6.3.1 Etiologie
Navzdory velké incidenci hyponatrémie v důsledku absolvování ultravytrvalostních
disciplín, není jasně ustanovená její etiologie. Doposud byly popsány dvě hlavní teorie,
které jsou navzájem protichůdné. První, předložená Hillerem (1989) se opírá o tvrzení, že
příčinou hyponatrémie jsou velké ztráty vody a soli během pocení při závodu a že atleti
jsou tím pádem nejen dehydrovaní, ale i ochuzeni o sodík. Druhá teorie je založena na tom,
že hyponatremičtí atleti jsou extrémně zavodněni, neboť v důsledku extrémního pocení
mají pocit žízně a sucha v ústech a tak pijí více, ovšem jsou bez značného sodíkového
deficitu (Noakes et al, 1985). V současné době se usuzuje na druhou teorii. Přehnaná
konzumace tekutin vedoucí ke zvýšení tělesné hmotnosti po závodě se zdá být hlavní
příčinou snížené koncentrace sodíku v plazmě, což potvrdilo několik recentních studií
(Rosner et al, 2009; Knechtle et al, 2012; Noakes et al, 2005). Zatímco o zvýšení tělesné
hmotnosti v důsledku ultravytrvalostní zátěže není doposud mnoho publikací, úbytek na
váze 1,5 - 2,5 kg je považován v rámci ultravytrvalostních disciplín trvajících déle než
12 hodin za adekvátní (Speedy et al, 2000).
25
2.6.3.2 Incidence
U účastníků novozélandského triatlonu, kteří závod dokončili, je popisována 18 %
incidence E A H (Speedy et al, 1999) a u havajských triatlonů typu Ironman 29 % (Hiller et
al, 1985). Nedávná studie ultramaratonců na trati 161 km (USA) poukazuje na výskyt
hyponatrémie u 51,2 % závodníků, kteří dokončili závod (Lebus et al, 2010). Knechtle et
al (2011) v rozsáhlé studii na různých skupinách ultravytrvalostních sportovců uvádí
výskyt hyponatrémie u 10,7 % silničních cyklistů (Swiss Cycling Marathon), 5 %
ultramaratonských běžců (závod 100-km Lauf Biel), 8 % ultramaratonských horských
běžců (Swiss Jura Marathon), zatímco u ultravytrvalostních cyklistů na horských kolech
(Swiss Bike Masters) nebyla hyponatrémie pozorována.
Bez ohledu na výskyt hyponatrémie u ostatních sportů, E A H je častěji pozorována
u běžců (Búrge et al, 2011; Knechtle et al, 2011; Lebus et al, 2010), než u cyklistů
(Knechtle et al, 2011). Je ale nutné zmínit, že z hlediska množství publikovaných studií
toho o výskytu E A H u cyklistů víme o mnoho méně.
2.6.3.3 Symptomy
Symptomy E A H se liší a zahrnují širokou škálu jevů, přičemž E A H může být i
asymptomatická (Speedy et al, 1999) a příznaky E A H zejména při její mírnější formě často
nelze rozeznat od běžných pocitů souvisejících s vyčerpáním po závodě. Speedy et al
(1999) zároveň uvádí, že 15 % asymptomatických závodníků, kteří po závodě nevyhledali
lékařskou pomoc, byli diagnostikováni jako hyponatremičtí, přičemž jen u 1.5 % z nich
klesla koncentrace sodíku pod 130mmol/l. Dále pokládá hladinu 130-134 mmol/1 za
mírnou asymptomatickou hyponatrémii, zatímco hodnoty nižší než 130 mmol/1 poukazují
na závažnou symptomatickou hyponatrémii. V minulosti mnoho závodníků utrpělo během
závodu nebo po něm kolaps, nebo se u nich objevila zmatenost a dezorientace. Mezi další
příznaky patří nechutenství, letargie, nausea a svalová slabost, neklid, podrážděnost,
křeče, či bolest hlavy. V ojedinělých případech může dojít k závažnému otoku mozku,
v jehož důsledku hrozí smrt (Noakes et al, 2005).
Při chronické hyponatrémii mají mozkové buňky dostatek času se adaptovat tím, že
zvyšují množství intracelulárních iontů a jiných rozpuštěných látek. Díky tomu jsou
26
omezeny ztráty vody z buněk a objemu buněk, a tím i symptomy signalizující
hypernatrémii se objevují zřídkakdy (Sawka et al, 2007).
2.6.3.4 Role arginin vasopresinu v EAH
V důsledku přepití u E A H může dojít ke stavu snížené kapacity ledvin, které nejsou
schopny normální exkrece tekutin. Irving et al (1991) však udává, že stav ledvin a jejich
kapacita u ultramaratonců zotavujících se z E A H byly v normě. Je možné, že zvýšená
hodnota A V P (arginin vasopresinu) může být v tomto případě zodpovědná za retenci
tekutin (Zehlinger et al, 1996). Zatímco Armstrong et al (1993) udává souvislost
symptomatické hyponatrémie se zvýšeným AVP, Speedy et al (2000) toto tvrzení vyvrací.
Ke krevním odběrům po závodě avšak došlo až po 45 minutách a vzhledem k poločasu
plazmatického AVP, který je 24 minut podle Baumanna et al (1976), nemusel být AVP ve
správné míře detekován. Normální hodnoty A V P po závodě zároveň nepřispívají
k objasnění toho, proč je fáze regenerace po E A H tak zdlouhavá. Prvotní diuréza se
objevuje do 2-4 hodin po ukončení závodu, avšak u pacientů s E A H k tomuto návratu do
rovnováhy dochází i po 12 hodinách (Irving et al, 1991; Speedy et al, 2000). Speedy et al
(2000) také uvádí, že koncentrace aldosteronu po ukončení závodu se neliší u
hyponatremických a normonatremických jedinců.
2.6.3.5 Léčba
Podání vhodných léků po hospitalitaci symptomatického sportovce obvykle
předchází pozorování v řádu hodin (v případě, že pacient nejeví známky otoku mozku) a
s tím související monitoring hladiny sodíku (Speedy et al, 2000). V žádném případě by
neměl pacient dostat intravenózni dávku tekutiny, neboť jeho organismus už je přetížen.
Zejména v případech mírné hyponatrémie lze perorálně podat 5 % dextrózu a sůl.
V případě závažné formy hyponatrémie se doporučuje intravenózni podání 4 mmolárního
roztoku NaCl, obvykle po 50-60 ml. To by mělo zajisit nárůst koncentrace sodíku o zhruba
7 mmol/1 (Speedy et al, 2000).
2.6.3.6 Prevence
O jeden z pokusů o zavedení funkční strategie, která by zredukovala riziko vzniku
hyponatrémie na nejnižší možnou míru, se zasloužil Speedy et al (2000). Navrhl
27
informovat atlety o správném pitném režimu během náročné fyzické zátěže
ultravytrvalostního charakteru a zredukovat občerstvovací stanice na trati závodu. Po
zavedení zejména druhé možnosti uvádí, že u účastníků triatlonu byl pozorován úbytek
ošetřených sportovců pro podezření na hyponatrémii ve stanu zdravotníků z 24 % na 4 %
(v kontrastu s předchozími závody triatlonového typu).
28
2.7 Proteomika a genomika ve fyziologii zátěže
Genomika, proteomika a metabolomika pomalu nacházejí své místo i ve fyziologii
zátěže. Tyto vysoce výkonné a vysoce citlivé metody jsou stále více používány
v tréninkové diagnostice a do budoucna se s nimi počítá nejen při posouzení fitness jedince
a predikci jeho talentu a výkonnosti, ale také při sestavování individuálních tréninkových
programů (Ferguson et al, 2008). Až na pár výjimek neexistuje v této oblasti mnoho
publikací. Do popředí se v diagnostice dostávají zejména miRNA a také jsou postupně
odhalovány geny, které by mohly s adaptací jedince na zátěže souviset. Nejznámější z nich
je bezesporu gen ACTN3, který je dnes řazen mezi běžná laboratorní vyšetření sportovních
predispozic (Maffulli et al, 2013).
2.7.1 miRNA
Micro RNA (miRNAs) jsou jednovláknové řetězce nekódující RNA podílející se na
regulaci genové exprese. Cirkulující miRNA (c-miRNA) mohou být funkčními modulátory
kosterní svaloviny ve fyziologických a patofyziologických podmínkách. Jediná miRNA
může regulovat expresi více než 100 mRNA a proteinů (Bartel, 2004). Přes 60 % genů
kódujících proteiny je regulováno rozličnými miRNA (Friedman et al, 2009) a mnoho
z nich je spojováno s širokým spektrem účinků a působením v biologických procesech
(vývoj, homeostáza, adaptace). Nesprávná exprese miRNA může vést k propuknutí
onemocnění imunitního, kardiovaskulárního či nervového systému, v neposlední řadě pak
rakoviny (Mendell et Olson, 2012).
Dlouho se předpokládalo, že c-miRNA je přechodně ovlivněna v důsledku akutní
a/nebo dlouhodobé zátěže organismu a tím dochází k posttranskripční modifikaci proteinů
zapojených do procesu metabolismu, myogeneze a angiogeneze. Pokud jsou hladiny
miRNA typické pro svaly v různých onemocněních svalů pozměněny, dá se předpokládat,
že mají vliv na rozvoj a progresi onemocnění. Kromě toho mohou být c-miRNA vhodnými
biomarkery ve výzkumu interakcí mezi tkáněni a také monitoringu výkonnosti atletů,
fyzické únavy, dále také v predikci rizikových faktorů různých onemocnění a jejich rozvoji
(Baggish et al, 2011).
Baggish et al (2011) jako první poukázal na změnu v c-miRNA a jejím spojením
s angiogenezí a zánětem u veslařů. Po 90 denním tréninku došlo ke zvýšení hladin miR-
29
20a, miR-21, miR-146a, miR-221, and miR-222 vplazme. Ikdyž zdroje c-miRNA
vyplavené v důsledku zátěže organismu do extracelulárního prostoru (včetně plasmy)
nejsou objasněny, hned několk typů buněk je ve hře - svalové buňky, buňky vaskulárního
endotelia, krevní destičky a leukocyty.
Co se kardiovaskulárních onemocnění (CVD) týká, podle Bye et al (2013)
neexistuje korelace mezi tradičními rizikovými faktory vzniku CVD (krevní tlak,
cholesterol, kouření, obezita) a hladinami miR-21, miR-210, and miR-222. Autor hovoří o
těchto miRNA jako o nových nezávislých biomarkerech fyzické zdatnosti.
2.7.2 ACTN3
Gen pro a-aktinin-3 (ACTN3), kterému se také říká „gen rychlosti" si získal nejvíce
pozornosti v souvislosti se sportovní výkonností (Maffulli et al, 2013). Aktininy jsou
specifické svalové proteiny, které jsou přítomny v Z-zónách svalových myofibril, kde tvoří
mřížovitou strukturu, kterou stabilizují kontraktilní svalový aparát. Aktininy spojují tenká
filamenta aktinu a sousedící sarkomery. Vyskytují se ve dvou izoformách - jako a-aktinin-
2, přítomný téměř ve všech vláknech kosterního svalstva, a a-aktinin-3, který se nachází
hlavně v rychlých glykolytických vláknech (MacArthur & North, 2004). Aktininy mohou
zasahovat do regulací, které se uplatňují při kontrakci a signalizačních procesech. (Norman
et al, 2009).
Gen ACTN3 kódující protein a-aktinin-3 má dvě alely (R a X). Alela R má cytosin
v kodonu 577, který kóduje arginin. V alele X je cytosin nahrazen thyminem, čímž je
translace předčasně ukončena a nevytváří se funkční protein. Pouze R alela tedy umožňuje
syntézu proteinu a-aktinin-3. Jedinci homozygotní pro alelu X nejsou schopni ve svalech
vytvářet protein a-aktinin-3 a v takovém případě přebírá úlohu gen pro ACTN2, který je
schopen určité kompenzace, neboť je přítomen jak ve svalových vláknech typu I (pomalá),
tak i ve svalových vláknech typu II (rychlá). Gen pro a-aktinin-3 je známý díky častému
polymorfismu R577X, který tak může významně ovlivnit svalovou činnost (Maffulli et al,
2013).
Deficience ACTN3 u myší vede k posunu metabolismu ve svalech směrem
k aerobním drahám, což vede ke zvýšené vytrvalostní schopnosti na úkor silovosti
(MacArthur et al, 2008). Polymorfismus R577X byl pozorován v každé populaci, lišící se
30
zejména u Afričanů (1 %) a u Asiatů (25%). Frekvence výskytu tohoto polymorfismu je u
evropské populace 18 % (Mills et al, 2001).Yang et al (2003) byl první, kdo popsal vysoce
významnou spojitost mezi genotypem ACTN3 a sportovní výkonností. 50 % (53/107)
elitních bělošských sprinterů mělo RR genotyp, ve srovnání s kontrolními jedinci - 30 %
(130/146) a ultravytrvalostními sportovci - 31 % (60/194) . Z tohoto výzkumu vyplývá, že
přítomnost proteinu ACTN3 je asociována s lepším sportovním výkonem sprinterského a
silového charakteru, na druhé straně deficience ACTN3 může být užitečná u činnosti
vytrvalostního charakteru. Tyto výsledky byly potvrzeny několika studiemi a byla
prokázána pozitivní korelace přítomnosti alely 577X ve vztahu k vytrvalosti (Niemi et al,
2005; Roth et al, 2008), silové výkonnosti a sprintu (Niemi et al, 2005; Roth et al, 2008;
MacArthur, 2008).
U izraelských sprinterů byla popsána spojitost mezi polymorfismem R577X v genu
pro ACTN3 a polymorfismem Pro582Ser v genu pro HIFla (HIFla je transkripční faktor,
který reguluje genovou expresi při hypoxii). Genotypy R/R a Pro/Pro byly signifikantně
častěji přítomny u populace sprinterů než u nesportujících osob (Eynon et al, 2009). Autoři
se domnívají, že polymorfismus HIFla Pro582Ser sám o sobě determinantou výkonu ve
sprintu není, ovšem kombinace HIFla Pro582Pro a ACTN3 RR genotypů může být
významným genetickým předpokladem výkonnosti ve sprinterských disciplínách. Byla
pozorována i interakce genu ACTN3 s variantami genu A C E (angiotensin konvertáza).
Zjistili, že genotyp A C E II a alela ACTN3 R a stejně tak genotyp RR a alela A C E I jsou
častěji přítomné u sprinterů (Eynon et al, 2009). Naopak Lucia et al (2007) ve své práci
dokumentují přítomnnost genotypu 577XX v genu pro ACTN3 u dvojnásobného
olympijského účastníka ve skoku do dálky. Za povšimnutí stojí skutečnost, že tento
sportovec vykazoval vynikající výkonnost již v raném věku (v 16 letech mistrem světa) a
zajímavé je, že doba speciálního tréninku tohoto atleta nepřesáhla 1 rok. Autoři se
domnívají, že výkonnost sportovce byla tedy relativně nezávislá na tréninkové zkušenosti a
genetické faktory musely v tomto případě sehrát významnou roli, a také poukazují na
významné trhliny v konceptu ACTN3 jako „genu rychlosti".
31
3 Materiál
3.1 Biologický materiál
Krev byla testovaným osobám odebrána odborným zdravotnickým personálem
z kubitální žíly předloktí, v poloze vsedě 0,5-1 h před závodem a ihned po závodě. Byla
odebrána jedna zkumavka pro biochemickou analýzu (Sarstedt S-Monovette; 7,5 ml) a
jedna pro hematologickou analýzu (Sarstedt S-Monovette s EDTA; 2,6 ml). Vzorky byly
uloženy do chladícího boxu a transponovány na Oddělení klinické hematologie a Oddělení
klinické biochemie Fakultní nemocnice u sv. Anny (FNUSA) v Brně, kde byly maximálně
do 6 hodin od odběru částečně zanalyzovány. Přístroje použité v laboratořích FNUSA
v Brně pro dílčí diagnostiku:
• Hematologie: analyzátor krevních obrazů Sysmex X E 2100D (Japonsko)
• Sediplus S 2000 Sarstedt (Německo)
• Biochemie: ROCHE P800 MODULAR ANALYZER (USA)
• Imunologie: Roche Analytics E170 Immunology Analyzer (USA)
V rámci probíhajícího výzkumu na ultravytrvalostních sportovcích „Změny
hematologických, biochemických a imunologických parametrů u sportovců pod vlivem
zátěžových sportovních akcí" byla provedena analýza většího počtu fyziologických
parametrů, než níže uvedených, které ovšem nejsou předmětem zhodnocení v této
diplomové práci.
Další část analýzy proběhla na Oddělení fyziologie a imunologie živočichů PřF M U
v Brně, kde bylo zpracováno výhradně sérum předem získané z biochemické laboratoře.
Vzorky byly zpracovány buď ještě v den odběru, nebo byly rozděleny do frakcí,
zamraženy, uchovány při teplotě -20 °C a následně zanalyzovány.
Vletech 2011-2013 byla provedena analýza 232vzorků (116 před a po závodě).
Reálně bylo odebráno o 20 % více vzorků, avšak díky tomu, že některé testované osoby
závod nedokončily, nemohly být do studie zahrnuty.
