W celu ochrony przed skutkami toksycznego działania czynników utleniających (oksydantów), komórki organizmu syntetyzują różne związki o właściwościach przeciwutleniających. Jednym z nich jest nieenzymatyczny antyoksydant – glutation (GSH). Ma on największy potencjał antyoksydacyjny w utrzymaniu fizjologicznej równowagi między procesami oksydacyjno–redukcyjnymi w komórkach.
Ostatnia aktualizacja:
Z tego artykułu dowiesz się, że:
- Glutation (GSH) to tripeptyd syntetyzowany głównie w wątrobie i najsilniejszy wewnętrzny antyoksydant komórkowy.
- Zredukowana forma GSH neutralizuje reaktywne formy tlenu i azotu (RONS), a stosunek GSH/GSSG określa status redoks komórki.
- Jednorazowy intensywny wysiłek fizyczny zwiększa produkcję RONS i może obniżać stosunek GSH/GSSG wywołując stres oksydacyjny, prowadząc do uszkodzenia mięśni. Z drugiej strony regularny trening wzmacnia system antyoksydacyjny i podnosi zasoby glutationu.
- Monitorowanie stężenia glutationu oraz stosunku GSH/GSSG we krwi w różnych okresach treningowych pomaga ocenić tolerancję na obciążenia i tym samym zapobiegać przetrenowaniu. Badanie aktywności GGTP w osoczu może pośrednio pomóc w oszacowaniu zapotrzebowania na GSH.
- Zasoby GSH można wspierać dietą bogatą w cysteinę (mięso, ryby, nabiał, jaja, rośliny strączkowe, orzechy) oraz owocami i warzywami.
- Suplementy typu NAC, liposomalny glutation czy kwas α‑liponowy stosuje się głównie przy niedoborze, ponieważ nadmiar antyoksydantów może hamować adaptację treningową.
Spis treści:
- Glutation i znaczenie statusu redoks u sportowców
- Na czym polega równowaga redoks?
- Wysiłek fizyczny a stres oksydacyjny
- Jak zwiększyć zasoby glutationu w organizmie?
Glutation i znaczenie statusu redoks u sportowców
Glutation jest tripeptydem syntetyzowanym z trzech aminokwasów – kwasu glutaminowego, cysteiny i glicyny. Jest obecny we wszystkich komórkach organizmu. Głównym miejscem jego syntezy pozostaje wątroba, z której pochodzi ok. 90% glutationu występującego w krążeniu. Jest też pobierany z krwi przez komórki mięśniowe.
Glutation występuje w komórkach w dwóch formach – zredukowanej (GSH) i utlenionej (GSSG). Aktywność antyoksydacyjną wykazuje zredukowana forma glutationu. Rola GSH nie ogranicza się jedynie do bezpośredniego zmiatania wolnych rodników, ale współpracuje również z enzymami antyoksydacyjnymi (np. S-transferazą glutationową, peroksydazą glutationową).
Ponadto GSH bierze udział w regeneracji innych niskocząsteczkowych antyoksydantów, takich jak witamina C i E.
W wyniku działania antyoksydacyjnego GSH przechodzi w GSSG, tracąc swoje właściwości redukcyjne. Regeneracja utlenionej GSSG do zredukowanej GSH jest możliwa dzięki reduktazie glutationowej. Stosunek GSH do GSSG określa status redoks komórek.
Zapamiętaj:
Oznaczenie stężenia glutationu we krwi u osób trenujących, a szczególnie stosunku GSH/GSSG jest wykorzystywane jako wskaźnik stresu oksydacyjnego.
Zmiany statusu redoks w odpowiedzi na bodziec wysiłkowy zależą od:
- rodzaju wysiłku – jego intensywności i czasu trwania,
- rodzaju stosowanej diety oraz
- stanu wytrenowania zawodnika.
Powysiłkowe obniżenie stosunku GSH/GSSG oraz utrzymujący się w okresie odpoczynku niskie stężenie GSH, a wysokie GSSG, świadczą o wysokiej produkcji RONS przekraczającej możliwości antyoksydacyjne organizmu.
Monitorowanie zmian GSH/GSSG we krwi w różnych okresach cyklu treningowego, szczególnie w połączeniu z innymi biomarkerami statusu redoks, pozwala ocenić indywidualną tolerancję obciążeń treningowych. Umożliwia to optymalizację programów treningowych, co potencjalnie pozwala na uniknięcie stanu przeciążenia organizmu, prowadzącego do przetrenowania.
