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.
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.
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.
Więcej szczegółów znajdziesz w: Wysiłek fizyczny a stres oksydacyjny
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.
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.
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