32
3.2 Testované osoby
Testovanými osobami (TO) byli účastníci mistrovských vytrvalostních závodů
konaných v České republice. Testované osoby byly obeznámeny o probíhajícím výzkumu
s předstihem (e-mailem) a na místě podepsaly informovaný souhlas. V rámci výzkumu
byla TO odebrána k analýze také moč před a po závodě. TO byly zároveň podrobeny
antropometrickému měření (měření kožních řas kaliperem, analýza složení těla přístrojem
InBody230 (Biospace)), taktéž před a po závodě. TO se zúčastnily dotazníkového šetření
týkajícího se tréninkových parametrů, příjmu a výdeje tekutin a nutriční strategie. Soubor
těchto dat však svým objemem přesahuje rámec této diplomové práce a proto není uveden.
3.3 Přehled závodů
3.3.1 Běžecké závody
M U M (Moravský Ultra Maratón)
M U M je mezinárodní běžecký etapový závod na 7 maratónů v 7 po sobě následujících
dnech. Je to nej delší a nejtěžší běžecký etapový závod pořádaný na území České republiky.
Každá etapa má délku maratónu a probíhá velmi členitým terénem (její profil zahrnuje v
průměru 900 m stoupání) a tím je rozhodně náročnější než jiné podobné závody
organizované na území ČR.
Mistrovství ČR v běhu na 24h
Mistrovstvní ČR v běhu na 24 hodin proběhlo v Kladně na lkm dlouhém osvětleném
okruhu se stoupáním 1 m. Největší vzálenost uběhnutá za tento časový úsek byla v roce
2013 u žen 191 km a u mužů 214 km.
3.3.2 Cyklistické závody
Cyklistický etapový závod
MTB Trilogy je etapový závod horských kol v oblasti Broumovska na pomezí Polska a
Čech. Centrum závodu je v Teplicích nad Metují. Start, cíl i zázemí závodu jsou na jednom
místě. Závod se skládá z prologu a tří etap, z nichž každá má úplně jiný charakter a
celkově náročný profil.
33
Cyklistický závod na 24 hodin
Délka trati cyklistického závodu na 24 hodin v Jihlavě je 8 km, převýšení 200 m, trať vede
po zpevněných i nezpevněných úsecích. Délka okruhu cyklistického závodu na 24 hodin
v Liberci činí 11,8 km s převýšením 259 m, trať vede po zpevněných i nezpevněných
úsecích. Největší najetá vzdálenost byla v roce 2013 v Jihlavě u mužů 437 km a u žen
332 km.
34
4 Cíle práce
Tato studie probíhala v rámci projektu „Změny hematologických, biochemických a
imunologických parametrů u sportovců pod vlivem zátěžových sportovních akcí". Cílem
této práce bylo posoudit změnu biochemických, hematologických a imunologických
markerů u sportovců pod vlivem extrémně zátěžových sportovních akcí. Stanovovanými
markety byly kreatinkináza, kreatinin, sodík, draslík, alaninaminotransferáza,
laktátdehydrogenáza, leukocyty, imunoglobulin A a imunoglobulin M . Tyto markety jsou
úzce spjaty s námi vybranými, ostře sledovanými a diskutovanými jevy ultravytrvalostního
sportu a našim cílem bylo přispět k objasnění těchto jevů a jejich mechanismů. Těmito
jevy jsou rhabdomyolýza, hyponatrémie, infekce horních cest dýchacích a poškození jater.
Ultravytrvalostními disciplínami v našem případě byly běžecké a cyklistické
závody na 24 hodin a běžecké a cyklistické etapové závody, konané v letech 2011-2013.
Vzhledem k obtížnostem terénního výzkumu, který je pro studie zabývající se
zátěžovou fyziologií charakteristický, jsme si stanovili za cíl odebrání co nej většího počtu
krevních vzorků. Krevní odběry jsou pro ultramaratonce velmi stresovou situací a ne vždy
se podaří - i přes veškerou snahu zdravotnického personálu - zajistit co největší možný
počet vzorků.
Část dat, která jsou v této práci prezentována, pochází z roku 2011. Experimenty
prováděné v tomto roce mohou být označovány jako pilotní a důležitým cílem této studie
bylo optimalizovat podmínky výzkumu tak, aby mohly být krevní odběry na závodech bez
obtíží prováděny a námi vybrané parametry pak stanovovány.
V neposlední řadě si tato studie kladla za cíl zprostředkovat zpětnou vazbu
testovaným osobám a zvýšit tak informovanost ultravytrvalců o účincích extrémního
sportu na lidský organismus.
35
5 Metody
Na Oddělení fyziologie a imunologie živočichů PřF M U v Brně byly požadované
parametry (IgA, IgM, LDH, ALT, celkový počet leukocytu) stanovovány podle
následujících protokolů. Ionty (Na+
, K+
), kreatinkináza a kreatinin byly stanoveny ve
FNUSA v Brně.
5.1 Stanovení počtu leukocytu v Biirkerově komůrce
Reagencie:
Turkův roztok:
1 ml ledové kyseliny octové
1 ml 1 % roztoku gentiánové violeti
Doplnit 100 ml destilované H 2 O
Erytrocyty podléhají hemolýze, dochází ke zviditelnění leukocytu díky gentiánové violeti,
která barví j ej ich j ádra.
Postup:
Pro počítání leukocytu bylo třeba krev 20 krát ředit:
Do 380 ul Turkova roztoku bylo napipetováno 20 ul krve a řádně promícháno
Biirkerova komůrka byla naplněna zředěnou krví
Buňky byly počítány v 50 velkých čtvercích
Vypočet:
Výpočet byl proveden podle následujícího vzorce:
p•c•h-z
Počet leukocytu v 1 ul krve =
p = počet napočítaných buněk
č = reciproká hodnota plochy políčka (25)
h = reciproká hodnota výšky komůrky (10)
z = zředění (20)
y = počet políček, ve kterých jsme počítali (50)
36
Referenční hodnoty:
4-10 x 109
/1
5.2 Stanovení katalytické koncentrace alaninaminotransferázy (ALT)
Pro analýzu byla použita souprava BIO-LA-TEST® ALT-UV 1000 P (Erba Lachema,
Brno).
Princip metody:
1. krok: Alaninaminotransferáza obsažená v séru katalyzuje přeměnu alaninu na
pyruvát
L — alanin + oxoglutarät -> pyruvát + L — glutamät
2. krok: Redukce pyruvátu na laktát prostřednictvím laktátdehydrogenázy. Do reakce
byl přidán NADH, který se současně oxiduje naNAD+
Pyruvát + NADH + H+
-> laktát + NAD+
Katalytická koncentrace ALT je úměrná poklesu absorbance měřené pri 340 nm.
Činidla:
1. Enzym - N A D H , L D H > 2,5 ukat, N A D H > 21,6/lahvičku
2. Startér : 2-oxoglutarát (180 mmol/1), Azid sodný (0,1 %)
3. Substrát - Tris pufr (120 mmol/1), L-alanin (800 mmol/1), Azid sodný (0,1 %)
4. Aktivátor: Pyridoxal-5-fosfát (6 umol/tableta)
Příprava pracovního roztoku:
Obsah lahvičky s činidlem 1 byl rozpuštěn ve 100 ml roztoku činidla 3. Po rozpuštění byly
přidány 2 tablety činidla 4.
Kalibrace:
Ke kalibraci byl použit BIO-LA-TEST LYONORM KALIBRÁTOR (Erba Lachema,
Brno)
37
Postup:
Nehemolytické sérum, pracovní roztok a činidlo 2 byly pipetovány dle schématu (Tab. 5-1)
na mikrotitrační destičku. K měření aktivity ALT byl použit spektrofotometr Rainbow
reader (Schoeller instruments, s.r.o., Německo). Po promíchání byla destička inkubována
2 minuty při 37 °C. Poté byla měřena absorbance při 340 nm v 1 minutových intervalech
po dobu 3 minut. Byla vypočtena průměrná změna absorbance za 1 min (AA).
pracovní roztok 100 ul
sérum 10 ul
promíchá se a inkubuje 10 minut při 37 °C a přidá se:
činidlo 2 10 ul
Tab. 5-1: Schéma pipetování reagencií.
Výpočet:
/ukat\
ALT^—j—j = (AA) • 31,7
AA = změna absorbance/min
Referenční hodnoty:
Muži: 0,1-0,8 ukat/1
Ženy: 0,1-0,6 ukat/1
5.3 Stanovení katalytické koncentrace laktátdehydrogenázy (LDH)
Pro analýzu byla použita souprava BIO-LA-TEST LAKTÁTDEHYDROGENASA Liquid
100 (LD L 100).
Činidla:
Reagent 1: Tris pufr - pH 7,5 (100 mmol/1), pyruvát (2 mmol/1)
Reagent 2: NADH (1,66 mmol/1)
38
Složení reakční směsi:
Tris pufr (pH 7,5) 80 mmoyi
Pyruvát 1,60 mmol/1
NADH 0,33 mmol/1
Princip metody:
L D H katalyzuje přeměnu laktátu na pyruvát za současně probíhající redukce N A D +
na
NADH. Přírůstek N A D H měřený při 340 nm je přímoúměrný katalytické koncentraci
LDH.
L - laktát + NAD+
-> Pyruvát + NADH + H+
Příprava pracovního roztoku:
Roztok připravíme smícháním 4 dílů činidla R l s 1 dílem činidla R2.
Kalibrace:
Ke kalibraci byl použit BIO-LA-TEST LYONORM KALIBRÁTOR (Erba Lachema,
Brno)
Postup j ednoreagenční metody:
Objemy byly napipetovány dle schématu (Tab. 5-2) na mikrotitrační destičku, promíchány
a bylo zahájeno měření. Absorbance byla změřena po 1, 2 a 3 minutách a následovně byla
spočítána změna absorbance za minutu. K měření aktivity L D H byl použit spektrofotometr
Rainbow reader (Schoeller instruments, s.r.o., Německo).
Blank Kalibrátor Vzorek
Pracovní roztok 200 ul 200 ul 200 ul
Vzorek - - 4 ul
Kalibrátor - 4ul -
0,9% NaCl 4ul - Tab.
5-2: Schéma pipetování reagencií.
39
Výpočet:
/ukat\ AA
LDH P — = / • —
\ Z / min
f= faktor
f = 134,9 pro vlnovou délku 340 nm
AA = změna absorbance/min
Referenční hodnoty:
< 4,13 (ukat/1)
5.4 Kvantitativní imunoturbidimetrické stanovení imunoglobulinů M (IgM)
v séru
Princíp:
Stanovení IgM je založeno na specifické turbidimetrické reakci mezi anti-IgM
polyklonálním antisérem a odpovídajícím antigenem. Reakce probíhá při optimální
hodnotě pH, za přítomnosti polyethylenglykolového polymeru (PEG). Turbidita
imunokomplexu je úměrná koncentraci analytu ve vzorku séra.
Činidla:
Reagent A: fosfátový pufr pH 7,5 (20 mmol/1); PEG (> 5 %); chlorid sodný (150 mmol/1);
azid sodný (< 0,1 %)
Reagent B: anti-IgM polyklonální antiserum, azid sodný (< 0,1 %)
Reagent C: Goodův pufr (pH 7,5, 50 mmol/1); chlorid sodný (150 mmol/1); azid sodný
(<0,1 %)
Kalibrace:
Ke kalibraci byl použit PLASMAPROTEIN C A L (SENTINEL DIAGNOSTICS. Ředící
poměr 1:5, 1:10, 1:20, 1:40, 1:80.
Postup:
Vzorky a kontroly (kalibrátor) byly zředěny fyziologickým roztokem v poměru 1:21.
Reagencie byly napipetovány podle schématu (Tab. 5-3). Promíchány, inkubovány
10 minut při laboratorní teplotě. Absorbance (vlnová délka 340 nm) každého pracovního
kalibrátoru, vzorků a kontrol byla odečtena proti regenčnímu blanku.
40
Blank Kalibrátor Vzorek
Fyziologický roztok 50 ul - Kalibrátor
(1,2,3,4,5) - 50 ul Zředěný
vzorek - - 50 ul
Reagent A 900 ul 900 ul 900 ul
Roztok BC 100 ul 100 ul 100 ul
Tab. 5-3: Schéma pipetování reagencií.
Výpočet:
Do kalibrační krivky byly vneseny získané hodnoty absorbancí vzorku a kontrol a následně
odečteny.
Referenční hodnoty:
40-230 mg/dl
5.5 Kvantitativní imunoturbidimetrické stanovení imunoglobulinů A (IgA)
v séru
Princip:
Stanovení IgA je založeno na specifické turbidimetrické reakci mezi anti-IgA
polyklonálním antisérem a odpovídajícím antigenem. Reakce probíhá při optimální
hodnotě pH, za přítomnosti polyethylenglykolového polymeru (PEG). Turbidita
imunokomplexu je úměrná koncentraci analytu ve vzorku séra.
Činidla:
Reagent A: fosfátový pufr pH 7,5 (20 mmol/1); PEG (> 5 %); chlorid sodný (150 mmol/1);
azid sodný (< 0,1 %)
Reagent B: anti-IgA polyklonální antisérum, azid sodný (< 0,1 %)
Reagent C: Goodův pufr (pH 7,5, 50 mmol/1); chlorid sodný (150 mmol/1); azid sodný
(<0,1 %)
Kalibrace:
Ke kalibraci byl použit PLASMAPROTEIN C A L (SENTTNEL DIAGNOSTICS). Ředící
poměr 1:5, 1:10, 1:20, 1:40, 1:80.
41
Postup:
Vzorky a kontroly (kalibrátor) byly zředěny fyziologickým roztokem v poměru 1:21.
Reagencie byly napipetovány podle schématu (Tab. 5-4). Promíchány, inkubovány
10 minut při laboratorní teplotě. Absorbance (vlnová délka 340 nm) každého pracovního
kalibrátoru, vzorků a kontrol byla odečtena proti regenčnímu blanku.
Blank Kalibrátor Vzorek
Fyziologický roztok 50 ul - Kalibrátor
(1,2,3,4,5) - 50 ul Zředěný
vzorek - - 50 ul
Reagent A 900 ul 900 ul 900 ul
Roztok BC 100 ul 100 ul 100 ul
Tab. 5-4: Schéma pipetování reagencií.
Výpočet:
Do kalibrační křivky byly vneseny získané hodnoty absorbancí vzorků a kontrol a následně
odečteny.
Referenční hodnoty:
70 - 400 mg/dl
42
6 Výsledky
V letech 2011-2013 byla provedena analýza 232 vzorků (116 před a po závodě).
Reálně bylo odebráno o 20 % více vzorků, avšak díky tomu, že některé TO závod
nedokončily, nemohly být do studie zahrnuty. Výsledky byly rozděleny dle charakteru
závodů na:
• běh na 24 hodin (B24)
• etapový běh (BET)
• MTB 24 h (C24)
• MTB etapový závod (CET).
V první části výsledků byl vyhodnocen soubor všech testovaných osob v letech 2011-
2013, které se zúčastnily výše uvedených ultramaratonských závodů. Tento soubor byl
vyhodnocen vzhledem k námi sledovaným jevům - rhabdomyolýza, hyponatrémie, URTI a
poškození jater z hlediska vlivu ultravytrvalostního sportu na vybrané parametry (bez
ohledu na charakter závodu) (kapitola 6.3). Změna těchto parametrů souvisí se zdravotním
stavem jedince a možnými zdravotními komplikacemi. V další části byly porovnány
jednotlivé závody mezi sebou - B24 vs. C24, BET vs. CET - a byly interpretovány rozdíly
ve stanovovaných parametrech způsobené charakterem závodu (kapitola 6.4 a 6.5).
Před hodnocením výsledků je třeba upozornit na některé skutečnosti:
Ne ke všem stanovením hematologických, biochemických a imunologických parametrů
byla dostupná čerstvá krev či sérum, množství některých vzorků bylo tak malé, že stačilo
na analýzu jen některých parametrů, nebo analýza některých parametrů byla zahájena až
v průběhu výzkumu - a z těchto důvodů se proto počet fakticky měřených vzorků u
jednotlivých parametrů lehce liší (Tab. 6-1)
43
Parametr Zastoupení vyhodnocených vzorků v %
CK 60
K +
77
Na+
77
kreatinin 77
LDH 100
ALT 100
LEU 99
IgA 95
IgM 99
Tab. 6-1: Zastoupení vyhodnocených vzorků v %.
6.1 Referenční hodnoty
Interpretace hematologických, biochemických a imunlogických parametrů spočívá
ve srovnání s příslušnými referenčními hodnotami. Referenční hodnoty jsou definovány
jako hodnoty laboratorního vyšetření získané za definovaných podmínek, mezi nimiž leží
95 % naměřených hodnot daného souboru zdravých jedinců. Jsou ohraničeny dolní a horní
mezí, mezi kterými je referenční rozmezí. Všechny námi měřené parametry byly v rámci
hodnocení výsledků porovnány s referenčními hodnotami (Tab. 6-2).
Parametr Referenční fyziologické hodnoty
CK 0-3,17 ukat/1
K +
3,5-5,1 mmol/1
Na+
132-145 mmoyi
Kreatinin 59-104 umol/1
LDH <4,13 ukat/1
ALT 0,1-0,8 ukat/1
Leukocyty 4 - 10 x 109
/1
IgA 70-400 mg/dl
IgM 40-230 mg/dl
Tab. 6-2: Referenční fyziologické hodnoty.