Zapewnienie właściwego poziomu GSH w organizmie jest bardzo ważne dla zachowania jego biologicznych funkcji. Wskazuje się, że pośrednią metodą oszacowania zapotrzebowania organizmu na GSH może być oznaczanie w osoczu/surowicy aktywności GGTP (gamma-glutamylotranspeptydazy).
Na czym polega równowaga redoks?
Ubocznym produktem wielu przemian metabolicznych zachodzących w organizmie są reaktywne formy tlenu i azotu (RONS – ang. reactive oxygen and nitrogen species). Zalicza się do nich wolne rodniki (np. anionorodnik ponadtlenkowy) oraz substancje niewykazujące struktury wolnorodnikowej (np. nadtlenek wodoru), które w pewnych warunkach mogą być źródłem wolnych rodników.
Wolne rodniki posiadają co najmniej jeden niesparowany elektron, przez co wykazują wysoką reaktywność. Dążą do uzyskania pary elektronowej, zabierając elektron od innych cząsteczek. Efektem ich działania jest uszkodzenie lipidów, białek i kwasów nukleinowych. Ochronną funkcję przed negatywnym działaniem RONS pełnią systemy przeciwutleniające (antyoksydacyjne) – enzymatyczne i nieenzymatyczne.
Nieenzymatyczny system obrony antyoksydacyjnej obejmuje składniki dostarczane z pożywieniem, takie jak witamina C i E oraz wytwarzane w organizmie, jak albuminy osocza, kwas moczowy czy glutation.
Oddziaływanie RONS na organizm zależy od stosunku ilości tych związków w organizmie, a sprawnością systemu antyoksydacyjnego. Utrzymanie równowagi pomiędzy wytwarzaniem RONS a ich neutralizacją jest warunkiem prawidłowego funkcjonowania tkanek i narządów. Stan ten nazywa się równowagą prooksydacyjno-antyoksydacyjną, inaczej redoks.
Należy podkreślić, że umiarkowane ilości RONS są niezbędne, jednak zaburzenie równowagi redoks w wyniku nasilonej produkcji RONS albo osłabienia systemów antyoksydacyjnych wywołuje stres oksydacyjny. Dochodzi wówczas do zaburzenia struktury i funkcji komórek.
Wysiłek fizyczny a stres oksydacyjny
Jednym z czynników wywołujących stres oksydacyjny jest intensywny wysiłek fizyczny. Duże nasilenie produkcji RONS w czasie i po wysiłku fizycznym powoduje zmęczenie i spadek zdolności wysiłkowych, w wyniku m.in.:
- uszkodzenia błon komórek mięśniowych,
- uszkodzenia błon mitochondrialnych,
- unieczynnienia enzymów związanych z systemami energetycznymi odpowiedzialnymi za produkcję energii (ATP).
Z drugiej strony regularny trening wzmacnia system obrony antyoksydacyjnej w tkance mięśniowej. Dlatego osoby trenujące w porównaniu z osobami niewytrenowanymi są bardziej chronione przed stresem oksydacyjnym wywołanym jednorazowym intensywnym wysiłkiem.
Ponadto zwiększona okresowo produkcja RONS u sportowców jest też niezbędna w regulacji ekspresji genów związanych ze wzrostem wydolności i poprawą wyników sportowych. Zatem monitorowanie u sportowców zmian statusu redoks w odpowiedzi na trening może być przydatne w celu dostosowania obciążeń treningowych do indywidualnych możliwości zawodnika i uzyskania pożądanej adaptacji do wysiłku.
Do wskaźników statusu redoks oznaczanych we krwi należy glutation, będący jednym z największych niskocząsteczkowych antyoksydantów produkowanych w organizmie.
Jak zwiększyć zasoby glutationu w organizmie?
Regularna aktywność fizyczna to jeden z czynników zwiększających zasoby glutationu w organizmie. Podczas wysiłku fizycznego wzrasta aktywność enzymów biorących udział w jego syntezie i wychwytywaniu w mięśniach szkieletowych.
Poza regularną aktywnością fizyczną, aby zapewnić optymalne zasoby glutationu, należy m.in.:
- spożywać owoce i warzywa, będące źródłem innych antyoksydantów, takich jak polifenole, karotenoidy czy witamina C i A,
- zapewnić odpowiednią podaż cysteiny i metioniny – ich źródłem jest białko zwierzęce i roślinne: mięso, ryby, nabiał, jaja i rośliny strączkowe, ale także orzechy,
- ograniczyć spożycie alkoholu,
- unikać ekspozycji na dym tytoniowy.