44
6.2 Statistické zhodnocení dat
Výsledky jsou prezentovány jako průměr ± směrodatná odchylka (SD). U měřených
parametrů v jednotlivých souborech bylo třeba zhodnotit, zda mezi nimi existuje statisticky
významný rozdíl. Shapiro-Wilkův test byl aplikován pro posouzení normality dat. Pokud
bylo zjištěno, že data jsou normálně rozložena, byl pro statistické zhodnocení změny
parametrů před a po závodě použit párový t-test. Pokud bylo zjištěno, že data nejsou
normálně rozložena, byl pro statistické zhodnocení změny parametrů před a po závodě
použit Wilcoxonův test. Hladina statistické významnosti byla stanovena na hodnotu 0,01 pokud
není uvedeno jinak. Nejprve jsou uvedeny popisné statistiky každého měřeného
parametru (Tab. 6-3). Výsledky byly statisticky hodnoceny v programu R.
Popisné statistiky u měřených parametrů:
Minimum 1. kvartil Medián Průměr 3. kvartil Maximum
PRE C K (ukat/1) 0,8 1,7 2,5 2,9 3,4 11,1
POST C K (ukat/1) 3,7 9,0 13,9 38,7 27,3 505,0
PRE K +
(mmol/1) 3,5 4,4 5,0 5,2 5,8 9,2
POST K +
(mmol/1) 3,8 4,5 4,9 5,0 5,4 8,2
PRE Na+
(mmol/1) 132,0 138,0 139,5 140,0 142,0 147,0
POST Na+
(mmol/1) 129,0 137,0 138,0 138,3 140,0 144,0
PRE Kreatinin (umol/1) 56,0 72,0 78,0 77,9 85,0 103,0
POST Kreatinin (umol/1) 59,0 84,0 94,0 98,1 107,0 303,0
PRE LDH (ukal/1) 0,4 1,3 1,8 1,8 2,2 5,3
POST LDH (ukat/1) 1,2 2,2 2,7 3,0 3,6 6,7
PRE ALT (ukat/1) 0,1 0,2 0,4 0,5 0,6 1,6
POST ALT (ukat/1) 0,1 0,8 1,0 1,0 1,2 2,5
PRE Leukocyty (x 109
/1) 2,7 4,8 5,3 5,6 6,3 12,4
POST Leukocyty (x 109
/1) 3,6 7,9 9,9 10,2 11,7 21,0
PRE IgA (mg/dl) 67,5 133,7 152,9 156,0 177,9 276,9
POST IgA (mg/dl) 53,0 127,3 150,6 148,8 170,9 252,5
PRE IgM (md/dl) 6,3 110,0 164,5 169,4 205,5 632,0
POST IgM (mg/dl) 11,7 102,2 149,7 150,5 177,0 562,8
Tab. 6-3: Popisné statistiky měřených parametru.
45
6.3 Vliv zátěže ultravytrvalostního charakteru na námi sledované jevy
Výsledky jsou prezentovány jako průměr ± směrodatná odchylka (SD). U
jednotlivých parametrů je uvedena průměrná procentuální změna před (PRE) a po závodě
(POST) a statistická významnost této změny. Statisticky významné změny jsou barevně
zvýrazněny. Počet vyhodnocených vzorků v rámci celého souboru je následující: CK (66),
K +
(88), Na+
(88), kreatinin (89), leukocyty (115), IgA (109), IgM (115), L D H (116), ALT
(116).
6.3.1 Rhabdomyolýza
Stanovení koncentrace CK, K +
a L D H bylo provedeno za účelem ověření, zda
existuje korelace mezi těmito markery ve vztahu k rhabdomyolýze.
CK [jukat/l] K+
[mmol/l] LDH [jukat/l]
PRE POST PRE POST PRE POST
průměr ± SD 2,9 ± 1,7 38,7 ±78,9 4,4 ±1,2 5,0 ±0,8 1,8 ±0,7 3,0 ±1,1
% |1237,7
p«0,01
|15,2 Í65,2|1237,7
p«0,01 p = 0.19 p«0,01
Tab. 6-4: Změny markerů rhabdomyolýzy před a po závodě.
Z uvedených dat vyplývá, že existuje korelace mezi těmito markery ve vztahu
k rhabdomyolytickému poškození svalů. Hodnota koncentrace CK vzrostla v průměru
z klidové 2,9±1,7 na pozávodní 38,7 ±78,9 ukat/1 (p<<0,01), hodnota koncentrace K +
z
4,4 ±1,2 na 5,0 ± 0,8 mmol/l (p = 0.19) a hodnota koncentrace L D H z 1,8 ±0,7 na
3,0 ± 1,1 ukat/1 (p << 0,01). Hodnoty CK po závodě několikanásobně převýšily maximální
hodnotu referenčního rozmezí, hodnoty K +
po závodě byly na horní hranici referenčního
rozmezí a hodnoty L D H byly v normě.
6.3.2 Hyponatrémie
Stanovení koncentrace K +
, Na+
a kreatininu bylo provedeno za účelem ověření, zda
existuje korelace mezi těmito markery ve vztahu k hyponatémii.
46
K+
[mmol/l] Na+
[mmol/l] Kreatinin fjumol/lj
PRE POST PRE POST PRE POST
průměr ± SD 4,4 ±1,2 5,0 ±0,8 140,0 ±2,8 138,3 ±2,8 77,9 ±9,8 98,1 ±30,7
% |15,2 11,2 |26,0
p = 0.1956 p«0,01 p « 0 , 0 1
Tab. 6-5: Změny markerů hyponatrémie před a po závodě.
Z uvedených dat vyplývá, že neexistuje korelace mezi všemi uvedenými markery
ve vztahu k hyponatrémii. Koncentrace K +
vzrostla v průměru z klidové 4,4 ±1,2 na
5,0 ± 0,8 mmol/l (p = 0.19), koncentrace Na+
klesla z 140,0 ±2,8 na 138,3±2,8 mmol/l
(p << 0,01) a koncentrace kreatininu vzrostla z 77,9 ± 9,8 na 98,1 ± 30,7 umol/1
(p << 0,01). Hodnoty všech uvedených markerů byly normě. Koncentrace Na+
nevykazovaly hodnoty nižší než 135 mmol/l, a z tohoto důvodu nelze usuzovat na výskyt
hyponatrémie v důsledku ultravytrvalostní zátěže.
6.3.3 URTI
Stanovení počtu leukocytu a koncentrace IgA a IgM bylo provedeno za účelem
zjištění vztahu těchto markerů k možnému výskytu infekcí horních cest dýchacích (URTI).
Leukocyty [xl 09
/l] IgA [mg/dl] IgM [mg/dl]
PRE POST PRE POST PRE POST
průměr ± SD 5,6 ±1,6 10,2 ±3,3 156,0 ±35,1 148,8 ± 34,2 169,4 ± 85,9 150,5 ±76,9
%
p « 0 , 0 1 p « 0 , 0 1 p«0,01
Tab. 6-6: Změny markerů URTI před a po závodě.
Z uvedených dat vyplývá, že existuje vztah mezi zvýšeným počtem leukocytu po
závodě a sníženou koncentrací IgA v séru. Koncentrace IgM také vykazuje snížené
podávodní hodnoty, což by mohlo uvedenou hypotézu o URTI u ultrávytrvalců podpořit.
Hodnota počtu leukocytu vzrostla v průměru z klidové 5,6 ± 1,6 na 10,2 ±3,3 xl09
/l
(p << 0,01), koncentrace IgA klesla ze 156,0 ± 35,1 na 148,8 ± 34,2 mg/dl (p << 0,01) a
koncentrace IgM klesla ze 169,4 ±85,9 na 150,5 ± 76,9 mg/dl (p << 0,01). Hodnoty
imunoglobulinů byly v normě, avšak hodnoty leukocytu po závodě byly vyšší, než
maximální referenční hodnoty.
47
6.3.4 Poškození jater
Stanovení koncentrace L D H a ALT bylo provedeno za účelem ověření, zda existuje
korelace mezi těmito markery ve vztahu k poškození jater.
LDH [jukat/l] ALT [jukat/l]
PRE POST PRE POST
průměr ± SD 1,8 ±0,7 3,0 ±1,1 0,5 ±0,3 1,0 ±0,5
%
!65,2
p«0,01
1111,4
p«0,01
Tab. 6-7: Změny markerů poškození jater před a po závodě.
Z uvedených dat vyplývá, že existuje korelace mezi těmito markery ve vztahu
k poškození jater. Koncentrace L D H vzrostla v průměru z klidové 1,8 ±0,7 na
3,0 ± 1,1 ukat/1 (p«0,01), koncentrace A L T vzrostla z 0,5 ± 0,3 na 1,0 ± 0,5 ukat/1
(p<<0,01). Hodnoty LDH byly v normě, pozávodní hodnoty ALT se pohybovaly nad horní
hranicí referenčního rozmezí.
48
6.3.5 Vizualizace dat
Níže uvedené grafy jsou vizualizací dat uvedených v kapitolách 6.3.1. - 6.3.4.
6.3.5.1 Rhabdomyolýza
CK LDH
140
=• 120
J2 íoo
f 8 0
u
2 60
J 20
0
5.0
= 4.0
•M
S
3; 3.0
Ol
u
B 2.0
c
QJ
g 1.0
S
0.0
+4
E 5.0
2 3.0
9 í.o
PRE POST PRE POST
Obr. 6-1: Vizualizace změny markerů rhabdomyolýzy. Data zobrazují průměrné hodnoty ± SD.
6.3.5.2 Hyponatrémie
7.0
= 6.0
Ä 4.0
=• 140
O 120
E íoo
Qj 80
?i 40
Kreatinin
160
=• 140
u 40
PRE POST
PRE
POST
Obr. 6-2: Vizualizace změny markerů hyponatrémie. Data zobrazují průměrné hodnoty ± SD.
6.3.5.3 URTI
Leukocyty
„ 1 6 . 0
^14.0
25.12.0
S-10.0
.2 8.0
S 4-0
IgG
300
150
100
PRE PRE POST
Obr. 6-3: Vizualizace změny markerů URTI. Data zobrazují průměrné hodnoty ± SD.
49
6.3.5.4 Poškození jater
ALT
PRE POST
4.5
4.0
LDH
PRE POST
Obr. 6-4: Vizualizace změny markerů ALT. Data zobrazují průměrné hodnoty ± SD.
6.3.6 Vizualizace některých statisticky vyhodnocených dat
Kromě vyhodnocení statisticky významného rozdílu u jednotlivých markerů před a
po závodě v rámci celého souboru, bylo statistické zhodnocení doplněno o další grafické
analýzy. Vzhledem k počtu stanovovaných parametrů nejsou uvedeny doplňující způsoby
statistického zhodnocení u všech, vybrány byly jen některé, a to histogram počtu leukocytu
před a po závodě (Obr. 6-7 a Obr. 6-8) a boxploty před- a pozávodních hodnot
kreatinkinázy (Obr. 6-5) a Na+
(Obr. 6-6).
V deskriptívni statistice je boxplot jeden ze způsobů grafické vizualizace
numerických dat pomocí jejich kvartilů. Střední "krabicová" část diagramu je shora
ohraničena 3. kvartilem, zespodu 1. kvartilem a mezi nimi se nachází linie vymezující
medián. Odlehlé hodnoty, tzv. outliery, jsou vykresleny jako jednotlivé body.
Histogram je grafickým znázorněním distribuce dat pomocí sloupcového grafu se
sloupci stejné šířky, vyjadřující šířku intervalů (tříd), přičemž výška sloupců vyjadřuje
četnost sledované veličiny v daném intervalu.
Všechny grafy byly generovány statistickým programem R.
50
PRE CK POST CK
Obr. 6-5: Grafické znázornění distribuce CK před (PRECK) a po (POSTCK) závodě pomocí
boxplotu.
Odlehlé hodnoty nejsou zapříčiněny chybami v měření. Koncentrace CK bylo opakovaně
stanoveno v Laboratoři klinické biochemie FNUSA v Brně, odlehlé hodnoty, viditelné
v grafu, byly označeny za patofyziologické.
PRE Na POST Na
Obr. 6-6: Grafické znázornění distribuce Na+ před (PRENa) a po (POST Na) závodě pomocí
boxplotu.
51
Na rozdíl od CK, nebyly v rámci celého souboru pozorovány u N a +
(až na jednu) odlehlé
hodnoty.
i i i i i
1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ul ľl 12 13 ?4
Počet leukocytu x 109
/l
Obr. 6-7: Histogram znázorňující četnost počtu leukocytu před závodem. Nejvíce TO dosahovalo
hodnot počtu leukocytu mezi 5-6 xlOTl.
9 11 13 15 17 19 21 23
Počet leukocytu JÍ 109
/l
Obr. 6-8: Histogram znázorňující četnost počtu leukocytu po závodě. Nejvíce TO dosahovalo hodnot
počtu leukocytu před závodem mezi 10-12 xl09
/l.
6.4 Srovnání běžců a cyklistů (24-hodinový závod)
Rozhodli jsme se srovnat skupiny běžců (B24) a cyklistů (C24) v rámci absolvování 24hodinového
závodu a porovnat vliv této ultravytrvalostní aktivity na jednotlivé parametry.
52
Výsledky jsou prezentovány jako průměr ± směrodatná odchylka (SD). U
jednotlivých parametrů je uvedena průměrná procentuální změna před (PRE) a po závodě
(POST) a statistická významnost této změny. Statisticky významné změny před a po
závodě jsou barevně zvýrazněny. Počet vyhodnocených vzorků v rámci hodnoceného
souboru (účastníci 24-hodinového závodu v letech 2011-2013) je následující:
B24: C K (13), K +
(13), Na+
(13), kreatinin (13), leukocyty (13), IgA (13), IgM (13), L D H
(13), A L T (13)
C24: C K (22), K +
(45), Na+
(45), kreatinin (45), leukocyty (59), IgA (54), IgM (58), L D H
(59), A L T (59)
6.4.1 Rhabdomyolýza
CK [jukat/l] K+
[mmol/l] LDH [jukat/l]
PRE POST PRE POST PRE POST
B24 průměr±SD 3,1±2,7 131,1±150,2 6,6±0,9 5,0±0,6 1,4±0,2 2,9±1,3
%
|4128,9 124,6 |108,7
%
p«0,01 p«0,01 p«0,01
C24 průměr±SD 2,7±1,1 20,8±20,6 3,7±1,0 5,0±1,0 2,1±0,8 3,2±0,9
%
|664,7
p«0,01
T33,5
p«0,01
|49,8
p«0,01
Tab. 6-8: Změny markerů rhabdomyolýzy u B24 a C24.
Zatímco u skupiny C24 můžeme říct, že existuje korelace mezi všemi těmito
markery ve vztahu k rhabdomyolytickému poškození svalů, u skupiny B24 to potvrdit
nelze. Na rozdíl od skupiny C24, u skupiny B24 došlo ke statisticky významnému snížení
(p << 0,01) pozávodní koncentrace K +
o 24,6 %. CK, jako hlavní marker poškození svalů
vykazoval u skupiny B24 po závodě koncentrací výrazně vyšších ve srovnání se skupinou
C24 (131,1 ± 150,2 ukat/1 vs 20,8 ± 20,6 ukat/1). Hodnoty koncentrace C K po závodě
několikanásobně převýšily maximální hodnotu referenčního rozmezí, předzávodní hodnoty
K +
byly posunuté mimo refrenční meze. Hodnoty LDH byly v normě.
53
6.4.2 Hyponatrémie
K+
[mmol/l] Na+
[mmol/l] Kreatinin fjumol/lj
PRE POST PRE POST PRE POST
B24 průměr±SD 6,6±0,9 5,0±0,6 140,0±1,6 138,5±2,7 69,8±9,5 77,0±14,3
%
p«0,01
11,1
p = 0,10 p«0,01
C24 průměr±SD 3,7±1,0 5,0±1,0 138,0±1,8 137,0±2,3 79,5±9,8 100,2±16,4
%
10,7
%
p«0,01 p = 0,02 p « 0 , 0 1
Tab. 6-9: Změny markerů hyponatrémie u B24 a C24.
Koncentrace Na+
po závodě nevykazovaly hodnot nižších než 135 mmol/l ani u
jedné skupiny a z tohoto důvodu nelze usuzovat na hyponatrémii. Koncentrace kreatininu
vzrostly po závodě ve skupině B24 o 10,3 %, zatímco u skupiny C24 došlo k jejich zvýšení
o 26 %. Koncentrace K +
byly u skupiny B24 po závodě o 24,6 % sníženy, skupina C24
vykazovala zvýšení a to o 33,5 %. Předzávodní hodnoty K +
u skupiny B24 byly mimo
referenční rozmezí.
6.4.3 URTI
Leukocyty
[xl09
/l]
IgA [mg/dl] IgM [mg/dl]
PRE POST PRE POST PRE POST
B24 průměr±SD 5,5±0,9 11,9±4,8 152,2±17,4 142,5±24,2 147,5±72,9 130,7±65,8
%
TI 14,8 1 M 111,4
p«0,01 p = 0,09 p = 0,19
C24 průměr±SD 5,5±1,5 10,9±3,2 159,4±36,3 155,3±33,1 162,3±52,6 151,0±55,6
%
12,6
%
p«0,01 p = 0,07 p«0,01
Tab. 6-10: Změny markerů URTI u B24 a C24.
Uvedená data podporují hypotézu o zvýšeném výskytu infekcí horních cest
dýchacích (URTI) u obou skupin. U skupiny B24 vzhledem k C24 lze pozorovat celkově
vyšší pozávodní procentuální přírůstek leukocytu (114,8 % vs. 97,5%), stejně tak vyšší
54
procentuální změnu u IgA (snížení o 6,4 % vs. 2,6 %), a taktéž u IgM (snížení o 11,4 % vs
7,0 %).
6.4.4 Poškození jater
LDH [jukat/l] ALT [jukat/l]
PRE POST PRE POST
B24 průměr±SD 1,4±0,2 2,9±1,3 0,5±0,3 1,2±0,6
%
|108,7
p«0,01 p«0,01
C24 průměr±SD 2,1±0,8 3,2±0,9 0,4±0,3 0,9±0,4
%
|49,8
p«0,01
1109,3
p«0,01
Tab. 6-11: Změny markerů poškození jater u B24 a C24.
Z uvedených dat vyplývá, existuje korelace mezi těmito markety ve vztahu
k poškození jater. Koncentrace L D H vzrostla u skupiny B24 v průměru o 108,7 %, zatímco
u skupiny C24 o pouhých 49,8 %. Koncentrace ALT vzrostla u skupiny B24 o 137,3 %, u
skupiny C24 pak o 109,3 %. Hodnoty L D H byly v normě, pozávodní hodnoty ALT se u
obou skupin pohybovaly nad horní hranicí referenčního rozmezí.
6.5 Srovnání běžců a cyklistů (etapový závod)
Rozhodli jsme se srovnat skupiny běžců (BET) a cyklistů (CET) v rámci absolvování
etapových závodů v letech 2011-2013 a porovnat vliv vytrvalostní aktivity na jednotlivé
parametry. Díky tomu, že některé parametry nemohly být z důvodu nedostatku séra
stanoveny, hodnotíme vliv vytrvalostní aktvity jen na výskyt URTI a poškození jater.
Výsledky jsou prezentovány jako průměr ± směrodatná odchylka (SD). U
jednotlivých parametrů je uvedena průměrná procentuální změna před (PRE) a po závodě
(POST), a statistická významnost této změny. Statisticky významné změny před a po
závodě jsou barevně zvýrazněny. Počet vyhodnocených vzorků v rámci hodnoceného
souboru (účastníci etapového závodu) je následující:
BET: C K (14), K +
(14), Na+
(14), kreatinin (14), leukocyty (14), IgA (9), IgM (13), L D H
(14), A L T (14)
55
CET: C K (32), K +
(32), Na+
(32), kreatinin (32), leukocyty (32), IgA (32), IgM (32), L D H
(32), A L T (32)
6.5.1 URTI
Leukocyty
[xl09
/l]
IgA [mg/dl] IgM [mg/dl]
BET průměr±SD
PRE POST
5,7±1,8 11,3±2,7
PRE POST
188,6±23,9 181,5±31,5
PRE POST
171,5±37,1 173,7±31,1
%
T98.1
p«0,01
13,8
p = 0,18
|1,3
p = 0,58
CET průměr±SD 5,8±1,8 9,8±1,7 156,5±40,1 139,3±39,4 190,4±104,9 152,8±85,4
%
|68,2
p«0,01 p«0,01 p«0,01
Tab. 6-12: Změny markerů URTI u BET a CET.
Uvedená data podporují hypotézu o zvýšeném výskytu infekcí horních cest
dýchacích (URTI) u obou skupin. U skupiny BET lze vzhledem k CET pozorovat celkově
vyšší pozávodní procentuální přírůstek leukocytu (98,1% vs. 68,2%), zatímco vyšší
procentuální změnu IgA lze pozorovat u skupiny CET (snížení o 11 % vs. 3,8 %). Hodnoty
IgM se u obou skupin liší. Zatímco u skupiny CET sledujeme statisticky významný pokles
o 19,7 % (p << 0,01), u skupiny BET byl zaznamenán mírný pozávodní nárůst (1,3 %).
6.5.2 Poškození jater
LDH [fikat/l] ALT [fikat/l]
BET průměr±SD
%
PRE POST
2,3±0,8 3,2±0,9
PRE POST
0,7±0,4 1,1±0,5BET průměr±SD
%
|42,3
p«0,01 p«0,01
CET průměr±SD 1,6±0,5 2,1±0,6 0,5±0,3 1,1±0,4
1110,3
%
1110,3
p«0,01 p«0,01
Tab. 6-13: Změny markerů poškození jater u BET a CET.
56
Stejně tak jako u obou skupin TO v rámci 24-hodinových závodů, se i u účastníků
etapových závodů potvrdila hypotéza o možném poškození jater v důsledku
ultravytrvalostní aktivity. Koncentrace L D H vzrostla u skupiny BET v průměru o 42,3 %,
u skupiny CET o 33,0 %. Koncentrace ALT vzrostla u skupiny BET o 61,8 %, u skupiny
CET pak o 110,3 %. Hodnoty L D H byly v normě, pozávodní hodnoty ALT se u obou
skupin pohybovaly nad horní hranicí referenčního rozmezí.
6.6 Hodnoty mimo referenční rozmezí
Tabulky uvedené v kapitolách 6.6.1 - 6.6.4 zobrazují přehled jedinců, kteří v rámci
námi sledovaných jevů vykazovali hodnoty daných parametrů mimo referenční rozmezí.
V levém horním rohu tabulky je vždy uvedena příslušnost jedinců k dané skupině - značí,
zda se jedná o běžce, či cyklistu a zda byl účastníkem 24-hodinového, nebo etapového
závodu. V tabulce je pro názornost uvedeno i referenční rozmezí pro daný marker.
6.6.1 Rhabdomyolýza
B24 PRE POST PRE POST PRE POST
CK C K K +
K +
LDH LDH
0- 0-3,17 3,5-5,1 3,5-5,1 <3,75 <3,75 ukat/1
3,17ukat/l ukat/1 mmol/1 mmol/1 ukat/1
1 1,9 505,0 6,6 4,9 1,2 5,4
2 2,2 257,9 6,5 4,6 1,4 3,9
Tab. 6-14: Přehled testovaných osob vykazujících koncentrace markerů rhabdomyolýzy mimo
referenční meze. Vybrány byly 2 TO s nejvyššími hodnotami.
57
6.6.2 URTI
PRE POST PRE POST PRE POST
Leukocyty Leukocyty IgA IgA IgM IgM
C24 4,0- 10,0 x 4,0 - 10,0 x 70-400 70-400 40-230 40-230
109/1 109/1 mg/dl mg/dl mg/dl mg/dl
1 8,6 16,7 156,4 125,9 136,4 96,0
2 5,2 14,7 276,9 195,4 201,9 96,0
3 6,0 16,3 177,9 110,4 42,3 35,6
B24 PRE POST PRE POST PRE POST
1 6,0 18,8 161,2 139,4 123,5 131,7
2 5,2 21,0 141,8 127,3 129,0 153,5
3 7,4 17,0 158,0 129,7 175,4 85,4
Tab. 6-15: Přehled testovaných osob vykazujících koncentrace markerů URTI mimo referenční
meze.
6.6.3 Hyponatrémie
C24 PRE POST PRE POST PRE POST
1
K +
3,5-5,1
mmol/1
4,6
K +
3,5-5,1
mmol/1
6,1
Na+
132-145
mmol/1
138,0
Na+
132-145
mmol/1
129,0
Kreatinin
59-104
umol/1
82,0
Kreatinin
59-104
umol/1
98,0
Tab. 6-16: Přehled testovaných osob vykazujících koncentrace markerů hyponatrémie mimo referenční
meze.
58
6.6.4 Poškození jater
PRE POST PRE POST
L D H L D H ALT ALT
B24 <3,75 <3,75 <0,83 <0,83
ukat/1 ukat/1 ukat/1 ukat/1
1 1,2 5,4 0,3 2,4
Tab. 6-17: Přehled testovaných osob vykazujících koncentrace markerů poškození jater mimo
referenční meze.
59
7 Diskuze
Cílem této práce bylo stanovení biochemických, hematologických a
imunologických parametrů vzhledem kostře sledovaným a diskutovaným jevům
ultravytrvalostního sportu. Těmito jevy jsou rhabdomyolýza, hyponatrémie, infekce
horních cest dýchacích a poškození jater. Stanovovanými parametry byly kreatinkináza,
kreatinin, sodík, draslík, alaninaminotransferáza, laktátdehydrogenáza, leukocyty,
imunoglobulin A a imunoglobulin M . V letech 2011-2013 se nám podařilo nashromáždit a
zanalyzovat 116 vzorků krve (resp. 232), které slouží jako podklad k této diplomové práci.
Ultravytrvalostními disciplínami v našem případě byly běžecké a cyklistické závody na 24
hodin a běžecké a cyklistické etapové závody. Běžeckých závodů bylo obecně méně a
účastnilo se jich také méně sportovců, než jak tomu bylo u závodů cyklistických, které jsou
„masovějšího" charakteru. Z tohoto důvodu je počet odebraných vzorků krve u skupiny
běžců menší. Vzorky byly zpracovány na Oddělení fyziologie a imunologie živočichů PřF
M U v Brně a některé parametry jsme získali ve spolupráci s FNUSA v Brně.
Mezi hlavními cíli této práce bylo zajištění dostatečného množství vzorků, které by
mohly být následně zanalyzovány. Terénní výzkum, který byl v rámci studie „Změny
hematologických, biochemických a imunologických parametrů u sportovců pod vlivem
zátěžových sportovních akcí" prováděn, přinášel mnohá úskalí. Díky tomu, že mistrovské
ultravytrvalostní závody se konají v různých částech České republiky, bylo nutné se do
místa závodu na danou dobu přesunout a vytvořit improvizované pracoviště. Toto
pracoviště pak bylo místem, kde se nejenže odebírala krev pře a po závodě, ale testované
osoby byly podrobeny i dalším měřením. V rámci této studie probíhala antropometrická
analýza - měření kožních řas kaliperem a analýza složení těla přístrojem InBody230
(Biospace), taktéž před a po závodě. Tyto metody se řadí mezi běžné diagnostické metody,
se kterými se potkáváme v publikacích věnovaných ultravytrvalostnímu sportu (Knechtle
et al, 2011; Knechtle et al, 2012). Testované osoby také odevzdaly moč před a po závodě.
Testované osoby se zúčastnily dotazníkového šetření týkajícího se tréninkových parametrů,
příjmu a výdeje tekutin a nutriční strategie. Jelikož bylo nutné odebrat krev v co nejkratším
časovém intervalu před začátkem a po ukončení závodu, z organizačního hlediska bylo
potřeba zajistit, aby se testované osoby v daném čase na místo odběru dostavily. Závodníci
měli od časného rána spoustu starostí s přípravou na závod (nejen sebe, ale zejména
60
techniky v případě cyklistu) a bylo potřeba zohlednit fakt, že samotná měření jsou pro ně
významným stresovým faktorem. Zejména pak odběr krve, který byl z důvodu časové tísně
učiněn nejednou jen pár minut před závodem. Závodníci čelící předzávodnímu stresu v den
závodu mnohdy nedbali na správnou životosprávu, a to především na pitný režim.
Částečné nebo úplné vynechání tekutin nejenže činí odběr krve obtížnějším, ale může
dokonce paradoxně zkreslit výsledky (Masopust, 1998).
Po ukončení závodu bylo potřeba ihned odebrat krev a zajistit transport do FNUSA
v Brně tak, aby k analýze vzorků došlo nejpozději do šesti hodin. V případě konání závodu
v Liberci a Plzni to byl nelehký úkol a bylo potřeba všechno pečlivě naplánovat. Stanovení
dalších parametrů (hematokrit, leukokrit, stanovení diferenciálního počtu leukocytu a
oxidativního vzplanutí) - z nichž některé nejsou v této práci uváděny - proběhlo přímo na
improvizovaném pracovišti v místě závodu, proto bylo nutné s sebou vždy přesunout i
potřebnou laboratorní techniku (luminometr, mikroskop) a laboratorní pomůcky.
Ačkoliv může být ultravytrvalostní závod brán jako výzva především z pohledu
fyzické zátěže, sportovci během závodu často soupeří hlavně s vlastní vůlí a motivací, což
mnohdy převyšuje jejich zkušenost konkurovat soupeřům i samotnou fyzickou zdatnost.
Navzdory tomu, že počet těchto akcí u nás i ve světě stoupá, fyziologické dopady na
organismus pod vlivem dlouhodobé vytrvalostní zátěže jsou stále ještě málo prostudované
a to i vzhledem k praktickým obtížnostem terénního výzkumu (Knechtle et al, 2012), které
jsou uvedeny výše.
Pro diagnostiku rhabdomyolýzy jsme se rozhodli stanovit kreatinkinázu, která je
jejím nejcitlivějším laboratorním testem (Vanholder et al, 2000; Warren et al, 2002). Jako
podpůrné parametry byly stanoveny koncentrace draslíku a laktátdehydrogenázy, neboť v
diagnostice rhabdomyolýzy mohou být pozorovány zvýšené koncentrace tohoto enzymu
(Brancaccio et al, 2010), a hyperkalémie je považována za vůbec nej větší její komplikaci
(Bagley et al, 2007). Z našeho výzkumu vyplývá (kapitola 6.3.1), že existuje souvislost
mezi těmito markety ve vztahu k rhabdomyolytickému poškození svalů. Koncentrace
kreatinkinázy vzrostla z předzávodní 2,9 ± 1,7 na pozávodní 38,7 ± 78,9 ukat/1 (p<<0,01),
hodnota draslíku z 4,4 ± 1,2 na 5,0 ±0,8 mmol/1 (p=0.19) a koncentrace
laktátdehydrogenázy z 1,8 ±0,7 na 3,0 ±1,1 ukat/1 (p«0,01). Zejména koncentrace
kreatinkinázy, které byly po závodě v průměru více než 134:rát zvýšeny, by mohly být
61
spolehlivými ukazateli svalového poškození. Limitace tohoto výzkumu spočívá v tom, že
pozávodní odběr krve byl učiněn pouze ihned po ukončení závodu, nikoliv však také
s odstupem několika hodin a dní. Nemáme tedy informaci o jednotlivých parametrech
během regenerační fáze. Z dosavadních studií vyplývá, že hladina kreatinkinázy pod
vlivem ultravytrvalostního sportu plynule roste 12 hodin od okamžiku poškození svalu a
zůstává zvýšená po dobu 1-3 dní, poté pozvolna klesá (Huerta-Alardín et al, 2005). Ke
zvýšení koncentrace draslíku dochází nejvíce 12-36 hodin po poškození svalu
(Visweswaran et al, 1999). V důsledku poškození svalu dochází k akutnímu zánětu, při
kterém jsou do krevního oběhu kromě kreomě kreatinkinázy uvolňovány CRP a IL-6
(Huerta-Alardín et al, 2005). V naší studii hodnoty koncentrace kreatinkinázy po závodě
několikanásobně převýšily horní hranici referenčního rozmezí, hodnoty koncentrace
draslíku a laktátdehydrogenázy byly vnormě, ačkoliv došlo k jejich zvýšení. Ikdyž byla
potvrzena souvislost zvýšené koncentrace kreatininázy s rhabdomyolýzou, v případě
posouzení míry a závažnosti svalového poškození je potřeba postupovat velmi obezřetně,
zejména z důvodu nedostatku informací o hladinách markerů v období regenerace. Navíc
se rhabdomyolýza klinicky projevuje výraznou myalgií, která byla sice po závodech
zaznamenána u všech testovaných osob, avšak byla přisuzována v první řadě celkové
únavě organismu v důsledku ultravytrvalostní zátěže, nikoliv konkrétně spojována se
svalovým poškozením. Tmavě žluté zabarvení vzorků moči po závodě bylo sice patrné a
lišilo se od předzávodních vzorků, avšak nikdy jsme nezaznamenali typicky hnědé
zabarvení moči (data nejsou v této práci uvedena).
V důsledku extrémní zátěže ultravytrvalostního charakteru jsou kladeny velké
nároky také na činnost vnitřních orgánů. V případě hyponatrémie jsou to ledviny, jakožto
klíčový orgán homeostázy sodíku (Trojan et al, 2003). Navzdory velké incidenci
hyponatrémie u ultravytrvalců není jasně ustanovená její etiologie. Dnes se usuzuje na to,
že přehnaná konzumace tekutin vede ke zvýšení tělesné hmotnosti po závodě a tím je
hlavní příčinou snížené koncentrace sodíku v plazmě, což potvrdilo několik recentních
studií (Rosner et al, 2009; Knechtle et al, 2012; Noakes et al, 2005). Hyponatrémie v
důsledku fyzické zátěže (EAH) je definována jako stav, při kterém je koncentrace sodíku v
plazmě nižší než 135 mmol/1 (Noakes et al, 2005). E A H jsme hodnotili sledováním změn
koncentrací sodíku, draslíku a kreatininu (kapitola 6.3.2). V našem případě, koncentrace
draslíku vzrostla v průměru z 4,4±1,2 na 5,0 ± 0,8 mmol/1 (p=0.19), koncentrace sodíku
62
klesla ze 140,0 ± 2,8 na 138,3 ± 2,8 mmol/1 (p<<0,01) a koncentrace kreatininu vzrostla z
77,9 ± 9,8 na 98,1 ± 30,7 umol/1 (p«0,01). Hodnoty všech uvedených markerů byly
normě. Koncentrace Na+ nebyla nižší, než 135 mmol/1 a z tohoto důvodu nelze usuzovat
na fakt, že by studovaní ultravytrvalostní sportovci trpěli EAH. V naší studii se podařilo
odhalit pouze jeden případ hyponatrémie, který bude diskutován v rámci této kapitoly
později. Zvýšení tělesné hmotnosti po závodě bylo v rámci této studie pozorováno
minimálně (data nejsou uvedena) a pokud někteří jedinci pozávodní zvýšení tělesné
hmotnosti vykazovali, nebyla potvrzena souvislost s hyponatrémií (data nejsou uvedena).