Dowiedz się więcej: Glutamina – działanie, właściwości i zastosowanie w sporcie
W celu zwiększenia zasobów GSH próbuje się suplementacji samego glutationu (w formie liposomalnej), cysteiny w postaci N-acytylocysteiny (NAC) lub kwasu alfa-liponowego (wspomagającego regenerację GSH z GSSG).
Jednak pozytywny jej efekt jest kwestią dyskusyjną, a ewentualne korzyści są obserwowane tylko i wyłącznie w stanie faktycznego niedoboru glutationu w organizmie.
Należy podkreślić, że nadmierne lub nieuzasadnione stosowanie antyoksydantów hamuje adaptację zawodnika do stresu oksydacyjnego oraz wysiłku fizycznego, szczególnie o charakterze wytrzymałościowym.
FAQ: Glutation – często zadawane pytania
Glutation to tripeptyd zbudowany z kwasu glutaminowego, cysteiny i glicyny, syntetyzowany głównie w wątrobie, który pełni rolę najsilniejszego nieenzymatycznego przeciwutleniacza – zredukowana forma GSH neutralizuje wolne rodniki, współpracuje z enzymami antyoksydacyjnymi (np. peroksydazą glutationową, S‑transferazami) oraz regeneruje inne antyoksydanty, takie jak witaminy C i E; utleniona forma (GSSG) jest redukowana z powrotem do GSH przez reduktazę glutationową.
Stosunek GSH/GSSG jest jednym z najczulszych wskaźników równowagi oksydacyjno-redukcyjnej organizmu, czyli tego, na ile organizm radzi sobie ze stresem oksydacyjnym. Zredukowany glutation (GSH) pełni funkcję głównego antyoksydantu komórkowego, neutralizując wolne rodniki powstające m.in. podczas intensywnego wysiłku fizycznego, natomiast jego forma utleniona (GSSG) jest produktem tej reakcji. U sportowców, szczególnie przy dużych obciążeniach treningowych, dochodzi do zwiększonej produkcji reaktywnych form tlenu, co prowadzi do zużywania GSH i wzrostu stężenia GSSG. W efekcie stosunek GSH do GSSG spada, co wskazuje na przewagę procesów utleniania nad zdolnościami antyoksydacyjnymi organizmu. Im niższy ten stosunek, tym większy stres oksydacyjny i potencjalnie większe ryzyko zmęczenia, spowolnionej regeneracji czy przeciążenia organizmu. Z kolei wysoki stosunek GSH/GSSG świadczy o dobrej zdolności do neutralizacji wolnych rodników i lepszej adaptacji do wysiłku
Intensywny wysiłek fizyczny zwiększa produkcję reaktywnych form tlenu i azotu (RONS), co może powodować stres oksydacyjny prowadzący do uszkodzeń błon komórkowych i mitochondrialnych oraz obniżenia wydolności, natomiast regularny trening wzmacnia system obrony antyoksydacyjnej (m.in. zwiększając zasoby glutationu) i sprzyja pożądanym adaptacjom – przy czym okresowo podwyższona produkcja RONS jest też ważna dla regulacji genów związanych z poprawą wydolności.
Zasoby glutationu można zwiększyć poprzez regularną aktywność fizyczną (zwiększa syntezę i wychwyt GSH w mięśniach), dietę bogatą w owoce, warzywa i źródła cysteiny oraz metioniny (mięso, ryby, nabiał, jaja, rośliny strączkowe, orzechy), ograniczenie alkoholu i unikanie dymu tytoniowego. Suplementacja (liposomalny glutation, N‑acetylocysteina, kwas alfa‑liponowy) bywa stosowana, ale korzyści są dyskusyjne i najczęściej obserwowane przy rzeczywistym niedoborze GSH, a nadmierne stosowanie antyoksydantów może hamować adaptację do treningu, zwłaszcza wytrzymałościowego.
Piśmiennictwo:
- Nikolaidis M.G., Margaritelis N.V., Matsakas A. Quantitative Redox Biology of Exercise. Int J Sports Med, 2020, 41(10), 633-645
- Cięszczyk P. (red). Biochemia sportowa. Wyd. PZWL, 2023