Naopak byl pozorován značný úbytek na váze (data nejsou uvedena), což potvrzuje i
Speedy et al (2000).
Nejvíce rozšířenou zdravotní komplikací ultravytrvalostních sportovců j sou infekce
horních cest dýchacích (URTI). Změny v počtu leukocytu po déletrvající vytrvalostní
zátěži mohou v kombinaci s nedostatkem spánku a přemírou stresových podnětů
podporovat „open-window" hypotézu o zvýšené náchylnosti organismu k URTI (Nielsen et
al, 2004; Gleeson, 2007). U ultravytrvalostních sportovců v naší studii došlo ke statisticky
významnému pozávodovému zvýšení počtu leukocytu o 81 % (z 5,6 ± 1,6 na 10,2 ±3,3
xl09
/l, p«0,01) (kapitola 6.3.3). Až čtyřnásobné zvýšení leukocytu po maratónském
výkonu bylo dokumentováno už počátkem 20. století (Larrabee, 1902). Jedním
z mechanismů vedoucích ke zvýšení leukocytu je produkce katecholaminů, které jsou
zodpovědné za indukci zralých leukocytu. Dalším je ten, že jsou leukocyty uvolňovány do
krevního oběhu z kostní dřeně pod vlivem kortizolu (Lippi et al, 2010; Gleeson, 2007). Jak
katecholaminy, mediátory sympatické části vegetativního systému, tak i glukokortikoidy,
jsou vyplavovány ve větší míře do krve pod vlivem extrémní zátěže organismu (Lippi et al,
2010).
Jednotlivé typy leukocytu se v reakci na zátěž liší. Klentrou et al (2002) uvádí, že
zvýšený počet neutrofilů a zároveň snížený počet lymfocytů koresponduje s vyšší
náchylností k URTI. Zároveň dochází k vyplavování monocytů z vaskulárního endotelia
pod vlivem adrenalinu (Tvede et al, 1994), katecholaminů nebo kortizolu (Krueger et
Mooren, 2007) a převládá jejich prozánětlivý fenotyp CD14+
/CD16+
(Hong et Mills,
2008). Tato tvrzení nebyla v rámci naší studie potvrzena, avšak jsou uvedena jako jedny
z dalších mechanismů objasňujících problematiku URTI.
63
Koncentrace imunoglobulinu A klesla z předzávodní 156,0 ± 35,1 na 148,8 ± 34,2
mg/dl (p<<0,01) (kapitola 6.3.3). Na základě výsledku měření IgA v séru lze říci, že jsme
potvrdili "open-window" teorii týkající se zvýšené náchylnosti ultrávytrvalců k infektům
horních cest dýchacích. Tato hypotéza je podpořena pracemi Niemana (1994), Klentrou et
al (2002) a McKune et al (2005). McKune et al (2005) také uvádí, že k návratu na bazálni
hladinu IgA dochází po několika hodinách od ukončení výkonu. Tento fakt nelze v naší
studii potvrdit, neboť odběry vzorků byly učiněny pouze ihned po závodě, nikoliv
s časovým odstupem. I přes tento nedostatek lze na pozávodní imunosupresi usuzovat,
neboť tento imunoglobulin A je součástí první obranné linie v boji s patogeny a jako
takový je zodpovědný zejména za slizniční imunitu horního dýchacího traktu (Gillum et al,
2013). Dalšími významnými prvky slizniční imunity jsou antimikrobiální proteiny (aamyláza,
laktoferin, lyzozym) (Gillum et al, 2013).
U imunoglobulinu třídy M jsme zaznamenali pozávodní pokles o 11,2 %, ze
169,4 ±85,9 na 150,5 ±76,9 mg/dl (p<<0,01) (kapitola 6.3.3). Ultravytrvalostní zátěž je
spojená s tvorbou lokálního zánětu (Lippi et al, 2010). Ke změnám hladin těchto protilátek
mohlo dojít buď v důsledku sekundární protilátkové odpovědi, anebo spolupůsobením
prvků vrozené imunity - komplementu, jako odezva na tkáňové poškození v důsledku
extrémní zátěže organismu. IgM se přesouvá do tkání, kde asistuje makrofágům
v odklizení zbytků poškozených buněk a proto jej nelze v krevním séru po zátěži detekovat
v plné míře (Nieman et Nehlsen-Canarella, 1991).
Koncentrace enzymů signalizujících poškození hepatocytů v játrech se po výkonu
v případě L D H i ALT razantně zvýšily. Došlo ke zvýšení koncentrace A L T z 0,5 ± 0,3 na
1,0 ± 0,5 ukat/1 (p«0,01) a koncentrace L D H vzrostla v průměru z klidové 1,8 ± 0,7 na
3,0 ± 1,1 ukat/1 (p«0,01) (kapitola 6.3.4). Tyto výsledky jsou v souladu s předchozími
studiemi (Banfi et al, 2012; Lippi et al, 2011). Jako hlavní marker poškození jater byl brán
ALT, L D H sloužil jako marker doplňkový (Masopust, 1998).
Rozhodli jsme se porovnat mezi sebou skupiny běžců (B24) a cyklistů (C24), kteří
absolvovali závod na 24 hodin. Chtěli jsme porovnat vliv ultravytrvalostní aktivity tohoto
charakteru na vybrané parametry ve vztahu k rhabdomyolýze, hyponatrémii, URTI a
poškození jater. Jelikož dostupných publikací na téma srovnání běžců a cyklistů mnoho
64
není a nemáme tedy možnost porovnat výsledky naší studie s jinými, doufáme, že tyto
poznatky vnesou do této problematiky nový pohled.
U rhabdomyolýzy (kapitola 6.4.1) jsme zaznamenali ve skupině běžců (B24)
enormní zvýšení koncentrace kreatinkinázy po závodě (4128,9 %, p<<0,01). U cyklistů
(C24) došlo taktéž k velkému nárůstu koncentrace kreatinkinázy, a to o 664,7 %
(p<<0,01). U obou skupin potvrzujeme výskyt pozávodních hodnot CK mimo referenční
rozmezí. Tyto hodnoty byly laboratoří ve FNUSA hodnoceny j ako patofyziologické a bylo
doporučeno okamžitě absolvovat lékařskou prohlídku. Ve skupině B24 došlo při měření
koncentrace K +
ke statisticky významnému snížení (p«0,01), o 24,6 %. Ve skupině C24
došlo naopak ke statisticky významnému zvýšení koncentrace K +
o 33,5 %, což
koresponduje s hyperkalémií pozorovanou u rhabdomyolýzy (Bagley et al, 2007). Hodnoty
K +
byly u skupiny běžců (B24) posunuté mimo referenční meze před i po závodě.
Zejména zvýšené hodnoty před závodem jsou hodnoceny jako zcela abnormální
(vzhledem k ostatním skupinám běžců i cyklistů). Při odběru krve účastníkům závodu
v běhu na 24 hodin došlo k obtížím se získáním biologického materiálu. Podle
Masopusta (1998) může dojít ke zvýšené hladině K +
v krvi v důsledku stresu, který je
způsoben nevhodným odběrem krve. Tento fakt je potřeba při hodnocení výsledků
v případě skupiny B24 zohlednit a ačkoliv došlo ke statisticky významné změně,
nepřikládáme jí v tomto případě při hodnocení rhabdomyolýzy žádnou váhu.
Při sledování výskytu hyponatrémie u skupin běžců a cyklistů, jsme dospěli k těmto
výsledkům (kapitola 6.4.2). Koncentrace Na+
po závodě nevykazovaly hodnot nižších, než
135 mmol/1 ani u jedné skupiny a z tohoto důvodu nelze usuzovat na hyponatrémii.
Hodnoty kreatininu vzrostly po závodě ve skupině B24 o 10,3%, zatímco u skupiny C24
došlo k jejich zvýšení o 26%. Při sledování kreatininu j sme pozorovali zajímavý fenomén a
potvrdili hypotézu dle Banfi et Fabbro (2006). Zatímco Lippi et al (2004) popisuje u
cyklistů snížené klidové hodnoty sérového kreatininu oproti nesportujícím jedincům se
sedavým životním stylem (cyklisti 73.8 ± 10.4 mumol/1, kontroly 83.1 ± 11.0 mumol/1),
Banfi et Fabbro (2006) tvrdí opak - tedy, že ultravytrvalostní cyklisté vykazují klidové
hodnoty vyšší, v kontrastu s kontrolami.
Data získaná za účelem zjištění náchylnosti k URTI podporují hypotézu o
zvýšeném výskytu infekcí horních cest dýchacích (URTI), a to u obou skupin (kapitola
65
6.4.3). U skupiny B24 vzhledem k C24 lze pozorovat celkově vyšší pozávodní
procentuální přírůstek leukocytu (114,8% vs. 97,5%), stejně tak vyšší procentuální změnu
u IgA (snížení o 6,4% vs. 2,6%), a taktéž u IgM (snížení o 11,4% vs7,0%). Fakt, že ve
všech třech sledovaných parametrech dochází k celkově vyššímu protentuálnímu přírůstku,
stojí jistě za povšimnutí. Na základě tohoto se domníváme, že běžecké ultramaratony j sou
pro slizniční systém horních dýchacích cest větší zátěží, než ultramaratony cyklistické.
Tato hypotéza není však podpořena odbornou literaturou, neboť výzkum srovnávající tyto
dvě závodní aktivity není příliš rozvinutý.
Z uvedených dat v kapitole 6.4.4 týkající se poškození jater vyplývá, že existuje
korelace mezi těmito markety ve vztahu k poškození jater, a to u obou skupin. Hodnota
LDH vzrostla u skupiny B24 v průměru o 108,7%, zatímco u skupiny C24 o pouhých
49,8%. Hodnota ALT vzrostla u skupiny B24 o 137,3%, u skupiny C24 pak o 109,3%.
Hodnoty L D H byly v normě, pozávodní hodnoty ALT se u obou skupin pohybovaly nad
horní hranicí referenčního rozmezí. Lze tedy vyslovit domněnku, že běžecké ultramaratony
jsou pro játra větší zátěží, než ultramaratony cyklistické.
Nižší předzávodní hladina L D H v séru u skupiny B24 (1,4±0,2 ukat/1) v porovnání s C24
(2,1±0,8 ukat/1) by mohla být vysvětlena tím, že aktivita LDH v séru před závodem může
být snížena v důsledku přítomnosti na teplotě závislých inhibitorů. Těmito inhibitory
mohou být IgA, IgG a IgM (Lippi et al, 2011). Při studování koncentací IgA a IgM
uvedených v kapitole 6.4.3, jsme však tuto hypotézu nepotvrdili.
Předmětem dalšího srovnání v této studii byli běžci (BET) a cyklisté (CET)
účastnící se etapových závodů (kapitola 6.5). Parametry související s rhabdomyolýzou a
hyponatrémií nebyly u těchto skupin stanovovány, proto přinášíme srovnání jen v
souvislosti s URTI a poškozením jater. U skupiny BET lze vzhledem k CET pozorovat
celkově vyšší pozávodní procentuální přírůstek leukocytu (98,1 % vs. 68,2 %), zatímco
vyšší procentuální změnu IgA lze pozorovat u skupiny CET (snížení o 11% vs. 3,8%).
V porovnání s daty uvedenými v kapitole 6.4.3 u 244iodinových ultravytrvalců lze vyslovit
domněnku, že etapové závody kladou na lidský organismus menší nároky. Vyšší
procentuální změny v počtu leukocytu, IgA i IgM jsou patrné u skupin B24 i C24.
66
Obdobně lze na základě výsledků uvedených v kapitole 6.5.2 vyvodit fakt, že
etapové běžecké závody jsou menší zátěží pro játra, než závody 24-hodinové. Procentuální
zvýšení koncenrtace enzymu ALT je u skupiny BET 61,8 % (p<<0,01), v případě B24 je to
137,3 % (p«0,01).
V kapitole 6.6 jsou vybráni jedinci, kteří vykazovali pozávodní hodnoty daleko za
hranicemi referenčního rozmezí. Důvody těchto změn jsou diskutovány v předchozích
odstavcích. Stejně tak bylo diskutováno, že ne všechny hodnoty vyskytující se mimo
referenční rozmezí by měly být interpretovány j ako patofyziologické. V důsledku nárazové
extrémní fyzické zátěže dochází ke změnám, které jsou ovšem ve většině případů
reverzibilního charakteru. Jak jsme již uvedli, limitací tohoto výzkumu je fakt, že nedošlo
k odběru vzorků jindy, než jen před a po závodě, jak tomu bývá v mnoha studiích, které se
zabývají vlivem ultravytrvalostních aktivit na zdraví člověka (Lippi et al, 2010; Lippi et al,
2012; Mashiko et al, 2004; McCarthy et al, 1992). Důležité ale je, že pokud byly takto
odlehlé hodnoty zaznamenány, testované osoby o nich byly anonymně informovány, aby
v případě jakýchkoliv obtíží kontaktovali lékaře, který by včas stanovil diagnózu a daný
jedinec tak předešel dalším zdravotním komplikacím, které, zejména pokud jsou vleklého
charakteru, omezují člověka ve snaze dosáhnout nej lepšího sportovního výkonu.
Tabulka uvedená v kapitole 6.6.1 dokládá, že k extrémně zvýšené hodnoty
koncentrace kreatinkinázy byly pozorovány jen u skupiny běžců na 24 hodin. S běžci
etapového závodu nemáme srovnání, neboť u této skupiny nebyla kreatinkináza stanovena.
Zajímavé ale je, že cyklisté (C24 ani CET) tak extrémních hodnot nedosahovali.
Koncentrace C K v séru u cyklistů obou skupin nepřesáhla ani u jedné testované osoby
hladinu 100 ukat/1. U běžců jsou enormně zvýšené hodnoty popsány v pracech Fallon et al
(2008) a Noakes et al (1983) - a v naší studii jsou potvrzeny.
V průběhu let 2011-2013 jsme v rámci testování ultravytrvalostních sportovců
zaznamenali jen jeden případ hyponatrémie, a to u osoby účastnící se 24-hodinového
cyklomaratonu (v rozporu s Knechtle et al (2011), který u MTB cyklistů hyponatrémii
nepozoroval). Tato hyponatrémie byla asymptomatického charakteru a na místě nedošlo
k jejímu odhalení.
67
V rámci této studie jsme se věnovali stanovení biochemických, hematologických a
imunologických markerů - z pohledu laboratorních metod - dnes už tradičních. Jak ale
bylo zmíněno v kapitole 2.7, genomika, proteomika a metabolomika pomalu nacházejí své
místo i ve fyziologii zátěže. Tyto vysoce výkonné a vysoce citlivé metody jsou stále více
používány v tréninkové diagnostice a do budoucna se s nimi počítá nejen při posouzení
fitness jedince a predikci jeho talentu a výkonnosti, ale také při sestavování individuálních
tréninkových programů (Ferguson et al, 2008).
Výzkum v oblasti fyziologie zátěže se ve spojitosti s miRNA v posledních 10
letech posunul hodně dopředu, zejména díky poznatkům o miRNA, jako nekódující RNA
zapojené do posttranslační regulace proteinů. Nad to - v uplynulých 5 letech se mnoho
vědců snažilo objasnit úlohu miRNA v extracelulární tekutině a změny hladin miRNA
v důsledku různých fyziologických a patofyziologických jevů. Na poli výzkumu
kosterního svalstva v souvislosti se sportem se diagnostika pomocí miRNA dostala také
do popředí. I přes všechen přínos v posledních letech se žádná z miRNA nepoužívá co by
biomarker v klinické praxi. Některé otázky zůstávají stále nezodpovězené. Je potřeba jasně
stanovit typ buněk sekretující určité miRNA a objasnit mechanismus transportu miRNA
do buněk receptorových. Mezi další limitace patří nedostatečnost protokolů pro
kvantifikaci c-miRNA. Výsledky z microarrayí se často neshodují s výsledky získanými
qPCR, zřejmě kvůli nedostečné znalosti designu specifických prób a primerů pro miRNA
(Chen et al, 2009).
68
8 Závěr
Navzdory tomu, že počet sportovních akcí ultravytrvalostního charakteru u nás i ve
světě stoupá, fyziologické dopady na organismus pod vlivem extrémní dlouhodobé zátěže
jsou stále ještě málo prostudované a to i vzhledem k praktickým obtížnostem terénního
výzkumu. Ačkoliv může být ultravytrvalostní závod brán jako výzva především z pohledu
fyzické zátěže, sportovci během závodu často soupeří hlavně s vlastní vůlí a motivací.
Vletech 2011-2013 se nám podařilo nashromáždit a zanalyzovat 116 vzorků krve
(před a po závodě, tedy 232). Testované osoby se zúčastnily závodů ultravytrvalostního
charakteru, a sice běžeckých a cyklistických závodů na 24 hodin a běžeckých a
cyklistických etapových závodů.
Podařilo se nám potvrdit na základě stanovovaných parametrů souvislost takovéto
extrémní zátěže organismu s poškozením svalových vláken, a stejně tak jsme dokázali
potvrdit teorii „otevřeného okna", která se týká zvýšené pozávodní náchylnosti
ultravytrvalců k infekcím horních cest dýchacích a dočasné imunosuprese. Potvrdili jsme
také hypotézu o možném poškození hepatocytů a vyvrátili fakt, že by u ultramaratonců
docházelo ve velké míře khyponatrémii. Vletech 2011-2013 jsme tento fenomén
zaznamenali pouze v jednom případě. Díky tomu, že jsme pracovali se čtyřmi různými
skupinami sportovců, jsme je v rámci této práce byli schopni porovnat a interpretovat
rozdíly způsobené charakterem závodu a také trénovaností jedince.
Poměrně značná limitace tohoto výzkumu tkví v tom, že krevní odběry byly
provedeny pouze těsně před a ihned po výkonu a v důsledku toho ztrácíme informaci o
tom, co se děje s námi vybranými markety poškození organismu v době regenerace. Tato
limitace je dána tím, že mistrovské ultravytrvalostní závody, které byly předmětem našeho
výzkumu, se konaly v rozličných částech České republiky a současně vzhledem k tomu, že
účastníci závodů byli místem bydliště více či méně od místa konání závodu vzdáleni,
nebylo možné monitorovat jejich zdravotní stav s odstupem v jiných časových intervalech.
Tento nedostatek může posloužit jako námět pro následující studie prováděné v rámci
výzkumu „Změny hematologických, biochemických a imunologických parametrů u
sportovců pod vlivem zátěžových sportovních akcí" a zcela jistě by bylo zajímavé, kdyby
69
se v rámci tohoto projektu přistoupilo k řešení dané problematiky na úrovni proteomiky a
genomiky, která je diskutována v poslední kapitole teoretického úvodu této práce.
Dílčí výsledky této práce byly prezentovány formou přednášky v průběhu probíhající
studie na 2 konferencích. První byla mezinárodní konference Physical activity in science
andpractice v Praze (21.-23. června 2013), kde byla práce prezentována v angličtině a ze
které pochází článek, uvedený v této práci ve formě přílohy. Druhou konferencí byla
Výchova ke zdraví a aktivní životní styl v Českých Budějovicích (14. listopadu 2013), kde
byly výsledky získané v rámci této studie rovněž aktivně prezentovány.
70
9 Seznam použitých zkratek
ALT alaninaminotransferáza
CK kreatinkináza
CRP C-reaktivní protein
INF y interferon gamma
IL- 4 interleukin 1
IL- 6 interleukin 6
IL- 10 interleukin 10
LDH laktátdehydrogenáza
NK natural killer cells
TNF- a tumor nekrotizujíci faktor
V O 2 max maximální spotřeba kyslíku
IgA imunoglobulin A
IgM imunoglobulin M
IgG imunoglobulin G
URTI infekce horních cest dýchacích
TLR Toll-like receptory
LD izoenzymy laktátdehydrogenázy
EAH exercise associated hyponatremia
71
ACTN3 gen pro a-aktinin-3
miPvNA mikro RNA
10 Seznam použité literatury
1. Akimoto T, Kumai Y , Akama T, Hayashi E, Murakami H, Soma R, Kuno S and Kono I. Effects of
12 months of exercise training on salivary secretory IgA levels in elderly subjects. Br J Sports Med
37: 76-79, 2003.
2. Armstrong LE, Curtis WC, Hubbard RW, Francesconi RP, Moore R, Askew EW. Symptomatic
hyponatremia during prolonged exercise in heat. Med. Sei. Sports Exerc 25: 543-9, 1993.
3. Bagley WH, Yang H, Shah KH. Rhabdomyolysis review. Intern Emerg Med 2:210-218, 2007.
4. Bagshaw SM, Townsend DR, McDermid RC. Disorders of sodium and water balance in
hospitalized patiens. Can J Anesth. 56: 151-167, 2009.
5. Banfi G, Del Fabbro M. Serum Creatinine Values in Elite Athletes Competing in 8 Different Sports:
Comparison with Sedentary People. Clinical Chemistry, vol. 52 no. 2 330-331, 2006.
6. Bartel DP. MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism,and function. Cell 116, 281-297, 2004.
7. Bastard J, Jardel C, Delattre J, Hainque B et cd. "Evidence for a Link Between Adipose Tissue
Interleukin-6 Content and Serum C-Reactive Protein Concentrations in Obese Subjects".
Circulation 99 (16): 2219-2222, 1999.
8. Bathum L, Petersen HC, Rosholm JU, Hyltoft Petersen P, Vaupel J, Christensen K. Evidence for a
substantial genetic influence on biochemical liver function tests: results from a population-based
Danish twin study. Clin Chem 47:81-7, 2001.
9. Baumann G, Dingman JF. Distribution, blood transport, and degradation of antidiuretic hormone in
man. J. Clin. Invest 57: 1109-16, 1976.
10. Bayraktar M , Van Thiel D H . Abnormalities in measures of liver function and injury in thyroid
disorders. Hepatogastroenterology 44:1614-8, 1997.
11. Bishop NC, Scanion GA, Walsh NP, McCallum LJ, Walker GJ. No effect of fluid intake on
neutrophil responses to prolonged cycling. J Sports Sei 22(11-12): 1091-8, 2004.
12. Blackburn SD, Wherry EJ. IL-10, T cell exhaustion and viral persistence. Trends Microbiol 15:
143-146, 2007.
13. Bosch X , Poch E, Grau JM. "Rhabdomyolysis and acute kidney injury". New England Journal of
Medicine 361 (1): 62-72, 2009.
14. Brancaccio P, Lippi G, Maffulli N. "Biochemical markers of muscular damage". Clinical Chemistry
and Laboratory Medicine 48 (6): 757-67, 2010.
15. Brooks GA, Dubouchaud H, Brown M , Sicurello J P & Butz C E. Role of mitochondrial lactate
dehydrogenase and lactate oxidation in the intracellular lactate shuttle. Proc Natl Acad Sei 96, p
1129-1134, 1999.
16. Bruunsgaard H, Galbo H, Halkjaer-Kristensen J, Johansen TL, MacLean DA, Pedersen
BK. "Exercise-induced increase in serum interleukin-6 in humans is related to muscle damage",
1997.
17. Bürge J, Knechtle B, Knechtle P, Gnädinger M , Rüst CA, Rosemann T: Maintained serum sodium
in male ultra-marathoners - the role of fluid intake, vasopressin, and aldosterone in fluid and
electrolyte regulation. Horm Metab Res 43(9):646-652, 2011.
18. Bye A, Rosjo H, Aspenes ST, Condorelli G, Omland T and Wisloff U. Circulating microRNAs and
aerobic fitness - the HUNT-Study. PLoS ONE 8:e57496, 2013.
19. Ceddia M A , Voss EW, Woods JA. Intracellular mechanisms responsible for exercise-induced
suppression of macrophage antigen presentation. J Appl Physiol 88: 804-810, 2000.
20. Claus Brandt and Bente K Pedersen. The Role of Exercise-InducedMyokines in Muscle
Homeostasis and the Defense against Chronic Diseases. Journal of Biomedicine and Biotechnology,
6 pages, 2010.
21. Coffman RL, Lebman DA, Rothman P. Mechanism and regulation of immunoglobulin isotype
switching. Adv Immunol 54:229-70, 1993.
73
22. CoxAJ, Gleeson M , Pyne DB, Callister R, HopkinsWG and Fricker PA. Clinical and laboratory
evaluation of upper respiratory symptoms in elite athletes. Clin J Sport Med 18: 438-445, 2008.
23. Davis JM, Kohut ML, Jackson DA, Colbert LH, Mayer EP and Ghaffar A. Exercise effects on lung
tumor metastases and in vitro alveolar macrophage antitumor cytotoxicity. Am J Physiol 274:
R1454-R1459, 1998.
24. DeDuve C, Wattiaux R & Baudhuin P. Adv Enzymol 24, p 291-304, 1964.
25. Deitrick RW. Intravascular haemolysis in the recreational runner. Br J Sp Med 25(4), 1991.
26. Deugnier Y, Lore'al O, Carre' F, Duvallet A, Zoulim F, Vinel JP, et al. Increased body iron stores
in elite road cyclists. Med. Sei. Sports Exerc 34: 876-880, 2002.
27. Eynon N , Duarte JA, Oliveira J, Sagiv M , Yamin C, Meckel Y , Sagiv M , Goldhammer E. ACTN3
R577X polymorphism and Israeli top-level athletes. Int J Sports Med 30(9):695-8, 2009.
28. Eliyahu BS, Page GG, Schleifer SJ. Stress, N K cells, and cancer: Still a promissory note. Brain
Behav Immun 21: 881-887, 2007.
29. Mooren FC, Blöming D, Lechtermann A, Lerch M M , Völker K. Lymphocyte apoptosis after
exhaustive and moderate exercise. Journal of Applied Physiology. Vol. 93 no. 147-153, 2002.
30. Fahlman M M and Engels HJ. Mucosal IgA and URTI in American college football players: a year
longitudinal study. Med Sei Sports Exerc 37: 374-380, 2005.
31. Fallon KE. The clinical utility of screening of biochemical parameters in elite athletes: analysis of
100 cases. Br. J. Sports Med. 28 2008. 334-337.
32. Fatouros I, Chatzinikolaou A, Paltoglou G, Petridou A, Avloniti A, Jamurtas A, Goussetis
E, Mitrakou A, Mougios V, Lazaropoulou C, Margeli A, Papassotiriou I, Mastorakos G. Acute
resistance exercise results in catecholaminergic rather than hypothalamic-pituitary-adrenal axis
stimulation during exercise in young men. Stress 13(6):461-8 , 2010.
33. Ferguson LR. Dissecting the nutrigenomics, diabetes, and gastrointestinal disease interface: from
risk assessment to health intervention. OMICS 12: 237-244, 2008.
34. FIALOVÁ L, VEJRAŽKA M . Játra a vybraná biochemická vyšetření u jaterních onemocnění.
Praha: Ústav lékařské biochemie 1. lékařské fakulty UK, 2005.
35. Fricker PA, Gleeson M , Flanagan A, Pyne DB, McDonald W A and Clancy RL. A clinical snapshot:
Do elite swimmers experience more upper respiratory illness than nonathletes? Clin Exerc Physiol
2: 155-158, 2000.
36. Friedman RC, Farh KK, Bürge CB and Bartel DP. Most mammalian mRNAs are conserved targets
of microRNAs. Genome Res 19, 92-105, 2009.
37. Gabriel H, Kindermann W. The acute immune response to exercise: what does it mean? Int J Sports
Med, Suppl LS28-S45, 1997.
38. Gannon G, Shek PN, Shephard RJ. Natural killer cells: modulation by intensity and duration of
exercise. Exerc Immunol Rev 1: 26-48, 1995.
39. Giboney PT. Mildly Elevated Liver Transaminase Levels in the Asymptomatic Patient. Am Fam
Physician 71 (6): 1105-1110, 2005.
40. Gillum TL, Kuennen M , Gourley C, Schneider S, Dokladný K, Moseley P. Salivary antimicrobial
protein response to prolonged running. Biol. Sport; 30:3-8, 2013.
41. Glasser L, Fiederlein RL. Functional differentiation of normal human neutrophils. Blood 69, 937-
944, 1987.
42. Gleeson M and Bishop NC. The T cell and N K cell immune response to exercise. Ann Transplant
10: 43-48, 2005.
43. Gleeson M , Hall ST, McDonaldWA, Flanagan AJ and Clancy RL. Salivary IgA subclasses and
infection risk in elite swimmers. Immunol Cell Biol 77: 351-355, 1999.
44. Gleeson M , Pyne DB, Austin JP, Lynn FJ, Clancy RL, McDonald W A and Fricker PA. Epstein-Barr
virus reactivation and upper-respiratory illness in elite swimmers. Med Sei Sports Exerc 34: 411-
417, 2002.
45. Gleeson M . Mucosal immune responses and risk of respiratory illness in elite athletes. Exerc
Immunol Rev 6: 5-42, 2000.
74
46. Gleeson, M . Immune function in sport and exercise. Journal of Applied Physiology, 103(2), 693-
699, 2007.
47. Green R M , Flamm S. A G A technical review on the evaluation of liver chemistry tests.
Gastroenterology 123:1367-84, 2002.
48. Hawley J A, Hopkins W G. Aerobic glycolytic and aerobic lipolytic power systems; a new paradigm
with implications for endurance and ultraendurance events. Sports Medicine 19: 240-250, 1995.
49. Hiller WDB, O'Toole M L , Massimino F, Hiller RE, Laird RH. Plasma electrolyte and glucose
changes during the Hawaiianlronman Triathlon. Med. Sei. Sports Exerc 17: S219, 1985.
50. Hiller WDB. Dehydration and hyponatremia during triathlons.Med. Sei. Sports Exerc 21: S219-2,
1989.
51. Hong S and Mills PJ. Effects of an exercise challenge on mobilization and surface marker
expression of monocyte subsets in individuals with normal vs. elevated blood pressure. Brain Behav
Immun 22: 590-599, 2008.
52. Hořejší V,Bartůňková J. Základy imunologie, TRITON, Praha, 4th edition, pp. 1-316,2009.
53. Huerta-Alardín AL, Varon J, Marik PE. "Bench-to-bedside review: rhabdomyolysis - an overview
for clinicians". Critical Care 9 (2): 158-69, 2005.
54. Chen Y ,Gelfond JA, McManus L M and Shireman PK. Reproducibility o fquantitative RT-PCR
array in miRNA expression profiling and comparison with microarray analysis. B M C Genomics
10:407, 2009.
55. Irving RA, Noakes TD, Buck R et al. Evaluation of renal function and fluid homeostasis during
recovery from exercise-induced hyponatremia. J. Appl. Physiol 70: 342-8, 1991.
56. Jablonický P, Bruthansová P. Akutní infekce v oblasti horních cest dýchacích z pohledu
diagnostiky a léčby. Medicína po promoci. Roč. 12, č. 5, s. 12-18. ISSN: 1212-9445, 2011.
57. Janeway CH et al. Immunobiology. Garland Publishing, New York, 2004.
58. Kanno T & Maekawa M . Lactate dehydrogenase M-subunit defciencies: clinical features, metabolic
background, genetic heterogeneities. Mucle & Nerve 3 (Suppl), p 54-60, 1995.
59. Karlsson J. Lactate and Phosphagen concentrations in working muscle of man. Acta Physiol Scand
358 (Suppl), p 1-72, 1971.
60. Kasprowicz K, Ziemann E, Ratkowski W, Laskowski R, Kaczor JJ, Dadci R, Antosiewicz J.
Running a 100-km ultra-marathon induces an inflammatory response but does not raise the level of
the plasma iron-regulatory protein hepcidin. J Sports Med Phys Fitness 53(5):533-7, 2013.
61. Kenttä G, HassménP. Overtraining and recovery. A conceptual model. Sports Med 26(1): 1-16, Jul
1998.
62. Klentrou P, Cieslak T, MacNeil M , Vintinner A and Plyley M . Effect of moderate exercise on
salivary immunoglobulin A and infection risk in humans. Eur J Appl Physiol 87: 153-158, 2002.
63. Knechtle B, Gnädinger M , Knechtle P, Imoberdorf R, Kohler G, Ballmer P, Rosemann T, Senn
O: Prevalence of exercise-associated hyponatremia in male ultra endurance athletes. Clin J Sport
Med 21(3):226-232, 2011.
64. Knechtle B, Knechtle P, Rosemann T: Do male 100-km ultra-marathoners over drink? Int J Sports
Physiol Perform 6(2): 195-207,2011.
65. Knechtle B, Morales NP, Gonzales ER, Gutierrez A A , Sevilla JN, Gomez RA, Robledo AR,
Rodriguez AL, Fraire OS, Antonie JL, Lopez LC, Kohler G, Rosemann T: Effects of a multistage
ultraendurance triathlon on aldosterone, vasopressin, extracellular water and urine electrolytes. Scot
Med 57(l):26-32, 2012.
66. Kohn TA, Essen-Gustavsson B, Myburgh K H . Do skeletal muscle phenotypic characteristics of
Xhosa and Caucasian endurance runners differ when matched for training and racing distances? J
Appl Physiol 103: 932-940, 2007.
67. Kohut ML, Davis JM, Jackson DA, Colbert LH, Strasner A, Essig DA, Pate RR, Ghaffar A, Mayer
EP. The role of stress hormones in exercise-induced suppression of alveolar macrophage antiviral
function. J Neuroimmunol 81: 193-200, 1998.
75
68. Rotačková L. Top Lékař: Laboratorní hodnoty. Alaninaminotransferáza [online], [cit. 2014-04-
14]. Dostupné online, 2011.
69. Kratz A, Lewandrowski K B, Siegel A J, Chun K Y , Flood J G, Van Cott E M & LeeLewandrowski
E. Effect of marathon running on hematologic and biochemical laboratory
parameters, including cardiac markers. American Journal of Clinical Pathology, 118(6), 856-863,
2001.
70. Krueger K and Mooren FC. T cell homing and exercise. Exerc Immunol Rev 13: 37-54, 2007.
71. Lamminen AE, Hekali PE, Tiula E et al Acute rhabdomyolysis: evaluation with magnetic resonance
imaging compared with computed tomography and ultrasonography. Br J Radiol 62:326-330, 1989.
72. Lancaster GI, Khan Q, Drysdale P, Wallace F, Jeukendrup AE, Drayson M T and Gleeson M. The
physiological regulation of toll-like receptor expression and function in humans. J Physiol 563: 945-
955, 2005.
73. Larrabee RC. Leukocytosis after violent exercise. J. Med. Res 7:76-82, 1902.
74. Lebus DK, Casazza GA, Hoffman MD, Van Loan MD: Can changes in body mass and total body
water accurately predict hyponatremia after a 161-km running race? Clin J Sport Med 20(3):193-
199, 2010.
75. Lewicki R, Tchórzewski H, Denys A, Kowalska M , Goliňska A. Effect of physical exercise on some
parameters of immunity in conditioned sportsmen. Int J Sports Med 8(5):309-14, Oct 1987.
76. Lippi G, Banfi G, Montagnana M , Salvagno GL, Schena F, Guidi GC. Acute variation of leukocyte
counts following a half-marathon run. Int J Lab Hematol 32(1 Pt 2): 117-21, 2010.
77. Lippi G, Brocco G, Franchini M , Schena F, Guidi G. Comparison of serum creatinine, uric acid,
albumin and glucose in male professional endurance athletes compared with healthy controls.
CLINICAL CHEMISTRY AND LABORATORY MEDICINE. Volume: 42 Issue: 6 Pages: 644-
647, 2004.
78. LUCIA A, OLIV A N J, GOMEZ-GALLEGO F, SANTIAGO C, MONTIL M , FOSTER C. Citius
and longius (faster and longer) with no alpha-actinin-3 in skeletal muscles? Br. J. Sports Med.,
41(9), p. 616-617, 2007.
79. M A C ARTHUR DG, NORTH KN. A gene for speed? The evolution and function of alpha-actinin-
3. BioEssays 26(7), p. 786-795, 2004.
80. MacArthur DG, Seto JT, Chan S, Quinlan K G , Raftery JM, et al. An Actn3 knockout mouse
provides mechanistic insights into the association between alpha-actinin-3 deficiency and human
athletic performance. Hum Mol Genet 17:1076-1086, 2008.
81. Mackinnon LT. Advances in exercise immunology. Torrens Park, South Australia: Human Kinetics,
1999.
82. Maffulli N , Margiotti K, Longo UG, Mattia Loppini, Vito Michele Fazio VM,Denaro V. The
genetics of sports injuries and athletic performance. Muscles Ligaments Tendons J. 3(3): 173-189,
Jul-Sep 2013.
83. Mars M , Govender S, Weston A, Naicker V, Chuturgoon A. High intensity exercise: a cause of
lymphocyte apoptosis? Biochem Biophys Res Commun 249:366-370, 1998.
84. Mashiko T, Umeda T, Nakaji S, et al. Effects of exercise on the physical condition of college rugby
players during summer training camp. Br J Sports Med 38:186-90, 2004.
85. MASOPUST J. Klinická biochemie. Požadování a hodnocení biochemických vyšetření. 1. vyd.
Praha: Karolinum 832 s. ISBN 80-7184-649-3, 1998.
86. Maynard CL, Weaver CT. Diversity in the contribution of IL-10 to cell mediated immune
regulation. Immunol Rev 226: 219-233, 2008.
87. McCarthy DA, Macdonald I, Grant M , Marbut M , Watling M , Nicholson S, Deeks JJ,Wade AJ,
Perry JD. Studies on the immediate and delayed leucocytosis elicited by brief (30-min) strenuous
exercise. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 64: 513-517, 1992.
88. McKune A, Smith L, Semple S, Wadee A. Influence of ultra-endurance exercise on
immunoglobulin isotypes and subclasses. Br J Sports Med 9:665-70, 2005.
76
89. Mendell JT and Olson EN. MicroRNAs in stress signaling and human disease. Cell 148, 1172-1187,
2012.
90. MILLS M , Y A N G N, WEINBERGER R, VANDER WOUDE D L, BEGGS A H, EASTEAL S. et
al. Differential expression of the actin-binding proteins, alpha-actinin-2 and -3, in different species:
implications for the evolution of functional redundancy. Hum. Mol. Genet., 10(13), p. 1335-1346,
2001.
91. Moore K W , de Waal Malefyt R, Coffman RL, O'Garra A. Interleukin-10 and the interleukin-10
receptor 19: 683-765, Ann Rev Immunol 2001.
92. Mooren FC, Lechtermann A, Fromme A, Thorwesten L, Volker K. Alterations in intracellular
calcium signaling of lymphocytes after exhaustive exercise. Med Sci Sports Exerc 33:242-248,
2001.
93. Nakae Y & Stoward P J. Effects of tissue protectants on the kinetics of lactate dehydrogenase in
cells. J Histochem Cytochem 45, p 1417-1425, 1997.
94. Nielsen H G, Hagberg I A & Lyberg, T. Marathon running leeds to partial exhaustion of ROSgenerating
capacity in leukocytes. Medicine & Science in Sports & Exercise, 36(1), 68-73, 2004.
95. Nieman DC. Immune response to heavy exertion. Journal of applied physiology, 82(5): 1385-1394,
1997.
96. Nieman DC, Nehlsen-Cannarella SL. The effects of acute and chronic exercise and
immunoglobulins. Sports Med 11:183-201, 1991.
97. Nieman DC, Tan SA, Lee JW. Complement and immunoglobulin levels in athletes and sedentary
controls. Int J Sports Med 10:124-8, 1989.
98. Niemi AK, Majamaa K. Mitochondrial DNA and ACTN3 genotypes in Finnish elite endurance and
sprint athletes. Eur J Hum Genet 13:965-969, 2005.
99. Noakes TD, Kotzenberg G, McArthur PS, Dykman J. Elevated serum creatine kinase M B and
creatine kinase BB-isoenzyme fractions after ultra-marathon running. European Journal of Applied
Physiology and Occupational Physiology 02; 52(l):75-9. 1983.
100.Noakes TD, Goodwin N , Rayner BL, Branken T, Taylor RKN. Water intoxication: A possible
complication during endurance exercise.Med. Sci. Sports Exerc 7: 370-5, 1985.
101.Noakes TD, Sharwood K, Speedy D, Hew T, Reid S, Dugas J, Almond C, Wharam P, Weschler
L: Three independent biological mechanisms cause exercise-associated hyponatremia:evidence from
2, 135 weighed competitive athletic performances. Proc Natl Acad Sci USA 102(51):18550-
18555,2005.
102.N O R M A N B, ESBJORNSSON M , RUNDQVIST H, OSTERLUND T, V O N W A L D E N F &
TESCH P A. Strength, power, fiber types, and mRNA expression in trained men and women with
different ACTN3 R577X genotypes. J. Appl. Physiol., 106(3), p. 959-965, 2009.
103.Okutsu M , Suzuki K, Ishijima T, Peake J and Higuchi M . The effects of acute exercise-induced
Cortisol on CCR2 expression on human monocytes. Brain Behav Immun 22: 1066-1071, 2008.
104.Ortega E, Rodriguez MJ, Barriga C and Forner MA. Corticosterone, prolactin and thyroid hormones
as hormonal mediators of the stimulated phagocytic capacity of peritoneal macrophages after highintensity
exercise. Int J Sports Med 17: 149-155, 1996.
105.Ostrowski K, Rohde T, Zacho M , Asp S, Pedersen BK. Evidence that IL-6 is produced in skeletal
muscle during intense longterm muscle activity. J. Physiol. (Lond.) 508: 949-53, 1998.
106.Peake J and Suzuki K. Neutrophil activation, antioxidant supplements and exerciseinduced
oxidative stress. Exerc Immunol Rev 10: 129-141, 2004.
107. Peake JM. Exercise-induced alterations in neutrophil degranulation and respiratory burst activity:
possible mechanisms of action. Exerc Immunol Rev 8: 49-100, 2002.
108. Pedersen BK. Exercise and cytokines. Immunology and Cell Biology 78, 532-535, 2000.
109.Pedersen B K . The anti-inflammatory effect of exercise: its role in diabetes and cardiovascular
disease control. Essays Biochem 42:105-17, 2006.
HO.Pedersen BK: Muscles and their myokines. J Exp Biol, 214:337-346, 2011.
77
11 l.Pedersen BK, Toft AD. Effects of exercise on lymphocytes and cytokines. Br J Sports Med 34:246-
251,2000.
112. Peters E M and Bateman ED. Ultramarathon running and upper respiratory tract infections. An
epidemiological survey. S AfrMed J 64: 582-584, 1983.
113.Petersen A M , Pedersen B K . "The anti-inflammatory effect of exercise". J. Appl. Physiol. 98(4):
1154-1162, April 2005.
114.Petibois C, Cazorla G, Deleris G. The biological and metabolic adaptations to 12 months training in
elite rowers. Int J Sports Med 24:36-42, 2003.
115.Phaneuf S, Leeuwenburgh C. Apoptosis and exercise. Med Sei Sports Exerc 33:393-396, 2001.
1 ló.Poortmans JR, Haralambie G. Biochemical changes in a 100 km run: proteins in serum and urine.
Eur J Physiol 40:245-54, 1979.
117. Poortmans JR. Serum protein determination during short exhaustive physical activity. J Appl
Physiol 30:190-2, 1971.
118. Pyne DB and Gleeson M . Effects of intensive exercise training on immunity in athletes. Int J Sports
Med 19 Suppl 3: S183-S191, 1998.
119.Racek J et al: Klinická biochemie, 1. vydání. Galén, Praha, 1999. ISBN 80-7262-023-1.
120.Reid VL, Gleeson M , Williams N and Clancy RL. Clinical investigation of athletes with persistent
fatigue and/or recurrent infections. Br J Sports Med 38: 42-45, 2004.
121.Robson PJ, Blannin A K , Walsh NP, Castell L M and Gleeson M . Effects of exercise intensity,
duration and recovery on in vitro neutrophil function in male athletes. Int J Sports Med 20: 128-135,
1999.
122.Rodriguez AB, Barriga C, De la Fuente M . Phagocytic function of blood neutrophils in sedentary
young people after physical exercise. Int J Sports Med 12(3):276-80, Jun 1991.
123. Rosner MH. Exercise-associated hyponatremia. Semin Nephrol 29(3):271-281, 2009.
124.Roth SM, Walsh S, Liu D, Metter EJ, Ferrucci L, Hurley BF. The ACTN3 R577X nonsense allele is
under-represented in elite-level strength athletes. Eur J Hum Genet 16:391-394, 2008.
125.Russell TA. Acute renal failure related to rhabdomyolysis: pathophysiology, diagnosis, and
collaborative management. Nephrol Nurs J 27:567-575; quiz 576-577, 2000.
126.Sauret J, Marinides G, Wang G. Rhabdomyolysis. Am Fam Physician 65:907-912, 2002.
127.Sawka M N , Burke L M , Eichner ER, Maughan RJ, Montain SJ, Stachenfeld NS, American College
of Sports Medicine: American college of sports medicine position stand. Exercise and fluid
replacement. Med Sei Sports Exerc 39(2):377-390, 2007.
128.Schneiderka P. Vybrané kapitoly z klinické biochemie. 119 s. ISBN 80-7184-505-1. Kapitola
Biochemické vyšetřovací metody v hepatologii. Praha : Karolinum, 1998.
129. SCHUCK O. Poruchy metabolismu vody a elektrolytů v klinické praxi, str. 63-82. Grada, Praha
2000.
130.Simpson RJ, McFarlin BK, McSporran C, Spielmann G, Hartaigh B and Guy K. Toll-like receptor
expression on classic and pro-inflammatory blood monocytes after acute exercise in humans. Brain
Behav Immun 23: 232-239, 2009.
131.Smith JA, Gray AB, Pyne DB, Baker MS, Telford RD, Weidemann MJ. Moderate exercise triggers
both priming and activation of neutrophil subpopulations. Am J Physiol 270(4 Pt 2):R838-45, Apr
1996.
132.Speedy DB, Noakes TD, Rogers IR et al. Hyponatremia in ultradistance triathletes. Med. Sei. Sports
Exerc 31: 809-15, 1999.
133.Speedy DB, Rogers IR, Noakes TD, Guirey J, Boswell DR, Safih S. Diagnosis and prevention of
hyponatremia at an ultradistance triathlon. Clin. J. Sport. Med 10: 52-8, 2000.
134.Spence L, Brown WJ, Pyne DB, Nissen MD, Sloots TP, McCormack JG, Locke AS and Flicker PA.
Incidence, etiology, and symptomatology of upper respiratory illness in elite athletes. Med Sei
Sports Exerc 39: 577-586, 2007.
78
135.Stambaugh R & Post D. Substrate and product inhibition of rabbit muscle lactic dehydrogenase
herat (H4) and muscle (M4) isozymes. J Biol Chem 241, p 1462-1467, 1966.
136.Starkie RL, Rolland J,Angus DJ,Anderson MJ, Febbraio MA. Circulating monocytes are not the
source of elevations in plasma IL-6 and TNF-alpha levels after prolonged running. Am J Physiol
Cell Physiol 280: C769-C774, 2001.
137.Timmons BW, Tarnopolsky MA, Bar-Or O. Sex-based effects on the distribution of N K cell subsets
in response to exercise and carbohydrate intake in adolescents. J Appl Physiol 100: 1513-1519,
2006.
138.TROJAN S. Lékařská fyziologie. 4. vyd.. 772 s. ISBN 80-247-0512-5. Praha, Grada, 2003.
139. Tvede N , Kappel M , Klarlund K, Duhn S, Halkjaer-Kristensen J, Kjaer M , Galbo H and Pedersen
BK. Evidence that the effect of bicycle exercise on blood mononuclear cell proliferative responses
and subsets is mediated by epinephrine. Int J Sports Med 15: 100-104, 1994.
140. VÁCHA, Martin, Vítězslav BIČÍK, Richard PETRÁSEK, Vladimír ŠIMEK a Ivana
FELLNEROVÁ. Srovnávací fyziologie živočichů, 165 s. ISBN 80-210-3379-7, 2. vyd. Brno,
Masarykova Univerzita, 2004.
141.Vanholder R, Sever MS, Erek E, Lameire N. "Rhabdomyolysis". Journal of the American Society of
Nephrology 11 (8): 1553-61, August 2000.
142.Visweswaran P, Guntupalli J. Rhabdomyolysis. Crit Care Clin 15:415^128, 1999.
143.Walsh NP, Gleeson M , Shephard RJ, Gleeson M , Woods JA, Bishop NC, Fleshner M , Green
C, Pedersen BK, Hoffman-Goetz L, Rogers CJ, Nonhoff H, Abbasi A, Simon P. Position statement.
Part one: Immune function and exercise. Exerc Immunol Rev 17:6-63, 2011.
144.Warren J, Blumberg P, Thompson P: Rhabdomyolysis: a review. Muscle Nerve 25:332-347, 2002.
145. Willoughby DS, McFarlin B, Bois C. Interleukin-6 expression after repeated bouts of eccentric
exercise. Int J Sports Med 24(1):15-21, Jan 2003.
146. Woods JA, Ceddia MA, Kozák C, Wolters BW. Effects of exercise on the macrophage M H C II
response to inflammation. Int J Sports Med 18: 483-488, 1997.
147. Woods JA, Davis JM, Mayer EP, Ghaffar A and Pate RR. Exercise increases inflammatory
macrophage antitumor cytotoxicity. J Appl Physiol 75: 879-886, 1993.
148.Yang N , MacArthur DG, Gulbin JP, Hahn AG, Beggs AH, et al. ACTN3 genotype is associated
with human elite athletic performance. Am J Hum Genet 73:627-631, 2003.
149.Zaryski C, Smith DJ. Training principles and issues for ultra-endurance athletes. Curr Sports Med
Rep. 4(3): 165-70, Jun 2005.
150.Zelingher J, Putterman C, Han Y et al. Case series: Hyponatremia associated with moderate
exercise. Am. J. Med. Sei. 311: 86-91, 1996.
URL1
http://l .bp.blogspot.com/DU01eapbUcU/UayadeZKACFAAAAAAAADnU/BNP62IwWtn4/s 1600/rhabdo.jp
g
URL2 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3c/Scheme_sodium-potassium_pump-
cs.svg/400px-Scheme_sodium-potassium_pump-cs.svg.png
79
11 Přílohy
1) Publikace
2) Tabulka: Přehled zpracovaných vzorků (jen v tištěné podobě)
Comparison of selected immunological and biochemical parametres in ultra
runners and ultra cyclists participating in 24 hour races and multi-stage races.
Markéta Rodová1
, Alena Žákovská2
, Daniela Chlíbková3
& Ivana Tomášková4
' Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity Brno, Ustav experimentální biologie
3
Centrum sportovních aktivit, Vysoké učení technické v Brně
4
Česká zemědělská univerzita v Praze, Fakulta lesnická a dřevařská
marketarodova® gmail.com
Abstract
This study examines ultra runners and ultra cyclists who completed 24 h and multi-stage
races, detailing biochemical and immunological changes before and immediately after the
race. These changes are related mainly to liver and muscle damage incidence and upper
respiratory tract infections (URTI) occurence.
There was a significant increase in post-race levels of both enzymes - ALT and LDH - in
all tested groups. IgM post-race levels didn't show any significant diference, while IgA
post-race levels were decreased. This, together with significantly increased post-race
leukocyte counts, could give us a valuable information concerning possitive and negative
effects of strenous exercise on human health.
Key words: exercise immunology, URTI, ultra runners, ultra cyclists, multi-stage race, 24
hour race, IgA, IgM, LDH, ALT, WBC counts
Introduction
Physical activity is recommended for preventing various diseases, controlling
weight or delaying the onset of chronic disorders. When physical acitivity is done
regularly, the body enhances fuel utilization by adapting its metabolism to increased
energy expenditure. However, sport-induced metabolic changes can alter the serum
concentrations of numerus laboratory parametres. These modificiations, and especially
increases in these parametres, can often get out of the normal range, leading to further
examinations, moreover - to training and competition termination. When unusual values
are detected, athletes should be warned about potential danger associated with physical
activity. All these aspects then create the dilema about the benefits and hazards of sport. It
is important, therefore, that clinical chemists and sport physicians are aware of the changes
in metabolism in athletes and that the altered values are counted in.
Aminotransferases are commonly analyzed in serum to assess and monitor liver and
muscle damage and possible viral infections of the liver. Alaninaminotransferase (ALT) is
found mainly in the liver but also in smaller amounts in the kidneys, heart, muscles, and
pancreas (Banfi et al, 2012 ,Lippi et al 2011).
The investigation of lactate dehydrogenase (LDH) provides additional information
not only on the state of the muscle but also on its biochemical adaptation to the physical
load .The amount of enzyme efflux from muscle tissue to serum can be influenced by
physical exercise (Brancaccio, 2006).
The production of secretory immunoglobulin A (IgA) is the major effector function
of the mucosal immune system providing the 'first line of defence' against pathogens. The
majority of exercise studies have assessed IgA as a marker of mucosal immunity, but
recently the importance of other antimicrobial proteins in saliva (e.g. a-amylase,
81
lactoferrin, lysozyme) has gained greater recognition (Gillum et al, 2013). Depressed
secretion of IgA during periods of intensified training and chronic stress can result in
inhibitory effects on IgA synthesis and/or transcytosis. There is a certain evidence, that
reduced levels of IgA in ultramarathoners are associated with increased risk of URTI
during heavy training ("open window" theory), that is likely to enhance their susceptibility
to infections.
A relationship between training loads and infection risk has been modeled in the form of a
J-shape curve (Nieman, 1994 ; Klentrou et al, 2002). Moderate loads reduce the infection
risk and heavy, intense exertions increase that risk.
It has been well established that prolonged endurance exercise is associated with
muscle cell damage and local inflammation. It has been hypothesised that immunoglobulin
M (IgM) may be used to assist macrophages in disposal of muscle cell breakdown
products. This could occur either by IgM binding to breakdown products present in the
blood, followed by their clearance from the circulation, or it is possible that these
antibodies may leave the circulation to carry out this same function in tissues (Nieman&
Nehlsen-Cannarella, 1991).
It was reported already in the early 20th century (Larrabee, 1902), that leukocyte
differential (WBC - white blood cell) counts were increased after a marathon run and in
connection to URTI, leukocytosis of the inflammatory type was taken into consideration.
Although strenous exercise may lead to leukocytosis, all changes are completely reversed
24 h thereafter (Lippi et al, 2010).
Material & Methods
Blood was taken from an antecubital vein about 30-60 minutes before the start.
Further samples were obtained immediately after the race, both with the subject in the
seated position. All samples were refrigerated and transported to the laboratory within six
hours of venepuncture.
Estimation of enzymes was performed using reagent sets for determination of
LDH/ALT catalytic concentration (ERBA LACHEMA, Brno). IgA/IgM levels were
estimated using SENTINEL DIAGNOSTICS kit for determination of Ig concentration.
Both enzyme and immunoglobulin levels were measured turbidimetrically using ELISA
reader - Rainbow (SLT Instruments). Biirker chamber was used for leukocrit
determination.
Some samples could not be analysed for all of the parametres due to small amount
of blood serum.
Participants
The running group consisted of 12 multi-stage runners participated in M U M
(Moravian ultra marathon) (2011) and 13 24 ultra-endurance runners participated in
Czech 24 Hour Championships (2012). M U M is an international running stage race of 301
km, which is 7 times 43 km in 7 consecutive days. It is the longest running and most
difficult stage race held in the Czech Republic. Czech 24 Hour Championships took place
in Kladno with 1km course lap around an athletic stadium, almost flat with lm rise.
The cycling group consisted of 14 multi-stage cyclists participated in MTB Trilogy
(2012) and 14 ultra-endurance cyclists participated in Czech Republic Bike Race
Marathon (2011). MTB Trilogy is a mountain bike stage race which takes place in
Broumovsko region, Teplice nad Metuji. The race consists of a prologue and three stages,
each of a completely different character and profile. MTB Rohozec Bike Race Marathon is
82
the largest and the oldest 24 hour race in the Czech Republic with 12,6 km in one round
with 250m rise.
Subjects were informed of the expermimental precedures and provided their
informed written consent before participation.
Statistical analysis
Data were analysed using Wilcoxon and paired t-test. P < 0.05 was accepted signifiant.
Results
3,000
2.500
2,000
1.500
1.000
0,500
0.000
(a) ALT - 24 hour runners
pre
I post
5 6 7 8
Tested subjects
(c) ALT - 24 hour cyclists
3,000
=; 2.500
I 2,000
E
5 1,500
c
I 1.000
E
S 0,500
JJ 1,500
8 0.500
5
(b) ALT - multi-stage runners
iS t
• post
5 6 7 8 9 10 11 12 13
Tested subjects
(d) ALT - multi-stage cyclists
1
1. J
fe J1J J1, I I I J "pre
ii 1111 r i T I I i II im1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Tested subjects
Figure 1: Changes in pre-race and post-race values of ALT concentrations. A l l tested
groups showed significantly increased post race values, (a) 24 hour runners (P<0.01) (b)
multi-stage runners (P<0.01) (c) 24 hour cyclists (P<0.02) (d) multi-stage cyclists
(P<0.02).
(a) LDH - 24 hour runners
6,000
11
Concentrationiik.it/
"oobbb"t
8S8Sgi
Concentrationiik.it/
"oobbb"t
8S8Sgi
1
Concentrationiik.it/
"oobbb"t
8S8Sgi
, | . | .
Concentrationiik.it/
"oobbb"t
8S8Sgi
P
1
Tested subjects
(c) LDH - 24 hour cyclists
6,000
5,000
4,000
3,000
2.000
1,000
0,000 mm5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Tested subjects
pre
pod
(b) LDH - multi-stage runners
pre
• post
9 10 11 12 13
Tested subjects
(d) LDH - multi-stage cyclists
pre
I post
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Tested subjects
83
Figure 2: Changes in pre-race and post-race values of LDH concentrations. All tested
groups showed significantly increased post race values, (a) 24 hour runners (P<0.01) (b)
multi-stage runners (P<0.01) (c) 24 hour cyclists (P<0.01) (d) multi-stage cyclists
(P<0.01).
(a) IgM - 24 hour runners
350
300
? 2S0
T 200
a
E 150
g 100
3 50 lIlLlLlU1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tested subjects
(c) IgM - 24 hour cyclists
600
j 500
B 400
E
£ 300
• pre
I post 1 2 0 0
S 100
• pre c
e
• post g
400
_ 350
%300
1250
e
£ 200
| l 5 0
100
50
(b) IgM - multi-stage runners
1
I
1
.1I 1
II i I - . id
LL .• 1i n 11 i i 111 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Tested subjects
(d) IgM - multi-stage cyclists
™
1 11__ 1 • II • ! L
1 1 L11 1II | | 1i r n
1111
i
i
. pre
• post
pre
• post
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Tested subjects
Figure 3: Changes in pre-race and post-race values of IgM concentrations. None of the
tested groups showed significant changes in concentrations before and after the race.
(a) IgA - 24 hour cyclists (b) IgA - multi-stage runners
S 6 7 8 9 10 11 12
Tested subjects
(c) IgA - 24 hour cyclists
I
- 1 5 0
I 100
J50
111 I 1i n
I I I 1 1 1 1
I I I 1 1 1 13 4 5 6
Tested subjects
I pre
• post
• pre
• post
300
-1 250
a
1E 200
•
i 150
i=
8
LOO
Con
50
9 10 11
(d) IgA - multi-stage cyclists
1
J • I . 1a 1
111
11 R 1
1111
11
II
8 !
1
I
!
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Tested subjects
I pre
I post
I pre
I post
84
Figure 4: Changes in pre-race and post-race values of IgA concentrations. Slight decrease
in IgA post-race concentrations was observed in all tested groups. None of the tested
groups showed statistically significant values.
(a) WBC counts - 24 hour runners (b) WBC counts - multi-stage runners
25
_ 20
•
Z 10
—
0
1 •
1 i •
1J - • i i j
ii r i111 11111111 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tested subjects
(c) WBC counts - 24 hour cyclists
18
16
14
3 i o
X
112 6
4
2
0
1 i •
I 11 1 •
1 i I( •
1 1
a i
i
i
i
P
i
i
r
i
i
•
i
i
• i i
i i i
• I I
r
i
i
i r
i i
11
i i
i i
• i
6 7 8 9
Tested subjects
10 11 12 13 14
• pre
I post
pre
• post
12
13
-
2
3
14
12
5 io
S 8
X
Z 6
m
§ 4
2
0
i
1 • _
IP •
!! 1
1! I
• r
PI
11
i
i
i
i
i
i
r
i
i
T
I
II
• pre
• post
9 10 11 12
Tested subjects
(d) WBC counts - multi-stage cyclists
1 11 1 i 1 1 1• 1 .1 Ii
n r
i n
n i
i n
p
i
i
i
1 I T
1 I 1
1 1 1
1 1 1
I T
r i
11
11
• • • • •
r r r p p
I 1 1 I 1
M i l l
• PRE
I POST
6 7 8 9 10 11 12 13 14
Tested subjects
Figure 5: Changes in pre-race and post-race values of WBC counts. A l l tested groups
except „multi-stage runners" showed significantly increased post-race values, (a) 24 hour
runners (P<0.01) (c) 24 hour cyclists (P<0.01) (d) multi-stage cyclists (P<0.01).
Discussion
LDH &ALT
Serum A L T and L D H post-race levels showed significant statistical increase
{Figure 1 and 2). These results are consistent with those previously reported for
ultramarathon events (Reher et al, 1992; Kanter et al, 1986; Nagel et al, 1990, Fallon et al,
1999). As it has been reported, as a result of strenous exercise, post-race enzyme levels
may rise far beyond reference values. As we can see, some of the values are extraordinarily
increased and got out of the reference range.
To even think about possible muscle injury considering very high L D H levels,
further analysis should be performed. For example, LDH may also be increased in cases of
hemolysis, involving elevated bilirubin levels. There are several explanations of possible
ongoing hemolysis including osmotic stress or membrane lipid peroxidation caused by
free radicals released by activated leukocytes (Fallon et al, 1999).
Significantly increased, even out-of-range ALT levels provide indirect evidence of
possible hepatic infection or damage during prolonged exercise. Interstingly, in elite
cyclists with increased iron body stores and a liver overload of ferritin accumulation, ALT
concentrations were not abnormally elevated and, consequently, did not reveal liver
damage (Deugnier et al, 2002). Accurate assessment and interpretation of A L T
85
concentrations in professional and nonprofessional athletes are essential for diagnosis and
prevention.
Leukocytes
Strenous exercise leads to increase of cathecolammines, which are responsible for
the recruitment of marginated leukocytes and then driven by Cortisol, the release of
leukocytes from the bone marrow is induced. This is one of the mechanisms increasing
leukocyte levels.
We investigated changes in leukocytes in order to test the "open window" theory
that is connected to enhanced susceptibility to infections. Leukocyte counts were
significantly increased after the race {Figure 5), which corresponds to the theory. It is also
known, but not proved in this study, that increased number of neutrophils and decreased
number of lymphocytes are higly correlated to URTI (Klentrou et al, 2002).
IgA & IgM
IgM is the largest antibody in the human circulatory system. It is the first antibody
to appear in response to initial exposure to antigen. IgM levels didn't show any statistically
significant difference. We assume, that IgM levels are not affected during strenous
exercise. By contrast, IgA post-race levels were slightly decreased. There could be a
possible connection of IgA decreased post-race values to URTI in marathoners. However,
any later measurements have not been done, so we are missing the information about later
IgA level changes and their possible return to pre-race levels.
We were curious if especiallly post-race values in multi-stage races are going to
show significant difference in comparison to 24 hour races. We hypothesized, that after
prolonged exercise such as multi-stage race, when the demands on human body are bigger,
the levels would be increased much more. However, our results have not supported our
hypothesis and no statistically significant increases were observed in any of tested
parametres.
Despite the fact our results are presented in terms of „tested groups" and great
emphasis is put on statictical analysis, it is very important to keep in mind that there are
large individual variations involved. One of the objectives of this study was to give a
feedback to the participants. They were informed about their results and possible reasons
for extraordinarily increased or decreased values were discussed.
In order to get as much information as possible and to anticipate certain changes in
measured parameters (for example if athletes were in a state of illness), participants should
complete a questionnaire concerning their current health conditions so that we will be
given a feedback related to their current state of health.
As blood samples were obtained only before and immediately after the race, we are
kind of loosing the information about „what happened later". For future studies, it would
be appropriate to set up more blood collections to monitor possible disease onset or (better)
reject the hypothesis of possible negative effects following strenous exercise.
Numerous reports considering the effects of endurance sports on the human body have
been published - such as marathon, cross-country running, cycling... In recent years, more
athletes have become involved in ultra endurance races, such as the iron-man triathlon, the
100 km race and the 24 h marathon, and a few investigations have addressed the related
hematological, immunological and biochemical changes. Strenuous physical activities are
becoming popular around the world, and this work may be beneficial for participants in
86
future races. It is to be said, that this field study is one of the first ones that are published
within this ongoing project.
To end up with, there still remains a need for further studies to fully explain the
mechanisms responsible for the influence of exercise on the immune system.
References
Banfi G, Colombini A, Lombardi G, Lubkowska A. Metabolic markers in sports medicine.
Adv Clin Chem. 2012; 56:1-54.
Brancaccio P, Limongelli FM, Maffulli N . Monitoring of serum enzymes in sport. Br. J.
Sports Med. 40 2006; 96-97.
Deugnier Y, Lore'al O, Carre' F, Duvallet A, Zoulim F, Vinel JP, et al. Increased body
iron stores in elite road cyclists. Med. Sei. Sports Exerc. 34 (2002) 876-880.
Fallon KE, Sivyer G, Sivyer K, Dare A. The biochemistry of runners in a 1600 km
ultramarathon. Br J Sports Med 1999; 33:264-269
Fallon KE. The clinical utility of screening of biochemical parameters in elite athletes:
analysis of 100 cases. Br. J. Sports Med. 28 2008. 334-337.
Gillum TL, Kuennen M , Gourley C, Schneider S, Dokladny K, Moseley P. Salivary
antimicrobial protein response to prolonged running. Biol. Sport 2013; 30:3-8.
Kanter M M , Kaminsky LA, Laham-Saeger J. Serum enzyme levels and lipid peroxidation
in ultramarathon runners. Ann Sports Med 1986;3:39-4.
Klentrou P., Cieslak T., MacNeil M., Vintinner A., Plyley M . Effect of moderate exercise
on salivary immunoglobulin A and infection risk in humans. Eur. J. Appl. Physiol. 2002;
87:153-158.
Larrabee RC. Leucocytosis after violent exercise. 7. Med. Res. 1902; 7:76-82.
Lippi G, Banfi G, Montagnana M , Salvagno GL, Schena F, Guidi GC. Acute variation of
leucocytes counts following a half-marathon run. Int J Lab Hematol. 2010; 32(1 Pt 2): 117-
21.
Lippi G, Schena F, Montagnana M , Salvagno GL, Banfi G, Guidi GC. Significant variation
of traditional markers of liver injury after a half-marathon run. Eur J Intern Med. 2011;
Oct;22(5):e36-8.
Nagel D, Seiler D, Franz H, et al. Ultra-long-distance running and the liver. Int J Sports
Med 1990;11:441-5.
87
Nieman DC, Nehlsen-Cannarella SL. The effects of acute and chronic exercise of
immunoglobulins. Sports Med. 1991; 11(3): 183-201.
Nieman DC. Exercise, upper respiratory tract infection, and the immune system. Med. Sci.
Sports Exerc. 1994;26:128-139.
Orysiak J, Malczewska-Lenczowska J, Szygula Z, Pokrywka A. The role of salivary
immunoglobuli A in the prevention of the upper respiratory tract infections in athletes - an
overview. Biol. Sport 2012; 29:311-315
Rehrer NH, Brouns F, Beckers EJ. Physiological changes and gastro-intestinal symptoms
as a result of ultra- endurance running. Eur J Appl Physiol 1992;64:1-8.
88